WO2010002091A1 - 힌지 구조를 갖는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브 - Google Patents

힌지 구조를 갖는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브 Download PDF

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extension
contact probe
cantilever type
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김정엽
이학주
김경식
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Korea Institute of Machinery and Materials KIMM
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    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
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    • G01R1/06733—Geometry aspects
    • G01R1/06738—Geometry aspects related to tip portion

Definitions

  • the present invention relates to a micro contact probe used in a probe card, and more particularly, to a cantilevered micro contact probe having a double beam structure.
  • the probe attached to the probe card can be divided into cantilevered and vertical.
  • the probe should have a structure capable of absorbing the vertical displacement to overcome the step difference between the pads, and at the same time, a scrub may be generated to remove the native oxide present on the electrode surface. It should be structured.
  • a microcontact probe having a simple single beam shape as shown in FIG. 1 is known as a general cantilever type probe.
  • the conventional cantilever type micro contact probe includes an attachment portion 101 attached to a probe card (not shown), and an extension portion 103 extending laterally from the attachment portion 101. And a contact portion 105 having a tip 107 protrudingly formed in the distal end portion of the extension portion 103 and contacting the pad of the semiconductor chip.
  • the attachment portion 101 of the conventional cantilever type microcontact probe extends in the vertical direction, that is, in the vertical direction, as shown in FIG. 1, and the extension 103 is, in the horizontal direction, that is, in the horizontal direction, as shown in FIG. 1.
  • conventional cantilevered microcontact probes have a single beam shape as a whole.
  • the conventional cantilever type micro contact probe since it has a single beam shape, it has a structure in which stress concentration easily occurs, and thus plastic deformation easily occurs. In addition, since the length of the scrub is too large, there is a problem that it cannot be used for a small electrode pad.
  • a conventional double beam cantilever type micro contact probe has an attachment portion 111 attached to a probe card (not shown) and an extension extending laterally from the attachment portion 111. And a contact portion 115 having a portion 113 and a tip 117 protrudingly formed at the distal end portion of the extension portion 113 and contacting the pad of the semiconductor chip.
  • the extension part 113 includes an upper beam 113a and a lower beam 113b arranged up and down as shown in FIG. 2, and an elongated portion between the upper beam 113a and the lower beam 113b.
  • the opening 113c having a long hole shape is formed to have a double beam shape as a whole.
  • the conventional dual beam cantilever type micro contact probe shown in FIG. 2 has a problem in that a stress concentration phenomenon in which stress is concentrated at a point when an external force is applied to the probe and deformation occurs.
  • the conventional double-beam cantilever type micro contact probe having a bellows shape includes an attachment portion 121 attached to a probe card (not shown), and a lateral direction from the attachment portion 121.
  • the contact portion 125 includes an extension portion 123 extending in the direction and a tip 127 protrudingly formed at the distal end portion of the extension portion 123 and contacting the pad of the semiconductor chip.
  • the extension part 123 includes an upper beam 123a and a lower beam 123b arranged up and down as shown in FIG. 3, and an opening between the upper beam 123a and the lower beam 123b.
  • 123c is formed to have a double beam shape as a whole.
  • the shape of the extension portion 123 at this time has a bellows-type double beam shape that is bent in different directions with one or more inflection points instead of having a straight double beam shape as shown in FIG.
  • the conventional dual beam cantilever type micro contact probe as shown in FIG. 3, when the tip 127 of the contact portion 125 contacts the pad of the semiconductor chip when the semiconductor chip is inspected, the load is applied to the probe.
  • the scrub length can be reduced compared to the conventional probe, and in particular, since the extension part has a bellows shape, it is possible to obtain out-of-plane behavior relaxation and stress relaxation effect.
  • the conventional double-beam cantilever type microcontact probe having a bellows shape shown in FIG. 3 does not alleviate until the stress concentration phenomenon where stress is concentrated at one point when an external force is applied to the probe and deformation occurs. There is a problem that many and complicated shape is not easy to design.
  • the present invention has been proposed based on the technical background, and provides a double beam cantilever type micro contact probe having a hinge structure that does not receive moments so as to eliminate concentration of stress generated when deformation occurs.
  • a cantilever type micro contact probe for performing an electrical inspection of the semiconductor chip and the virtual line connecting the end portion of the attachment portion and the contact portion of the upper beam, the attachment portion attached to the probe card;
  • An extension portion extending laterally from the attachment portion and having a double beam shape;
  • a contact portion protruding from an end portion of the extension portion and having a tip in contact with a pad of the semiconductor chip;
  • a hinge portion installed between the extension portion and the contact portion, the hinge portion not transmitting a moment from the contact portion to the extension portion.
  • the hinge portion has a convex portion and a concave portion that conform to each other, and the convex portion becomes a pivot center when the micro contact probe is deformed by a force applied from the outside, and the concave portion may guide the convex portion. .
  • the hinge portion may form a gap between the concave portion and the convex portion, so that the convex portion and the concave portion may be spaced apart from each other when a force is not applied from the outside of the micro contact probe.
  • the hinge portion may further include a protruding piece formed to extend the concave portion to surround the convex portion.
  • the extension part includes a first beam and a second beam arranged up and down, and an opening is formed between the first beam and the second beam.
  • At least one of the first beam and the second beam may have a bellows shape that is curved while having one or more inflection points.
  • the hinge portion may be formed between the second beam of the extension portion and the contact portion.
  • the hinge portion has a convex portion and a concave portion that conform to each other, and forms a gap between the concave portion and the convex portion, and a force is applied from the outside of the micro contact probe, so that the second beam and the contact portion of the extension portion
  • the hinge structure may be formed in contact with each other, and when the force is not applied from the outside of the micro contact probe, the second beam and the contact portion of the extension may be spaced apart from each other.
  • the hinge portion may further include a protruding piece formed to extend the concave portion to surround the convex portion.
  • the convex portion may be formed at any one of the second beam of the extension portion and the contact portion, and the concave portion may be formed at the other one of the second beam of the extension portion and the contact portion.
  • the extension part may be formed such that an imaginary line connecting the attachment end of the first beam and the contact end is intersected with an imaginary line connecting the attachment end of the second beam and the contact end.
  • the attachment portion and the extension portion are made of a metal material selected from the group consisting of nickel, nickel alloys, and phosphor bronze, and the contact portion is cobalt, cobalt alloy, rhodium, rhodium alloy and alloys thereof. It may be made of a metal material selected from the group consisting of.
  • the cantilever-shaped microcontact probe extending laterally so that the first end is fixed and the second end is free, between the first end and the second end, is provided from the outside with respect to the second end of the microcontact probe. It may include a hinge that does not transfer the moment generated when a load is applied to the first end side.
  • the hinge structure is a structure in which a force is transmitted without transmitting a moment, the hinge structure does not receive a moment in a portion of the hinge structure, and thus, only the moment is removed from the existing probe. As a result, the stress concentration effect caused by the moment can be completely eliminated.
  • This structure has the advantages of the existing double beam such as the scrub reduction effect of the double beam cantilever type micro contact probe and the out-of-plane behavior prevention effect obtained by placing the curved portion in the double beam to have a bellows shape.
  • the advantage is that the effect of focusing is much easier and more effective.
  • FIG. 1 is a view showing a single beam cantilever type micro contact probe according to the prior art.
  • Figure 2 is a view showing a double beam cantilever type micro contact probe according to the prior art.
  • FIG. 3 is a view showing a bellows-shaped double beam cantilever type micro contact probe according to the prior art.
  • FIG. 4 is a view showing a double beam cantilever type micro contact probe having a hinge structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a double beam cantilever type micro contact probe having a hinge structure according to a modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a bellows-shaped double beam cantilever type micro contact probe having a hinge structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a bellows-shaped double beam cantilever type micro contact probe having a hinge structure according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining a cantilever type micro contact probe according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view for explaining the cantilever type micro contact probe according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate a double beam cantilever type micro contact probe having a hinge structure according to a first embodiment of the present invention and variations thereof
  • FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention and its A bellows-shaped double beam cantilever type micro contact probe having a hinge structure according to a modification is shown
  • FIGS. 8 and 9 show a cantilever type micro contact probe according to a third embodiment of the present invention.
  • the cantilever type micro contact probe includes an attachment portion 11 attached to a probe card (not shown) and laterally from the attachment portion 11; It consists of a contact portion 15 having an extended portion 13 which extends, and a tip 17 protruding from the distal portion of the extension portion 13 to contact the pad of the semiconductor chip.
  • the extension 13 of the cantilever type micro contact probe has a double beam shape. That is, the extension part 13 includes a first beam 13a and a second beam 13b arranged up and down in FIG. 4, and the first beam 13a and the second beam ( An opening 13c in the form of an elongated long hole is formed between 13b). The opening 13c may be formed only in the extension 13, and may be formed to extend to the attachment part 11 or the contact 15, depending on the design.
  • the dual beam cantilever type micro contact probe according to the present embodiment is further expanded between the extension part 13 and the contact part 15, more specifically, as shown in a partial enlarged view of FIG. 4. It has a hinge portion between the second beam 13b of 13 and the contact portion 15.
  • the hinge portion includes a convex portion 16a and a concave portion 16b that conform to each other in shape so that the second beam 13b and the contact portion 15 of the extension portion 13 are mutually different when a force is applied from the outside of the probe.
  • the hinge structure is formed in abutted state. When no force is applied from the outside of the probe, a gap 14 may be formed between the second beam 13b of the extension part 13 and the contact part 15 to maintain the spaced apart from each other.
  • the convex part 16a functions as a turning center
  • the concave part 16b functions to guide the convex part 16a as a turning center.
  • FIG. 4 shows that the convex portion 16a is formed in the second beam 13b of the extension portion 13 and the concave portion 16b is formed in the contact portion 15, this is not intended to limit the present invention.
  • the invention may be modified such that in design a recess is formed in the second beam of the extension and a convex is formed in the contact.
  • the contact portion 15 when the tip 17 of the contact portion 15 contacts the pad of the semiconductor chip when the semiconductor chip is inspected, the contact portion 15 is applied to the probe.
  • the connected first beam 13a is preferentially deformed.
  • the extension part 13 and the contact part 15, that is, the second beam 13b and the contact part 15 of the extension part 13 are separated. In contact, the second beam 13b is deformed.
  • the stress concentration phenomenon can be significantly reduced because the moment is not transmitted even when a force is applied.
  • the cantilever type micro contact probe As shown in Fig. 5, the cantilever type micro contact probe according to the modification of the first embodiment of the present invention, like the first embodiment, has an attachment portion 21 attached to a probe card (not shown), and An extension portion 23 extending laterally from the attachment portion 21 and a contact portion 25 having a tip 27 protrudingly formed at the distal end portion of the extension portion 23 and contacting the pad of the semiconductor chip. .
  • the extension part 23 of the cantilever type micro contact probe according to the present modification includes a first beam 23a and a second beam 23b arranged up and down in FIG. 5.
  • An elongated long hole-shaped opening 23c is formed between the first beam 23a and the second beam 23b.
  • the dual beam cantilever type micro contact probe according to the present modification may be further extended between the extension part 23 and the contact part 25, more specifically, as shown in a partially enlarged view of FIG. 5.
  • a hinge portion including a gap 24, a convex portion 26a and a concave portion 26b.
  • the concave portion 16b has a substantially semi-circular shape, and the concave portion 16b covers only about half of the convex portion 16a
  • the first beam 23a and the contact portion ( Protruding pieces 26c are formed at portions where 25 are connected to each other so that the recesses 26b can be further extended.
  • the concave portion 26b of the second embodiment can be formed to surround the convex portion 26a over a longer circumferential length than the concave portion 16b of the first embodiment, and can form a hinge structure more stably. Can be.
  • the length of the protruding piece 26c is set from the second beam 23b so that the end of the protruding piece 26c does not interfere with the second beam 23b when the probe is deformed so that the hinge action can be normally performed. It is desirable to be designed to be spaced more than a distance away.
  • FIG. 5 shows that the convex portion 26a is formed in the second beam 23b of the extension portion 23 and the concave portion 26b is formed in the contact portion 25, this is not intended to limit the present invention.
  • the present invention may be modified such that the concave portion 26b is formed in the second beam 23b of the extension portion 23 and the convex portion 26a is formed in the contact portion 25 in the design. .
  • the stress concentration phenomenon can be significantly reduced because the moment is not transmitted even when a force is applied. have.
  • the cantilever type micro contact probe according to the second embodiment of the present invention like the first embodiment, has an attachment portion 31 attached to a probe card (not shown), and this attachment portion.
  • An extension portion 33 extending laterally from 31 and a contact portion 35 having a tip 37 protruding from an end portion of the extension portion 33 and contacting the pad of the semiconductor chip.
  • the extension part 33 of the cantilever type micro contact probe includes a first beam 33a and a second beam 33b arranged up and down in FIG. 6.
  • An elongated long hole-shaped opening 33c is formed between the first beam 33a and the second beam 33b.
  • the dual beam cantilever type micro contact probe according to the present embodiment is further expanded between the extension part 33 and the contact part 35, as shown in more detail in a partially enlarged view of FIG. 6.
  • a hinge portion including a gap 34, a convex portion 36a and a concave portion 36b.
  • the convex portion 36a is formed in the second beam 33b of the extension portion 33 and the concave portion 36b is formed in the contact portion 35, but this is not intended to limit the present invention.
  • the present invention may be modified such that the concave portion 36b is formed in the second beam 33b of the extension portion 33 and the convex portion 36a is formed in the contact portion 35 in the design. .
  • the shape of the extension part 33 is different from each other while having one or more inflection points instead of having a substantially straight double beam shape as in the first embodiment and its modifications. It has a bellows-type double beam shape that is bent in a direction.
  • the extension part 33 is formed by the first beam 33a and the second beam 33b having different patterns, but the bellows shape is extended according to the second embodiment of the present invention.
  • the first beam and the second beam may be formed to have the same pattern shape.
  • the extension part is formed of the first beam and the second beam having the same pattern shape
  • the position of the inflection point where the bending directions of the first beam and the second beam change and the slope of the tangent line at the inflection point may be the same.
  • the extension is formed by the first beam and the second beam having a different pattern shape
  • both the first beam and the second beam do not have a bellows-shaped pattern, and only one of the first beam and the second beam may have the bellows-shaped pattern.
  • the length of the scrub may be reduced while preventing out-of-plane behavior. Since out-of-plane behavior can interfere with another adjacent probe, it is necessary to design it so that out-of-plane behavior does not occur as much as possible.
  • Out-of-plane behavior occurs when out-of-plane bending stiffness is less than in-plane bending stiffness, and out-of-plane behavior may occur more easily due to process errors that inevitably occur in the manufacture of probes.
  • the in-plane bending rigidity can be reduced without changing the out-of-plane bending stiffness, thereby preventing out-of-plane behavior. Therefore, according to the second embodiment, even if the probe has a process error, the in-plane bending stiffness is small, so that the out-of-plane behavior can be prevented.
  • the bellows-shaped double beam probe according to the second embodiment as described above can simultaneously achieve stress relaxation, scrub reduction effect, and out-of-plane behavior prevention effect.
  • the stress concentration phenomenon can be significantly reduced because the moment is not transmitted even when a force is applied.
  • the cantilever type micro contact probe according to the present embodiment can be manufactured by the electroplating method, the cantilever type micro contact probe can be easily manufactured even with a complicated bellows shape.
  • the cantilever type micro contact probe As shown in Fig. 7, the cantilever type micro contact probe according to the modification of the second embodiment of the present invention, like the second embodiment, has an attachment portion 41 attached to a probe card (not shown), A contact portion 45 having an extension portion 43 extending laterally from the attachment portion 41 and a tip 47 protruding from the distal end portion of the extension portion 43 to contact the pad of the semiconductor chip. .
  • extension portion 43 of the cantilever-type microcontact probe according to the present modification has a bellows shape, and as shown in FIG. 7, the first beam 43a and the second beam 43b arranged up and down. It has a double beam shape between the first beam 43a and the second beam 43b to form an elongated hole-like opening 43c.
  • the dual-beam cantilever-type microcontact probe according to the present modification is provided between the extension portion 43 and the contact portion 45, and more particularly, the extension portion 43, as shown in more detail in the partially enlarged view of FIG. 7.
  • a hinge portion including a gap 44, a convex portion 46a and a concave portion 46b between the second beam 43b and the contact portion 45.
  • the concave portion 36b has a substantially semicircular shape, and the concave portion 36b covers only about half of the convex portion 36a, according to this modification, the upper beam 43a and the contact portion 45
  • the protrusion piece 46c is formed in the part to which () is mutually connected, and the recessed part 46b can extend further.
  • the concave portion 46b of the present modified example can be formed to surround the convex portion 46a over a longer circumferential length than the concave portion 36b of the second embodiment, and can form a hinge structure more stably. have.
  • the length of the protruding piece 46c is set from the second beam 43b so that the end of the protruding piece 46c does not interfere with the second beam 43b when the probe is deformed so that the hinge action can be normally performed. It is desirable to be designed to be spaced more than a distance away.
  • the convex portion 46a is formed in the second beam 43b of the extension portion 43 and the concave portion 46b is formed in the contact portion 45, but this is not intended to limit the present invention.
  • the invention may be modified such that in design a recess is formed in the second beam of the extension and a convex is formed in the contact.
  • the stress concentration phenomenon can be significantly reduced because the moment is not transmitted even when a force is applied.
  • FIGS. 8 and 9 show cantilever type micro contact probes according to the third and fourth embodiments of the present invention. 8 and 9 illustrate an angle a1 and a2 set between the first beam and the second beam in the dual beam cantilever type micro contact probe.
  • FIG. 8 is a view illustrating a probe having a bellows type extension. 9 shows a probe with a straight extension.
  • the hinge part is not illustrated in FIGS. 8 and 9, the micro contact probes of the present exemplary embodiments may also have the hinge part having the same structure as that shown in FIGS. 4 to 7.
  • the scrub length when the tip of the contact portion contacts the pad of the semiconductor chip when the semiconductor chip is inspected, the scrub length may be reduced compared to the conventional probe.
  • the inclination angles a1 and a2 described above connect an imaginary line connecting the attachment end and the contact end of the first beam, and the attachment end and the contact end of the second beam.
  • an imaginary line connecting the attachment end and the contact end of the first beam, and the attachment end and the contact end of the second beam.
  • it is the angle which these imaginary lines make.
  • the contact between the extension parts 13, 23, 33, 43 and the contact parts 15, 25, 35, 45 before and after the contact is compared.
  • the first beams 13a, 23a, 33a, 43a were loaded, but after contacting, the first beams 13a, 23a, 33a, 43a and the second beams 13b, 23b, 33b, 43b were loaded together. Therefore, a change occurs in probe stiffness before and after contact.
  • the probe according to the embodiments of the present invention may be used as a probe having variable stiffness.
  • the attachment parts 11, 21, 31, and 41 and the extension parts 13, 23, 33, and 43 may be nickel, nickel alloy, And a metal material selected from phosphor bronze, and the contacts 15, 25, 35, and 45 may be made of a metal material selected from cobalt, cobalt alloy, rhodium, rhodium alloy, and alloys thereof. have.
  • the cantilever type micro contact probe according to the embodiments of the present invention is manufactured by the electroplating method, the cantilever type micro contact probe can be easily manufactured even with a complicated bellows shape or a hinge structure.
  • the convex portion and the concave portion of the hinge portion are illustrated in FIG. 4 to FIG. 7, the convex portion and the concave portion may be formed in a circular shape, but may also have a polygonal shape such as oval, triangle, square, etc. in addition to the circular shape.

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Abstract

본 발명에서는 스크럽을 줄일 수 있는 이중빔 캔틸레버형 프로브의 장점을 살리면서 힌지구조를 적용하여 탁월한 응력완화 효과를 얻을 수 있어 프로브의 허용변위를 증가시킬수 있는 것을 특징으로 한다. 힌지구조는 모멘트를 받지 않는 구조이므로 기존의 프로브에서 모멘트를 제거시킨 효과를 얻을 수 있기 때문에 응력을 고르게 받을 수 있으므로 프로브의 허용변위가 증가된다.

Description

힌지 구조를 갖는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브
본 발명은 프로브 카드(probe card)에 사용되는 미세 접촉 프로브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중빔의 구조를 갖는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 관한 것이다.
최근 기술의 발전에 따라 반도체 칩은 점점 더 고집적화되고 있다. 일반적으로 제조가 완료된 반도체 칩은 패키징되기 전에 전기적 검사를 실시하며 검사 결과에 따라 양품은 패키징하고 불량품은 폐기처분된다. 이러한 전기적 검사에는 측정기기가 내장된 테스터와 반도체 칩의 패드 사이를 전기적으로 접촉시켜주는 프로브 카드가 사용된다.
프로브 카드에 부착되어 사용되는 프로브는 캔틸레버형과 수직형으로 나뉠 수 있다. 그리고 이러한 프로브는, 패드 사이에 단차가 있는 것을 극복하기 위해 수직변위를 흡수할 수 있는 구조를 가져야 하는 동시에, 전극표면에 존재하는 자연 산화막(native oxide)을 제거하기 위한 스크럽(scrub)이 생길 수 있는 구조로 되어 있어야 한다.
이러한 조건을 만족하기 위해서 종래에는 도 1에 도시된 바와 같은 단순한 단일빔 형상을 가지는 미세 접촉 프로브가 일반적인 캔틸레버형 프로브로서 공지되어 있었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 프로브 카드(도시생략)에 부착되는 부착부(101)와, 이 부착부(101)로부터 측방향으로 뻗어있는 연장부(103)와, 이 연장부(103)의 말단 부분에 돌출 형성되어 반도체 칩의 패드와 접촉하는 팁(107)을 가지는 접촉부(105)로 이루어진다.
종래의 캔틸레버형 미세 접촉 프로브의 부착부(101)는, 도 1에서 볼 때, 상하방향, 즉 수직방향으로 뻗어있으며, 연장부(103)는, 도 1에서 볼 때, 좌우방향, 즉 수평방향으로 뻗어있어, 종래의 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는 전체적으로 단일빔 형상을 가진다.
종래의 캔틸레버형 미세 접촉 프로브의 경우, 단일빔 형상을 가지기 때문에 응력집중현상이 일어나기 쉬운 구조로 되어 있어 소성변형이 일어나기 쉽다는 문제가 있었다. 또한, 스크럽(scrub)의 길이가 지나치게 크기 때문에 크기가 작은 전극패드에 대해서는 사용할 수 없다는 문제가 있었다.
이러한 단일빔 형상의 캔틸레버형 미세 접촉 프로브의 단점을 극복하기 위해 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 이중빔 형상의 캔틸레버형 미세 접촉 프로브가 제안되었다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 이중빔을 가진 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 프로브 카드(도시생략)에 부착되는 부착부(111)와, 이 부착부(111)로부터 측방향으로 뻗어있는 연장부(113)와, 이 연장부(113)의 말단 부분에 돌출 형성되어 반도체 칩의 패드와 접촉하는 팁(117)을 가지는 접촉부(115)로 이루어진다.
이때 연장부(113)는, 도 2에서 볼 때, 상하로 배열되는 상부 빔(113a)과 하부 빔(113b)을 포함하고 있으며, 이들 상부 빔(113a)과 하부 빔(113b)의 사이에는 기다란 장공 형태의 개구(113c)가 형성됨으로써 전체적으로 이중빔 형상을 가지게 된다.
도 2와 같은 종래의 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 의하면, 반도체 칩의 검사시 접촉부(115)의 팁(117)이 반도체 칩의 패드와 맞닿아 프로브에 하중이 가해질 때, 도 1에 도시한 종래의 프로브에 비해 스크럽 길이가 감소될 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 종래의 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 프로브에 외력이 가해져 변형이 생길 경우 응력이 한 지점에 집중되는 응력 집중 현상이 발생되는 문제가 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 벨로우즈 형상을 가진 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 프로브 카드(도시생략)에 부착되는 부착부(121)와, 이 부착부(121)로부터 측방향으로 뻗어있는 연장부(123)와, 이 연장부(123)의 말단 부분에 돌출 형성되어 반도체 칩의 패드와 접촉하는 팁(127)을 가지는 접촉부(125)로 이루어진다.
이때 연장부(123)는, 도 3에서 볼 때, 상하로 배열되는 상부 빔(123a)과 하부 빔(123b)을 포함하고 있으며, 이들 상부 빔(123a)과 하부 빔(123b)의 사이에는 개구(123c)가 형성됨으로써 전체적으로 이중빔 형상을 가지게 된다.
또한, 이때의 연장부(123)의 형상은 도 2와 같이 직선의 이중빔 형상을 가지는 대신에, 하나 이상의 변곡점을 가지면서 서로 다른 방향으로 굴곡되어 있는 벨로우즈 형 이중빔 형상을 가진다.
도 3과 같은 종래의 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 의하면, 반도체 칩의 검사시 접촉부(125)의 팁(127)이 반도체 칩의 패드와 맞닿아 프로브에 하중이 가해질 때, 도 1에 도시한 종래의 프로브에 비해 스크럽 길이가 감소될 수 있으며, 특히 연장부가 벨로우즈 형상을 가지기 때문에 면외거동 완화 및 응력 완화 효과까지 얻을 수는 있다.
그러나, 도 3에 도시된 종래의 벨로우즈 형상을 갖는 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 프로브에 외력이 가해져 변형이 생길 경우 응력이 한 지점에 집중되는 응력 집중 현상까지 완화되지는 않으며, 설계변수가 많고 형상이 복잡하여 설계하기가 쉽지 않다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 기술적 배경을 바탕으로 제안된 것으로서, 변형이 생길 경우에 발생되는 응력의 집중 현상을 제거할 수 있도록, 모멘트를 받지 않는 힌지 구조를 갖는 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브를 제공한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 상부 빔의 부착부쪽 끝 부분과 접촉부쪽 끝 부분을 잇는 가상의 선과 상기 반도체 칩의 전기적 검사를 수행하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브로서, 프로브 카드에 부착되는 부착부; 상기 부착부로부터 측방향으로 뻗어있으며 이중빔 형상을 갖는 연장부; 상기 연장부의 말단 부분에 돌출 형성되어 상기 반도체 칩의 패드와 접촉하는 팁을 가지는 접촉부; 및 상기 연장부와 상기 접촉부 사이에 설치되어 상기 접촉부로부터 상기 연장부에 모멘트를 전달하지 않는 힌지(hinge)부를 포함하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브가 제공된다.
상기 힌지부는 서로 형상적으로 부합하는 볼록부와 오목부를 구비하여, 상기 볼록부는 상기 미세 접촉 프로브가 외부로부터 가해지는 힘에 의해 변형될 때 선회 중심이 되고, 상기 오목부는 상기 볼록부를 안내할 수 있다.
상기 힌지부는 상기 오목부와 볼록부의 사이에 간극을 형성하여, 상기 미세 접촉 프로브의 외부로부터 힘이 가해지지 않았을 때 상기 볼록부와 오목부를 서로 이격된 상태로 유지할 수 있다.
상기 힌지부는 상기 오목부가 연장되어 상기 볼록부를 감쌀 수 있도록 형성되는 돌출편을 더 포함할 수 있다.
상기 연장부는 상하로 배열되는 제1 빔과 제2 빔을 포함하고, 상기 제1 빔과 제2 빔의 사이에 개구가 형성된다.
상기 제1 빔과 제2 빔 중에서 적어도 하나는, 하나 이상의 변곡점을 가지면서 굴곡되어 있는 벨로우즈(bellows) 형상을 가질 수 있다.
상기 힌지부는 상기 연장부의 제2 빔과 상기 접촉부 사이에 형성될 수 있다.
상기 힌지부는 서로 형상적으로 부합하는 볼록부와 오목부를 구비하고, 상기 오목부와 볼록부의 사이에 간극을 형성하여, 상기 미세 접촉 프로브의 외부로부터 힘이 가해져 상기 연장부의 제2 빔과 상기 접촉부가 서로 맞닿은 상태에서 힌지 구조를 형성하고, 상기 미세 접촉 프로브의 외부로부터 힘이 가해지지 않았을 때 상기 연장부의 제2 빔과 상기 접촉부를 서로 이격된 상태로 유지할 수 있다.
상기 힌지부는 상기 오목부가 연장되어 상기 볼록부를 감쌀 수 있도록 형성되는 돌출편을 더 포함할 수 있다.
상기 볼록부는 상기 연장부의 제2 빔 및 상기 접촉부 중 어느 하나에 형성되고, 상기 오목부는 상기 연장부의 제2 빔 및 상기 접촉부 중 다른 하나에 형성될 수 있다.
상기 연장부는, 상기 제1 빔의 부착부쪽 끝 부분과 접촉부쪽 끝 부분을 잇는 가상의 선과 상기 제2 빔의 부착부쪽 끝 부분과 접촉부쪽 끝 부분을 잇는 가상의 선이 교차하도록 형성될 수 있다.
상기 부착부 및 상기 연장부는 니켈(nickel), 니켈 합금, 및 인청동으로 이루어지는 군에서 선택된 금속 재료로 제작되고, 상기 접촉부는 코발트(cobalt), 코발트 합금, 로듐(rhodium), 로듐 합금 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 금속 재료로 제작될 수 있다.
한편, 측방향으로 연장되어 제1 단은 고정되고 제2 단은 자유로운 캔틸레버 형상의 미세 접촉 프로브는, 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에, 상기 미세 접촉 프로브의 상기 제2 단에 대하여 외부로부터 하중이 가해질 때 발생하는 모멘트를 상기 제1 단 측으로 전달하지 않는 힌지부를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 모멘트를 받지 않는 힌지 구조를 갖는 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브가 제공됨으로써, 미세 접촉 프로브에 변형이 생길 경우에 발생되는 응력의 집중 현상이 제거될 수 있게 된다.
힌지구조는 모멘트를 전달하지 않으면서 힘을 전달시키는 구조이므로, 힌지 구조의 부분에서는 모멘트를 받지 않게 되고, 따라서 기존의 프로브에서 모멘트만을 제거시킨 효과를 얻게 된다. 결과적으로, 모멘트로 인하여 발생 되는 응력 집중효과가 완벽하게 제거될 수 있다.
이러한 구조는 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브가 가지는 스크럽 축소 효과 그리고 이중빔에 만곡부를 두어서 밸로우즈 형상을 가지도록 함으로써 얻을 수 있는 면외거동 방지효과 등 기존의 이중빔이 가진 장점을 그대로 가지면서 응력 집중 효과를 훨씬 더 쉽게 더 효과적으로 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 단일빔 캔틸레버(cantilever)형 미세 접촉 프로브를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 이중빔 캔틸레어형 미세 접촉 프로브를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래기술에 따른 벨로우즈 형상의 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 힌지구조를 갖는 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 힌지구조를 갖는 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 힌지구조를 갖는 벨로우즈 형상의 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 힌지구조를 갖는 벨로우즈 형상의 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브를 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11, 21, 31, 41 : 부착부 13, 23, 33, 43 : 연장부
13a, 23a, 33a, 43a : 상부 빔 13b, 23b, 33b, 43b : 하부 빔
13c, 23c, 33c, 43c : 개구 14, 24, 34, 44 : 간극
15, 25, 35, 45 : 접촉부 16a, 26a, 36a, 46a : 볼록부
16b, 26b, 36b, 46b : 오목부 26c, 46c : 돌출편
17, 27, 37, 47 : 팁
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 4 및 도 5에는 본 발명의 제1 실시예 및 그 변형예에 따른 힌지구조를 갖는 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브가 도시되어 있고, 도 6 및 도 7에는 본 발명의 제2 실시예 및 그 변형예에 따른 힌지구조를 갖는 벨로우즈 형상의 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브가 도시되어 있으며, 도 8 및 도 9에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 프로브 카드(도시생략)에 부착되는 부착부(11)와, 이 부착부(11)로부터 측방향으로 뻗어있는 연장부(13)와, 이 연장부(13)의 말단 부분에 돌출 형성되어 반도체 칩의 패드와 접촉하는 팁(17)을 가지는 접촉부(15)로 이루어진다.
또한, 본 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브의 연장부(13)는 이중빔 형상을 가진다. 즉, 상기 연장부(13)는, 도 4에서 볼 때, 상하로 배열되는 제1 빔(13a)과 제2 빔(13b)을 포함하고 있으며, 이들 제1 빔(13a)과 제2 빔(13b)의 사이에는 기다란 장공 형태의 개구(13c)가 형성된다. 이 개구(13c)는 연장부(13) 내에만 형성될 수도 있고, 설계에 따라서는 부착부(11) 또는 접촉부(15)까지 이어지도록 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 도 4의 일부 확대도에 더욱 상세하게 도시된 바와 같이, 연장부(13)와 접촉부(15) 사이, 더욱 상세하게는 연장부(13)의 제2 빔(13b)과 접촉부(15) 사이에 힌지부를 가진다.
힌지부는 형상적으로 서로 부합하는 볼록부(16a)와 오목부(16b)를 포함하여, 프로브의 외부로부터 힘이 가해질 때 연장부(13)의 제2 빔(13b)과 접촉부(15)가 서로 맞닿은 상태에서 힌지 구조를 형성한다. 프로브의 외부로부터 힘이 가해지지 않을 때에는 연장부(13)의 제2 빔(13b)과 접촉부(15) 사이에 간극(14)이 형성되어 서로 이격된 상태가 유지될 수 있다.
볼록부(16a)는 선회 중심으로서 기능하며, 오목부(16b)는 선회 중심으로서의 볼록부(16a)를 안내하는 기능을 한다. 도 4에는 연장부(13)의 제2 빔(13b)에 볼록부(16a)가 형성되고 접촉부(15)에 오목부(16b)가 형성된 것으로 도시되어 있지만, 이는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 예시이며, 본 발명은 설계시 연장부의 제2 빔에 오목부가 형성되고 접촉부에 볼록부가 형성되도록 변형될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 구성되어 있는 본 실시예의 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 따르면, 반도체 칩의 검사시 접촉부(15)의 팁(17)이 반도체 칩의 패드와 맞닿아 프로브에 하중이 가해질 때, 접촉부(15)가 연결되어 있는 제1 빔(13a)이 우선적으로 변형된다. 상기 제1 빔(13a)이 변형됨에 따라 간극(14) 이상의 변위가 발생하면 연장부(13)와 접촉부(15), 즉 연장부(13)의 제2 빔(13b)과 접촉부(15)가 접촉하면서 제2 빔(13b)이 변형된다.
이때 볼록부(16a)와 오목부(16b)가 서로 맞닿으면서 접촉부(15)로부터 연장부(13)의 제2 빔(13b)에 힘이 전달되는데, 상기 연장부(13)의 제2 빔(13b)과 접촉부(15)가 간극(14)에 의해 이격되어 직접 연결되지 않기 때문에 상기 간극(14) 이상의 변위가 발생되어야만 연장부(13)의 제2 빔(13b)과 접촉부(15)가 접촉되어 힘을 전달한다.
종래와 같이 연장부와 접촉부가 직접 연결되는 구조는 반도체 칩의 검사시 힘이 가해지면 모멘트를 전달받아서 제1 빔과 제2 빔이 만나는 부분에서 응력 집중 현상이 발생한다.
그렇지만 본 실시예와 같이 연장부(13)와 접촉부(15) 사이에 힌지 구조를 형성하면 힘이 가해지더라도 모멘트가 전달되지 않기 때문에 응력 집중 현상을 현격히 줄일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 제1 실시예와 마찬가지로, 프로브 카드(도시생략)에 부착되는 부착부(21)와, 이 부착부(21)로부터 측방향으로 뻗어있는 연장부(23)와, 이 연장부(23)의 말단 부분에 돌출 형성되어 반도체 칩의 패드와 접촉하는 팁(27)을 가지는 접촉부(25)로 이루어진다.
또한, 본 변형예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브의 연장부(23)는, 도 5에서 볼 때, 상하로 배열되는 제1 빔(23a)과 제2 빔(23b)을 포함하고 있으며, 이들 제1 빔(23a)과 제2 빔(23b)의 사이에는 기다란 장공 형태의 개구(23c)가 형성되는 이중빔 형상을 갖는다.
또한, 본 변형예에 따른 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 도 5의 일부 확대도에 더욱 상세하게 도시된 바와 같이, 연장부(23)와 접촉부(25) 사이, 더욱 상세하게는 연장부(23)의 제2 빔(23b)과 접촉부(25) 사이에 간극(24), 볼록부(26a) 및 오목부(26b)를 포함하는 힌지부를 갖는다.
상기 제1 실시예에 따르면 오목부(16b)가 대략 반원형상을 가져 오목부(16b)가 볼록부(16a)를 대략 절반 정도만 감싸고 있지만, 본 변형예에 따르면 제1 빔(23a)과 접촉부(25)가 서로 연결되는 부분에 돌출편(26c)이 형성되어 오목부(26b)가 더욱 연장될 수 있도록 한다. 그에 따라 제1 실시예의 오목부(16b)에 비해 제2 실시예의 오목부(26b)는 더욱 긴 원주길이에 걸쳐 볼록부(26a)를 감싸도록 형성될 수 있으며, 더욱 안정적으로 힌지 구조를 형성할 수 있다.
이때 돌출편(26c)의 길이는, 힌지 작용을 정상적으로 수행할 수 있도록, 프로브의 변형시 돌출편(26c)의 말단이 제2 빔(23b)에 간섭되지 않을 정도로 제2 빔(23b)으로부터 설정된 거리 이상 이격되도록 설계되는 것이 바람직하다.
도 5에는 연장부(23)의 제2 빔(23b)에 볼록부(26a)가 형성되고 접촉부(25)에 오목부(26b)가 형성된 것으로 도시되어 있지만, 이는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 예시이며, 본 발명은 설계시 연장부(23)의 제2 빔(23b)에 오목부(26b)가 형성되고 접촉부(25)에 볼록부(26a)가 형성되도록 변형될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따라 연장부(23)와 접촉부(25) 사이에 힌지 구조를 형성하면 힘이 가해지더라도 모멘트가 전달되지 않기 때문에 응력 집중 현상을 현격히 줄일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 제1 실시예와 마찬가지로, 프로브 카드(도시생략)에 부착되는 부착부(31)와, 이 부착부(31)로부터 측방향으로 뻗어있는 연장부(33)와, 이 연장부(33)의 말단 부분에 돌출 형성되어 반도체 칩의 패드와 접촉하는 팁(37)을 가지는 접촉부(35)로 이루어진다.
또한, 본 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브의 연장부(33)는, 도 6에서 볼 때, 상하로 배열되는 제1 빔(33a)과 제2 빔(33b)을 포함하고 있으며, 이들 제1 빔(33a)과 제2 빔(33b)의 사이에는 기다란 장공 형태의 개구(33c)가 형성되는 이중빔 형상을 가진다.
또한, 본 실시예에 따른 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 도 6의 일부 확대도에 더욱 상세하게 도시된 바와 같이, 연장부(33)와 접촉부(35) 사이, 더욱 상세하게는 연장부(33)의 제2 빔(33b)과 접촉부(35) 사이에 간극(34), 볼록부(36a) 및 오목부(36b)를 포함하는 힌지부를 갖는다.
도 6에는 연장부(33)의 제2 빔(33b)에 볼록부(36a)가 형성되고 접촉부(35)에 오목부(36b)가 형성된 것으로 도시되어 있지만, 이는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 예시이며, 본 발명은 설계시 연장부(33)의 제2 빔(33b)에 오목부(36b)가 형성되고 접촉부(35)에 볼록부(36a)가 형성되도록 변형될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 의하면, 연장부(33)의 형상이 제1 실시예 및 그 변형예와 같이 대략 직선의 이중빔 형상을 가지는 대신에, 하나 이상의 변곡점을 가지면서 서로 다른 방향으로 굴곡되어 있는 벨로우즈 형 이중빔 형상을 가진다.
도 6에는 서로 상이한 패턴의 형상을 가지는 제1 빔(33a)과 제2 빔(33b)으로 연장부(33)가 형성되는 예가 도시되어 있지만, 본 발명의 제2 실시예에 따라서 벨로우즈 형상의 연장부를 형성함에 있어서 제1 빔과 제2 빔은 동일한 패턴의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
즉, 동일한 패턴의 형상을 가지는 제1 빔과 제2 빔으로 연장부가 이루어지는 경우, 제1 빔과 제2 빔의 굴곡방향이 변화하는 변곡점의 위치와 변곡점에서의 접선의 기울기는 동일하게 나타날 수 있다. 또한, 서로 상이한 패턴의 형상을 가지는 제1 빔과 제2 빔으로 연장부가 이루어지는 경우, 제1 빔과 제2 빔의 굴곡방향이 변화하는 변곡점의 위치와 변곡점에서의 접선의 기울기 중에서 적어도 하나 또는 모두가 상이하게 나타날 수 있다.
또한, 제1 빔과 제2 빔이 모두 밸로우즈형 패턴을 가지지 않고, 제1 빔과 제2 빔 중에서 어느 하나만이 밸로우즈형 패턴을 가질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 이중빔 미세 접촉 프로브가 벨로우즈형 패턴을 가진다면 스크럽의 길이를 감소시키는 동시에 면외 거동 역시 방지할 수 있다. 면외 거동 발생시 인접한 또 다른 프로브와 간섭이 일어날 수 있으므로, 면외 거동은 가능한 한 발생하지 않도록 설계할 필요가 있다.
면외 거동은 면내 굽힘강성보다 면외 굽힘강성이 작을 경우 발생하며, 프로브의 제조시 필연적으로 발생하는 공정 오차로 인해 면외 거동이 더욱 쉽게 발생할 수 있다. 벨로우즈형 이중빔 형상을 갖는 제2 실시예에 따른 프로브의 경우에는 면내 굽힘강성을 면외 굽힘강성의 변화없이 작게 할 수 있는 특성을 가지므로 면외 거동을 방지할 수 있다. 그에 따라, 제2 실시예에 의하면, 프로브가 공정 오차를 가지더라도 면내 굽힘강성이 작기 때문에 면외 거동의 발생을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 제2 실시예에 따른 벨로우즈 형상의 이중빔 프로브는 응력완화, 스크럽 감소 효과, 그리고 면외 거동 방지 효과를 동시에 달성할 수 있다. 아울러, 상술한 바와 같이 본 실시예에 따라 연장부(33)와 접촉부(35) 사이에 힌지 구조를 형성하면 힘이 가해지더라도 모멘트가 전달되지 않기 때문에 응력 집중 현상을 현격히 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는 전해도금법으로 제작할 수 있기 때문에 복잡한 벨로우즈 형상을 가지더라도 용이하게 제작할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 변형예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는, 제2 실시예와 마찬가지로, 프로브 카드(도시생략)에 부착되는 부착부(41)와, 이 부착부(41)로부터 측방향으로 뻗어있는 연장부(43)와, 이 연장부(43)의 말단 부분에 돌출 형성되어 반도체 칩의 패드와 접촉하는 팁(47)을 가지는 접촉부(45)로 이루어진다.
또한, 본 변형예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브의 연장부(43)는 밸로우즈 형상을 가지면서, 도 7에서 볼 때, 상하로 배열되는 제1 빔(43a)과 제2 빔(43b)을 포함하고 있으며, 이들 제1 빔(43a)과 제2 빔(43b)의 사이에는 기다란 장공 형태의 개구(43c)가 형성되는 이중빔 형상을 가진다.
또한, 본 변형예에 따른 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는 도 7의 일부 확대도에 더욱 상세하게 도시된 바와 같이 연장부(43)와 접촉부(45) 사이, 더욱 상세하게는 연장부(43)의 제2 빔(43b)과 접촉부(45) 사이에 간극(44), 볼록부(46a) 및 오목부(46b)를 포함하는 힌지부를 갖는다.
상기 제2 실시예에 따르면 오목부(36b)가 대략 반원형상을 가져 오목부(36b)가 볼록부(36a)를 대략 절반 정도만 감싸고 있지만, 본 변형예에 따르면 상부 빔(43a)과 접촉부(45)가 서로 연결되는 부분에 돌출편(46c)이 형성되어 오목부(46b)가 더욱 연장될 수 있도록 한다. 그에 따라 제2 실시예의 오목부(36b)에 비해 본 변형예의 오목부(46b)는 더욱 긴 원주길이에 걸쳐 볼록부(46a)를 감싸도록 형성될 수 있으며, 더욱 안정적으로 힌지 구조를 형성할 수 있다.
이때 돌출편(46c)의 길이는, 힌지 작용을 정상적으로 수행할 수 있도록, 프로브의 변형시 돌출편(46c)의 말단이 제2 빔(43b)에 간섭되지 않을 정도로 제2 빔(43b)으로부터 설정된 거리 이상 이격되도록 설계되는 것이 바람직하다.
도 7에는 연장부(43)의 제2 빔(43b)에 볼록부(46a)가 형성되고 접촉부(45)에 오목부(46b)가 형성된 것으로 도시되어 있지만, 이는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 예시이며, 본 발명은 설계시 연장부의 제2 빔에 오목부가 형성되고 접촉부에 볼록부가 형성되도록 변형될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 변형예에 따라 연장부(43)와 접촉부(45) 사이에 힌지 구조를 형성하면 힘이 가해지더라도 모멘트가 전달되지 않기 때문에 응력 집중 현상을 현격히 줄일 수 있다.
도 8 및 도 9에는 본 발명의 제3 실시예 및 제4 실시예에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브가 도시되어 있다. 도 8 및 도 9는 이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 있어서 제1 빔과 제2 빔 사이에 설정된 각도(a1, a2)를 가지는 것을 설명하기 위한 도면으로서, 도 8은 벨로우즈형 연장부를 갖는 프로브를 도시한 것이고, 도 9는 직선형 연장부를 갖는 프로브를 도시한 것이다. 도 8 및 도 9에는 힌지부를 도시하지는 않았지만, 본 실시예들의 미세 접촉 프로브 역시 도 4 내지 도 7에 도시된 것과 동일한 구조의 힌지부를 가질 수 있다.
본 실시예들에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 의하면, 반도체 칩의 검사시 접촉부의 팁이 반도체 칩의 패드와 맞닿아 프로브에 하중이 가해질 때, 종래의 프로브에 비해 스크럽 길이가 감소될 수 있다.
이중빔 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 있어서, 제1 빔의 스크럽 길이보다 제2 빔의 스크럽 길이를 크게 한다면 원호형상을 가지는 프로브 팁의 거동과 반대되는 회전운동을 만들 수 있어서 결과적으로 스크럽을 억제시킬 수 있다.
이와 같이 제2 빔의 스크럽 길이를 더 크게 하기 위해서는 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이 제1 빔과 제2 빔 사이에 경사각 a1 또는 a2를 두는 방법이 있을 수 있다. 그 밖에도, 제2 빔의 길이를 제1 빔보다 길게 하거나, 제1 빔은 위로 볼록하게 하고 제2 빔은 아래로 볼록하게 하는 방법 등을 통해서도 유사한 효과를 기대할 수 있다.
도 8과 도 9를 참조하면, 상술한 경사각 a1, a2는 제1 빔의 부착부쪽 끝 부분과 접촉부쪽 끝 부분을 잇는 가상의 선과, 제2 빔의 부착부쪽 끝 부분과 접촉부쪽 끝 부분을 잇는 가상의 선이 서로 교차하도록 형성된 연장부에 있어서, 이들 가상의 선들이 이루는 각도이다.
한편, 상술한 바와 같은 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 있어서, 연장부(13, 23, 33, 43)와 접촉부(15, 25, 35, 45) 사이의 힌지 구조의 접촉 전과 접촉 후를 비교하면, 접촉 전에는 제1 빔(13a, 23a, 33a, 43a)만이 부하를 받지만 접촉 후에는 제1 빔(13a, 23a, 33a, 43a)과 제2 빔(13b, 23b, 33b, 43b)이 함께 부하를 받기 때문에, 접촉 전과 접촉 후의 프로브 강성에 있어서 변화가 생기게 된다. 이것을 이용하여 힌지 구조의 간극(14, 24, 34, 44) 치수를 설계변수로 사용하면, 본 발명의 실시예들에 따른 프로브를 가변강성을 가지는 프로브로 사용될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브에 있어서, 부착부(11, 21, 31, 41) 및 연장부(13, 23, 33, 43)는 니켈(nickel), 니켈 합금, 및 인청동 중에서 선택된 금속 재료로 제작될 수 있으며, 접촉부(15, 25, 35, 45)는 코발트(cobalt), 코발트 합금, 로듐(rhodium), 로듐 합금 및 이들의 합금 중에서 선택된 금속 재료로 제작될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 캔틸레버형 미세 접촉 프로브는 전해도금법으로 제작하기 때문에 복잡한 벨로우즈 형상이나 힌지 구조를 가지더라도 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 도 4 내지 도 7에서 힌지부의 볼록부와 오목부는 원형으로 형성된 것으로 도시하고 있지만, 힌지 역할을 수행할 수 있다면 원형 이외에도 타원형이나 삼각형, 사각형 등의 다각형 형상을 가질 수도 있다.
이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 반도체 칩의 전기적 검사를 수행하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브로서,
    프로브 카드에 부착되는 부착부;
    상기 부착부로부터 측방향으로 뻗어있으며 이중빔 형상을 갖는 연장부;
    상기 연장부의 말단 부분에 돌출 형성되어 상기 반도체 칩의 패드와 접촉하는 팁을 가지는 접촉부; 및
    상기 연장부와 상기 접촉부 사이에 설치되어 상기 접촉부로부터 상기 연장부에 모멘트를 전달하지 않는 힌지부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 힌지부는 서로 형상적으로 부합하는 볼록부와 오목부를 구비하여,
    상기 볼록부는 상기 미세 접촉 프로브가 외부로부터 가해지는 힘에 의해 변형될 때 선회 중심이 되고, 상기 오목부는 상기 볼록부를 안내하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 힌지부는 상기 오목부와 볼록부의 사이에 간극을 형성하여,
    상기 미세 접촉 프로브의 외부로부터 힘이 가해지지 않았을 때 상기 볼록부와 오목부를 서로 이격된 상태로 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 힌지부는 상기 오목부가 연장되어 상기 볼록부를 감쌀 수 있도록 형성되는 돌출편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연장부는 상하로 배열되는 제1 빔과 제2 빔을 포함하고, 상기 제1 빔과 제2 빔의 사이에 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 빔과 제2 빔 중에서 적어도 하나는, 하나 이상의 변곡점을 가지면서 굴곡되어 있는 벨로우즈 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 힌지부는 상기 연장부의 제2 빔과 상기 접촉부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 힌지부는 서로 형상적으로 부합하는 볼록부와 오목부를 구비하고, 상기 오목부와 볼록부의 사이에 간극을 형성하여, 상기 미세 접촉 프로브의 외부로부터 힘이 가해져 상기 연장부의 제2 빔과 상기 접촉부가 서로 맞닿은 상태에서 힌지 구조를 형성하고, 상기 미세 접촉 프로브의 외부로부터 힘이 가해지지 않았을 때 상기 연장부의 제2 빔과 상기 접촉부를 서로 이격된 상태로 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 힌지부는 상기 오목부가 연장되어 상기 볼록부를 감쌀 수 있도록 형성되는 돌출편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 연장부의 제2 빔 및 상기 접촉부 중 어느 하나에 형성되고, 상기 오목부는 상기 연장부의 제2 빔 및 상기 접촉부 중 다른 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  11. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 연장부는, 상기 제1 빔의 부착부쪽 끝 부분과 접촉부쪽 끝 부분을 잇는 가상의 선과 상기 제2 빔의 부착부쪽 끝 부분과 접촉부쪽 끝 부분을 잇는 가상의 선이 교차하도록 형성된 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 부착부 및 상기 연장부는 니켈(nickel), 니켈 합금, 및 인청동으로 이루어지는 군에서 선택된 금속 재료로 제작되고,
    상기 접촉부는 코발트(cobalt), 코발트 합금, 로듐(rhodium), 로듐 합금 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 금속 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
  13. 측방향으로 연장되어 제1 단은 고정되고 제2 단은 자유로운 캔틸레버 형상의 미세 접촉 프로브에 있어서,
    상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에, 상기 미세 접촉 프로브의 상기 제2 단에 대하여 외부로부터 하중이 가해질 때 발생하는 모멘트를 상기 제1 단 측으로 전달하지 않는 를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 미세 접촉 프로브.
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