KR101168289B1 - 프로브 카드용 니들 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 카드용 니들 구조에 관한 것으로, 인쇄회로기판, 다수의 플레이트 및 세라믹가이드를 포함하는 집적회로소자의 전기적 특성 테스트를 위한 프로브 카드용 니들 구조에 있어서; 상기 니들은, 상기 세라믹가이드에 접촉지지되는 몸체부와; 상기 몸체부의 일측단으로부터 하향 연장된 빔부와; 상기 빔부에 수직하게 연결되고, 웨이퍼의 칩 패드에 접촉되는 탐침부와; 상기 몸체부의 상면에서 돌출되고, 상기 세라믹가이드의 슬릿에 삽입지지되는 한 쌍의 핀부와; 상기 핀부 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 접속부를 포함하여 구성되는 프로브 카드용 니들 구조를 제공한다.

본 발명에 따르면, 프로브 카드용 니들의 구조 개선에 따라 패드와의 접촉 특성이 균일하게 유지되고, 스크럽(scrub)량 조절이 용이하며, 영구 변형으로부터 안전한 효과를 얻을 수 있다.

반도체, 웨이퍼, 프로브 카드, 탐침, 니들

Description

프로브 카드용 니들 구조{NEEDLE STRUCTURE FOR PROBE CARD}

본 발명은 프로브 카드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로브 카드에 구비되는 프로브 니들의 구조를 개선하여 패드 컨택트 특성을 유지하고, 스크럽(scrub)량 조정이 용이하고 일관성을 향상시키는 효과를 가지며, 영구변형으로부터 안전한 프로브 카드용 니들 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 디바이스는 웨이퍼(Wafer) 상에 패턴(pattern)을 형성시키는 패브리케이션(Fabrication) 공정과, 패턴이 형성된 웨이퍼를 각각의 칩(Chip)으로 조립하는 어셈블리(Assembly) 공정을 통해서 제조된다.

그리고, 패브리케이션 공정과 어셈블리 공정 사이에는 웨이퍼를 구성하는 각 칩의 전기적 특성을 검사하는 이디에스(EDS:Electrical Die Sorting)라는 공정이 있다.

이 EDS 공정은 웨이퍼를 구성하고 있는 칩들 중에서도 불량 칩을 판별하기 위한 공정으로서, 웨이퍼를 구성하는 칩들에 전기적 신호를 인가시켜 인가된 전기적 신호로부터 체크되는 신호에 의해서 불량을 판단하게 되는 검사장치를 주로 이용한다.

웨이퍼를 구성하는 각 칩들의 전기적 검사는 이들 각 칩의 패턴과 접촉되어 전기적 신호를 인가하는 다수의 니들(Needle)을 구비하는 프로브 카드(Probe Card)라는 검사장치를 주로 이용하고 있으며, 이런 프로브 카드를 이용한 테스트의 결과가 양품으로 판정되면 반도체 디바이스는 패키징 등의 후공정에 의해서 완성품으로서 제작된다.

반도체 웨이퍼의 프로브 카드를 이용한 전기적 특성검사는 통상 웨이퍼의 각 디바이스의 전극패드에 프로브 카드의 니들이 접촉되게 하면서 이 니들을 통해 특정의 전류를 통전시켜 그때 출력되는 전기적 특성을 측정하는 것이다.

한편, 최근의 반도체 디바이스는 디자인 룰이 더욱 미세화되면서 고집적화와 동시에 극소형화되고 있는 추세이므로 이러한 반도체 디바이스의 검사를 위해서는 그에 적절한 검사장치가 필요로 된다.

즉, 미세해지는 반도체 디바이스의 패턴과 접속되기 위해서는 프로브 카드의 니들들도 그에 적절한 사이즈로 극소형 및 미세화가 되어야만 한다.

따라서, 종래에는 프로브 카드의 니들을 소정의 직경을 갖는 와이어 타입에서 박판을 식각 등에 의해 미세 가공한 블레이드 타입으로 제작하면서 반도체의 기술 변화에 적절하게 대처하도록 하고 있다.

그런데, 이와 같은 종래 니들은 대부분 단순 직선형상을 갖고 있기 때문에 패드(PAD) 접촉(Contact) 특성이 나쁘고, 피치(Pitch) 확장이 어려우며, 변형이 쉽게 이루어지므로 얼라인먼트(Alignment) 미세 제어가 난해한 단점이 있었다.

이에, 이를 개선하기 위해 다양한 형태의 니들이 개시된 바 있으나 제조방식 상의 차이들 때문에 만족할 만한 효과를 얻을 수 없었다.

일 예로, 등록특허 제0670999호 "프로브 구조, 프로브 컨택 기판 및 그 제조 방법"에는 도전성 물질의 프로브 니들 팁과, 상기 프로브 니들 팁에 S형태로 굴곡되게 연결되어 상기 웨이퍼 칩 패드에 접촉되었을 때 힘을 완충시키며, 상기 S형태 굴곡 부분과 기저부분을 연결하는 추가의 보조패턴을 통해 상기 프로브 니들 팁이 받는 응력을 분산시키는 도전성 물질의 탄성체 부분과, 상기 탄성체 부분에 연결되어 있는 도전성 물질의 상기 기저 부분과, 상기 기저 부분에 수직으로 연결되며 상기 프로브 카드의 콘택 기판의 콘택홀에 삽입 연결되기 위한 연결 핀을 포함하도록 구성된 니들 구조가 개시되어 있다.

하지만, 개시된 등록특허는 웨이퍼 패드의 피치가 좁아지면 프로브가 좌우로 넘어지는 문제가 있고, 또 MEMS 공정을 이용하여 세라믹 가이드에 형성된 초미세 간격을 갖는 다수개의 컨택트 홀 어레이는 전기적인 특성관리 및 깨짐의 문제가 발생되며, 뿐만 아니라 웨이퍼의 파인 피치(Fine Pitch)에 적용하기 위해서는 프로브의 두께가 얇아져야 하는데 그럴 경우 등록특허에서는 연결핀의 하단에 구비된 연결 탄성체 부분 때분에 프로브의 두께와 길이에 대한 제약이 발생된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 프로브 카드에 설치되는 프로브 니들의 구조를 개선하여 웨이퍼 패드의 피치가 좁아져도 프로브가 좌우로 넘어지지 않고 패드와의 컨택트 특성을 유지할 수 있으면서 피치 확장이 가능하고, 스크럽의 일관성을 향상 시킬뿐 아니라 컨택트 홀 어레이의 특성관리가 쉽고 깨짐의 문제를 해결할 수 있도록 한 프로브 카드용 니들 구조를 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 인쇄회로기판, 다수의 플레이트 및 세라믹가이드를 포함하는 집적회로소자의 전기적 특성 테스트를 위한 프로브 카드용 니들 구조에 있어서; 상기 니들은, 상기 세라믹가이드에 접촉지지되는 몸체부와; 상기 몸체부의 일측단으로부터 하향 연장된 빔부와; 상기 빔부에 수직하게 연결되고, 웨이퍼의 칩 패드에 접촉되는 탐침부와; 상기 몸체부의 상면에서 돌출되고, 상기 세라믹가이드의 슬릿에 삽입지지되는 한 쌍의 핀부와; 상기 핀부 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 접속부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 니들 구조를 제공한다.

이때, 상기 몸체부에는 충격을 흡수하여 변형을 방지하도록 적어도 하나 이상의 탄성 흡수홀이 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 빔부는 상기 탐침부에 가해지는 충격을 흡수하고 변형 또는 파손 을 방지할 수 있도록 평행하게 배열되는 적어도 두 개 이상의 탄성로드로 구성된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 핀부에는 상기 세라믹가이드의 슬릿에 삽입되어 탄성지지되면서 미세한 얼라인먼트를 유도하는 호형상의 삽입가이드가 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 핀부의 간격인 피치는 용도에 따라 여러가지 종류로 조절되어 제조되는 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 몸체부에는 취급시 상기 탐침부의 변형이나 파손을 방지하도록 상기 탐침부가 형성된 방향으로 연장된 수평연장부가 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 프로브 카드용 니들의 구조 개선에 따라 패드와의 접촉 특성이 균일하게 유지되고, 피치 확장이 가능하며, 스크럽의 일관성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1는 본 발명에 따른 니들이 설치된 프로브 카드의 예시적인 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프로브 카드용 니들의 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 프로브 카드용 니들의 적용테스트 결과를 보인 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프로브 카드는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술에 적당한 프로브 카드로서, 인쇄회로기판(100)을 포함한다.

이때, 상기 MEMS 기술은 마이크로 스케일에서 전기 신호를 처리하고, 시스템 전체 또는 일부분이 움직일 수 있는 장치로서 각종 첨단장치의 보이지 않는 핵심기술로 자리잡고 있고, 프로브 카드 분야에서도 적용되고 있는 추세이다.

그리고, 상기 인쇄회로기판(100))은 프로브 카드를 통한 전기적 특성을 테스트하기 위한 소자들이 설계된 것으로, 여기에는 니들(160)의 일부가 접속되어 전기적 신호를 처리할 수 있도록 구성된다.

여기에서, 상기 인쇄회로기판(100)은 대략 4.8mm 내외의 두께를 갖는다.

아울러, 상기 인쇄회로기판(100)의 저면에는 D-플레이트(110), B-플레이트(120), A-플레이트(130), C-플레이트(140)이 순차 조립되고, 이어 세라믹가이드(150)가 조립되며, 상기 세라믹가이드(150)에 지지되면서 상기 플레이트들(110,120,130,140)을 관통하여 상기 인쇄회로기판(100)과 전기적 연결관계를 갖는 니들(160)이 구비된다.

이때, 상기 D-플레이트(110)는 1mm 내외의 두께를 가지며, B-플레이트(120) 및 A-플레이트(130)는 0.4mm 내외의 두께를 갖고, C-플레이트(140)는 4mm 내외의 두께를 가지며, 세라믹가이드(150)는 1mm 내외의 두께를 가짐이 바람직하다.

여기에서, 상기 플레이트들(110,120,130,140)은 상호 조립에 의해 니들블록(Needle Block)을 형성하여 얼라인먼트 및 고정성을 향상시키게 된다.

한편, 본 발명의 핵심 구성인 니들(160)은 도 2와 같이 구성된다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 니들(160)은 몸체부(161), 빔부(162), 탐침부(163), 핀부(164), 접속부(165)로 이루어진다.

이때, 상기 몸체부(161)는 니들(160)의 본체로서, 다른 구조물들이 지지되고 설치될 수 있도록 안내하는 부분이다.

특히, 상기 몸체부(161)는 대략 사각형상으로 형성되되, 일부에 적어도 하나 이상의 탄성 흡수홀(H)이 천공 형성되는 구조를 갖는다.

이 경우, 상기 탄성 흡수홀(H)은 상기 몸체부(161), 즉 니들(160)의 전체 무게도 줄이면서 충격에 대한 탄성흡수력을 높여 자체 변형을 최소화하는 기능을 수행하게 되며, 필요에 따라 하나 혹은 둘 이상 형성될 수 있다.

예컨대, 도시된 도 2의 (a),(b),(c)는 탄성 흡수홀(H)이 하나인 경우를 예시하고 있고, (d),(e),(f)는 탄성 흡수홀(H)이 두 개인 경우를 예시하고 있다.

뿐만 아니라, 상기 몸체부(161)의 상단면은 프로브 삽입시 Z 축을 결정하는 기준면이 된다.

아울러, 상기 몸체부(161)에는 취급시 상기 탐침부(163)의 변형이나 파손을 방지하도록 상기 탐침부(163)가 형성된 방향으로 연장된 수평연장부(E)가 더 형성된다.

그리고, 상기 빔부(Beam Part)(162)는 상기 몸체부(161)의 일측으로부터 하향 경사지게 연장형성된 것으로, 상기 탐침부(163)에 탄성복원력을 제공하기 위한 것이다.

이러한 빔부(162)는 일종의 탄성로드로서, 적어도 하나 이상, 특히 바람직하기로는 2개 이상, 더 바람직하기로는 도시된 예와 같이 상하로 일정간격을 두고 3개 정도 평행하게 배열되도록 형성됨이 좋다.

따라서, 상기 빔부(162)는 상기 탐침부(163)의 탐침시 충격을 탄성흡수함과 동시에 상기 탐침부(163)의 위치 복귀를 용이하게 하여 탐침부(163)의 변형을 최소화하고 파손을 방지하는 역할도 담당하게 된다.

또한 상기 빔부(162)는 가로:세로비가 동일하거나 최소한 가로비가 세로비보다 다소 큰 빔을 두 개 이상의 탄성로드로 이루어짐이 바람직하다.

한편, 탐침부(163)는 니들(160)의 주된 기능을 하는 부분으로서 웨이퍼의 칩 패드(PAD)에 직접 접촉(Contact)되어 전기적 특성을 테스트하는 부재이다.

본 발명에서는 상기 탐침부(163)가 상기 빔부(162)에 대략 수직하게 연결되는 형태를 취함으로써 앞서 설명한 변형 최소와 파손 방지 기능을 갖도록 함이 바람직하다.

아울러, 상기 핀부(164)는 상기 몸체부(161)의 상면에서 돌출되고 한 쌍으로 이루어지며, 상기 세라믹가이드(150)에 형성된 슬릿(Slit)에 삽입되어 상기 몸체부(161)를 위치 고정하는 부분이다.

이때, 상기 핀부(164)는 한 쌍 간의 간격인 피치(Pitch)를 제조시 다양한 패턴으로 조절하여 제조함으로써 그 활용범위를 넓힐 수 있다.

예컨대, 도 2의 (a)~(f)에는 핀부(164) 간의 간격인 피치(Pitch)를 다양하게 변형한 예들이 잘 나타나 있다.

뿐만 아니라, 상기 핀부(164)는 상기 슬릿에 삽입되었을 때 Y축의 위치를 결정함은 물론 미세 조정, 즉 미세한 얼라인먼트가 가능하도록 핀부(164)의 길이 일부에는 호형상의 삽입가이드(G)가 적어도 하나 이상 형성된다.

따라서, 이들 삽입가이드(G)에 의해 상기 핀부(164)가 상기 세라믹가이드(150)의 슬릿에 삽입되었을 때 탄성방향을 유도하여 미세 얼라인먼트가 수행되므로 정확도가 증대된다.

마지막으로, 상기 핀부(164) 중 어느 하나에는 접속부(165)가 연장형성되고, 상기 접속부(165)는 앞서 설명한 인쇄회로기판(100)에 접속된다.

그러므로, 상기 탐침부(163)에서 측정된 계측정보는 상기 접속부(165)를 통해 상기 인쇄회로기판(100)으로 전달되게 되며, 계측정보를 토대로 인쇄회로기판(100)에서 전기적 특성의 양,부를 판독하게 된다.

상술한 구성으로 이루어진 프로브 카드용 니들(160)의 적용특성을 확인하기 위해 빔부(162)가 3개의 빔으로 이루어진 타입을 대상으로 적용 테스트한 결과, 도 3과 같이 안전계수 1:1로서 사용가능함을 확인하였다.

이로써, 본 발명에 따른 프로프 카드용 니들(160)은 패트의 접촉 특성이 향상되고, 균일한 접촉 특성을 유지할 수 있으며, 피치의 확장이 자유롭고, 스크럽량이 조정이 용이하며 일관성의 향상시키는 새로운 모델이 될 것으로 기대된다.

도 1는 본 발명에 따른 니들이 설치된 프로브 카드의 예시적인 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 프로브 카드용 니들의 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 프로브 카드용 니들의 적용테스트 결과를 보인 도면.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....인쇄회로기판 110....D-플레이트

120....B-플레이트 130....A-플레이트

140....C-플레이트 150....세라믹가이드

160....니들 161....몸체부

162....빔부 162....탐침부

164....핀부 165....접속부

Claims (7)

1. 인쇄회로기판, 다수의 플레이트 및 세라믹가이드를 포함하는 집적회로소자의 전기적 특성 테스트를 위한 프로브 카드용 니들 구조에 있어서;

   상기 니들은,

   상기 세라믹가이드에 접촉지지되고, 충격을 흡수하여 변형을 방지하도록 적어도 하나 이상의 탄성 흡수홀이 더 형성되는 몸체부와;

   상기 몸체부의 일측단으로부터 하향 연장되고, 탐침부에 가해지는 충격을 흡수하고 변형 또는 파손을 방지할 수 있도록 가로:세로 비가 동일하거나 최소한 가로비가 세로비 보다 큰 빔이 적어도 두 개 이상의 탄성로드로 구성된 빔부와;

   상기 빔부에 수직하게 연결되고, 웨이퍼의 칩 패드에 접촉되는 탐침부와;

   상기 몸체부의 상면에서 돌출되고, 상기 세라믹가이드의 슬릿에 삽입되어 탄성지지되도록 호형상의 삽입가이드가 형성된 한 쌍의 핀부와;

   상기 핀부 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 접속부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 니들 구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서;

   상기 몸체부에는 취급시 상기 탐침부의 변형이나 파손을 방지하도록 상기 탐침부가 형성된 방향으로 연장된 수평연장부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 니들 구조.
7. 삭제

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