KR101192669B1 - 프루브 카드용 접속 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

프루브 카드 어셈블리의 구성 요소들 사이의 전기적 접속을 제공하는 접속 어셈블리가 개시된다. 이 접속 어셈블리는 복수의 개구부의 경계를 정하는 프레임과 이 프레임에 결합되는 복수의 전도성 접촉부를 포함한다. 전도성 접촉부 각각은 (a) 프레임의 제1 면에서 뻗어 나온 제1 탄성 암과, (b) 프레임의 제2 면에서 뻗어 나온 제2 탄성 암을 포함한다. 제1 탄성 암과 제2 탄성 암 중 최소한 하나는 상기 복수의 개구부를 관통한다.
프루브 카드, 접속 어셈블리, 탄성 암, 전도성 접촉부

Description

프루브 카드용 접속 어셈블리{Interconnect Assembly for a Probe Card}
이 출원은 2004년 8월 11일 출원된 미국 가출원번호 제60/600,512호를 우선권 주장하며, 이 가출원 명세서의 내용은 본 명세서의 일부분으로 포함된다.
본 발명은 접속 어셈블리에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 집적회로 소자(예컨대, 반도체 웨이퍼)를 검사하는 데에 사용되는 프루브에 적합한 접속 어셈블리에 관한 것이다.
프루브 카드는 메모리 칩과 같은 집적회로 소자의 검사에 공통적으로 사용된다. 프루브 카드의 예로는 'ulicke and Soffa Industries, Inc.'사의 프루브 카드를 들 수 있는데, 검사 소자(DUT: Device Under Unit)(예컨대, 웨이퍼 상의 다이(die)) 상에서 보통 범프 또는 패드 형태로 된 외부 전기 접촉부와 접촉하도록 배열되어 있는 금속 프루브 어레이가 한쪽 면에 존재한다. 이러한 프루브의 예로는 예컨대, 프루브 헤드 내에 실장되거나 한쪽 끝에서(예컨대, 공간 변환기) 기판에 결합될 수 있다. 전형적인 프루브 카드로는 검사 장비와 연결될 수 있는 통로(trace)를 갖는 인쇄회로기판(PCB)을 들 수 있다. 실제 사용할 때에는 공간 변환기가 포함되는 것이 보통인데, 이 경우 PCB 상의 통로의 간격은 검사할 집적회로 소자 상의 패드들의 간격보다 더 크다.
어떤 검사 어셈블리에서는, 프루브 카드가 인터페이스 시스템을 통해 검사 장비에 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 인터페이스 시스템은 이중 헤드 구조의 전기 전도성 스프링 핀(포고 핀(pogo pin)이라고도 함)을 포함하는데, 이 핀은 캐리어 내에 실장되어 있다. 포고 핀 각각의 한쪽 끝은 프루브 카드의 전도성 패드에 접촉된다. 포고 핀의 다른 쪽 끝은 검사 장비와 접촉한다. 본 출원인에게 권리가 양도된 미국 특허 제6,114,69호에는 이러한 인터페이스 시스템의 한 예가 설명되어 있다.
보통 프루브 카드는 PCB와 공간 변환기 사이에 배치된 중간매개물(interposer)을 포함한다. 그러나, 종래 프루브 카드의 중간매개물(예컨대, 포고 핀 구성)은 기계 구성이 복잡하고 비싸며, 프루브 카드 어셈블리에 필요한 좁은 피치를 구현하는 것이 구조적으로 어렵다. 따라서, 종래 중간매개물의 여러 단점들을 극복할 수 있는 프루브 카드용 접속 구조를 제공할 필요가 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 프루브 카드 어셈블리의 구성 요소들 사이의 전기적 접속을 제공하는 접속 어셈블리가 제공된다. 이 접속 어셈블리는 복수의 개구부 경계를 정하는 프레임과 이 프레임에 결합되는 복수의 전도성 접촉부를 포함한다. 전도성 접촉부 각각은 (a) 프레임의 제1 면에서 뻗어 나오는 제1 탄성 암과, (b) 프레임의 제2 면에서 뻗어 나오는 제2 탄성 암을 포함한다. 제1 탄성 암과 제2 탄성 암 중 최소한 하나는 복수의 개구부를 관통한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 프루브 카드가 제공된다. 프루브 카드는 제1 면에 인접한 제1 복수의 전도성 영역을 포함하는 공간 변환기와, 제1 면에 인접한 제2 복수의 전도성 영역을 포함하는 인쇄회로기판을 포함한다. 또한, 프루브 카드 어셈블리는 공간 변환기와 인쇄회로기판 사이의 전기적 접속을 제공하는 접속 어셈블리를 포함한다. 접속 어셈블리는 (a) 복수의 개구부의 경계를 정하는 프레임과, (b) 이 프레임에 결합되는 복수의 전도성 접촉부를 포함한다. 전도성 접촉부 각각은 (1) 프레임의 제1 면에서 뻗어 나온 제1 탄성 암과, (2) 프레임의 제2 면에서 뻗어 나온 제2 탄성 암을 포함한다. 제1 탄성 암과 제2 탄성 암 중 최소한 하나는 복수의 개구부 중 하나를 관통한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 프루브 카드 어셈블리의 구성 요소들 사이의 전기적 접속을 제공하는 중간매개물이 제공된다. 이 중간매개물은 제1 접속 어셈블리와 제2 접속 어셈블리를 포함한다. 제1 접속 어셈블리는 제1 복수의 개구부의 경계를 정하는 제1 프레임과, 제1 프레임에 결합되는 제1 복수의 전도성 접촉부를 포함한다. 제1 전도성 접촉부 각각은 (a) 제1 프레임의 제1 면에서 뻗어 나온 제1 탄성 암과, (b) 제1 프레임의 제2 면에서 뻗어 나온 제2 탄성 암을 포함한다. 제1 전도성 접촉부의 제1 탄성 암과 제2 탄성 암 중 최소한 하나는 제1 복수의 개구부 중 하나를 관통한다. 제2 접속 어셈블리는 제2 복수의 개구부의 경계를 정하는 제2 프레임과, 제2 프레임과 결합되는 제2 복수의 전도성 접촉부를 포함한다. 제2 전도성 접촉부 각각은 (a) 제2 프레임의 제1 면에서 뻗어 나온 제1 탄성 암과, (b) 제2 프레임의 제2 면에서 뻗어 나온 제2 탄성 암을 포함한다. 제2 전도성 접촉부의 제1 탄성 암과 제2 탄성 암 중 최소한 하나는 제2 복수의 개구부 중 하나를 관통한다. 제1 접속 어셈블리의 제1 전도성 접촉부와 제2 접속 어셈블리의 제2 전도성 접촉부로 된 쌍들 사이에는 전도성 통로가 제공된다.
설명의 목적상 본 발명의 바람직한 실시 형태를 도면에 나타내었는데, 본 발명은 이러한 도면에 도시된 구조와 수단들로 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중간매개물을 포함하는 프루브 카드 어셈블리의 일부 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접속 어셈블리를 포함하는 프루브 카드 어셈블리의 일부 개략도이다.
도 3A는 본 발명의 실시예에 따른 접속 어셈블리의 전도성 접촉부의 사시도이다.
도 3B는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 전도성 접촉부를 포함하는 접속 어셈블리의 부분 사시도이다.
도 3C는 도 3B에 나타낸 접속 어셈블리의 상부도이다.
도 3D는 도 3B에 나타낸 접속 어셈블리의 측면도이다.
도 4A는 본 발명의 실시예에 따른 접속 어셈블리의 전도성 접촉부의 사시도이다.
도 4B는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 전도성 접촉부를 포함하는 접속 어셈블리의 사시도이다.
도 5A는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 접속 접촉부의 부분 사시도이다.
도 5B는 도 5A의 측면도이다.
미국 특허 제5,629,837호, 제6,041,387호, 제6,890,185호, 미국 공개특허 제2005/0159025, 미국 가출원 제60/645,895호 및 제60/646,927호는 전기적 접속 기술에 관한 것으로 그 내용은 본 명세서의 일부분으로 포함된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 수직형 프루브 카드 어셈블리의 PCB와 기판(예컨대, MLO 또는 MLC 공간 변환기) 사이의 전기적 접속을 제공하는 데에 사용되는 중간매개물이 제공된다. 이러한 중간매개물은 2개의 접속 어셈블리 사이에 놓인 절연 시트(예컨대, 스페이서 기판)를 포함한다. 이 절연 시트는 절연 시트의 한쪽 면에서 다른쪽 면으로 뻗어 있는 전도체(예컨대, 도금된 비아(via))를 포함한다. 각각의 접속 어셈블리는 절연체 층과 복수의 전도성 접촉부를 포함한다. 각각의 접속 어셈블리의 전도성 접촉부는 접속 어셈블리의 양면으로부터 탄력있게 튀어나오도록 배열되어 있다. 전도성 접촉부는 접속 어셈블리의 한쪽 면에서 뻗어 나와 절연 시트 상의 전도체와 접촉하도록 배치되어 있다. 전도성 접촉부는 접속 어셈블리의 다른 쪽에서 뻗어 나와 인접 전도성 패드 예컨대, 기판이나 PCB 상의 전도성 패드와 접촉하도록 배치되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 절연 시트는 2개의 접속 어셈블리 사이에 배치된 PCB이다. PCB의 전도체는 PCB의 한쪽 면에서 다른 쪽 면으로 전도성 접속 어레이를 제공하는 관통 구멍(through-hole)이나 비아이다.
본 발명의 기본 구조는 여러 형태로 조합될 수 있다. 바람직한 여러 구조들 을 단독으로 사용할 수도 있고, 서로 조합해 사용할 수도 있다. 본 발명의 다양한 특징들은 종래 기술에 비해 뚜렷한 장점을 제공한다. 여기에 설명되는 이러한 장점들은 발명의 상세한 설명과 도면으로부터 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도면에서, 동일한 도면 부호는 여러 도면에 있는 유사한 구성 요소를 가리키는데, 도 1에는 본 발명에 따른 프루브 카드 어셈블리(이를 도면 부호 10으로 표기함)의 일부분의 개략도이다. 프루브 카드 어셈블리(10)는 PCB(12), 중간매개물(14), 기판(16, 예컨대, 공간 변환기) 및 프루브 헤드(18)를 포함한다.
프루브 헤드(18)는 많은 수의 프루브 핀(20)(이 프루브 핀은 프루브 카드가 사용될 때, 검사할 집적회로 소자(도면에 나타내지 않음) 상의 외부 패드, 범프 또는 기타 전기적 접촉부와 물린다)을 포함한다. 중간매개물(14)과 공간 변환기(16)는, 장착 나사나 기타 적절한 체결구(24)를 사용하여 고정 걸리(22, retaining collar)에 의해 함께 묶여 PCB(12)에 고정된다. 정렬은 은못(26, dowel)과 같은 가이드로 이루어진다. 스페이서(28)도 도면에 나타나 있다. 주의해야 할 점은, 프루브 헤드에 물린 프루브 핀이 있는 프루브 카드에만 본 발명이 적용되는 것으로 한정되지 않는다는 것이다. 예를 들어, 프루브 카드의 프루브 핀들은 프루브 헤드를 사용하지 않고 기판(예컨대 공간 변환기)에 결합될 수도 있다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 더 자세한 설명을 하지 않더라도 적절한 공지의 프루브 구성을 본 발명에 적용할 수 있다는 점을 이해할 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 프루브 핀(20)의 뒤쪽 끝은 공간 변환기(16)의 프루브 면 상의 프루브 패드(도 1에는 나타나 있지 않음)와 물리도록 배열되어 있다. 프루브 핀(20)의 구성과 배치는 검사할 집적회로 소자의 접촉부와 공간 변환기(16)의 프루브 패드 상의 필요한 전기 접속을 제공하도록 설계된다.
공간 변환기(16)의 일면(도 1의 상면)은 프루브 핀(20)과 반대쪽에 있으며(이를 "PCB 면"이라고들 함), PCB(12) 상의 접촉부(도 1에는 나타나 있지 않음)와 전기적으로 연결되도록 설계되어 있는 접촉부를 가진다. 도면에 나타낸 실시예에서, 접속은 중간매개물(14)에 의해 이루어진다. PCB(12) 상의 접촉부들의 위치와 간격은 공간 변환기(16)의 상부면에 있는 접촉부들의 위치, 간격과 동일하게 할 수 있다. 또는, PCB(12) 상의 접촉부들의 위치와 공간 변환기(16)의 PCB 면 상의 접촉부들의 위치 사이에 X축 방향 및/또는 Y축 방향으로 편차가 생기도록 할 수도 있다. PCB를 관통하는 전도성 통로(trace)는 PCB의 반대면 상의 접촉부 패드(도 1의 PCB(12) 상부면에 있는데, 도면에는 나타나지 않음)와 상기 접촉부(도 1의 PCB(12) 바닥면에서 중간매개물(14)에 인접해 있는데, 도면에는 나타나지 않음)들을 결합한다(여기서 상기 접촉부 패드는 외부 검사가 쉽게 이루어지도록 충분히 떨어져 있음).
도 1에 나타낸 예에서, 공간 변환기(16)는 예컨대, MLC 기판이거나 MLO 기판이다. 이러한 다층 기판의 경우, 각각의 층은 해당 층의 표면에 형성되어 있는 전도성 통로를 포함한다. 다중 전도층을 쌓아 각 층들 사이에 전도성 통로가 존재하는 적층체(laminate)를 형성한다. 하나 이상의 층들을 관통하는 도금된 관통구멍의 형태로 된 전도성 비아를 형성하여 각 층의 전도성 통로들을 연결할 수 있다. 최상층을 지나가는 비아 각각을 최하층을 지나가는 비아와, 통로 또는 비아 경로를 통 해 연결하고, 각각의 경로는 다른 경로와 전기적으로 분리되도록 하면, 구조를 간단하게 할 수 있다. 필요한 경우 공간 변환기(16)의 PCB 면에 커패시터나 다른 부품을 실장할 수 있다.
중간매개물(14)은 PCB(12)와 공간 변환기(16) 상의 접촉부들의 높이(즉, PCB(12), 중간매개물(14) 및 공간 변환기(16)의 공통 평면에 대해 수직 방향에 놓인 접촉부들의 위치)에 생기는 약간의 변화를 수용하는 역할을 한다. 접촉부 위치의 이러한 변화는 예컨대, PCB(12)와 공간 변환기(16)의 표면들이 평탄하지 않은 경우(예를 들어, PCB가 휘거나, 공간 변환기를 제조하는 과정에서 표면들이 완전히 평행하지 않아서 뒤틀림이 생기는 경우)에 발생할 수 있다.
도 1에 나타낸 실시예에서, 중간매개물(14)은 공간 변환기(16)에 인접한 제1 접속 어셈블리(14b)와, PCB(12)에 인접한 제2 접속 어셈블리(14a) 및 이들 사이에 배치된 절연 시트(14c)(예컨대, 스페이서 기판)를 포함한다. 예를 들면, 절연 시트(14c)는 (a) 제1 접속 어셈블리(14b)와 인접한 절연 시트(14c)의 제1 표면에서, (b) 제2 접속 어셈블리(14a)와 인접한 절연 시트(14c)의 제2 표면까지 뻗어 있는 전도성 통로(예컨대 도금된 비아)를 갖는 PCB 또는 기판이다.
아래에서 자세히 설명되는 것처럼, 중간매개물(14) 각각의 접속 어셈블리(예컨대, 14a, 14b)는 절연 시트(예컨대, 절연 프레임 또는 그리드(grid))와 이 절연 시트의 위아래로 뻗어 있는 복수의 전도성 접촉부를 포함한다.
도 1에 나타낸 절연 시트(14)는 절연 시트(14c)에 의해 분리되는 2개의 접속 어셈블리(즉, 14a, 14b)를 포함하지만, 이와 다른 구조도 가능하다. 예를 들면, 여 러 구성 요소들(예컨대, 프루브 구성 요소들)을 제거하여 단순화한 프루브 카드의 일부를 개략적으로 나타낸 도 2를 참조하면, 프루브 카드는 접촉부(112a)(예컨대, 접촉부 패드(112a), 접속 통로(112a) 등)을 갖는 PCB(112)와, 접촉부(116a)(예컨대, 접촉부 pad(116a), 전도성 통로(116a) 등)을 갖는 기판(116)을 포함한다. PCB(112)와 공간 변환기(116) 사이의 전기적 연결은 접속 어셈블리(114)에 의해 이루어진다. 접속 어셈블리(114)는 유연성 기판(202)에 의해 지지되는 복수의 전도성 접촉부(200)를 포함한다. 유연성 기판(202)은 예컨대, 폴리이미드 기판이고 전도성 접촉부(200)는 기판(202)에 선택적으로 도금되는데(전도층을 식각하여 도포할 수도 있음), 여기서 각각의 전도성 접촉부는 도면에 나타낸 형상이 되도록 가공(예컨대, 기계적으로)된다.
전도성 접촉부(200) 각각은 (a) 유연성 기판(202)과 접촉하는 중앙 몸체부(200c), (b) PCB(112)의 접촉부(112a)와 접촉하도록 구성된 상부 접촉 암(200a), (c) 공간 변환기(116)의 접촉부(116a)와 접촉하도록 구성된 하부 접촉 암(200b)을 포함한다. 접속 어셈블리(114)가 필요 이상으로 압착되지 않도록 하기 위한 기계적인 멈추개(stop)로 스페이서/메움부(shim)(204)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 1과 비교한 도 2로부터 분명한 것처럼, 본 발명에 따르면 프루브 카드의 공간 변환부와 PCB 사이에 탄성 전기 접속부를 제공하는 데에는, 절연 시트(14c)의 양면에 2개의 접속 어셈블리(14a, 14b)를 포함하는 중간매개물(14)과는 현저하게 달리, 하나의 접속 어셈블리(114)를 이용할 수 있다. 특정 분야에 따라(예컨대, 크기 제한이나 원하는 탄력성 등), 도면에 나타낸 구성(본 발명의 범위 이내의 다른 구성도 포함)들을 선택할 수 있다.
도 3A는 전도성 접촉부(300)의 사시도이다. 접촉부(300)는 중앙 몸체부(300c)(즉, 프레임(300c))와, 중앙 몸체부(300c)에서 뻗어 나온 2개의 상부 접촉 암(300a) 및 중앙 몸체부(300c)에서 뻗어 나온 2개의 하부 접촉 암(300b)을 포함한다. 아래에서 자세히 설명하는 것처럼, 접촉부(300)와 같은 접촉부들은 첨가 공정(예컨대, 사진석판 기술을 이용한 선택적 도금 공정)이나 공제 공정(예컨대, 전도성 시트의 식각이나 레이저 처리 공정)과 같은 다양한 공정을 통해 형성될 수 있다. 이러한 공정(예컨대, 첨가 공정이나 공제 공정) 다음에는 상부 암과 하부 암을 가공하여 원하는 모양으로 만드는 공정이 이어진다.
도 3B 내지 도 3D는 복수의 접촉부(300)를 포함하는 접속 어셈블리(350)를 보여준다. 접촉부(300) 어레이는 절연 시트(310) 위에 형성된다. 절연 시트(310)(예컨대, 폴리이미드 시트)는 하부 접촉 암(300b)이 통과하는 구멍의 경계를 정한다. 물론 최종 접속 어셈블리에는 프루브 카드 어셈블리에 사용할 많은 수의 접촉부(300)(예컨대, 수백 개나 수천 개 또는 그 이상의 접촉부)가 존재한다. 도면을 간단히 하기 위해 도 3B 내지 도 3D에는 9개의 접촉부(300)를 나타내었다. 도 3B에 나타낸 것처럼 접촉부(300)들은 절연 시트(310)의 일부분인 스페이서(310a)에 의해 서로 절연되어 있다.
도 3A 내지 도 3D에 나타낸 실시예에서, 각각의 전도성 접촉부(300)는 모양이 실질적으로 삼각형인 암(300a/300b)을 가지는데, 이 암은 프루브 카드 어셈블리의 특정 부위(예컨대, PCB 상의 전도성 패드, 공간 변환기의 전도성 패드, 절연 시 트/스페이서(예컨대, 도 1의 절연 시트(14c))의 전도성 영역)에 접촉하도록 구성된 끝단(tip)까지 뻗어 있다. 본 발명에 따른 전도성 접촉부의 암의 끝단의 모양은 원하는 정도의 탄성 및/또는 접촉력을 제공할 수 있을 정도로 선택된다.
예를 들면, 접촉부(300)는 통상적인 사진석판 공정으로 형성되거나, 그리드(50)에 본딩되거나 기타 다른 공정으로 부착되는데, 접촉부(300) 각각의 중앙 몸체부(300c)가 절연 시트(310)의 해당 셀의 테두리 주위에 놓이도록 부착된다(예컨대, 절연 시트(310)의 셀은 접촉부(300)를 수용하도록 구성된 시트의 영역이 될 수 있고, 절연 시트(300)의 해당 구멍은 접촉부(300)의 암의 일부를 수용하도록 구성됨).
본 발명의 실시예에서, 접촉부(300)는 절연 시트(300) 바로 위에 형성된다. 예컨대, 접촉부는 시트(300) 위에 선택적 도금될 수 있으며, 이 다음에 구멍이 형성된다(예컨대, 레이저 절제 공정을 통해). 이와 다른 공정으로는, 접촉부(300)가 형성되는 동안 절연 시트(310)의 구멍을 레지스트(resist) 재질로 채우는 것이다. 접촉부(300)를 형성한 다음, 레지스트 재질을 통상적인 방법으로 제거할 수 있다. 이것과도 다른 또 다른 실시예에 따르면, 접촉부(300)를 연속 구조로서 절연 시트(310)와 별도로 형성한 다음 이를 절연 시트(310)에 본딩(예컨대 접착제로)하는 것이다. 접촉부(300)를 결합하는 구조의 부분들(예컨대, 구조를 연속적으로 만드는 타이바(tie bar))은 접촉부(300)를 절연 시트(310)에 본딩한 다음 제거(예컨대, 절단)된다. 그 다음, 절연 시트의 나머지 부분의 면으로부터 도 3A, 3B에 나타낸 방향으로 암을 구부린다.
도 4A는 도 2에 나타낸 전도성 접촉부나 도 3A 내지 도 3D에 나타낸 전도성 접촉부와는 다른 모양의 전도성 접촉부(300)의 사시도이다. 이 접촉부(400)는 중앙 몸체부(400c), 2개의 상부 접촉 암(400a), 2개의 하부 접촉 암(400b)을 포함한다. 도 4B는 절연 시트(410) 상에 9개의 접촉부(400)가 있는 접속 어셈블리(450)의 사시도이다. 도 4B에는 접속 어셈블리(450)의 일부분만 나타나 있다. 절연 시트(410)(예컨대, 폴리이미드 시트)는 도 4B에서 일부분만 보이며 접촉부(400) 각각의 중앙 몸체부(400c) 아래에 있는 부분(410a)을 포함한다.
도 4A를 참조로 설명한 전도성 접촉부(400)는 도 3A에 나타낸 접촉부와는 다른 장점을 갖는다. 이 접촉부의 형상은 중앙 몸체부(400c)를 통해 전도성 접촉부(400)와 절연 시트(4310) 사이의 인터페이스를 개선할 수 있다. 이처럼 인터페이스가 개선되면, 절연 시트(410)(예컨대, 폴리이미드 시트)를 탄성 요소로 사용하기가 더 좋다. 예를 들면, 접촉부(400)의 중앙 몸체부(400c)는 절연 시트(410)의 부분과 결합되기 때문에, 접촉부(400)는 이 인터페이스를 중심으로 회전한다. 따라서, 더 강한 접촉력과 증가한 오버드라이브 잠재력이 제공된다.
도 4A에 나타낸 것처럼, 전도성 접촉부(400)에서 인접 접촉 암(예컨대, 2개의 상부 접촉 암(400a)은 슬롯/구멍에 의해 분할된다. 이러한 슬롯이나 구멍은 전도성 접촉부에 가해지는 응력(예컨대, 반도체 웨이퍼 소자를 검사하는 동안 가해지는 압착 응력)을 분산시킨다. 또한, 상기 슬롯이나 구멍은 각각의 전도성 접촉부를 통해 전달되는 신호를 분할하는 데에 사용될 수도 있다.
도 5A와 도 5B는 적층형 접촉부 세트를 갖는 접속 어셈블리의 일부분을 보여 준다. 구체적으로 설명하면, 도 5A, 5B에는 중앙 몸체부(500c), 상부 접촉 암(500a), 하부 접촉 암(500b)을 포함하는 접촉부(500)가 나타나 있다. 접촉부(500)는 해당 접촉 암이 수용되는 복수의 구멍을 정의하는 절연 시트(510)에 고정된다. 도 5A, 5B에는 하나의 접촉부(500)를 나타내었지만, 프루브 카드 어셈블리에 연결하여 사용하기 위해 복수의 접촉부가 절연 시트(510)에 의해 지지되게 할 수도 있다. 다른 접촉부(502)도 중앙 몸체부(502c), 상부 접촉 암(502a), 하부 접촉 암(502b)을 포함한다. 접촉부(502)는 각각의 접촉 암을 수용하는 복수의 구멍의 경계를 정하는 절연 시트(520)에 고정된다.
도 5A, 5B에 나타낸 구조에서, 접촉부 세트(하나의 접촉부 세트는 접촉부(500)를 포함하고 다른 접촉부 세트는 접촉부(502)를 포함함)들이 적층되어 예컨대, 탄성이 추가되거나 및/또는 원하는 프루브 카드 구조에 높이가 추가된다.
도 4A, 4B에 나타낸 비틀린 접촉부(400)의 끝이 뾰족한 끝단과는 달리, 접촉부(500)는 상부 접촉 암(500a)과 하부 접촉 암(500b) 각각의 끝이 평탄하다(뾰족하지 않다). 이러한 평탄 단부는 도 5A, 5B에 나타낸 적층 구조에서 특히 유리한데, 왜냐하면 접촉 암(500b)과 접촉 암(502a) 사이의 인터페이스 영역(520)의 면적이 늘어나기 때문이다.
도면에 나타낸 본 발명의 여러 실시예에 따르면, 전도성 접촉부(예컨대, 도 4A, 4B의 전도성 접촉부(400))와 절연 시트(예컨대, 도 4B에 나타낸 절연 시트(410))는 모두 반도체 소자를 포함하는 프루브 카드로 반도체 소자(예컨대, 반도체 웨이퍼의 일부분)를 검사하는 동안 탄성을 제공한다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 접속 어셈블리를 형성하는 공정에 대해 설명한다. 절연 시트(예컨대, 폴리이미드 시트)는 한면이나 양면을 씨앗 층(예컨대, 두께가 9 미크론 이하인 구리 박막층)으로 코팅할 수 있다. 절연 시트(면이 코팅된 절연 시트)의 제1 면을 전도성 물질(예컨대, 니켈이나 니켈 합금 등)을 선택적으로 도금하여 원하는 전도성 접촉부의 전체적인 모양(치수를 맞춘 모양은 아직 아니지만)을 가지도록 한다. 도금 공정은 전기 도금과 같은 공정이기 때문에, 평탄 전도성 접촉부는 타이 바 등에 의해 서로 합선(short)되어 있다.
절연 시트의 양면을 씨앗 층으로 도금한 실시예의 경우, 절연 시트의 제2 면을 선택적으로 식각하여 절연 시트의 절연 물질(예컨대, 폴리이미드 물질)의 일부분이 노출되도록 한다. 예를 들면, 이러한 선택 식각에 의해 최종적으로 폴리이미드 물질에 의해 정해지는 구멍과 같은 모양이 되는 폴리이미드 영역이 노출된다. 그 다음 폴리이미드 물질을 레이저 절제 공정 처리하여 폴리이미드 물질에 구멍을 형성하는데(예컨대, 직사각 형상의 구멍), 여기서 레이저 절제 공정은 반대면의 전도성 도금(즉, 전도성 접촉부의 전체적인 형상을 갖는 전도성 도금)을 방해하지 않도록 구성한다(예컨대, 전력 변수나 파장 변수를 이용하여).
남아 있는 모든 씨앗 층을 최종적으로 제거하고(예컨대, 식각으로), 평탄 전도성 접촉부를 합선하는 타이 바나 기타 합선 수단을 제거한다(예컨대, 레이저 절제를 통해). 그 다음 전도성 접촉부를 기계적인 굽힘 가공하여(예컨대, 원하는 모양의 그루브를 형성하는 금형 블록이나 와이어 본딩 장비와 같은 펀칭 장비를 이용하여), 예컨대, 도면에 나타낸 형상(예를 들면, 도 3A, 4A, 5A 등에 나타낸 형 상)을 갖도록 한다. 이러한 굽힘 공정은 예컨대, 한번에 한 면씩 수행될 수 있다.
전도성 접촉부를 코팅한다(예컨대, 셰이핑(shaping) 공정 전이나 후에). 예를 들면, 접촉부를 (예컨대, 금으로) 코팅하여 전기전도성을 높인다. 마찬가지로, 끝부분의 마모를 줄이기 위해 전도성 접촉부 전체 또는 일부분을 코팅(예컨대, 단단한 금이나 팔라듐 코발트 등으로 코팅)한다.
앞의 설명에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 알고 있는 세세한 사항은 생략하였다. 예컨대, 전도성 접촉부의 선택적 도금은 사진석판 공정이나 기타 석판 공정을 이용하여 수행된다.
이러한 공정은 본질적으로 예시적인 것이기 때문에 본 발명이 여기에 한정되지 않는다는 점은 분명하다. 예컨대, 어떤 재질들은 전기 도금 공정에 적합하지 않다. 그래서 만약 그러한 재질(예컨대, 베릴륨 동)을 전도성 접촉부를 형성할 재료로 선택하였다면, 이 재료는 제대로 전기도금되지 않을 것이고 원하는 부분이 제거된(예컨대, 레이저 가공과 같은 공제 공정) 시트로 제공될 것이다.
여기서 설명한 본 발명의 몇몇 실시예에서 스페이서/메움부(예컨대 도 2에 나타낸 스페이서(204))가 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 스페이서의 두께와 전도성 접촉부의 암의 셰이핑/구부림(bending) 높이는 암의 끝단이 원하는 전기적 접촉부에게 과도한 접촉력을 가하지 않으면서 대응 접촉 패드 등을 제공할 수 있을 정도로 선택될 수 있다. 암의 탄성(절연 기판의 탄성도 마찬가지로)은 인접 접촉 패드 등의 높이들이 어느 정도 균일하지 않은 것을 수용할 수 있도록 구성된다.
치수를 예로 들면, 스페이서/메움부(예컨대 도 2의 스페이서(204))는 접속 어셈블리 각각의 절연 시트와 접촉 암의 끝단이 결합되는 표면 사이의 어느 한 면 상의 공차가 약 4 mil(100㎛)이다. 물론 이러한 공차는 예를 든 것뿐이며, 필요에 따라 선택할 수 있다. 또한, 접속 어셈블리 위쪽의 공차와 접속 어셈블리 아래쪽의 공차를 서로 다르게 할 수도 있다. 이러한 경우 스페이서/메움부(예컨대, 도 2의 스페이서(204))는 두께가 서로 다르다.
본 발명의 실시예에 따르면, 접속 어셈블리(또는 하나 이상의 접속 어셈블리를 통합하는 중간매개물)의 전체 두께는 프루브 카드 어셈블리의 다른 부분을 다시 설계할 필요없이 현존하는 포고 핀 타워를 대체할 수 있을 정도이어야 한다.
본 발명을 특정 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도, 앞에서 말한 다양한 수정이나 변형, 생략과 추가를 할 수 있을 것이다.
예를 들어서, 공간 변환기와 연관시켜 여러 실시예들을 설명하였지만(예컨대, 공간 변환기(16)를 포함하는 도 1의 구성), 검사할 집적회로 소자 상의 패드 등의 간격이 충분히 넓다면(예컨대, 패키지된 또는 부분적으로 패키지된 IC 소자용 특정 검사 소켓의 경우), 공간 변환기를 생략할 수 있다. 이러한 경우 접속 어셈블리의 전도성 접촉부의 돌출 암의 끝단은 IC 소자의 접촉 패드와 직접 물린다.
절연 시트에 의해 경계가 정해지는 직사각형 구멍(각각의 구멍은 해당 전도성 접촉부의 암을 수용하도록 구성됨)의 어레이를 중심으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 여기에 한정되지는 않는다. 보통 직사각형 그리드가 구멍/전도성 접촉부의 가장 조밀한 구성이지만, 다른 구성도 생각할 수 있다.
특정 모양/구성을 갖는 전도성 접촉부(예컨대, 도 3A와 도 4A에 나타낸 전도성 접촉부)를 중심으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 여기에 한정되지는 않는다. 오히려, 접촉부의 모양/구성은 원하는 접촉 끝단 위치, 탄성력 등의 필요에 따라 선택할 수 있는 것이다.

Claims (20)

  1. 프루브 카드 어셈블리의 구성 요소들 사이의 전기적 접속을 제공하는 접속 어셈블리로서,
    복수의 제1 개구부의 경계를 정하는 제1 프레임;
    상기 제1 프레임에 결합되는 복수의 제1 전도성 접촉부;
    복수의 제2 개구부의 경계를 정하는 제2 프레임; 및
    상기 제2 프레임에 결합되는 복수의 제2 전도성 접촉부;를 포함하고,
    상기 복수의 제1 전도성 접촉부 각각은, 상기 제1 프레임의 제1 면으로부터 뻗어 나온 제1 탄성 암; 및 상기 제1 프레임의 제2 면으로부터 뻗어 나온 제2 탄성 암;을 포함하고, 상기 제1 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암과 상기 제2 탄성 암 중 적어도 하나가 상기 복수의 제1 개구부 중 하나를 관통하여 상기 제1 프레임의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 연장되고,
    상기 복수의 제2 전도성 접촉부 각각은, 상기 제2 프레임의 제1 면으로부터 뻗어 나온 제1 탄성 암; 및 상기 제2 프레임의 제2 면으로부터 뻗어 나온 제2 탄성 암;을 포함하고, 상기 제2 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암과 상기 제2 탄성 암 중 적어도 하나가 상기 복수의 제2 개구부 중 하나를 관통하여 상기 제2 프레임의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 연장되고,
    상기 복수의 제1 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 하나가 상기 복수의 제2 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 하나와 직접 접촉된 접속 어셈블리.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 제1 전도성 접촉부 각각의 상기 제1 탄성 암은 상기 프루브 카드 어셈블리의 PCB의 전도성 영역과 접촉하도록 구성된 제1 끝단 부분을 포함하며, 상기 복수의 제2 전도성 접촉부 각각의 상기 제2 탄성 암은 상기 프루브 카드 어셈블리의 공간 변환기의 전도성 영역과 접촉하도록 구성된 제2 끝단 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 어셈블리.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 프레임과 상기 제1 및 제2 전도성 접촉부는 상기 프루브 카드 어셈블리를 이용하여 반도체 소자를 프루빙(probing)하는 동안 탄성을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 접속 어셈블리.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 프레임 중 적어도 하나는 절연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 어셈블리.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 프레임 중 적어도 하나는 폴리이미드 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 어셈블리.
  6. 제1항에서,
    상기 복수의 제1 및 제2 전도성 접촉부 중 적어도 하나의 전도성 접촉부는, (a) 상기 제1 및 제2 프레임 중 어느 하나의 프레임의 상기 제1 면으로부터 뻗어 나온 또 다른 제1 탄성 암과, (b) 상기 어느 하나의 프레임의 상기 제2 면으로부터 뻗어 나온 또 다른 제2 탄성 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 접속 어셈블리.
  7. 프루브 카드 어셈블리로서,
    공간 변환기의 제1 면에 인접한 제1 복수의 전도성 영역을 포함하는 상기 공간 변환기와,
    인쇄회로기판의 제1 면에 인접한 제2 복수의 전도성 영역을 포함하는 상기 인쇄회로기판과,
    상기 공간 변환기와 인쇄회로기판 사이에 전기적 접속을 제공하는 제1 및 제2 접속 어셈블리를 포함하고,
    상기 제1 접속 어셈블리는, 복수의 제1 개구부의 경계를 정하는 제1 프레임; 및 상기 제1 프레임에 결합되는 복수의 제1 전도성 접촉부;를 포함하고, 여기서 상기 복수의 제1 전도성 접촉부 각각은, 상기 제1 프레임의 제1 면으로부터 뻗어 나온 제1 탄성 암; 및 상기 제1 프레임의 제2 면으로부터 뻗어 나온 제2 탄성 암;을 포함하고, 상기 제1 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암과 상기 제2 탄성 암 중 적어도 하나가 상기 복수의 제1 개구부 중 하나를 관통하여 상기 제1 프레임의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 연장되고,
    상기 제2 접속 어셈블리는, 복수의 제2 개구부의 경계를 정하는 제2 프레임; 및 상기 제2 프레임에 결합되는 복수의 제2 전도성 접촉부;를 포함하고, 여기서 상기 복수의 제2 전도성 접촉부 각각은, 상기 제2 프레임의 제1 면으로부터 뻗어 나온 제1 탄성 암; 및 상기 제2 프레임의 제2 면으로부터 뻗어 나온 제2 탄성 암;을 포함하고, 상기 제2 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암과 상기 제2 탄성 암 중 적어도 하나가 상기 복수의 제2 개구부 중 하나를 관통하여 상기 제2 프레임의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 연장되고,
    상기 제1 프레임에 결합된 상기 복수의 제1 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 하나가 상기 제2 프레임에 결합된 상기 복수의 제2 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 하나와 전기적으로 접촉되되 스페이서 기판을 통해 각각의 탄성 암들의 단부에서 물리적 및 전기적으로 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  8. 제7항에서,
    상기 복수의 제1 전도성 접촉부 각각의 상기 제1 탄성 암은 제1 복수의 전도성 영역 중 해당하는 하나의 영역과 접촉하도록 구성된 제1 끝단 부분을 포함하고, 상기 복수의 제2 전도성 접촉부 각각의 상기 제2 탄성 암은 제2 복수의 전도성 영역 중 해당하는 하나의 영역과 접촉하도록 구성된 제2 끝단 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  9. 제7항에서,
    상기 제1 접속 어셈블리와 상기 제2 접속 어셈블리 각각은 적층되어, 상기 공간 변환기와 상기 인쇄회로기판 사이의 전기적 접속이 상기 제1 접속 어셈블리와 상기 제2 접속 어셈블리에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 접속 어셈블리와 상기 제2 접속 어셈블리는, 상기 제1 접속 어셈블리의 상기 제1 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 어느 하나의 끝단 부분이 상기 제2 접속 어셈블리의 상기 제2 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 어느 하나의 끝단 부분과 접촉하도록 적층된 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  11. 제7항에서,
    상기 제1 접속 어셈블리 및 상기 제2 접속 어셈블리 각각은 상기 프루브 카드 어셈블리 내에서 상기 스페이서 기판의 마주보는 양면 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  12. 제11항에서,
    (a) 상기 제1 접속 어셈블리의 상기 제1 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 어느 하나의 끝단 부분이 상기 스페이서 기판의 마주보는 양면 중 한면과 접촉하고, (b) 상기 제2 접속 어셈블리의 상기 제2 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 어느 하나의 끝단 부분이 상기 스페이서 기판의 마주보는 양면 중 다른 면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  13. 제7항에서,
    상기 제1 및 제2 프레임과 상기 제1 및 제2 전도성 접촉부 각각은 상기 프루브 카드 어셈블리를 이용하여 반도체 소자를 프루빙하는 동안 탄성을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  14. 제7항에서,
    상기 제1 및 제2 프레임 중 적어도 하나는 절연성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  15. 제7항에서,
    상기 제1 및 제2 프레임 중 적어도 하나는 폴리이미드 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  16. 제7항에서,
    상기 제1 및 제2 전도성 접촉부 중 적어도 하나의 전도성 접촉부는, (a) 상기 제1 및 제2 프레임 중 어느 하나의 프레임의 상기 제1 면으로부터 뻗어 나온 또 다른 제1 탄성 암과, (b) 상기 어느 하나의 프레임의 상기 제2 면으로부터 뻗어 나온 또 다른 제2 탄성 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 프루브 카드 어셈블리.
  17. 프루브 카드 어셈블리의 구성 요소들 사이의 전기적 접속을 제공하고, 제1 접속 어셈블리와 제2 접속 어셈블리를 포함하는 중간매개물로서,
    상기 제1 접속 어셈블리는 (1) 복수의 제1 개구부의 경계를 정하는 제1 프레임과, (2) 상기 제1 프레임과 결합되는 복수의 제1 전도성 접촉부를 포함하고, 상기 제1 전도성 접촉부 각각은 (a) 상기 제1 프레임의 제1 면으로부터 뻗어 나온 제1 탄성 암과 (b) 상기 제1 프레임의 제2 면에서 뻗어 나온 제2 탄성 암을 포함하며, 상기 제1 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암과 상기 제2 탄성 암 중 적어도 하나는 상기 복수의 제1 개구부 중 하나를 관통하여 상기 제1 프레임의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 연장되고,
    상기 제2 접속 어셈블리는 (1) 복수의 제2 개구부의 경계를 정하는 제2 프레임과, (2) 상기 제2 프레임과 결합되는 복수의 제2 전도성 접촉부를 포함하고, 상기 제2 전도성 접촉부 각각은 (a) 상기 제2 프레임의 제1 면으로부터 뻗어 나온 제1 탄성 암과 (b) 상기 제2 프레임의 제2 면에서 뻗어 나온 제2 탄성 암을 포함하고, 상기 제2 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암과 상기 제2 탄성 암 중 적어도 하나는 상기 복수의 제2 개구부 중 하나를 관통하여 상기 제2 프레임의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 연장되고,
    대응하는 한쌍의 상기 제1 접속 어셈블리의 상기 제1 전도성 접촉부 및 상기 제2 접속 어셈블리의 상기 제2 전도성 접촉부 사이에 물리적 및 전기적 접촉이 이루어진 것을 특징으로 하는 중간매개물.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 접속 어셈블리와 상기 제2 접속 어셈블리 사이에 배치된 스페이서 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중간매개물.
  19. 제18항에서,
    상기 제1 접속 어셈블리의 상기 제1 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 하나의 제1 끝단 부분은 상기 스페이서 기판의 마주보는 양면 중 한 면에 있는 전도성 영역과 접촉하고, (b) 상기 제2 접속 어셈블리의 상기 제2 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 하나의 제2 끝단 부분은 상기 스페이서 기판의 마주보는 양면 중 다른 면에 있는 전도성 영역과 접촉하는 것을 특징으로 하는 중간매개물.
  20. 제17항에서,
    상기 제1 접속 어셈블리 및 상기 제2 접속 어셈블리는 적층되어, 상기 제1 접속 어셈블리의 상기 제1 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 하나의 제1 끝단 부분이 상기 제2 접속 어셈블리의 상기 제2 전도성 접촉부의 상기 제1 탄성 암 및 상기 제2 탄성 암 중 하나의 제2 끝단 부분과 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 중간매개물.
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