KR101871570B1 - Manufacturing method of ceramic guide plate for probe card - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트를 제조함에 있어서 하나 이상의 알루미나(Al2O3) 조성의 그린시트와 하나 이상의 저온동시소성세라믹스(LTCC) 조성의 그린시트를 교호 적층하고 이 적층물을 프레스하여 그린 바를 형성하고 상기 그린 바의 일면에 레이저 광을 조사하며, 이때 상기 레이저 광의 조사는 하나의 관통홀 당 레이저 광을 복수회 연속하여 조사하되, 상기 레이저 광의 조사 횟수가 누적될수록 형성되는 홀의 깊이가 깊어지고 최후 레이저 광 조사에 의하여 상기 그린 바가 관통되어 관통홀이 형성되도록 한다. 이리하면, 그린 바를 형성하는 시트들의 수축이 크게 억제되어 관통홀의 위치 정밀도를 향상시킬 뿐만 아니라 공정이 매우 단순화된다. 또한, 위와 같이 복수회로 수행되는 레이저 광 조사에 의한 천공은 단일 레이저 광 조사에 의한 천공보다 관통공의 테이퍼 현상을 억제할 수 있고 더더욱 관통홀의 위치 정밀도를 크게 개선할 수 있다.
나아가, 상기 LTCC 그린시트의 조성물에는 카본 파우더를 첨가함으로써 레이저로 천공 시 발생하는 열을 분산하고 저하시켜 레이저의 고온으로 인해 다른 홀에 비해 크기가 2배 이상으로 천공되는 현상인 터짐 현상을 억제할 수 있고 이에 따라 더 정밀하게 관통홀을 형성할 수 있다.According to the present invention, in producing a ceramic guide plate for a probe card, a green sheet having at least one alumina (Al 2 O 3 ) composition and a green sheet having at least one low temperature co-fired ceramic (LTCC) composition are alternately laminated, A green bar is formed by pressing and irradiating a laser beam on one surface of the green bar, wherein the irradiation of the laser beam is performed by irradiating a plurality of laser beams per one through hole continuously a plurality of times, The depth is deepened and the green bar penetrates through the last laser light irradiation to form a through hole. In this case, the contraction of the sheets forming the green bars is greatly suppressed, so that the positioning accuracy of the through holes is improved, and the process is greatly simplified. In addition, the perforation by laser beam irradiation, which is performed in a plurality of circuits as described above, can suppress the taper phenomenon of the through hole rather than the perforation by the single laser light irradiation, and can further improve the positional accuracy of the through hole.
Furthermore, by adding carbon powder to the composition of the LTCC green sheet, heat generated during laser drilling is dispersed and lowered to suppress the phenomenon of breakage, which is caused by the high temperature of the laser, to be punctured twice or more in size compared to other holes So that the through hole can be formed more precisely.

Description

프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF CERAMIC GUIDE PLATE FOR PROBE CARD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic guide plate for a probe card,

본 발명은 프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트의 제조방법에 관한 것으로, 특히 무수축 소성기술을 적용하여 관통홀들의 직경과 위치 정밀도가 개선되고 생산성이 개선된 프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic guide plate for a probe card, and more particularly, to a method of manufacturing a ceramic guide plate for a probe card in which diameter and positional accuracy of through holes are improved and productivity is improved by applying a non- .

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최근 반도체 집적회로의 집적도가 높아지고 있으며, 이와 더불어 이러한 반도체 집적회로에 대한 검사장비 또한 높은 정밀도가 요구되고 있다.In recent years, the degree of integration of semiconductor integrated circuits has been increasing, and inspection equipment for such semiconductor integrated circuits has also been required to have high precision.

특히, 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼를 커팅하여 각각의 칩으로 조립하기 이전에 이러한 웨이퍼를 구성하는 복수의 칩의 전기적 특성을 검사하여 전기적으로 불량인 칩을 판별하여 폐기하는 공정이 선행된다. 이러한 공정은 상기 웨이퍼와 접촉하여 이에 전기적 신호를 인가 및 수신하여 집적회로의 동작시험을 수행하는 복수의 프로브 핀이 구비된 프로브 카드(probe card)가 주로 사용된다.Particularly, prior to the step of cutting a semiconductor wafer on which a pattern is formed and assembling the semiconductor wafer into each chip, the electrical characteristics of a plurality of chips constituting the wafer are inspected, and electrically defective chips are discriminated and discarded. A probe card having a plurality of probe pins for performing an operation test of an integrated circuit in contact with the wafer and applying and receiving an electrical signal is mainly used as the probe card.

이러한 프로브 카드는 일반적으로 도 1과 같은 구조를 갖는다. 도 1은 반도체 웨이퍼 검사에 일반적으로 사용되는 프로브 카드의 개략 구조도이다. 또한, 도 2는 특히 비메모리 반도체 웨이퍼의 검사에 사용되는 수직형 프로브 카드의 실제 사진이다.Such a probe card generally has a structure as shown in Fig. 1 is a schematic structural view of a probe card generally used for semiconductor wafer inspection. 2 is an actual photograph of a vertical probe card used for inspecting a non-memory semiconductor wafer in particular.

도 1을 참조하면, 프로브 카드(200)는 테스트 헤드에 전기적으로 접속된 복수의 프로브 핀(260)을 구비하고, 피시험 반도체 웨이퍼(340)에 근접하여 상기 복수의 프로브 핀(260)의 각 선단부와 상기 피시험 반도체 웨이퍼(340) 상의 복수의 각 단자(320)가 서로 접촉된다.Referring to FIG. 1, a probe card 200 includes a plurality of probe pins 260 electrically connected to a test head. The probe card 200 includes a plurality of probe pins 260, And the plurality of terminals 320 on the semiconductor wafer 340 to be tested are brought into contact with each other.

그리고, 상기 프로브 카드(200)는 상기 복수의 프로브 핀(260)의 피치와 상기 피시험 반도체 웨이퍼(340)의 복수의 단자(320)의 피치 간의 차이를 보상해주는 스페이스 트랜스포머(space transformer: 210)를 통하여 외부 반도체 검사장비(미도시)와 연결되는 PCB 기판(100)과 연결된다.The probe card 200 includes a space transformer 210 for compensating a difference between the pitch of the plurality of probe pins 260 and the pitch of the plurality of terminals 320 of the semiconductor wafer to be tested 340, And is connected to a PCB substrate 100 connected to external semiconductor inspection equipment (not shown).

이리하여, 상기 복수의 프로브 핀(260)의 각 선단부는 상기 피시험 반도체 웨이퍼(340) 상의 복수의 각 단자(320)에 전기적으로 연결되어 상기 반도체 검사장비로부터의 전기적 신호를 상기 피시험 반도체 웨이퍼(340)로 전달하고 상기 피시험 반도체 웨이퍼(340)로부터의 전기적 신호를 상기 반도체 검사장비로 전달하게 된다.Each of the plurality of probe pins 260 is electrically connected to each of the plurality of terminals 320 on the semiconductor wafer to be tested 340 to electrically transmit an electrical signal from the semiconductor testing equipment to the semiconductor wafer And transfers the electrical signal from the semiconductor wafer to be tested 340 to the semiconductor inspection equipment.

특히, 반도체 칩의 집적도가 높아짐에 따라 상기 복수의 프로브 핀(260) 역시 초소형화 및 박형화되고 그의 피치가 작아지면서 이들 프로브 핀(260) 간의 간섭을 막기 위하여, 이들 프로브 핀(260)은 세라믹 가이드 플레이트(ceramic guide plate: 220)에 의하여 고정 및 지지되어 상기 피시험 반도체 웨이퍼(340)의 복수의 단자(320)로 연결된다.Particularly, as the degree of integration of the semiconductor chip increases, the plurality of probe pins 260 are also miniaturized and thinned, and their pitches are reduced so as to prevent interference between these probe pins 260. These probe pins 260, And fixed to and supported by a ceramic guide plate 220 to be connected to a plurality of terminals 320 of the semiconductor wafer 340 to be tested.

이러한 세라믹 가이드 플레이트(220)는 상기 복수의 프로브 핀(260)의 피치에 대응하도록 수십 내지 수백 마이크론 직경의 관통홀(도 2의 "225" 참조)이 복수로 천공되어 형성된 구조로 구성된다. The ceramic guide plate 220 has a structure in which a plurality of through holes having a diameter of several tens to several hundreds of microns corresponding to the pitches of the plurality of probe pins 260 are formed.

세라믹 가이드 플레이트(220)와 관련한 종래기술로서, 국제특허공개공보 제WO2005/083773호(2005. 9. 9 공개) "Probe card, and method of producing the same"에서는 복수의 프로브 핀을 지지하는 프로브 가이드를 반도체 웨이퍼의 열팽창계수와 실질적으로 동일한 열팽창계수를 갖는 물질로 구성함으로써 프로브 핀의 위치 정밀도를 높게 유지할 수 있도록 한 기술을 개시한다.As a related art related to the ceramic guide plate 220, in the "Probe card, and method of producing the same ", International Patent Publication No. WO2005 / 083773 (published on September 9, 2005) Is made of a material having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of a semiconductor wafer, whereby the positional accuracy of the probe pin can be maintained at a high level.

또한, 일본 공개특허공보 특개2003-21668호(2003. 1. 24 공개) "검사장치 및 프로브 가이드"에서는 세라믹 플레이트 상에 수지층과 도체회로를 순차적으로 적층시켜 가열 및 냉각시에도 정밀하게 사용가능한 프로브 가이드의 구조를 개시한다.In the "inspection apparatus and probe guide ", Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-21668 (published on Jan. 24, 2003) discloses that a resin layer and a conductor circuit are sequentially laminated on a ceramic plate, A structure of a probe guide is disclosed.

그러나, 특히 무엇보다도 최근 반도체 칩의 고집적도화에 따른 프로브 핀(260) 간의 피치가 초소형화되고 있으므로, 상기 관통홀들은 직경이 대략 수십 내지 수백㎛ 범위(바람직하게는 대략 100㎛ 내외)로서 단위면적당 수천 내지 수만 개의 고밀도로 정밀하게 천공되어 형성되어야 한다. However, since the pitch between the probe pins 260 due to highly integrated semiconductor chips has become extremely small, the diameter of the through-holes is in the range of about several tens to several hundreds of micrometers (preferably about 100 micrometers) It must be precisely perforated with thousands to tens of thousands of densities.

현재 이러한 관통홀의 형성을 위해서는 일반적으로 각 세라믹 플레이트에 CNC 머신을 이용한 기계적 천공방식으로 천공하여 관통홀들을 형성함으로써 세라믹 가이드 플레이트를 제조하고 있는데, 이러한 제조방식으로는 형성된 관통홀들의 위치 정밀도에서 오차가 커질 수밖에 없어 반도체 집적회로에 대한 검사 정밀도에 악영향을 미친다.In order to form such a through hole, a ceramic guide plate is generally manufactured by perforating each ceramic plate with a mechanical drilling method using a CNC machine to form through holes. In this manufacturing method, an error in positional accuracy of the formed through holes And thus adversely affects the inspection accuracy of the semiconductor integrated circuit.

특히 무엇보다, 위와 같은 CNC 머신을 이용한 기계적 천공방식으로는 가공비가 크게 증가할뿐만 아니라 가공시간이 장시간 늘어나게 되어 생산성이 저하되고 비용이 크게 증가한다는 문제가 있다.Particularly, in the mechanical drilling method using the above-mentioned CNC machine, not only the machining cost is greatly increased but also the machining time is prolonged for a long time, so that the productivity is lowered and the cost is greatly increased.

이에 따라, 본 발명은 관통홀들의 직경과 위치 정밀도가 개선되고 생산성이 개선된 프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a ceramic guide plate for a probe card in which the diameter and positional accuracy of through holes are improved and productivity is improved.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트의 제조방법은 하나 이상의 알루미나(Al2O3) 조성의 그린시트와 900℃ 이하의 소결온도를 갖는 것으로 정의되는 하나 이상의 저온동시소성세라믹스(LTCC: Low Temperature Co-Fired Ceramics) 조성의 그린시트를 각각 준비하는 단계와, 상기 하나 이상의 알루미나 조성의 그린시트와 상기 하나 이상의 LTCC 조성의 그린시트를 교호 적층한 후 압착하여 그린 바를 형성하는 단계와, 상기 그린 바의 일면에 레이저 광을 조사하여 상기 그린바를 관통하는 하나 이상의 관통홀을 천공하여 형성하는 단계와, 상기 하나 이상의 관통홀이 형성된 상기 그린 바를 900℃ 이하에서 소결하는 단계를 포함할 수 있다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, a method of manufacturing a ceramic guide plate for a probe card according to the present invention comprises: preparing a green sheet having at least one alumina (Al 2 O 3 ) Preparing a green sheet having a composition of low temperature co-fired ceramics (LTCC); alternately laminating the green sheet having at least one alumina composition and the green sheet having at least one LTCC composition, Forming at least one through hole penetrating through the green bar by irradiating a laser beam onto one surface of the green bar; and sintering the green bar formed with the at least one through hole at a temperature of 900 ° C or less. .

이때, 상기 그린 바의 일면에 레이저 광을 조사하여 상기 그린바를 관통하는 하나 이상의 관통홀을 천공하여 형성하는 단계는 상기 관통홀의 적어도 하나가 상기 일면의 동일한 부위에 상기 레이저 광을 연속하여 복수회 조사하고 상기 조사의 횟수가 누적될수록 형성되는 홀의 깊이가 점진적으로 깊어지되 최후의 레이저 광 조사에 의하여 상기 그린 바가 관통되도록 하여 형성될 수 있다.At this time, the step of forming one or more through holes through the green bar by irradiating a laser beam onto one surface of the green bar may include forming at least one through hole in the same portion of the one surface by continuously irradiating the laser beam a plurality of times And the depth of the formed holes is gradually increased as the number of times of irradiation is accumulated, and the green bar is penetrated through the last laser light irradiation.

또한, 상기 연속하여 복수회 조사되는 레이저 광의 출력값은 상기 조사의 횟수가 누적될수록 점진적으로 커지도록 조절될 수 있다.Further, the output value of the laser light continuously irradiated plural times can be adjusted so as to gradually increase as the number of irradiation is accumulated.

또한, 상기 저온동시소성세라믹스 조성의 그린시트는 복수로 되고, 상기 복수의 저온동시소성세라믹스 조성의 그린시트는 모두 서로 동일한 LTCC 조성으로 되거나 또는 모두 서로 다른 LTCC 조성으로 되거나 또는 일부만이 서로 동일한 LTCC 조성으로 될 수 있다.The green sheets of the plurality of low temperature co-fired ceramics may all have the same LTCC composition, or all of them may have different LTCC compositions, or only some of them may have the same LTCC composition Lt; / RTI >

또한, 상기 저온동시소성세라믹스 조성은 CaO-Al2O3-SiO2, CaCO3-SiO2-Al2O3-H3BO3-ZnO, 디옵사이드(MgCaSi2O6) 및 코디어라이트[(Mg,Fe)2Al4Si5O18] 중에서 선택될 수 있다.The low-temperature co-fired ceramics composition may include CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 , CaCO 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -H 3 BO 3 -ZnO, diopside (MgCaSi 2 O 6 ) (Mg, Fe) 2 Al 4 Si 5 O 18 ].

또한, 상기 저온동시소성세라믹스 조성은 카본 파우더를 포함할 수 있고, 상기 카본 파우더의 함량은 상기 저온동시소성세라믹스 조성의 총량대비 1~10wt%일 수 있다.The low-temperature co-fired ceramics composition may include carbon powder, and the carbon powder content may be 1 to 10 wt% based on the total amount of the low-temperature co-fired ceramic composition.

또한, 상기 관통홀의 터짐(burst) 현상을 억제하기 위하여 상기 카본 파우더의 함량은 상기 레이저 광의 출력을 조절함과 함께 조절될 수 있다.Also, in order to suppress the burst phenomenon of the through hole, the content of the carbon powder may be adjusted while controlling the output of the laser light.

또한, 상기 하나 이상의 알루미나(Al2O3) 조성의 그린시트와 900℃ 이하의 소결온도를 갖는 것으로 정의되는 하나 이상의 저온동시소성세라믹스 조성의 그린시트를 각각 준비하는 단계는 각 원료분말로 슬러리를 제조하고 상기 슬러리를 테이프캐스팅함으로써 상기 그린시트를 제조함을 포함할 수 있다.The step of preparing the green sheets of the at least one alumina (Al 2 O 3 ) composition and the green sheets of at least one low temperature co-fired ceramic composition defined as having a sintering temperature of 900 ° C or less, And preparing the green sheet by tape casting the slurry.

또한, 상기 저온동시소성세라믹스 조성은 CaCO3, SiO2, Al2O3, H3BO3 및 ZnO를 포함할 수 있다.The low-temperature co-fired ceramics composition may include CaCO 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , H 3 BO 3, and ZnO.

또한, 상기 레이저 광의 출력값은 상기 천공하여 형성된 상기 관통홀에서 상면의 직경과 저면의 직경 간의 차이에 반비례하도록 조절될 수 있다.Also, the output value of the laser light may be adjusted to be in inverse proportion to the difference between the diameter of the top surface and the diameter of the bottom surface in the through hole formed by the perforation.

또한, 상기 압착은 냉정수압프레스(CIP: Cold Isostatic Press) 및 온정수압프레스(WIP: Warm Isostatic Press) 중의 하나 이상으로 수행될 수 있다.The pressing may be performed by at least one of a cold isostatic press (CIP) and a warm isostatic press (WIP).

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본 발명은 알루미나 그린시트와 저온동시소성세라믹스(LTCC) 시트가 교호 적층되어 그린 바를 형성하고 이에 레이저 광을 조사하여 천공함으로써 공정이 단순화될 뿐만 아니라 시트의 수축율이 저하되어 테이퍼 현상이 억제될 수 있고 관통홀의 위치 정밀도를 개선할 수 있다.The present invention forms a green bar by alternately stacking an alumina green sheet and a low temperature co-fired ceramic (LTCC) sheet, and by irradiating the laser bar with laser light, not only the process is simplified but also the shrinkage rate of the sheet is reduced, The positional accuracy of the through hole can be improved.

나아가, 상기 LTCC 그린시트의 조성물에는 카본 파우더를 첨가함으로써 레이저로 천공 시 발생하는 열을 분산하고 저하시켜 레이저의 고온으로 인해 다른 홀에 비해 크기가 2배 이상으로 천공되는 현상인 터짐 현상을 억제할 수 있고 이에 따라 더 정밀하게 관통홀을 형성할 수 있다.Furthermore, by adding carbon powder to the composition of the LTCC green sheet, heat generated during laser drilling is dispersed and lowered to suppress the phenomenon of breakage, which is caused by the high temperature of the laser, to be punctured twice or more in size compared to other holes So that the through hole can be formed more precisely.

이리하여, 본 발명에 의하면 미세한 직경의 관통홀을 미세한 피치로 정밀하게 형성할 수 있어 관통홀들의 직경과 위치의 정밀도가 크게 향상되고 공정이 단순화되므로, 생산성을 높이고 제조경비가 절감된다. Thus, according to the present invention, it is possible to precisely form the fine-diameter through-holes at a fine pitch, thereby greatly improving the diameter and positional accuracy of the through-holes and simplifying the process, thereby improving productivity and manufacturing cost.

도 1은 반도체 웨이퍼 검사에 일반적으로 사용되는 프로브 카드의 개략 구조도이다.
도 2는 일반적으로 비메모리 반도체 웨이퍼의 검사에 사용되는 수직형 프로브 카드의 실제 사진이다.
도 3a는 본 발명에 의한 세라믹 가이드 플레이트의 제조방법을 설명하는 흐름도이고, 도 3b는 위와 같이 Al2O3/LTCC/Al2O3로 적층되어 형성된 그린바의 개략 모식도이다.
도 4는 레이저 광의 조사에 의한 천공시 일반적으로 광이 들어가는 입사 관통홀(즉, 관통홀의 상면)의 직경과 광이 나가는 출사 관통홀(즉, 관통홀의 하면)의 직경이 달라지는 테이퍼(taper) 현상을 설명하는 모식도이다.
도 5는 Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 복수 그린시트들이 교호 적층된 그린 바에 60~120㎛ 크기 범위에서 직경을 변화시켜가며 관통홀을 천공하였을 때 입사 관통홀과 출사 관통홀의 크기 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 구현예로서 테이퍼 현상을 감소시키기 위하여 그린바로의 레이저광의 조사에 의한 관통홀의 형성을 2회 이상 수행하는 공정을 설명하는 모식도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 구현예로서 80㎛ 직경의 관통홀을 천공하기 위해 Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 그린시트가 복수 교호 적층된 그린 바에 레이저 광을 총 2회 조사하되, 최초 레이저 광 조사의 출력은 1watt, 2차 레이저 광 조사의 출력은 2watt, 반복률은 20으로 설정하고 70㎛에서 79㎛까지 범위로 천공할 때, 최종 천공된 관통홀에 있어서 입사 관통홀과 출사 관통홀의 직경 크기 변화를 나타내는 그래프로서, 도 7a는 이렇게 천공된 그린 바의 소결 전을, 도 7b는 그의 소결 후(900℃에서 2시간 소결됨)를 각각 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 직경 50㎛의 관통홀을 천공할 경우 관찰되는 터짐 현상을 나타내며, 도 8a는 전자현미경 사진이고, 도 8b는 그린 바의 두께에 따라 터짐현상이 발생한 관통홀 개수 변화의 그래프이다.
도 9a~9c는 본 발명의 구현예로서 앞서 도 5에 사용된 바와 같은 LTCC 조성에 카본 파우더를 LTCC 조성물 총량대비 1, 5, 10 wt% 첨가한 LTCC 시트를 사용하여 Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 그린시트들을 교호 적층하여 그린 바를 제조한 후, 상기 그린 바에 조사되는 레이저 광의 출력을 변화시켜가며 발생하는 터짐 현상의 개수를 관찰한 그래프로서, 조사된 레이저 광의 출력은 각각 도 9a는 1watt, 도 9b는 2watt, 도 9c는 3watt이다.
도 10a~10c는 본 발명의 구현예로서 조사하는 레이저 광의 출력을 변화시켜가며 형성되는 관통홀들에서의 터짐 현상을 촬영한 캠스코프(camscope) 사진이다.1 is a schematic structural view of a probe card generally used for semiconductor wafer inspection.
2 is an actual photograph of a vertical probe card used for inspection of a non-memory semiconductor wafer in general.
FIG. 3A is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ceramic guide plate according to the present invention, and FIG. 3B is a schematic diagram of a green bar formed by stacking Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 as described above.
FIG. 4 shows a taper phenomenon in which the diameter of the incident through-hole (that is, the upper surface of the through-hole) through which the light enters generally differs from the diameter of the outgoing through hole (that is, the bottom surface of the through- Fig.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 Multiple green sheets FIG. 5 is a graph showing a change in size of an incident through hole and an outgoing through hole when the through hole is drilled while varying a diameter in a size range of 60 to 120 μm on an alternately stacked green bar. FIG.
6A and 6B are schematic views for explaining a step of performing the formation of the through hole by irradiating the green laser beam twice or more in order to reduce the taper phenomenon as an embodiment of the present invention.
7A and 7B illustrate an embodiment of the present invention in which a green sheet is formed by Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 in order to perforate a through hole having a diameter of 80 μm A plurality of alternately stacked green bars were irradiated with laser light twice in total, and the output of the first laser light irradiation was set to 1 watt, the output of the second laser light irradiation was set to 2 watt, the repetition rate was set to 20, FIG. 7A is a graph showing the change in the diameter of the incident through hole and the outgoing through hole in the final through-hole, FIG. 7A shows the sintering of the green bar thus drilled, Respectively.
8A and 8B are graphs of electron micrographs. FIG. 8B is a graph showing changes in the number of through holes in which a burst phenomenon occurs depending on the thickness of the green bar to be.
Figure 9a ~ 9c using LTCC sheet 5 was added 1, 5, 10 wt% of carbon powder over LTCC total composition on LTCC composition as used above as the embodiments of the present invention, Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 Green sheets 9B is 2watt, FIG. 9B is 2watt, and FIG. 9B is 2watt and FIG. 9B is a graph of the output of the laser beam. FIG. 9A is a graph showing the output of the laser beam, Figure 9c shows 3 watts.
FIGS. 10A to 10C are camscope photographs of a burst phenomenon in the through holes formed by changing the output of the laser light to be irradiated as an embodiment of the present invention. FIG.

전술한 바와 같이 고강도를 가지면서 관통홀들의 직경과 위치 정밀도가 개선된 프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트의 제조방법을 제공하기 위하여, 현재 출원중인 본 출원인의 특허출원 제10-2015-0105007호(2015. 7. 24 출원) "프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트의 제조방법 및 그에 의한 세라믹 가이드 플레이트"는 다음과 같은 공정을 제시한다:In order to provide a method of manufacturing a ceramic guide plate for a probe card having a high strength and improved diameter and positional accuracy of the through holes as described above, the present applicant's patent application No. 10-2015-0105007 (2015. &Quot; Method of Manufacturing Ceramic Guide Plate for Probe Card and Ceramic Guide Plate Therefor "proposes the following process:

- 복수의 그린시트를 제조하고 이들을 적층한 후 레이저광을 조사하여 이들 적층된 복수의 그린시트를 한꺼번에 관통홀을 형성한다.- A plurality of green sheets are prepared, laminated, and laser light is irradiated to form through holes at a time of the plurality of laminated green sheets.

- 위와 같이 레이저광의 조사에 의한 관통홀의 형성은 1회로 수행되거나 또는 테이퍼 현상을 방지하기 위하여 2회 이상 수행될 수 있다.- As described above, the formation of the through hole by the irradiation of the laser light can be performed one time or can be performed twice or more to prevent the taper phenomenon.

- 강도가 증가된 세라믹 가이드 플레이트를 제조하기 위한 조성으로서 알루미나(Al2O3)를 기본조성으로 하되 이에 실리카(SiO2)와 이트리아(Y2O3)를 첨가한다.- alumina as the composition for manufacturing the strength is increased ceramic guide plate (Al 2 O 3), but as a basic composition and this was added silica (SiO 2) and yttria (Y 2 O 3).

위 제조방법에 의해 최종 적층되어 제조된 세라믹 가이드 플레이트는 대략 ±100㎛ 내외 직경의 관통홀을 형성할 때 관통홀의 위치 정밀도는 대략 ±5㎛의 오차까지 크게 감소될 수 있다.When the ceramic guide plate which is finally laminated by the above manufacturing method forms through holes having an inside diameter of about ± 100 μm, the positional accuracy of the through holes can be greatly reduced to an error of about ± 5 μm.

그런데, 추후 계속된 일련의 연구들로부터 본 발명자들은 위 제조방법은 위 적층된 그린시트의 소결공정에서 큰 수축율이 발생한다는 문제가 있음을 발견하였다. However, from a series of subsequent studies, the inventors of the present invention have found that there is a problem that a large shrinkage ratio occurs in the sintering process of the green sheets stacked in the above-described manufacturing method.

즉, 위 적층 그린시트의 조성은 알루미나(Al2O3)를 주성분으로 하여 고온소결을 필요로 하므로, 이의 소결은 대체로 1450~1500℃의 고온에서 수행된다. 따라서, 이러한 고온소결은 적층된 그린시트들의 큰 수축을 동반할 수밖에 없고, 이렇게 큰 수축율은 결국 추후 형성되는 관통홀의 위치 정밀도에 필연적으로 악영향을 미칠 수 있다. That is, since the composition of the overlaid green sheet requires high-temperature sintering with alumina (Al 2 O 3 ) as a main component, its sintering is generally performed at a high temperature of 1450 to 1500 ° C. Therefore, such high-temperature sintering is accompanied by a large shrinkage of the laminated green sheets, and such a large shrinkage ratio may inevitably have an adverse effect on the positional accuracy of the through-hole to be formed later.

이에 관하여, 본 발명자들은 알루미나(Al2O3) 조성의 그린시트와 저온동시소성세라믹스(LTCC: Low Temperature Co-Fired Ceramics)로 된 그린시트를 복수 교호 적층하면, 전체적으로 수축율이 크게 저하되어 추후 형성되는 관통홀의 위치 정밀도가 크게 향상됨을 알아냈다. In this regard, the present inventors have found that when a green sheet of alumina (Al 2 O 3 ) composition and a green sheet of low temperature co-fired ceramics (LTCC) are alternately laminated, And the positioning accuracy of the through hole is greatly improved.

즉, 상대적으로 소결온도가 높은 알루미나 그린시트와 상대적으로 소결온도가 낮은 LTCC 그린시트를 복수로 교호 적층하여 900℃ 이하로 저온 소성할 경우, LTCC 그린시트는 소성이 되는 반면 상기 알루미나 그린시트에서는 소성이 되지 아니하여 수축이 전혀 발생하지 아니하므로, LTCC 기판의 수축이 대폭 억제된다. 따라서, 적층체에 형성된 관통홀들의 위치 정밀도가 개선될 수 있다.That is, when a plurality of alumina green sheets having relatively high sintering temperatures and LTCC green sheets having relatively low sintering temperatures are alternately laminated and baked at a low temperature of 900 DEG C or less, the LTCC green sheets are fired, while the alumina green sheets are fired The shrinkage of the LTCC substrate is greatly suppressed since no shrinkage occurs. Therefore, the positional accuracy of the through-holes formed in the laminate can be improved.

그리고, 본 발명에서 이러한 "저온동시소성세라믹스(LTCC)"는 그 소결온도가 900℃ 이하인 해당 분야에서 공지된 모든 세라믹스를 가리킨다. 이러한 LTCC의 예로는 CaO-Al2O3-SiO2, CaCO3-SiO2-Al2O3-H3BO3-ZnO, 디옵사이드(MgCaSi2O6), 코디어라이트[(Mg,Fe)2Al4Si5O18] 등이 있으나 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 본 발명에서 바람직한 LTCC 조성으로는 CaO-Al2O3-SiO2 또는 CaCO3-SiO2-Al2O3-H3BO3-ZnO이다.In the present invention, such "low temperature co-fired ceramics (LTCC)" refers to all ceramics known in the field having a sintering temperature of 900 DEG C or lower. Examples of such LTCCs include CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 , CaCO 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -H 3 BO 3 -ZnO, diopside (MgCaSi 2 O 6 ), cordierite [(Mg, Fe ) 2 Al 4 Si 5 O 18 ], but the present invention is not limited thereto. The preferred LTCC composition in the present invention is CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 or CaCO 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -H 3 BO 3 -ZnO.

또한, 본 발명의 실시예로서, 위와 같이 복수의 알루미나(Al2O3) 그린시트와 복수의 LTCC 그린시트가 교호 적층됨에 있어서 상기 복수의 LTCC 그린시트는 서로 동일한 LTCC 조성으로 되거나 또는 서로 다른 LTCC 조성으로 되거나 또는 일부만이 서로 동일한 LTCC 조성으로 될 수 있다.In the embodiment of the present invention, when a plurality of alumina (Al 2 O 3 ) green sheets and a plurality of LTCC green sheets are alternately stacked as described above, the plurality of LTCC green sheets may have the same LTCC composition or different LTCC Or only a portion of them may be of the same LTCC composition.

한편, 본 발명은 도 3a의 흐름도와 같은 공정으로 제조될 수 있다. 도 3a는 본 발명에 의한 세라믹 가이드 플레이트의 제조방법을 설명하는 흐름도이고, 도 3b는 위와 같이 Al2O3/LTCC/Al2O3로 적층되어 형성된 그린바의 개략 모식도이다.Meanwhile, the present invention can be manufactured by the same process as the flowchart of FIG. 3A. FIG. 3A is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ceramic guide plate according to the present invention, and FIG. 3B is a schematic diagram of a green bar formed by stacking Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 as described above.

도 3a와 도 3b에 보이듯이, 위 Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 알루미나 그린시트와 LTCC 그린시트가 교호 적층된 그린 바(green bar)를 형성하고(S301~S303), 이 그린 바에 레이저 광을 조사하여 관통홀을 형성한 후(S304), 900℃ 이하로 소결함으로써(S305) 세라믹 가이드 플레이트를 제조한다. As shown in FIGS. 3A and 3B, the upper Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 (S301 to S303) in which an alumina green sheet and an LTCC green sheet are alternately stacked, a through hole is formed by irradiating the green bar with laser light (S304) By sintering (S305), a ceramic guide plate is produced.

더 상세하게 본 발명의 일 실시예를 기술하자면, 알루미나(Al2O3) 분말과 LTCC 분말 각각에 분산제, 바인더와 가소제를 첨가하여 슬러리를 제조하고(S301), 이를 테이프캐스팅하고 원하는 크기에 맞게 절단하여 각각의 알루미나 그린시트 및 LTCC 그린시트를 제조한다(S302). 이때, 상기 분산제는 비이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 옥틸알콜, 또는 아크릴계 고분자 등으로 될 수 있다. 또한, 상기 바인더는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 또는 폴리에스터 수지 등으로 될 수 있고, 특히 PVB(Poly vinyl butyral)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 가소제로는 디부틸 프탈레이트(dibutyl phthalate: DBP)를 사용할 수 있다. More specifically, to describe an embodiment of the present invention, a slurry is prepared by adding a dispersant, a binder and a plasticizer to each of alumina (Al 2 O 3 ) powder and LTCC powder (S301) And the respective alumina green sheets and LTCC green sheets are produced by cutting (S302). At this time, the dispersant may be a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, octyl alcohol, or an acrylic polymer. The binder may be an epoxy resin, an acrylic resin, a polyurethane resin, a polyester resin, or the like. In particular, a polyvinyl butyral (PVB) may be used. As the plasticizer, dibutyl phthalate (DBP) may be used.

그리고, 도 3b에 도시하듯이 이들 복수의 그린시트를 Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 교호 적층하고 이를 압착하여 그린 바를 형성한다(S303). 이러한 압착은 냉정수압프레스(CIP: Cold Isostatic Press) 및 온정수압프레스(WIP: Warm Isostatic Press)를 포함한 이 기술분야에 공지된 모든 프레스 방식이 사용될 수 있다. 상기 그린바는 일 예로서 대략 250㎛의 두께로 형성될 수 있다. Then, as shown in FIG. 3B, the plurality of green sheets are alternately laminated in the form of Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 , and pressed to form green bars (S 303). Such pressing may be performed by any press method known in the art including a cold isostatic press (CIP) and a warm isostatic press (WIP). The green bar may be formed to a thickness of about 250 mu m as an example.

그리고, 이러한 그린바 상에 UV 레이저를 조사 및 천공하여 관통홀을 형성한다(S304). 이때, 사용되는 레이저 광은 예를 들어 UV(ultraviolet) 레이저로 될 수 있고, 이를 위하여 CO2, YAG, YLF 또는 엑시머 레이저발진기를 포함한 공지된 모든 레이저 천공장비가 사용될 수 있다.Then, a UV laser is irradiated and pierced on the green bar to form a through hole (S304). At this time, the laser light used may be, for example, an ultraviolet (UV) laser, and all known laser perforation equipment including CO 2 , YAG, YLF or excimer laser oscillators may be used for this purpose.

그리고, 위와 같이 천공된 그린 바는 900℃ 이하로 저온 소결된다(S305).The green bar thus punched is sintered at a low temperature of 900 DEG C or less (S305).

한편, 위와 같이 복수의 그린시트가 적층되어 형성된 그린바에 레이저 광을 조사하여 천공하는 경우, 일반적으로 광이 들어가는 입사 관통홀(즉, 관통홀의 상면)의 직경과 광이 나가는 출사 관통홀(즉, 관통홀의 하면)의 직경이 서로 달라지는 소위 테이퍼(taper) 현상이 발생한다. 도 4는 이러한 테이퍼 현상을 설명하는 모식도이다. On the other hand, when the green bar formed by laminating a plurality of green sheets as described above is pierced by irradiating laser beams, the diameter of the incident through hole (i.e., the upper surface of the through hole) So-called taper phenomenon occurs in which the diameters of the through holes are different from each other. Fig. 4 is a schematic diagram for explaining this taper phenomenon.

본 명세서에서 기술하는 용어인 "입사 관통홀"은 레이저 광이 그린 바에 입사함으로써 형성된 관통홀에서 그 상면 부위를 가리키며, 따라서 "입사 관통홀"의 직경은 형성된 관통홀 상면의 직경을 의미한다. 또한, 마찬가지로, 여기서 기술하는 용어인 "출사 관통홀"은 레이저 광이 그린 바에 형성된 관통홀을 관통 후 나가는 부위, 즉 관통홀의 저면 부위를 가리키며, 따라서 "출사 관통홀"의 직경은 형성된 관통홀 저면의 직경을 의미한다.The term " incident through hole " as used in this specification refers to the upper surface portion in the through hole formed by the laser beam incident on the green bar, and thus the diameter of the "incident through hole" means the diameter of the upper surface of the through hole formed. Likewise, the term "outgoing through hole " as used herein refers to a portion of the through hole that the laser light exits after passing through the through hole formed in the green bar, so that the diameter of the" outgoing through hole & .

이러한 입사 관통홀과 출사 관통홀 간에 발생하는 테이퍼 현상은 도 5와 아래의 표 1과 같이 관통홀의 넓은 직경범위에 걸쳐 관찰될 수 있다. The taper phenomenon occurring between the incident through-hole and the exit through-hole can be observed over a wide diameter range of the through-hole as shown in FIG. 5 and Table 1 below.

도 5는 Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 복수 그린시트들이 교호 적층된 그린 바에 60~120㎛ 크기 범위에서 직경을 변화시켜가며 관통홀을 천공하였을 때 입사 관통홀과 출사 관통홀의 크기 변화를 나타내는 그래프이다. 도 5의 x축에서 "관통홀 크기"는 의도된 관통홀의 직경값을 나타내고 도 5의 y축에서 "천공후 관통홀 크기"는 천공된 관통홀의 직경값(즉, 입사 관통홀과 출사 관통홀의 각 직경 크기)을 나타낸다. 그리고, 사용된 상기 LTCC 소재의 조성은 CaCO3 27.4wt%, SiO2 60.8wt%, Al2O3 11.8wt%, H3BO3 23wt% 및 ZnO 5wt%를 포함하여 구성된다. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of green sheets in the formula Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 FIG. 5 is a graph showing a change in size of an incident through hole and an outgoing through hole when the through hole is drilled while varying a diameter in a size range of 60 to 120 μm on an alternately stacked green bar. FIG. The "through hole size" in the x-axis of Fig. 5 represents the diameter value of the intended through hole and the "through hole size after perforation" in the y-axis of Fig. 5 represents the diameter of the perforated hole Size of each diameter). The composition of the LTCC material used is composed of 27.4 wt% of CaCO 3, 60.8 wt% of SiO 2, 11.8 wt% of Al 2 O 3 , 23 wt% of H 3 BO 3 and 5 wt% of ZnO.

또한, 아래 표 1은 도 5에서 입사 관통홀과 출사 관통홀의 각 직경의 편차인 테이퍼%를 나타내고, 테이퍼% = 1- (시트 하부 홀 사이즈/ 시트 상부 홀 사이즈)×100이다. Table 1 below shows the taper percentages, which are deviations of the respective diameters of the incident through holes and the output through holes in Fig. 5, and the taper percent is 1- (sheet lower hole size / sheet upper hole size) x 100.

관통홀 크기별 입사 관통홀과 출사 관통홀의 각 직경 크기 변화 (소결 전)Change in size of each of the incident through holes and the outgoing through holes by the size of the through holes (before sintering) 관통홀(㎛) Through-hole (탆) 6060 7070 8080 9090 100100 110110 120120 입사 관통홀(㎛)Incident through hole (탆) 7676 8484 9393 101101 110110 120120 128128 출사 관통홀(㎛)Through hole (탆) 5454 6363 7373 8484 9595 105105 115115 테이퍼%(%)Taper% (%) 28.028.0 25.025.0 21.5021.50 16.8016.80 13.6013.60 12.5012.50 10.010.0

또한, 레이저 광으로 관통홀을 천공할 경우, 레이저 광의 출력(watt)에 따라 관통홀의 직경이 좌우된다. 그런데, 상기 출력이 낮으면 관통홀이 제대로 천공되지 않고 버(burr)가 발생하기 쉬운 반면에, 상기 출력이 높으면 높을수록 입사 관통홀과 출사 관통홀의 직경의 크기 차이가 발생하는 테이퍼 현상이 커지게 된다. 따라서, 이를 감안하여 레이저 소스의 출력을 조절하는 것도 필요하다. Further, when the through hole is punctured by laser light, the diameter of the through hole depends on the output (watt) of the laser light. However, if the output is low, the through hole is not sufficiently punched and burrs are likely to be generated. On the other hand, when the output is high, the taper phenomenon in which the difference in the diameters of the incident through- do. Therefore, it is also necessary to adjust the output of the laser source in consideration of this.

본 발명의 일 구현예로서, 위와 같은 테이퍼 현상의 감소는 하나의 관통홀에 대하여 레이저 광의 조사를 복수회 수행함으로써 달성될 수 있다. 도 6a 및 도 6b는 본 구현예를 설명하는 모식도이다.As one embodiment of the present invention, the reduction of the taper phenomenon as described above can be achieved by performing the irradiation of the laser light for one through hole a plurality of times. 6A and 6B are schematic diagrams illustrating the present embodiment.

즉, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 입사 관통홀과 출사 관통홀 간의 직경 크기 편차를 줄이기 위하여 최초 레이저 광을 조사하여 상기 그린바를 완전히 통과하지 않는 깊이로 제1홀을 천공한 후, 이 홀의 위치로 2차 레이저 광을 조사하여 제1홀에 덧붙여 제2홀을 천공함으로써 상기 그린바를 마저 완전히 관통하는 관통홀을 형성할 수 있다. 6A and 6B, the first laser light is irradiated to reduce the diameter size deviation between the incident through hole and the exit through hole, and the first hole is drilled at a depth that does not completely pass through the green bar, And the second hole is drilled in addition to the first hole to form a through hole completely passing through even the green bar.

이때, 2차 조사가 1차 조사보다 더 큰 레이저 출력으로 될 경우, 도 6b에 도시하듯이 더 높은 출력의 2차 조사로 인해 제1홀의 하단부 직경보다 더 큰 직경을 갖는 제2홀이 연이어 형성되므로 테이퍼 현상이 감소될 수 있다. 또한, 물론 상기 그린바를 완전히 통과하지 않는 깊이로 레이저 광을 복수회 연이어 조사하여 점점 깊어지는 제1홀을 천공한 후, 이 홀의 위치로 최종회의 레이저 광을 조사하여 이러한 제1홀에 덧붙여 제2홀을 천공함으로써 상기 그린바를 마저 완전히 관통하는 관통홀을 형성할 수도 있음은 통상의 기술자에게는 지극히 당연하다. 일 실시예로서, 그린바에 관통홀을 천공함에 있어서, 최초 레이저 광 조사의 출력은 1watt로, 2차 레이저 광 조사의 출력은 2watt로 하면, 최초 조사에서는 천공되지 않았던 홀이 2차 조사에 의해 마저 천공된다. In this case, when the secondary irradiation is made to have a larger laser output than the primary irradiation, as shown in FIG. 6B, a second hole having a larger diameter than the lower end diameter of the first hole is formed The taper phenomenon can be reduced. Of course, the laser beam is repeatedly irradiated to a depth not completely passing through the green bar to puncture the gradually increasing first hole, and the last laser beam is irradiated to the hole to form a second hole It is quite natural for a person skilled in the art to form a through hole that completely penetrates even the green bar. In one embodiment, when the through hole is drilled in the green bar, if the output of the initial laser light irradiation is 1 watt and the output of the secondary laser light irradiation is 2 watt, It is perforated.

도 7a 및 도 7b는 80㎛ 직경의 관통홀을 천공하기 위해 Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 그린시트가 복수 교호 적층된 그린 바에 레이저 광을 총 2회 조사하되, 최초 레이저 광 조사의 출력은 1watt, 2차 레이저 광 조사의 출력은 2watt, 반복률은 20으로 설정하고 상기 80㎛보다 작은 70㎛에서 79㎛까지 범위로 천공할 때, 최종 천공된 관통홀에 있어서 입사 관통홀과 출사 관통홀의 직경 크기 변화를 나타낸다. 그리고, 도 7a는 이렇게 천공된 그린 바의 소결 전을, 도 7b는 그의 소결 후(900℃에서 2시간 소결됨)를 각각 나타낸다. 또한, 표 2와 3은 각각 도 7a 및 도 7b의 데이터를 정리한 것이다. 이때, 사용된 LTCC 조성 및 각 도면과 표에서 사용되는 용어는 앞서 도 5와 표 1에서와 같이 정의된다.Figures 7A and 7B show a green sheet with an Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 formula for drilling through holes of 80 μm diameter The output of the first laser light irradiation was set to 1 watt, the output of the second laser light irradiation was set to 2 watt, and the repetition rate was set to 20, so that a green bar having a plurality of alternately stacked green bars was irradiated twice, Of the diameter of the incident through hole and the diameter of the exit through hole in the finally perforated through hole. FIG. 7A shows the sintered green bar before sintering, and FIG. 7B shows it after sintering (sintered at 900.degree. C. for 2 hours). Tables 2 and 3 summarize the data of Figs. 7A and 7B, respectively. At this time, the LTCC composition used and terms used in the respective drawings and tables are defined as in FIG. 5 and Table 1 above.

2회 레이저 조사에 의한 천공시 관통홀 크기별 입사 관통홀과 출사 관통홀의 각 직경 크기 변화 (소결 전)Change in size of each of the incident through holes and the output through holes by the size of the through holes (before sintering) 제2홀 (㎛)The second hole ([mu] m) 7070 7171 7272 7373 7474 7575 7676 7777 7878 7979 입사 관통홀(㎛)Incident through hole (탆) 8282 8282 8383 8383 8383 8383 8484 8484 8686 8787 출사 관통홀(㎛)Through hole (탆) 6565 6565 6666 6666 6868 7171 7474 7474 7575 7575 테이퍼%(%)Taper% (%) 20.7020.70 20.7020.70 20.4020.40 20.4020.40 1818 14.4014.40 11.9011.90 11.9011.90 12.7012.70 13.7013.70

2회 레이저 조사에 의한 천공시 관통홀 크기별 입사 관통홀과 출사 관통홀의 각 직경 크기 변화 (소결 후)Changes in the size of each of the incident through holes and the output through holes by the size of the through holes (after sintering) 제2홀 (㎛)The second hole ([mu] m) 7070 7171 7272 7373 7474 7575 7676 7777 7878 7979 입사 관통홀(㎛)Incident through hole (탆) 8080 8181 8282 8282 8282 8282 8282 8282 8383 8484 출사 관통홀(㎛)Through hole (탆) 7171 7373 7373 7373 7474 7676 7676 7676 7676 7777 테이퍼%Taper% 11.2511.25 9.889.88 10.9810.98 10.9810.98 9.769.76 7.327.32 7.327.32 7.327.32 8.438.43 8.338.33

표 2와 표 1 각각에서의 테이퍼%를 서로 비교하면, 그린 바에 2회 연속 레이저 조사를 하여 천공함에 의하여 단일 레이저 조사보다 테이퍼 현상이 대체로 억제되었음을 알 수 있다.Comparing the taper percentages in each of Table 2 and Table 1, it can be seen that the tapering phenomenon is suppressed more than single laser irradiation by puncturing the green bar twice by laser irradiation continuously.

더구나, 이렇게 천공된 그린 바를 900℃에서 2시간 소결한 경우인 표 3의 테이퍼%를 그 소결 전인 표 2의 테이퍼%와 대비하면, 테이퍼 현상이 더욱 확연히 감소하였음을 확인할 수 있다. 즉, 본 구현예에서 Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 각 그린시트가 교호 적층된 그린 바는 x-y축으로는 수축이 되지 않고 z축으로 40% 정도로 수축이 되기 때문에(이른바 "무수축"), 소결과정에서 직경의 변화가 생겨 테이퍼 현상이 개선되는 것으로 사료된다. 이러한 테이퍼 현상의 현저한 개선은 관통홀 위치 정밀도의 현저한 개선으로 직결된다.Moreover, it can be seen that the taper% of Table 3, which is obtained when the green bar thus drilled at 900 ° C for 2 hours, is compared with the taper% of Table 2 before sintering. That is, in the present embodiment, each green sheet is formed of Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 It is considered that the alternately laminated green bar is not shrunk in the xy axis but shrinks to about 40% in the z-axis (so-called "no shrinkage"), so that the diameter changes during the sintering process and taper phenomenon is improved. Significant improvement in such tapering is directly associated with significant improvement in through hole position accuracy.

한편, 본 발명에서 위와 같이 무수축 그린 바에 복수회 레이저 조사로써 미세 관통홀을 형성할 경우, 레이저의 고온으로 인해 다른 홀에 비해 크기가 2배 이상으로 천공되는 현상(이른바 "터짐(burst) 현상")이 관찰될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, when a micro-through hole is formed in a non-shrinkable green bar by laser irradiation a plurality of times as described above, a phenomenon (called "burst phenomenon ") Can be observed.

일 예로서 직경 50㎛의 관통홀을 천공할 경우 관찰되는 터짐 현상을 각각 도 8a와 도 8b에 나타내며, 도 8a는 전자현미경 사진이고, 도 8b는 그린 바의 두께에 따라 터짐현상이 발생한 관통홀 개수 변화의 그래프이다.8A is an electron micrograph, FIG. 8B is a cross-sectional view of a through hole in which a burst phenomenon occurs according to the thickness of the green bar, and FIG. It is a graph of the number change.

이에 관한 본 발명의 바람직한 일 구현예로서, Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 그린시트들을 교호 적층하여 그린 바를 형성하되 상기 LTCC 조성물에 카본 파우더를 첨가하면, 위와 같은 터짐 현상을 해결할 수 있다. As a preferred embodiment of the present invention relating thereto, Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 Green sheets Alternately laminated green bars are formed. When the carbon powder is added to the LTCC composition, the above-mentioned disintegration phenomenon can be solved.

왜냐면, 이러한 카본 파우더는 열팽창율이 적고 열전도율이 높아 급격한 온도변화에 견디는 내열충격성이 우수하기 때문에, LTCC 소재에 카본 파우더를 첨가하면, 레이저로 천공 시 발생하는 열을 분산하고 저하시켜 터짐 현상을 감소시키게 된다. 본 발명에서 카본 파우더는 LTCC 조성물 총량대비 1~10wt%의 양으로 첨가됨이 바람직하고 1~5wt%의 양으로 첨가됨이 더욱 바람직하다.This carbon powder is excellent in thermal shock resistance to withstand a rapid temperature change due to its low coefficient of thermal expansion and high thermal conductivity. Therefore, when carbon powder is added to LTCC material, it disperses and reduces heat generated by laser drilling . In the present invention, the carbon powder is preferably added in an amount of 1 to 10 wt%, more preferably in an amount of 1 to 5 wt%, based on the total amount of the LTCC composition.

도 9a~9c는 앞서 도 5에 사용된 바와 같은 LTCC 조성에 카본 파우더를 LTCC 조성물 총량대비 1, 5, 10 wt% 첨가한 LTCC 시트를 사용하여 Al2O3/LTCC/Al2O3 식으로 그린시트들을 교호 적층하여 그린 바를 제조한 후, 상기 그린 바에 조사되는 레이저 광의 출력을 변화시켜가며 발생하는 터짐 현상의 개수를 관찰한 것으로서, 조사된 레이저 광의 출력은 각각 도 9a는 1watt, 도 9b는 2watt, 도 9c는 3watt이다.Figure 9a ~ 9c is Al 2 O 3 / LTCC / Al 2 O 3 prior to use also the LTCC sheets of carbon powder was added 1, 5, 10 wt% compared to the total composition in the LTCC LTCC composition as used in 5 Green sheets 9B is 2watt, and FIG. 9B is a view showing the number of pulsation phenomena generated by varying the output of the laser beam irradiated to the green bar. 9c is 3 watts.

도 9a~9c를 참조하면, 첨가되는 카본 파우더의 함량이 증가함에 따라 터짐 현상의 발생개수가 감소함이 관찰된다. 또한, 조사 레이저 광의 출력이 높아짐에 따라서도 터짐현상이 발생한 관통홀의 개수가 감소함이 관찰된다.9A to 9C, it is observed that as the content of the carbon powder to be added increases, the number of occurrence of the burst phenomenon decreases. It is also observed that as the output of the irradiation laser beam increases, the number of through holes in which the burst phenomenon occurs also decreases.

다만, 도 10a~10c에 나타내듯이, 조사 레이저 광의 출력이 높아짐에 따라 터짐현상이 발생한 관통홀의 개수는 감소하는 반면, 대신에 조사 레이저 광의 출력이 낮은 경우에 비해서는 발생한 관통홀의 크기는 더 커짐이 관찰된다. 도 10a~10c는 조사하는 레이저 광의 출력을 변화시켜가며 형성되는 관통홀들에서의 터짐 현상을 촬영한 캠스코프(camscope) 사진이다.However, as shown in FIGS. 10A to 10C, as the output of the irradiation laser beam increases, the number of the through holes in which the burst phenomenon occurs is reduced, but the size of the through holes generated is larger than that in the case where the output of the irradiation laser beam is low . FIGS. 10A to 10C are camscope photographs of a burst phenomenon in the through holes formed by changing the output of the laser beam to be irradiated. FIG.

위와 같이, 본 발명에 의하면, 프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트를 제조함에 있어서 하나 이상의 알루미나(Al2O3) 조성의 그린시트와 하나 이상의 저온동시소성세라믹스(LTCC) 조성의 그린시트를 교호 적층하고 이 적층물을 프레스하여 그린 바를 형성하고 상기 그린 바의 일면에 레이저 광을 조사하며, 이때 상기 레이저 광의 조사는 하나의 관통홀 당 레이저 광을 복수회 연속하여 조사하되, 상기 레이저 광의 조사 횟수가 누적될수록 형성되는 홀의 깊이가 깊어지고 최후 레이저 광 조사에 의하여 상기 그린 바가 관통되어 관통홀이 형성되도록 한다. 이리하면, 그린 바를 형성하는 시트들의 수축이 크게 억제되어 관통홀의 위치 정밀도를 향상시킬 뿐만 아니라 공정이 매우 단순화된다. 또한, 위와 같이 복수회로 수행되는 레이저 광 조사에 의한 천공은 단일 레이저 광 조사에 의한 천공보다 관통공의 테이퍼 현상을 억제할 수 있고 더더욱 관통홀의 위치 정밀도를 크게 개선할 수 있다.As described above, according to the present invention, in producing the ceramic guide plate for a probe card, a green sheet having at least one alumina (Al 2 O 3 ) composition and a green sheet having at least one low temperature co-fired ceramic (LTCC) And a green bar is formed by pressing a laminate, and a laser beam is irradiated to one surface of the green bar, wherein the laser beam is irradiated a plurality of times per one through hole in succession, and as the number of times the laser beam is irradiated is accumulated The depth of the hole to be formed is deepened and the green bar penetrates through the last laser light irradiation to form the through hole. In this case, the contraction of the sheets forming the green bars is greatly suppressed, so that the positioning accuracy of the through holes is improved, and the process is greatly simplified. In addition, the perforation by laser beam irradiation, which is performed in a plurality of circuits as described above, can suppress the taper phenomenon of the through hole rather than the perforation by the single laser light irradiation, and can further improve the positional accuracy of the through hole.

나아가, 전술하였듯이 상기 LTCC 그린시트의 조성물에는 카본 파우더를 첨가함으로써 레이저로 천공할 때 발생하는 열을 분산하고 저하시켜 레이저의 고온으로 인해 다른 홀에 비해 크기가 2배 이상으로 천공되는 현상인 터짐 현상을 억제할 수 있고 이에 따라 더욱 정밀한 관통홀의 형성을 가능케한다.Further, as described above, the composition of the LTCC green sheet contains carbon powder, which disperses and lowers heat generated by laser drilling. As a result, due to the high temperature of the laser, So that a more precise through hole can be formed.

위와 같이 본 발명에 의하면, 프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트를 제조함에 있어서 미세한 직경의 관통홀을 미세한 피치로 정밀하게 형성할 수 있어 관통홀들의 직경과 위치의 정밀도가 크게 향상되고 공정이 단순화되므로, 생산성이 높아지고 제조경비가 절감된다. As described above, according to the present invention, in manufacturing a ceramic guide plate for a probe card, it is possible to precisely form fine-diameter through-holes at a fine pitch, thereby greatly improving the diameter and positional accuracy of the through-holes and simplifying the process. And manufacturing cost is reduced.

전술한 본 발명의 바람직한 실시예들의 제반 특성은 조성분말의 평균입도, 분포 및 비표면적과 같은 분말특성과, 원료의 순도, 불순물 첨가량 및 소결 조건에 따라 통상적인 오차범위 내에서 다소 변동이 있을 수 있음은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 지극히 당연하다. The various characteristics of the above-described preferred embodiments of the present invention may vary somewhat within a conventional error range depending on the powder characteristics such as the average particle size, distribution and specific surface area of the composition powder, and the purity of the raw material, Is quite natural for those of ordinary skill in the art.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경, 부가 등은 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 한다. 예를 들어, 전술한 본 발명의 구현예들에서는 상기 그린 바의 일면에 레이저 광을 조사하여 상기 그린바를 관통하는 하나 이상의 관통홀을 천공하여 형성함에 있어서 동일 부위에 2회 레이저 광을 조사하는 것만으로 기재하였으나, 레이저 광의 조사횟수는 이렇게 2회로 한정되지 않고 임의로 얼마든지 증가될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 지극히 당연하다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. , Additions and the like are to be regarded as belonging to the claims. For example, in the above-described embodiments of the present invention, when laser beam is irradiated on one surface of the green bar to form one or more through holes passing through the green bar, It is obvious that the number of times of irradiation of the laser beam is not limited to two but can be arbitrarily increased in view of the technical idea of the present invention.

100: PCB 기판, 200: 프로브 카드, 210: 스페이스 트랜스포머, 220: 세라믹 가이드 플레이트, 320: 반도체 웨이퍼 단자, 340: 반도체 웨이퍼, 400: 서포터The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device and a method of manufacturing the same.

Claims (15)

프로브 카드용 세라믹 가이드 플레이트를 제조하는 방법에 있어서,
하나 이상의 알루미나(Al2O3) 조성의 그린시트와 900℃ 이하의 소결온도를 갖는 것으로 정의되는 하나 이상의 저온동시소성세라믹스(LTCC: Low Temperature Co-Fired Ceramics) 조성의 그린시트를 각각 준비하는 단계와;
상기 하나 이상의 알루미나 조성의 그린시트와 상기 하나 이상의 LTCC 조성의 그린시트를 교호 적층한 후 압착하여 그린 바를 형성하는 단계와;
상기 그린바의 일면에 레이저 광을 1차 조사하여 상기 그린 바를 관통하지 않도록 하는 깊이의 제1홀을 형성하고, 형성된 상기 제1홀의 위치로 레이저 광을 2차 조사하여 상기 그린 바를 관통하는 제2홀을 형성함으로써 상기 제1홀과 제2홀이 상기 관통홀을 이루도록 하되, 상기 2차 조사는 상기 제2홀의 상면의 직경이 제1홀의 저면의 직경보다 더 큰 직경을 갖도록 하고 상기 2차 조사를 위한 레이저 광의 출력은 상기 1차 조사를 위한 레이저 광의 출력보다 더 큰 값으로 증가시킴으로써, 상기 그린바를 관통하는 하나 이상의 관통홀을 천공 및 형성하는 단계와;
상기 하나 이상의 관통홀이 형성된 상기 그린 바를 900℃ 이하에서 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.A method of manufacturing a ceramic guide plate for a probe card,
Preparing a green sheet of one or more alumina (Al 2 O 3 ) compositions and a green sheet of at least one low temperature co-fired ceramics (LTCC) composition defined as having a sintering temperature of 900 ° C. or less Wow;
Alternately laminating a green sheet of the at least one alumina composition and a green sheet of the at least one LTCC composition, and then pressing to form a green bar;
A first hole of the green bar is irradiated with laser light firstly to form a first hole having a depth that does not penetrate the green bar, and a second hole is formed through the second hole, Wherein the first hole and the second hole form the through hole by forming the hole so that the diameter of the upper surface of the second hole is larger than the diameter of the bottom surface of the first hole, And increasing the output of the laser beam for the first irradiation to a value greater than the output of the laser beam for the first irradiation, thereby drilling and forming at least one through hole passing through the green bar;
And sintering the green bars formed with the at least one through hole at 900 DEG C or less. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 저온동시소성세라믹스 조성의 그린시트는 복수로 되고, 상기 복수의 저온동시소성세라믹스 조성의 그린시트는 모두 서로 동일한 LTCC 조성으로 되거나 또는 모두 서로 다른 LTCC 조성으로 되거나 또는 일부만이 서로 동일한 LTCC 조성으로 되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
The green sheets of the low temperature co-fired ceramics composition may consist of a plurality of green sheets, and the green sheets of the plurality of low temperature co-fired ceramic compositions may all have the same LTCC composition, or all of them may have different LTCC compositions, or only some of them may have the same LTCC composition. ≪ / RTI > 제1항에 있어서,
상기 저온동시소성세라믹스 조성은 CaO-Al2O3-SiO2, CaCO3-SiO2-Al2O3-H3BO3-ZnO, 디옵사이드(MgCaSi2O6) 및 코디어라이트[(Mg,Fe)2Al4Si5O18] 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
The low-temperature co-fired ceramics composition is composed of CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 , CaCO 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -H 3 BO 3 -ZnO, diopside (MgCaSi 2 O 6 ) and cordierite [ , Fe) wherein is selected from 2 Al 4 Si 5 O 18] . 제1항에 있어서,
상기 저온동시소성세라믹스 조성은 카본 파우더를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the low-temperature co-fired ceramics composition comprises carbon powder. 제6항에 있어서,
상기 카본 파우더의 함량은 상기 저온동시소성세라믹스 조성의 총량대비 1~10wt%인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 6,
Wherein the content of the carbon powder is 1 to 10 wt%, based on the total amount of the low-temperature co-fired ceramics composition. 제7항에 있어서,
상기 관통홀의 터짐 현상을 억제하기 위하여 상기 카본 파우더의 함량은 상기 레이저 광의 출력을 조절함과 함께 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.8. The method of claim 7,
Wherein a content of the carbon powder is adjusted to control the output of the laser beam to suppress the bursting of the through hole. 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 알루미나(Al2O3) 조성의 그린시트와 900℃ 이하의 소결온도를 갖는 것으로 정의되는 하나 이상의 저온동시소성세라믹스 조성의 그린시트를 각각 준비하는 단계는 각 원료분말로 슬러리를 제조하고 상기 슬러리를 테이프캐스팅함으로써 상기 그린시트를 제조함을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Preparing the green sheet of the at least one alumina (Al 2 O 3 ) composition and the green sheet of at least one low temperature co-fired ceramic composition defined as having a sintering temperature of 900 ° C or less, respectively, And producing the green sheet by tape casting the slurry. 제1항에 있어서,
상기 저온동시소성세라믹스 조성은 CaCO3, SiO2, Al2O3, H3BO3 및 ZnO를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the low temperature cofired ceramic composition comprises CaCO 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , H 3 BO 3 and ZnO. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 압착은 냉정수압프레스(CIP: Cold Isostatic Press) 및 온정수압프레스(WIP: Warm Isostatic Press) 중의 하나 이상으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the pressing is performed by at least one of a cold isostatic press (CIP) and a warm isostatic press (WIP). 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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