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KR100679167B1 - 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드 - Google Patents

동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드 Download PDF

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KR100679167B1
KR100679167B1 KR1020050064163A KR20050064163A KR100679167B1 KR 100679167 B1 KR100679167 B1 KR 100679167B1 KR 1020050064163 A KR1020050064163 A KR 1020050064163A KR 20050064163 A KR20050064163 A KR 20050064163A KR 100679167 B1 KR100679167 B1 KR 100679167B1
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Abstract

본 발명은 카드 몸체에 형성된 미세피치화된 신호선의 저항으로 인한 신호 손실과 인접 신호선 간의 신호 간섭을 줄이고 프로브 카드의 제작 기간을 단축할 수 있는 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드에 관한 것이다. 즉 본 발명은 원판 형태로 중심 부분에 창이 형성된 카드 몸체와; 상기 카드 몸체의 창에 하부면이 노출되게 설치되며, 상기 하부면쪽에 블록 커넥터가 형성된 프로브 핀 블록과; 일단에 상기 블록 커넥터에 연결되는 제 1 커넥터가 형성되어 있고, 타단이 상기 카드 몸체에 전기적으로 연결되는 동축케이블부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 제공한다.
동축케이블, 신호선, 저항, 프로브 카드, 웨이퍼, 테스트

Description

동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드{THE PROBE CARD USING COAXIAL CABLE FOR SEMICONDUCTOR WAFER}
도 1은 종래기술에 따른 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예 따른 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 부분 단면도로서, 솔더링 방식으로 카드 몸체에 동축케이블부가 연결된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.
도 4는 도 2의 부분 단면도로서, 커넥터 방식으로 카드 몸체에 동축케이블부가 연결된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 보여주는 부분 단면도로서, 솔더링 방식으로 카드 몸체에 동축케이블부가 연결된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.
도 6은 제 2 실시예에 따른 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 보여주는 부분 단면도로서, 커넥터 방식으로 카드 몸체에 동축케이블부가 연결된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
110 : 카드 몸체 112 : 창
114 : 카드 커넥터 120 : 프레스 블록
130 : 에폭시 140 : 프로브 핀
150 : 연결 기판 180 : 블록 커넥터
160 : 프로브 핀 블록 170 : 블록 가이드
190 : 동축케이블부 192 : 동축케이블
194 : 제 1 커넥터 196 : 제 2 커넥터
200 : 프로브 카드
본 발명은 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로브 블록과 카드 몸체가 동축케이블로 연결된 동축케이블을 사용하는 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드에 관한 것이다.
반도체 칩이 하나의 완성된 반도체 패키지로 그 성능을 다하기 위해서는 수 많은 공정들을 거쳐서 제조된다. 그 제조 공정들은 반도체 웨이퍼의 생산, 전공정(FAB; Fabrication), 조립 공정(Assembly)으로 크게 나눌 수 있다. 이때 FAB 공정에 의해 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 칩이 형성되며, 웨이퍼 절단 공정을 통하여 반도체 패키지 조립에 필요한 반도체 칩을 얻을 수 있다.
한편 웨이퍼 절단 공정을 진행하기 전에 반도체 패키지 조립에 사용할 양호한 반도체 칩을 선별하는 공정이 진행된다. 즉 웨이퍼 상에서 반도체 칩의 초기 불량을 스크린하기 위해서, 반도체 칩의 전기적 특성 검사(Electrical Die Sorting; EDS)를 일반적으로 진행하며, 최근에는 반도체 칩에 열적 스트레스를 가하여 신뢰성을 테스트하는 웨이퍼 번인 테스트(Wafer Burn-in Test)도 이루어지고 있다.
이와 같은 웨이퍼 테스트를 진행하는 시스템은 테스터(Tester)와 프로브 스테이션(Probe Station)으로 이루어져 있으며, 프로브 스테이션에 웨이퍼 상의 반도체 칩의 칩 패드와 기계적으로 접촉할 수 있는 프로브 카드(Probe Card)가 설치되어 있다. 프로브 카드는 아주 가는 프로브 핀(Probe Pin)을 카드 몸체에 고정시켜 놓은 것으로 테스터에서 발생한 신호가 프로브 카드에 설치된 각각의 프로브 핀에 전달되고, 프로브 핀에 전달된 신호는 프로브 핀이 접촉된 웨이퍼 상의 반도체 칩의 칩 패드에 전달되어 반도체 칩이 양품인지 불량품인지를 테스트하게 된다.
한편 본 출원인은 프로브 핀을 프로브 핀 블록(Probe Pin Block) 단위로 모듈화하여 카드 몸체에 설치하고, 프로브 핀 블록과 카드 몸체의 접촉은 포고 핀 접촉으로 구현하는 프로브 카드에 대해서 특허출원(특허출원번호 제65385호(2003.9.20))하였다. 기 출원한 프로브 카드(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 프레스 블록(60; Press Block) 아래에 프로브 핀(40)의 끝단이 납땜되어 접합되는 연결 기판(50)을 갖는다. 프로브 핀(40)의 끝단이 납땜되는 납땜 홀(51)이 형성된 연결 기판(50)의 부분은 프레스 블록(20)의 외측으로 돌출되어 있다.
특히 카드 몸체(10)는 소정의 직경과 두께를 갖는 원판 형태의 다층의 인쇄회로기판으로서, 일면의 중심 부분에 포고핀들(12)이 열을 지어 소정의 간격을 두 고 설치되어 있다. 포고핀들(12)의 열은 프로브 핀 블록(60)이 설치될 위치에 대응되는 위치에 설치된다.
그리고 연결 기판(50)은 프레스 블록(20)이 설치되는 상부면의 외측에 프로브 핀(40)이 납땜되는 납땜 홀(51)이 형성되어 있으며, 하부면에 납땜 홀(51)과 전기적으로 연결되어 포고 핀(12)이 접촉하는 접촉 패드(52)가 형성되어 있다. 연결 기판(50)으로는 양면에 배선층이 형성된 인쇄회로기판을 사용하는 것이 바람직하다.
그런데 카드 몸체(10)에 포고핀들(12)과 각기 연결된 신호선을 많게는 수천개를 형성해야 하는데, 인접 신호선과의 거리 유지, 임피던스 콘트롤 등의 이유로 신호선이 미세피치화될 수 밖에 없다. 예컨대, 카드 몸체(10)의 신호선은 폭이 0.1mm, 두께 0.18 내지 0.36mm으로, 단면적이 0.02 내지 0.04㎟정도이다. 따라서 신호선의 저항은 단면적에 반비례하기 때문에, 단면적이 작을수록 저항이 커지게 된다.
그리고 신호선이 완전히 차폐되지 않는 이상 신호선 간의 신호 간섭이 생기기 때문에, 고주파 특성을 테스트하는 데는 부적합하다.
또한 종래기술에 따른 프로브 카드(100)는 제조기간 중 카드 몸체(10)의 설계 및 제조기간이 대부분을 차지하고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 저항으로 인한 신호 손실과 인접 신호선 간의 신호 간섭을 줄이고 프로브 카드의 제작 기간을 단축할 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원판 형태로 중심 부분에 창이 형성된 카드 몸체와; 상기 카드 몸체의 창에 하부면이 노출되게 설치되며, 상기 하부면쪽에 블록 커넥터가 형성된 프로브 핀 블록과; 일단에 상기 블록 커넥터에 연결되는 제 1 커넥터가 형성되어 있고, 타단이 상기 카드 몸체에 전기적으로 연결되는 동축케이블부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드를 제공한다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 프로브 핀 블록은 막대 형상의 프레스 블록과, 프레스 블록의 하부면에 부착된 연결 기판과, 프레스 블록의 상부면에 열을 지어 적어도 일층 이상 설치되며 일단은 연결 기판에 접합되고 타단은 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드에 접촉하는 프로브 핀들과, 프레스 블록 상부면에 도포되어 프레스 블록 상부면에 위치한 프로브 핀들을 고정하는 에폭시와, 연결 기판의 하부면에 형성되며 프로브 핀들과 각기 전기적으로 연결된 블록 커넥터를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 프로브 핀 블록은 막대 형상의 프레스 블록과, 프레스 블록의 장변의 외측면에 부착되며 하단부가 프레스 블록의 하부면 아래로 돌출된 연결 기판과, 프레스 블록의 상부면에 열을 지어 적어도 일층 이상 설치되며 일단은 연결 기판에 접합되고 타단은 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드에 접촉하는 프로브 핀들과, 프레스 블록 상부면에 도포되어 프레스 블록 상부면에 위치한 프로브 핀들을 고정하는 에폭시와, 프레스 블록의 하부면 아래로 돌출 된 연결 기판 부분에 설치되며, 프로브 핀들과 각기 전기적으로 연결된 블록 커넥터를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 카드 몸체의 하부면에는 카드 커넥터가 형성되어 있으며, 동축케이블부의 타단에는 카드 커넥터에 연결되는 제 2 커넥터가 형성되어 있다.
그리고 본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 카드 몸체의 하부면에 동축케이블부의 타단은 솔더링될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
제 1 실시예
도 2는 본 발명의 제 1 실시예 따른 동축케이블(192)을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드(200)를 보여주는 평면도이다. 도 3은 도 2의 부분 단면도로서, 솔더링 방식으로 카드 몸체(110)에 동축케이블부(190)가 연결된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프로브 카드(200)는 카드 몸체(110)와, 카드 몸체(110)의 중심 부분에 설치된 블록 가이드(170)와, 블록 가이드(170)에 내설된 적어도 하나 이상의 프로브 핀 블록(160)과, 프로브 핀 블록(160)과 카드 몸체(110)를 전기적으로 연결하는 동축케이블부(190)를 포함한다. 본 발명의 제 1 실시예에서는 7개의 프로브 핀 블록(160)이 블록 가이드(170) 에 설치된다. 후술되겠지만 블록 가이드(170)에 내설되는 프로브 핀 블록(160)의 피치는 테스트될 웨이퍼의 반도체 소자의 피치에 대응되게 설치된다.
제 1 실시예에 따른 프로브 카드(200)에 대해서 좀더 상세히 설명하면, 카드 몸체(110)는 소정의 직경과 두께를 갖는 원판 형태의 인쇄회로기판으로서, 중심 부분에 프로브 핀 블록(160)의 하부가 노출되게 창(112; window)이 형성되어 있다.
블록 가이드(170)는 프로브 핀 블록(160)이 설치될 수 있는 베이스 역할을 하는 부분으로서, 사각틀 형상으로 창(112)을 둘러싸도록 카드 몸체(110)의 일면에 볼트와 같은 체결수단으로 고정 설치된다.
프로브 핀 블록(160)은 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드와 접촉하는 프로브 핀(140)을 포함하며, 블록 가이드(170)에 양단에 볼트와 같은 체결수단으로 고정 설치된다. 전술된 바와 같이 프로브 핀 블록(160)의 하부는 카드 몸체의 창(112)에 노출된다. 그리고 프로브 핀 블록(160)은 하부면쪽에 블록 커넥터(180)가 설치되어 있다.
그리고 동축케이블부(190)는 복수의 동축케이블(192)을 포함하며, 일단에 블록 커넥터(180)에 결합되는 제 1 커넥터(194)가 형성되어 있고, 타단은 카드 몸체(110)에 전기적으로 연결된다.
따라서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프로브 카드(200)는 동축케이블부(190)를 매개로 카드 몸체(110)와 프로브 핀 블록(160)이 직접 전기적으로 연결된 구조를 갖는다.
이와 같은 프로브 핀 블록(160)은 연결 기판(150), 프레스 블록(120), 에폭 시(130), 프로브 핀(140) 및 블록 커넥터(180)를 포함하여 구성된다. 연결 기판(150)은 프로브 핀(140)과 카드 몸체(110)를 매개하는 배선기판으로서, 상부면에 막대 형상의 프레스 블록(120)이 설치되고, 하부면에 블록 커넥터(180)가 설치된다. 프로브 핀들(140)은 프레스 블록(120)의 상부면에 열을 지어 2층으로 설치되며, 프레스 블록(120) 상부면에 도포된 에폭시(130)에 의해 고정된다. 프레스 블록(120)으로는 반도체 소자와 유사한 열팽창계수를 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대 종래의 세라믹 블록을 비롯하여 실리콘 소재의 블록이 사용될 수 있다.
특히 연결 기판(150)은 프레스 블록(120)이 설치되는 상부면의 외측에 프로브 핀(140)이 납땜되는 비아 홀(151)이 형성되어 있으며, 하부면에는 비아 홀(151)과 블록 커넥터(180)를 연결하는 배선 패턴(152)이 형성되어 있다. 연결 기판(150)으로는 양면에 배선층이 형성된 인쇄회로기판을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 동축케이블부(190)의 타단은 카드 몸체(110)에 솔더링되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 커넥터 방식으로 연결될 수 있다. 즉 동축케이블부(190)의 타단에 제 2 커넥터(196)를 설치하고, 제 2 커넥터(196)에 대응되게 카드 몸체(110)의 하부면에 카드 커넥터(114)를 설치하여 서로 연결할 수 있다.
제 2 실시예
제 1 실시예에서는 프로브 핀 블록의 연결 기판이 프레스 블록의 하부면에 설치된 예를 개시하였지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 프레스 블록(220)의 장변의 외측면에 설치할 수도 있다.
제 2 실시예에 따른 프로브 카드(300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 프로브 핀 블록(260)을 제외하면 프로브 핀 블록(260)과 카드 몸체(210)가 동축케이블부(290)로 연결된다는 점에서 제 1 실시예와 동일한 구성을 갖기 때문에, 프로브 핀 블록(260)을 중심으로 설명하도록 하겠다.
프로브 핀 블록(260)은 막대 형상의 프레스 블록(220)과, 프레스 블록(220)의 장변의 외측면에 부착되며 하단부가 프레스 블록(220)의 하부면 아래로 돌출된 연결 기판(250)을 포함한다. 프로브 핀들(240)은 프레스 블록(220)의 상부면에 열을 지어 2층으로 설치되며, 프레스 블록(220) 상부면에 도포된 에폭시(230)에 의해 고정된다. 그리고 블록 커넥터(280)는 프레스 블록(220)의 하부면 아래로 돌출된 연결 기판(250) 부분에 설치되어 있다.
특히 연결 기판(250)은 프로브 핀(240)이 납땜되는 비아 홀(151)이 형성되어 있으며, 비아 홀(151)과 블록 커넥터(280)를 연결하는 배선 패턴(252)이 형성되어 있다. 연결 기판(250)으로는 양면에 배선층이 형성된 인쇄회로기판을 사용하는 것이 바람직하며, 배선 패턴(252)은 프레스 블록(220)과 접하는 면에 형성되어 있다.
그리고 동축케이블부(290)의 타단은 카드 몸체(210)에 솔더링되거나, 도 6에 도시된 바와 같이 커넥터 방식으로 연결될 수 있다. 즉 동축케이블부(290)의 타단에 제 2 커넥터(296)를 설치하고, 제 2 커넥터(296)에 대응되게 카드 몸체(210)의 하부면에 카드 커넥터(214)를 설치하여 서로 연결할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
따라서, 본 발명의 구조를 따르면 프로브 핀 블록과 카드 몸체가 동축케이블부로 직접 연결됨으로써, 저항으로 인한 신호 손실과 인접 신호선 간의 신호 간섭을 줄일 수 있다.
아울러 카드 몸체의 신호선 설계에 따른 기간을 단축할 수 있기 때문에, 프로브 카드의 제작 기간을 단축할 수 있다.

Claims (5)

  1. 원판 형태로 중심 부분에 창(112)이 형성된 카드 몸체(110, 210)와;
    상기 카드 몸체(110, 210)의 창(112)에 하부면이 노출되게 설치되며, 상기 하부면쪽에 블록 커넥터(180, 280)가 형성된 프로브 핀 블록(160, 260)과;
    일단에 상기 블록 커넥터(180, 280)에 연결되는 제 1 커넥터(194, 294)가 형성되어 있고, 타단이 상기 카드 몸체(110)에 전기적으로 연결되는 동축케이블부(190, 290);를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프로브 핀 블록(160)은
    막대 형상의 프레스 블록(120)과;
    상기 프레스 블록(120)의 하부면에 부착된 연결 기판(150)과;
    상기 프레스 블록(120)의 상부면에 열을 지어 적어도 일층 이상 설치되며, 일단은 상기 연결 기판(150)에 접합되고, 타단은 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드에 접촉하는 프로브 핀들(140)과;
    상기 프레스 블록(120) 상부면에 도포되어 상기 프레스 블록(120) 상부면에 위치한 상기 프로브 핀들(140)을 고정하는 에폭시(130); 및
    상기 연결 기판(150)의 하부면에 형성되며, 상기 프로브 핀들(140)과 각기 전기적으로 연결된 상기 블록 커넥터(180);를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 프로브 핀 블록(260)은
    막대 형상의 프레스 블록(220)과;
    상기 프레스 블록(220)의 장변의 외측면에 부착되며, 하단부가 상기 프레스 블록(220)의 하부면 아래로 돌출된 연결 기판(250)과;
    상기 프레스 블록(220)의 상부면에 열을 지어 적어도 일층 이상 설치되며, 일단은 상기 연결 기판(250)에 접합되고, 타단은 웨이퍼의 반도체 소자의 전극 패드에 접촉하는 프로브 핀들(240)과;
    상기 프레스 블록(220) 상부면에 도포되어 상기 프레스 블록(220) 상부면에 위치한 상기 프로브 핀들(240)을 고정하는 에폭시(230); 및
    상기 프레스 블록(220)의 하부면 아래로 돌출된 연결 기판(250) 부분에 설치되며, 상기 프로브 핀들(240)과 각기 전기적으로 연결된 상기 블록 커넥터(280);를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 카드 몸체(110, 210)의 하부면에는 카드 커넥터(114, 214)가 형성되어 있으며, 상기 동축케이블부(190, 290)의 타단에는 상기 카드 커넥터(114, 214)에 연결되는 제 2 커넥터(196, 296)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 카드 몸체(110, 210)의 하부면에 상기 동축케이블부(190, 290)의 타단은 솔더링된 것을 특징으로 하는 동축케이블을 이용한 반도체 웨이퍼 테스트용 프로브 카드.
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