KR200454211Y1 - 가이드 구조물을 갖는 프로브 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 프로브 카드의 프로브 조립체에 관한 것으로서, 상부면에 복수의 전극패드를 포함하는 회로패턴이 형성된 배선기판 및 상기 복수의 전극패드 각각에 접합되는 접합부가 구비된 복수의 프로브를 포함하며, 상기 배선기판의 상부에는 상기 프로브의 접합부가 상기 전극패드에 접합되도록 가이드 하기 위한 가이드 구조물이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 가이드 구조물은 상기 배선기판의 상부를 덮어 층을 형성하는 가이드층 및 상기 프로브의 접합부와 대응되는 형상을 가지도록 상기 복수의 전극패드 각각의 상부에 상기 가이드 층을 수직으로 관통하여 형성된 복수의 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따르면, 본 고안의 가이드 구조물을 프로브 조립체의 배선기판 상부에 형성함으로써 전극패드 상의 정확한 위치에 프로브를 접합할 수 있는 위치 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.
프로브 조립체, 포토레지스트, 슬롯, 가이드 구조물
Description
본 고안은 프로브 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로브를 전극패드 상의 정확한 위치에 접합하기 위해 가이드 구조물을 형성함으로써 프로브 접합의 위치 정확도를 향상시킬 수 있는 프로브 조립체에 관한 것이다.
최근 반도체 회로의 집적 기술 개발로 인한 반도체의 크기가 계속 소형화가 진행됨에 따라 반도체 칩의 검사 장치의 정밀도의 발전이 계속 뒤를 잇게 된다.
웨이퍼 조립 공정(wafer fabrication process)을 거쳐 반도체 웨이퍼에 형성된 집적회로 칩들은 웨이퍼 상태에서 진행되는 전기적 특성 검사(EDS; Electrical Die Sorting)에 의해 양품과 불량품으로 분류된다. 그리고 전기적 특성 검사에는 검사 신호의 발생과 검사 결과의 판정을 담당하는 테스터(tester)와 반도체 웨이퍼의 로딩(loading)과 언로딩(unloading)을 담당하는 프로브 스테이션(probe station) 및 반도체 웨이퍼와 테스터의 전기적 연결을 담당하는 프로브 카드(probe card)로 구성된 검사 장치가 주로 사용된다.
전술한 검사 장치에 있어서, 프로브 카드는 메인 보드(main board) 상에 세 라믹 재질의 프로브 블록(probe block)이 고정되고, 그 프로브 블록에 에폭시 수지(epoxy resin)로 프로브가 고정된 구조가 일반적이었다. 특히, 반도체 소자의 직접도가 향상됨에 따라 이를 테스트하기 위한 프로브 카드도 고밀도, 고속 테스트가 가능하도록 요구되고 있다. 집적회로 칩들의 크기가 작아짐에 따라 테스트를 위한 테스트 채널의 밀도가 증가하게 되고 결국 프로브의 배열 조밀도가 또한 증가할 수 밖에 없다. 또한, 프로브 조립체는 수십 ㎛ 크기의 피검사체 전극에 정확하게 접촉되어야 한다. 그러나 상기 프로브의 배열 조밀도가 증가함에 따라 정확한 위치에 설치될 프로브의 위치 정확도가 떨어질 수 밖에 없다. 즉, 정확한 위치에 프로브가 설치되지 못할 경우 검사할 웨이퍼에 형성된 피검사체 전극에 정확하게 접촉되지 못할 수 있다. 위와 같이 될 경우 피검사체의 상태 즉 양호 또는 불량을 판별할 수 없으므로 반도체 검사에 막대한 피해를 초래할 수 있다.
따라서 본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 배선기판 상의 전극패드에 프로브가 접합되는 정확한 위치를 가이드 할 수 있는 프로브 조립체를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 실시예에 따른 프로브 조립체는, 본 고안은 프로브 카드의 프로브 조립체에 관한 것으로서, 상부면에 복수의 전극패드를 포함하는 회로패턴이 형성된 배선기판 및 상기 복수의 전극패드 각각에 접합되는 접합부가 구비된 복수의 프로브를 포함하며, 상기 배선기판의 상부에는 상기 프로브의 접합부가 상기 전극패드에 접합되도록 가이드 하기 위한 가이드 구조물이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 가이드 구조물은 상기 배선기판의 상부를 덮어 층을 형성하는 가이드층 및 상기 프로브의 접합부와 대응되는 형상을 가지도록 상기 복수의 전극패드 각각의 상부에 상기 가이드 층을 수직으로 관통하여 형성된 복수의 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 고안에 따른 프로브 조립체는, 배선 기판 상부에 가이드 구조물을 형성함으로써 전극패드 상의 정확한 위치에 프로브가 접합될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 상기 가이드 구조물로 인해 프로브 조립체의 제조 공정을 단순화시키고 프로브의 위치 정확도의 향상과 동시에 설치 오차를 줄임으로써 불량률을 크게 줄일 수 있다.
이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 고안의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
이하, 첨부된 도면 도1 내지 도 5를 참조로 본 고안의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 프로브 조립체의 구성을 나타내는 부분 사시도이고, 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 가이드 구조물의 제조 공정을 나타내는 부분 단면도이고, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 가이드 구조물의 부분 평면도이고, 도 4는 본 고안의 실시예에 따른 구간 절개된 가이드 구조물의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 5는 본 고안의 실시예에 따른 가이드 구조물이 다양한 블록 형태로 구성됨을 나타내는 부분 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 프로브 조립체(100)는 상기 복수의 프로브(10)와 배선기판(20) 및 가이드 구조물(30)을 포함할 수 있다.
상기 프로브(10)는 외팔보 형태로써 접합부(13)와 몸체부(15) 그리고 접촉부(17)를 포함할 수 있다. 프로브(10)는 반도체 제조에서 응용되는 미세 박판 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 접합부(13)는 사각판의 형상을 가지며 접합부(13)의 일단이 배선기판(20)의 전극패드(23)와 접합되어 전기적으로 연결되고 접합부(13)의 타단은 몸체부(15)의 일단과 연결될 수 있다. 몸체부(15)는 캔틸레버 구조를 가지며 몸체부(15)의 타단과 접촉부(17)의 일단이 연결될 수 있다. 접촉부(17)는 몸체부(15)의 타단에 수직하게 형성되고 접촉부(17)의 타단은 피검사체(도시되지 않음)와 접촉될 수 있는 접촉팁(19)을 포함할 수 있다. 그리고 프로브(10)는 니켈, 코발트 또는 니켈-코발트 합금 등의 금속을 적층하여 일체로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 프로브(10)가 외팔보 형태지만 여기에 한정되지 않으며, 일자형으로 된 수직형 등 다양한 형태가 될 수 있다.
상기 배선기판(20)은 세라믹 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 다층 기판 또 는 양면 기판 등이 사용될 수 있다. 그리고 배선기판(20)은 프로브 카드의 메인회로 기판(미도시)위에 장착될 수 있으며 상부면에 형성된 회로패턴(21)을 포함할 수 있다.
도 1의 배선기판(20) 상부면의 회로패턴(21)은 상기 프로브(10)가 접합되어 전기적으로 연결되는 전극패드(23)와 배선기판(20)을 수직 관통하여 형성된 비아홀(미도시)을 통해 하부면의 회로패턴(미도시)과 연결되기 위해 비아홀 상부에 형성된 비아홀패드(27) 및 전극패드(23)와 비아홀패드(27)를 연결하여 전기적으로 연결시켜 주기 위한 선로 역할을 하는 트레이스(25)를 복수개 포함할 수 있다.
여기서, 배선기판(20) 상부에는 배선기판(20)에 고정될 프로브(10)들의 위치를 가이드 하기 위한 가이드 구조물(30)이 형성될 수 있다. 가이드 구조물(30)은 가이드층(31)을 형성하고 가이드층(31)에는 프로브(10)들이 접합될 위치를 가이드 하기 위해 각각의 전극패드(23) 상부에 프로브(10)의 접합부(13)와 대응되는 형상을 가진 복수의 슬롯(33)이 형성될 수 있다.
즉, 슬롯(33)들은 프로브(10)의 접합부(13)와 대응되는 형상으로 상기 가이드층(31)을 수직으로 관통하여 각각의 전극패드(23) 상부에 형성될 수 있다. 따라서 가이드층(31)에 형성된 슬롯(33)들은 위치 결정 슬롯으로 이용하여 프로브(10)들이 전극패드(23) 각각에 접합되기 위한 가이드 역할을 할 수 있다. 또한 슬롯(33)은 프로브(10)의 접합부(13)의 고정을 위한 접합재 등이 들어갈 정도로 여유 있게 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 가이드 구조물(30)을 형성하기 위해 먼저, 도 2(a)에서와 같이 전극패드(23)가 형성된 배선기판(20) 위에 포토리소그래피(Photo Lithography) 기술에 따른 포토레지스트를 전면 도포하여 일정 두께(T)의 가이드층(31)을 형성한다. 가이드층(31)의 두께(T)는 프로브(10)들이 지지될 정도의 두께(T)를 가질 수 있다. 예를 들어 두께(T)는 100㎛이상 ~ 150㎛이하 정도면 충분할 수 있다. 상기 가이드층(31)을 형성한 후 도 2(b)에서와 같이, 포토마스크(50)를 이용하여 노광 공정(Photo Exposure Process)을 거친다. 그리고 상기 노광 공정에서는 먼저, 접합부(13)들의 수평 단면을 슬롯패턴(53)으로 설계하여 슬롯패턴(53)을 이용하여 포토마스크(50)가 제작될 수 있다. 그리고 슬롯(33)이 전극패드(23) 위에 정확한 위치에 형성되기 위해서는 포토마스크(50)의 슬롯패턴(53)이 전극패드(23)의 내부 영역 안에 들어오도록 포토마스크(50)를 정확히 정렬할 수 있다. 그러면 슬롯패턴(53)이 노광에 의해 전극패드(23) 위치를 수직으로 대응시킨 가이드층(31)의 상부면에 정확히 옮겨질 수 있다. 그리고 슬롯패턴(53)은 프로브(10)의 접합부(13)의 단면 형상에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 즉, 본 실시예의 슬롯패턴(53)은 접합부(13)의 단면이 직사각형이므로 직사각형 모양이지만 프로브(10)의 접합부(13)의 단면이 원형일 경우는 슬롯패턴(53)도 원형의 패턴을 가질 수 있다. 상기 포토마스크(50)의 슬롯패턴(53)은 포토레지스트의 네거티브(negative)와 포지티브(positive)에 따라 그 제작 형태 즉 양각 또는 음각 형태로 제작되어 질 수 있다. 본 실시예에서는 포토레지스트의 네거티브 방식을 사용한 예를 들고 있다. 따라서 슬롯패턴(53)도 양각으로 형성될 수 있다. 그리고 포토레지스트 이외에도 감광성 재료로서 드라이필름 등을 사용할 수 있다. 상기 노광은 자외선(ultraviolet ; UV)을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 노광 과정이 끝난 후 도 2(c)의 현상 공정(Develop Process)을 거친다. 상기 현상 공정에서는 노광 과정에서 노광으로 인하여 포토레지스트가 빛(자외선)을 받은 부분과 빛을 받지 않은 부분으로 나누어지는데 빛을 받지 않은 부분을 현상액을 이용하여 녹여 없애면 슬롯(33)들이 형성될 수 있다. 그리고 가이드층(31)이 배선기판(20)과의 접착력을 증진시키기 위해 열(Heat)에 굽는 베이킹(Baking) 공정을 거칠 수 있다. 상기 슬롯(33)들이 형성되면, 도 2(d)에서와 같이, 각각의 슬롯(33)을 통해 전극패드(23) 상에 프로브(10)의 접합부(13)가 정확하게 정렬될 수 있다. 이와 같이 가이드 구조물(30)의 슬롯(33)은 기계작업 또는 수작업 시 위치 결정 슬롯으로 이용하여 프로브(10)의 고정에 정확성을 향상시킬 수 있다. 상기 정렬된 프로브(10)들은 도 2(e)와 도 3에서 도시된 바와 같이, 납땜 공정(Soldering Process)이 진행되며 상기 납땜 공정에서는 땜납(Solder; 40)에 의해 프로브(10)들의 접합부(13)가 전극패드(23) 각각에 고정 및 접할 될 수 있다. 상기 땜납(40)이 프로브(10)의 접합부(13)의 하부 둘레에 골고루 형성되기 위해 접합부(13)는 전극패드(23)의 중간에 정렬하는 것이 바람직하다. 상기 땜납(40)의 재료로는 SnPb, SnAgCu, AuSn 등의 솔더 페이스트(Solder Paste)나 전도성 에폭시 등을 이용할 수 있다. 그러나, 프로브(10)를 전극패드(23)에 결합시키는 방법은 이에 한정되지 않으며, 전극패드(23)와 프로브(10)의 소재에 따라 열 압착 등에 의해 프로브(10)의 접합부(13)를 전극패드(23)에 직접 접합시킬 수도 있다. 이와 같이, 상기 도 2의 과정을 거침으로써 도 1과 도 3에서와 같은, 가이드층(31)에 슬롯(33)들이 형성된 가이드 구조물(30)이 완성될 수 있다.
한편, 가이드층(31)으로 형성된 가이드 구조물(30)은 Hot & Cold 테스트 환경에서 수축 또는 팽창이 크기 때문에 배선기판(20)과의 팽창량 차이로 인하여 밀착력이 떨어지거나 슬롯(33)들의 위치들이 제 위치에서 이탈될 수 있다. 따라서 상기의 슬롯(33)들의 열변형에 따른 위치 이탈을 방지하기 위하여 도 4에서 도시된 바와 같이, 가이드 구조물(30)에는 배선기판(20)에 가로와 세로로 수직하게 절단하여 형성된 절개라인(60)이 형성될 수 있다. 절개라인(60)은 팽창률을 감안하여 일정한 폭을 가질 수 있으며, 절개라인(60)에 의해 가이드 구조물(30)이 여러 조각으로 나뉘어 질 수 있다. 그리고 절개라인(60)의 형성 공정(미도시)은 절개라인(60)에 해당되는 절개패턴을 설계하여 포토마스크(50)를 제작한 후 도 2(b)와 도 2(c)에서와 같은 노광 및 현상 공정을 통해 절개패턴에 해당되는 포토레지스트만 제거하는 네거티브 방식에 의해 절개라인(60)이 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 사각형 모양으로 절개하였지만 원형 모양 등의 여러 형태로 절개할 수 있다. 또한 도 4에서와 같이, 가이드에 필요 없는 가이드 구조물(30)의 가장자리 부분을 절개라인(60)과 더불어 동시에 제거할 수 있다.
이와 같이, 가이드 구조물(30)에 절개라인(60)을 형성함으로써, 가이드 구조물(30)의 팽창 및 수축에 의한 위치 이탈을 방지할 수 있다.
또한 상기 가이드 구조물(30)은 도 5에서 도시된 바와 같이, 복수의 전극패드(23)에 인접하여 복수의 가이드 블록(200)이 형성될 수 있다. 가이드 블록(200)들은 배선기판(20) 상부에 프로브(10)들의 각 열에 맞추어 일렬로 나열될 수 있다.
도 1 및 도 5(a)를 참조하면, 가이드 블록(200)에는 전극패드(23) 각각에 대응되어 접합될 프로브(10)들을 가이드 하기 위해 접합부(13)들의 측면의 일측 일부를 각각 수용하도록 내부로 오목하게 함몰된 가이드 홈(230)들이 형성될 수 있다. 가이드 홈(230)들의 함몰 부위는 바람직하게는 가이드 블록(200)의 상부면에서 하부면을 수직으로 관통하여 형성됨이 바람직하다. 그리고 가이드 홈(230)의 크기는 프로브(10)의 접합부(13)의 측면 일부분에 해당하는 길이와 프로브(10) 접합부(13)의 두께보다 같거나 조금 큰 폭을 가질 수 있다. 그리고 도 5(b)와 같이, 접합부(13)들의 측면의 타측에도 가이드 블록(200)이 일렬로 나열되어 형성될 수 있다. 물론, 상기 타측에만 가이드 블록이 형성될 수도 있다. 즉, 가이드 블록(200)은 접합부(13)의 측면의 일측 또는 타측 또는 양측에 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 가이드 블록(200)들의 제조 공정은 먼저, 배선기판(20) 상부에 포토레지스트를 이용하여 가이드층(31)을 형성하여 가이드 블록(200)들의 수평 단면을 블록패턴(미도시)으로 설계하여 포토마스크(50)를 제작한 후, 접합부(13)들이 접합될 위치에 가이드 홈(230)들이 일치 되도록 포토마스크(50)를 위치시켜 도 2(b)와 도 2(c)의 노광 및 현상 공정을 이용하여 블록패턴에 해당되는 포토레지스트만 남기고 나머지들은 제거하는 포지티브 방식에 의해 가이드 블록(200)들이 형성될 수 있고 이에 대한 구체적인 설명은 상술한 바와 같으므로 생략한다. 여기서 가이드층(31)을 형성하기 위해 사용된 포토레지스트 대신에 드라이필름을 배선기판(20) 상부에 가이드층(31)의 높이와 동일하게 하여 가이드 블록(200)들을 형성할 수 있다. 또한, 가이드 블록(200)들의 형상은 사각기둥 이외에도 여러 가지 다양한 다각형의 형태를 가질 수 있으며 가이드 홈(230)의 형상은 프로브(10)들의 접합부(13)의 형상에 따라 여러 다양한 형태로 바뀔 수 있다. 도시되지는 않았지만 가이드 블록(200)들의 높이는 가이드층(31)의 높이와 동일할 수 있으며, 접합부(13)의 높이 뿐만 아니라 몸체부(15) 높이까지 해당될 수 있다. 그리고 가이드 블록(200)들은 가이드층(31)에서와 같이 열팽창에 의한 배선기판(20)과의 밀착력 저하 및 위치 이탈을 고려하여 도 4에서와 같이 가이드 블록(200)들을 배선기판(20)에 수직하며 바람직하게는 접합부(13)의 측면에 평행하게 절개할 수 있다.
이와 같이, 상기의 가이드 블록(200)들은 여러 가지 다양한 형태를 제공함으로써 협소한 공간에 효율적으로 프로브(10)들이 전극패드(23) 상에 정확한 위치에 접합되도록 가이드 할 수 있다.
그리고 경우에 따라서는 프로브(10)들의 접합이 완료되면 즉, 고정하여 납땜 공정이 끝나면 황산용액 등과 같은 포토레지스트 제거용 케미칼 용액을 사용하여 가이드층(31) 또는 가이드 블록(200)들을 제거할 수 있다.
이상으로 본 고안에 관하여 실시예를 들어 설명하였지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 본 고안의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능하다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 프로브 조립체의 구성을 나타내는 부분 사시도이고,
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 가이드 구조물의 제조 공정을 나타내는 부분 단면도이고,
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 가이드 구조물의 부분 평면도이고,
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 구간 절개된 가이드 구조물의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이고,
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 가이드 구조물이 다양한 블록 형태로 구성됨을 나타내는 부분 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10:프로브 13:접합부
15:몸체부 17:접촉부
19:접촉팁 20:배선기판
21:회로패턴 23:전극패드
25:트레이스 27:비아홀패드
30:가이드 구조물 31:가이드층
33:슬롯 40:땜납
50:포토마스크 53:슬롯패턴
60:절개라인 100:프로브 조립체
200:가이드 블록 230:가이드 홈
Claims (7)
- 상부면에 복수의 전극패드를 포함하는 회로패턴이 형성된 배선기판; 및상기 복수의 전극패드 각각에 접합되는 접합부가 구비된 복수의 프로브를 포함하며,상기 배선기판의 상부에는 상기 프로브의 접합부가 상기 전극패드에 접합되도록 가이드 하기 위한 가이드 구조물이 형성되며,상기 가이드 구조물은,상기 배선기판의 상부를 덮어 층을 형성하는 가이드층; 및상기 프로브의 접합부와 대응되는 형상을 가지도록 상기 복수의 전극패드 각각의 상부에 상기 가이드 층을 수직으로 관통하여 형성된 복수의 슬롯;을 포함하며,상기 가이드 구조물은 상기 배선기판의 열전도에 따른 열변형을 방지하기 위해 상기 배선기판에 수직하게 일정 구간 절개되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 조립체.
- 삭제
- 상부면에 복수의 전극패드를 포함하는 회로패턴이 형성된 배선기판; 및상기 복수의 전극패드 각각에 접합되는 접합부가 구비된 복수의 프로브를 포함하며,상기 배선기판의 상부에는 상기 프로브의 접합부가 상기 전극패드에 접합되도록 가이드 하기 위한 가이드 구조물이 형성되며,상기 가이드 구조물은,상기 복수의 전극패드에 인접하여 상기 프로브들의 각 열에 맞추어 일렬로 나열되며 상기 프로브들의 측면의 양측 중 적어도 하나에 대응되어 형성된 복수의 가이드 블록; 및상기 프로브들과 마주보는 상기 가이드 블록의 일측면이 상기 접합부들의 측면을 수용하도록 내부로 오목하게 함몰되어 형성된 복수의 가이드 홈;을 포함하며,상기 가이드 구조물은 상기 배선기판의 열전도에 따른 열변형을 방지하기 위해 상기 배선기판에 수직하게 일정 구간 절개되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 조립체.
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 가이드 구조물은 포토레지스트 또는 드라이필름으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 조립체.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 가이드 구조물은 포토리소그래피 기술을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 조립체.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 가이드 구조물은 제거용 케미칼 용액에 의해 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 프로브 조립체.
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