KR20110030763A - 프로브 카드 제조에 사용되는 핀 어레이 틀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로브 카드의 제조공정에서 프로브 핀들의 일괄 삽입을 위해 사용되는 핀 어레이 틀에 관한 것이다. 본 발명의 핀 어레이 틀은 하부 틀 및 그 위에 위치하는 상부 틀을 포함한다. 하부 틀과 상부 틀 중 적어도 하나에는 프로브 핀의 접촉팁을 각각 삽입할 수 있도록 다수의 삽입공들이 형성되며, 상부 틀에는 접촉팁을 제외한 프로브 핀의 나머지 부분 중 적어도 일부를 삽입하기 위한 다수의 삽입홈들이 삽입공들에 대응하여 형성될 수 있다. 하부 틀은 실리콘 소재의 웨이퍼 형태 또는 필름 소재로 형성될 수 있고, 상부 틀은 포토레지스트 또는 드라이 필름 소재로 형성될 수 있다. 프로브 카드의 제조 과정에서 다수의 프로브 핀들을 핀 어레이 틀에 임시로 삽입한 후 다시 프로브 카드에 일괄 삽입함으로써, 프로브 핀 삽입공정을 프로브 카드의 제조공정과 독립적으로 수행할 수 있고, 그에 따라 프로브 카드의 전체 공정시간을 단축할 수 있다.

프로브 카드, 핀 어레이 틀, 프로브 핀, 지지층, 프로브 기판, 삽입공, 삽입홈

Description

프로브 카드 제조에 사용되는 핀 어레이 틀{Pin Array Frame Used for Manufacture of Probe Card}

본 발명은 프로브 카드 제조 기술에 관한 것으로서, 구체적으로는 프로브 카드의 제조공정에서 프로브 핀들의 일괄 삽입을 위해 사용되는 핀 어레이 틀에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 일련의 웨이퍼 제조(wafer fabrication) 공정이 완료되어 웨이퍼 안에 수많은 반도체 칩들이 형성된 후에는 웨이퍼를 개별 칩들로 분할하여 패키지 조립(package assembly) 공정이 진행되는데, 패키지 조립 공정 전에 웨이퍼 상태에서 마지막으로 이루어지는 공정이 전기적 검사(electrical die sorting; EDS) 공정이다. 이때, 검사 대상인 반도체 칩과 검사 장비를 연결하는 매개물로 사용되는 것이 프로브 카드(probe card)이다.

반도체 칩의 표면에는 외부로 노출된 수많은 입출력 패드들이 형성되며, 프로브 카드는 이러한 패드들과 물리적으로 접촉하여 전기적 신호를 입출력할 수 있는 프로브 핀을 구비한다. 반도체 칩은 패드와 접촉하고 있는 프로브 핀을 통해 검사 장비로부터 소정의 신호를 입력받아 동작을 수행한 후, 그 처리 결과를 다시 프 로브 핀을 통해 검사 장비로 출력한다. 검사 장비는 이를 통해 반도체 칩의 전기적 특성을 검사하고 해당 칩의 불량 여부를 판별한다.

일반적으로 이러한 검사 공정은 신속하고 효율적인 검사를 위하여 반도체 칩의 여러 패드들에 여러 개의 프로브 핀들을 동시에 접촉하여 수행된다. 그런데 반도체 칩은 점차 소형화될 뿐만 아니라 그 패드의 수는 점점 많아지고 있으며, 그에 따라 패드 사이의 간격, 즉 피치도 갈수록 줄어들고 있다. 따라서 프로브 카드도 반도체 칩의 패드들에 대응하여 다수의 프로브 핀들을 미세 간격으로 배치하여 제조하여야 하는데, 인접한 프로브 핀들 간의 간격이 줄어들수록 전기적 물리적 간섭 없이 프로브 핀들을 형성하기란 매우 어렵다. 더욱이, 수많은 프로브 핀들을 정밀하게 정렬하고 고도의 평탄도를 가지도록 배치하는 것 역시 매우 중요하지만 실제로는 쉽지 않은 일이다. 또한, 공정이 간단하고 제조비용이 경제적인 프로브 카드의 제조방법이 요구되고 있으며, 웨이퍼와의 열팽창률 차이로 인한 프로브 핀 접촉 불량에 대한 해결방안도 꾸준히 모색되고 있다.

이에 본 발명자는 한국등록특허 제799166호(프로브 배열체의 제조방법), 한국등록특허 제821674호(프로브 어셈블리), 한국등록특허 제858027호(프로브 카드의 프로브 어셈블리 및 그 제조 방법), 한국특허출원 제2008-0028824호(프로브 카드의 프로브 어셈블리 및 그 제조 방법), 한국특허출원 제2008-0116261호(프로브 카드 및 그 제조 방법), 한국특허출원 제2009-0081217호(프로브 카드 및 그 제조 방법)의 특허발명들을 통해 지속적으로 프로브 카드에 대한 개선책을 제시하여 왔으며, 본 발명은 그 연장선상에서 창안된 것이다.

웨이퍼에는 일반적으로 수백 개의 반도체 칩이 한꺼번에 형성되고 각각의 반도체 칩마다 수십, 수백 개의 접촉 패드가 있으므로, 웨이퍼 전체를 일괄적으로 검사하려면 프로브 카드에 설치되는 프로브 핀의 개수는 수만 개에 이를 수도 있다. 종래에는 이와 같이 수많은 프로브 핀들을 프로브 카드의 제조공정 중에 일일이 삽입하는 수밖에 없었다. 따라서 프로브 핀 삽입공정이 매우 비효율적으로 이루어졌고, 이로 인해 프로브 카드의 전체 제조공정에 소요되는 시간 또한 매우 클 수밖에 없었다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 프로브 카드의 제조공정에서 프로브 핀들을 일괄 삽입할 수 있도록 함으로써 프로브 핀 삽입공정을 효율적으로 개선하고 프로브 카드의 전체 공정시간을 단축하기 위한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프로브 카드 제조공정에서 다수의 프로브 핀들을 일괄 삽입하기 위해 사용되는 핀 어레이 틀을 제공한다.

본 발명의 핀 어레이 틀은 하부 틀 및 상기 하부 틀 위에 위치하는 상부 틀을 포함하며, 상기 하부 틀과 상기 상부 틀 중 적어도 하나에는 상기 프로브 핀의 접촉팁을 각각 삽입할 수 있도록 다수의 삽입공들이 형성된다.

본 발명의 핀 어레이 틀에 있어서, 상기 상부 틀에는 상기 접촉팁을 제외한 상기 프로브 핀의 나머지 부분 중 적어도 일부를 삽입하기 위한 다수의 삽입홈들이 상기 삽입공들에 대응하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 하부 틀은 실리콘 소재의 웨이퍼 형태 또는 필름 소재로 형성될 수 있고, 상기 상부 틀은 포토레지스트 또는 드라이 필름 소재로 형성될 수 있다.

또한, 상기 삽입공은 상기 하부 틀에 형성되며 상기 하부 틀을 관통할 수 있으며, 상기 삽입공은 상기 하부 틀에 형성되며 상기 하부 틀을 관통하지 않고 일정 깊이로 형성될 수 있다.

또한, 상기 삽입공은 상기 하부 틀과 상기 상부 틀에 모두 형성되며, 상기 하부 틀에 형성된 삽입공은 상기 하부 틀을 관통하지 않고 일정 깊이로 형성될 수 있다.

본 발명의 핀 어레이 틀은 상기 하부 틀의 평탄도를 보강하기 위해 상기 하부 틀의 아래쪽에 형성된 기판을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 상부 틀은 두 개 이상의 층으로 이루어질 수 있고, 이 경우 상기 삽입공은 상기 상부 틀의 두 개 이상의 층에 서로 다른 크기로 형성될 수 있으며, 상기 삽입공은 상기 상부 틀의 두 개 이상의 층 중에서 상단으로 갈수록 크기가 커지는 계단식일 수 있다.

또한, 상기 삽입홈에 삽입되는 상기 프로브 핀의 나머지 부분은 상기 프로브 핀의 연결기둥과 수평빔 중 적어도 하나일 수 있다.

또한, 상기 상부 틀은 두 개 이상의 층으로 이루어지며, 상기 삽입홈은 상기 두 개 이상의 층 중 적어도 일부에 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 프로브 카드의 제조 과정에서 다수의 프로브 핀들을 핀 어레이 틀에 임시로 삽입한 후 다시 프로브 카드의 프로브 핀 삽입 구멍에 일괄 삽입함으로써, 프로브 핀 삽입공정을 프로브 카드의 제조공정과 독립적으로 수행할 수 있고, 그에 따라 프로브 카드의 전체 공정시간을 단축할 수 있다. 특히, 프로브 카드를 주문제작하는 경우, 핀 어레이 틀에 프로브 핀들을 미리 삽입해 놓음으로써 납기를 대폭 단축할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있거나 본 발명자의 기존 특허에 충분히 기재되어 있고 본 발명과 직접 관련이 없는 사항에 대해서는 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 명확히 전달하기 위해 설명을 생략할 수 있다.

한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.

본 발명에 따른 핀 어레이 틀(pin array frame)은 프로브 카드의 제조공정에서 다수의 프로브 핀들을 일괄 삽입할 수 있도록 하는 기구물이다. 본 발명의 핀 어레이 틀을 설명하기에 앞서, 먼저 본 발명의 이해를 돕기 위해 프로브 카드에 대 하여 참고로 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 프로브 카드의 프로브 어셈블리 구조를 예시한 단면도이다. 도 1에 도시된 프로브 어셈블리는 본 발명자의 기존 특허 중 하나인 한국특허출원 제2008-0028824호(프로브 카드의 프로브 어셈블리 및 그 제조 방법)에 자세히 설명되어 있다.

도 1을 참조하면, 프로브 어셈블리(100)는 프로브 핀(10), 프로브 기판(20), 지지층(30), 전도성 접착제(40)로 구성된다. 특히, 프로브 핀(10)이 삽입되는 지지층(30)은 테스트 대상인 반도체 웨이퍼와 동일한 재료(일례로 실리콘)로 이루어지는 것이 특징이다. 따라서 프로브 어셈블리(100)는 웨이퍼와 동등한 열팽창률을 가질 수 있다.

프로브 기판(20)은 내부에 회로배선(22)이 형성되고 표면에 패드(24)가 형성된 인쇄회로기판 또는 세라믹기판이다. 회로배선(22)은 패드(24)와 전기적으로 연결되며, 패드(24)는 프로브 기판(20)의 표면을 따라 수십 마이크론(㎛) 단위의 미세 간격으로 배치된다.

패드(24)가 있는 프로브 기판(20)의 표면에는 비전도성 접착제(50)를 통해 지지층(30)이 접합된다. 지지층(30)은 프로브 기판(20)의 패드(24)에 대응하는 위치마다 노출공(32)을 갖는다. 지지층(30)의 재료는 전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼의 재료와 동일한 반도체 물질(일례로 실리콘)이다. 그러나 열팽창률의 차이로 인한 프로브 핀(10)의 접촉 불량을 우려하지 않아도 될 정도로 프로브 어셈블리(100)의 면적이 크지 않다면, 지지층(30)의 재료로는 세라믹, FR4(Flame Retardant 4), 폴리이미드(polyimide), 유기질, 포토레지스트(PR), 드라이 필름(dry film) 등의 다양한 물질들이 사용될 수 있다.

노출공(32) 안에는 전도성 접착제(40)가 채워진다. 전도성 접착제(40)는 전기적 전도성을 가지는 접착제로서 예를 들어 금속 분말이 함유된 액상 접착제나 솔더 페이스트(solder paste) 등이다.

프로브 핀(10)은 외팔보(cantilever) 형태로서, 일체로 형성된 연결기둥(12), 수평빔(14), 접촉팁(16)으로 구성된다. 연결기둥(12)은 지지층(30)의 노출공(32) 안에 수직 방향으로 삽입되며 전도성 접착제(40)를 통해 노출공(32) 안에 물리적으로 고정될 뿐만 아니라 프로브 기판(20)의 패드(24)에 전기적으로 연결된다. 수평빔(14)은 연결기둥(12)으로부터 수평 방향으로 연장되며 지지층(30)의 표면으로부터 이격된다. 접촉팁(16)은 연결기둥(12)과 반대쪽 위치에서 반대쪽 방향으로 수평빔(14)으로부터 연장된다. 접촉팁(16)은 검사 대상인 전자소자의 단자와 물리적으로 접촉되는 부분이다.

이상 설명한 프로브 어셈블리(100)는 메인 회로기판(도시되지 않음)에 결합되고 전기적으로 연결되어 프로브 카드를 형성한다. 본 발명이 적용되는 프로브 카드의 프로브 어셈블리(또는 프로브 배열체라고도 함)는 도 1에 예시된 구조에 한정되지 않는다. 본 발명자의 기존 특허들로부터 알 수 있듯이, 프로브 카드나 프로브 어셈블리는 여러 가지 구조를 가질 수 있으며 각 구조마다 다양한 변형이 가능하다.

그 중 하나로서, 도 2는 본 발명이 적용되는 프로브 카드의 다른 구조를 예 시한 단면도이다. 도 2에 도시된 프로브 카드는 본 발명자의 기존 특허인 한국특허출원 제2008-0116261호(프로브 카드 및 그 제조 방법) 및 제2009-0081217호(프로브 카드 및 그 제조 방법)에 자세히 설명되어 있다. 참고로, 본 명세서에서는 구성요소의 명칭과 참조번호의 통일을 위해 상기 기존 특허에서 사용된 용어와 번호를 일부 변경하여 사용한다.

도 2를 참조하면, 프로브 카드(200)는 프로브 핀(10), 프로브 기판(20), 지지층(30), 메인 회로기판(60), 연결부재(70)를 포함하여 구성된다. 특히, 지지층(30)은 웨이퍼와 유사한 열팽창률을 갖는 재질로 형성되며, 회로패턴이 구비되고 프로브 핀(10)이 삽입, 장착되는 프로브 기판(20)은 지지층(30) 위에 접합되는데, 프로브 기판(20)이 판 형태 또는 긴 블록 형태로 지지층(30) 위에 일괄 접합된 후 소정의 크기로 분할되는 것이 특징이다.

지지층(30)은 웨이퍼와 같은 형태의 원형 판이며, 웨이퍼와 유사한 열팽창률을 갖는 실리콘, 세라믹, 글래스, (비전도성 금속) 등의 재질로 형성된다. 지지층(30)은 메인 회로기판(60)과 프로브 기판(20) 사이에 개재되어 프로브 기판(20)이 배치될 수 있는 물리적 토대를 제공할 뿐, 회로패턴이 형성되지는 않는다. 지지층(30)은 사각형 또는 웨이퍼와 같은 형태의 원형일 수도 있지만, 여러 개의 긴 블록 형태들이 모여 웨이퍼와 유사한 형태를 이루도록 할 수도 있다.

프로브 기판(20)은 내부에 회로패턴이 형성되고 표면 가장자리에 패드(22, 반도체 칩의 패드와 다름)가 형성된 인쇄회로기판, 연성 인쇄회로기판(FPCB; flexible PCB), 세라믹기판 중의 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 RFPCB(rigid flexible PCB)이다. 회로패턴은 패드(22)와 전기적으로 연결되며, 다층으로 형성될 수 있다. 패드(22)는 프로브 기판(20)의 표면 한쪽 가장자리를 따라 다수 개가 미세 간격으로 배치되며, 연결부재(70)를 통해 메인 회로기판(60)과 전기적으로 연결된다. 지지층(30)과 마찬가지로, 프로브 기판(20)은 사각형 또는 웨이퍼와 같은 형태의 원형 판 또는 여러 개의 긴 블록 형태를 가질 수 있다. 프로브 기판(20)은 지지층(30) 위에 일괄 접합된 후 여러 개로 분할되는데, 도면부호 26번은 프로브 기판(20)의 분할영역을 가리킨다. 프로브 기판(20)과 지지층(30)의 접합은 에폭시와 같은 비전도성 접착제에 의해 이루어질 수 있다.

또한, 프로브 기판(20)은 다수 개의 비아 홀(23, via hole)들을 구비한다. 비아 홀(23)들은 프로브 기판(20)을 관통하며 내벽에 도금막이 형성되어 프로브 기판(20) 내부의 회로패턴과 전기적으로 연결된다. 각각의 비아 홀(23) 안에는 전도성 접착제가 채워진다. 전도성 접착제는 전기적 전도성을 가지는 접착제이며, 예를 들어 금속 분말이 함유된 액상 접착제나 솔더 페이스트(solder paste) 또는 땜납 등이다.

프로브 핀(10)은 도시된 바와 같이, 그리고 앞서 도 1에서 설명한 바와 같이, 외팔보 형태일 수 있다. 그러나 프로브 핀(10)이 반드시 이러한 형태로 국한되는 것은 아니며, 웨이퍼의 칩 패드에 접촉하여 가압하고 접촉 상태에서 떨어졌을 때 원상태로 복원 가능한 탄성을 갖는 형태라면 어떠한 형태로도 변형이 가능하다. 프로브 핀(10)은 텅스텐(W), 레늄 텅스텐(ReW), 베릴륨 구리(BeCu), MEMS(micro electro-mechanical system) 재질인 니켈(Ni) 합금 등으로 형성되며, 그 밖에 이에 상응하는 전도성 물질들도 가능하다. 도 2의 실시예에서 프로브 핀(30)의 연결기둥은 프로브 기판(20)의 비아 홀(23) 안에 수직 방향으로 삽입되며 전도성 접착제를 통해 비아 홀(23) 안에 물리적으로 고정될 뿐만 아니라 프로브 기판(20)의 회로패턴에 전기적으로 연결된다.

메인 회로기판(60)은 공지의 프로브 카드 회로기판이다. 메인 회로기판(60)에는 지지층(30)이 결합되며, 연결부재(70)를 통해 메인 회로기판(60)의 패드(도시되지 않음)와 프로브 기판(20)의 패드(22)가 전기적으로 연결된다. 메인 회로기판(60)과 지지층(30)간의 결합은 나사나 기구 구조물 등으로 구현할 수 있다.

연결부재(70)는 공지의 와이어 본딩용 금 와이어나 케이블 와이어 또는 별도의 연성 인쇄회로기판 케이블 등이 사용된다. 그러나 연결부재(70)가 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 프로브 기판(20)의 회로패턴(21)이 연장되어 연결부재(70)를 대신할 수도 있다. 특히, 프로브 기판(20)이 연성 인쇄회로기판(FPCB)인 경우, 프로브 기판(20) 자체가 연결부재(70) 역할을 수행할 수 있다.

이상 설명한 프로브 카드에서 프로브 핀(10)은 핵심 구성요소에 해당한다. 도 1의 예에서 각각의 프로브 핀(10)은 지지층(30)의 노출공(32) 안에 삽입되어 고정되며, 도 2의 예에서 각각의 프로브 핀(10)은 프로브 기판(20)의 비아 홀(23) 안에 삽입되어 고정된다. 이러한 차이는 지지층(30)과 프로브 기판(20)의 위치관계에 따른 것일 뿐, 어느 경우든 검사 공정에서 웨이퍼를 향하게 되는 가장 바깥층(도 1의 경우 지지층(30), 도 2의 경우 프로브 기판(20))에 프로브 핀(10)의 삽입 및 고정을 위한 구멍(도 1의 경우 노출공(32), 도 2의 경우 비아 홀(23))이 형성된다는 점에서 공통된다.

노출공(32)이든 비아 홀(23)이든 이러한 구멍들은 프로브 핀(10)의 개수만큼 형성되어 있고, 종래에는 수많은 프로브 핀(10)들을 이 구멍(32, 23)들에 일일이 삽입해야 했다. 그러나 본 발명은 핀 어레이 틀을 이용하여 프로브 핀들을 일괄 삽입할 수 있도록 한다. 이하, 핀 어레이 틀에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 핀 어레이 틀(80)은 하부 틀(82)과 상부 틀(84)로 이루어진다. 하부 틀(82)에는 다수의 삽입공(82a)들이 일정 간격만큼 떨어져 규칙적으로 형성되고, 상부 틀(84)에는 다수의 삽입홈(84a)들이 각각 삽입공(82a)에 대응하여 형성된다. 하부 틀(82) 위에 위치한 상부 틀(84)은 삽입공(82a)들을 외부로 노출시키기 위해 하부 틀(82)보다 작은 크기를 갖는다.

핀 어레이 틀(80)은 프로브 카드의 제조 과정에서 다수의 프로브 핀(10)들을 임시로 삽입한 후, 다시 프로브 카드에 일괄 삽입하기 위한 부품이다. 즉, 프로브 핀(10)의 접촉팁(16)이 삽입공(82a)에 삽입되고 연결기둥(12)이 삽입홈(84a)에 끼워진 상태로 핀 어레이 틀(80)이 프로브 카드 제조공정에 투입된다. 따라서 핀 어레이 틀(80)을 제작할 때, 삽입공(82a)은 궁극적으로 프로브 카드 상에서 접촉팁(16)의 최종 배열위치에 맞게 형성되고, 삽입홈(84a)은 프로브 카드에 연결기둥(12)이 삽입되는 위치에 맞게 형성된다.

핀 어레이 틀(80)을 사용하게 되면 프로브 핀 삽입공정을 프로브 카드의 제조공정과 독립적으로 수행할 수 있고, 그에 따라 프로브 카드의 전체 공정시간을 단축할 수 있다. 특히, 프로브 카드를 주문제작하는 경우, 핀 어레이 틀(80)에 프로브 핀(10)들을 미리 삽입해 놓음으로써 납기를 대폭 단축할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 사시도이다.

도 4에 도시된 핀 어레이 틀(80)에서 상부 틀은 크기가 다른 두 개의 층(84-1, 84-2)으로 이루어진다. 상부 틀의 두 층 중에서 하단층(84-1)은 상대적으로 크기가 크고, 상단층(84-2)은 상대적으로 크기가 작다. 이 경우 삽입홈(84a)은 상부 틀의 두 층(84-1, 84-2)에 모두 형성되지만, 하단층(84-1)과 상단층(84-2)의 크기가 서로 다르므로 각 층에 형성된 삽입홈(84a)의 크기 또한 서로 다르게 형성된다. 즉, 상단층(84-2)의 삽입홈(84a)은 프로브 핀(10)의 연결기둥(12)만을 지지하도록 형성되지만, 하단층(84-1)의 삽입홈(84a)은 프로브 핀(10)의 연결기둥(12)과 수평빔(14)을 지지하도록 형성된다. 즉, 전술한 실시예와 달리, 이 실시예에서 프로브 핀(10)은 수평빔(14)도 핀 어레이 틀(80)의 삽입홈(84a)에 끼워진다.

한편, 본 발명의 핀 어레이 틀(80)에서 하부 틀(82)은 실리콘 소재의 웨이퍼 형태 또는 필름 소재로 형성된다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 일정한 평탄 균일도를 갖고 삽입공(82a)의 가공이 용이하며 그 위에 포토리소그래피(photolithography) 공정이 가능한 소재라면 무엇이든지 가능하다. 하부 틀(82)의 삽입공(82a)은 실리콘 웨이퍼의 경우 건식 또는 습식 식각에 의해 형성될 수 있고 필름의 경우 드릴링(drilling)이나 펀칭(punching) 등의 기구적 가공이나 레이저 가공에 의해 형성될 수 있다.

또한, 상부 틀(84)은 포토리소그래피 공정이 가능한 포토레지스트(PR) 또는 드라이 필름(dry film)과 같은 소재로 형성된다. 상부 틀(84)의 삽입홈(84a)은 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 특히, 도 4의 실시예와 같이 상부 틀(84-1, 84-2)이 크기가 상이한 두 개 이상의 층으로 이루어질 경우, 각 층의 형태도 삽입홈(84a)을 형성하는 공정과 마찬가지로 포토리소그래피 공정에 의해 구현된다. 이 경우, 상부 틀(84)을 도포하고 나서 포토리소그래피 공정으로 상단층(84-2)을 만들고 나서 하단층(84-1)에 삽입홈(84a)을 형성할 수도 있고, 그 반대로 삽입홈(84a)을 먼저 형성한 후 상단층(84-2)을 만들 수도 있다.

도 5는 프로브 카드의 제조공정에서 본 발명의 핀 어레이 틀을 이용하여 프로브 핀들을 일괄 삽입하는 과정을 보여주는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 다수의 프로브 핀(10)들이 삽입된 핀 어레이 틀(80)을 이용하여 프로브 핀(10)들을 프로브 어셈블리(100)에 일괄 삽입한다. 도 5는 전술한 도 1의 프로브 어셈블리(100) 및 도 3의 핀 어레이 틀(80)을 예시하였으나, 다양한 구조의 프로브 카드 또는 프로브 어셈블리와 핀 어레이 틀을 대신 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 도 5는 핀 어레이 틀(80)이 위쪽, 프로브 어셈블리(100)가 아래쪽에 배치되었으나, 그 방향이 반대가 될 수도 있다. 또한, 본 발명자의 한국특허출원 제2008-0028824호에 기재된 바와 같이, 프로브 어셈블리(100) 위에는 프로브 핀(10)을 정렬하기 위한 별도의 정렬 마스크층이 더 형성될 수도 있다.

프로브 핀(10)들이 삽입된 핀 어레이 틀(80)은 프로브 핀(10)의 연결기둥(12)이 지지층(30)의 노출공(32)을 향하도록(또는 도 2의 경우 프로브 기판(20)의 비아 홀(23)을 향하도록) 배치된다. 이어서, 핀 어레이 틀(80)과 프로브 어셈블 리(100)를 결합하면, 프로브 핀(10)들의 연결기둥(12)이 노출공(32) 안으로 일괄 삽입되고 전도성 접착제(40)에 의해 고정된다. 이후, 핀 어레이 틀(80)을 제거하면, 프로브 핀 삽입공정이 완료된다.

한편, 본 발명의 핀 어레이 틀은 다양한 구조를 가질 수 있고, 또한 프로브 핀의 형태에 따라 다양한 변형이 가능하다. 이하, 그러한 예들을 몇 가지 제시한다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 제3 실시예의 핀 어레이 틀(90-1)은 도 4의 실시예와 마찬가지로 하부 틀(92) 및 이단 층(94-1, 94-2)의 상부 틀(94)로 이루어지되, 하부 틀(92) 아래쪽에 기판(96)이 더 형성된다. 이 실시예에서 기판(96)이 추가된 이유는 하부 틀(92)이 필름 소재로 형성될 경우 균일한 평탄도를 보강하기 위해서이다. 따라서 기판(96)의 소재로는 유리, 실리콘 웨이퍼, 세라믹, FR4, 금속 등이 가능하다.

도 4의 실시예와 유사하게, 하부 틀(92)에는 다수의 삽입공(92a)들이 형성되어 프로브 핀(10)의 접촉팁(16)을 수용한다. 다만, 도 4의 실시예와 달리, 상부 틀(94)에 형성되는 삽입홈(94a)들은 하단층(94-1)에만 형성되어 프로브 핀(10)의 수평빔(14)을 수용한다. 하부 틀(92)과 상부 틀(94)의 소재 및 삽입공(92a)과 삽입홈(94a)의 형성 방법은 전술한 실시예와 동일하다. 한편, 상부 틀(94)의 상단층(94-2)은 지지 틀로서의 역할을 수행하기도 한다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도이다.

도 7을 참조하면, 제4 실시예의 핀 어레이 틀(90-2)은 하부 틀(92)과 상부 틀(94)로 이루어지되, 하부 틀(92)에 형성된 삽입공(92a)은 아래쪽까지 관통하지 않는 형태를 가지며, 상부 틀(94)은 4개의 층(94-1, 94-2, 94-3, 94-4)으로 이루어진다. 이 실시예에서 하부 틀(92)은 삽입공(92a)의 깊이를 일정하게 형성할 수 있어야 하며, 따라서 실리콘 웨이퍼와 같이 식각에 의해 삽입공(92a)을 형성할 수 있는 소재를 사용할 수 있으며, 또한 펀칭 공정에 의한 구멍 형성이 가능한 필름과 같은 소재를 사용할 수도 있다.

한편, 이 실시예에서는 상부 틀(94)의 일부 층에도 삽입공(94b)이 형성된다. 즉, 하부 틀(92)의 삽입공(92a) 위쪽에 대응하도록, 상부 틀(94) 중에서 밑에서 두 개의 층(94-1, 94-2)에는 프로브 핀(10)의 접촉팁(16)의 형태에 맞게 서로 다른 직경의 삽입공(94b)이 형성되어 두께가 접촉팁(16)의 높이에 맞도록 형성된다. 삽입홈(94a)은 상부 틀(94) 중에서 밑에서 세 번째 층(94-3)에 형성되며, 최상단 층(94-4)은 지지 틀이 된다.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도이다.

도 8을 참조하면, 제5 실시예의 핀 어레이 틀(90-3)은 하부 틀(92)과 상부 틀(94)로 이루어지되, 하부 틀(92)에는 삽입공이 형성되지 않고 상부 틀(94) 중 일부에만 삽입공(94b)이 형성된다. 즉, 삽입공(94b)은 상부 틀(94) 중에서 밑에서 두 개의 층(94-1, 94-2)에 형성되며, 프로브 핀(10)의 접촉팁(16)의 형태에 맞게 서로 다른 직경을 가진다. 나머지 구성은 도 7의 실시예와 동일하다.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도이다.

도 9를 참조하면, 제6 실시예에 사용되는 프로브 핀(10)은 수직형 핀으로, 전술한 실시예들의 외팔보 형태와 다른 형태이다. 즉, 이 실시예의 프로브 핀(10)은 연결기둥(12)과 휘어진 접촉팁(18)으로만 구성되며 수평 부분은 존재하지 않는다. 이와 같이 프로브 핀(10)의 형태가 달라지면 핀 어레이 틀(90-4) 역시 그에 맞도록 형성된다.

제6 실시예의 핀 어레이 틀(90-4)은 하부 틀(92)과 상부 틀(94)로 이루어지되, 하부 틀(92)에는 삽입공이 형성되지 않고 상부 틀(94)에만 삽입공(94b)이 형성된다는 점에서 전술한 도 8의 실시예와 동일하다. 그러나 프로브 핀(10)에 수평 부분이 존재하지 않으므로, 상부 틀(94)에는 이전 실시예들과 같은 삽입홈이 형성되지 않는다. 또한, 삽입공(94b)은 상부 틀(94) 일부 층에만 형성되는 것이 아니라 전체 층(94-1, 94-2, 94-3, 94-4)에 형성된다. 다만, 각 층의 삽입공(94b)은 휘어진 접촉팁(18)의 형태에 맞도록 형성되어야 하므로, 상단층으로 갈수록 삽입공(94b)의 형태는 사실상 삽입홈이나 마찬가지의 계단식 형태가 되면서 그 크기가 커지게 된다.

도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도이다.

도 10을 참조하면, 제7 실시예에 사용되는 프로브 핀(10)은 외팔보 형태의 변형으로, 수평빔(14)이 두껍고 수평빔(14) 내부에 관통부(15)가 형성된 형태이다. 이 경우에도 핀 어레이 틀(90-5)은 프로브 핀(10)의 형태에 적합하도록 형성된다. 즉, 제7 실시예의 핀 어레이 틀(90-5)은 상부 틀(94)이 다섯 개의 층(94-1 ~ 94-5)으로 이루어지되, 밑에서부터 두 개의 층(94-1, 94-2)에는 삽입공(94b)이 형성되고 세 번째 층(94-3)과 네 번째 층(94-4)에는 삽입홈(94a)이 형성된다. 그러나 상부 틀(94)의 층의 개수는 예시적인 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 프로브 핀(10)의 형태와 크기에 맞게 달라질 수 있다.

지금까지 여러 실시예들을 통하여 본 발명에 따른 프로브 카드 제조에 사용되는 핀 어레이 틀에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 프로브 카드의 프로브 어셈블리 구조를 예시한 단면도.

도 2는 본 발명이 적용되는 프로브 카드의 다른 구조를 예시한 단면도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 사시도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 사시도.

도 5는 프로브 카드의 제조공정에서 본 발명의 핀 어레이 틀을 이용하여 프로브 핀들을 일괄 삽입하는 과정을 보여주는 단면도.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도.

도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 핀 어레이 틀의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 프로브 핀 12: 연결기둥

14: 수평빔 16: 접촉팁

20: 프로브 기판 23: 비아 홀

30: 지지층 32: 노출공

40: 전도성 접착제 50: 비전도성 접착제

60: 메인 회로기판 70: 연결부재

80, 90-1, 90-2, 90-3, 90-4, 90-5: 핀 어레이 틀

82, 92: 하부 틀 82a, 92a, 94b: 삽입공

84, 94: 상부 틀 84a, 94a: 삽입홈

96: 기판

Claims (13)

1. 프로브 카드 제조공정에서 다수의 프로브 핀들을 일괄 삽입하기 위해 사용되는 핀 어레이 틀로서,

   하부 틀; 및

   상기 하부 틀 위에 위치하는 상부 틀;

   을 포함하며,

   상기 하부 틀과 상기 상부 틀 중 적어도 하나에는 상기 프로브 핀의 접촉팁을 각각 삽입할 수 있도록 다수의 삽입공들이 형성된 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 상부 틀에는 상기 접촉팁을 제외한 상기 프로브 핀의 나머지 부분 중 적어도 일부를 삽입하기 위한 다수의 삽입홈들이 상기 삽입공들에 대응하여 형성된 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 하부 틀은 실리콘 소재의 웨이퍼 형태 또는 필름 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 상부 틀은 포토레지스트 또는 드라이 필름 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 삽입공은 상기 하부 틀에 형성되며 상기 하부 틀을 관통하는 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 삽입공은 상기 하부 틀에 형성되며 상기 하부 틀을 관통하지 않고 일정 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 삽입공은 상기 하부 틀과 상기 상부 틀에 모두 형성되며, 상기 하부 틀에 형성된 삽입공은 상기 하부 틀을 관통하지 않고 일정 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 하부 틀의 평탄도를 보강하기 위해 상기 하부 틀의 아래쪽에 형성된 기판;

   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 상부 틀은 두 개 이상의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 삽입공은 상기 상부 틀의 두 개 이상의 층에 서로 다른 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 삽입공은 상기 상부 틀의 두 개 이상의 층 중에서 상단으로 갈수록 크기가 커지는 계단식인 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
12. 청구항 2에 있어서,

    상기 삽입홈에 삽입되는 상기 프로브 핀의 나머지 부분은 상기 프로브 핀의 연결기둥과 수평빔 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.
13. 청구항 2에 있어서,

    상기 상부 틀은 두 개 이상의 층으로 이루어지며, 상기 삽입홈은 상기 두 개 이상의 층 중 적어도 일부에 형성된 것을 특징으로 하는 핀 어레이 틀.

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