KR20140044998A - 프로브 어레이 헤드 및 그를 갖는 프로브 카드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프로브 어레이 헤드 및 그를 갖는 프로브 카드에 관한 것으로, 웨이퍼 검사를 위한 프로브 카드의 프로브 핀 정렬의 우수성을 유지하면서도 프로브 핀 정렬을 보다 용이하게 하고, 미세피치화에 대응하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 프로브 카드는 지지판, 복수의 프로브 어레이 헤드, 메인 회로기판 및 인터페이스 핀을 포함한다. 지지판은 테스트할 웨이퍼의 반도체 칩들에 대응되게 복수의 관통 홀이 형성되어 있다. 복수의 프로브 어레이 헤드는 복수의 관통 홀에 각각 삽입 설치되며, 웨이퍼의 반도체 칩의 패드들에 대응되게 복수의 프로브 핀을 구비한다. 메인 회로기판은 지지판이 고정 설치되며, 복수의 프로브 어레이 헤드가 전기적으로 연결된다. 그리고 인터페이스 핀은 프로브 어레이 헤드와 메인 회로기판 사이에 배치되어 프로브 어레이 헤드의 프로브 핀과 메인 회로기판을 전기적으로 연결한다. 이때 복수의 프로브 어레이 헤드는 각각, 지지 기판, 연성의 프로브 기판 및 복수의 프로브 핀을 포함한다. 프로브 기판은 지지 기판 위에 접합된다. 그리고 복수의 프로브 핀은 프로브 기판의 면 상에 접합된다.
Description
본 발명은 프로브 카드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 검사를 위한 프로브 카드의 프로브 핀 정렬의 우수성을 유지하면서도 프로브 핀 정렬을 보다 용이하게 할 수 있고, 미세피치화에 대응할 수 있는 프로브 카드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일련의 웨이퍼 제조(wafer fabrication) 공정이 완료되어 웨이퍼 안에 수많은 반도체 칩들이 형성된 후에는 웨이퍼를 개별 반도체 칩들로 분할하여 패키지 조립(package assembly) 공정을 진행한다. 이때 패키지 조립 공정 전에 생산된 반도체 칩들의 상태에 불량이 발생하였는지 등의 여부를 검사하기 이하여 웨이퍼 상태에서 마지막으로 이루어지는 공정인 전기적 검사(electrical die sorting; EDS) 공정이 요구된다. 이러한 전기적 검사 고정에서 검사 대상인 반도체 칩과 검사 장비를 전기적으로 연결하는 매개물로 사용되는 것으로 프로브 카드(probe card)가 이용된다.
한편 반도체 칩의 표면에는 외부로 노출된 수많은 입출력 패드들이 형성되며, 프로브 카드는 이러한 패드들과 물리적으로 접촉하여 전기적 신호를 입출력할 수 있는 프로브 핀(probe pin)을 구비한다. 그리고 프로브 카드는 검사 장치에 연결된다. 반도체 칩은 패드와 접촉하고 있는 프로브 핀을 통해 검사 장비로부터 소정의 신호를 입력받아 동작을 수행한 후, 그 처리 결과를 다시 프로브 핀을 통해 검사 장비로 출력한다. 검사 장비는 이를 통해 반도체 칩의 전기적 특성을 검사하고 해당 칩의 불량 여부를 판별할 수 있다.
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 많아지며 크기가 작아지고 있다. 이에 따라 반도체 칩들의 패드 사이의 간격, 즉 피치도 갈수록 줄어들고 있다. 따라서 프로브 카드도 반도체 칩의 패드들에 대응하여 다수의 프로브 핀들을 미세 간격으로 배치하여 제조하여야 한다. 그러나 프로브 카드에 마련되는 프로브 핀들 간의 간격이 줄어들수록 프로브 핀들 간의 전기적 또는 물리적 간섭이 발생하기 때문에 이러한 간섭 발생 없이 프로브 핀들을 형성하기란 매우 어려운 작업이 될 수밖에 없다.
더욱이, 반도체 칩들이 배치된 웨이퍼 상에서 다수의 반도체 칩들을 검사하기 위하여 수많은 프로브 핀들을 정밀하게 정렬하고 고도의 평탄도를 가지도록 배치하는 것 역시 매우 중요하지만 프로브 핀들을 일률적이며 일정한 평탄도를 가지도록 배치하는 것은 매우 어려운 실정이다. 이에 더불어 생산 단가의 저감과 수율 향상 등을 목적으로 공정이 간단하고 제조비용이 경제적인 프로브 카드의 제조방법이 요구되고 있다. 추가로 종래 프로브 카드는 웨이퍼와의 열팽창률 차이로 인한 프로브 핀 접촉 불량에 대한 해결방안도 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 프로브 카드 상의 프로브 핀의 정렬을 보다 우수하게 하면서도 프로브 핀의 정렬을 보다 용이하게 하여 프로브 카드 제작에 소요되는 시간과 노동력을 절약하고 보다 향상된 프로브 카드를 제공할 수 있도록 하는 프로브 어레이 헤드 및 그를 갖는 프로브 카드를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼와의 열팽창률 차이가 적은 프로브 카드를 보다 용이하게 제작함으로써 생산비를 절감하면서도 보다 견고한 제품 생산을 지원하는 프로브 어레이 헤드 및 그를 갖는 프로브 카드를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼에 형성된 반도체 칩의 칩 패드의 미세피치화에 대응할 수 있는 프로브 어레이 헤드 및 그를 갖는 프로브 카드를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지지판, 복수의 프로브 어레이 헤드, 메인 회로기판 및 인터페이스 핀을 포함하는 프로브 카드를 제공한다. 상기 지지판은 테스트할 웨이퍼의 반도체 칩들에 대응되게 복수의 관통 홀이 형성되어 있다. 상기 복수의 프로브 어레이 헤드는 상기 복수의 관통 홀에 각각 삽입 설치되며, 상기 웨이퍼의 반도체 칩의 패드들에 대응되게 복수의 프로브 핀을 구비한다. 상기 메인 회로기판은 상기 지지판이 고정 설치되며, 상기 복수의 프로브 어레이 헤드가 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 인터페이스 핀은 상기 프로브 어레이 헤드와 상기 메인 회로기판 사이에 배치되어 상기 프로브 어레이 헤드의 프로브 핀과 상기 메인 회로기판을 전기적으로 연결한다. 이때 상기 복수의 프로브 어레이 헤드는 각각은 지지 기판, 상기 지지 기판 위에 접합되는 연성의 프로브 기판, 및 상기 프로브 기판의 면 상에 접합된 복수의 프로브 핀을 포함한다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 상기 프로브 기판은 양면에 형성된 회로패턴과, 양면의 회로패턴을 서로 연결하는 복수의 비아 홀을 포함하며, 상기 복수의 프로브 핀은 상기 복수의 비아 홀 위에 각각 접합될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 상기 프로브 기판은 상기 비아 홀에 충전되는 충전제를 더 포함할 수 있다. 상기 충전제는 상기 비아 홀에 접합되는 상기 프로브 핀을 지지한다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 상기 프로브 기판은 양면에 형성된 회로패턴과, 양면의 회로패턴을 연결하는 복수의 비아 홀을 포함하며, 상기 복수의 프로브 핀은 상기 복수의 비아 홀에서 연장된 회로패턴에 각각 접합될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 상기 프로브 핀이 접합되는 면에 형성된 회로패턴은 상기 비아 홀에 연결되어 형성되며, 끝단 부분에 상기 프로브 핀이 접합되는 접속 패드가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 상기 프로브 어레이 헤드는 적어도 하나의 반도체 칩의 칩 패드들에 대응되게 복수의 프로브 핀이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 상기 프로브 핀은 접속부, 빔부 및 접촉부를 포함한다. 상기 접속부는 상기 프로브 기판의 면 상에 표면 실장 형태로 접합된다. 상기 빔부는 일단이 상기 접속부의 상단부에 연결되어 수평 방향으로 연장되며, 상기 수평 방향으로 중심 부분에 관통부가 형성되고, 상기 관통부의 바닥의 일측과 천장의 타측을 연결하는 적어도 하나의 핀 압 조절바를 갖는다. 그리고 상기 접촉부는 상기 빔부의 타단에 연결되어 위쪽으로 뻗어 있으며, 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩의 칩 패드에 접촉하는 접촉팁을 갖는다.
본 발명에 따른 프로브 카드에 있어서, 상기 지지판은 반도체 칩이 배열된 웨이퍼의 열팽창률과 유사한 열팽창률을 가지는 재질로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드는, 상기 프로브 어레이 헤드 또는 상기 지지판과 상기 메인 회로기판 사이에 배치되어 상기 프로브 어레이 헤드 또는 상기 지지판을 메인 회로기판과 연결되도록 보강하는 연결 보강판을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 프로브 카드는, 상기 프로브 어레이 헤드의 일측 또는 상기 지지판의 일측을 관통하여 상기 연결 보강판을 상기 메인 회로기판에 고정시키는 제1 체결부재, 및 상기 프로브 어레이 헤드의 일측 또는 상기 지지판의 일측과 상기 연결 보강판 및 상기 연결 보강판과 상기 메인 회로기판은 연결 고정시키는 제2 체결부재 중 하나를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명은 또한, 지지 기판, 상기 지지 기판 위에 접합되고, 상기 지지 기판에서 연장된 부분은 메인 회로기판에 접합되는 연성의 프로브 기판 및 상기 프로브 기판의 면 상에 접합된 복수의 프로브 핀을 포함하는 프로브 카드용 프로브 어레이 헤드를 제공한다.
본 발명에 따르면, 프로브 기판의 열팽창에 의하여 프로브 핀의 위치가 웨이퍼의 칩 패드를 벗어나지 않는 범위의 크기로 프로브 어레이 헤드들을 제조함으로써 프로브 카드와 웨이퍼간의 열팽창률 차이로 인한 프로브 핀의 패드 위치이탈을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 프로브 기판에 프로브 핀을 삽입하는 공정을 웨이퍼 공정을 통하여 수행함으로써 프로브 기판 상의 프로브 핀 정렬도를 비약적으로 개선할 수 있다.
또한 본 발명은 검사되는 반도체 칩 패드에 대응하는 위치에 핀 홀을 형성한 웨이퍼를 마련함으로써 반도체 칩 패드에 대한 프로브 핀 정렬을 보다 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 웨이퍼와 같은 형태의 원형 지지판 상에 일정 모듈 형태의 프로브 어레이 헤드들을 일괄 접합한 후 사용자 목적에 따라 절단 공정을 통해 일정 부위를 분할함으로써 간단한 공정과 경제적인 제조비용으로 다양한 형태의 프로브 카드를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 프로브 어레이 헤드들을 지지판 상에 일괄 삽입함으로써 공정을 단순화할 뿐만 아니라 프로브 핀들의 정렬 상태를 우수하게 맞추고 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 인터페이스 핀 및 지지판의 관통 홀 등을 이용하여 프로브 어레이 헤드와 메인회로기판 간의 전기적 연결을 간편하게 구현하면서도 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 프로브 핀을 프로브 기판의 면 상에, 예컨대 비아 홀 또는 배선 패턴의 접속 패드에 표면 실장 형태로 접합할 수 있기 때문에, 웨이퍼에 형성된 반도체 칩의 칩 패드의 미세피치화에 더욱 효과적으로 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드의 일정 단면을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드의 전면을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 "A" 영역을 보다 상세히 나타낸 도면.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들.
도 16 및 도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드를 보여주는 도면들.
도 18 및 도 19는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드를 보여주는 도면들.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드의 전면을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 "A" 영역을 보다 상세히 나타낸 도면.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들.
도 16 및 도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드를 보여주는 도면들.
도 18 및 도 19는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드를 보여주는 도면들.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
제1 실시 예
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드를 나타내는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드의 전면을 개략적으로 나타내는 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드의 구성 중 도 1의 "A" 영역 즉 프로브 어레이 헤드를 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 카드(100)는 지지판(110), 프로브 어레이 헤드(130), 메인 회로기판(140), 인터페이스 핀(150)을 포함하여 구성된다. 그리고 프로브 카드(100)는 프로브 어레이 헤드(130)가 배치되는 지지판(110)과 메인 회로기판(140)의 연결을 위하여 상부 보강판(160) 및 연결 보강판(170)을 더 포함하며, 보강판들(160, 170)을 관통하여 결합시키는 체결부재(190)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 제1 실시 예에 따른 프로브 카드(100)는 지지판(110)을 웨이퍼와 유사한 열팽창률을 가지는 재질로 구성하며, 지지판(110) 상에 일정 간격을 가지며 이격된 위치에 프로브 어레이 헤드(130)들을 배열함으로써 열팽창률에 따른 형태 변경을 최소화할 수 있도록 지원한다. 또한 프로브 어레이 헤드(130)들을 별도 제작한 후 지지판(110) 상에 이식함으로써 기판 제작과 보수 및 교체를 보다 용이하게 할 수 있다. 한편 도 2에서는 프로브 카드(100)가 원형의 형태로 구성되는 것을 도시하였으나, 설계자의 의도에 따라 직사각형 등 다양한 형태로의 변형도 가능할 것이다. 이하 프로브 카드(100)의 각 구성에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
지지판(110)은 웨이퍼와 같은 형태의 원형 판으로 구성 가능하며, 웨이퍼와 유사한 열팽창률을 갖는 재질, 예컨대 실리콘, 세라믹, 글래스, 인바(invar), 노비나이트(nobinite)를 포함하는 금속합금 등으로 형성될 수 있다. 지지판(110)은 메인 회로기판(140) 상에 배치되어 프로브 어레이 헤드(130)들이 배치될 수 있는 물리적 토대를 제공할 수 있다. 지지판(110)은 웨이퍼와 같은 형태의 원형일 수도 있지만, 여러 개의 긴 블록 형태들이 모여 웨이퍼와 유사한 형태를 이루도록 할 수도 있다. 이러한 지지판(110)에는 프로브 어레이 헤드(130)들이 이식될 수 있는 소정의 간격을 두고 관통 홀(139)이 다수 개 형성될 수 있다.
이때 지지판(110)에 형성되는 관통 홀(139)들은 웨이퍼에 마련된 반도체 칩들의 위치에 대응하는 위치에 마련될 수 있다. 이 관통 홀(139)들에 각각 설치된 프로브 어레이 헤드(130)들은 메인 회로기판(140)에 형성된 인터페이스 핀(150)을 매개로 전기적으로 연결된다. 인터페이스 핀(150)으로는 포고 핀 또는 스프링 핀 등이 사용될 수 있다. 관통 홀(139)들의 형상은 이식되는 프로브 어레이 헤드(130)들의 형상에 대응하는 형상으로 마련될 수 있다. 도 2를 기준으로 설명하면, 관통 홀(139)들은 하나의 프로브 어레이 헤드(130)가 이식되는 형상들뿐만 아니라, 다수개의 프로브 어레이 헤드(130)가 줄지어 이식되는 블록 형상들에 대응하는 형태로도 마련될 수 있다. 한편 지지판(110)은 메인 회로기판(140) 상에 고정되기 위하여 일측에 체결부재(190)가 배치되는 영역을 포함할 수 있다. 즉 지지판(110)의 일정 영역에는 체결부재(190)가 관통하는 연결구가 다수개 마련될 수 있다.
프로브 어레이 헤드(130)는 지지판(110)에 마련된 관통 홀(139)들에 각각 이식된다. 이러한 프로브 어레이 헤드(130)들은 다층 세라믹(MLC) 또는 경연성 인쇄회로기판(RFPCB) 등 다양한 형태로 제작될 수 있다. 프로브 어레이 헤드(130) 제조에 대해서는 후술하는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 우선 이하 설명에서는 다층 세라믹 형태로 제작된 형태에 대하여 주로 설명하기로 한다. 프로브 어레이 헤드(130)는 도시된 바와 같이 프로브 기판 부재 및 프로브 기판 부재에 전도성 접착제(133)을 매개로 전기적으로 접합된 프로브 핀(180)을 포함하며, 프로브 기판 부재는 프로브 기판(120)과, 프로브 기판(120)에 비전도성 접착제(135)를 매개로 접합된 지지층(131)을 포함하여 구성될 수 있다. 특히 프로브 핀(180)이 삽입 고정되는 지지층(131)은 테스트 대상인 웨이퍼와 동등한 열팽창계수를 갖는 소재, 예컨대 실리콘이나 세라믹 소재로 이루어진다. 따라서 프로브 어레이 헤드(130)는 웨이퍼와 동등한 열팽창계수를 가질 수 있다.
프로브 기판(120)은 내부에 회로패턴(121)이 형성되고, 프로브 기판(120)의 일면에는 제1 패드(125)가 형성되고, 일면에 반대되는 타면에는 제2 패드(127)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 패드(125,127)는 회로패턴(121)을 매개로 전기적으로 연결된다. 이때 제1 패드(125)는 인터페이스 핀(150)이 기계적인 접촉에 의해 전기적으로 연결된다. 제2 패드(127)는 지지층(131)의 노출공((132)에 대응되는 위치에 형성된다. 인터페이스 핀(150)과 접촉되는 제1 패드(125)는 프로브 어레이 헤드(130)가 지지판(110)에 안착된 이후 인터페이스 핀(150)과 접촉되는 방향 쪽 즉 프로브 핀(180)이 배치된 면의 반대쪽 면에 형성될 수 있다. 이러한 프로브 기판(120)은 인쇄회로기판, 연성 인쇄회로기판(FPCB; flexible PCB), 세라믹기판 중의 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진 경연성 인쇄회로기판(RFPCB; rigid flexible PCB)으로 구성될 수 있다. 회로패턴(121)은 도시하지 않았으나 프로브 기판(120)의 후면 중 인터페이스 핀(150)과 접촉되는 면에 마련되는 제1 패드(125)과 전기적으로 연결되며, 다층으로 형성될 수 있다. 이러한 프로브 기판(120)은 지지판(110)과 마찬가지로, 웨이퍼와 같은 형태의 원형 판 또는 여러 개의 긴 블록 형태를 가질 수 있다. 프로브 기판(120)은 지지판(110) 위에 일괄 설치될 수 있다. 프로브 기판(120)과 지지판(110)의 연결은 에폭시와 같은 비전도성 접착제 또는 볼트와 너트를 이용한 기구적 체결 방식에 의해 이루어질 수 있다. 프로브 기판(120)의 두께는 지지판(110)에 형성된 관통 홀(139)의 깊이에 대응하도록 형성될 수 있다. 이러한 프로브 기판(120) 두께 형성은 프로브 어레이 헤드(130)들의 지지판(110) 상의 배치 균일도와 평탄도를 위한 것이다. 한편 프로브 기판(120) 두께는 설계자 의도에 따라 관통 홀(139)의 깊이보다 얇게 형성되거나 보다 두껍게 형성될 수 도 있으며, 이 경우에도 프로브 어레이 헤드(130)들을 지지판(110) 상에 배치할 때 일정 균일도를 가지도록 배치되는 것이 바람직하다.
제2 패드(127)이 형성된 프로브 기판(120)의 표면에는 비전도성 접착제(135)를 매개로 지지층(131)이 접합된다. 지지층(131)은 프로브 기판(120)의 제2 패드(127)에 대응하는 위치마다 노출공(132)을 갖는다. 지지층(131)의 재료는 전술한 바와 같이 웨이퍼의 재료와 동등한 재료이다. 그러나 열팽창률의 차이로 인한 프로브 핀(180)의 접촉 불량을 우려하지 않아도 될 정도로 프로브 카드(100)의 면적이 크지 않다면, 지지층(131)의 재료로는 세라믹, FR4, 폴리이미드(polyimide), 유기질, 포토레지스트(PR), 드라이 필름(dry film) 등의 다양한 물질들이 사용될 수 있다. 각각의 노출공(132) 안에는 프로브 핀(180)과의 전기적 접합을 위하여 전도성 접착제(133)가 채워질 수 있다. 전도성 접착제(133)는 전기적 전도성을 가지는 접착제이며, 예를 들어 금속 분말이 함유된 액상 접착제나 솔더 페이스트(solder paste) 또는 땜납 등이 될 수 있다. 노출공(132)에 채워진 전도성 접착제(133)는 프로브 핀(180) 삽입 시 프로브 핀(180)을 노출공(132)에 고정시킴과 아울러 프로브 핀(180)과 전기적으로 연결 상태를 유지하도록 지원한다. 이로 인해 노출공(132)에 노출된 제2 패드(127)와 프로브 핀(180)은 전도성 접착제(133)을 매개로 전기적으로 연결된다. 비전도성 접착제(135)는 전기적 전도성을 갖지 않는 접착제로서, 예를 들어 에폭시 계열의 접착제가 사용될 수 있다.
프로브 핀(180)은 도시된 바와 같이 외팔보(cantilever) 형태일 수 있다. 그러나 프로브 핀(180)이 반드시 이러한 형태로 국한되는 것은 아니며, 웨이퍼의 칩 패드에 접촉하여 가압하고 접촉 상태에서 떨어졌을 때 원상태로 복원 가능한 탄성을 갖는 형태라면 어떠한 형태도 가능하다. 예를 들어 본 발명의 프로브 핀(180)은 프로브 기판(120)의 노출공(132)에 삽입되어 접속되는 접속부(181), 일단이 접속부(181)의 상단부에 연결되어 수평 방향으로 연장되며 수평 방향으로 중심 부분에 관통부가 형성되고 관통부의 바닥의 일측과 천장의 타측을 연결하는 핀 압 조절바를 갖는 빔부(183), 빔부(183)의 타단에 연결되어 위쪽으로 뻗어 있으며 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩의 패드에 접촉하는 접촉팁을 갖는 접촉부(185)를 포함하는 형태로 마련될 수 있다.
프로브 핀(180)의 접속부(181)는 프로브 기판(120)의 노출공(132) 안에 수직 방향으로 삽입되며 노출공(132) 내에 충진되는 전도성 접착제(133)를 통해 노출공(132) 안에 물리적으로 고정될 뿐만 아니라 프로브 기판(120)의 제2 패드(127)에 전기적으로 연결된다. 이러한 프로브 핀(180)의 접속부(181)는 노출공(132)의 깊이에 대응하도록 마련될 수 있다. 즉 프로브 핀(180)의 접속부(181)는 노출공(132)의 깊이에 대응하는 길이와 노출공(132)의 직경보다 적은 두께를 가지며 형성될 수 있다. 한편 프로브 핀(180)의 몸체에서 접속부(181)가 돌출되는 시작 부위는 접속부 돌출을 위하여 주변 구조물 예를 들면 빔부(183)로부터 단차진 형상으로 마련될 수 있다. 단차진 형상의 접속부 하단은 접속부(181)가 노출공(132)에 삽입되는 동안 프로브 기판(120)의 전면과 대면되어 프로브 핀(180)이 필요 이상으로 노출공(132) 내측으로 삽입되지 않도록 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
프로브 핀(180)의 접촉부(185)는 반도체 칩의 패드와 물리적으로 접촉되는 부분이다. 이러한 접촉부(185)의 끝단인 접촉팁은 칩 패드의 소형화에 따라 첨단 부분이 보다 얇고 가는 형상으로 가공될 수 있다. 예를 들면 접촉팁의 끝단은 인접된 주변 첨단 영역으로부터 돌출된 핀 형상으로 마련될 수 도 있다.
한편 본 발명의 프로브 핀(180)은 빔부(183)에서 핀 압 조절바가 여러개 형성된 형태, 접촉부(185)의 일부가 변형된 형태, 빔부(183)의 두께가 단차진 형태 등 다양한 형태로 마련될 수 있다. 이러한 프로브 핀(180)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 물질들로 마련될 수 있다.
메인 회로기판(140)은 프로브 어레이 헤드(130)들과 전기적으로 연결되어 검사 장비로부터 전달되는 신호를 프로브 어레이 헤드(130)를 통하여 반도체 칩 패드에 전달하고, 반도체 칩 패드가 프로브 어레이 헤드(130)에 피드백하는 정보를 검사 장비에 제공하는 구성이다. 이러한 메인 회로기판(140)에는 지지판(110)이 결합 및 고정되며, 인터페이스 핀(150)을 통해 메인 회로기판(140)의 패드(도시되지 않음)와 프로브 기판(120)의 접점이 전기적으로 연결된다. 도면에 도시된 바와 같이 메인 회로기판(140)과 지지판(110)간의 결합은 체결부재(190)를 기반으로 한 나사 결합으로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 또는 사용자 선택 사항에 따라 비전도성 접착제 등으로 결합될 수 도 있다. 이러한 메인 회로기판(140)과 지지판(110)과의 결합 시 메인 회로기판(140)과 지지판(110)의 결합을 보강하기 위하여 메인 회로기판(140)의 하부면에는 별도의 연결 보강판(170)이 더 사용될 수도 있다. 즉 메인 회로기판(140)과 지지판(110) 사이 일정 영역에 연결 보강판(170)이 배치될 수 있다. 그러나 지지판(110)이 자체적으로 보강판의 역할을 수행하도록 마련되는 경우 연결 보강판(170)은 생략되어도 충분하다.
메인 회로기판(140)과 지지판(110)과의 결합 고정을 위하여 연결 보강판(170)이 마련되는 경우, 연결 보강판(170)은 지지판(110)의 가장자리 영역과 메인 회로기판(140) 사이에 일정폭과 일정 길이 및 일정 개수를 가지며 배치될 수 있다. 연결 보강판(170)이 메인 회로기판(140)과 지지판(110) 사이에 배치되면, 체결부재(190)는 지지판(110) 일측 예를 들면 지지판(110)의 가자장리에 형성된 연결구를 관통하여 연결 보강판(170)까지 이어지는 형태로 지지판(110)을 연결 보강판(170)에 고정시킬 수 있다. 이를 위하여 연결구는 체결부재(190)가 관입된 후 고정될 수 있도록 체결부재(190)에 대응하는 형상 예를 들면 암나사산 형상으로 마련될 수 있다. 이에 따라 체결부재(190) 또한 숫나사산의 형상으로 마련되어 나사 결합을 통하여 지지판(110)을 연결 보강판(170)에 고정시킬 수 있다. 한편 연결 보강판(170)은 메인 회로기판(140) 일측에 견고하게 부착된 상태를 유지함으로서, 결과적으로 연결 보강판(170)에 결합 고정되는 지지판(110)이 메인 회로기판(140)에 고정될 수 있다.
상부 보강판(160)은 메인 회로기판(140) 상부에 마련되어 메인 회로기판(140)의 상부면을 보강하며 메인 회로기판(140)을 지지하는 구성이다. 상부 보강판(160)의 일정 영역 및 메인 회로기판(140)의 일정 영역에는 체결부재(190)가 관통할 수 있는 연결홀이 마련된다. 그러면 체결부재(190)는 메인 회로기판(140)과 상부 보강판(160)에 마련된 연결홀을 관통한 후 연결 보강판(170)과 체결된다. 이에 따라 체결부재(190)는 상부 보강판(160), 메인 회로기판(140) 및 연결 보강판(170)의 연결 고정시킬 수 있다.
인터페이스 핀(150)은 메인 회로기판(140)과 프로브 어레이 헤드(130)를 전기적으로 연결시키며 특히 프로브 어레이 헤드(130)의 프로브 기판(120)에 마련된 회로패턴(121)과 메인 회로기판(140)을 전기적으로 연결시키는 구성이다. 이를 위하여 메인 회로기판(140) 상에 인터페이스 핀(150)이 접촉되는 지점에는 일정 접점 또는 패드가 마련될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 프로브 기판(120)의 후면에서 회로패턴(121)과 연결되며 인터페이스 핀(150)과 접촉되기 위한 제1 패드(125)가 마련될 수 있다. 이러한 인터페이스 핀(150)은 다양한 형태의 전기 전도성 부재로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 와이어, 케이블, 포고 핀, 스프링 핀 등이 사용될 수 있다.
상술한 구성을 기반으로 제1 실시 예에 따른 프로브 카드(100)는 프로브 핀(180)이 프로브 기판(120)의 노출공(132)에 삽입되어 회로패턴(121)과 전기적으로 연결되고, 다시 인터페이스 핀(150)을 통하여 메인 회로기판(140)과 연결됨으로써 전기적 신호 송수신 패스를 구성할 수 있다. 특히 제1 실시 예에 따른 프로브 카드(100)는 지지판(110)을 웨이퍼와 유사하거나 근접한 열팽창률을 가지도록 구성하며, 또한 지지판(110)에 이식되는 프로브 어레이 헤드(130)들 또한 지지판(110)과 유사한 열팽창률을 가지도록 구성한다. 즉 제1 실시 예에 따른 프로브 카드(100) 중 프로브 어레이 헤드(130)는 다층 세라믹 기판 또는 경연성 인쇄회로기판으로 구성됨으로써 지지판(110) 및 반도체 칩이 마련된 웨이퍼와의 열팽창률 차이를 줄이고 일정 간격으로 이격된 형태로 배치됨으로써 열팽창 또는 열수축에 따른 위치 변경을 최소화할 수 있다. 특히 제1 실시 예에 따른 프로브 카드(100)는 프로브 핀(180)이 배열된 프로브 기판(120)을 별도로 제작하여 프로브 어레이 헤드(130)들로서 마련하고 이를 지지판(110) 상에 일률적으로 배치 및 접합함으로써 프로브 핀(180)들의 정렬도를 높이고 프로브 카드(100)의 제작을 보다 용이하게 할 수 있으며, 필요에 따라 일정 부분을 보다 손쉽게 교체 또는 보수하도록 지원한다.
한편 상술한 설명에서는 별도의 더미 세라믹으로 구성된 지지판(110)을 마련하고, 지지판(110) 상에 프로브 어레이 헤드(130)들을 배치하는 것으로 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 제1 실시 예에 따른 프로브 카드(100)는 별도의 지지판(110)을 마련하지 않고, 프로브 어레이 헤드(130)들이 일정 배열로 부착된 형태로 마련한 후 메인 회로기판(140)과 결합 고정되도록 제작이 가능하다. 이 경우 제1 실시 예에 따른 프로브 카드(100)는 프로브 핀들(180)이 접속된 프로브 기판(120)을 포함하는 적어도 하나의 프로브 어레이 헤드(130), 프로브 어레이 헤드(130)들과 전기적으로 연결되며 프로브 어레이 헤드(130)들을 고정시키는 메인 회로기판(140), 메인 회로기판(140)과 프로브 어레이 헤드(130)들을 전기적으로 연결하는 인터페이스 핀(150)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때 프로브 카드(100)는 프로브 어레이 헤드(130)와 메인 회로기판(140) 연결을 보강하며, 이들은 체결 부재로 서로 연결되며, 연결 보강판(170)과 메인 회로기판(140)을 보강하는 상부 보강판(160)을 더 포함할 수 있다.
이하 제1 실시 예에 따른 프로브 카드(100)의 프로브 어레이 헤드(130) 제조에 대하여 도 4 내지 도 10을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)를 제조하는 방법을 설명하기 위해 프로브 어레이 헤드의 일단면을 나타낸 것이다. 여기서 제1 및 제2 웨이퍼(210,220)로는 반도체 칩이 형성되지 않은 베어 웨이퍼가 사용될 수 있으며, 그 외 다양한 소재가 사용될 수 있다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 프로브 핀(180)을 정렬시키기 위한 제1 웨이퍼 소재(211)를 마련한다. 제1 웨이퍼 소재(211)는 반도체 칩이 마련된 웨이퍼에 대응되는 형태로 마련될 수 있으며, 또한 도시된 바와 같이 일정 개수의 프로브 핀(180) 정렬을 위해 일정 형태로 마련될 수 도 있다. 이하 설명에서 제1 웨이퍼 소재(211)는 2개의 프로브 핀(180)이 정렬되는 형태를 기준으로 설명하기로 한다.
제1 웨이퍼 소재(211)가 마련되면, 도 5에 도시된 바와 같이 마련된 제1 웨이퍼 소재(211)를 기반으로 프로브 핀(180)의 탐침이 놓일 x, y축 좌표에 대응하는 형상을 가지도록 가공한다. 예를 들어 도시된 바와 같이 프로브 핀(180)의 구성 중 반도체 칩의 패드에 접촉되는 접촉부(185)가 삽입될 핀 홀 영역(201)과, 프로브 핀(180)의 빔부(183)가 안착될 받침 영역(203), 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 배치될 관통부 영역(205) 등이 형성되도록 가공된 제1 웨이퍼(210)를 제조한다. 관통부 영역(205)은 추후 프로브 핀(180)의 접속부(181)를 프로브 기판(120)의 노출공(132)에 고정시키기 위한 작업을 수행하는데 이용될 수 있다. 이때 가공 공정으로 사진 공정과 Dry Etch 공정이 이용될 수 있다. 제1 실시 예에 수행되는 노광을 위한 사진 공정으로는 멤스(MEMS; Micro Electro Mechanical Systems) 노광 공정이 사용될 수 있다.
제1 웨이퍼 소재(211) 가공이 완료되어 가공된 제1 웨이퍼(210)가 마련되면, 도 6에 도시된 바와 같이 가공된 제1 웨이퍼(210)에 프로브 핀(180)들을 배치한다. 이때 프로브 핀(180)의 접촉부는 가공된 제1 웨이퍼(210)의 핀 홀에 삽입되도록 프로브 핀(180)의 위치를 조정한다. 핀 홀의 위치는 실질적으로 검사 공정을 수행할 반도체 칩이 마련된 웨이퍼의 패드에 대응하는 위치에 해당할 수 있다. 이에 따라 제1 웨이퍼 소재(211)를 가공하여 핀 홀 영역(201) 형성 시 검사할 웨이퍼의 패드 위치에 대응하도록 형성할 수 있다. 한편 프로브 어레이 헤드(130)가 일정 모듈 형태로 마련되는 경우, 핀 홀 영역(201)은 프로브 핀(180)의 접촉부(185)에 대응하는 형상으로 마련될 수 있다.
프로브 핀(180)을 가공된 제1 웨이퍼(210)에 배치한 다음 도 7에 도시된 바와 같이 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 가공된 제1 웨이퍼(210)의 전면으로부터 일정 부분 돌출되도록 가공된 제2 웨이퍼(220)를 적층한다. 이때 제2 웨이퍼(220)는 제2 웨이퍼 소재를 가공하여 형성한다. 제2 웨이퍼 소재에 대해서 사진 공정과, Dry 또는 Wet 에칭 공정을 이용하여 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 돌출되도록 제2 웨이퍼(220)를 형성한다. 여기서 제2 웨이퍼(220)의 두께가 모든 프로브 핀(180)의 평탄도를 결정하게 됨으로, 제2 웨이퍼(220)의 표면이 일정하고 균일하게 형성되도록 폴리싱(Polishing) 작업을 수행한다. 그리고 제2 웨이퍼(220)를 가공된 제1 웨이퍼(210)의 상부면 상에 적층하되 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 배치된 관통부 영역이 외부에 노출되도록 제2 웨이퍼(220)를 배치한다. 이에 따라 프로브 핀(180)의 접속부(181)는 가공된 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)의 관통부 영역(205)을 통하여 노출될 수 있다. 상술한 바와 같은 공정을 통하여 가공된 제1 웨이퍼(210), 제2 웨이퍼(220) 및 프로브 핀(180)을 포함하는 프로브 어레이 프레임(250)을 마련한다.
한편 도 8에 도시된 바와 같이 프로브 기판(120) 위에 지지층(131)이 접합된 프로브 어레이 헤드의 중간체를 마련한다. 지지층(131)의 노출공(132)에 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 삽입되도록 프로브 어레이 프레임(250)을 지지층(131) 상에 배치한다. 이때 제2 웨이퍼(220)의 상부면이 프로브 기판(120)의 전면과 대면되도록 프로브 어레이 프레임(250)을 배치한다. 이에 따라 프로브 핀(180)의 접속부(181) 및 지지층(131)의 노출공(132)은 웨이퍼들의 관통부 영역(205)을 통하여 노출될 수 있다. 그러면 관통부 영역(205)을 통하여 프로브 핀(180)의 접속부(181)와 노출공(132)을 접합시키는 과정을 수행한다. 이때 접합 방법으로 리플로우, 레이저 등과 같은 개별본딩 등에 의하여 프로브 핀(180)을 프로브 기판(120)의 노출공(132)에 전도성 접착제(133)를 매개로 접합시킬 수 있다.
다음으로 에칭 공정을 이용하여 도 9에 도시된 바와 같이 프로브 핀(180)을 제외한 제1 및 제2 웨이퍼(도 8의 210,220)을 제거한다. 이에 따라 지지층(131)의 노출공(132)에 접속된 프로브 핀(180)들이 배열되는 프로브 어레이 헤드(130)가 마련될 수 있다.
상술한 설명에서는 두 개의 프로브 핀(180)을 프로브 기판(120) 상에 배치하는 것을 예시로 하여 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 제1 실시 예의 프로브 어레이 헤드(130) 제조 공정은 설계자 의도 등에 따라 보다 많은 개수의 프로브 핀(180)을 동시에 프로브 기판(120) 상에 배치한 프로브 어레이 헤드(130)를 제조하는데 이용될 수 있으며 또한 프로브 핀(180)들을 프로브 기판(120) 상에 배치한 프로브 어레이 헤드(130)를 제조하는데 이용될 수 도 있다.
한편 상술한 바와 같은 방식에 따라 제조된 프로브 어레이 헤드(130)는 앞서 설명한 바와 같이 관통 홀(139)이 형성된 지지판에 각각 삽입되어 프로브 카드(100)를 구성할 수 있다.
제2 실시 예
한편 제1 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 프로브 기판(120) 위에 노출공(132)이 형성된 지지층(131)이 접합되고, 노출공(132)을 통하여 프로브 기판(120)에 프로브 핀(180)이 접합되어 전기적으로 연결된 구성을 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다.
예컨대 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 지지 기판(138) 위에 비아 홀(134)이 형성된 프로브 기판(136)이 접합되고, 비아 홀(134)에 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 삽입되어 전도성 접착제(133)를 매개로 접합되어 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 프로브 어레이 헤드(130)은 프로브 기판 부재 및 프로브 기판 부재에 전도성 접착제(133)을 매개로 전기적으로 접합된 프로브 핀(180)을 포함한다. 프로브 기판 부재는 지지 기판(138)과, 지지 기판(138) 위에 비전도성 접착제(135)를 매개로 접합된 프로브 기판(136)을 포함한다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 특히 도 10 내지 도 15는 경연성 인쇄회로기판 타입의 프로브 기판(136)을 포함하는 프로브 어레이 헤드(130) 제조를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 10을 참조하면, 프로브 핀(180)이 배치될 수 있는 공간을 가지는 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)를 마련한다. 이를 보다 상세히 설명하면, 일정 두께와 폭을 가지는 웨이퍼들을 마련하고, 사진 공정과 에칭 공정을 이용하여 우선적으로 프로브 핀(180)의 접촉부(185)가 삽입될 수 있는 핀 홀 영역(201)이 마련되는 제2 웨이퍼(220)를 마련할 수 있다. 그리고 제2 웨이퍼(220) 상에 배치되며 프로브 핀(180)의 빔부(183)가 배치되는 받침 영역을 포함하며 프로브 핀(180)의 접속부(181) 노출시키는 빔부 안착 영역(207)이 마련된 제1 웨이퍼(210)를 마련한다. 제1 웨이퍼(210)의 형상 또한 사진 공정 및 에칭 공정을 이용하여 프로브 핀(180)의 빔부(183)에 대응하는 형상으로 가공할 수 있다. 여기서 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)의 전체 두께는 프로브 핀(180)의 접속부(181)를 제외한 수직 높이에 해당하도록 마련될 수 있다. 이에 따라 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)가 마련한 공간 상에 프로브 핀(180)이 안착되면, 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 제1 웨이퍼(210)의 전면으로부터 일정 높이만큼 돌출된 형태로 배치될 수 있다.
다음으로 도 11에 도시된 바와 같이 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)를 각각 구비하고 핀 홀 영역(201)과 빔부 안착 영역(207)이 연결되도록 합착한 후, 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)에 형성된 공간에 프로브 핀(180)을 안착시킨다. 여기서 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)를 합착하도록 구성하는 것은 공정을 보다 단순하게 하기 위한 것이다. 이에 따라 설계자 의도에 따라 하나의 웨이퍼를 프로브 핀(180)이 안착될 수 있는 형상으로 가공하는 것도 가능할 것이다. 프로브 핀(180) 배치 시, 제2 웨이퍼(220)에 마련된 핀 홀 영역(201)에 프로브 핀(180)의 접촉부가 배치되도록 작업한다. 그리고 제2 웨이퍼(220)의 전면에 프로브 핀(180)의 빔부 일면이 대면되도록 프로브 핀(180)을 배치한다.
다음으로 도 12에 도시된 바와 같이 프로브 핀(180)의 일측을 덮는 스페이서(spacer; 230)를 마련한다. 즉 프로브 핀(180) 영역 중 핀 홀 영역 상부에서 프로브 핀(180)의 일면을 덮도록 스페이서(230)를 배치한다. 이때 스페이서(230)는 제1 웨이퍼(210) 영역을 충진하는 형태로 마련될 수 있다. 스페이서(230) 형성 시 프로브 핀(180)의 나머지 영역 즉 프로브 핀(180)의 빔부 일부와 접속부가 마련된 영역이 노출되도록 하기 위하여 사진 공정과 에칭 공정이 이용될 수 있다. 이와 같은 방식을 기반으로 프로브 핀(180), 제1 웨이퍼(210), 제2 웨이퍼(220) 및 스페이서(230)를 포함하는 프로브 어레이 프레임(250)을 마련할 수 있다. 이때 스페이서(230)의 소재로는 제1 웨이퍼(210)의 소재와 동일한 실리콘가 사용될 수 있고, 그 외 세라믹, 플라스틱 등 다양한 소재가 사용될 수 있다.
이후 도 13에 도시된 바와 같이 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 접속되는 비아 홀(134)을 가지는 프로브 기판(136)을 프로브 어레이 프레임(250) 상에 마련한다. 프로브 기판(136)은 프로브 핀(180)의 접속부(181) 영역을 제외한 나머지 영역에 마련된 제1 웨이퍼(210) 영역과 스페이서(230) 영역 및 제2 웨이퍼(220) 영역과 대면되는 회로 기판으로, 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 접속되는 비아 홀(134)을 포함한다. 여기서 비아 홀(134) 내에는 프로브 핀(180)의 접속부(181) 고정과 함께 전기적 연결을 위하여 전도성 접착제(133)가 충진될 수 있다.
다음으로 도 14에 도시된 바와 같이 프로브 기판(136) 상에 프로브 핀(180)의 접속부(181)를 지지하는 지지 기판(138)이 비전도성 접착제(135)를 매개로 접합된다.
이후 도 15에 도시된 바와 같이 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220) 및 스페이서(230)를 해체하여 프로브 어레이 헤드(130)를 마련할 수 있다. 즉 프로브 기판(136)에서 제1 웨이퍼(210)와 제2 웨이퍼(220)를 분리한다. 그리고 스페이서(230)를 프로브 기판(136)의 표면을 따라서 수평 방향으로 이동시켜 프로브 핀(180)과 프로브 기판(136) 사이에서 분리함으로써, 프로브 어레이 헤드(130)를 마련할 수 있다. 또는 스페이서(230)가 제1 웨이퍼(210)와 동일한 소재인 경우, 에칭 공정을 이용하여 제거하여 프로브 어레이 헤드(130)를 마련할 수 있다.
상술한 바와 같은 방식으로 제작된 프로브 어레이 헤드(130)는 프로브 핀(180)이 프로브 기판(136)에 마련된 비아 홀(134)에 삽입되어 접합되고, 프로브 기판(136)은 지지 기판(138)에 의해 지지된다. 여기서 프로브 기판(136)은 경연성 인쇄회로기판이 될 수 있다. 프로브 기판(136)의 내부에 형성된 회로패턴은 일단은 비아 홀(134)에 연결되고, 타단은 프로브 기판(136)의 일측면으로 노출된다. 일측으로 노출된 회로패턴은 외부의 연성 인쇄회로기판과 연결부재에 의해 메인 회로기판에 전기적으로 접속될 수 있다.
한편 제2 실시 예에서는, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 프로브 어레이 프레임(350) 위에 프로브 기판(136)을 접합한 후, 프로브 기판(136) 위에 지지 기판(138)을 접합하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 아니다. 예컨대 지지 기판(138)에 프로브 기판(136)이 접합한 후, 지지 기판(138)에 의해 지지된 프로브 기판(136)을 프로브 어레이 프레임(250)에 접합할 수 있다.
제3 및 제4 실시 예
한편 제1 실시 예에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 지지층(131)의 노출공(132)에 삽입되는 예를 개시하였다. 그리고 제2 실시 예에서는, 도 15에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 프로브 기판(136)의 비아 홀(134)에 삽입되는 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 프로브 핀(180)의 접속부(181)는 프로브 기판(136)의 면 상에 표면 실장 형태로 접합될 수 있다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드(130)를 보여주는 도면들이다. 여기서 도 16은 프로브 어레이 헤드(130)의 일부를 보여주는 평면도이고, 도 17은 도 16의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 제3 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 지지 기판(138), 프로브 기판(136) 및 복수의 프로브 핀(180)을 포함하며, 복수의 프로브 핀(180)은 프로브 기판의(136) 면 상에 표면 실장 형태로 접합된 구조를 갖는다.
지지 기판(138)으로는 웨이퍼와 유사한 열팽창율을 갖는 소재가 사용될 수 있다. 예컨대 지지 기판(138)의 소재로는 세라믹, 인바, 노비나이트를 포함하는 금속합금 등이 사용될 수 있다.
프로브 기판(136)은 지기 기판(138) 위에 비전도성 접착제(135)를 매개로 접합되어 고정된다. 프로브 기판(136)으로는 연성 인쇄회로기판이 사용될 수 있다. 프로브 기판(136) 중 지지 기판(138)의 외측으로 연장된 프로브 기판(136) 부분은 메인 회로기판에 접합된다.
프로브 기판(136)은 양면에 회로패턴이 형성되어 있으며, 양면에 형성된 회로패턴은 복수의 비아 홀(131)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 프로브 기판(136)은 다층으로 형성될 수 있으며, 이 경우 프로브 기판(136)의 내부에 회로패턴이 형성될 수 있다. 프로브 기판(136)의 내부에 형성된 회로패턴은 비아 홀(131)에 의해 프로브 기판(136)의 양면에 형성된 회로패턴 중에 적어도 하나에 연결될 수 있다. 복수의 비아 홀(131)은 프로브 기판(136)에 접합될 프로브 핀(180)의 수에 대응되게 형성될 수 있다. 프로브 핀(180)이 접속되는 용도 이외의 용도로 사용될 비아 홀(131)이 필요한 경우, 비아 홀(131)은 프로브 핀(180)의 수보다 많게 형성될 수도 있다.
웨이퍼의 반도체 칩에는 복수의 칩 패드가 미세피치로 형성되기 때문에, 프로브 기판(136)에 접합되는 프로브 핀(180) 또한 이러한 칩 패드의 미세피치에 대응될 수 있도록 프로브 기판(136)에 접합된다. 따라서 프로브 기판(136)에 형성되는 비아 홀(131)은 칩 패드의 미세피치에 대응할 수 있도록 지그재그 형태로 형성될 수 있다.
비아 홀(131) 위에 프로브 핀(180)이 접합될 때, 프로브 핀(180)을 안정적으로 지지할 수 있도록 비아 홀(131)의 노출공(132)을 충전제(133a)로 충전할 수 있다. 충전제(133a)로는 전도성 또는 비전도성 충전제가 사용될 수 있다. 예를 들어 전도성 충전제로는 은, 구리, 니켈 또는 솔더 등이 사용될 수 있다. 비전도성 충전제로는 에폭시 소재, 포토 솔더 레지시트 등이 사용될 수 있다.
그리고 복수의 프로브 핀(180)은 프로브 기판(136)의 비아 홀(131) 위에 접합된다. 이때 제3 실시 예에서는 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 비아 홀(131) 위에 탑재되어 접합된다. 프로브 핀(180)을 비아 홀(131)에 접합하는 방법으로는 브레이징, 솔더링, 레이저 용접 등의 방법이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 도면부호 187은 전술된 접합 방법에 의해 형성된 접합층(187)이다. 비아 홀(131)의 노출공(132)은 충전제(133a)에 의해 충전되어 있기 때문에, 비아 홀(131) 위에 탑재되는 프로브 핀(180)의 접속부(181)를 안정적으로 지지할 수 있다.
이때 제3 실시 예에 따른 프로브 핀(180)은 제1 및 제2 실시 예에 따른 프로브 핀과 비교할 때, 빔부(183)와 접촉부(185)는 동일한 형태를 가지고, 접속부(181)는 비아 홀(131)에 삽입되는 부분이 제거되어 있다는 점에서 차이가 있다.
이와 같이 제3 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 프로브 핀(180)이 비아 홀(131) 위에 표면 실장되는 형태로 접합되기 때문에, 프로브 핀(180)이 비아 홀(131)에 삽입되는 제1 및 제2 실시 예에 따른 접합 방식과 비교하여 비아 홀(131)의 크기를 줄일 수 있다. 비아 홀(131)의 크기를 줄임으로써, 비아 홀(131) 간의 간격을 좀 더 미세피치화할 수 있기 때문에, 제3 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 웨이퍼의 반도체 칩에 형성된 칩 패드의 미세피치화에 보다 효과적으로 대응할 수 있다.
이러한 제3 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 도 10 내지 도 15에 개시된 제2 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드의 제조 방법과 동일한 순서로 제조할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
또는 일면에 지지 기판(138)이 접합된 프로브 기판(136)의 비아 홀(131)들에 각각 프로브 핀(180)을 접합하여 제3 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)를 제조할 수도 있다.
제4 실시 예
도 18 및 도 19는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 프로브 카드의 프로브 어레이 헤드(130)를 보여주는 도면들이다. 도 18은 프로브 어레이 헤드(130)의 일부를 보여주는 평면도이고, 도 19는 도 18의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 제4 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 지지 기판(138), 프로브 기판(136) 및 복수의 프로브 핀(180)을 포함하며, 복수의 프로브 핀(180)은 프로브 기판(136)의 면 상에 표면 실장 형태로 접합된 구조를 갖는다.
제4 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 지지 기판(138), 프로브 기판(136) 및 복수의 프로브 핀(180)을 포함하고, 프로브 기판(136)의 면 상에 프로브 핀(180)이 접합되는 구조를 갖는다는 점에서 제3 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드와 동일한 구성을 갖기 때문에, 이 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
하지만 제4 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 복수의 프로브 핀(180)이 프로브 기판(136)의 일면에 형성된 회로패턴(137) 위에 접합된다는 점에서 제3 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드와 비교하여 구성 상의 차이를 갖고 있다.
프로브 기판(136)은 양면에 회로패턴(137)이 형성되어 있으며, 양면에 형성된 회로패턴(137)은 복수의 비아 홀(131)에 의해 전기적으로 연결된다. 복수의 비아 홀(131)은 프로브 기판(136)에 접합될 프로브 핀(180)의 수에 대응되게 형성될 수 있다. 프로브 기판(136)의 면에 형성된 회로패턴(137)은 비아 홀(131)에 연결되어 형성되며, 끝단 부분에 프로브 핀(180)이 접합될 접속 패드(137a)가 형성되어 있다.
그리고 복수의 프로브 핀(180)은 프로브 기판(136)의 접속 패드(137a)에 접합된다. 이때 제4 실시 예에서는 프로브 핀(180)의 접속부(181)가 접속 패드(137a) 위에 탑재되어 접합된다. 프로브 핀(180)을 접속 패드(137a)에 접합하는 방법으로는 브레이징, 솔더링, 레이저 용접 등의 방법이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 도면부호 187은 전술된 접합 방법에 의해 형성된 접합층(187)이다.
이와 같이 제4 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 프로브 핀(180)이 접속 패드(137a) 위에 면 실장되는 형태로 접합되기 때문에, 제1 및 제2 실시 예와 같이 프로브 핀이 비아 홀에 삽입되는 접합 방식과 비교하여 비아 홀(131)의 크기를 줄일 수 있다. 또한 비아 홀(131)에 연결된 회로패턴(137)을 통하여 프로브 핀(180)이 접합되는 접속 패드(137a)를 비아 홀(131)로부터 원하는 형태로 재배치가 가능하기 때문에, 제4 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 웨이퍼의 반도체 칩에 형성된 칩 패드의 미세피치화에 보다 효과적으로 대응할 수 있다. 즉 비아 홀(131)이 형성된 부분에 대해서 회로패턴(137)을 재배선하여 프로브 핀(180)이 접합되는 접속 패드(137a)를 형성함으로써, 비아 홀(131) 간의 간격에 비해서 접속 패드(137a) 간의 간격을 보다 넓게 확보할 수 있다. 따라서 비아 홀 삽입 방식과 비교할 때, 제4 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 웨이퍼의 반도체 칩에 형성된 칩 패드의 미세피치화에 보다 효과적으로 대응할 수 있다. 또한 비아 홀(131) 간의 간격에 비해서 접속 패드(137a) 간의 간격을 보다 넓게 확보할 수 있기 때문에, 프로브 핀(180)의 미세피치화에 따라 인접하는 프로브 핀(180) 간의 쇼트 문제도 억제할 수 있는 이점이 있다.
이때 제4 실시 예에 따른 프로브 핀(180)은 제3 실시 예에 따른 프로브 핀과 동일한 형태를 가질 수 있다.
제4 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드(130)는 도 10 내지 도 15에 개시된 제2 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드의 제조 방법과 동일한 순서로 제조할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
또는 일면에 지지 기판(138)이 접합된 프로브 기판(136)의 접속 패드(137a)들에 각각 프로브 핀(180)을 접합하여 제4 실시 예에 따른 프로브 어레이 헤드를 제조할 수도 있다.
한편 이와 같은 방식으로 제조된 프로브 어레이 헤드(130)는 앞서 설명한 지지판(110)의 관통 홀(139)에 삽입되어 프로브 카드를 구성할 수 있으며, 또한 사용자 목적에 따라 복수의 프로브 어레이 헤드들이 집적되어 지지판 없이 독립적으로 프로브 카드의 헤드를 구성할 수 도 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 프로브 카드 110 : 지지판
120 : 프로브 기판 121 : 회로패턴
125 : 제1 패드 127 : 제2 패드
130 : 프로브 어레이 헤드 131 : 지지층
132 : 노출공 133 : 전도성 접착제
134 : 비아 홀 135 : 비전도성 접착제
136 : 프로브 기판 137 : 회로패턴
137a : 접속 패드 139 : 관통 홀
140 : 메인 회로기판 150 : 인터페이스 핀
160 : 상부 보강판 170 : 연결 보강판
180 : 프로브 핀 181 : 접속부
183 : 빔부 185 : 접촉부
190 : 체결부재 210, 211, 220, 230 : 웨이퍼
250 : 프로브 어레이 프레임
120 : 프로브 기판 121 : 회로패턴
125 : 제1 패드 127 : 제2 패드
130 : 프로브 어레이 헤드 131 : 지지층
132 : 노출공 133 : 전도성 접착제
134 : 비아 홀 135 : 비전도성 접착제
136 : 프로브 기판 137 : 회로패턴
137a : 접속 패드 139 : 관통 홀
140 : 메인 회로기판 150 : 인터페이스 핀
160 : 상부 보강판 170 : 연결 보강판
180 : 프로브 핀 181 : 접속부
183 : 빔부 185 : 접촉부
190 : 체결부재 210, 211, 220, 230 : 웨이퍼
250 : 프로브 어레이 프레임
Claims (17)
- 테스트할 웨이퍼의 반도체 칩들에 대응되게 복수의 관통 홀이 형성된 지지판;
상기 복수의 관통 홀에 각각 삽입 설치되며, 상기 웨이퍼의 반도체 칩의 패드들에 대응되게 복수의 프로브 핀을 구비하는 복수의 프로브 어레이 헤드;
상기 지지판이 고정 설치되며, 상기 복수의 프로브 어레이 헤드가 전기적으로 연결되는 메인 회로기판;
상기 프로브 어레이 헤드와 상기 메인 회로기판 사이에 배치되어 상기 프로브 어레이 헤드의 프로브 핀과 상기 메인 회로기판을 전기적으로 연결하는 인터페이스 핀;을 포함하며,
상기 복수의 프로브 어레이 헤드는 각각,
지지 기판;
상기 지지 기판 위에 접합되는 연성의 프로브 기판;
상기 프로브 기판의 면 상에 접합된 복수의 프로브 핀;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 제1항에 있어서, 상기 프로브 기판은,
양면에 형성된 회로패턴과, 양면의 회로패턴을 서로 연결하는 복수의 비아 홀을 포함하며, 상기 복수의 프로브 핀은 상기 복수의 비아 홀 위에 각각 접합되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 제2항에 있어서, 상기 프로브 기판은,
상기 비아 홀에 충전되는 충전제;를 더 포함하며,
상기 충전제는 상기 비아 홀에 접합되는 상기 프로브 핀을 지지하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 제1항에 있어서, 상기 프로브 기판은,
양면에 형성된 회로패턴과, 양면의 회로패턴을 연결하는 복수의 비아 홀을 포함하며, 상기 복수의 프로브 핀은 상기 복수의 비아 홀에서 연장된 회로패턴에 각각 접합되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 제4항에 있어서, 상기 프로브 핀이 접합되는 면에 형성된 회로패턴은,
상기 비아 홀에 연결되어 형성되며, 끝단 부분에 상기 프로브 핀이 접합되는 접속 패드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로브 어레이 헤드는 적어도 하나의 반도체 칩의 칩 패드들에 대응되게 복수의 프로브 핀이 형성된 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 제6항에 있어서, 상기 프로브 핀은
상기 프로브 기판의 면 상에 표면 실장 형태로 접합되는 접속부;
일단이 상기 접속부의 상단부에 연결되어 수평 방향으로 연장되며, 상기 수평 방향으로 중심 부분에 관통부가 형성되고, 상기 관통부의 바닥의 일측과 천장의 타측을 연결하는 적어도 하나의 핀 압 조절바를 갖는 빔부;
상기 빔부의 타단에 연결되어 위쪽으로 뻗어 있으며, 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩의 칩 패드에 접촉하는 접촉팁을 갖는 접촉부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 제6항에 있어서,
상기 지지판은
반도체 칩이 배열된 웨이퍼의 열팽창률과 유사한 열팽창률을 가지는 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 제6항에 있어서,
상기 프로브 어레이 헤드 또는 상기 지지판과 상기 메인 회로기판 사이에 배치되어 상기 프로브 어레이 헤드 또는 상기 지지판을 메인 회로기판과 연결되도록 보강하는 연결 보강판;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 제9항에 있어서,
상기 프로브 어레이 헤드의 일측 또는 상기 지지판의 일측을 관통하여 상기 연결 보강판을 상기 메인 회로기판에 고정시키는 제1 체결부재; 및
상기 프로브 어레이 헤드의 일측 또는 상기 지지판의 일측과 상기 연결 보강판 및 상기 연결 보강판과 상기 메인 회로기판은 연결 고정시키는 제2 체결부재;
중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. - 프로브 카드용 프로브 어레이 헤드로서,
지지 기판;
상기 지지 기판 위에 접합되고, 상기 지지 기판에서 연장된 부분은 메인 회로기판에 접합되는 연성의 프로브 기판;
상기 프로브 기판의 면 상에 접합된 복수의 프로브 핀;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 프로브 어레이 헤드. - 제11항에 있어서, 상기 프로브 기판은,
양면에 형성된 회로패턴과, 양면의 회로패턴을 서로 연결하는 복수의 비아 홀을 포함하며, 상기 복수의 프로브 핀은 상기 복수의 비아 홀 위에 각각 접합되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 프로브 어레이 헤드. - 제12항에 있어서, 상기 프로브 기판은,
상기 비아 홀에 충전되는 충전제;를 더 포함하며,
상기 충전제는 상기 비아 홀에 접합되는 상기 프로브 핀을 지지하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 프로브 어레이 헤드. - 제11항에 있어서, 상기 프로브 기판은,
양면에 형성된 회로패턴과, 양면의 회로패턴을 서로 연결하는 복수의 비아 홀을 포함하며, 상기 복수의 프로브 핀은 상기 복수의 비아 홀에서 연장된 회로패턴에 각각 접합되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 프로브 어레이 헤드. - 제14항에 있어서, 상기 프로브 핀이 접합되는 면에 형성된 회로패턴은,
상기 비아 홀에 연결되어 형성되며, 끝단 부분에 상기 프로브 핀이 접합되는 접속 패드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 프로브 어레이 헤드. - 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 프로브 핀은 상기 프로브 기판 위에 적어도 하나의 반도체 칩의 칩 패드들에 대응되게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 프로브 어레이 헤드. - 제16항에 있어서, 상기 프로브 핀은
상기 프로브 기판의 면 상에 표면 실장 형태로 접합되는 접속부;
일단이 상기 접속부의 상단부에 연결되어 수평 방향으로 연장되며, 상기 수평 방향으로 중심 부분에 관통부가 형성되고, 상기 관통부의 바닥의 일측과 천장의 타측을 연결하는 적어도 하나의 핀 압 조절바를 갖는 빔부;
상기 빔부의 타단에 연결되어 위쪽으로 뻗어 있으며, 웨이퍼 상에 형성된 반도체 칩의 칩 패드에 접촉하는 접촉팁을 갖는 접촉부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 프로브 어레이 헤드.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120110472A KR20140044998A (ko) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | 프로브 어레이 헤드 및 그를 갖는 프로브 카드 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120110472A KR20140044998A (ko) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | 프로브 어레이 헤드 및 그를 갖는 프로브 카드 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140044998A true KR20140044998A (ko) | 2014-04-16 |
Family
ID=50652672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120110472A Ceased KR20140044998A (ko) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | 프로브 어레이 헤드 및 그를 갖는 프로브 카드 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140044998A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102098654B1 (ko) * | 2019-10-02 | 2020-04-09 | 주식회사 프로이천 | 프로브 카드 |
| CN112433077A (zh) * | 2019-08-26 | 2021-03-02 | 迅得机械股份有限公司 | 探针模块 |
| CN113466507A (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-01 | 普因特工程有限公司 | 探针头及包括其的探针卡 |
| KR102399195B1 (ko) * | 2022-01-06 | 2022-05-18 | 주식회사 프로이천 | 웨이퍼 테스트용 프로브 카드 |
-
2012
- 2012-10-05 KR KR1020120110472A patent/KR20140044998A/ko not_active Ceased
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20131014 Patent event code: PE09021S01D |
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20141125 Patent event code: PE09021S01D |
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Patent event date: 20150313 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20141125 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I Patent event date: 20140430 Comment text: Final Notice of Reason for Refusal Patent event code: PE06011S02I Patent event date: 20131014 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |