KR20050083184A - 반도체 검사용 프로브 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 검사용 프로브 카드를 제공한다. 본 발명의 프로브 카드는 반도체의 각 전극패드에 전기적 신호를 인가하기 위한 반도체 검사용 프로브 카드에 있어서, 절연 베이스와; 절연 베이스에 고정적으로 설치되는 인쇄회로기판과; 반도체의 각 전극패드에 대응되도록 인쇄회로기판에 수직한 상태로 설치되며, 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 고정단부와, 반도체의 각 전극패드와 접촉되는 접촉단부 및 고정단부와 접촉단부의 사이에 벤딩되는 탄성변형부를 갖춘 다수의 도전성 니들을 포함한다. 이러한 본 발명에 의하면, 니들을 제한된 공간내에 고밀도로 설치할 수 있음에 따라 초고집적화·미세화 된 반도체의 전극패드에 대응하여 그 수량과 집적도를 증대시킬 수 있다. 특히, 니들의 수량과 집적도를 증대시켜 한꺼번에 많은 전극패드와 접촉시킬 수 있음으로써 반도체의 전기적 특성을 보다 쉽고 보다 빠르게 측정할 수 있다. 또한, 반도체와 접촉되는 니들의 접촉단부가 항상 동일한 높이를 유지케 함으로써 각 전극패드에 대한 접촉단부의 접촉위치와 접촉압력을 균일하게 유지시키며, 이에 따라 접촉위치와 접촉압력의 불균일로 인한 니들의 변형과 손상을 사전에 방지할 수 있다.

Description

반도체 검사용 프로브 카드{PROBE CARD FOR TESTING SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체를 검사하기 위한 프로브 카드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고집적화된 반도체 칩의 전기적 특성을 효율좋게 검사할 수 있는 반도체 검사용 프로브 카드에 관한 것이다.

반도체 칩은 웨이퍼를 형성하는 공정에서부터 형성된 웨이퍼를 검사하고 다이(die)를 보호하기 위한 패키징(packaging)에 이르기까지 여러 공정을 거치면서 제작된다. 특히, 검사공정은 웨이퍼를 구성하는 반도체 칩의 전기적 특성을 검사하기 위한 이른 바, 전기적 다이 분류(EDS: Electrical Die Sorting) 검사로서 불량 반도체 칩(이하. "반도체"라 약칭함.)을 가려낸다는 점에서 반드시 시행해야 한다.

한편, 전기적 특성 검사공정은 EDS 검사장비를 통해 이루어지는데, 이 EDS 검사장비는 각종 측정기기들이 내장된 테스터와, 테스터와 반도체를 전기적으로 연결시켜주는 프로브 카드를 갖추고 있다. 특히, 프로브 카드는 반도체의 전극패드와 직접 접촉하여 상기 전극패드에 전기적 신호를 인가하는 역할을 한다.

도 1에는 프로브 카드의 구성을 나타내는 단면도가 도시되어 있다. 이에 따르면, 프로브 카드는 베이스(1)를 가지며, 이 베이스(1)의 밑면에는 인쇄회로기판 (3)이 설치된다. 인쇄회로기판(3)은 테스터(도시하지 않음)와 전기적으로 연결된다.

한편, 인쇄회로기판(3)의 밑면에는 세라믹 재질의 절연판(5)이 부착되며, 이 절연판(5)에는 반도체(S)의 전극패드(S1)와 직접적으로 접촉하는 다수의 니들(7)이 간격을 두고 외팔보(Cantilever) 형태로 고정 설치된다. 특히, 니들(7)은 절연판 (5)에 고정적으로 부착되는 몸체부(7a)와, 반도체(S)의 전극패드(S1)와 접촉되도록 몸체부(7a)의 일단에 절곡 형성되는 접촉단부(7b)와, 인쇄회로기판(3)의 전극(3a)에 접촉되도록 몸체부(7a)의 타단에 절곡 형성되는 연결단부(7c)로 이루어진다.

이러한 구성의 프로브 카드는, 인쇄회로기판(3)을 통해 상기 니들(7)에 전기적 신호를 인가한 다음, 인가된 전기적 신호를 다시 니들(7)의 접촉단부(7b)를 통해 반도체(S)의 전극패드(S1)에 인가함으로써, 상기 반도체(S)의 전기적 특성을 검사하게 된다.

한편, 니들(7)은 도 1에서와 같이 인접하는 다른 니들(7)에 대해 서로 다른 높낮이를 가지면서 상기 절연판(5)에 부착된다. 그리고, 니들(7)은 인접하는 다른 니들(7)에 대해 서로 다른 길이를 갖도록 구성된다. 이렇게, 니들(7)의 높낮이와 그 길이를 서로 다르게 구성한 것은, 각 니들(7)이 폭 방향을 따라 동일한 위치에서 일렬로 배치되는 것을 방지함으로써 각 니들(7)이 서로에 대해 엇갈려 배치될 수 있게 하기 위함이며, 이것은 고집적화 되어 간격이 좁아진 반도체(S)의 전극패드(S1)에 대응하여 각 니들(7)을 서로 접촉시키지 않으면서 그 간격을 최소화시키기 위함이다.

그러나 이와 같은 종래의 프로브 카드는 상기 반도체의 회로패턴이 점차적으로 초고집적화·미세화 됨에 따라 상기 반도체를 검사하기에 많은 어려움을 겪고있다.

즉, 반도체(S)의 초고집적화·미세화가 점차적으로 가속화되면, 상대적으로 프로브 카드의 니들(7)이 접촉되는 반도체(S)의 전극패드(S1)도 초고집적화 되면서 그 수량이 점차적으로 증가된다. 따라서, 초고집적화 되고 수량이 증가되는 반도체 (S)의 전극패드(S1)에 니들(7)의 접촉단부(7b)를 접촉시키기 위해서는 니들(7)의 집적도와 수량도 전극패드(S1)의 집적도와 수량에 대응하여 점차 증가시켜주어야만 한다.

그러나, 프로브 카드의 니들(7)은 도 1에 도시된 바와 같이 절연판(5)에 외팔보 형태로 뉘어져 배열되는 바, 많은 설치면적을 차지하게 되며, 이에 따라 니들 (7)을 설치할 수 있는 공간이 상대적으로 줄어들게 된다. 결국, 제한된 공간내에 많은 수의 니들(7)을 설치할 수 없으므로 반도체(S)의 전극패드(S1)에 대응하여 그 집적도와 개수를 증가시켜 줄 수 없게 되며, 따라서 반도체(S)의 전기적 특성을 검사하는데에 많은 어려움이 따르는 것이다.

또한, 외팔보 형태의 니들(7)은 반도체(S)의 반복적인 측정을 위해 최소한의 탄성력을 확보해야 하는 바, 최소한의 탄성력 확보를 위해 그 직경을 무한정 가늘게 하는 것에도 한계가 있다. 이는 반도체(S) 전극패드(S1)의 집적도와 수량 증가에 대응하여 그 집적도와 개수를 증가시켜 줄 수 없는 또 다른 원인이 된다.

이 밖에도, 종래의 프로브 카드는 니들(7)의 길이와 그 높낮이가 서로 다른 바, 반도체(S)의 전극패드(S1)에 대한 접촉단부(7b)의 접촉위치와 접촉압력도 서로 다르며, 이에 따라 니들(7)의 접촉단부(7b)가 쉽게 변형되고 손상되는 문제점이 발생된다. 더욱이, 접촉단부(7b)가 변형되고 손상됨에 따라 반도체(S)의 전극패드 (S1)에 대한 접촉단부(7b)의 접촉불량이 발생되어 반도체(S)의 검사효율까지 떨어뜨리는 문제점도 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 반도체의 전극패드가 초고집적화·미세화되어 그 수량이 증가되더라도 이에 대응할 수 있는 고집적도·고수량·고밀도의 니들을 갖춤으로써 반도체의 전기적 특성을 용이하게 검사할 수 있도록 구성된 반도체 검사용 프로브 카드를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체의 전극패드에 대한 니들의 접촉단부의 접촉위치와 접촉압력을 일정하게 유지케 함으로써 니들의 손상을 방지함과 아울러 반도체의 검사효율을 향상시킬 수 있도록 구성된 반도체 검사용 프로브 카드를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 반도체의 각 전극패드에 전기적 신호를 인가하기 위한 반도체 검사용 프로브 카드에 있어서, 절연 베이스와; 상기 절연 베이스에 고정적으로 설치되는 인쇄회로기판과; 상기 반도체의 각 전극패드에 대응되도록 상기 인쇄회로기판에 수직한 상태로 설치되며, 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 고정단부와, 상기 반도체의 각 전극패드와 접촉되는 접촉단부 및 상기 고정단부와 접촉단부의 사이에 벤딩되는 탄성변형부를 갖춘 다수의 도전성 니들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 검사용 프로브 카드의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 검사용 프로브 카드 (10)는 절연 베이스(20)를 갖는다. 절연 베이스(20)는 절연성 재질로 구성되며, 후술하는 니들(40) 및 니들(40)이 설치되는 지지체(32)와 인쇄회로기판(30)을 지지하는 역할을 한다. 특히, 많은 수의 니들(40)이 설치될 때, 상기 니들(40)에 가해지는 큰 측정 하중에 의해 인쇄회로기판(30)이 변형되는 것을 방지하는 일종의 보강판이다.

한편, 절연 베이스(20)의 밑면에는 인쇄회로기판(30)이 고정적으로 설치되며, 인쇄회로기판(30)의 밑면에는 절연 지지체(32)가 설치되어 있다. 인쇄회로기판 (20)에는 부분 확대도에 나타난 바와 같이 다수의 랜드(Land: 30a)가 인쇄되어 있으며, 지지체(32)에는 랜드(30a)와 대응되는 다수의 장착홀(34)들이 형성되어 있다. 여기서, 인쇄회로기판(20)의 각 랜드(30a)들은 도시하지 않은 테스터와 전기적 연결이 되어 있다. 그리고 인쇄회로기판(30)의 랜드(30a)와 지지체(32)의 장착홀 (34)들은 검사하고자 하는 반도체(S)의 전극패드(S1)와 동일한 형태로 배열되며, 동일한 개수로 이루어짐은 물론이다.

다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 프로브 카드(10)는 지지체(32)의 장착홀 (34)에 수직한 상태로 끼워지면서 그 상단부가 인쇄회로기판(30)의 랜드(30a)에 접촉되는 다수의 도전성 니들(40)을 갖는다.

니들(40)은 도전성이 우수하고 탄성이 높은 재질, 예를 들어 텅스텐합금으로 구성되는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 지지체(32)의 장착홀(34)에 수직한 상태로 끼워지면서 인쇄회로기판(30)의 랜드(30a)와 접촉되는 고정단부(42)와, 반도체(S)의 전극패드(S1)와 직접적으로 접촉되는 접촉단부(44) 그리고 고정단부(42)와 접촉단부(44)의 사이에 절곡된 형태로 벤딩된 탄성변형부(46)를 갖는다. 특히, 탄성변형부(46)는 대략 "ㄷ"자 형상을 이루는 것으로, 도 4a에 도시된 바와 같이 접촉단부(44)와 반도체(S)의 전극패드(S1)가 서로 접촉함에 따라 탄성 변형되도록 구성된다. 이러한, 탄성변형부(46)는 접촉단부(44)와 반도체(S)의 전극패드(S1)가 서로 접촉함에 따라 상기 니들(40)에 발생되는 축방향 응력(Buckling Stress)을 해소시켜주는 역할을 한다.

한편, 도 4b와 도 4c에 도시된 바와 같이 반도체(S)가 더욱 상승하여 전극패드(S1)와 접촉단부(44)의 접촉압력이 더욱 높아지면, 탄성변형부(46)는 더 이상 탄성변형할 수 없는 상태에 이르는데, 이때부터는 니들(40)의 접촉단부(44)가 휨변형되면서 니들(40)에 형성되는 축방향 응력을 해소시킨다.

이와 같은 구성의 니들(40)은 인쇄회로기판(30)에 수직한 상태로 고정되는 바, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 인쇄회로기판(30)에 높은 밀도로 설치될 수 있으며, 이에 따라 초고집적화·미세화 된 반도체(S)의 전극패드(S1)에 대응하여 그 수량과 집적도가 증대될 수 있게 된다. 특히, 반도체(S)의 전극패드(S1)에 접촉되는 하부의 접촉단부(44)가 같은 높이로 일정하게 정렬됨으로써 상기 각 전극패드 (S1)에 대한 접촉단부(44)의 접촉위치와 접촉압력을 균일하게 유지시킬 수 있으며, 이에 따라 접촉위치와 접촉압력의 불균일로 인한 니들(40)의 변형과 손상 및 전기적 특성치 변화를 방지할 수 있게 한다.

한편, 본 발명에서는 상기 니들(40)을 지지체(32)의 장착홀(34)에 끼워서 인쇄회로기판(30)과 억지 끼워 맞춤하는 것으로 설명하였지만, 예를 들어 회로를 구성한 지지체(32)의 장착홀(34)에 끼워서 솔더링하는 것도 가능하며, 인쇄회로기판 (30)에 장착홀을 직접 형성하여 끼워 고정시키는 것도 가능하다.

그리고 본 발명에서는 상기 니들(40)을 인쇄회로기판(30)에 직접 설치하는 것으로 설명하였지만, 예를 들어 니들(40)과 인쇄회로기판(30)을 와이어 솔더 또는 FPC 커넥터(Flexible Printed Circuit connector:도시하지 않음 )를 이용하여 연결하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 도 3에서는 니들(40)의 탄성변형부(46)를 "ㄷ"자 형상으로 구성하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 "ㄷ"자 형상의 탄성변형부(46)를 형성하되, 이를 트인 개구(46a)를 향해 점차 좁아지게 형성하는 것도 가능하며, 도 6에 도시된 바와 같이 "ㄷ"자 형상의 탄성변형부 (46)를 형성하되, 이를 트인 개구(46a)를 향해 점차 넓어지게 형성하는 것도 가능하다. 그리고 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 탄성변형부(46)를 형성하되, 이를 "∠"형상 또는 "반원" 형상으로 형성하는 것도 가능하다. 또한, 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 탄성변형부(46)를 형성하되, 이를 "지그재그형" 또는 "톱니형" 으로 벤딩하는 것도 가능하다.

이러한 다른예의 탄성변형부(46)는 여러 가지 형태로 구성됨으로써 탄성변형이 보다 효율적으로 이루어지게 하며, 이러한 형태 이외에도 탄성변형부(46)의 변형율을 높여주는 형상이라면, 이떠한 형상이라도 좋다.

한편, 본 발명의 니들은 그 외면에 금코팅층(도시하지 않음)이 형성된다. 이 금코팅층은 니들(40)의 도전성능을 증대시키기 위한 것으로, 증착에 의한 방법으로 코팅된다.

다시, 도 2를 살펴보면, 본 발명의 프로브 카드(10)는 인쇄회로기판(30)을 덮는 커버(50)를 더 갖는다. 이 커버(50)는 외부의 충격 및 이물질로부터 인쇄회로기판(30)과 니들(40)을 보호하기 위하여 설치되어 있다.

한편, 커버(50)에는 니들(40)의 접촉단부(44)가 통과할 수 있는 관통구멍 (52)이 형성되어 있으며, 이 관통구멍(52)에는 니들(40)의 접촉단부(44)를 수직축선(L)에 대해 소정각도로 기울여주는 기울임 부재(60)가 설치된다. 기울임 부재 (60)는 니들(40)의 접촉단부(44)를 한쪽 방향으로 가이드 하는 가이드 판(62)에 의해 구현될 수 있는데, 이 가이드 판(62)은 니들(40)의 접촉단부(44)가 끼워져 관통되는 가이드 구멍(64)을 갖추고 있다. 가이드 구멍(64)은 도 3에 도시된 바와 같이 니들(40)의 고정단부(42)로부터 연장되는 수직축선(L)에 대해 이격되게 구성되는데, 이렇게 이격되게 구성되는 가이드 구멍(64)은 니들(40)의 접촉단부(44)를 일측으로 밀어서 소정각도로 기울여 준다.

이러한 구성의 기울임 부재(60)는 니들(40)의 접촉단부(44)를 소정각도로 기울여 줌으로써 상기 니들(40)의 접촉단부(44)가 반도체(S)의 전극패드(S1)와 접촉할 때, 슬라이딩하면서 접촉 가능하게 한다.

다음으로, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 사용예를 도 11을 참고로하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 본 발명의 프로브 카드(10)를 프로브 장치(P)에 고정적으로 장착한다. 이때, 프로브 카드(10)의 인쇄회로기판(30)은 도시하지 않은 테스터와 전기적으로 연결된 상태임은 물론이다.

한편, 프로브 카드(10)의 장착이 완료되면, 검사할 반도체(S)를 하부에 배치시킨 다음, 반도체(S)의 전극패드(S1)와 프로브 카드(10)의 니들(40)을 서로 정렬시킨다.

그리고 전극패드(S1)와 니들(40)의 정렬이 완료되면, 하부의 반도체(S)를 상부로 천천히 상승시킨다. 그러면, 반도체(S)의 전극패드(S1)와 프로브 카드(10)의 니들(40)은 서로 접촉되고, 니들(40)과 전극패드(S1)가 서로 접촉됨에 따라 상기 니들(40)은 인쇄회로기판(30)의 랜드(30a)로부터 인가된 전기적 신호를 다시 반도체(S)의 전극패드(S1)에 인가하면서 상기 반도체(S)의 전기적 특성을 검사하게 되는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 검사용 프로브 카드는, 인쇄회로기판에 수직하게 설치되는 니들을 갖춤으로써 상기 니들을 제한된 공간내에 고밀도로 설치할 수 있으며, 이에 따라 초고집적화·미세화 된 반도체의 전극패드에 대응하여 그 수량과 집적도를 증대시킬 수 있다. 특히, 니들의 수량과 집적도를 증대시켜 한꺼번에 많은 전극패드와 접촉시킬 수 있음으로써 초고집적화·미세화 된 반도체의 전기적 특성을 보다 쉽고 보다 빠르게 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 프로브 카드는, 반도체와 접촉되는 니들의 접촉단부가 항상 동일한 높이를 유지케 함으로써 상기 각 전극패드에 대한 접촉단부의 접촉위치와 접촉압력을 균일하게 유지시키며, 이에 따라 접촉위치와 접촉압력의 불균일로 인한 니들의 변형과 손상을 사전에 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 반도체 검사용 프로브 카드의 구성을 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 검사용 프로브 카드의 구성을 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명의 프로브 카드를 구성하는 니들의 측면도,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 프로브 카드를 구성하는 니들의 작동을 나타내는 측면도,

도 5 내지 도 10은 본 발명의 프로브 카드를 구성하는 니들의 다른 예를 나타내는 측면도,

도 11은 본 발명에 따른 반도체 검사용 프로브 카드의 사용예를 나타내는 단면도이다.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

10: 프로브 카드 20: 절연 베이스

30: 인쇄회로기판 30a: 랜드

32: 지지체 34: 장착홀

40: 니들 42: 고정단부

44: 접촉단부 46: 탄성변형부

50: 커버 52: 관통구멍

60: 기울임 부재 62: 가이드 판

64: 가이드 구멍

Claims (6)

1. 반도체의 각 전극패드에 전기적 신호를 인가하기 위한 반도체 검사용 프로브 카드에 있어서,

   절연 베이스와;

   상기 절연 베이스에 설치되는 인쇄회로기판과;

   상기 반도체의 각 전극패드에 대응되도록 상기 인쇄회로기판에 수직한 상태로 설치되며, 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 고정단부와, 상기 반도체의 각 전극패드와 접촉되는 접촉단부 및 상기 고정단부와 접촉단부의 사이에 벤딩되는 탄성변형부를 갖춘 다수의 도전성 니들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사용 프로브 카드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 니들의 접촉단부를 상기 인쇄회로기판에 대해 소정각도로 기울여주는 기울임 부재를 더 구비하며, 이 기울임 부재는 상기 니들의 접촉단부를 수용하여 한쪽 방향으로 가이드 할 수 있도록 가이드 구멍을 갖춘 가이드 판인 것을 특징으로 하는 반도체 검사용 프로브 카드.
3. 제 1항에 있어서, 상기 니들라인의 탄성변형부는 "ㄷ"자형으로 벤딩되는 것을 특징으로 하는 반도체 검사용 프로브 카드.
4. 제 1항에 있어서, 상기 니들라인의 탄성변형부는 "∠"형으로 벤딩되는 것을 특징으로 하는 반도체 검사용 프로브 카드.
5. 제 1항에 있어서, 상기 니들라인의 탄성변형부는 반원형으로 벤딩되는 것을 특징으로 하는 반도체 검사용 프로브 카드.
6. 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 상기 니들의 고정단부가 끼워져 고정될 수 있는 다수의 장착홀을 갖는 지지체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사용 프로브 카드.