KR101473170B1

KR101473170B1 - 컨택트 프로브

Info

Publication number: KR101473170B1
Application number: KR1020130095279A
Authority: KR
Inventors: 이채윤
Original assignee: 리노공업주식회사
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2014-12-17

Abstract

본 발명은 피검사물의 피검사접점에 접촉하는 제1플런저와 검사회로의 검사접점에 접촉하는 제2플런저를 포함하는 컨택트 프로브에 관한 것이다.
본 발명의 컨텍트 프로브는 상기 제1의 플런저 또는 제2의 플런저는 대략 일정한 단면적을 갖고 연장하는 기둥부와, 상기 기둥부로부터 단면적이 감소하면서 연장하고 최선단이 상기 피검사접점 또는 검사접점에 접촉하는 단일의 접촉부를 포함하며, 상기 접촉부가 연장하는 기둥부의 시작점(S)에서 상기 접촉부의 최선단(T) 사이에 형성된 외면이 상기 시작점(S)과 최선단(T) 사이를 연결하는 가상직선(ST)으로 형성되는 원추면 보다 만곡되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 접촉부를 가진 컨택트 프로브는 테스트 시 접촉부에 마모가 이루어지더라도 오랫동안 날카로움을 유지하고, 이물질의 축적을 감소시킬 수 있어, 수명을 증가시킬 수 있다.

Description

컨택트 프로브{A CONTACT PROBE}

본 발명은 컨택트 프로브, 더욱 상세하게는 반도체와 같은 피검사물의 피검사접점에 접촉하는 접촉부의 수명을 연장하고 이물질 축적을 감소시켜 접촉저항을 유지할 수 있도록 할 수 있는 컨택트 프로브에 관한 것이다.

반도체 칩은 미세한 전자회로가 고밀도로 집적되어 형성되어 있으며, 제조공정 중에 각 전자회로의 정상 여부를 테스트한다.

반도체 칩의 테스트는 반도체 칩의 단자와 테스트 신호를 인가하는 검사회로기판의 접점(패드)을 전기적으로 연결하는 반도체 검사용 컨택트 프로브가 사용된다. 일반적으로 반도체 칩은 매우 미세한 패턴의 단자들 배열을 포함하고 있다. 따라서, 매우 미세한 패턴의 단자들에 접촉시켜 검사를 수행하기 위해서는 매우 미세한 크기의 컨택트 프로브를 프로브지지부에 집적하여 지지하여야 한다.

컨택트 프로브는 반도체 칩의 단자에 접촉하는 상부플런저, 상기 상부플런저 반대측에 배치되어 검사회로의 패드에 접촉하는 하부플런저, 상기 상부플런저와 하부플런저 사이에 배치되어 검사 시 상기 상부플런저와 하부플런저 중 적어도 하나에 압축에 따른 탄성력을 제공하는 탄성체를 포함하여 구성한다.

통상적으로 반도체 칩의 단자는 범프(bump)나 QFN(Quad Flat No-lead)타입을 포함한다. 일반적으로 QFN타입의 단자를 가진 반도체 칩을 검사하는 컨택트 프로브의 상부 플런저와 하부 플런저는 단일의 접촉부를 포함한다.

도 7은 종래의 컨택트 프로브(10)의 상부 플런저 또는 하부 플런저의 접촉부(16)의 형상을 나타낸 것으로, 일정한 단면적으로 연장하는 기둥부(14)와 이 기둥부(14)로부터 점차적으로 단면적이 일정 비율로 감소하는 접촉부(16)를 포함한다. 다시 말하면, 최선단(T)를 통과시킨 종단면도에서, 기둥부(14)의 접촉부 시작점(S)으로부터 접촉부(16)의 최선단(T)을 연결하는 선이 직선(ST)으로 이루어져 있다. 즉, 접촉부(16)의 형상은 일정한 비율로 감소하는 단면적을 갖는 원추형으로 이루어져 있다.

이와 같은 종래의 컨택트 프로브(10)의 접촉부(16)의 팁(Tip)은 수많은 테스트를 거치면서 마모가 심해지고, 이러한 마모에 의해 컨택트 프로브의 수명이 저하된다..

또한, 종래의 컨택트 프로브(10)는 반복되는 수많은 검사 시에 마모에 의해 팁의 표면적이 넓어져서 이물질, 예를 들면 주석(Tin)의 축적이 용이하며, 결과적으로 높은 Sn전이량으로 인한 접촉저항을 상승시켜 검사의 신뢰성이 저하된다.

본 발명의 목적은 상술한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피검사물의 피검사접점에 접촉하는 접촉부에 이물질의 축적을 감소시킬 수 있는 컨택트 프로브를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 접촉부 팁부의 날카로움을 유지할 수 있어 수명을 증가시킬 수 있는 컨택트 프로브를 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 컨택트 프로브는 피검사물의 피검사접점에 접촉하는 제1플런저와 검사회로의 검사접점에 접촉하는 제2플런저를 포함하는 컨택트 프로브에 있어서, 상기 제1의 플런저 또는 제2의 플런저는 대략 일정한 단면적을 갖고 연장하는 기둥부와, 상기 기둥부로부터 단면적이 감소하면서 연장하고 최선단(T)이 상기 피검사접점 또는 검사접점에 접촉하는 단일의 접촉부를 포함하며, 상기 접촉부가 연장하는 기둥부의 시작점(S)에서 상기 접촉부의 최선단(T) 사이에 형성된 외면이 상기 시작점(S)과 최선단(T) 사이를 연결하는 가상직선(ST)으로 형성되는 원추면 보다 만곡되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 접촉부의 최선단(T)을 통과하도록 절단하였을 때의 종단면에서, 상기 시작점(S)과 상기 최선단(T)을 연결하는 접촉부 외곽선은 2개 이상의 직선, 1개 이상의 오목곡선, 또는 직선과 오목곡선의 혼합으로 이루어질 수 있다.

상기 접촉부 외곽선은 프로브 축(C)에 수직인 직선을 포함할 수 있다.

상기 가상직선(L1)에서 상기 접촉부 외각선까지의 수직선 길이가 가장 긴 만곡점(P)에서 상기 최선단(T)을 연결하는 직선(PT)과 상기 가상직선(ST) 사이의 각도(θ)는 5∼20°인 것이 바람직하다.

상기 최선단(T)을 지나는 수평선(H1)과 상기 만곡점(P)을 지나는 수평선(H3) 사이의 수직선(TC1) 길이는 0.10∼0.16mm인 것이 바람직하다.

상기 시작점(S)과 상기 최선단(T)을 연결하는 접촉부 외곽선은 2개의 직선을 포함하며, 상기 만곡점(P)은 상기 2개의 직선이 만나는 지점인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 컨택트 프로브에 의하면 피검사물의 피검사접점에 접촉하는 접촉부에 이물질의 축적을 감소시킬 수 있고, 접촉부 팁부의 날카로움을 유지할 수 있어 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 컨택트 프로브의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 컨택트 프로브의 접촉부를 나타내는 도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 컨택트 프로브의 접촉부를 나타내는 도,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 컨택트 프로브의 접촉부를 나타내는 도,
도 5는 본 발명의 컨택트 프로브와 종래의 컨택트 프로브의 수명을 비교하여 테스트한 그래프,
도 6은 본 발명의 컨택트 프로브와 종래의 컨택트 프로브의 클린 주기를 비교하여 테스트한 그래프,
도 7은 종래의 컨택트 프로브의 접촉부를 나타내는 도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다. 설명의 편의상 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 컨택트 프로브(100)는 피검사물의 피검사접점에 접촉하는 제1플런저(120), 검사회로의 검사접점에 접촉하는 제2플런저(130), 상기 제1플런저(120)와 제2플런저(130) 각각을 부분적으로 수용하는 배럴(110)을 포함하여 구성할 수 있다.

배럴(110)은 상기 제1플런저(120)와 제2플런저(130) 각각을 요동가능하게 부분 수용할 수 있는 중공의 통 형태이다. 배럴(110)은 검사전류가 흐를 수 있도록 도전성 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 물론 상기 제1플런저(120)와 제2플런저(130) 중 하나는 배럴(110)에 고정되고, 다른 하나만 요동가능하게 수용될 수 있다.

배럴(110)은 검사시 가해진 압력에 의해 상기 부분 수용된 상기 제1플런저(120)와 제2플런저(130)가 서로를 향 탄성 압축될 수 있도록 내부에 스프링과 같은 탄성체(미도시)를 수용할 수 있다. 배럴(110) 내에 수용된 탄성체는 도전성 재질로 이루어지는 것이 상기 제1플런저(120)와 제2플런저(130) 사이에서 검사전류를 도통하도록 할 수 있다.

상부플런저(120)는 도 1에 나타낸 바와 같이 배럴(110)의 일측에 고정지지되어 있다. 물론 상부플런저(120)는 배럴(110)에 부분 수용되어 요동할 수 있도록 구성할 수도 있다.

상부 플런저(120)는 단면적이 일정하게 연장하는 기둥부(122)와 단면적이 점차 감소하는 상부 접촉부(124)를 포함할 수 있다.

상부 접촉부(124)는 끝이 날카롭게 되어 있어 검사시 피검사물의 피검사접점에 접촉하여 검사전류가 도통을 할 수 있게 한다. 검사 시에 상부 접촉부의 팁(tip) 부분은 압력을 받아 마모가 될 수 있고, 검사과정에서 많은 이물질, 예를 들면 주석(tin)이 축적될 수 있다. 따라서, 상부 접촉부의 팁(tip) 부분은 항상 날카로운 상태를 유지할 수 있는 것이 바람직하다.

하부 플런저(130)는 상기 배럴(110) 내에 부분 수용되어 상하 요동할 수 있다. 물론 상부 플런저(110)가 요동가능하게 배럴(110) 내에 부분 수동되면, 하부 플런저(130)는 배럴(110)에 고정될 수 있다.

하부 플런저(130)는 단면적이 일정하게 연장하는 기둥부(132)와 단면적이 점차 감소하는 하부 접촉부(134)를 포함할 수 있다.

하부 접촉부(134)는 검사시 검사회로기판(미도시)의 검사접점(패드)에 접촉하여 검사전류가 도통을 할 수 있게 한다. 하부 접촉부의 팁(tip) 부분은 검사 시 경도가 낮은 패드에 접촉되기 때문에 날카롭게 만들기 보다는 반구형과 같은 완만하게 형성하는 것이 바람직하다. 물론 필요에 따라 상부 접촉부(124)와 같이 날카롭게 형성하는 것도 가능하다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 컨택트 프로브(100)의 상부 플런저(120)를 확대하여 상세히 나타낸 종단면도이다.

상부 플런저(120)는 일정한 단면적으로 연장하는 기둥부(122)와, 점차적으로 단면적이 감소하는 접촉부(124)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 접촉부(124)의 외면은 완만한 기울기로 단면적이 감소하다가 P지점에서 다소 급격한 기울기로 단면적이 감소하는 한다. 즉, 접촉부(124)는 도 2의 단면도에서 직선SP와 직선PT로 이루어지는 외면을 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 접촉부의 외면은 시작점S에서 최선단T를 연결하는 가상직선(L)로 이루어지는 원추형 외면에 비해 만곡되게 형성할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 기둥부(122)의 시작점은 동일선상(S)의 원형이다. 접촉부(124)는 상기 원형의 동일선상의 시작점(S)에서 시작하는 제1경사도의 제1테이퍼부(SP) 및 상기 제1경사도보다 큰 경사도를 가진 제2경사도의 제2테이퍼부(PT)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 가상직선(L1)에서 상기 접촉부 외각선까지의 수직선 길이가 가장 긴 만곡점(P)은 직선SP와 직선PT이 서로 만나는 지점이다.

이와 같은 본 발명에 따른 상부 플런저(120)의 접촉부(124)는 NC가공이나 마이크로 베벨연마 등을 이용하여 제조할 수 있다.

비록 도 2에서 접촉부(124)의 외면은 2개의 직선SP와 직선PT으로 이루어지는 형상으로 표시하였지만, 3개 이상의 직선으로 이루어지는 외면일 수 있다.

이와 같이, 직선PT에 의해 이루어지는 외면의 경사가 직선 SP에 의해 이루어지는 외면보다 급격한 경사를 가짐으로써 팁(Tip)의 마모 시 주석(Tin)과 같은 이물질의 접착 확률이 낮아져 오랫동안 일정한 접촉저항을 유지할 수 있다.

상기 만곡점(P)에서 상기 최선단(T)을 연결하는 직선(L2)과 상기 가상직선(L1) 사이의 각도(θ)는 5∼20°인 것이 바람직하다. 만일, 5°미만이면 마모에 따른 이물질 접착 저하효과가 떨어지고, 20°를 초과하면 이물질 접착 저하효과는 우수하지만 지나치게 빨리 마모가 진행되어 수명이 줄어들 수 있다.

직선PT에 의해 이루어지는 외면의 높이, 즉 상기 최선단(T)을 지나는 수평선(H1)과 상기 만곡점(P)을 지나는 수평선(H3) 사이의 수직선(TC1) 길이는 0.10∼0.16mm인 것이 바람직하다.

본 발명의 제2실시예에 따른 접촉부(124)는 컨택트 프로브 중심 수직축(C)에 대해 수직으로 진행하다가 만곡점P에서 최선단T를 향해 점차 단면적이 감소하는 형상을 가진다. 즉, 도 3에서와 같이, 상기 접촉부(124)는 프로브 축(C)에 수직인 직선SP 및 직선PT로 이루어지는 외면을 갖는다. 결과적으로, 시작점S를 지나는 컨택트 중심 수직축에 직각인 수평선(H1)과 만곡점 P를 지나는 컨택트 중심 수직축에 직각인 수평선(H2)는 일치한다. 상기 가상직선(L1)에서 상기 접촉부 외각선까지의 수직선 길이가 가장 긴 만곡점(P)은 직선SP와 직선PT이 서로 만나는 지점으로 상기 수평선 H2 또는 H3상에 존재할 수 있다. 실제로, 도 3에서 만곡점P는 하나의 점으로 표현하였지만 적절한 곡률을 가진 형태의 오목부에 해당한다.

제1실시예와 마찬가지로, 상기 만곡점(P)에서 상기 최선단(T)을 연결하는 직선(L2)과 상기 가상직선(L1) 사이의 각도(θ)는 5∼20°인 것이 바람직하다. 제2실시예에서는 시작점S에서 만곡점P 까지 컨택트 프로브 중심 수직축(C)에 대해 수직으로 진행하기 때문에, 만곡점P를 지나는 수평선(H2, H3)에서 최선단T를 지나는 수평선(H1)의 수직선 길이, 즉 높이(h2)는 접촉부 전체의 높이에 해당한다.

본 발명의 제3실시예에 따른 접촉부(124)는 단면적 감소가 시작점 S에서 최선단T까지 진행하면서 서로 다른 비율로 이루어지는 형상을 가진다. 즉, 도 4에서와 같이, 상기 접촉부(124)는 하나의 오목곡선SP에 의해 이루어지는 외면을 갖는다. 물론 접촉부(124)는 2개 이상의 오목곡선으로 이루어지는 외면을 가질 수 있다.

제1 및 제2실시예와 마찬가지로, 상기 만곡점(P)에서 상기 최선단(T)을 연결하는 직선(L2)과 상기 가상직선(L1) 사이의 각도(θ)는 5∼20°인 것이 바람직하다. 또한, 직선PT에 의해 이루어지는 외면의 높이, 즉 상기 최선단(T)을 지나는 수평선(H1)과 상기 만곡점(P)을 지나는 수평선(H3) 사이의 수직선(TC1) 길이는 0.10∼0.16mm인 것이 바람직하다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 컨택트 프로브(100), 도 2 내지 4에 나타낸 타입(이하 "더블A-타입"이라 칭함)와 종래의 컨택트 프로브(10), 즉 도 7에 나타낸 단일 원추형 타입(이하 "A-타입"이라 칭함)의 수명 및 클리닝 주기를 테스트한 결과를 나타내는 그래프이다. 컨택트 프로브의 수명은 접촉저항 값 300mΩ의 초과 여부로 결정하였다. 물론, 테스트하는 반도체의 특성에 따라 수명기준에 해당하는 접촉저항은 달라질 수 있다. 특히, 접촉저항의 측정은 클리닝(cleaning)을 수행한 후에 이루어졌다. 즉, 클리닝(cleaning)을 수행하더라도 접촉저항이 크게 변화하지 않고, 기준 접촉저항 300mΩ을 초과하는 경우를 수명의 기준으로 판단하였다.

A-타입의 종래 컨택트 프로브는 프로브 중심축(C)과 가상직선(L1)을 사이의 각도를 60°, 접촉부의 높이(h1)를 0.20mm로 하였다. 더블A-타입의 본 발명의 3개 모델에서 프로브 중심축(C)과 가상직선(L1)을 사이의 각도는 30°, 접촉부의 높이(h1)를 모델 1(제2도) 및 모델3(제4도)는 0.13mm, 모델2(제3도)는 0.20mm로 하였다.

도 5에서, 종래의 컨택트 프로브(10)는 동일한 형태의 단일 모델 3개를 상대로 테스트하였으며, 본 발명의 컨택트 프로브(10)는 도 2 내지 4에 나타낸 모델을 각각을 상대로 테스트하였다.

도 5에 나타낸 바와 같이, A-타입의 종래의 3개의 컨택트 프로브(10)는 50,000회∼80,000의 검사 후에 접촉저항이 300mΩ을 초과하였으며, 본 발명의 더블A-타입의 모델 각각은 종래의 컨택트 프로브(10)에 비해 매우 긴 260,000회, 350,000회, 300,000회의 수명을 나타냈다.

도 6에 나타낸 바와 같이, A-타입의 종래의 3개의 컨택트 프로브(10)는 2,000회∼5000의 검사 후에 접촉저항이 300mΩ을 초과하여 클리닝을 수행하였으며, 본 발명의 더블A-타입의 모델 각각은 종래의 컨택트 프로브(10)에 비해 매우 긴 50,000회, 100,000회, 50,000회의 검사 후에 접촉저항이 300mΩ을 초과하여 클리닝을 수행하였다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 더블A-타입은 종래의 A-타입에 비해 대략 1/10 이상의 클리닝 횟수를 줄일 수 있다.

일반적으로, 접촉저항이 300mΩ을 초과하여 클리닝을 수행하는 경우에는 검사공정을 중단한 후에 검사장치를 분해하여야 하기 때문에, 검사제품의 검사시간이 늘어나는 요인이 된다. 따라서, 컨택트 프로브의 수명이 끝나기 전에 클리닝을 수행하는 횟수는 제조비용에 상당한 비중을 차지하게 된다.

지금까지 본 발명의 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 실시예를 변형할 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 지금까지 설명된 실시예로 정해지는 것이 아니라 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100: 컨택트 프로브
110: 배럴
120: 상부 플런저
122: 기둥부
124: 접촉부
130: 하부 플런저

Claims

피검사물의 피검사접점에 접촉하는 제1플런저와 검사회로의 검사접점에 접촉하는 제2플런저를 포함하는 컨택트 프로브에 있어서,
상기 제1의 플런저 또는 제2의 플런저는 일정한 단면적을 갖고 연장하는 기둥부와, 상기 기둥부로부터 단면적이 감소하면서 연장하고 최선단이 상기 피검사접점 또는 검사접점에 접촉하는 단일의 접촉부를 포함하며,
상기 접촉부가 연장하는 기둥부의 시작점(S)에서 상기 접촉부의 최선단(T) 사이에 형성된 외면이 상기 시작점(S)과 최선단(T) 사이를 연결하는 가상직선(L1)으로 형성되는 원추면 보다 만곡되게 형성되며,
상기 접촉부는 원형의 동일선상 시작점(S)에서 최선단(T)을 향해 연장하는 소정 경사도를 가진 테이퍼부를 포함하며,
상기 소정 경사도는 시작점(S)에서 최선단(T)으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 컨택트 프로브.
제 1항에 있어서,
상기 접촉부의 최선단(T)을 통과하도록 절단하였을 때의 종단면에서,
상기 시작점(S)과 상기 최선단(T)을 연결하는 접촉부 외곽선은 2개 이상의 직선, 1개 이상의 오목곡선, 또는 직선과 오목곡선의 혼합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨택트 프로브.
제 2항에 있어서,
상기 접촉부 외곽선은 프로브 축(C)에 수직인 직선을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨택트 프로브.
제 2항 또는 3항에 있어서,
상기 가상직선(L1)에서 상기 접촉부 외각선까지의 수직선 길이가 가장 긴 만곡점(P)에서 상기 최선단(T)을 연결하는 직선(L2)과 상기 가상직선(L1) 사이의 각도(θ)는 5∼20°인 것을 특징으로 하는 컨택트 프로브.
제 4항에 있어서,
상기 최선단(T)을 지나는 수평선(H1)과 상기 만곡점(P)을 지나는 수평선(H3) 사이의 수직선(TC1) 길이는 0.10∼0.16mm인 것을 특징으로 하는 컨택트 프로브.
제 4항에 있어서,
상기 시작점(S)과 상기 최선단(T)을 연결하는 접촉부 외곽선은 2개의 직선을 포함하며,
상기 만곡점(P)은 상기 2개의 직선이 만나는 지점인 것을 특징으로 하는 컨택트 프로브.