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| 복수의 세라믹 시트를 적층한 후 소결하여 제작되는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머에 있어서, 서로 인접하게 배치되어 상기 세라믹 시트를 관통하는 복수의 비아(via);와 상기 세라믹 시트의 일면에 배치되어 상기 인접하는 복수의 비아를 전기적으로 연결하는 연결 패드;를 포함하여 이루어지는 보강 비아 세트를 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머. |
| 제1항에 있어서, 상기 보강 비아 세트에 포함되는 비아의 개수는 2개인 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머. |
| 제1항에 있어서, 상기 보강 비아 세트는, 상기 세라믹 시트의 일면에서 상기 각각의 비아의 가장자리를 감싸는 외곽 패드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머. |
| 제2항에 있어서, 상기 보강 비아 세트는, 상기 세라믹 시트의 일면에서 상기 각각의 비아의 가장자리를 감싸는 외곽 패드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머. |
| 제3항에 있어서, 상기 복수의 보강 비아 세트들은 전기적으로 연결되어야할 인접하는 세라믹 시트의 보강 비아 세트들과 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머. |
| 제4항에 있어서, 상기 복수의 보강 비아 세트들은 전기적으로 연결되어야할 인접하는 세라믹 시트의 보강 비아 세트들과 서로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머. |
| 제1항에 있어서 상기 보강 비아 세트의 비아들 사이의 간격은 5㎛보다 크고 70㎛보다 작은 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머. |
| 제2항에 있어서 상기 보강 비아 세트의 비아들 사이의 간격은 5㎛보다 크고 70㎛보다 작은 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머. |
| 제3항에 있어서, 상기 외곽 패드의 폭은 10㎛ 보다 크고 40㎛ 보다 작은 것을 특징으로 하는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머. |
| 제1항의 스페이스 트랜스포머를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브 카드. |
| 복수의 세라믹 시트를 적층한 후 소결하여 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머를 제작하는 방법에 있어서, 상기 세라믹 시트에 서로 인접하는 복수의 비아홀(via hole)들을 천공하는 단계; 상기 세라믹 시트의 천공된 비아홀들에 금속재료를 채우는 단계; 및 상기 세라믹 시트에 인접하는 비아홀들을 서로 연결하는 연결 패드를 인쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이스 트랜스포머 제조 방법. |
| 제11항에 있어서, 상기 세라믹 시트의 비아홀의 가장자리를 감싸는 외곽 패드를 인쇄하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이스 트랜스포머 제조 방법. |
본 발명은 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 직접회로를 검사하기 위해 사용되는 프로브 카드와 그 프로브 카드에 사용되는 스페이스 트랜스포머 및 스페이스 트랜스포머의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 공정에 의해 제작된 직접회로는 매우 복잡하고 전극들의 개수도 많으며 종류도 다양하다.
이러한 직접회로의 제작이 완료되면 검사장치를 이용하여 직접회로의 전기적 특성 및 불량 여부를 검사한다. 이와 같은 직접회로의 전기적 특성을 검사하는데 프로브 카드(probe card)를 사용한다.
이와 같은 프로브 카드는 회로 테스터와 직접회로 사이를 연결하여 회로의 전기적 특성을 검사하게 된다.
프로브 카드는 기본적으로 기판과, 스페이스 트랜스포머(space transformer)와 프로브를 포함하여 이루어진다.
프로브는 스페이스 트랜스포머에 설치되어 회로에 직접 접촉하게 되며, 스페이스 트랜스포머는 기판과 프로브를 전기적으로 연결하게 된다.
또한, 스페이스 트랜스포머는 기판과 프로브 사이의 공간에 배치되어 검사장치와 검사대상인 직접회로 사이의 공간에 대해 기판과 프로브를 지지하는 역할을 한다.
도 1은 종래의 스페이스 트랜스포머의 일부분을 도시한 것이다.
스페이스 트랜스포머(1)는 복수의 세라믹 시트(7)가 적층되어 형성되고, 상부에는 기판과 전기적으로 연결되기 위한 상부 전극(2)이 형성되어 있다. 세라믹 시트(7)는 Al 2 O 3 와 같은 세라믹 소재들이 일반적으로 사용된다.
각 세라믹 시트(7)에는 Ag, Cu, W, Mo, Ag+Cu, W+Mo 등의 금속소재로된 비아(via; 4)가 형성되어 있어서 각 세라믹 시트(7)의 상하부를 전기적으로 연결하도록 되어 있다.
또한, 세라믹 시트들(7)의 사이에는 내부 전극(3)이 인쇄되어 있어서, 직접회로의 검사를 위해 상부 전극(2)과 프로브 사이를 전기적으로 연결할 수 있도록 되어 있다.
이와 같은 스페이스 트랜스포머(1)를 제조하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 합성수지 필름에 세라믹을 입힌 후, 비아홀(via hole)을 천공한다.
이와 같은 비아홀에 전극 소재와 동일한 금속재질을 채워 넣어 비아(4)를 형성하고, 내부 전극도 함께 인쇄한다.
다음으로 비아가 형성되고 전극이 인쇄된 세라믹 시트를 적층하여 소결하면 스페이스 트랜스포머(1)가 완성된다.
일반적으로 스페이스 트랜스포머에는 각 세라믹 시트마다 수천 내지 수만개의 비아가 형성된다. 스페이스 트랜스포머의 외곽치수는 제한되어 있고 형성되어야할 비아의 개수는 매우 많기 때문에 비아의 내경의 크기는 통상 0.3㎜ 이하로 매우 작다. 이와 같이 미소한 비아를 수만개 형성하다보면 제작과정에서 불량이 자주 발생하는 문제점이 있었다.
예를 들어, 부재번호 6으로 표시한 것과 같이, 비아홀에 금속재료가 완전히 채워지지 않으면, 전기적 연결이 되지 않는 문제점이 발생한다. 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 이미지 프로세싱 방법을 이용해 세라믹 시트(7)의 비아홀에 금속재료가 잘 채워졌는지 일일이 검사하는 방법으로 해결하였으나, 검사시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 금속재료가 잘 채워지지 않은 비아홀을 수선하는데도 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 다수의 세라믹 시트를 정렬(align)하여 적층하는 과정에서 작업의 정확도가 떨어지면 부재번호 5로 도시한 것과 같이 상하부의 세라믹 시트(7)의 비아홀과 정렬이 되지 않아 회로가 끊어지는(open) 문제점이 발생하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 고정밀도의 정렬장치를 이용하여 각 세라믹 시트를 적층하였다. 그러나 정렬장치의 정밀도를 높이려면 매우 고가의 정렬장치를 사용하여야 하므로 제품의 단가가 높아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스페이스 트랜스포머의 불량률을 대폭 감소시킬 수 있는 구조를 가진 스페이스 트랜스포머와 그러한 스페이스 트랜스포머를 구비하는 프로브 카드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고가의 고정밀도 정렬장치를 사용하지 않고도 높은 수율의 스페이스 트랜스포머를 제작할 수 있는 스페이스 트랜스포머 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머는, 복수의 세라믹 시트를 적층한 후 소결하여 제작되는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머에 있어서, 서로 인접하게 배치되어 상기 세라믹 시트를 관통하는 복수의 비아(via);와 상기 세라믹 시트의 일면에 배치되어 상기 인접하는 복수의 비아를 전기적으로 연결하는 연결 패드;를 포함하여 이루어지는 보강 비아 세트를 복수개 포함하는 점에 특징이 있다.
또한, 본 발명의 프로브 카드는 위와 같은 스페이스 트랜스포머를 포함하여 구성되는 점에 특징이 있다.
또한, 본 발명의 스페이스 트랜스포머 제조 방법은, 복수의 세라믹 시트를 적층한 후 소결하여 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머를 제작하는 방법에 있어서, 상기 세라믹 시트에 서로 인접하는 복수의 비아홀(via hole)들을 천공하는 단계; 상기 세라믹 시트의 천공된 비아홀들에 금속재료를 채우는 단계; 및 상기 세라믹 시트에 인접하는 비아홀들을 서로 연결하는 연결 패드를 인쇄하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 프로브 카드 및 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머에 따르면, 스페이스 트랜스포머를 제작함에 있어서 수율을 대폭 향상시킴으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머 제조 방법에 따르면, 불량률을 대폭 감소시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머의 단면도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
스페이스 트랜스포머 : 100, 200 보강 비아 세트 : 10, 30, 40, 70, 80
비아 : 11, 12 외곽 패드 : 13, 14
연결 패드 : 15 세라믹 시트 : 21
내부 전극 : 22, 62 비아홀 : 111, 121
필름 : 51
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머의 일부분을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머의 단면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 실시예의 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머(100)는 복수의 보강 비아 세트(10)를 포함하여 이루어지며, 그 보강 비아 세트(10)는 복수의 비아(11, 12)와 연결 패드(15)와 외곽 패드(13, 14)를 포함하여 이루어진다.
복수의 세라믹 시트(21)를 적층한 후 소결하여 제작되는 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머(100)에 있어서, 상기 복수의 비아(11, 12)는 서로 인접하게 배치되어 상기 세라믹 시트(21)를 관통하도록 형성된다. 본 실시예에서는 2개의 비아(11, 12)를 구비하는 보강 비아 세트(10)를 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 연결 패드(15)는 상기 세라믹 시트(21)의 상면에 배치되어 상기 인접하는 비아(11, 12)를 전기적으로 연결한다.
상기 외곽 패드(13, 14)는, 상기 세라믹 시트(21)의 상면에 배치되고 상기 각 비아(11, 12)의 가장자리를 감싸도록 형성된다.
이와 같이 구성된 상기 보강 비아 세트(10)는 세라믹 시트(21) 상에 비아가 형성되어야 할 곳에 필요한 개수만큼 형성된다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 보강 비아 세트들(10)은 전기적으로 연결되어야할 인접하는 상하면의 세라믹 시트들(21)의 보강 비아 세트들(10)과 서로 나란하게 배치된다.
한편, 스페이스 트랜스포머(100)의 중간 부분에 밀집되어 내부 전극들(22)이 형성된다. 이러한 내부 전극들(22)의 사이를 지나도록 상기 보강 비아 세트들(10)을 형성하기 어려운 경우에는, 도 3에 도시한바와 같이, 상기 연결 패드(15)와 외곽 패드(13, 14)를 형성하지 않고 2개의 비아(23, 23)가 서로 나란하게 상기 내부 전극들(22) 사이로 상하방향으로 연장되도록 형성된다.
경우에 따라서는 도 4에 도시한 본 발명에 따른 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머(200)의 다른 실시예와 같이, 상기 내부 전극들(62) 사이로 하나의 비아(63)만이 상하방향으로 연장되어 각각 상측과 하측에 배치된 보강 비아 세트(70, 80)에 연결되도록 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머(100)를 구성할 수도 있다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 스페이스 트랜스포머의 기능에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머(100)는 보강 비아 세트(10)에 비아(11, 12)가 2개 포함되어 있고, 스페이스 트랜스포머(100) 내에서 그 2개의 비아(11, 12)가 전기적으로 병렬 연결된 구조로 되어 있다. 즉, 도 1을 참조하여 설명한 스페이스 트랜스포머(1)에서 상하부의 비아들(4)이 단일 구조로 연결됨에 반해, 본 발명이 스페이스 트랜스포머(100)는 상하부 세라믹 시트(21)의 전기적 연결이 보강 비아 세트(10)의 구조에 의해 다중으로 이루어진다.
따라서, 도 3에 부재번호 40으로 표시한 보강 비아 세트(40)와 같이 비아들 중 하나에 금속재료가 완전하게 채워지지 않아 전기적 연결이 끊기더라도, 나머지 하나의 비아에 의해 그 상하부의 보강 비아 세트(10)와 전기적으로 연결이 이루어지게 되므로, 스페이스 트랜스포머(100)의 작동에는 전혀 문제가 없게 된다.
이와 같은 보강 비아 세트(10)의 다중 비아 구조로 인해, 단일 보강 비아 세트(10) 내부의 모든 비아(11, 12)에서 불량이 발생하지 않는 한, 스페이스 트랜스포머(100) 내부의 전기적 연결에는 문제가 발생하지 않는다. 이와 같은 보강 비아 세트(10)의 구조에 의해 스페이스 트랜스포머(100)의 불량률을 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 3에 부재 번호 30으로 표시한 보강 비아 세트(30)와 같이, 상하부의 세라믹 시트(21)에 대한 해당 세라믹 시트(21)의 정렬이 잘 이루어지지 않아 보강 비아 세트(30)의 비아들이 그 상하부에 위치한 보강 비아 세트(10)의 비아들(11, 12)과 서로 엇갈리게 되더라도, 상기 외곽 패드(13, 14)로 인해 전기적 연결이 끊기지 않게 된다.
따라서, 상기 보강 비아 세트(10)의 외곽 패드(13, 14)로 인해, 세라믹 시트(21) 적층시의 정렬오차로 인한 불량을 대폭 감소시킬 수 있다. 일반적으로 세라믹 시트(21)를 적층함에 있어서, 각 세라믹 시트들(21)을 고정밀도로 정렬하는 장비일수록 가격이 매우 높다. 그런데 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머(100)를 제작하는 경우에는 도 1을 참조하여 설명한 스페이스 트랜스포머(1)에 비해 비교적 낮은 정밀도를 가진 정렬 장비를 사용하여도 충분한 수율을 유지할 수 있으므로, 제작 단가를 낮추는 면에 있어서 큰 장점이 있다.
한편, 일반적으로 스페이스 트랜스포머를 제조함에 있어서, 세라믹 시트의 비아홀에 금속재료를 채운 후에는 이미지 프로세싱 방법을 이용하여 각 비아홀들에 금속재료가 완전하게 채워져 있는지를 검사하고 불완전하게 채워져 있는 곳은 완전하게 채워지도록 수선을 하게 된다. 그런데 본 발명의 스페이스 트랜스포머(100)와 같이 보강 비아 세트(10)가 다중 비아 구조로 되어 있는 경우에는, 상기 보강 비아 세트(10) 중 어느 하나의 비아(11, 12)에 불량이 없는 경우에는 다른 나머지 하나의 비아(11, 12)는 검사할 필요가 없게된다. 또한, 상기 보강 비아 세트(10)의 어느 하나의 비아(11, 12)가 불량이라 하더라도 다른 나머지 하나의 비아(11, 12)에 금속재료가 잘 채워져 있는 경우에는 불량이 아니므로 해당 보강 비아 세트(10)는 수선할 필요가 없어진다. 따라서, 동일 기술 수준으로 비아홀에 금속 재료를 채워 넣더라도, 종래의 스페이스 트랜스포머(1)에 비해 본 발명의 스페이스 트랜스포머(100)를 제작하는 경우에 훨씬 검사 시간과 수선하는 횟수가 감소하게 되어 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 2를 참조하면, 상기 보강 비아 세트(10)의 비아들(11, 12) 사이의 간격(D)은 5㎛보다 크고 70㎛보다 작은 것이 좋다. 상기 비아들(11, 12) 사이의 간격(D)이 5㎛보다 작은 경우에는 그 비아들(11, 12)을 위한 비아홀을 마련하기 불편한 점이 있고, 상기 비아들(11, 12) 사이의 간격(D)이 70㎛보다 큰 경우에는 스페이스 트랜스포머(100)를 콤팩트하게 제작기 어려워 진다.
또한, 상기 외곽 패드(13, 14)의 폭(W)은 10㎛ 보다 크고 40㎛ 보다 작은 것이 좋다. 상기 외곽 패드(13, 14)의 폭(W)이 10㎛ 보다 작은 경우에는 세라믹 시트(21)의 정렬 오차를 보완하는 효과가 떨어지고, 상기 외곽 패드(13, 14)의 폭(W)이 40㎛ 보다 큰 경우에는 스페이스 트랜스포머(100)를 콤팩트하게 제작하기 어렵게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머(100)의 장점은 도 4에 도시한 다른 실시예의 스페이스 트랜스포머(200)에도 그대로 적용된다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머 제조 방법의 일례를 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, 필름(51)에 세라믹을 코팅한 세라믹 시트(21)에 비아홀(111, 121)을 천공하는 단계를 수행한다. 이때, 상기 보강 비아 세트(10)에 속하는 비아들(11, 12)을 형성할 수 있도록 해당 비아홀들(111, 121)을 서로 인접하게 천공한다.
다음으로, 도 6에 도시한바와 같이 상기 비아홀(111, 121)에 금속재료를 채우는 단계를 수행한다.
상기 비아홀(111, 121)에 금속재료를 채운 후에는 도 7에 도시한 바와 같이 인접하는 비아홀들(111, 121)을 서로 연결하는 연결 패드(15)를 인쇄하는 단계와 상기 비아홀들(111, 121)의 가장자리를 감싸는 외곽 패드(13, 14)를 인쇄하는 단계를 수행한다. 일반적으로 이 두 단계는 동시에 수행하게 된다.
상술한바와 같이 제작된 다수의 세라믹 시트들(21)을 적층하고, 기타 내부 전극들(22)이 인쇄된 세라믹 시트들(21)을 적층하여 스페이스 트랜스포머(100)의 제작을 완료하게 된다.
이와 같은 본 발명의 스페이스 트랜스포머 제조 방법에 의하면, 도 3의 부재번호 40을 참조하여 설명한 보강 비아 세트(40)과 같이, 일부 비아홀에 금속재료가 완전히 채워져 있지 않더라도 불량이 발생하지 않게 되는 장점이 있다.
또한, 도 3에서 부재번호 30을 참조하여 설명한 보강 비아 세트(30)과 같이, 상하부 세라믹 시트(21) 간에 허용되는 정렬의 오차범위가 확대되므로, 정밀도가 비교적 낮은 정렬장치를 사용하더라도 높은 수율로 스페이스 트랜스포머를 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 비아홀에 금속재료가 잘 채워져 있는지를 검사하고 불량을 수선하는데 있어서도 검사시간과 불량 수선 회수를 비약적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명에 따른 스페이스 트랜스포머와 그 제조방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 스페이스 트랜스포머와 그 제조방법이 앞에서 설명되고 도면에 도시된 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 보강 비아 세트(10)에는 2개의 비아(11, 12)가 포함되는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 3개의 비아를 구비하는 보강 비아 세트를 구성할 수도 있다.
또한, 앞에서 상기 보강 비아 세트(10)는 비아(11, 12)의 가장자리를 감싸는 외곽 패드(13, 14)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 외곽 패드(13, 14)를 구비하지 않는 스페이스 트랜스포머를 구성할 수도 있다. 이 경우 스페이스 트랜스포머의 제조 방법에 있어서, 외곽 패드를 인쇄하는 단계도 불필요하게 된다.
한편, 본 발명의 보호범위는 상술한바와 같은 본 발명의 프로브 카드용 스페이스 트랜스포머를 구비하는 프로브 카드에도 그대로 적용된다.