[논문]마이크로 스프링 구조를 갖는 121 pins/mm2 고밀도 프로브 카드 제작기술

민철홍; 김태선

doi:10.4313/jkem.2007.20.9.749

마이크로 스프링 구조를 갖는 121 pins/mm2 고밀도 프로브 카드 제작기술
Development of 121 pins/mm2 High Density Probe Card using Micro-spring Architecture 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.20 no.9, 2007년, pp.749 - 755

민철홍 (가톨릭대학교 정보통신전자공학) , 김태선 (가톨릭대학교 정보통신전자공학)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, novel MEMS probe cards can support reliable wafer level chip test with high density probing capacity. However, manufacturing cost and process complexity are crucial weak points for low cost mass production. To overcome these limitations, we have developed micro spring structured MEMS probe card. For fabrication of micro spring module, a wire bonder and electrolytic polished gold wires are used. In this case, stringent tension force control is essential to guarantee the low level contact resistance of micro spring for reliable probing performance. For this, relation between tension force of fabricated probe card and contact resistance is characterized. Compare to conventional probe cards, developed MEMS probe card requires fewer fabrication steps and it can be manufactured with lower cost than other MEMS probe cards. Also, due to the small contact scratch patterns, we expect that it can be applied to bumping types chip test which require higher probing density.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 와이어 본더를 이용하여 마이크로 스프링의 형태를 만들고 그 끝단을 전해 연마하여 프로브 탐침의 제작 방법과 실리콘 웨이퍼 기판에 KOH 홀을 뚫어 메인 PCB와 연결하는 방법으로 기존에 사용해 오던 고가의 세라믹 PCB를 대체할 수 있는 방법을 제안한다. MEMS 프로브카드의 특성을 분석하기 위해 마이크로 스프링 모듈을 측정 시스템에 장착한 후 마이크로 스프링의 두께와 쉬프트 양 그리고 O.
본 논문은 웨이퍼 기판에 K0H 식각을 통해 홀을 뚫고 그 위에 Au 패턴(pattern)을 증착하는 방법으로 웨이퍼 기판과 프로브 카드의 메인 PCB를 연결하는 방법을 제안한다. 또한, 형성된 패턴 위에 와이어 본더 (wire bonderX 이용하여 마이크로스프링을 제작하고 그 끝단을 전해연마 하여 프로브 탐침을 형성시킨 후 니켈 전해도금을 하여 마이크로 스프링의 장력을 높이는 방법으로 프로브탐침을 제작하였다.

제안 방법

수 있는 방법을 제안한다. MEMS 프로브카드의 특성을 분석하기 위해 마이크로 스프링 모듈을 측정 시스템에 장착한 후 마이크로 스프링의 두께와 쉬프트 양 그리고 O.D값을 변화시키며 마이크로 스프링의 장력과 접촉저항을 측정하였다. 또한 알루미늄 패드를 이용하여 마이크로 스프링의 접촉 모양의 길이를 측정하였다.
만약 프로브 탐침의 장력이 높을 경우 탐침 모듈의 마모가 심해져 프로브 카드의 수명이 짧아지고 칩 패드에 손상을 주어 수율 (yield)을 떨어트릴 수 있으며, 탐침의 장력이 작을경우 접촉저항이 커져 원활한 테스트를 수행할 수 없게 된다. 따라서 본 논문에서 마이크로 스프링의 장력 특성을 분석하기 위해 표 2와 같이 장력 변수를 설정한 후 마이크로 스프링을 제작하였으며, 그림 8과 같이 마이크로 스프링 모듈을 장착하고 시스템의 z축을 조절하며 O.D값을 설정하였다. 장력측정은 시스템의 z축에 전자저울을 고정하고 O.
D값을 변화시키며 마이크로 스프링의 장력과 접촉저항을 측정하였다. 또한 알루미늄 패드를 이용하여 마이크로 스프링의 접촉 모양의 길이를 측정하였다. 본 논문에서 제안한 마이크로 스프링은 기존의 MEMS 프로브 카드보다 제작공정이 간단하며 제작비용 또한 낮은 장점이 있으며, 1 顽의 공간상에 최대 121개의 프로브 탐침을 형성시킬 수 있어 고밀도의 프로브 카드 제작이 가능하다.
방법을 제안한다. 또한, 형성된 패턴 위에 와이어 본더 (wire bonderX 이용하여 마이크로스프링을 제작하고 그 끝단을 전해연마 하여 프로브 탐침을 형성시킨 후 니켈 전해도금을 하여 마이크로 스프링의 장력을 높이는 방법으로 프로브탐침을 제작하였다. 제작된 마이크로 스프링의 물리적, 전기적 특성을 분석하기 위하여 마이크로 스프링의 쉬프트 길이와 두께를 조절하며 장력과 접촉저항을 측정하였다.
제작된 마이크로 스프링의 물리적, 전기적 특성을 분석하기 위하여 마이크로 스프링의 쉬프트 길이와 두께를 조절하며 장력과 접촉저항을 측정하였다. 본 논문에서 제안한 MEMS 프로브 카드의 마이크로 스프링은 최대 피치 (pitch) 51 网1 까지 제작이 가능하므로 1 顽의 공간상에 최대 121개의 프로브 탐침을 형성시킬 수 있으며, 이러한 방법으로 H 사의 2nd 256M SDRAM Device 프로브 카드의 모듈을 제작하였다. 제작한 마이크로 스프링 모듈은 기존의 MEMS 프로브 카드의 탐침 모듈 보다 제작공정이 간단하며 제작비용 또한 낮은 장점이 있다.
그러나 캔틸레버 (cantilever) 타입으로 개발된 MEMS 프로브 카드[5, 9] 의 경우 프로브 탐침의 장력이 작아 접촉저항이 크고 쉽게 파괴될 수 있다는 단점이 있다. 일본 Tokyo대학에서 개발된 또 다른 형태의 MEMS 프로브 카드⑻는 PR(photoresist)을 단계적으로 올리면서 니켈 전해도금(Ni electroplate)을 이용하여 프로브 탐침을 형성시켰다. 그러나 O.
D값을 설정하였다. 장력측정은 시스템의 z축에 전자저울을 고정하고 O.D 값을 10 ㎛씩 이동시키면서 측정하였으며, 접촉저항은 시스템의 z축에 알루미늄을 증착시킨 웨이퍼를 고정하고 10 网1씩 O.D값을 설정하여 측정하였다. 그림 9는 두께 40 fan, 쉬프트.
전해연마는 KOH 4몰(mol)에 31 ℃ 온도에서 공정을 진행하였으며 마이크로 스프링에 양(+)전극을 연결하고, KOH 용액에 음(-)전극을 연결하여스테핑(stepping) 모터를 조절하며 전해연마를 실시하였다. 전해 연마 공정은 그림 6의 a), b), c) 와같이 3단계로 이루어진다.
또한, 형성된 패턴 위에 와이어 본더 (wire bonderX 이용하여 마이크로스프링을 제작하고 그 끝단을 전해연마 하여 프로브 탐침을 형성시킨 후 니켈 전해도금을 하여 마이크로 스프링의 장력을 높이는 방법으로 프로브탐침을 제작하였다. 제작된 마이크로 스프링의 물리적, 전기적 특성을 분석하기 위하여 마이크로 스프링의 쉬프트 길이와 두께를 조절하며 장력과 접촉저항을 측정하였다. 본 논문에서 제안한 MEMS 프로브 카드의 마이크로 스프링은 최대 피치 (pitch) 51 网1 까지 제작이 가능하므로 1 顽의 공간상에 최대 121개의 프로브 탐침을 형성시킬 수 있으며, 이러한 방법으로 H 사의 2nd 256M SDRAM Device 프로브 카드의 모듈을 제작하였다.

성능/효과

D 70 “m 이상부터 저항 값이 거의 일정하게 측정되었으며, 본 논문에서 제작한 두께 40 “m, 쉬프트 양 [ 飾의 마이크로 스프링은 최소 접촉저항이 1 Q으로 QD 70 ㎛부터 일정하게 측정되었다. 그림 10의 (a) 는쉬프트 양과 두께변화에 따른 마이크로 스프링의 장력 변화를 측정한 그래프로 쉬프트 양이 작고 두께가 클수록 마이크로 스프링의 장력이 점점 커지는 것을 알 수 있다. 그리고 그림 10의 (b)는 마이크로 스프링의 두께와 O.
또한 알루미늄 패드를 이용하여 마이크로 스프링의 접촉 모양의 길이를 측정하였다. 본 논문에서 제안한 마이크로 스프링은 기존의 MEMS 프로브 카드보다 제작공정이 간단하며 제작비용 또한 낮은 장점이 있으며, 1 顽의 공간상에 최대 121개의 프로브 탐침을 형성시킬 수 있어 고밀도의 프로브 카드 제작이 가능하다. 또한 접촉 모양의 길이가 짧아 기존 프로브 카드로 테스트 할 수 없었던 범핑 (bumping) 타입의 칩 테스트가 가능할 것으로 본다.
측정 결과를 보면 쉬프트 양이 클수록 장력이 작아지는 반면 접촉저항은 커지는 것을 알 수 있다. 접촉저항의 경우 O.D 70 “m 이상부터 저항 값이 거의 일정하게 측정되었으며, 본 논문에서 제작한 두께 40 “m, 쉬프트 양 [ 飾의 마이크로 스프링은 최소 접촉저항이 1 Q으로 QD 70 ㎛부터 일정하게 측정되었다. 그림 10의 (a) 는쉬프트 양과 두께변화에 따른 마이크로 스프링의 장력 변화를 측정한 그래프로 쉬프트 양이 작고 두께가 클수록 마이크로 스프링의 장력이 점점 커지는 것을 알 수 있다.
측정한 그래프이다. 측정 결과를 보면 쉬프트 양이 클수록 장력이 작아지는 반면 접촉저항은 커지는 것을 알 수 있다. 접촉저항의 경우 O.

후속연구

본 논문에서 제안한 마이크로 스프링은 기존의 MEMS 프로브 카드보다 제작공정이 간단하며 제작비용 또한 낮은 장점이 있으며, 1 顽의 공간상에 최대 121개의 프로브 탐침을 형성시킬 수 있어 고밀도의 프로브 카드 제작이 가능하다. 또한 접촉 모양의 길이가 짧아 기존 프로브 카드로 테스트 할 수 없었던 범핑 (bumping) 타입의 칩 테스트가 가능할 것으로 본다.

참고문헌 (13)

Tada T., Takagi R., Nakao S., Hyozo M., Arakawa T., Sawada K., and Ueda M., 'A fine pitch probe technology for VLSI wafer testing', Test Conference, p. 900, 1990
Sasho S. and Sakata T., 'Four multi probing test for 16 bit DAC with vertical contact probe card', Test Conference, p. 86, 1996
니혼 덴시자이료, 가부시키가이샤, '수직형 프로브 카드', 대한민국특허, 10-0395064-0000, 2003
니혼 덴시자이료, 가부시키가이샤, '수직형 프로브카드 및 그것에 이용되는 기판', 대한민국특허, 10-0385650-0000, 2003
Y.-M. Kim, H.-C. Yoon, and J.-H. Lee, 'Silicon micro-probe card using porous silicon micromachining technology', ETRI Journal, Vol. 27, No. 4, p. 433, 2005

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Leslie B. and Matta F., 'Membrane probe card technology', Test Conference, New Frontiers in Testing, p. 601, 1988
Leung J., Zargari M., Wooley B. A., and Wong S. S., 'Active substrate membrane probe card', Electron Devices Meeting, p. 709, 1995
Kataoka, K., Itoh, T., Suga, T., and Inoue, K., 'Contact properties of Ni micro-springs for MEMS probe card', Electrical Contacts Conference, p. 231, 2004
Yanwei Z., Yongxia Z., and Marcus R. B., 'Thermally actuated microprobes for a new wafer probe card', Microelectrome-chanical Systems, Journal of Volume 8, p. 43, 1999

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Formfactor. Inc, 'Method and apparatus for wirebonding, for severing bond wires, and for forming balls on the ends of bond wires', US Patent, 5,601,740, 1997
(주)파인컴, '초소형 프로브 구조체, 프로브 카드 및 이의 제조 방법', 대한민국특허, 2003-0046169, 2003
Marc J. Madou, 'Fundamentals of Microfabrication', CRC Press, p. 187, 2002
Yoshihiro H., Tsuyoshi H., and Masao S., 'New composite probe of Rh and Ni-Mn for high current and fine pitch testing', 2005 SouthWest Test Workshop, Technical Program, 2005

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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