The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
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Design of Vertical Type MEMS Probe with Branch Springs

분기된 구조를 갖는 수직형 MEMS 프로브의 설계

  • Ha, Jung-Rae (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Kim, Jong-Min (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Kim, Byung-Ki (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Lee, June-Sang (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Bae, Hyeon-Ju (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Kim, Jung-Yup (Korea Institute of Machinery & Materials) ;
  • Lee, Hak-Joo (Korea Institute of Machinery & Materials) ;
  • Nah, Wan-Soo (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University)
  • 하정래 (성균관대학교 정보통신공학과) ;
  • 김종민 (성균관대학교 정보통신공학과) ;
  • 김병기 (성균관대학교 정보통신공학과) ;
  • 이준상 (성균관대학교 정보통신공학과) ;
  • 배현주 (성균관대학교 정보통신공학과) ;
  • 김정엽 (한국기계연구원) ;
  • 이학주 (한국기계연구원) ;
  • 나완수 (성균관대학교 정보통신공학과)
  • Accepted : 2010.07.22
  • Published : 2010.07.31
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Abstract

The conventional vertical probe has the thin and long signal path that makes transfer characteristic of probe worse because of the S-shaped structure. So we propose the new vertical probe structure that has branch springs in the S-shaped probe. It makes closed loop when the probe mechanically connects to the electrode on a wafer. We fabricated the proposed vertical probe and measured the transfer characteristic and mechanical properties. Compared to the conventional S-shaped vertical probe, the proposed probe has the overdrive that is 1.2 times larger and the contact force that is 2.5 times larger. And we got the improved transfer characteristic by 1.4 dB in $0{\sim}10$ GHz. Also we developed the simulation model of the probe card by using full-wave simulator and the simulation result is correlated with measurement one. As a result of this simulation model, the cantilever probe and PCB have the worst transfer characteristic in the probe card.

일반적으로 수직형 프로브는 가늘고 긴 S-자형 구조가 중복되기 때문에 신호 전달 특성이 저하되므로 이것에 대한 개선이 필요하다. 본 논문에서 제안된 프로브는 캔틸리버형보다 적은 면적을 차지하는 수직형으로 동시에 많은 메모리를 테스트하기에 적합하며, 특히 외부 압력이 가해졌을 때 분기된 스프링에 의해 폐 루프(closed loop)가 형성되어 기존의 S-자형 수직형 프로브보다 기계적 특성뿐만 아니라 전기적 신호 전달 특성이 개선된 새로운 형태의 수직형 프로브를 제안하였다. 제안된 프로브를 제작하여 측정 및 시뮬레이션을 통해 기존의 S-자형 수직형 프로브보다 오버드라이브(overdrive)는 1.2배, 컨택 포스(contact force)는 2.5배, 신호 전달특성은 $0{\sim}10$ GHz에서 최대 1.4 dB 개선되는 것을 확인하였다. 또한 프로브 카드(probe card)의 신호 전달 특성을 예측할 수 있는 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 이를 위하여 프로브 카드를 구성하는 각 부품의 기하학적 특성에 맞도록 2.5D 또는 3D Full-wave 시뮬레이터를 사용하였으며, 계산된 결과는 측정 결과와 매우 잘 일치 하였다.

Keywords

References

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