• 한국전자파학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.831-841
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• 2010

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.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.667-670
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• 2005

본 논문은 100um와 80um의 텅스텐 와이어를 이용하여 세라믹(Ceramic)기판에 홀(Hole)을 뚫어 텅스텐 와이어를 수직으로 세우는 방식으로 수직형의 마이크로 스프링을 제작하였다. 마이크로 스프링의 설계를 위해 제한된 실험 결과와 신경회로망을 이용하여 텅스텐 와이어의 두께와 높이, 쉬프트(Shift)의 양을 변화시키면서 장력(Tension force)을 모델링하였고 제작을 통해 검증하였다. 이는 기존의 수평형 프로브카드의 한계를 대체할 수 있는 수직형 프로브카드의 핵심 모듈로서 멀티다이(Multi Die) 뿐만 아니라 범핑(Bumping)타입의 칩 테스트도 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.4121-4128
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• 2010

프로브 카드는 웨이퍼의 칩 검사에 사용된다. 또한 반도체의 고집적화에 따른 미세피치 대응으로 높은 위치 정도가 요구된다. 그러나 실제 장비에서는 하부 척에서 높은 열이 프로브 카드로 전달되어, 프로브 카드의 열변형을 초래하게 된다. 프로브 카드의 수직방향 열변형은 핀의 접촉관련 문제를 야기할 것이고, 수평방향의 열변형은 x-y 방향으로의 위치 오차를 만들 것이다. 따라서 프로브 카드는 허용 범위내의 열변형이 이루어지도록 재질과 구조를 갖게 설계되어야 한다. 본 연구에서는 유한요소 해석프로그램인 ANSYS$^{TM}$를 이용하여 프로브 카드의 실제 부하 조건들을 적용한 열전달 해석을 수행하였다. 정상상태 온도 구배에 대해 열변형이 계산되었으며, 최종적으로 적절한 설계변수들을 조정하여 열변형이 최소화 될 수 있는 새로운 구조를 제안하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권8호
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• pp.851-856
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• 2012

마이크로 프로브 팁의 설계는 매우 복잡하고 많은 비용이 든다. 이 논문에서는 새로운 타입의 프로브 팁을 유한요소해석을 이용하여 설계하였다. 유한요소해석을 이용하여 설계를 함으로써 복잡한 설계과정을 단순화 할 수 있다. 우선, 기존 프로브 팁의 실험 결과를 이용하여 유한요소해석기법을 검증하였다. 기존 프로브 팁의 물성은 $100{\mu}m$의 압축 길이시 12.5 gf 의 접촉하중이 측정되었다. 본 연구에서는 새로운 타입의 프로브 팁을 제안하였다. 새로 설계된 프로브 팁의 재료는 NiCo 이며 프로브 팁의 물성은 $100{\mu}m$의 압축 길이시 1~2 gf 의 접촉하중을 나타내었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제3권3호
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• pp.661-669
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• 1999

프로브 카드는 IC(integrated circuit) 칩을 테스트할 때, 테스트 시스템의 가장 중요한 부분의 하나이다. 본 연구는 다수의 반도체 칩을 동시에 테스트 할 수 있는 범프(bump)형 수직형 프로브 카드에 관한 것이다. 프로브는 범프 팁을 가지는 실리콘 캔틸레버로 구성되어 있다. 캔틸레버의 최적 크기를 결정하기 위하여 캔틸레버의 크기는 유한요소해석에 의하여 결정되었다. 프로브는 SDB웨이퍼를 사용하여 RIE, 등방성 에칭, 그리고 벌크 마이크로머시닝에 의하여 제조되었다. FEM에 의해 결정된 최적 크기로 제작된 프로브 카드는 범프의 높이가 30$\mum$, 캔틸레버의 두께가 $\mum$, 빔의 폭이 100 $\mum$, 길이가 400 $\mum$, 이었다. 제조된 프로브 카드의 접촉 테스트에서 측정된 접촉 저항은 $2 \Omega$ 미만이고, 2만회의 접촉동안 접촉 저항의 변화가 거의 없는 특성을 보였다. 따라서 20,000회 이상의 수명을 가질 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.1210-1215
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• 2010

프로브 카드는 반도체 제조 공정 전에 반도체 소자 및 필름의 기능과 성능을 검사하기 위한 테스트 장비이다. 반도체 산업의 급속한 기술 발전과 반도체 소자의 고집적화로 인하여 반도체 소자의 패드 간격과 패드의 수가 증가하고 있다. 따라서 반도체 소자의 크기 및 배열의 형태가 계속 축소됨에 따라 미세 피치를 갖고 검사용 핀의 수가 많은 프로브 카드가 필요하다. 본 논문에서는 수직형 프로브 카드의 적용을 위하여 MEMS 기술을 이용한 프로브 팁을 개발하였다. 프로브 팁의 설계를 위해서 유한요소해석을 이용하여 프로브 팁의 구조 및 기계적 특성에 대한 구조설계를 수행하였다. 또한 구조 설계를 적용한 프로브 팁을 제작하여 유한요소해석의 결과와 실제 시험을 통한 접촉력의 평가를 수행하였다. 이에 따라 피치 간격이 약 $50{\mu}m$이하의 프로브 카드를 제작하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.1730-1733
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• 2007

As semiconductor and MEMS devices become smaller, testing process during their production should follow such a high density trend. A circuit inspection tool "probe card" makes contact with electrode pads of the device under test (DUT). Nowadays, electrode pads are irregularly arranged and have height difference. In order to absorb variations in the heights of electrode pads and to generate contact loads, contact probes must have some levels of mechanical spring properties. Contact probes must also yield a force to break the surface native oxide layer or contamination layer on the electrodes to make electric contact. In this research, new vertical micro contact probe with bellows shape is developed to overcome shortage of prior work. Especially, novel bellows shape is used to reduce stress concentration in this design and stopper is used to change the stiffness of micro contact probe. Variable stiffness can be one solution to overcome the height difference of electrode pads.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.825-831
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• 2006

As an increase of chip complexity and level of chip integration, chip input/output (I/O) pad pitches are also drastically reduced. With arrival of high complexity SoC (System on Chip) and SiP (System in Package) products, conventional horizontal type probe card showed its limitation on probing density for wafer level test. To enhance probing density, we proposed new vertical type probe card that has the $70{\mu}m$ probe needle with tungsten wire in $80{\mu}m$ micro-drilled hole in ceramic board. To minimize alignment error, micro-drilling conditions are optimized and epoxy-hardening conditions are also optimized to minimize planarity changes. To apply wafer level test for target devices (T5365 256M SDRAM), designed probe card was characterized by probe needle tension for test, contact resistance measurement, leakage current measurement and the planarity test. Compare to conventional probe card with minimum pitch of $50{\sim}125{\mu}m\;and\;2\;{\Omega}$ of average contact resistance, designed probe card showed only $22{\mu}$ of minimum pitch and $1.5{\Omega}$ of average contact resistance. And also, with the nature of vertical probing style, it showed comparably small contact scratch and it can be applied to bumping type chip test.

• 한국신뢰성학회지:신뢰성응용연구
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• 제7권1호
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• pp.23-29
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• 2007

Probe card is a test component which is to classify the known good die with electrical contact before the packaging in the ATE (automatic testing equipment). Conventional probe tip was mostly needle type, it has been difficult to meet with conventional type, because of decreasing chip size, pad to pad pitch and pads size increasingly. For that reason, probe cards using MEMS (micro electro mechanical system) technology have been developed for various semiconductor chips. In this paper, Area Array type MEMS Probe tip was designed,, fabricated, and characterized its mechanical and electrical properties. The authors found that good electrical characteristics under $1{\Omega}$ were acquired with gold (Au) and aluminium (Al) pad contact test over 0.5gf and 4gf respectively. And, contact resistance variation under $0.1{\Omega}$ were achieved with 100,000 times of repetition test. And, insertion loss (IS) for high frequency operation was ascertained over 300MHz at -3dB loss.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.1040-1049
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• 2006

본 논문에서는 광대역 동축-마이크로스트립 선로에서 전송 손실을 최소화하는 수직 트랜지션(transition)의 설계 기법을 제안하였다. 동축-마이크로스트립 선로의 수직 트랜지션은 동축 선로와 인쇄 회로 기판이 수직으로 연결되는 구조로서 인쇄형 안테나 혹은 마이크로스트립 기판을 사용하는 마이크로파 송수신 장치 등에 널리 사용된다. 제안한 설계 방법은 넓은 대역폭을 가지면서 전송 손실을 최소화하는 방법으로, 접지 개구면(ground aperture)의 지름, 프로브(probe)의 지름, 접지 개구면의 오프셋과 스텁(stub) 길이를 설계 변수로 설정하여, 시뮬레이션을 통하여 설계 값을 구하였다. 동축 선로와 마이크로스트립 기판은 일반적으로 널리 사용되는 SMA 커넥터와 PTFE 재질의 두께 0.254, 0.508 및 0.787 mm 기판을 사용하였다. 시뮬레이션 결과로부터 구한 설계 변수 값들을 입증하기 위하여 SMA 동축 커넥터와 0.787 mm 두께의 기판을 사용하여 수직 트랜지션 시험 블록을 제작하였다. 이 트랜지션의 특성을 측정한 결과 $0.05{\sim}20GHz$주파수 범위에서 반사 계수가 -22 dB 이하이고, 전송 손실이 0.45 dB 이하인 만족할만한 결과를 얻었다.