프로브 카드 PCB는 반도체 웨이퍼 테스트 시스템의 중요한 측면입니다

키워드: 프로브 카드

일반적으로 프로브 카드는 소모품으로 간주되며, 그 성능과 유용성을 보장하기 위해 유지보수가 필수적입니다. 과부하 및 웨이퍼의 결합 재료에서 나온 잔해물이 프로브 팁이나 프로브 바늘에 침착되면 저항이 증가하여 정확한 측정을 방해할 수 있습니다.

프로브 카드는 무엇을 나타내나요?

본질적으로 프로브 카드는 반도체 웨이퍼에 대해 웨이퍼 테스트를 수행하는 데 사용되는 보드 또는 인터페이스입니다. 제조 및 출하되기 전에, 웨이퍼 상의 집적 회로는 이 링크를 통해 자동 테스트 장비에 연결되어 전기적 특성과 성능을 검증받습니다.

본질적으로 프로브 카드는 전자 테스트 시스템과 테스트 대상 장비 사이의 기계적 및 전기적 인터페이스 역할을 합니다. 각 프로브 카드는 다음 구성 요소로 이루어져 있습니다:

프로브 카드는 프런트엔드 LSI 제조 과정에서 실리콘 웨이퍼를 검사하는 데 사용되는 도구입니다. 프로브 카드는 연결된 프로브 핀 또는 바늘을 가진 원형의 인쇄회로기판(PCB)입니다.

웨이퍼 상에 생산된 각 LSI 칩은 PCB에 배치된 여러 프로브 핀 팁을 동시에 접촉시켜 전기적으로 검사됩니다. 프로브 카드는 개방 및 단락 회로를 감지하고 전류 및 고주파를 측정합니다. 프로브 카드는 종종 웨이퍼 테스터의 프로버에 부착되며, 검사 중에는 위에서 스테이지 위의 웨이퍼 칩과 접촉합니다.

프로브 카드의 예

프로브 카드는 프로브 정렬 및 고정 방식을 포함한 구조에 따라 분류될 수 있습니다. 두 가지 예시 프로브 카드와 그 특성은 아래에 제시되어 있습니다.

수직형(고급) 프로브 카드

수직형(고급) 프로브 카드는 PCB와 수직 프로브가 배치된 블록으로 구성됩니다. 이 유형의 프로브는 그리드 형태로 정렬되거나 여러 칩을 측정하는 데 사용될 수 있습니다. 프로브를 개별적으로 교체할 수 있기 때문에 유지보수가 간단합니다. 또한, 오목함을 최소화하여 솔더에 미치는 손상을 최소화할 수 있습니다. 그러나 제조 비용이 상당히 비싸 웨이퍼의 알루미늄 전극 패드에는 적합하지 않습니다.

캔틸레버 프로브 카드

캔틸레버 프로브 카드의 바늘은 텅스텐 및 기타 유사 재료로 구성됩니다. 이 바늘들은 PCB에 직접 장착됩니다.

이 유형은 수직형보다 낮은 비용으로 제작될 수 있습니다. 또한 프로브를 더 좁은 피치로 배치하여 알루미늄 패드에 대응할 수 있습니다. 수직형에 비해 캔틸레버 형식은 핀 배치에 더 많은 제약을 두고 더 큰 오목함을 생성합니다. 이 유형은 또한 작업자가 수리 및 조정과 같은 정기적인 유지보수에 시간과 노력을 투자해야 합니다.

인쇄회로기판

유기 기판(다층)

또한 이 프로브 카드가 현재 웨이퍼 테스트 시스템의 일부이지만, 테스트 시스템에 포함되기 전에 테스트를 받아야 한다는 점을 알 수 있습니다. 증가된 전력 요구 사항과 장치 대역폭으로 인해, 전기 테스트 동안 고성능 전력 및 신호 전송에 대한 요구 사항을 충족해야 합니다. 이러한 요구 사항이 프로브 카드 테스트와 관련된 문제들을 야기합니다.

프로브 카드는 검사 대상 장비의 모든 패드에 프로브를 일치시키도록 설계되었습니다. 프로브 카드를 제작하려면, 사용자는 프로브 카드 PCB 제조업체에 장치 레이아웃에 대한 기계 설계 또는 장치 샘플을 제공해야 합니다.

프로브 카드는 하나의 프로브(다이오드)만 있는 간단한 것부터 천 개에 이르는 프로브를 가진 복잡한 것까지 다양할 수 있습니다. 그 프로브 카드로의 케이블 연결(160핀을 초과할 수 있음)은 일반적으로 엣지 핑거(최대 48핀)와 리본 케이블을 사용하여 이루어집니다.

프로브 카드는 어떻게 작동하나요?

반도체 제조를 공정을 어떻게 단순화할 수 있는지에 대한 예시로 생각해 보세요. 실리콘 생산 과정 전반에 걸쳐 여러 개의 집적 회로가 발견됩니다.

이후, 웨이퍼는 절단되고, 포장되어 출고됩니다. 그러나 포장 전에 회로의 작동을 반드시 검증해야 합니다. 프로브 카드는 전기적 테스트를 보조하는 데 사용됩니다. 이 프로브 카드는 프로버에 삽입된 후, 테스터에 연결되어 테스터와 반도체 웨이퍼 사이의 전기적 채널을 제공합니다. 그런 다음 이 프로브 카드는 금속 바늘 또는 요소로 웨이퍼 상의 IC 칩 패드에 연결되어 전기적 데이터와 필수 테스트 파라미터를 전송합니다.

테스터의 헤드가 전기적 데이터를 전송하기 위해 웨이퍼의 패드나 금속 범프에 연결되어야 하기 때문에, 프로버는 이러한 역할을 하는 것으로 생각될 수 있습니다. 이 프로브는 프로브 카드를 도킹하고, 웨이퍼까지 내린 후, 범프나 바늘이 접촉하여 연결부를 통해 전류가 흐르도록 기다리는 데 사용됩니다. 산화층을 제거하고 아래의 금속에 연결하려면, 이 프로빙 바늘이 웨이퍼의 금속 범프에 접촉할 때 움직임이 필요합니다.

고급 프로브 유형

오늘날 웨이퍼를 테스트하는 데 사용할 카드 종류를 결정할 때 이용 가능한 다양한 프로브 카드는 프로브 기술이 최근 몇 년 동안 크게 발전했음을 보여줍니다. 다양한 종류의 고급 프로브들을 살펴보겠습니다:

수직 프로브

이러한 수직 프로브는 범용 마이크로컴퓨터 및 로직과 같은 멀티 다이 장치를 검사하는 데 사용되는 카드입니다. 이 바늘은 일반적으로 짧고 기판 주위에 수직으로 배열되어 있기 때문에 고주파 및 소형 패드 웨이퍼에 탁월한 선택입니다.

MEMS-SP

이 유형의 프로브는 MEMS 기술의 이점을 활용하면서도, 이 프로브 카드를 사용하여 마이크로프로세서 및 로직 장치를 매우 정확하고 신뢰할 수 있게 테스트할 수 있도록 합니다. 시장에서 가장 진보된 프로브 기술은 MEMS 또는 Micro Electro Mechanical System으로 알려져 있습니다. 단 한 번의 랜딩으로 웨이퍼에 하나의 연결을 만들 수 있습니다.

U-프로브 카드는 메모리 장치 테스트에 매우 유용합니다. 약 12인치 길이의 웨이퍼에 단일 하향 터치 또는 접촉으로 접촉할 수 있습니다.

이는 반도체 웨이퍼의 어느 곳에서나 사용될 수 있으며, 균일한 스크럽을 생성하여 최상의 결과를 제공합니다.

프로브 카드 PCB가 사용되는 이유는 무엇인가요?

다음은 프로브 카드 PCB가 활용되는 가장 일반적인 이유들입니다. 여기에는 매니퓰레이터 제약, 장치 레이아웃 및 제조가 포함됩니다. 이제 각각에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

매니퓰레이터 제한

일반적인 프로버는 프로브 카드를 사용하지 않을 경우 플래튼 개구 주변에 8~12개의 수동 매니퓰레이터만 배치할 수 있습니다. 게다가, 운영자는 각 프로브 팁을 수동으로 조정해야 하는데, 이는 시간이 많이 들고 노동 집약적인 작업입니다.

장치의 레이아웃

프로브 카드는 사용자가 많은 수의 핀(>12개)을 가진 장치를 프로빙해야 할 때 유용합니다.

생산

프로빙 생산 응용 분야는 프로브 카드를 광범위하게 사용합니다. 생산 응용 분야는 하나의 프로브를 가진 다이오드처럼 단순한 것부터 수백 개의 프로브를 가진 집적 회로처럼 복잡한 것까지 다양할 수 있습니다.

이 프로브 카드는 전기적으로 테스트 장비에 연결되고 물리적으로 프로버와 도킹될 수 있습니다. 주요 목적은 테스트 장비와 웨이퍼의 회로 사이에 전기적 연결을 설정하여, 다이싱 및 포장 전에 이러한 회로의 검증 및 테스트를 가능하게 하는 것입니다. 이는 회로 기판과 여러 접촉 요소로 구성되며, 이 요소들은 일반적으로 금속으로 만들어지지만 다른 재료로 구축될 수도 있습니다. 생산 비용을 낮추고 생산성을 높이는 데 도움이 되도록, 우리는 고성능 프로브 카드의 포괄적인 범위를 설계 및 제조합니다.