CN101311733B - 电性接触装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种电性接触装置的制造方法，包含有以下步骤：(a)制备一基座；(b)于该基座的一表面上设置一介电层，并以非蚀刻方式于该介电层上形成有一容槽；(c)于该容槽内成形一第一牺牲层；(d)布设一第二牺牲层于该介电层与该第一牺牲层表面定义针体轮廓，并于该针体轮廓内成形一针体金属层，重复前述步骤一至数次，以由该针体金属层形成探针结构；(e)去除牺牲层，即得该基座及由该各针体金属层所构成的探针。

Description

电性接触装置的制造方法

技术领域

本发明是与电性接触装置有关，更详而言之是指一种电性接触装置的制造方法。

背景技术

一般用以测试芯片、显示面板或其它暂时性接触的电性接触，会利用一电性接触装置作为与测试物间电性接触的组件。

如中国台湾申请案第94129539号所揭示的一种「探针卡的电性接触装置」，其主要包含有一已布设预定态样电路的基座及若干与电路接触而设置于该基座表面上的探针，以由该探针作为与测试物电性接触时的组件。但上述的结构为使其探针能更稳固地与基座结合，避免探针与基座分离及同时增加探针所能承受的弹性应力，会于该基座的表面上形成出若干对应于该探针位置的容槽，使该探针与测试物接触时，该探针能由该容槽所提供的空间而增加所能弹性变形的程度，而能进而提升探针与测试物接触时的阻抗一致性。

但，上述探针卡电性接触装置的结构，是利用蚀刻方式直接于基座的表面上形成出该等容槽，然而以蚀刻方式的程序步骤较为繁杂，制造速度相对较为缓慢而不利于大量生产，且蚀刻方式所需蚀去耗费的材料亦较多而使成本较为高昂；另外，由于蚀刻方式的变异性较大，将导致制造时的合格率不佳难以达到可重工性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的乃在于提供一种电性接触装置的制造方法，其制造工艺较为简易、快速、低加工成本、而具可重工性。

为达到上述目的，本发明乃提供一种电性接触装置的制造方法，包含有以下步骤：

(a)、制备一基座；

(b)、于该基座的一表面上设置一介电层，且该介电层以非蚀刻方式于表面形成一容槽；

(c)、于该容槽内成形一第一牺牲层；

(d)、布设一第二牺牲层于该介电层及第一牺牲层上方，定义出针身轮廓，并于该针身轮廓中成形一针体金属层，重复本项步骤一至数次，即可由该针体金属层形成探针结构；

(e)、去除牺牲层，即得该基座及由该各针体金属层所构成的探针。

本发明的电性接触装置制造方法，不仅可由各针体金属层构成探针整体，且通过于介电层上形成出容槽供探针弹性变形空间的方式，其所需的制造步骤较常用直接于基座上进行蚀刻以形成容槽所需的步骤为少，而且具备可重工性，有利生产合格率的提升。再者，本发明利用非蚀刻方式进行连接槽及容槽的成形，可省去不易控制与高成本的蚀刻步骤，而有利于成本的降低。

附图说明

图1至图12是本发明第一较佳实施例的制造工艺示意图；

图13至图18是本发明第二较佳实施例的制造工艺示意图；

图19至图21是本发明第三较佳实施例的制造工艺示意图；

图22是第三较佳实施例另一实施态样示意图；

图23至图26是本发明第四较佳实施例的制造工艺示意图；

图27至图28是本发明第五较佳实施例的制造工艺示意图。

主要组件符号说明

「第一较佳实施例」

基座11              第一表面111

第二表面112         电路布线113

介电层12            容槽121

连接槽122           第一针体金属层131

第一牺牲层14        导电层15

第二牺牲层16        第二针体金属层132

绝缘层18            第三牺牲层19

第三针体金属层133   第四针体金属层134

「第二较佳实施例」

基座21              介电层22

容槽221             连接槽222

第一针体金属层231   第二针体金属层232

第三针体金属层233   第四针体金属层234

第一牺牲层24        导电层25

第二牺牲层26        第三牺牲层27

「第三较佳实施例」

基座31              电路布线313

介电层32                  容槽321

连接槽322                 第一针体金属层331

第一牺牲层34              第二针体金属层332

第三针体金属层333         第四针体金属层334

导电层35                  第二牺牲层36

连接线37

「第四较佳实施例」

基座41                    介电层42

容槽421                   连接槽422

第一针体金属层431         第一牺牲层44

第一导电层45              临时基板49

第二针体金属层432         第二导电层48

第三针体金属层433         第四针体金属层434

第二牺牲层46

「第五较佳实施例」

介电层52                  容槽521

连接槽522                 针体金属层53

凹槽523                   电子组件54

具体实施方式

为使能对本发明的特征与特点有更进一步的了解与认同，兹列举以下较佳实施例并配合附图说明如下：

请配合参阅图1至图12，是本发明第一较佳实施例所提供一种电性接触装置的制造方法，其包含有下列步骤：

步骤(a)：如图1所示，制备一基座11，该基座11具有一第一表面111及一与该第一表面111相背的第二表面112，且该基座11内部布设有若干呈预定态样并连通第一、二表面111、112的电路布线113；此外，亦可依需求于该第一、二表面111、112布设电路布线与接点(图中未示)，可供装设需要的组件或与探针连接。

步骤(b)：如图2所示，于该基座11的第一表面111上设置一介电层12，该介电层12是由可进行微加工成型的绝缘材料，如厚膜光阻材料所制成，例如本实施例的介电层12乃以微影技术成形并且在其顶面位置形成出一容槽121及若干与该基座11第一表面111上的电路布线113连通的定位部，该容槽121的一壁面邻接该介电层12的表面，于本实施例中该定位部为一于该壁面上形成的连接槽122，该厚膜光阻材料是可以涂布或压膜贴附的方式形成于该基座11的第一表面111上。

步骤(c)：如图3所示，于该介电层12的连接槽122中以电铸技术布植一具导电性的第一针体金属层131及于该介电层12的容槽121中以电铸技术布植一第一牺牲层14，如有需要可进一步将该第一针体金属层131与该牺牲层14的表面平整至与该介电层12的表面平齐，该平整方式可采用机械研磨、化学研磨、电化学加工、化学蚀刻等加工方式达成。

以上步骤(b)、(c)可重复施作一至数次，直到该介电层12与该第一牺牲层14达到目标尺寸。

步骤(d)：如图4所示，于该介电层12的顶面上布设一导电层15，本实施例的该导电层15采用微影与蚀刻制造工艺定义出部分或全部针体图形，即该导电层15仅被留下连接容槽121内的第一牺牲层14与连接槽122内的第一针体金属层131位置间的区域；该导电层除采用微影蚀刻制造工艺外，亦可使用金属剥离li(f)t-o(f)(f)制造工艺、印刷、微影搭配电镀或化学镀制造工艺、细微喷涂等手法图形化导电材质达成。

步骤(e)：如图5所示，于该介电层12的顶面上布设一位于该导电层15与第一针体金属层131周边以及第一牺牲层14与介电层12上方的第二牺牲层16，本图所示的第二牺牲层16乃采用一以微影制造工艺成形的可去除性光阻层，并以微影制造工艺于该第二牺牲层16中定义出针体轮廓；该导电层15可以微影与蚀刻制造工艺搭配电镀、溅镀、蒸镀、化镀、喷涂，或直接印刷线路等方式布设。

步骤(f)：如图6所示，于该第二牺牲层16的针体轮廓内以电铸技术布植一具导电性的第二针体金属层132。

以上步骤(e)～(f)可重复施作一至数次，直到该第二针体金属层132与该第二牺牲层16达到目标尺寸。

此外，除以电铸制造工艺制作该第二针体金属层132外，亦可省略步骤(e)，即不需要制作该导电层15，直接以化学镀或填入导电物质至该第二牺牲层16的针体轮廓内以成形该第二针体金属层132；若有需要亦可重复前述步骤数次直到该第二针体金属层132与该第二牺牲层16达到目标尺寸。

步骤(g)：如图7所示，去除第二牺牲层16。

步骤(h)：如图8所示，铺设一由介电材料所制成的绝缘层18，本实施例以微影技术使该绝缘层18部分包覆位于连接槽122位置上方的第二针体金属层132，借以增加第二针体金属层132与该介电层12的接合强度，未覆盖该绝缘层18部分则在第二针体金属层132旁留有空隙；该绝缘层18亦可以屏蔽搭配喷涂、涂布、蒸镀、溅镀、电着绝缘材料等手法制作。

步骤(i)：如图9所示，以电铸技术布植或填入可去除材料形成一第三牺牲层19于前项步骤中所留的空隙中，如有需要可将该第三牺牲层19的表面加以平整至与该绝缘层18平齐，该平整方式可采用机械研磨、化学研磨、电化学加工、化学蚀刻等加工方式达成。

步骤(j)：如图10所示，重复步骤(e)至步骤(f)，以连续完成布植第三及第四针体金属层133、134。

步骤(k)：如图11及图12所示，以蚀刻方式去除第一、二及第三牺牲层14、16、19，即完成本发明电性接触装置的制造方法，并可进一步使用公知的组装手法将基座11与其它组件组装接合。

所以，通过本发明所提供的电性接触装置的制造方法，不仅可由各针体金属层131、132、133、134构成探针整体，其中第一针体金属层131是用以将所测试得到的电性连通至该基座11的电路布线113上，且该第一、二针体金属层131、132并分别呈嵌入于介电层12与绝缘层18中的状态，而可增加探针与基座间的稳固连接关系，该第二、第三针体金属层132、133则为探针的针身部位，第四针体金属层134则为针尖部位；再者通过将探针一端位于该定位部连接槽中，而另一端往容槽延伸的方式，能由该介电层12上形成出的容槽121提供探针弹性变形空间，其所需的制造步骤较习用直接于基座上进行蚀刻以形成容槽所需的步骤为少，更适于生产；况且，本发明利用非蚀刻方式进行连接槽及容槽的成形，可避免不易控制或高成本的蚀刻步骤，并且具备可重工性，而蚀刻制造工艺无法重工，因此基材的选择较不受限蚀刻制造工艺，进而可单就绝缘性与结构强度选择更适用的材质，例如陶瓷基版，可大幅提升产品的性能与合格率。

在此特别说明：其中，第一牺牲层14的材质并不限于电铸成形的金属，亦可采用蒸镀、溅镀、涂布、喷涂、化学镀等方式填入的其它暂时性的牺牲材质取代；

第二牺牲层16除使用可去除式光阻材料外，亦可使用其它可去除的牺牲材质，以激光加工、机械加工、热压加工成型等方式成形此第二牺牲层16。

本实施例中所提及的电铸制造工艺均可用化学镀制造工艺取代，亦可使用蒸渡、溅镀等沉积金属方式或者填入导电材质手法取代。

另外，本实施例中对介电层所采用的微影制造工艺，亦可以激光加工、机械加工、热压加工成型等方式所加以取代，其皆可达成本发明非以蚀刻方式的目的功效。

其次，本实施例的各针体金属层，可采用同一金属材质亦可各别采用不同的导电材质，包含不同金属或复合材料，具有导电性佳的特性即可；针尖部分除选用导电性佳的材质外，可进一步选用高耐磨性、低沾黏性的材质，以增进探针使用寿命、提高测试可靠度、减少清针维修需求以提升测试生产效率。

请参阅图13至图18，是本发明第二较佳实施例所提供一种电性接触装置的制造方法，其包含有下列步骤：

步骤(a)：如图13所示，采用与前述实施例相同的步骤(a)与步骤(b)，以制备出与前述实施例相同的一基座21、一介电层22、及于该介电层22上形成的容槽221及连接槽222。

步骤(b)：如图14所示，于该介电层22的连接槽222中以电铸技术布植一具导电性的第一针体金属层231及于该介电层22的容槽221中以电铸技术布植一第一牺牲层24，如有需要可继续将该牺牲层24的表面平整至与该介电层22的表面平齐，且布植于该连接槽222中的第一针体金属层231并非与该介电层22的表面平齐，而预留有部份空间；该第一针体金属层231亦可不预留前述空间而完全填满该连接槽222，并可被平整化与该介电层22的表面齐平(图中未示)。如同第一实施例，可重复施作一至数次前述该介电层22、该牺牲层24以及该第一针体金属层231，直到该前述三者的迭层达到目标尺寸。

步骤(c)：如图15所示，如同第一实施例步骤(d)与步骤(e)，于该介电层22的顶面上布设一导电层25及一第二牺牲层26。

步骤(d)：如图16所示，以电铸技术布植一第二针体金属层232，且该第二针体金属层232局部植入于连接槽222所预留的空间中，局部位于该导电层25上；如有需要可进一步平整化该第二针体金属层232使之平齐该第二牺牲层26，可使用的平整化方式与第一实施例相同，不再赘述。

如同第一实施例，第二实施例的步骤(c)至(d)也可重复施作一至数次，直到该第二针体金属层232与该第二牺牲层26达到目标尺寸；此外，除以电铸制造工艺制作该第二针体金属层232外，亦可省略制作该导电层25，直接以化学镀或填入导电物质至该第二牺牲层26的针体轮廓内以成形该第二针体金属层232，若有需要亦可重复前述步骤一至数次，直到该第二针体金属层232与该第二牺牲层26达到目标尺寸。

步骤(e)：如图17所示，如同第一实施例，重复布设多层第三牺牲层27及第三、四针体金属层233、234，以堆栈建构出探针结构。

步骤(f)：如图18所示，去除第一、二、三牺牲层24、26、27，即得本发明的电性接触装置结构。

所以，于本实施例中，第二针体金属层232是局部嵌入于连接槽222中，而局部外露于介电层22外，可使得由各针体金属层所构成的探针与介电层间的结合强度更佳，以避免有探针经长时间使用撕裂脱离的情形产生。

请参阅图19至图22，是本发明第三较佳实施例所提供一种电性接触装置的制造方法，其包含有下列步骤：

步骤(a)：如图19所示，采用与第一实施例相同的步骤(a)至步骤(d)，以制备出与前述实施例相同的一基座31、一介电层32、及于该介电层32上形成的容槽321及连接槽322，并于连接槽322与容槽321中分别以电铸技术布植一具导电性的第一针体金属层331、一第一牺牲层34及一连接该容槽321内的第一牺牲层34与连接槽322内的第一针体金属层331位置间区域的导电层35。

步骤(b)：如图20所示，如同第一实施例的步骤(e)及步骤(f)，以连续铺设出若干第二牺牲层36及电铸堆栈出第三、及第四针体金属层333、334。

步骤(c)：如图21所示，去除第二牺牲层36及第一牺牲层34，即完成本发明的电性接触装置的制造方法。

同第一实施例的步骤(h)与(i)，本实施例亦可于该第一针体金属层331的非位于第一牺牲层34部分覆盖同第一实施例的绝缘层18以增加第一针体金属层331与介电层32之间的附着力，有助于增加针体结构的可靠度。

再者，同第一实施例的说明，第一、二、三、四针体金属层331、332、333、334皆可通过重复制作牺牲层与成形金属层的步骤，必要时加以平整化表面，使各部结构达成目标尺寸；而各种可达成此一目的的取代性制造工艺也与第一实施例的说明相同，此处不再赘述。

请参阅图23至图26，是本发明第四较佳实施例所提供一种电性接触装置的制造方法，其包含有下列步骤：

步骤(a)：如图23所示，采用与第一实施例相同的步骤(a)至步骤(d)，以制备出与前述实施例相同的一基座41、一介电层42、及于该介电层42上形成的容槽421及连接槽422，并于连接槽422与容槽421中分别以电铸技术布植一具导电性的第一针体金属层431及一第一牺牲层44，若有制造工艺需求可制作于连接槽422内的第一针体金属层431位置间区域的第一导电层45；各部的制造工艺方法皆与第一实施例说明相同，此处不再赘述。

步骤(b)：如图24所示，取一临时基板49，并于该临时基板49上以连续铺设出若干第二牺牲层46、反序电铸堆栈出第四、第三及第二针体金属层434、433、432，若有制造工艺需求可于该第二针体金属层432上铺设一第二导电层48以供接合使用。

步骤(c)：如图25所示，将基座41上的第一导电层45与临时基板49上的第二导电层48相互接合；若省略不制作该第二导电层48时，可直接将第二针体金属层432与第一导电层45或第一针体金属层431直接接合；同理，若省略不制作该第一导电层45时，也可直接将第一针体金属层431与第二导电层48或第二针体金属层432直接接合。

步骤(d)：如图26所示，去除第二牺牲层46、临时基板49及第一牺牲层44，完成本发明的电性接触装置。

第四实施例的另一类似实施方式亦可于步骤(a)后继续于该介电层42上施作第二针体金属层432及其周围的牺牲层部分；于步骤(b)中则省略制作该第二针体金属层432及其周围的牺牲层部分，进而改由接合该第二针体金属层432及该第三针体金属层433来构成探针主体，其接合接口同样可选择经由或者不经由导电层。

第四实施例的再一类似实施方式亦可于步骤(a)后继续于该介电层42上施作第二、三针体金属层432、433及其周围的牺牲层部分；于步骤(b)中则仅制作该第四针体金属层434及其周围的牺牲层部分，进而改由接合该第三针体金属层433及该第四针体金属层434来构成探针主体，其接合接口同样可选择经由或者不经由导电层。

第四实施例的另一类似实施方式亦可省略步骤(a)中该第一牺牲层44的制作，进而于步骤(c)中直接与该临时基版的该探针直接接合。

请参阅图27至图28，是本发明第五较佳实施例所提供一种电性接触装置的制造方法，其包含有下列步骤：

本实施例的步骤与前述实施例概略相同，惟其主要差异在于：于其介电层52上形成容槽521与连接槽522时，可一并形成出用以供电子组件摆置的凹槽523，如图27所示，以于制造出构成探针的针体金属层53及去除牺牲层(图中未示)后，即可将欲摆置的电子组件54以焊接或其它方式连接于基座51上，而位于凹槽523中。

此外，本发明所述的所有实施例中，皆可省略制作如第一金属层131、231、331、431的部分，改由一连接线37电性连接导电层35与基座31的电路布线313如图22所示或者直接连接第二金属层132、232、332、432与电路布线313(图中未示)。

如同本发明第一实施例，本发明的其它实施例亦可进一步以微影技术以一绝缘层部分包覆探针，借以增加探针与介电层的接合强度，该绝缘层可以采用半导体制造工艺、屏蔽搭配喷涂、涂布、蒸镀、溅镀、电着绝缘材料等手法制作。

借此，通过上述本发明所提供各实施例的电性接触装置制造方法，不仅可由各针体金属层构成探针整体，且通过于介电层上形成出容槽供探针弹性变形空间的方式，其所需的制造步骤较常用直接于基座上进行蚀刻以形成容槽所需的步骤为少，而且具备可重工性，有利生产合格率的提升。再者，本发明利用非蚀刻方式进行连接槽及容槽的成形，可省去不易控制与高成本的蚀刻步骤，而有利于成本的降低。

Claims (23)

1.一种电性接触装置的制造方法，其特征在于，包含有以下步骤：

(a)、制备一基座；

(b)、于该基座的表面上设置一介电层，且于该介电层顶面位置形成一容槽及若干连接槽，该容槽的一壁面邻接该介电层的表面，该连接槽与该基座表面上的电路布线连通；

(c)、于该容槽内设置一第一牺牲层，于该连接槽中布植一第一针体金属层；

(d)、于该介电层的顶面上布设一位于该第一针体金属层周边及该第一牺牲层与介电层上方的一第二牺牲层，并于该第二牺牲层定义出一针体轮廓；

(e)、于该针体轮廓内设置一第二针体金属层；

(f)、重复施作步骤(d)与(e)一至数次以堆栈形成一电性接触结构；

(g)、去除第一及第二牺牲层，即得由该基座及部分包覆于该介电层内的由该各针体金属层所构成包含针身与针尖部分的该电性接触结构。

2.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其于步骤(c)中先于该第一针体金属层及其邻接的该介电层上设置一导电层。

3.依据权利要求2所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其中该导电层为由公知的半导体制造工艺或由涂布图案方式所布设。

4.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其中该第一针体金属层采用电铸制造工艺、半导体制造工艺、化学镀方式或填入导电材料方式其中之一方式所制作。

5.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其于步骤(c)后加工平坦化该第一牺牲层与该介电层使两者齐平。

6.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其于步骤(e)后加工平坦化该第二针体金属层与该第二牺牲层使两者齐平。

7.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其于步骤(d)前先于该介电层的表面上设置一导电层，该导电层局部位于该第一牺牲层上。

8.依据权利要求7所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其中该导电层为由半导体制造工艺或涂布图案方式所布设。

9.依据权利要求7所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，以一连接线电性连接该导电层与该基座表面的电路。

10.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其于步骤(b)中该容槽是以微影制造工艺、激光加工、热压加工、机械加工其中之一方式制作成形。

11.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其于步骤(c)中该第一牺牲层是以电铸、化学镀、填入牺牲材料其中之一方式成形。

12.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，该第二牺牲层是以微影制造工艺、激光加工、热压加工、机械加工其中之一方式定义该针体轮廓。

13.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其中该各针体金属层为不同的导电材质组成针身与针尖部分。

14.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其中该第二针体金属层采用电铸制造工艺、半导体制造工艺、化学镀、填入导电材料其中之一方式加以制作。

15.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，设置一绝缘层于该介电层的表面上，并局部包覆该第二针体金属层。

16.依据权利要求15所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其中于步骤(e)完成该针身部分后，先去除相邻该针身部分的第二牺牲层之后，以微影制造工艺制作该绝缘层，再于该绝缘层的空隙中填入一第三牺牲层。

17.依据权利要求16所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其中该第三牺牲层是以半导体制造工艺、电镀、化学镀、填入牺牲材料其中之一方式加以设制。

18.依据权利要求16所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其中于步骤(e)完成该针身部分后，先去除相邻该针身部分的第二牺牲层之后，以屏蔽搭配喷涂方式制作该绝缘层，再于该绝缘层的空隙中填入一第三牺牲层。

19.依据权利要求18所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其中该第三牺牲层是以半导体制造工艺、电镀、化学镀、填入牺牲材料其中之一方式所设制。

20.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，该基座内部与表面布设有电路与接点。

21.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，该基座进一步与另一探针卡组件电性连接。

22.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，其于该介电层中形成出一凹槽以供一电子组件放置。

23.依据权利要求1所述的电性接触装置的制造方法，其特征在于，以一连接线电性连接该第二针体金属层与该基座表面的电路。

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