CN101846696B - 探针及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种探针及其制作方法。该探针包含一引线以及一凸块，其中该引线形成于一基板上；该凸块形成于该引线上。此外，本发明还揭露一探针块。该探针块包括该些探针设置于该基板上，因此该探针块包括复数条引线，以及复数个凸块。每一个凸块设置于每一条引线的一端正上方。根据本发明的探针的凸块与引线是一体成型。该探针的制作方法其特征在于使用一灰阶光罩制程于该基板上利用一次光罩制程制作出探针的引线以及形成于引线上的凸块。本发明解决了习知两道光罩制程所可能导致的凸块崩裂的问题，进而延长了探针的使用寿命，也解决了测试准确性的问题。
Description
技术领域
本发明是有关于一种探针及其制作方法，特别有关于一种用于测试液晶显示面板的探针及其制作方法。
背景技术
探针(Probe)是一种用于量测微小电子组件(举例来说，半导体组件或液晶显示面板中的薄膜晶体管数组)电气特性的装置。如本技术领域所熟知者，一薄膜晶体管数组(Thin Film Transistor Array, TFT Array)是具有复数条闸极线路以及讯号线路连接于复数个测试垫（Test Pad），用以与一外部电子系统交换信号。该薄膜晶体管数组是对经由该些测试垫被输入的电气信号进行处理，并且经由该些测试垫将处理之后的结果传输至一外部系统以检测出此显示面板电气特性的好坏或者是缺陷。
于此期间，复数探针是被排列在一软性印刷电路板(Flexible Print Circuit, FPC)之上，形成一探针块(Probe Block)或探针卡(Probe Card)。进行检测时是使该些探针实际接触受测电路（如TFT数组）的测试垫，以便让受测电路透过测试垫与外部的组件或系统进行检测。
现今，随着液晶显示面板的画素的提高，该些测试垫的间距便跟着缩短且尺寸是变小。为使易于接触，因此探针的结构被制作成具有一凸块（Bump），凸块是连接于引线的一端，并用于接触受测电路的测试垫，使受测电路（例如TFT数组）的电气讯号经由引线传输到外部。也因为该些该些测试垫之间的间距缩短，所以该些探针上的检测凸块之间的间距也需缩短。因此，该些凸块必须精准排列以避免对该些测试垫之间产生电气干扰或短路。
图1是绘示习知技术制成的探针块的俯视示意图。请参照图1，图1用以说明一习知探针块100的结构，其中复数条引线110设置于一软性印刷电路板105上；复数个凸块120以双排交错方式设置于该些引线110上，如此设置是为了增加凸块间的距离，亦有以单排方式设置。
由于该些探针的凸块120需要紧密地排列，因此现有技术利用微影蚀刻的方式在软性印刷电路板105上制作需与测试垫接触的凸块120与连接凸块120的引线110。制作方法为先于软性印刷电路板105上利用一道光罩制程制作复数条的引线110；再于引线110上的一端利用第二道光罩制程制作复数个凸块120于该些引线之上。
惟，在第二道形成该些凸块120的光罩制程中，在曝光时需要对软性印刷电路板105定位，故需要用夹具对该软性印刷电路板105夹持。然而由于软性印刷电路板105的软性特性，在夹持时就会对软性印刷电路板105造成形变，使得第二道光罩制程中的定位会有所偏移，所形成的凸块120还是无法准确地形成于该些引线110之上。
图2是绘示习知技术制成的探针块对测试垫的接触剖面示意图。请参照图2，图2用以说明习知技术所制得的探针块100于测量时的缺点。其中该些凸块120在该些引线110上产生的偏移将导致实际使用时，探针块100需准确的对准复数个测试垫210以进行检测，该探针块100左右可允许偏移的距离很短，图中虚线表示该些凸块120所能正常测量的左右极限位置，且以箭头表示。换句话说，习知探针块100在检测时使用的裕度（Margin）很小，当偏移超过此裕度时即造成探针块100上的凸块120会接触到其它的测试垫210，造成检测错误。
除此之外，由于习知技术制作的凸块无法很准确地形成于引线上，因此凸块与引线之间就存在缝隙，并当凸块在与测试垫接触时，因为凸块可能没有对准测试垫而造成的侧向力可能引发该凸块从缝隙崩裂，此探针即不堪使用。因此习知的探针耐用度无法提高，更甚者，亦可能造成错误的检测结果。
因此，亟需提出一种测试液晶显示面板的探针，使其具有精确且耐用的特性，并且需提出一种更有效率的方法来制作该探针以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种探针的制作方法，尤其是用于测试液晶显示面板的探针，其可藉由灰阶光罩的方法减少一道光罩制程，藉此减少制作成本。
本发明的另一目的在于提供一种测试液晶显示面板的探针块，使探针块中任意相邻的两凸块都具有相同距离，以增加测量时的裕度，并解决耐用度问题。
为达上述的目的以及获得其它的优点，本发明提供一种探针的制作方法，该方法包含下列步骤：形成一金属层在一基板上；形成一光阻层在该金属层上；使用一灰阶光罩图形化该光阻层，以形成一图案化的线路保护层，其中该图案化的线路保护层包含较厚的一凸块区，以及较薄的一引线区；以及蚀刻该图案化的线路保护层以及该金属层，使得该金属层形成一对应该图案化的线路保护层的探针，其中于该凸块区形成该探针的一金属凸块，于该引线区形成该探针的一金属引线。
于本发明的一较佳实施例中，该光阻层是为一正光阻，并且该灰阶光罩的图形是包含一不透光的凸块区以及一半透光的引线区。更进一步来说，该半透光的引线区是为一半色调光罩，该不透光的凸块区其材质是不透光的金属。
其中，该蚀刻该图案化的线路保护层以及该金属层的步骤包括：蚀刻未被该图案化的线路保护层覆盖的该金属层；蚀刻该图案化的线路保护层以暴露该引线区上方的该金属层，并留下该凸块区上方的该图案化的线路保护层；以及蚀刻对应该引线区的该金属层，使该部份的金属层的厚度小于该金属凸块，以形成该金属引线。最后，在蚀刻该金属层以形成该金属引线之后还包括剥离该凸块区上方的该图案化的线路保护层以暴露出该金属凸块。
根据本发明的测试液晶显示面板的探针，其使利用灰阶光罩制程，仅需一道光罩制程，大幅减少了制作成本，并且改善了习知需要两道光罩制程中，凸块对位不准的问题。
为达成另一技术目的，本发明提供一种利用上述的制作方法所制得的测试液晶显示面板的探针块。该探针块包括：复数条引线，设置于一基板上；以及复数个凸块，每一个凸块设置于每一条引线的一端正上方，并且该些凸块与该些引线是一体成型。其中该些相邻两凸块之间的距离皆为相同，并且该基板为软性电路板。
根据本发明的测试液晶显示面板的探针块，当在测试时，由于该探针相邻两凸块之间的距离皆为相同，使得该探针块与测试垫所接触的裕度（Margin）可以增加。此即解决了习知技术探针的凸块与引线对位不准所造成裕度太窄的问题。此外，由于该凸块与该引线是于同一道光罩制程所一起形成的，因此本发明的探针块中单一探针的凸块必然形成于引线正上端，并且没有偏移。此则解决了习知两道光罩制程所可能导致的凸块崩裂的问题，进而延长了探针的使用寿命，也解决了测试准确性的问题。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1是绘示习知技术制成的探针块的俯视示意图。
图2是绘示习知技术制成的探针块对测试垫的接触剖面示意图。
图3是绘示金属层以及光阻层形成于基板上的立体侧视图。
图4是绘示灰阶光罩曝光的立体侧视图。
图5是绘示光阻层显影后的立体侧视图。
图6是绘示蚀刻掉未被保护的金属层部分的立体侧视图。
图7是绘示蚀刻掉图案化的线路保护层的引线区的立体侧视图。
图8是绘示本发明的一较佳实施例的探针的立体侧视图。
图9是绘示本发明的一较佳实施例的探针块对测试垫的接触剖面示意图。
【主要组件符号说明】
50 光线 100 探针块
110 引线 105 软性印刷电路
120 凸块 210 测试垫
300 基板 310 金属层
320 光阻层 321 图案化的线路保护层
322 凸块区 324 引线区
400 灰阶光罩 405 透明基材
410 不透光的凸块区 420 半透光的引线区
500 探针 510 金属引线
520 金属凸块 660 左极限
680 右极限。
具体实施方式
本发明的较佳实施例将与所附图示与下面的说明加以详细的描述，在不同图示中，相同的参考标号表示相同或相似的组件。本发明的探针并不限于使用在液晶显示面板的测试，其它如集成电路检测的探针卡，或需要制作微小尺寸的探针结构均可实施。以下内容所描述的实施例只是用以说明，因此本发明的范围并不以此为限。
图3至图8是根据本发明的一较佳实施例的探针制作步骤立体侧视图。图3至图8说明本发明的一较佳实施例的探针的制作方法，其绘示本发明的一较佳实施例的探针以单一灰阶光罩的制作流程。
图3是绘示金属层以及光阻层形成于基板上的立体侧视图。首先，如图3所示，将一金属层310形成在一基板300上。其中该金属层310的材质较佳是一导电性良好的金属；该基板300较佳是一软性印刷电路板。此外，形成该金属层310以完全覆盖该基板300的方法较佳可为沈积法，例如利用溅镀（Sputtering）或蒸镀（Evaporation）的方法将金属沈积于该基板300上，以形成一预定厚度的该金属层310，该预定厚度较佳为100微米(μm)至200微米(μm)。
紧接着，如图3所示，将一光阻层320形成在该金属层310上。其中该光阻层320较佳是为一正光阻(Positive Photoresist)。其形成该光阻层320在该金属层310上的方法较佳是为一涂布法，例如使用旋转涂布机将该正光阻材料涂布并完全覆盖于该金属层310上。
图4是绘示灰阶光罩曝光的立体侧视图。在该金属层310及该光阻层320形成于该基板300后，使用一灰阶光罩400图形化该光阻层320。其中该图形化的方法包含曝光、显影以及蚀刻等处理过程，其中还包括软烤或硬烤等本技术领域中具有通常知识者所熟知的程序。为清楚说明，在此仅以形成单一探针的凸块以及连接该凸块的引线的光罩图形做说明。如图4所示，该灰阶光罩400是包含一透明基材405、一不透光的凸块区410，以及一半透光的引线区420（向Ｙ轴延伸）。
该不透光的凸块区410的面积形状或大小是根据受测的测试垫做设计，并且设置于该透明基材405下方，该不透光的凸块区410的材质较佳为不透光的金属，用以完全阻隔一曝光机发出的光线50，使对应于下方的该光阻层320未受到该光线50的曝光。该半透光的引线区420较佳是为一半色调光罩，其邻接于该不透光的凸块区410并且设置于该透明基材405下方，用以部分阻隔该光线50，使对应于下方的该光阻层320受到部分光线50而达到部份程度的曝光。该透明基材405的未被该不透光的凸块区410或该半透光的引线区420覆盖的区域没有阻隔光线50的能力，使对应于下方的该光阻层320完全受到该光线50照射而曝光。图中以箭头的长度表示光线50的强度。
材质为正光阻的该光阻层320在经过上述步骤曝光后，即进行一显影步骤以形成一图案化的线路保护层321。图5是绘示光阻层显影后的立体侧视图。如图5所示。其中对应该不透光的凸块区410的该光阻层320区域由于未受到曝光，显影后即留下一对应该不透光的凸块区410的一凸块区322，其厚度与原本形成该光阻层320的厚度一致。其中对应该半透光区420的该光阻层320区域由于部分受到曝光，显影后即留下一对应该该半透光的引线区420的一引线区324，其厚度较原本该光阻层320的厚度薄。该光阻层320其余受到完全曝光的区域显影后即被完全洗掉并暴露出该金属层310。
最后进行蚀刻步骤，其中包含蚀刻该图案化的线路保护层321以及蚀刻该金属层310。第6图是绘示蚀刻掉未被保护的金属层部分的立体侧视图。如图6所示，在显影步骤完成之后，即进行一线路蚀刻步骤。该线路蚀刻步骤是可为湿式化学蚀刻或物理蚀刻，本发明的一较佳实施例使用一种湿式化学蚀刻。其中该线路蚀刻步骤为使用一金属蚀刻液将未被该图案化的线路保护层321覆盖的该金属层310区域蚀刻掉，以暴露出该基板300。其中该金属蚀刻液的特征在于仅与该金属层310的材料作用却不与该正光阻材料的该图案化的线路保护层321作用。
图7是绘示蚀刻掉图案化的线路保护层的引线区的立体侧视图。如图7所示，在该线路蚀刻步骤完成之后，以一光阻蚀刻步骤将该图案化的线路保护层321的该引线区324蚀刻掉，使该引线区324对应的该金属层310暴露出来。其中在该光阻蚀刻步骤进行时，该图案化的线路保护层321的该凸块区322同样会被蚀刻，但由于凸块区322的厚度大于该引线区324的厚度，在引线区324被蚀刻完之后该凸块区322上方还可残留一厚度的该图案化的线路保护层321以覆盖该金属层310。其中该光阻蚀刻步骤的方法是可为湿式化学蚀刻或物理蚀刻，其特征在于只对该光阻层320的光阻材料作用，而不对该金属层310或基板300作用。
图8是绘示本发明的一较佳实施例的探针的立体侧视图，用来说明最后蚀刻步骤中形成的金属凸块与金属引线。在上述光阻层的引线区324蚀刻掉之后，将暴露出的该金属层310进行蚀刻，以形成一金属引线510。同样地，本发明的一较佳实施例使用该金属蚀刻液将未被该凸块区322覆盖的该金属层310蚀刻一部分厚度(例如80μm)，以形成厚度较原来的金属层310厚度小的金属引线510。
其中该蚀刻步骤还包括剥离该凸块区322上方的该图案化的线路保护层321。其方法为使用可移除光阻层320的光阻材料的剥膜液将光阻层的凸块区322移除以暴露出厚度比金属引线510较大的金属凸块520。其中该金属引线510及该金属凸块520则形成本发明的一较佳实施例的一探针500。
根据本发明的探针的制作方法，其利用该灰阶光罩400，仅需一道光罩制程，大幅减少了制作习知需要两道光罩制程所需成本。除此之外，由于该金属凸块520以及该金属引线510是由同一层金属层310于该线路蚀刻步骤中（请参考图6）将该金属凸块520以及该金属引线510的位置划分出来，再于该凸块区322及该引线区324蚀刻出不同的厚度所得出。因此必然改善了习知需要两道光罩制程中，凸块对位不准的问题。此外，更大幅降低习知需要两道光罩制程的制作成本。
为达成另一技术目的，本发明还提供一种利用上述的制作方法所制得的一种测试液晶显示面板的探针块。请参考图9以及图8，图8即为上述一较佳实施例所形成的单一探针的金属凸块以及金属引线示意图；图9是绘示本发明的一较佳实施例的探针块对测试垫的接触剖面示意图。该探针块100包括一基板300、复数条引线110以及复数个凸块120。
其中该些引线110，设置于该基板300上，并且每条引线110即为上述图8的该金属引线110。于该些凸块120中，每一个凸块120皆设置于每一条引线110的一端正上方，并且该些凸块120与该些引线110之间没有缝隙以及偏移，为一体成型，即如图8所示的金属凸块520。其制作方法如上所述。应注意的是，虽然该凸块120与前述的该金属凸块520与测试垫210的接触面，一为平面另一为凸面，但该凸块120的凸面可为该金属凸块520再加工制成，例如再一次金属蚀刻制程，或其它微加工制程制得。并且其中该基板300为软性电路板。
根据本发明的一较佳实施例的探针块100，其中该些相邻两凸块120之间的距离皆为相同，即因为本发明的一较佳实施例的探针仅以一次灰阶光罩制程所制得，并无习知以两道光罩制程所产生的凸块偏移问题。
根据本发明的测试液晶显示面板的探针块100，当在测试时，由于该探针块100中任相邻的两凸块120之间的距离皆为相同，使得该探针块100在测试时所能正确与测试垫210接触的左极限660以及右极限680的距离加大，如图中虚线所示。更进一步地说，该探针块100用于接触测试垫210的裕度可以增加。此即解决了习知技术在软性基板中对位不准所造成裕度太窄的问题。
综上所述，由于该凸块120与该引线110是于同一道灰阶光罩制程所一起形成的，因此本发明的探针块100的凸块120为一体成型于引线110上，不会有凸块偏移的问题。此则解决了习知两次制程所可能导致的凸块崩裂的问题，进而延长了探针的使用寿命，也解决了测试准确性的问题。
虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (9)
1.一种探针的制作方法，其特征在于该方法包括：
形成一金属层在基板上；
形成一光阻层在该金属层上；
使用一灰阶光罩图形化该光阻层，以形成一图案化的线路保护层，其中该图案化的线路保护层包含较厚的一凸块区，以及较薄的一引线区；以及
蚀刻该图案化的线路保护层以及该金属层，使得该金属层形成一对应该图案化的线路保护层的探针，其中该金属层是被蚀刻以于该凸块区形成该探针的一金属凸块，并于该引线区形成该探针的一金属引线；其中蚀刻该图案化的线路保护层以及该金属层的步骤包括：蚀刻未被该图案化的线路保护层覆盖的该金属层；蚀刻该图案化的线路保护层以暴露该引线区上方的该金属层，并留下该凸块区上方的该图案化的线路保护层；以及蚀刻对应该引线区的该金属层，使该部分金属层的厚度小于该金属凸块，以形成该金属引线。
2.根据权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于：其中该光阻层是为一正光阻。
3.根据权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于：其中该灰阶光罩是包含一不透光的凸块区以及一半透光的引线区。
4.根据权利要求3所述的探针的制作方法，其特征在于：其中该半透光的引线区是为一半色调光罩。
5.根据权利要求3所述的探针的制作方法，其特征在于：其中该不透光的凸块区其材质是不透光的金属。
6.根据权利要求1所述的探针的制作方法，其特征在于：其中在蚀刻该金属层以形成该金属引线之后还包括剥离该凸块区上方的该图案化的线路保护层以暴露出该金属凸块。
7. 一种以权利要求1所述方法所制作的探针块，其特征在于该探针块包含：
复数条引线，设置于一基板上；以及
复数个凸块，每一个凸块设置于每一条引线的一端正上方，并且各凸块与对应的引线是一体成型。
8.根据权利要求7所述的探针块，其特征在于：其中相邻两凸块之间的距离皆为相同。
9. 根据权利要求7所述的探针块，其特征在于：其中该基板是为软性电路板。
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