CN101865937B - 多层探针组及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提供电性测试用的多层探针组及其制造方法，是运用光刻工艺于一基板上制出多个悬臂探针，该多层探针组包含有：一绝缘强化层是设置于该基板上，并形成有至少二连通电路的开口；至少二导电件，分别设置于该绝缘强化层的开口中，且被绝缘强化层包覆与支撑；至少二悬臂探针，该各悬臂探针分别具有一梁构件及一针尖构件；这些梁构件分别与该导电件连接，且至少一梁构件的局部表面贴接撑靠于该绝缘强化层上，这些针尖构件连接于该梁构件上；使贴接撑靠于该绝缘强化层上的悬臂探针结构稳定性较佳。

Description

多层探针组及其制造方法

技术领域

本发明涉及测试探针卡，更详而言之是指一种探针卡的多层探针组及其制造方法。

背景技术

一般用以测试芯片、显示面板或其它进行暂时性的电性接触，是利用一测试探针卡中多个探针作为与待测试物间进行电性接触的接触元件；该探针传统的组装方式，是以人工逐一组接于一电路基板上，虽以此种人工组装方式的制造材料成本较低，但其组装精度不佳且无法作极细微针距的组装乃为其缺失。

有鉴于上述以人工方式将探针组装于电路基板上的缺失，遂有业者以微机电工艺技术于一电路基板上制作出多层探针(如中国台湾专利公告第589453号的光刻接触元件)，以提高整体探针规格的一致性，并有效缩小探针组所需的面积，同时具有极细微针距(Fine Pitch)的设计；然而此种探针产品的宽度很窄，结构稳定性较为不佳，再者其是利用直立结合于电路基板上的细高支柱加以支撑，导致不仅细高支柱的结构稳定性较为不佳，支撑强度不足，且于极细微针距(Fin(e)Pit(c)h)的设计应用时，其支柱截面过小可能导致与电路基板间的结合性亦不佳。

另外，日本专利特许出愿公开番号特开2007-121198号专利案中，则是将悬臂构件的底面平贴于基板的顶面上，此种结构将使得悬臂构件与基板间的结合强度不佳，当悬臂构件受外力作用时，易发生与基板脱离或导致悬臂构件弯曲程度不当的情形发生。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的乃在于提供一种多层探针组及其制造方法，其探针组结构的稳定性较佳。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种多层探针组，用于电性测试，其包含有：

一基板，该基板具有一第一表面及一与该第一表面相背的第二表面，该基板内部布设有若干呈预定态样并连通第一、第二表面的电路；

一绝缘强化层，设置于该基板的第一表面上，并形成有至少二连通电路的开口；

至少二导电件，分别设置于该绝缘强化层的开口中，被绝缘强化层包覆与支撑；

至少二悬臂探针，该各悬臂探针分别具有一梁构件及一针尖构件；该梁构件分别与该导电件连接，且至少一梁构件的局部表面贴接于该绝缘强化层上，该针尖构件连接于该梁构件上。

一种提供电性测试用多层探针组的制造方法，其步骤包含有：

(a)、制备一布设有电路的基板；

(b)、于该基板的一表面上设置一绝缘强化层，且该绝缘强化层形成有至少二连通基板电路的开口；

(c)、于该绝缘强化层的各开口中分别设置一导电件，使该导电件与该基板电路连接；

(d)、持续地进行多层绝缘强化层与多层牺牲层的设置与图形化，并于该已图形化的绝缘强化层与牺牲层中持续地设置导电材料与导电件连接，以由该导电材料堆叠构成二悬臂探针；

(e)、去除所有的牺牲层，即构成有该基板、该多层绝缘强化层、该导电件及该悬臂探针的多层探针组。

本发明的一种多层探针组，其悬臂探针的结构强度和稳定性较佳，其制造方法成熟、简便。

附图说明

图1至图12是本发明第一较佳实施例的工艺示意图；

图13至图14是本发明第二较佳实施例的工艺示意图；

图15是本发明第三较佳实施例的立体结构示意图；

图16是图15所示第三较佳实施例的顶视示意图；

图17是本发明第四较佳实施例的立体结构示意图；

图18是图17所示第四较佳实施例的顶视示意图；

图19是本发明第五较佳实施例的立体结构示意图；

图20是图19所示第五较佳实施例的顶视示意图；

图21是本发明第六较佳实施例的立体结构示意图；

图22是图21所示第六较佳实施例的顶视示意图；

图23是本发明第七较佳实施例的结构示意图；

图24是本发明第八较佳实施例的结构示意图；

图25是图24所示第八较佳实施例另一实施态样的结构示意图；

图26是图24所示第八较佳实施例另一实施态样的结构示意图。

【主要元件符号说明】

「第一较佳实施例」

基板11            第一表面111

第二表面112       电路113

第一绝缘强化层12  第一绝缘强化层开口121

第二绝缘强化层15  第二绝缘强化层开口151

第三绝缘强化层16  第三绝缘强化层开口161

第四绝缘强化层18  第四绝缘强化层开口181

第一牺牲层141     第二牺牲层142

第二牺牲层开口143 第三牺牲层144

第四牺牲层145     第四牺牲层开口146

第五牺牲层147     第五牺牲层开口148

第一导电件131     第二导电件132

第一梁构件133     第三导电件134

第四导电件135     导电材料136

第二梁构件137     导电材料138

导电种子层17      多层探针组20

基板21            第一表面211

第二表面212       电路213

绝缘强化层22    开口221

导电件23、24    悬臂探针25、26

梁构件251、261  针尖构件252、262

「第二较佳实施例」

多层探针组30    绝缘强化层32

牺牲层39        悬臂探针35、36

导电件33        梁构件361

「第三较佳实施例」

多层探针组40    悬臂探针45、46

梁构件451、461  针尖构件452、462

「第四较佳实施例」

多层探针组50    悬臂探针55、56

梁构件551、561  针尖构件552、562

「第五较佳实施例」

多层探针组60    悬臂探针65、66

梁构件651、661  针尖构件652、662

「第六较佳实施例」

多层探针组70    悬臂探针75、76

梁构件751、761  针尖构件752、762

「第七较佳实施例」

多层探针组80    绝缘强化层82

导电件83、84    悬臂探针85、86

基板81          电路813

「第八较佳实施例」

多层探针组90     绝缘强化层92

导电件93、94     导线931、941

部分针体932、942 基板91

电路913          悬臂探针95、96

电路基板97       机械元件98

具体实施方式

为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：

请参阅图1至图12，是本发明第一较佳实施例所提供一种可用以提供电性测试用的多层探针组的制造方法，其包含有下列步骤：

步骤(a)：如图1所示，制备一基板11，该基板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，该基板11内部布设有若干呈预定态样并连通第一、第二表面111、112的二电路113。

步骤(b)：如图2所示，于该基板11的第一表面111上设置一第一绝缘强化层12；该第一绝缘强化层12是由绝缘的厚膜光刻胶材料所制成，该第一绝缘强化层12并由光刻技术加以图形化，以定义出二连通基板11第一表面111上电路113的第一绝缘强化层开口121；于本实施例中虽以二第一绝缘强化层开口121呈现，但实际上仍可依所需的探针数量需求而以不同数量的开口对应呈现；且该第一绝缘强化层12是可以涂布或压膜贴附的方式形成于该基板11的第一表面111上。

步骤(c)：如图3所示，于该各第一绝缘强化层开口121内分别电铸一具导电性的第一导电件131及第二导电件132，使该第一、二导电件131、132分别与该基板11的电路113电性连接；并于该基板11未布设第一绝缘强化层12及非位于第一绝缘强化层开口121位置的第一表面111上，以沉积或电铸方式形成一第一牺牲层141；如有需要时，可将该第一牺牲层141、第一导电件131、第二导电件132与该第一绝缘强化层12的表面加以平整化，以使上述四者的表面呈共一平面状态；其中平整化的方式可采用机械研磨、化学研磨、电化学加工、化学蚀刻等方式加以达成。

步骤(d)：如图4所示，于该第一绝缘强化层12及该第一牺牲层141的表面上设置一第二牺牲层142，并将该第二牺牲层142以光刻技术加以图形化，以定义出二分别连通该第一、二导电件131、132的第二牺牲层开口143。

步骤(e)：如图5所示，于该第二牺牲层开口143中分别电铸一具导电性的第三导电件134及一第一梁构件133，该第三导电件134与该第二导电件132连接，而该第一梁构件133则与该第一导电件131连接。

步骤f：如图6所示，去除该第二牺牲层142。

步骤g：如图7所示，设置一第二绝缘强化层15于该第一绝缘强化层12上，并以光刻技术加以图形化，以定义出一位于该第一牺牲层141上方的第二绝缘强化层开口151。

步骤h：如图8所示，于该第二绝缘强化层15的第二绝缘强化层开口151内设置一第三牺牲层144；如有需要时，可将第三牺牲层144、第三导电件133、第一梁构件134与第二绝缘强化层15加以平整化，使上述四者的表面呈共一平面状态。

步骤i：如图9所示，再持续设置一具图形化的第三绝缘强化层16及一具图形化的第四牺牲层145，以于该第三绝缘强化层16所形成的第三绝缘强化层开口161中电铸一具导电性的第四导电件135，及于该第四牺牲层145所形成的第四牺牲层开口146中电铸一具导电性的导电材料136，使该第四导电件135与该第三导电件134连接，而该导电材料136则与该第一梁构件133连接；再于该第三绝缘强化层16及该第四牺牲层145的表面上沉积一导电种子层17。

步骤j：如图10所示，于该第三绝缘强化层16上设置一第四绝缘强化层18，及于该第四牺牲层145上沉积一第五牺牲层147，并以光刻技术将该第四绝缘强化层18及该第五牺牲层147以光刻技术加以图形化，而定义出一连通该第四导电件135的第四绝缘强化层开口181及一连通该导电材料136的第五牺牲层开口148；并于该第四绝缘强化层开口181中电铸一具导电性的第二梁构件137及于该第五牺牲层开口148中电铸一具导电性的导电材料138，使该第二梁构件137与第四导电件135连接，而该导电材料138则与该导电材料136连接。

步骤k：如图11所示，连续地进行多层牺牲层的设置、图形化以形成开口，并于该各开口内电铸导电材料以形成分别连接该第一、二梁构件133、137并呈渐缩状态的针尖构件。

步骤1：如图12所示，去除所有牺牲层，即得本发明的多层探针组20。

通过上述步骤所制成的多层探针组20，请参阅图12，包含有：

一基板21，具有一第一表面211及一与该第一表面211相背的第二表面212，且该基板21内部并布设有多个连通该第一表面211与该第二表面212的电路213；

一绝缘强化层22，是由绝缘材料所制成，并设置于该基板21的第一表面211上，该绝缘强化层22上形成有二连通该基板21第一表面211上电路213的开口221；

二导电件23、24，是由可导电的材料所制成，是分别设置于该绝缘强化层22的各开口221中，且该各导电件23、24并分别连接该基板21位于第一表面211上的电路213；

二悬臂探针25、26，是由可导电的材料所制成，该悬臂探针25、26与导电件23、24是由相同材料所制成亦可由不相同材料所制成，而为一体连接；该二悬臂探针25、26分别具有一梁构件251、261及一针尖构件252、262；该各梁构件251、261分别以其一表面与该各导电件25、26连接，且该梁构件251、261并以局部表面贴接撑靠于该绝缘强化层22上，该针尖构件252、262是连接于该梁构件251、261相对于与该导电件25、26连接的另一表面上，且该针尖构件252、262并呈渐缩状态。

通过此，本发明所提供的多层探针组其悬臂探针的结构强度较佳，于作为与其它电子元件进行电性接触测试时的稳定性较佳。

请参阅图13及图14，是本发明所提供第二较佳实施例的一种可提供电性测试用的多层探针组30的制造方法，其主要步骤与第一实施例相同，其差异仅在于：

如图13所示，原本于第一实施例中设置第二、三、四绝缘强化层的步骤中，将设置第二、三、四绝缘强化层的步骤改以设置为多层牺牲层39的步骤即除保留第一绝缘强化层外，其余绝缘强化层皆由牺牲层所取代，而于第一实施例设置于第二、三、四绝缘强化层开口中的各导电件，则改以设置为与梁构件相同的材料。如此一来，如图14，待去除所有的牺牲层后，即可得二悬臂探针35、36，且其一悬臂探针35的梁构件351仍以其一表面贴接撑靠于该绝缘强化层32上，而另一悬臂探针36则通过一部份直立突出于该绝缘强化层32外的导电件33与梁构件361连接，使此一导电件33所连接的梁构件361并未与绝缘强化层32贴接；该突出于绝缘强化层32外的导电件33亦可直接视为梁构件361的延伸部分，可提供弹性变形功能。

相较于公知仅以单一独立细高柱构件支撑每一梁构件相较，本实施例以光刻胶材料与光刻蚀刻工艺来制作绝缘强化层包覆至少部分导电件以提供较佳稳定性以支撑梁构件，在此同时也通过此抬升梁构件足够高度远离基版，以提供梁构件弹性变形空间，因此其整体结构稳定性优于公知技术。

请参阅图15及图16，是本发明所提供第三较佳实施例可提供电性测试用的多层探针组40，其中二悬臂探针45、46的梁构件451、461是呈上、下完全重迭的状态即其中一梁构件位于另一梁构件的正上方，使由上方往下视之时，位于上方的梁构件将位于下方的梁构件完全重迭遮蔽，如图16所示，且该二悬臂探针45、46的针尖构件452、462是位在一虚拟垂直于梁构件451、461的直线位置P上。

请参阅图17及图18，是本发明所提供第四较佳实施例可提供电性测试用的多层探针组50，其中二悬臂探针55、56的梁构件551、561是呈上、下完全重迭的状态如图18所示，且该二悬臂探针55、56的针尖构件552、562是交错地位在二虚拟垂直于梁构件551、561的直线位置P及W上。

请参阅图19及图20，是本发明所提供第五较佳实施例可提供电性测试用的多层探针组60，其中二悬臂探针65、66的梁构件651、661是呈上、下部分重迭的状态即其中一梁构件的局部位于另一梁构件的正上方，使由上方往下视的时，位于上方的梁构件将位于下方的梁构件局部交错的部分加以重迭遮蔽，如图20所示，且该二悬臂探针65、66的针尖构件652、662是位在一虚拟垂直于梁构件651、661的直线位置P上。

请参阅图21及图22，是本发明所提供第六较佳实施例可提供电性测试用的多层探针组70，其中二悬臂探针75、76的梁构件751、761是呈上、下部分重迭的状态如图22所示，且该二悬臂探针75、76的针尖构件752、762是交错地位在二虚拟垂直于梁构件751、761的直线位置P及W上。

请参阅图23，是本发明所提供第七较佳实施例可提供电性测试用的多层探针组80，其主要结构与前揭实施例大致相同，惟差差异在于：

于本实施例中，位于绝缘强化层82中的导电件83、84是为可导电的线体导线，而与基板81的电路813及悬臂探针85、86连接，作为导通基板81与悬臂探针85、86间电性的元件。

请参阅图24，是本发明所提供第八较佳实施例可提供电性测试用的多层探针组90，其主要结构与前揭实施例大致相同，惟差差异在于：

于本实施例中，位于绝缘强化层92中的导电件93、94是部分为导线931、941、部分为埋入绝缘强化层92中的悬臂探针95、96的部分针体932、942，而与基板91的电路913及悬臂探针95、96连接，作为导通基板91与悬臂探针95、96间电性的元件。

另外，亦可将基板91与另一电路基板97加以接合，如图25所示，是利用焊接方式将两基板91、97的电路表面加以接合接触，或如图26所示，利用机械元件98将两基板91、97加以锁固，以使两基板91、97电路表面的焊垫加以奥姆接触，当然亦可利用胶合、异方性导电胶压合导通或其它公知方式将两基板91、97加以接合，同样可达成使两基板91、97电路表面的焊垫加以奥姆接触的目的，以与探针卡及测试机台的线路连通。其中该电路基板97可为陶瓷基板、有机多层电路基板、软式电路基板…等其中一种。

通过此，本发明所提供的多层探针组具有以绝缘强化层包覆导电件，可使得悬臂探针的结构稳定度性较佳避免公知利用细高的支柱作为支撑而导致的结构稳定性不佳，对于细微针距(Fine Pitch)的布针需求而言，可使得宽度较窄细微的针体强度较佳。

再者，绝缘强化层是保留于工艺中用以辅助固定针体的光刻胶所形成，因此并不会额外增加工艺所需的步骤。

但以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，故举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效结构变化，理应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种多层探针组的制造方法，其特征在于，包含有以下步骤：

(a)、制备一布设有电路的基板；

(b)、于该基板的一表面上设置一第一绝缘强化层，且该第一绝缘强化层形成有至少二连通基板电路的第一绝缘强化层开口；

(c)、于该第一绝缘强化层开口中分别设置一第一导电件及一第二导电件，使该第一及第二导电件与该基板电路连接；并于该基板未布设该第一绝缘强化层及非位于该第一绝缘强化层开口位置的该表面上，形成一第一牺牲层；

(d)、于该第一绝缘强化层及该第一牺牲层的表面上设置一第二牺牲层，并将该第二牺牲层形成二分别连通该第一及第二导电件的第二牺牲层开口；

(e)、于该第二牺牲层的开口中分别形成一具导电性的第三导电件及一第一梁构件，该第三导电件与该第二导电件连接，该第一梁构件与该第一导电件连接；

(f)、去除该第二牺牲层；

(g)、设置一第二绝缘强化层于该第一绝缘强化层上，并形成一位于该第一牺牲层上方的第二绝缘强化层开口；

(h)、于该第二绝缘强化层开口内设置一第三牺牲层；

(i)、再持续设置一具图形化的第三绝缘强化层及一具图形化的第四牺牲层，分别形成一第三绝缘强化层开口及一第四牺牲层开口，于该第三绝缘强化层开口内设置一具导电性的第四导电件，使该第四导电件与该第三导电件连接，于该第四牺牲层开口内设置一具导电性的导电材料，使该导电材料与该第一梁构件连接；

(j)、持续设置一具图形化的第四绝缘强化层及一具图形化的第五牺牲层，分别形成一第四绝缘强化层开口及一第五牺牲层开口，于该第四绝缘强化层开口内设置一具导电性的第二梁构件，使该第二梁构件与该第四导电件连接，于该第五牺牲层开口内设置一具导电性的导电材料；

(k)、连续地进行多层牺牲层的设置与图形化以形成开口，并于该各开口设置导电材料以形成分别连接该第一及第二梁构件的针尖构件；

(l)、去除所有的牺牲层，即构成上述多层探针组。

2.依据权利要求1所述多层探针组的制造方法，其特征在于，所述第一及第二梁构件呈上、下完全重叠状态。

3.依据权利要求1所述多层探针组的制造方法，其特征在于，所述第一及第二梁构件呈上、下部分重叠状态。

4.依据权利要求2或3所述多层探针组的制造方法，其特征在于，所述连接该第一及第二梁构件的针尖构件位在一虚拟垂直于梁构件的直线位置上。

5.依据权利要求2或3所述多层探针组的制造方法，其特征在于，所述连接该第一及第二梁构件的针尖构件交错地位在二虚拟垂直于梁构件的直线位置上。

6.依据权利要求1所述多层探针组的制造方法，其特征在于，所述第一、第二、第三或第四绝缘强化层是由光刻胶材料所制成。

7.依据权利要求1所述多层探针组的制造方法，其特征在于，其中第一、第二、第三或第四绝缘强化层与第一、第二、第三、第四或第五牺牲层由光刻技术加以图形化，以定义出开口。

8.依据权利要求1所述多层探针组的制造方法，其特征在于，其中第一、第二、第三或第四绝缘强化层以涂布或压膜贴附的方式设置。

9.依据权利要求1所述多层探针组的制造方法，其特征在于，所述步骤(c)中，将该第一牺牲层、第一导电件、第二导电件与该第一绝缘强化层的表面加以平整化，以使上述四者的表面呈共一平面状态。

10.依据权利要求9所述多层探针组的制造方法，其特征在于，其中平整化的方式利用机械研磨、化学研磨、电化学加工或化学蚀刻方式。

11.依据权利要求1所述多层探针组的制造方法，其特征在于，所述步骤(h)中，该第三牺牲层形成后，将第三牺牲层、第三导电件、第一梁构件与第二绝缘强化层加以平整化，使上述四者的表面呈共一平面状态。

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