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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenlamelle, die zur Verwendung bei einer elektrischen Prüfung eines Bauelements in der Prüfung in Form einer flachen Platte, wie eine integrierte Schaltung oder eine Graphikkarte, geeignet ist.
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Stand der Technik
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Bei einer konventionellen elektrischen Prüfung dieser Art wird zwischen einem Prüfgerätgrundkörper und einem Bauelement in der Prüfung eine Sondenlamelle verwendet, die einen Sondenlamellengrundkörper mit einem flexiblen isolierenden Kunstharzfilm und vom Kunstharzfilm getragenen leitenden Pfaden und eine Mehrzahl von Kontakten umfasst, die ausgebildet sind, um aus einer Oberfläche des Sondenlamellengrundkörpers überzustehen, und die mit den leitenden Pfaden verbunden sind (siehe z. B. Patentdokument 1).
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Jeder Kontakt der Sondenlamelle ist über den leitenden Pfad des Sondenlamellengrundkörpers mit einer elektrischen Schaltung des Prüfgerätgrundkörpers verbunden. Auch wird die Sondenlamelle bei dem Bauelement in der Prüfung so angewandt, dass die Sondenspitze von jedem Kontakt mit einer entsprechenden Elektrode des Bauelements in der Prüfung in Kontakt tritt. Durch den elektrischen Kontakt unter Verwendung der Sondenlamelle wird das Bauelement in der Prüfung mit dem Prüfgerätgrundkörper verbunden.
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Bei einer solchen Sondenlamelle sind unterdessen die Maßgenauigkeit und die Positionsgenauigkeit der Sondenspitze jedes Kontakts Hauptgesichtspunkte, um die Sondenspitzen der zahlreichen auf der Sondenlamelle vorgesehenen Kontakte genau an den entsprechenden Elektroden des Bauelements in der Prüfung anliegen zu lassen.
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Bei der Bildung einer solchen Sondenlamelle wird daher jeder Kontakt allgemein von einem Spitzenende als Sondenspitze aus in Richtung eines Basisendes als Verbindungsende mit dem Sondenlamellengrundkörper gebildet (siehe z. B. Patentdokumente 2 bis 4). Nachdem diese Kontakte jeweils gebildet worden sind, werden sie so mit dem Sondenlamellengrundkörper verbunden, dass die jeweiligen Basisenden mit den entsprechenden leitenden Pfaden des Sondenlamellengrundkörpers verbunden sind.
- [Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2002-340932
- [Patentdokument 2] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2003-43064
- [Patentdokument 3] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2003-227849
- [Patentdokument 4] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2002-509604
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Selbst dann, wenn jeder Kontakt selbst hochgradig genau gebildet wird, ist es jedoch nicht leicht, jeden Kontakt so am Sondenlamellengrundkörper zu befestigen, dass im Betrieb die Sondenspitze von jedem Kontakt genau an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, um jeden Kontakt mit dem Sondenlamellengrundkörper zu verbinden, und bei diesen Verbindungsvorgängen tritt leicht ein Fehler der Sondenspitzenposition von jedem Kontakt auf. Um eine genaue Sondenspitzenposition zu erhalten, sind beim Verbindungsvorgang von jedem Kontakt und dem Sondenlamellengrundkörper auch mühsame Justiervorgänge der Sondenspitzenposition von jedem Kontakt von Bedeutung.
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Die japanischen Patentanmeldung Nr.
JP 2005 038 983 A offenbart eine Leiterplatte für Testzwecke. Die Leiterplatte umfasst eine ersten Leiterbahnschicht mit einer Vielzahl von ersten Leiterteilen, die elektrisch an jeweiligen Kontaktanschlüssen einer Kontaktanschlussgruppe angeschlossen sind, eine zweite Leiterbahnschicht mit einer Vielzahl von zweiten Leiterteilen, die ausgebildet sind durch Sandwichen der ersten Leiterbahnschicht und einer zweiten isolierenden Schicht, sowie einen zweiten Durchgangslochleiter, der in der zweiten isolierenden Schicht angeordnet ist und der elektrisch die erste Leiterbahnschicht und die zweite Leiterbahnschicht und ein Blechteil verbindet, das in der zweiten isolierenden Schicht zwischen der ersten Leiterbahnschicht und der zweiten Leiterbahnschicht vergraben ist und in dem zumindest ein Bereich des Durchgangslochleiters geöffnet ist.
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Die japanische Patentanmeldung Nr.
JP 2003 227 849 A offenbart ein Herstellungsverfahren eines Testelements mit einem ersten Schritt zur Herstellung einer Stufe mit einer Hauptoberfläche und einer oder mehreren Ausnehmungen, und einen zweiten Schritt zum Bilden, auf der Hauptoberfläche, einer ersten Photoresistschicht, welche gebildet ist durch Laminieren von zwei oder mehr trockenen Photoresistfilmen und die einen Vorsprung aufweist, der die erste Fotoresistschicht in Richtung der Dicke durchdringt, um die Ausnehmung zu erreichen.
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Die US-Patentanmeldung Nr. US 2004/0080328 A1 offenbart eine Sondenkarte zum Prüfen eines elektrischen Elements, wie eines Halbleiterwafers oder einer gedruckten Leiterplatte, die ein Substrat mit einer Schaltung darauf enthält, eine Einkapselungsschicht über dem Substrat und eine Vielzahl von Leitungen, die sich nach oben von dem Substrat durch die Einkapselungsschicht zu Anschlüssen, wobei die Anschlüsse oberhalb der Einkapselungsschicht hervorstehen.
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In der internationalen Patentanmeldung Nr.
WO 02/067643 A2 ist eine Verbindungsschaltung offenbart, die eine dielektrische Ebene mit aus Kupfer gefertigten Leitern aufweist, die auf beiden Seiten der dielektrischen Ebene angeordnet sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenlamelle bereitzustellen, bei dem bei Verbindungsvorgängen von jedem Kontakt und einem Sondenlamellengrundkörper eine Sondenspitze ohne die Notwendigkeit von mühsamen Positionsjustiervorgängen der Sondenspitze in einer vorbestimmten genauen Position angeordnet werden kann.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Die vorliegende Erfindung betrifft grundsätzlich ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenlamelle, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
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Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer Sondenlamelle gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Sondenlamelle, die einen Sondenlamellengrundkörper mit einem flexiblen isolierenden Kunstharzfilm und vom Kunstharzfilm getragenen leitenden Pfaden sowie eine Mehrzahl von Kontakten umfasst, die ausgebildet sind, um aus einer Oberfläche des Sondenlamellengrundkörpers überzustehen, und die mit den leitenden Pfaden verbunden sind, und umfasst einen ersten Schritt eines Bildens von Fotoresist, der die Form von jeder Sondenspitze und jedem sich bis in die Sondenspitze fortsetzenden Armteil annimmt, auf einem Unterlagetisch, der eine darin ausgebildete Vertiefung für die Sondenspitze jedes Kontakts aufweist, unter Verwendung einer Fotolithografietechnik, und eines Bildens der Sondenspitze und des Armteils des Kontakts durch Abscheiden eines Metallmaterials in der im Fotoresist gebildeten Vertiefung, einen zweiten Schritt, nach Entfernen des Fotoresists, eines Bildens einer Opferschicht auf dem Endteil des Armteils und eines Bildens einer ersten flexiblen Kunstharzschicht für den Sondenlamellengrundkörper auf der Opferschicht, einen dritten Schritt eines Bildens einer Öffnung, die den Armteil durch die flexible Kunstharzschicht und die Opferschicht erreicht, einen vierten Schritt eines Bildens eines sich bis in den Armteil des Kontakts fortsetzenden Basisteils durch Abscheiden eines Metallmaterials in der Öffnung, und einen fünften Schritt eines Bildens von Fotoresist auf der flexiblen Kunstharzschicht, der die Form eines auf dem in der Öffnung gebildeten Basisteil verlaufenden leitenden Pfades annimmt, unter Verwendung einer Fotolithografietechnik, und eines Bildens des mit dem Basisteil verbundenen leitenden Pfades durch Abscheiden eines Metallmaterials in einer im Fotoresist gebildeten Vertiefung auf der Kunstharzschicht, wobei die Kontakte als Einheit mit dem Sondenlamellengrundkörper vom Unterlagetisch getrennt werden.
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Mit dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden die mehreren, an vorbestimmten Positionen auf dem Unterlagetisch gebildeten Kontakte nicht einzeln getrennt, sondern der mit dem Basisteil von jedem Kontakt zu verbindende Sondenlamellengrundkörper wird in einem Zustand auf dem Unterlagetisch gebildet, in dem die Sondenspitzen dieser Kontakte in vorbestimmten Positionen auf dem Unterlagetisch gehalten werden. Daher wird während des Prozesses der Bildung des Sondenlamellengrundkörpers jeder Kontakt als Einheit mit dem Sondenlamellengrundkörper verbunden, in einem Zustand, in dem seine Sondenspitze in der vorbestimmten Position gehalten wird. Danach wird der Kontakt als Einheit mit dem Sondenlamellengrundkörper vom Unterlagetisch getrennt.
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Infolgedessen sind konventionelle Arbeitsvorgänge zum Verbinden der einzelnen Kontakte mit dem Sondenlamellengrundkörper nicht notwendig, und zugehörige mühsame Positionsjustiervorgänge der Sondenspitzen der Kontakte sind nicht notwendig. Dementsprechend kann die Sondenlamelle, auf der die Sondenspitze von jedem Kontakt genau an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, einfacher als in dem konventionellen Fall hergestellt werden.
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In dem vierten Schritt kann dasselbe Material wie das Metallmaterial für den Armteil in der Öffnung abgeschieden werden, und zwar in einer Höhenposition, welche über die Höhenposition der Opferschicht hinausgeht und welche nicht über die erste flexible Kunstharzschicht hinausgeht, und anschließend kann dasselbe Material, wie das Metallmaterial für den leitenden Pfad, in der Öffnung auf dem Basisteil innerhalb der Dickenabmessung der ersten flexiblen Kunstharzschicht abgeschieden werden. Indem man in der Öffnung dasselbe Material wie das Metallmaterial für den Armteil abscheidet, wird der Basisteil des Kontakts gebildet. Indem man in der Öffnung dasselbe Material wie das Metallmaterial für den leitenden Pfad abscheidet, kann auch die Verbindungsgrenze zwischen dem Basisteil des Kontakts und dem leitenden Pfad, der aus einem anderen Metallmaterial als dem den Basisteil bildenden Metallmaterial besteht, im Wesentlichen innerhalb der ersten flexiblen Kunstharzschicht angeordnet werden, und die Verbindungsgrenze zwischen den beiden Metallen kann durch die erste flexible Kunstharzschicht geschützt werden.
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Als Kunstharzfilm oder flexible Kunstharzschicht kann repräsentativ Polyimid angeführt werden. Als Opferschicht kann zum Beispiel auch ein Kunstharzfilm verwendet werden, der als Trockenfilm bezeichnet wird.
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Der Unterlagetisch kann eine nichtrostende Stahlplatte sein. Als Metallmaterial für den Kontakt kann Nickel oder seine Legierung verwendet werden. In diesem Fall können bei dem ersten Schritt, vor der Abscheidung des Metallmaterials für den Armteil auf dem Unterlagetisch, eine Nickelschicht und eine Kupferschicht auf der Nickelschicht nacheinander laminiert werden. Die Kupferschicht trägt zur leichten Ablösung des Armteils vom Unterlagetisch bei. Auch dient die Nickelschicht dazu, das Aufwachsen der Kupferschicht auf dem Unterlagetisch zu fördern. Das Metallmaterial zur Bildung des Armteils wird vorzugsweise über die beiden Schichten auf dem Unterlagetisch abgeschieden.
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Die Abscheidung des Metallmaterials für den Armteil und die Laminierung der Nickelschicht und der Kupferschicht können jeweils durch eine Plattiertechnik vorgenommen werden, und für den Armteil kann eine Galvanisiertechnik verwendet werden, die eine der Plattiertechniken ist.
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In dem ersten Schritt, vor der Abscheidung des Metallmaterials für den Armteil auf dem Unterlagetisch, kann ein härteres Metallmaterial als das Metallmaterial für den Armteil in der Vertiefung auf dem Unterlagetisch abgeschieden werden, und nach der Abscheidung des Metallmaterials kann das Metallmaterial für den Armteil abgeschieden werden, um das Metallmaterial zu bedecken. Die Abscheidung des harten Metallmaterials ermöglicht es, die Sondenspitze von jedem Kontakt mit dem harten Metallmaterial zu bilden, und daher ist es möglich, die Verschleißfestigkeit der Sondenspitze von jedem Kontakt zu erhöhen und die Haltbarkeit von jedem Kontakt zu verbessern.
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Indem man zur Bildung des Sondenspitzenteils einschließlich der Sondenspitze die Fotolithografietechnik verwendet, kann als Verbindung zwischen dem Sondenspitzenteil und dem anschließend gebildeten Armteil auch eine sogenannte Schwalbenschwanz-Verbindungsstruktur verwendet werden, und daher kann man zwischen den beiden Teilen eine solide Verbindung erzielen.
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Als hartes Metallmaterial können Rhodium oder Palladium-Kobalt-Legierung verwendet werden, und das Metallmaterial kann durch eine Plattiertechnik abgeschieden werden.
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Der dritte Schritt kann durch Laserstrahleinstrahlung auf die erste flexible Kunstharzschicht und die Opferschicht ausgeführt werden, in einem Zustand, wo die Oberseite des Armteils unter der Opferschicht durch einen Schutzfilm geschützt ist.
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Als Schutzfilm kann die plattierte Kupferschicht verwendet werden, und die plattierte Kupferschicht kann vor dem zweiten Schritt auf der Oberseite des Armteils gebildet werden.
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In dem fünften Schritt können für den leitenden Pfad ein erstes leitendes Material, ein zweites leitendes Material mit einer höheren Festigkeit als derjenigen des ersten leitenden Materials und das erste leitende Material nacheinander auf der ersten flexiblen Kunstharzschicht laminiert werden. Daher kann der leitende Pfad in einer dreischichtigen Struktur vorliegen, und die Festigkeit des leitenden Pfades gegen Brechen kann erhöht werden.
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Das erste leitende Material kann Kupfer sein und das zweite leitende Material kann Nickel oder seine Legierung sein. Diese können nacheinander durch eine Plattiertechnik auf dem ersten flexiblen Harz abgeschieden werden.
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In dem fünften Schritt kann nach der Bildung des leitenden Pfades eine den oberen Bereich des Kontakts bedeckende Verstärkungsplatte mittels einer Kleberlage über der ersten flexiblen Kunstharzschicht und dem leitenden Pfad befestigt werden. Die Anordnung der Verstärkungsplatte beschränkt eine Verformung durch eine äußere Kraft oder eine Verformung durch Wärmeausdehnung oder Wärmekontraktion auf dem mit den Kontakten versehenen Kontaktbereich des Sondenlamellengrundkörpers und beschränkt eine durch diese Verformungen verursachte Verlagerung der Sondenspitzenpositionen der Kontakte.
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In einem sechsten Schritt kann eine zweite flexible Kunstharzschicht gebildet werden, die den auf der ersten flexiblen Kunstharzschicht gebildeten leitenden Pfad bedeckt. Indem man den leitenden Pfad infolge der Bildung dieser zweiten flexiblen Harzschicht zwischen der zweiten und der ersten flexiblen Kunstharzschicht anordnet, kann der leitende Pfad in dem Kunstharzfilm begraben werden, der aus den beiden flexiblen Kunstharzschichten besteht.
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In einem siebenten Schritt kann auf der zweiten flexiblen Kunstharzschicht eine Opferschicht gebildet werden, eine Öffnung, die den leitenden Pfad durch die zweite flexible Kunstharzschicht und die auf der zweiten flexiblen Kunstharzschicht gebildete Opferschicht erreicht, kann gebildet werden, und in der Öffnung kann ein Metallmaterial abgeschieden werden. Durch diese Abscheidung des Metallmaterials kann ein Kontaktfleck oder Bump für den leitenden Pfad gebildet werden.
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In einem achten Schritt kann die Oberfläche des Kontaktflecks abgetragen werden, so dass sie der Oberfläche der Opferschicht auf der zweiten flexiblen Kunstharzschicht entspricht, und daher können die jeweiligen elektrischen Verbindungen zwischen der Sondenlamelle und z. B. der starren Verdrahtungsplatte, mit der die Sondenlamelle verbunden wird, zuverlässig hergestellt werden. Auch kann nach dem zuvor erwähnten Abtrag der Kontaktfleckoberfläche der Sondenlamellengrundkörper als Einheit mit dem Kontakt vom Unterlagetisch gelöst werden, und danach kann jede auf der Sondenlamelle zurückgebliebene Opferschicht entfernt werden.
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Indem man weiter in einem neunten Schritt die äußere Form des Sondenlamellengrundkörpers anordnet, der durch Begraben des leitenden Pfades in der ersten und der zweiten flexiblen Kunstharzschicht gebildet worden ist, können die aufeinanderfolgenden Schritte von der Bildung der Sondenspitze bis zur Anordnung der äußeren Form des Sondenlamellengrundkörpers zwecks Fertigstellung der Sondenlamelle durch einen kontinuierlichen Betrieb durchgeführt werden.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die mehreren, an vorbestimmten Positionen auf dem Unterlagetisch gebildeten Kontakte nicht einzeln getrennt, sondern der mit dem Basisteil von jedem Kontakt zu verbindende Sondenlamellengrundkörper wird auf dem Unterlagetisch in einem Zustand gebildet, in dem die Sondenspitzen dieser Kontakte an vorbestimmten Positionen auf dem Unterlagetisch gehalten werden, und danach wird der Kontakt als Einheit mit dem Sondenlamellengrundkörper vom Unterlagetisch getrennt. Daher sind konventionelle Arbeitsvorgänge zum Verbinden der einzelnen Kontakte mit dem Sondenlamellengrundkörper nicht notwendig. Auch sind mühsame Positionsjustiervorgänge der Sondenspitzen der Kontakte in Verbindung mit diesen konventionellen Verbindungsvorgängen nicht notwendig. Dementsprechend kann die Sondenlamelle, auf der die Sondenspitze jedes Kontakts so angeordnet ist, dass sie an einer vorbestimmten Position genau in derselben Ebene ausgerichtet ist, einfacher als im konventionellen Fall hergestellt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Sondenbaugruppe, in der eine flexible Verdrahtungsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung eingeschlossen worden ist.
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2 ist eine vertikale Querschnittsansicht der in 1 dargestellten Sondenbaugruppe.
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3 ist eine teilweise vergrößerte Unterseitenansicht einer Sondenlamelle der in 1 dargestellten Sondenbaugruppe.
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4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, bevor die Sondenlamelle und ein in 1 dargestellter Abstützblock verbunden sind.
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5 ist eine teilweise vergrößerte vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, nachdem die Sondenlamelle und der Abstützblock, die in 4 dargestellt sind, verbunden worden sind.
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6 ist ein Prozessbeschreibungsschaubild (Nr. 1), das einen Prozess zur Herstellung der Sondenlamelle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist ein Prozessbeschreibungsschaubild (Nr. 2), das einen Prozess zur Herstellung der Sondenlamelle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist ein Prozessbeschreibungsschaubild (Nr. 3), das einen Prozess zur Herstellung der Sondenlamelle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist ein Prozessbeschreibungsschaubild (Nr. 4), das einen Prozess zur Herstellung der Sondenlamelle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist ein Prozessbeschreibungsschaubild (Nr. 5), das einen Prozess zur Herstellung der Sondenlamelle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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11 ist eine Draufsicht auf die Sondenlamelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
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12 ist eine perspektivische Ansicht der Sondenspitze einer Sonde gemäß der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung von der Seite ihres Spitzenendes her.
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13 ist eine Querschnittsansicht, die man entlang der in 12 dargestellten Linie XIII-XIII erhält.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sondenbaugruppe
- 12
- starre Verdrahtungsplatte
- 14
- Federelement
- 16
- Block
- 18
- Sondenlamellengrundkörper (flexible Verdrahtungsplatte)
- 18a
- leitender Pfad
- 20
- Sondenlamelle
- 48
- Kontakt (Sonde)
- 48a
- Sondenspitze des Kontakts
- 48b
- Armteil des Kontakts
- 48c
- Basisteil des Kontakts
- 50
- Kontaktbereich
- 62, 64
- elektrisch isolierender Kunstharzfilm
- 66
- erste leitende Materialschicht
- 68
- zweite leitende Materialschicht
- 70
- plattenförmiges Element (Keramikplatte)
- 100
- Unterlagetisch
- 102
- Vertiefung
- 116
- Kupferschicht (Schutzschicht)
- 130
- Öffnung
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Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
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Eine Sondenbaugruppe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine starre Verdrahtungsplatte 12, einen über ein Federelement 14 elastisch auf der starren Verdrahtungsplatte abgestützten Block 16 und eine Sondenlamelle 20 mit einer flexiblen Verdrahtungsplatte 18, die mit einer Mehrzahl von leitenden Pfaden 18a (siehe 4) versehen ist, welche jeweils elektrisch mit einer Mehrzahl von nicht dargestellten Verdrahtungspfaden auf der starren Verdrahtungsplatte 12 verbunden sind, wie in 1 dargestellt, die dies in einer auseinandergezogenen Art und Weise zeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die flexible Verdrahtungsplatte 18 gemäß der vorliegenden Erfindung als Sondenlamellengrundkörper der Sondenlamelle 20 verwendet.
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Die starre Verdrahtungsplatte 12 weist ein plattenförmiges elektrisch isolierendes Grundmaterial auf, bestehend aus Epoxidharz, das z. B. Glasfasern enthält, sowie Verdrahtungspfade auf dem Grundmaterial, wie es bei einer konventionellen starren gedruckten Verdrahtungsplatte wohlbekannt ist. Die zuvor erwähnten Verdrahtungspfade auf der starren Verdrahtungsplatte 12 sind mit elektrischen Schaltungen eines nicht dargestellten Prüfgerätgrundkörpers verbunden. Bei dem in den Figuren dargestellten Beispiel wird als starre Verdrahtungsplatte 12 eine kreisförmige starre Verdrahtungsplatte verwendet, die in ihrer Mitte eine kreisförmige Öffnung 12a aufweist.
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Das Federelement 14 besteht aus einem plattenförmigen Federmaterial und umfasst einen ringförmigen Halteteil 14a, der einen kleineren Außendurchmesser als ein Durchmesser der kreisförmigen Öffnung 12a der starren Verdrahtungsplatte 12 aufweist, sowie einen Fadenkreuz-Grundkörperteil 14b, der über das Innere des ringförmigen Halteteils hinweg angeordnet ist.
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Auf der Oberseite der starren Verdrahtungsplatte 12 ist eine aus einem Metall, wie nichtrostendem Stahl, bestehende kreisförmige Halteplatte 24 über Schraubenbolzen 22 befestigt, die an Teilen, die sich nicht im Weg der zuvor erwähnten Verdrahtungspfade befinden, in die starre Verdrahtungsplatte 12 eingeschraubt sind, wie in 2 dargestellt. Die Halteplatte 24 hält die starre Verdrahtungsplatte 12 und übt eine Verstärkungswirkung auf die starre Verdrahtungsplatte aus.
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Das Federelement 14 wird in der kreisförmigen Öffnung 12a über eine ringförmige Befestigungsplatte 26 und eine Mehrzahl von Druckplatten 28 gehalten, die ringförmig miteinander kombiniert sind, wobei sein ringförmiger Halteteil 14a von seinen beiden Seiten her festgeklemmt wird. Um dieses Federelement 14 zu halten, ist die Befestigungsplatte 26 durch Schraubenbolzen 30 mit der Unterseite der Halteplatte 24 verbunden, und jede Druckplatte 28 ist mit der Befestigungsplatte 26 durch Schraubenbolzen 32 verbunden, die durch die Druckplatte und den zuvor erwähnten Halteteil 14a des Federelements 14 hindurchtreten und in die Befestigungsplatte 26 eingeschraubt sind. Auf diese Weise wird das Federelement 14 so in der kreisförmigen Öffnung 12a gehalten, dass es über die Öffnung hinweggeht.
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Wie in 2 dargestellt, ist in die Halteplatte 24 auch ein Parallelitätseinstellschraubenelement 34 so eingeschraubt, dass sein vorderes Ende auf der Oberseite der Befestigungsplatte 26 anliegen kann, um die Haltelage des Federelements 14 in einem Zustand zu justieren, in dem die Schraubenbolzen 30 gelockert sind.
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Der zuvor erwähnte Block 16 ist am Grundkörperteil 14b des Federelements 14 befestigt, das in der kreisförmigen Öffnung 12a der starren Verdrahtungsplatte 12 festgehalten wird. Der Block 16 umfasst einen Schaftteil 16a mit einem rechteckigen Querschnitt und einen Stützteil 16b, der mit dem unteren Ende des Schaftteils verbunden ist und der bei dem in den Figuren dargestellten Beispiel eine gleichseitige achteckige Querschnittsform besitzt. Der Stützteil 16b weist einen Sockelteil 36 auf, der entlang seiner Achsenlinie einen vorbestimmten Durchmesser besitzt, sowie einen Unterteil 38, der mit dem Sockelteil verbunden ist und eine zu der Querschnittsform des Sockelteils analoge Querschnittsform besitzt. Der Unterteil 38 verringert seine seitliche Abmessung oder seinen Durchmesser über die Achsenlinie des Stützteils 16b hinweg zum unteren Rand hin allmählich. Dementsprechend weist der Block 16 an seinem Unterteil 38 schräge Oberflächen 40 auf, und bei dem in den Figuren dargestellten Beispiel sind acht ebene schräge Oberflächen 40 ausgebildet (siehe 3).
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Wieder Bezug nehmend auf 2, ist der Block 16 an der Oberseite des Schaftteils 16a mit dem Grundkörperteil 14b des Federelements 14 verbunden, wobei der Unterteil 38 seines Sockelteils 36 nach unten weist. Für diese Verbindung ist am Schaftteil 16a durch in den Schaftteil 16a eingeschraubte Schraubenelemente 44 eine Befestigungsplatte 42 befestigt, die den Grundkörperteil 14b im Zusammenwirken mit dem Schaftteil 16a festklemmt.
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Auch die flexible Verdrahtungsplatte 18 oder der Sondenlamellengrundkörper 18 der Sondenlamelle 20 weist einen achteckigen Teil 46 auf, der an seinem Mittelteil ausgebildet ist, um dem Unterteil 38 des Blocks 16 zu entsprechen, und am Mittelteil des achteckigen Teils ist ein Kontaktbereich 50 ausgebildet, an dem zahlreiche Sonden 48 angeordnet sind, wobei ihre Sondenspitzen 48a in einem Array angeordnet sind, wie in 3 dargestellt. Dieser Kontaktbereich 50 ist bei dem in 3 dargestellten Beispiel in einer rechteckigen Form ausgebildet.
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Die Sondenlamelle 20 wird durch Kleber an der Unterseite des Unterteils 38 befestigt, wie später beschrieben wird, wobei die Sondenspitzen 48a der zahlreichen Sonden 48 vom Kontaktbereich 50 seines Sondenlamellengrundkörpers 18 aus nach unten weisend überstehen, so dass der achteckige Teil 46 an seiner Rückseite auf dem Unterteil 38 des Blocks 16 abgestützt ist, wie in 2 dargestellt. Auch sind, was die Sondenlamelle 20 angeht, ihre äußeren Randteile mit der starren Verdrahtungsplatte 12 verbunden, so dass Teile, die sich von dem achteckigen Teil 46 aus nach außen zu erstrecken, geringfügig locker sind. Zum Verbinden der zuvor erwähnten äußeren Randteile der Sondenlamelle 20 wird ein elastischer Gummiring 52 entlang der äußeren Randteile der Sondenlamelle 20 angeordnet, und es wird auch ein den elastischen Gummiring 52 bedeckender Ringträger 54 angeordnet. Die Relativpositionen der äußeren Randteile der Sondenlamelle 20 und der beiden Elemente 52, 54 gegenüber der starren Verdrahtungsplatte 12 werden durch Positionierstifte 56 festgelegt. Indem man Schraubenelemente 58 festzieht, die sich durch die Sondenlamelle 20 und die beiden Elemente 52, 54 hindurch in die starre Verdrahtungsplatte 12 erstrecken, werden die äußeren Randteile der Sondenlamelle 20 mit der starren Verdrahtungsplatte 12 verbunden. Durch das Verbinden der zuvor erwähnten äußeren Randteile mit der starren Verdrahtungsplatte 12 werden die zuvor erwähnten leitenden Pfade 18a in der Sondenlamelle 20 wie im konventionellen Fall elektrisch mit den zuvor erwähnten entsprechenden Verdrahtungspfaden auf der starren Verdrahtungsplatte 12 verbunden.
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Bei dem in den 2 und 3 dargestellten Beispiel werden Ausrichtstifte 60 angeordnet, um durch Langlöcher 60a (siehe 3) hindurchzutreten, die in der Sondenlamelle 20 vorgesehen sind. Die unteren Enden der Ausrichtstifte 60 sind mit Ausrichtungsmarkierungen 60b versehen, die von einer Kamera aufgenommen werden können, welche auf einem Tisch (nicht dargestellt) abgestützt ist.
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Da man aus aufgenommenen Bildern dieser Ausrichtungsmarkierungen Relativpositionsinformationen der Sondenbaugruppe 10 zu dem Tisch, der ein Bauelement in der Prüfung trägt, erhalten kann, wird die Relativposition der Sondenbaugruppe 10 zu dem zuvor erwähnten Auflagetisch basierend auf diesen Positionsinformationen justiert, so dass die Sondenspitzen 48a der jeweiligen Sonden 48 der Sondenbaugruppe 10 genau mit entsprechenden Elektroden des Bauelements in der Prüfung auf dem zuvor erwähnten Tisch in Kontakt treten. Infolge des elektrischen Kontakts zwischen den Sondenspitzen 48a der jeweiligen Sonden 48 und den zuvor erwähnten entsprechenden Elektroden wird danach in dem zuvor erwähnten Prüfgerätgrundkörper eine elektrische Prüfung des zuvor erwähnten Bauelements in der Prüfung durchgeführt.
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Die Struktur der zuvor erwähnten Sondenlamelle 20 wird mit Bezugnahme auf 4 ausführlich beschrieben. Die Sondenlamelle 20 weist ein Paar flexible elektrisch isolierende Kunstharzfilme 62, 64, wie Polyimidharz auf, und die leitenden Pfade 18a sind zwischen den beiden Harzfilmen begraben.
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Bei der Sondenbaugruppe 10 gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt der leitende Pfad 18a eine laminierte Struktur, die erste leitende Materialschichten 66, bestehend aus einem Metallmaterial, wie Kupfer, das eine zur Verwendung als elektrischer Draht geeignete hohe Leitfähigkeit besitzt, und eine zweite leitende Materialschicht 68 aufweist, bestehend aus einem Metallmaterial, wie Nickel oder Nickel-Phosphor-Legierung, das eine höhere Festigkeit als diejenigen der ersten leitenden Materialschichten besitzt. Das in 4 dargestellte Beispiel verwendet eine dreischichtige Sandwich-Struktur, bei der eine einzige zweite leitende Materialschicht 68 zwischen ein Paar der ersten leitenden Materialschichten 66 eingefügt ist.
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Die Elastizitäten der beiden Arten von Metallen können verglichen werden, indem man jeweilige Spannungs-Dehnungs-Kurven der beiden Metalle, welche dieselben Formen und Abmessungen aufweisen, z. B. aus Schlagversuchen ableitet und die Flächen vergleicht, die jeweils von jeder der Spannungs-Dehnungs-Kurven begrenzt werden, wobei sie sich bis zu einem Punkt erstrecken, wo jedes dieser Metalle die Bruchgrenze erreicht. Im Fall des Vergleichs zwischen Kupfer und Nickel ist die Fläche, die von der aus Nickel abgeleiteten Spannungs-Dehnungs-Kurve begrenzt wird, größer als diejenige, die aus Kupfer abgeleitet wird. Daher kann gesagt werden, dass Nickel ein Material ist, das schwerer als Kupfer zu brechen ist, das heißt ein hochgradig festes Material.
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Da jede der beiden ersten leitenden Materialschichten 66 so abgeschieden wird, dass sie eine Dicke von z. B. 10 Mikrometern besitzt, und die zweite leitende Materialschicht 68 so abgeschieden wird, dass sie eine Dicke von z. B. 2 Mikrometern besitzt, weist der leitende Pfad 18a eine Dickenabmessung von z. B. ungefähr 22 Mikrometern auf. Diese Metallschichten 66, 68 können durch ein galvanisches Verfahren abgeschieden werden, wie später beschrieben.
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Mit jedem leitenden Pfad 18a wird der Basisteil der Sonde 48 verbunden, der aus einem elektrisch isolierenden Kunstharzfilm 62 übersteht. Auch wird entsprechend dem Kontaktbereich 50 (siehe 3), auf dem jede Sonde 48 angeordnet ist, eine plattenförmige Verstärkungsplatte 70, bestehend zum Beispiel aus einer Keramikplatte mit ungefähr derselben Größe und Form wie derjenigen des Kontaktbereichs, zwischen den beiden elektrisch isolierenden Kunstharzfilmen 62, 64 begraben, um die leitenden Pfade 18a teilweise zu bedecken. Diese Verstärkungsplatte 70 kann über eine Kleberlage 72, wie eine Kunstharzlage, zwischen den beiden elektrisch isolierenden Kunstharzfilmen 62, 64 befestigt werden, wie in der Figur dargestellt. Da die Verstärkungsplatte 70 eine höhere Steifigkeit als diejenige der elektrisch isolierenden Kunstharzfilme 62, 64 besitzt, wirkt sie dahingehend, eine Verformung eines der Verstärkungsplatte 70 entsprechenden Bereichs des Sondenlamellengrundkörpers 18 durch eine äußere Kraft zu beschränken.
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Obwohl als Verstärkungsplatte ein anderes plattenförmiges Element verwendet werden kann, ist eine Keramikplatte von Vorzug, weil sie leicht ist und weniger wahrscheinlich unter einer thermischen Verformung leidet. Da die aus der Keramikplatte bestehende Verstärkungsplatte 70 weniger wahrscheinlich unter einer Verformung durch Wärmeausdehnung oder Wärmekontraktion leidet, beschränkt sie wirkungsvoll die Verformung des Sondenlamellengrundkörpers 18 durch Wärmeausdehnung oder Wärmekontraktion, ebenso wie die zuvor erwärmte Verformung des Sondenlamellengrundkörpers 18 durch eine äußere Kraft.
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Die zuvor erwähnte Verstärkungsplatte 70 wird zwischen den elektrisch isolierenden Kunstharzfilmen 62, 64 auf einer Seite von jedem leitenden Pfad 18a angeordnet, die zu einer Seite entgegengesetzt ist, welche mit einem Verbindungsteil zwischen dem leitenden Pfad und jeder Sonde 48 als Kontakt versehen ist. Diese Anordnung ermöglicht es, die Verstärkungsplatte 70 so anzuordnen, dass sie die gesamte Fläche des Kontaktbereichs 50 bedeckt, ohne die Notwendigkeit irgendeines speziellen geometrischen Prozesses an dem einzigen plattenförmigen Element 70 zur Verhinderung einer gegenseitigen Störung mit jeder Sonde 48 oder jedem Kontakt 48.
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Auch wird, indem man die Verstärkungsplatte 70 begräbt, in dem anderen elektrisch isolierenden Kunstharzfilm 64, der die Rückseite des Sondenlamellengrundkörpers 18 bildet, in einem Zustand vor der Befestigung des Sondenlamellengrundkörpers 18 der Sondenlamelle 20 an dem Block 16 ein der Verstärkungsplatte 70 entsprechender Vorsprung 74 gebildet, wie in 4 dargestellt. Auf der anderen Seite wird in dem elektrisch isolierenden Kunstharzfilm 62, der die Vorderseite des Sondenlamellengrundkörpers 18 bildet, kein solcher der Verstärkungsplatte 70 entsprechender Vorsprung gebildet.
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Auf der Unterseite des Unterteils 38 des die Rückseite des Sondenlamellengrundkörpers 18 aufnehmenden Blocks 16 ist eine flache rechteckige Auflagefläche 76 ausgebildet, die ungefähr dem Kontaktbereich 50 entspricht, wie in 4 dargestellt. Diese Auflagefläche 76 ist am mittleren Teil des Unterteils 38 ausgebildet, und eine den mittleren Teil umgebende achteckige flache Stufe 78 bewirkt, dass die Auflagefläche 76 so ausgebildet ist, dass sie von der Stufe aus nach unten übersteht. Daher kommunizieren die schrägen Oberflächen 40 mit der Auflagefläche 76 über die Stufe 78 zwischen den schrägen Oberflächen und der Auflagefläche 76.
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In der Auflagefläche 76, die so ausgebildet ist, dass sie von der flachen Stufe 78 aus nach unten übersteht, öffnet sich nach unten zu eine rechteckige Mittenvertiefung 80 zur Unterbringung von Kleber 80a. Die Mittenvertiefung 80 ist mit einer geringfügig kleineren ebenen Oberflächenform als derjenigen des Kontaktbereichs 50 ausgebildet. Infolge der Ausbildung der Mittenvertiefung 80 verbleibt auf der Auflagefläche 76 ein die Mittenvertiefung 80 umgebender ringförmiger ebener Auflageflächenteil 76a. Der Auflageflächenteil 76a ist so ausgebildet, dass er eine angemessene Größe besitzt, um den Randteil der Verstärkungsplatte 70 aufzunehmen, und im Auflageflächenteil 76a ist eine die Vertiefung 80 umgebende ringförmige Nut 82 ausgebildet.
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Zur Befestigung der Sondenlamelle 20 an dem Block 16 wird der Kleber 80a in die Mittenvertiefung 80 zugeführt. Auch wird ein ähnlicher Kleber ebenfalls zu der die Auflagefläche 76 umgebenden Stufe 78 zugeführt.
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Nach der zuvor erwähnten Zufuhr des Klebers zu dem Block 16 wird die Relativposition zwischen der Sondenlamelle 20 und dem Block 16 so festgelegt, dass der äußere Randteil des Vorsprungs 74 des Sondenlamellengrundkörpers 18 dem Auflageflächenteil 76a gegenüberliegt, wie in 4 dargestellt. In diesem Zustand wird der Sondenlamellengrundkörper 18 in Richtung der Unterseite des Unterteils 38 des Blocks 16 gedrückt, wie in 5 dargestellt.
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Infolge dieses Drucks verschwindet der Vorsprung 74 des Sondenlamellengrundkörpers 18, und im Gegenteil wird der Sondenlamellengrundkörper 18 so verformt, dass er sich in einer zurückgesetzten Form befindet, so dass sich seine Rückseite an der Stufe 78 und der Auflagefläche 76 entlang erstreckt, was bewirkt, dass der Sondenlamellengrundkörper 18 auf der Auflagefläche 76 und der Stufe 78 als der Unterseite des Unterteils 38 (mit Ausnahme der schrägen Oberflächen 40) befestigt wird.
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Wenn die Rückseite des Sondenlamellengrundkörpers 18 verformt wird, so dass sie sich an der Stufe 78 und der Auflagefläche 76 entlang erstreckt, wird auch der Sondenlamellengrundkörper 18 in seiner Dickenrichtung ganz verformt. Infolge des Stufenunterschieds zwischen der Auflagefläche und der Stufe 78 wirkt in diesem Augenblick in einem dem äußeren Rand der Auflagefläche 76 entsprechenden Bereich eine starke Scherbeanspruchung auf die leitenden Pfade 18a ein.
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Da jedoch bei der Sondenlamelle 20 gemäß der vorliegenden Erfindung ihre leitenden Pfade 18a durch die zweiten leitenden Materialschichten 68 verstärkt sind, die eine hohe Festigkeit oder Zähigkeit besitzen, werden die leitenden Pfade 18a durch eine solche Scherkraft nicht gebrochen. Auch kann die Verstärkungswirkung der zweiten leitenden Materialschichten 68 in einem später erwähnten Prozess zur Herstellung der Sondenlamelle 20 ein Brechen der leitenden Pfade 18a ebenfalls zuverlässig verhindern.
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Da bei dem zuvor erwähnten Vorgang der Befestigung des Sondenlamellengrundkörpers 18 an dem Block 16 der Überschuss des in die Vertiefung 80 zugeführten Klebers 80a in der ringförmigen Nut 82 aufgenommen wird, wenn der Sondenlamellengrundkörper 18 die zuvor erwähnte Druckkraft aufnimmt, wird dieser Überschuss nicht über den Auflageflächenteil 76a gehen und in die Stufe 78 ablaufen.
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Auch erscheint infolge des zuvor erwähnten Andrucks des Sondenlamellengrundkörpers 18 an den Block 16 gleichzeitig mit dem zuvor erwähnten Verschwinden des Vorsprungs 74 die Summe aus dem Stufenunterschied zwischen der Stufe 78 und der Auflagefläche 76 und der Dicke der Verstärkungsplatte 70 als Stufenunterschied ΔH der Oberfläche des Sondenlamellengrundkörpers 18. Folglich steht der Kontaktbereich 50 des Sondenlamellengrundkörpers 18 von seinem Umfangsteil aus um den Stufenunterschied ΔH nach unten über.
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Dieser Stufenunterschied ΔH kann dazu beitragen, den Abstand zwischen dem äußeren Teil des Kontaktbereichs 50 des Sondenlamellengrundkörpers 18 und dem zuvor erwähnten Bauelement in der Prüfung zu vergrößern. Diese Vergrößerung des Abstands verhindert zuverlässiger eine gegenseitige Störung zwischen dem äußeren Teil des Kontaktbereichs 50 des Sondenlamellengrundkörpers 18 und dem zuvor erwähnten Bauelement in der Prüfung und verhindert zuverlässiger eine durch die gegenseitige Störung der beiden Teile verursachte Verunreinigung oder Beschädigung des zuvor erwähnten Bauelements in der Prüfung.
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Selbst in einem Fall, wo die Verstärkungsplatte 70 nicht verwendet wird, kann die Auflagefläche 76 von ihrem Umfangsteil aus überstehen, um einen dem Überstand der Auflagefläche 76 entsprechenden Stufenunterschied ΔH zu erhalten. Jedoch ist es von Vorzug, die Verstärkungsplatte 70 zu verwenden, da dies zum Erhalt eines größeren Stufenunterschieds ΔH, einer einfachen Handhabung der Sondenlamelle 20 und einer Verhinderung einer ungenauen Ausrichtung der Sondenspitzen 48a der Sonden 48 auf der xy-Ebene und einer ungenauen Ausrichtung in Bezug zur Position in der z-Richtung als Höhenposition von jeder Sondenspitze führen wird.
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Ungeachtet dessen, wie gut die Sondenspitzen 48a der Sonden 48 im Zeitpunkt der Herstellung der Sondenlamelle 20 ausgerichtet sind, wird zum Beispiel die ausgerichtete Lage von jeder Sonde 48 ungenau, wenn während ihrer Handhabung auf der Kontaktfläche 50 eine Verformung durch eine äußere Kraft oder eine Verformung durch Wärmeausdehnung oder Wärmekontraktion stattfindet, was zur Folge hat, dass die Ausrichtung der Sondenspitzen 48 ungenau wird. Auch wird in einer ähnlichen Weise die Ausrichtung der Sondenspitzen 48a ungenau, wenn der Kontaktbereich 50 in dem Zeitpunkt, in dem er am Block 16 befestigt wird, abgelenkt wird, und der Sondenlamellengrundkörper 18 in einem Zustand an der Auflagefläche 76 befestigt wird, in dem diese Ablenkung verbleibt.
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Jedoch kann die zuvor erwähnte Verformung am Kontaktbereich 50 des Sondenlamellengrundkörpers zuverlässig verhindert werden, indem man die Verstärkungsplatte 70, die dem Kontaktbereich 50 des Sondenlamellengrundkörpers 18 entspricht, in dem Sondenlamellengrundkörper 18 begräbt. Daher kann die durch eine Verformung des Kontaktbereichs 50 hervorgerufene ungenaue Ausrichtung der Lage von jeder Sonde oder jedem Kontakt 48 verhindert werden, und die ungenaue Ausrichtung der Sondenspitze 48a dieses Kontakts 48 kann zuverlässig verhindert werden. Dies führt zu einem einfachen Umgang mit der Sondenlamelle 20 und liefert eine Sondenbaugruppe 10, bei der die Sondenspitzen 48a eine hohe Positionsgenauigkeit aufweisen.
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Als nächstes wird mit Bezugnahme auf die 6 bis 13 ein Verfahren zur Herstellung der Sondenlamelle 20 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung und der Zeichnungen wird die folgende Ausführungsform hinsichtlich einer einzigen Sonde beschrieben, die eine Mehrzahl von gleichzeitig ausgebildeten Kontakten oder Sonden repräsentiert.
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(Erster Schritt)
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Bei dem Verfahren zur Herstellung der Sondenlamelle gemäß der vorliegenden Erfindung wird als Unterlagetisch 100 eine Metallplatte, wie eine nichtrostende Stahlplatte, verwendet, und auf ihrer Oberfläche wird zum Beispiel mittels eines Schlagdorns eine Schlagmarke gebildet, um eine Vertiefung 102 für die Sondenspitze der Sonde 48 zu bilden, wie in 6(a) dargestellt. Obwohl in der Figur eine einzige Vertiefung 102 dargestellt ist, werden stattdessen so viele Vertiefungen 102, wie die Anzahl der Sonden 48, die auf dem zuvor erwähnten Kontaktbereich 50 gebildet werden sollen, mit einer vorbestimmten Sondenspitzenteilung gebildet, wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist.
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Nach der Bildung der Vertiefung 102 wird in einem Bereich, der die Vertiefung 102 einschließt, durch einen selektiven Belichtungs- und Entwicklungs-Prozess mit Fotoresist unter Verwendung einer Fotolithografietechnik eine Mustermaske 104 gebildet, welche die Form der Sondenspitze 48a der Sonde 48 annimmt (6(b)).
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Unter Verwendung dieser Mustermaske 104 wird ein Metall 106 für die Sondenspitze 48a in und um die Vertiefung 102 herum abgeschieden, zum Beispiel durch Galvanisierung (6(c)). Als Metallmaterial für die Sondenspitze 48a wird ein hartes Metall verwendet, wie Rhodium oder eine Palladium-Kobalt-Legierung. Nach der Abscheidung des Metalls 106 wird die Mustermaske 104 entfernt (6(d)).
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Nach dem Entfernen der Mustermaske 104 wird auf dem Unterlagetisch 100 mit Fotoresist unter Verwendung der zuvor erwähnten Fotolithografietechnik eine Mustermaske 108 für eine Opferschicht gebildet, die nach der Fertigstellung der Sondenlamelle 20 entfernt werden soll, wie in (6(e)) dargestellt.
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Für die zuvor erwähnte Opferschicht wird zum Beispiel durch eine Plattiertechnik eine Nickelschicht 110 zuerst in einem Bereich abgeschieden, wo der Unterlagetisch 110 durch die Mustermaske 108 freigelegt ist. Anschließend wird durch eine ähnliche Plattiertechnik eine Kupferschicht 112 auf der Nickelschicht 110 abgeschieden. Auf dem Unterlagetisch 100 wird später ein Metallmaterial zur Ausbildung eines Armteils 48b als Grundkörper der Sonde 48 abgeschieden, und die Kupferschicht 112 dient dazu, es einfach zu machen, den durch die Abscheidung des Metallmaterials gebildeten Sondengrundkörper vom Unterlagetisch 100 zu lösen. Auch wird die Kupferschicht 112 über die Nickelschicht 110 auf dem Unterlagetisch 100 abgeschieden, weil es schwierig ist, die Kupferschicht 112 direkt auf dem Unterlagetisch 100 abzuscheiden.
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Nach der Bildung der zuvor erwähnten Opferschichten 110, 112 wird die Mustermaske 108 entfernt (6(g)). Danach wird mit Fotoresist eine Mustermaske 114, ähnlich wie die oben beschriebene, für den sich bis in die Sondenspitze 48a fortsetzenden Armteil der Sonde 48 gebildet (6(h)). In einem von der Mustermaske 114 freigelegten Bereich wird durch eine Plattiertechnik, wie eine Galvanisiertechnik, ein Metallmaterial für den Armteil der Sonde 48 auf dem Metall 106 für die Sondenspitze 48a und den Opferschichten 110, 112 abgeschieden. Auf diese Weise wird der Armteil 48b als Einheit mit der Sondenspitze 48a, das heißt dem Metall 106, ausgebildet (6(i)). Als Metallmaterial für den Armteil 48b wird zum Beispiel eine Nickel-Phosphor-Legierung verwendet.
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In einem Zustand, in dem die Mustermaske 114 zurückbleibt, wird, zum Beispiel durch eine Plattiertechnik, auf dem Armteil 48b eine Kupferschicht 116 gebildet, die in einem später erwähnten Prozess als Schutzfilm dient (6(j)). Nach der Bildung dieser Kupferschicht 116 wird die Mustermaske 114 entfernt (6(k)).
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Nach der Bildung des Armteils 48b wird eine zweite Opferschicht gebildet, die eine Bezugsebene des Sondenlamellengrundkörpers 18 sein wird. Vor der Bildung dieser zweiten Opferschicht wird durch eine Fotoresist-Technik, die der oben beschriebenen ähnlich ist, eine aus Fotoresist bestehende Mustermaske 118 gebildet, die den Armteil 48b, mit dem die Sondenspitze 48a als Einheit auf dem Unterlagetisch 100 gebildet worden ist, selektiv bedeckt (7(a)). An einer von der Mustermaske 118 freigelegten Fläche über dem Unterlagetisch 100 wird ein Metallmaterial für eine zweite Opferschicht 120 abgeschieden (7(b)). Nickel kann als Material für die zweite Opferschicht 120 verwendet werden und kann durch eine Plattiertechnik abgeschieden werden.
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Nach der Bildung der zweiten Opferschicht 120 wird die den Armteil 48b bedeckende Mustermaske 118 entfernt (7(c)). Danach wird eine aus Fotoresist bestehende Resistmaske 122 zum teilweisen Entfernen der Kupferschicht 116 auf dem Armteil 48b vollständig über dem Unterlagetisch 100 gebildet, wobei nur ein unnötiger Teil des Schutzfilms, der die Kupferschicht 116 ist, freigelegt wird (7(d)).
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Wenn der von der Resistmaske 122 freigelegte unnötige Teil der Kupferschicht 116 durch Ätzen entfernt worden ist (7(e)), wird die Resistmaske 122 entfernt (7(f)). Dieses Entfernen des unnötigen Teils der Kupferschicht 160 verhindert, dass die Elastizität des Armteils 48b bei einer flexiblen Verformung durch die Kupferschicht 116 beeinträchtigt wird. Daher wird eine vorbestimmte Elastizität der Sonde 48 aufrechterhalten.
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(Zweiter Schritt)
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Nach dem Freilegen der zweiten Opferschicht 120 als Bezugsebene des Sondenlamellengrundkörpers 18 und des Armteils 48b auf dem Unterlagetisch 100 durch Entfernen der Resistmaske 122 werden auf diesen nacheinander ein Trockenfilm 124, der eine dritte Opferschicht ist, eine Harzschicht 126 für den ersten elektrisch isolierenden Kunstharzfilm 62 des Sondenlamellengrundkörpers 18 und ein aus Resist bestehender Schutzfilm 128 gebildet (7(g)).
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(Dritter Schritt)
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In einem Zustand, in dem die Oberfläche der Harzschicht 126 oder des elektrisch isolierenden Kunstharzfilms 62 durch den Schutzfilm 128 geschützt ist, wird eine Öffnung 130 gebildet, welche die Kupferschicht 116 auf dem Armteil 48b erreicht, zum Beispiel unter Verwendung eines Laserstrahls (7(h)). Das untere Ende dieser Öffnung 130 ist ein entgegengesetzt zur Sondenspitze 48a angeordneter Randteil des Armteils 48b und ist auf der Kupferschicht 116 offen. Diese Kupferschicht 116 bedeckt die Oberseite des Armteils 48b, um den Armteil vor dem Laserstrahl zu schützen.
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(Vierter Schritt)
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Nach der Bildung der Öffnung 130 wird die Kupferschicht 116 in der Öffnung 130 durch Ätzen entfernt, und der Armteil 48b wird in der Öffnung 130 freigelegt (7(i)). In der Öffnung 130 wird zum Beispiel eine Nickelschicht 132 durch eine Plattiertechnik auf dem Armteil 48b gebildet, um als Einheit mit ihm einen Basisteil 48c der Sonde 48 zu bilden. Die Dickenabmessung der Nickelschicht 132 in der Öffnung 130 übersteigt die Dickenabmessung des Trockenfilms oder der dritten Opferschicht 124, wird jedoch die Summe der Dickenabmessungen der Opferschicht und der Harzschicht 126 nicht übersteigen. Daher ist die Oberseite der Nickelschicht 132 innerhalb des Dickenbereichs der Harzschicht 126 für den elektrisch isolierenden Kunstharzfilm 62 angeordnet.
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Auf der Oberseite der Nickelschicht 132 wird durch eine Plattiertechnik eine Kupferschicht 134 abgeschieden, so dass sie mit der Nickelschicht 132 integriert ist. Daher befindet sich der Fremdmetallverbindungsbereich dieser beiden Metalle 132, 134 innerhalb des Dickenbereichs der Harzschicht 126 oder des elektrisch isolierenden Kunstharzfilms 62. Der zuvor erwähnte Fremdmetallverbindungsbereich wird hierdurch von dem elektrisch isolierenden Kunstharzfilm 62 geschützt. Die Kupferschicht 134 weist eine Dickenabmessung auf, die ausreicht, damit ihre Oberseite ungefähr der Oberseite der Harzschicht 126 entspricht. Nach dem Abscheiden der Kupferschicht 134 wird der Schutzfilm 128 entfernt (7(k)).
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(Fünfter Schritt)
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Auf der Harzschicht 126 und der Kupferschicht 134, die infolge des Entfernens des Schutzfilms 128 freigelegt werden, wird eine Kupferschicht 136 mit einer Dickenabmessung von zum Beispiel 0,3 μm zur Ausbildung des leitenden Pfades 18a durch Sputtern gebildet, wie in 8(a) dargestellt.
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Wie in 8(b) dargestellt, wird danach durch eine Fotolithografietechnik mit Fotoresist eine Mustermaske 138 gebildet, welche die Form des leitenden Pfadbereichs annimmt, der den Oberteil der Kupferschicht 134 einschließt. In einem Bereich, der von der Mustermaske 138 freigelegt wird, werden zum Beispiel durch eine Plattiertechnik nacheinander eine Kupferschicht 66 mit einer Dickenabmessung von 10 μm, eine Nickelschicht 68 mit einer Dickenabmessung von 2 μm und eine Kupferschicht 66 mit einer Dickenabmessung von 10 μm für den leitenden Pfad 18a abgeschieden (8(c)).
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Nachdem der leitende Pfad 18a infolge der Abscheidung der Kupferschicht 66, der Nickelschicht 68 und der Kupferschicht 66 gebildet worden ist, wird die Mustermaske 138 entfernt (8(d)), und ein Teil der Kupferschicht 136, der vom leitenden Pfad 18a wegläuft, wird durch Ätzen entfernt (8(e)).
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Auf diese Weise kann der leitende Pfad 18a, der eine ausgezeichnete Festigkeit gegen Brechen besitzt, gebildet werden, wie oben beschrieben.
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(Sechster Schritt)
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Auf der Harzschicht 126 oder dem elektrisch isolierenden Kunstharzfilm 62, der infolge des Entfernens der Mustermaske 138 und des teilweisen Entfernens der Kupferschicht 136 freigelegt wird, und dem leitenden Pfad 18a auf dem Film wird eine aus einem Kunstharzmaterial bestehende Kleberlage 72 aufgebracht, und die den Kontaktbereich 50 bedeckende Keramikplatte 70 wird auf der Lage angeordnet, wie in 8(f) dargestellt. Nachdem eine ähnliche Kleberlage 72 angeordnet wird, um die Keramikplatte 70 zu bedecken, wird weiter eine Polyimidharzschicht 140 zur Ausbildung des anderen elektrisch isolierenden Kunstharzfilms 64 abgeschieden, um sie zu bedecken, wie in 8(g) dargestellt.
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Bei der Bildung dieser Polyimidharzschicht 140 wirkt eine Druckkraft F auf die Polyimidharzschicht ein. Obwohl ein Teil dieser Druckkraft F an einem durch ein Bezugszeichen 142 dargestellten Teil, das heißt einem Randteil des durch Abscheidung der Nickelschicht 132 und der Kupferschicht 134 gebildeten Basisteils 48c der Sonde 48 als Scherkraft auf den leitenden Pfad 18a einwirkt, wird der leitende Pfad 18a, der durch die zweite leitende Materialschicht 68 verstärkt worden ist, durch diese Scherkraft nicht beschädigt werden.
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(Siebenter Schritt)
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Nach der Bildung der Polyimidharzschicht 140 wird ein Trockenfilm 144 als vierte Opferschicht auf die Polyimidharzschicht aufgebracht (9(a)). Wie in 9(b) dargestellt, wird danach durch einen Laserstrahl eine Öffnung 146 durch die vierte Opferschicht 144 und die darunter liegende Polyimidharzschicht 140 gebildet, die sich auf den leitenden Pfad 18a öffnet.
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In dieser Öffnung 146 wird durch Plattierung ein Metallmaterial für einen Kontaktfleck oder Bump 148 abgeschieden, wie in 9(c) dargestellt. Als Metallmaterial für den Kontaktfleck 148 kann zum Beispiel Nickel abgeschieden werden.
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(Achter Schritt)
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Ein Teil des aus der Oberfläche der vierten Opferschicht 144 überstehenden Kontaktflecks 148 wird einem Abtragungsprozess unterzogen, so dass er eben ist (9(d)), und auf dieser ebenen Oberfläche wird zum Beispiel durch eine Plattiertechnik eine Goldschicht 150 für einen guten elektrischen Kontakt mit dem zuvor erwähnten Verdrahtungspfad der zuvor erwähnten starren Verdrahtungsplatte 12 gebildet.
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Nach der Bildung der Goldschicht 150 wird der Sondenlamellengrundkörper 18 zusammen mit der zweiten Opferschicht 120, der vierten Opferschicht 144 und so weiter vom Unterlagetisch 100 entfernt, wie in 10(a) dargestellt. Selbst wenn in diesem Augenblick ein Teil der Ablösekraft über die Sonden 48 als Biegekraft auf den Kontaktbereich 50 des Sondenlamellengrundkörpers 18 einwirkt, wird eine Verformung des Kontaktbereichs 50 durch die im Inneren des Kontaktbereichs 50 begrabene Verstärkungsplatte 70 beschränkt.
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Dementsprechend wird eine durch diese Ablösung verursachte Verlagerung der Lage von jeder Sonde 48 und der Sondenspitze 48a verhindert.
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Nach dem Entfernen vom Unterlagetisch 100 infolge der Ablösung der Sonde 48 werden die zuvor erwähnte erste Opferschicht, bestehend aus der Nickelschicht 110 und der Kupferschicht 112, und die zweite Opferschicht 120 jeweils durch einen Ätzprozess entfernt (10(b)). Auch der infolge des Entfernens der zweiten Opferschicht 120 freigelegte Trockenfilm 124 wird entfernt, und weiter wird die vierte Opferschicht 144 entfernt (10(c)).
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(Neunter Schritt)
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Wie in 11 dargestellt, wird danach der Umriss des Sondenlamellengrundkörpers 18 durch einen Laserprozess oder einen Schneidprozess mittels eines Schneidwerkzeugs festgelegt, und Öffnungen 56a, welche die Positionierstifte 56 aufnehmen, sowie die Langlöcher 60a, welche die Ausrichtstifte 60 aufnehmen, werden jeweils an Stellen gebildet, die sich nicht im Weg der leitenden Pfade 18a des Sondenlamellengrundkörpers 18 befinden, um so die Sondenbaugruppe 10 zu bilden.
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Mit dem zuvor erwähnten Verfahren zur Herstellung der Sondenlamelle 20 gemäß der vorliegenden Erfindung werden auf dem Unterlagetisch 100 nacheinander die Sondenspitze 48a, der Armteil 48b und der Basisteil 48c von jeder Sonde 48 gebildet, die eine äußerst hohe Genauigkeit besitzen muss. Auch wird in einem Zustand, in dem jede Sonde 48 auf dem Unterlagetisch 100 festgehalten wird, der mit dieser Sonde 48 zu verbindende Sondenlamellengrundkörper 18 als Einheit mit der Sonde 48 gebildet.
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Da keine Arbeitsvorgänge benötigt werden, um die Sonden oder die Kontakte 48 einzeln mit dem Sondenlamellengrundkörper 18 zu verbinden, und zugehörige Positionsjustiervorgänge der Sondenspitzen 48a der Kontakte 48 nicht benötigt werden, kann dementsprechend die Sondenlamelle 20, auf der die Sondenspitze 48a von jedem Kontakt 48 genau an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, leichter hergestellt werden als in dem konventionellen Fall. Auch können aufeinanderfolgende Schritte von der Bildung der Sondenspitze 48a bis zu einer Anordnung der äußeren Form des Sondenlamellengrundkörpers 18 zwecks Fertigstellung der Sondenlamelle 20 durch einen kontinuierlichen Betrieb wirkungsvoll durchgeführt werden.
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Auch kann bei dem ersten Schritt zur Bildung der Sondenspitze 48a und des Armteils 48b des Kontakts 48 vor dem Abscheiden des Metallmaterials für den Armteil 48b auf dem Unterlagetisch 100 ein härteres Metallmaterial als das Metallmaterial für den Armteil 48b in der Vertiefung 102 des Unterlagetischs 100 abgeschieden werden. Nach der Abscheidung dieses harten Metallmaterials wird das Metallmaterial für den Armteil 48b abgeschieden, um das Metallmaterial zu bedecken, um es zu ermöglichen, die Sondenspitze 48a von jedem Kontakt 48 mit dem harten Metallmaterial zu bilden, und somit ist es möglich, die Verschleißfestigkeit der Sondenspitze 48a von jedem Kontakt 48 zu erhöhen und die Haltbarkeit von jedem Kontakt 48 zu verbessern.
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Bei diesem ersten Schritt kann zur Bildung der Sondenspitze 48a die Fotolithografietechnik verwendet werden, wie oben beschrieben. Durch Verwendung dieser Fotolithografietechnik wird an beiden Randteilen der aus dem Metall 106 bestehenden Sondenspitze 48a ein Saumteil 48d gebildet, dessen Breitenabmessung in Richtung der Stirnfläche zunimmt, in Übereinstimmung mit der Stirnflächenform des Randteils der Mustermaske 104, wie in den 12 und 13 dargestellt. Da der Armteil 48b durch Abscheidung des Metallmaterials gebildet wird, so dass er diesen Saumteil 48d bedeckt, wird an dem Verbindungsteil zwischen der Sondenspitze 48a und dem Armteil 48b eine sogenannte Schwalbenschwanzverbindung hergestellt. Folglich kann man zwischen den beiden Teilen 48b und 48d eine starke Verbindung erzielen.
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Auch wird bei dem zuvor erwähnten vierten Schritt dasselbe Material wie für den Armteil 48b in der Öffnung 130 für den Basisteil 48c in einer Höhenposition abgeschieden, welche über die Höhenposition der Opferschicht, welche der Trockenfilm 124 ist, hinausgeht und welche nicht über die erste flexible Kunstharzschicht 126 hinausgeht. Danach wird auf dem Basisteil 48b in der Öffnung 130 innerhalb der Dickenabmessung der ersten flexiblen Kunstharzschicht 126 Kupfer abgeschieden, welches dasselbe Material wie ein Metallmaterial für den leitenden Pfad 18a ist. Da die Verbindungsgrenze zwischen dem Basisteil 48c des Kontakts 48 und dem aus einem anderen Metallmaterial als dem Basisteil bestehenden leitenden Pfad 18a im Wesentlichen innerhalb der ersten flexiblen Kunstharzschicht 126 (62) angeordnet werden kann, kann folglich die Verbindungsgrenze zwischen den beiden Metallen durch die erste flexible Kunstharzschicht 126 (62) geschützt werden.
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Bei dem fünften Schritt zur Bildung des leitenden Pfades 18a können die erste leitende Materialschicht 66, die zweite leitende Materialschicht 68 mit einer höheren Festigkeit als die erste leitende Materialschicht und die zuvor erwähnte erste leitende Materialschicht 66 für den leitenden Pfad 18a nacheinander auf der ersten flexiblen Kunstharzschicht 126 (62) abgeschieden werden. Daher kann der leitende Pfad 18a eine dreischichtige Struktur sein, und die Festigkeit des leitenden Pfades 18a gegen Brechen kann erhöht werden.
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Auch kann bei diesem fünften Schritt nach der Bildung des leitenden Pfades 18a die Verstärkungsplatte 70, die den oberen Bereich des Kontakts 48 bedeckt, mittels der Kleberlage 72 über der ersten flexiblen Kunstharzschicht 126 (62) und dem leitenden Pfad 18a befestigt werden. Die Anordnung der Verstärkungsplatte 70 kann beim Ablösen der Kontakte 48 des Sondenlamellengrundkörpers 18 vom Unterlagetisch 100 im Prozess der Bildung der Sondenlamelle 20 oder bei der Handhabung des Sondenlamellengrundkörpers 18 bei der Befestigung der Sondenlamelle 20 an dem Block 16 oder der starren Verdrahtungsplatte 12 usw. eine Verformung durch eine äußere Kraft oder eine Verformung durch Wärmeausdehnung oder Wärmekontraktion auf dem mit den jeweiligen Kontakten 48 versehenen Kontaktbereich 50 beschränken und kann eine durch diese Verformungen verursachte Verlagerung der Sondenspitzenpositionen der Kontakte beschränken, wie oben beschrieben.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedener Weise verändert werden, ohne den Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
