TWI453420B - 孔板 - Google Patents

Description

孔板

本發明是有關於一種孔板，特別是一種用於垂直式探針卡的孔板。

一般用以測試電子元件之探針卡內包含多個孔板，這些孔板具有多個貫穿孔。每一貫穿孔皆容納一探針，以限制探針沿孔板之側向方向移動，並達到測試的目的。

然而，因孔板之材質大多與探針相異，其兩者之間的硬度差異可能會使得探針卡的使用出現問題。詳細而言，因探針會在貫穿孔內上下移動，因此孔板與探針的硬度差異，可能會使兩者在長期作動時，因磨擦後受到損害。另一方面，探針也可能因貫穿孔之內壁的磨擦係數過高而出現卡針的狀況。這些都是極需解決的問題。

一種孔板，包含板體與至少一複合鍍層。板體具有至少一貫穿孔於其中。複合鍍層包含金屬層與複數個潤 滑顆粒。金屬層位於貫穿孔的內壁上。潤滑顆粒分散於該金屬層中。

在一或多個實施方式中，潤滑顆粒的材質為聚四氟乙烯。

在一或多個實施方式中，金屬層具有面對貫穿孔之內壁的鄰接面，以及背對貫穿孔之內壁的內表面。潤滑顆粒在金屬層之內表面處的密度，較潤滑顆粒在金屬層之鄰接面處的密度高。

在一或多個實施方式中，金屬層為一化學沉積之金屬鍍層。

在一或多個實施方式中，上述之孔板更包含至少一打底層，介於金屬層與貫穿孔的內壁之間。

在一或多個實施方式中，打底層與金屬層的材質相同。

在一或多個實施方式中，打底層與金屬層之間具有交界面。

在一或多個實施方式中，上述之孔板更包含複數個種子，介於打底層與貫穿孔的內壁之間。

在一或多個實施方式中，貫穿孔為圓形貫穿孔或方形貫穿孔。

在一或多個實施方式中，板體的材質為陶瓷。

在一或多個實施方式中，板體的材質為矽。

在一或多個實施方式中，上述之孔板更包含絕緣層，介於金屬層與貫穿孔的內壁之間或覆蓋板體的所有表 面。

在一或多個實施方式中，上述之板體具有相對兩主表面，貫穿孔貫穿兩主表面。上述之孔板更包含至少一導線。導線位於兩主表面其中至少一者，並連接至貫穿孔。

因此，本發明的主要目的在於提供一種孔板，因孔板具有複合鍍層，故當探針與孔板接觸時，可使探針在移動時有較好的潤滑作用，可有效減少探針與孔板之間的磨耗。

100、102、104、106‧‧‧孔板

110‧‧‧板體

112‧‧‧貫穿孔

113‧‧‧內壁

116、118‧‧‧主表面

120‧‧‧複合鍍層

121‧‧‧金屬層

122‧‧‧鄰接面

123‧‧‧內表面

126‧‧‧潤滑顆粒

130‧‧‧打底層

140‧‧‧種子

150‧‧‧絕緣層

160‧‧‧導線

A-A、B-B、C-C‧‧‧剖面線

第1圖繪示依照本發明一實施方式之孔板的上視圖。

第2圖繪示沿著第1圖之剖面線A-A的剖面圖。

第3圖繪示依照本發明另一實施方式之孔板的上視圖。

第4圖繪示沿著第3圖之剖面線B-B的剖面圖。

第5圖繪示依照本發明再一實施方式之孔板的上視圖。

第6圖繪示沿著第5圖之剖面線C-C的剖面圖。

第7圖其繪示本發明又一實施方式之孔板的剖面圖。

以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說 明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請同時參照第1圖與第2圖，其中第1圖繪示依照本發明一實施方式之孔板100的上視圖，第2圖繪示沿著第1圖之剖面線A-A的剖面圖。孔板100包含板體110與至少一複合鍍層120。板體110具有至少一貫穿孔112於其中。複合鍍層120包含金屬層121與複數個潤滑顆粒126，其中複合鍍層120係為一金屬高分子複合鍍層(metal-polymer)為較佳，但本發明不以此為限。金屬層121位於貫穿孔112的內壁113上，而潤滑顆粒126分散於金屬層121中。

如此一來，探針可自貫穿孔112插入孔板100內。在複合鍍層120中，一部分之潤滑顆粒126會突出於金屬層121而接觸探針。因潤滑顆粒126具有較小的磨擦係數，因此可使探針在貫穿孔112內移動時有較好的潤滑作用，探針較不易卡針。另一方面，突出的潤滑顆粒126也使得探針較不會接觸到板體110，因此可減少探針與板體110磨擦的機率。而就算探針接觸到複合鍍層120的金屬層121，也因金屬層121的硬度與探針較相近，可有效減少探針與孔板100之間的磨耗。如此一來，藉由複合鍍層120，孔板100與探針皆可避免因磨擦而受損，而貫穿孔112的周圍也能受到較好的保護，以及降低貫穿孔112發 生崩角的機率。

上述之板體110可選用高強度且易加工的材質，而符合上述之非導體、半導體或導體材料皆可選擇，本發明不以此為限。在本實施方式中，板體110的材質可選擇為陶瓷(Ceramics)。另外為了達到潤滑效果，複合鍍層120之潤滑顆粒126的材質可選擇為高分子粒子，例如聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene；PTFE)。複合鍍層120之金屬層121可選擇使用金(Au)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鎳合金(Ni alloy)或上述之任意組合，而金屬層121之機械性質可配合所搭配的探針做調整，以適用於不同硬度的探針。應注意的是，上述之潤滑顆粒126與金屬層121的材質僅為例示，並非用以限制本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇潤滑顆粒126與金屬層121的材質。

請持續參照第2圖。在一或多個實施方式中，複合鍍層120之金屬層121若與板體110的物理性質差異較大，可能會造成兩者之間的附著力不足，複合鍍層120較易自貫穿孔112的內壁113脫落。因此孔板100可更包含至少一打底層130，此打底層130介於金屬層121與貫穿孔112的內壁113之間。打底層130與板體110之間的附著力，以及打底層130與複合鍍層120之金屬層121之間的附著力，皆較板體110與金屬層121之間的附著力佳，因此打底層130可當作板體110與複合鍍層120之間的緩衝，用以增進複合鍍層120附著於貫穿孔112之內壁113 的能力。

在本實施方式中，打底層130的材質可與金屬層121的材質相同，但打底層130與金屬層121之間可具有交界面(在本實施方式中即為鄰接面122)，此交界面是由於分批形成打底層130與金屬層121所致。但此不應用以限制本發明，在本發明一或多個實施方式中，打底層130的材質也可以與金屬層121不同，例如：金(Au)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鎳合金(Ni alloy)或上述之任意組合。

請持續參照第2圖。在一或多個實施方式中，若打底層130與複合鍍層120是以化學鍍的方式形成於貫穿孔112的內壁113上，則孔板100更可包含複數個種子140，這些種子140介於打底層130與貫穿孔112的內壁113之間，以增加貫穿孔112之內壁113的表面活性，供打底層130或複合鍍層120的金屬層121成長。然而本發明並不以此為限，在其他的實施方式中，若貫穿孔112的內壁113本身已呈現凹凸不平的狀態，則就算不加入種子140，也能夠將打底層130或複合鍍層120的金屬層121化學鍍至貫穿孔112的內壁113上。

上述之打底層130與複合鍍層120可依序以化學鍍的方式鍍在貫穿孔112的內壁113上，即打底層130與複合鍍層120之金屬層121均為一化學沉積之金屬鍍層。化學鍍可使打底層130與複合鍍層120均勻地成長在貫穿孔112的內壁113上。

另一方面，潤滑顆粒126可加入欲形成金屬層121 之鍍液中，因此當化學鍍複合鍍層120時，鍍液會先沉澱於打底層130上，形成一部分的金屬層121。而當鍍液中的潤滑顆粒126碰觸到這部分的金屬層121時，便有機率附著於金屬層121上。如此一來，當金屬層121越往貫穿孔112內部沉積時，潤滑顆粒126於金屬層121內的數量就會越來越多。從結構上來看，金屬層121具有面對貫穿孔112之內壁113的鄰接面122，以及背對貫穿孔112之內壁113的內表面123。潤滑顆粒126在金屬層121之內表面123處的密度，較潤滑顆粒126在金屬層121之鄰接面122處的密度高。因內表面123處之潤滑顆粒126會與探針接觸，因此若潤滑顆粒126多聚集於此，則潤滑探針的效果也會越好。

請同時參照第3圖與第4圖，其中第3圖繪示依照本發明另一實施方式之孔板102的上視圖，第4圖繪示沿著第3圖之剖面線B-B的剖面圖。本實施方式與第1圖之實施方式的不同處在於貫穿孔的形狀。雖然在第1圖中，貫穿孔112為圓形貫穿孔，然而在本實施方式中，貫穿孔112可選擇為方形貫穿孔，用以容納由微機電(Micro Electro Mechanical Systems；MEMS)技術所形成的方形探針。

接著請同時參照第5圖與第6圖，其中第5圖繪示依照本發明再一實施方式之孔板104的上視圖，第6圖繪示沿著第5圖之剖面線C-C的剖面圖。本實施方式與第1圖之實施方式的不同處在於導線160的佈置。在本實施 方式中，板體110具有相對兩主表面116與118，貫穿孔112貫穿此兩主表面116與118(如第6圖所繪示)。導線160位於兩主表面其中至少一者(在本實施方式中為位於主表面116)，並連接至貫穿孔112。如此一來，當探針插入貫穿孔112內時，導線160便可接觸探針，並藉此將訊號傳導至探針。應注意的是，第5圖之導線160的佈線方式僅為例示，並非用以限制本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性設計導線160的佈線方式。

接著請參照第7圖，其繪示本發明又一實施方式之孔板106的剖面圖。本實施方式與第1圖之實施方式的不同處在於絕緣層150的存在。如上所述，板體110的材質可選擇為非導體(如陶瓷)、半導體或導體，然而在半導體或導體的實施方式中，板體110表面必須經過絕緣處理，以避免插入孔板106內的複數個探針彼此發生電訊號干擾。上述之絕緣層150可至少介於金屬層121與貫穿孔112的內壁113之間。在本實施方式中，絕緣層150可覆蓋板體110的所有表面。

詳細而言，一般的孔板之貫穿孔通常以鑽孔的方式形成，然而當探針的尺寸越來越小時，貫穿孔必然也需要跟著縮小。但對於小尺寸的貫穿孔而言，孔板無法再用鑽孔的方式製作貫穿孔，因此必須尋找其他的替代方案。其中一種解決方案為使用矽(Si)基板當成板體110，將矽基板圖案化後，順著矽基板之晶格的方向性，以乾蝕刻方 式蝕出貫穿孔112。然而因矽基板本身具導電性，因此必須將乾蝕刻完成的矽基板做表面的絕緣處理，以增加板體110的絕緣性。具體而言，可將乾蝕刻完成的矽基板放入高溫爐中進行氧化處理，因此矽基板的整體表面便產生一層氧化的絕緣層150(如二氧化矽(SiO₂ ))；亦或者可直接於乾蝕刻完成的矽基板上披覆絕緣材料，本發明不以此為限。如此一來，具有絕緣層150的矽基板便可再進行後續的複合鍍層120的製程。雖然上述之板體110以矽基板為例示，然而並未限制本發明。在其他的實施方式中，板體110也可為其他的半導體或導體材質，如氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、銦化磷(InP)等。

綜合上述，本發明多個實施方式的孔板100、102、104與106因包含複合鍍層120，其中的潤滑顆粒126可潤滑探針的移動，避免探針卡針。金屬層121用以匹配探針的硬度，使得當探針與孔板100、102、104與106之間有所磨擦時，金屬層121可減緩兩者之間的磨耗，以增加探針與孔板100、102、104與106的壽命。而其中孔板100、102、104與106也可選擇包含打底層130與種子140，以增進複合鍍層120於貫穿孔112之內壁113的附著力。一般而言，本文中所指的探針卡進一步定義可以稱之為垂直式探針卡，而垂直式探針卡所使用的探針進一步定義可以稱之為垂直式探針，以上敘述僅為例示，並非用以限制本發明，例如可以參考美國專利第5534784號的內容，垂直式探針可視為美國專利第5534784號中的 「探針線(Probe Wire)84，而本案所稱的孔板是用於美國專利第5534784號中的「探針頭(Probe Head)68」，在此狀態下孔板可以分為上下孔板，以限制探針沿孔板之側向方向移動。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧板體

112‧‧‧貫穿孔

113‧‧‧內壁

120‧‧‧複合鍍層

121‧‧‧金屬層

122‧‧‧鄰接面

123‧‧‧內表面

126‧‧‧潤滑顆粒

130‧‧‧打底層

140‧‧‧種子

A-A‧‧‧剖面線

Claims (13)

1. 一種孔板，包含：一板體，該板體具有至少一貫穿孔於其中；以及至少一複合鍍層，包含：一金屬層，位於該貫穿孔的內壁上；以及複數個潤滑顆粒，分散於該金屬層中。
2. 如請求項1所述之孔板，其中該些潤滑顆粒的材質為聚四氟乙烯。
3. 如請求項1所述之孔板，其中該金屬層具有面對該貫穿孔之內壁的一鄰接面，以及背對該貫穿孔之內壁的一內表面，該些潤滑顆粒在該金屬層之該內表面處的密度，較該些潤滑顆粒在該金屬層之該鄰接面處的密度高。
4. 如請求項1所述之孔板，其中該金屬層為一化學沉積之金屬鍍層。
5. 如請求項1所述之孔板，更包含：至少一打底層，介於該金屬層與該貫穿孔的內壁之間。
6. 如請求項5所述之孔板，其中該打底層與該金屬層的材質相同。
7. 如請求項5所述之孔板，其中該打底層與該金屬層之間具有交界面。
8. 如請求項5所述之孔板，更包含：複數個種子，介於該打底層與該貫穿孔的內壁之間。
9. 如請求項1所述之孔板，其中該貫穿孔為圓形貫穿孔或方形貫穿孔。
10. 如請求項1所述之孔板，其中該板體的材質為陶瓷。
11. 如請求項1所述之孔板，其中該板體的材質為矽。
12. 如請求項11所述之孔板，更包含：一絕緣層，介於該金屬層與該貫穿孔的內壁之間或覆蓋該板體的所有表面。
13. 如請求項1所述之孔板，其中該板體具有相對兩主表面，該貫穿孔貫穿該兩主表面；以及該孔板更包含至少一導線，該導線位於該兩主表面其中至少一者，並連接至該貫穿孔。