TWI454709B - The method of leveling the probe card structure - Google Patents

Description

探針卡結構之平整化製法

本發明係與電性檢測結構有關，更詳而言之是指一種探針卡結構及其平整化製法。

在一種以微機電系統技術(MicroElectroMechanical System，MEMS)製作探針的過程中，包含使用一種在探針針體成型後可被去除的犧牲層來作為圖案化針體，然而，作為犧牲層的材料是具有導電性的，在犧牲層被去除之前，是無法對製得的探針針體之導電性進行檢測，當然也無從判斷出探針針體的良率。因此，當完成探針針體製作後，縱有發覺出不良的探針針體，欲行去除再為重新製作時，受到該MEMS製程的限制，前述重新製作是困難的，是幾乎不能達成的。

又，所製得的探針針體在其連結的基板表面有明顯的高低差時，因MEMS製程中的光阻劑旋塗方式不易妥善覆蓋基板表面，易導致事後製得的多數探針針體之針尖難以維持在同一平面上，該情形將造成各探針針體以不等的下壓力接觸各個待測電子物，進而衍生出導電不良的缺失，甚而，部分針體將因過大下壓力而造成刮傷待測電子物的表面。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種探針卡結構之平整化製法，係可確保探針卡結構用於電性檢測時具有良好的接觸導電效果。

緣以達成上述目的，本發明所提供之探針卡結構包含有一基板、複數根針體與複數平整結構。其中，該些針體一端電性連結於該基板上，另一端為一結合端；該些平整結構分別連接於各該針體的結合端上，該些平整結構各具有一接觸端用於抵接待測電子物，且該些平整結構的接觸端位於同一水平面上。

本發明提供一種探針卡結構之平整化製法，包含步驟有：a)提供一探針模組，該探針模組具有一基板與複數根針體連結於該基板上；b)填膠於該探針模組上，且膠料覆蓋住該些針體；c)對步驟b)的膠料加工出一平面，使該些針體一端為裸露；d)塗佈光阻劑於步驟c)之平面上；e)施以黃光顯影技術，使光阻劑形成一個具有複數個穿孔的光阻層，各該穿孔並分別對應一個針體裸露的一端；f)施作電鍍加工使導電材料沉積於步驟e)的各穿孔中，並為穿孔形塑成一固態導體；g)施以去光阻技術，以去除該光阻層；以及h)移除膠料。

本發明再提供一種探針卡結構之平整化製法，包含步驟有：a)提供一探針模組，該探針模組具有一基板與複數根針體連結於該基板上；b)填膠於該探針模組上，且膠料覆蓋住該些針體；c)對步驟b)的膠料加工出一平面，該些針體的一端仍位於該平面下方；d)施以機械加工以製得多數模穴，各 該模穴分別連通至一對應針體的一端；e)施作電鍍加工使導電材料沉積於步驟d)的各模穴中，並為模穴形塑成一固態導體；以及f)移除膠料。

本發明又提供一種探針卡結構之平整化製法，包含步驟有：a)提供一探針模組，該探針模組具有一基板與複數根第一及第二針體連結於該基板上；b)填膠於該探針模組上，且膠料覆蓋住該些第一及第二針體；c)對步驟b)的膠料加工出一平面，使第一針體一端為裸露，第二針體一端仍位於該平面下方；d)施以機械加工以製得複數個模穴，各模穴分別連通至一對應第二針體的一端；e)施作電鍍加工使導電材料沉積於步驟d)的各模穴中，並為模穴形塑成一固態導體；以及f)移除膠料。

藉此，使得探針卡結構中用於抵接待測電子物的接觸端可位於同一水平面上，以確保探針卡結構用於電性檢測時具有良好的接觸導電效果。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如后。

圖1所示為本發明一較佳實施例之探針卡結構1，包括有一基材10、複數根針體12與複數平整結構14。其中：該基材10具有一表面10a。

該些針體12在本實施例中是以微機電系統技術(MicroElectroMechanical System，MEMS)製作而得，該些針體12一端電性連結於該基板10之表面10a，另一端為一結合端12a。各該針體12的結構型態因該MEMS製程中的圖案化影響而呈不同，例如懸臂式的針體因所處位置不同而具有不等長結構。

該些平整結構14在本實施例中是以具有導電性的材料經電鍍加工而自各針體12的結合端12a往上生成者，各平整結構14具有一用於抵接待測電子物(圖未示)的接觸端14a，且該些平整結構14的接觸端14a位於同一水平面上。較佳者，該些平整結構14的接觸端14a是再經過研磨加工技術而更確保其等平齊性。

上述探針卡結構1係於各針體12的結合端12a再連結有一對應的平整結構14，且透過將各平整結構14的接觸端14a以平齊方式製作，使得各針體12得以較平均的下壓力接觸各個待測電子物，以確保探針卡結構1用於電性檢測時具有良好的接觸導電效果，並可避免破壞待測電子物的表面。

另，必須說明的是，上述平整結構14不以設置於每一個針體12之結合端12a為必要，蓋因基材10表面10a可能具有高低差而使得各針體12結合端12a有高低之分，本實施例之平整結構14的設置目的在於修補該高低差，因此，平整結構14得視實際情形而選擇設置在部分的針體12之結合端12a上 即可。

以下說明可製作上述探針卡結構1的方法，請配合圖2所示，該製作方法如下：首先，提供一探針模組101，如圖2(a)所示，該探針模組101包括有該基板10與該些針體12，其中，針體12是經MEMS製程而得。

接著，填膠於該探針模組101上，如圖2(b)所示，所填膠料102為不可導電者，膠料102並經烤乾固化而完全覆蓋住該些針體12。

圖2(c)進一步顯示，以研磨加工方式對膠料102加工出一平面102a，同時造成該些針體12的一端(即結合端12a)呈裸露。

圖2(d)揭示以旋塗方式將正型光阻劑均勻地塗佈於該平面102a上；之後施以包括使用光罩103、曝光與顯影技術的黃光顯影技術，使光阻劑形成一個如圖2(e)所示之具有複數個穿孔104a的光阻層104，且各該穿孔104a分別對應一個針體12裸露的一端(即結合端12a)。

爾後，續施以電鍍加工使導電材料沉積於各該穿孔104a中，如圖2(f)所示，導電材料並為穿孔104a形塑而成一固態導體(即平整結構14)。之後，依序施以去光阻技術以去除該光阻層104，以及以蝕刻方式移除該膠料102後即可獲得如圖1所示之具有針尖(即接觸端14a)平齊的探針卡結構1，亦 即，平整結構14修補了該基板10表面的高低差情形，使得針體12可在不須去除重作的情況下而確保其等針尖位於同一水平面上。

另值得一提的是，吾人尚得選擇於去除該光阻層104之前，即再施以一道的研磨加工以使各固態導體一端更為平齊，然前述研磨加工程序並非必要，端視製程實際需求而為選擇。

圖3所示為本發明可製作上述探針卡結構1的另一種方法，其製作方法如下：圖3(a)中同樣揭示提供包括有基板10與針體12的探針模組101，且填充膠料102於該探針模組101上，膠料102亦經烤乾固化並完全覆蓋住該些針體12。

圖3(b)揭示以研磨加工方式對膠料102加工出一平面102b，惟此刻該些針體12的一端(即結合端12a)仍位於該平面102b下方。

圖3(c)揭示以機械加工方式(例如鑽孔)對該膠料102進行製作多數模穴102A，且各該模穴102a的底部分別連通至一對應針體12的結合端12a。接著，施以電鍍加工使導電材料沉積於各該模穴102A中，如圖3(d)所示，導電材料並為模穴102A形塑而成一固態導體(即平整結構14)。最後，以蝕刻方式移除膠料102，同樣可獲得如圖1所示之具有針尖(即接觸端14a)平齊的探針卡結構1。

同樣的，在圖3所揭露的製作流程中，可在移除膠料102 之前再施以一道研磨加工，以使各固態導體一端更為平齊，前述研磨加工程序亦得視實際需求而選擇。

誠如上述，本發明平整結構設置目的之一即在於修補各該針體之間的高低差，在上述圖2與圖3所揭露的製作方法中，是以每一針體12的結合端12a皆連接有平整結構14為例。然實際的製作過程中亦可能只需對部份的針體進行連接平整結構即可，為此，本發明再提供一種製作方法如下，請配合圖4的探針卡結構2，與圖5所示之用於製作該探針卡結構2的方法，該製作方法包括： 圖5(a)揭示提供包含有一基板20、複數根第一針體22與複數根第二針體24的探針模組201，其中，第一及第二針體同樣經MEMS製程製得，不同的是，第一針體22與第二針體24的一端可能因製程控制或基板表面不平而有高低差。

圖5(b)揭示填膠於該探針模組201上，且膠料202完全覆蓋住該些第一針體22及第二針體24。

圖5(c)揭示以研磨加工方式對膠料202加工出一平面202a，此時的第一針體22一端為裸露，第二針體24的一端仍位於該平面202a下方。

圖5(d)揭示施以機械加工方式(例如鑽孔)以對該膠料202製得有複數個模穴202A，各模穴202A底部分別連通至一對應第二針體24一端(即結合端24a)。接著，施作電鍍加工使導電材料沉積於各模穴202A中並形塑而成一固態導體(即 平整結構26)，如圖5(e)所示。最後移除膠料202，即可獲得如圖4所示之針尖平齊的探針卡結構2。

同樣地，在圖5所揭露的製作過程中，可在移除膠料202之前再施以一道研磨加工，以使各固態導體的一端與第一針體22的一端更為平齊，前述研磨加工程序亦得視需求而選擇。

上述各種製作方法，亦可適用於經由多數探針模組101組合而成的大尺寸探針卡結構3中。如圖6所示，由於不同探針模組101被以迴焊方式固定於一大基板105時，各探針模組101之間的水平度難以被控制在相同高度處，抑或者，各探針模組101彼此間易產生平面偏移，導致針體針尖未能確實對準待測電子物，而為彌補前述情形，本發明之平整化製法可產生校正針體針尖高度或是針體針尖水平位置之效，其中，在圖6(b)中顯示以膠料106完全覆蓋住該些探針模組101，同樣地，膠料106經烤乾固化並完全覆蓋住各探針模組101；爾後用於製作出平整結構的方法，可選擇如圖2(c)至圖2(f)的製作步驟，或是選擇如圖3(b)至圖3(d)的製作步驟，詳細過程容不贅述。最終即可獲得如圖6(c)所示的探針卡結構3，亦即於各針體12上連接具有導電性的平整結構14，且各平整結構14的接觸端14a平齊或是平整結構14的水平位置被修正至正確位置，抑或是同時校正平齊與水平位置。

值得一提的是，由於本發明的平整化製法之目的在於重新定義探針模組用於接觸待測電子物之接觸部位的位置(如高度 或水平位置)，因此，完成平整化製作後的探針模組，其最終之針體與平整結構的分布將呈位在非對稱之位置上，亦即平整結構的中心未與針體的中心同在一相同位置上，而係呈中心偏離狀。茲以圖7(a)及圖7(b)說明上述情形，其中圖7(a)表示一個探針模組101的針體12與平整結構14在理想狀態下的俯視圖，亦即針體12的中心與平整結構14的中心位置相同。而於上述施以迴焊加工以組成大尺寸探針卡結構，並且必須重新定義探針模組用於接觸待測電子物之接觸部位的位置時，經本發明的平整化製法處理後，最終的平整結構14將如圖7(b)所示之偏離針體12，即中心未同在一相同位置上。

另外再說明的是，本發明的探針卡結構可在平整結構與針體的連結部位之間增設有凹凸配合結構，請參圖8所示的探針卡結構4，即於各針體30的結合端32凹設有榫眼32a，平整結構34的底面則設有一榫頭34a以插入於榫眼32a中，前述配合關係可因增加接觸面積而提高平整結構34與針體30之間的結合穩固性。又，為達成前述目的，本發明的製作方法可在施作電鍍加工之前，預先施以製孔技術，以使各針體裸露的一端形成有一凹洞，且該凹洞與光阻層的穿孔，或是該凹洞與模穴相連通，前述凹洞即為上述的榫眼結構，俾便於後續電鍍加工時，導電材料亦可沉積於該凹洞中以形成上述的榫頭結構。

上述用以製作凹洞的製孔技術包括但不限於鑽削、銑削、放電加工、雷射加工或顯影等加工技術。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

1、2、3、4‧‧‧探針卡結構

10‧‧‧基材

10a‧‧‧表面

12‧‧‧針體

12a‧‧‧結合端

14‧‧‧平整結構

14a‧‧‧接觸端

20‧‧‧基板

22‧‧‧第一針體

24‧‧‧第二針體

24a‧‧‧結合端

26‧‧‧平整結構

30‧‧‧針體

32‧‧‧結合端

32a‧‧‧榫眼

34‧‧‧平整結構

34a‧‧‧榫頭

101、201‧‧‧探針模組

102、106、202‧‧‧膠料

102a、202a‧‧‧平面

102b‧‧‧平面

102A、202A‧‧‧模穴

103‧‧‧光罩

104‧‧‧光阻層

104a‧‧‧穿孔

105‧‧‧大基板

圖1為本發明一較佳實施例之探針卡結構之側視圖；圖2(a)至圖2(f)為本發明上述較佳實施例探針卡結構的一種製作流程圖；圖3(a)至圖3(d)為本發明上述較佳實施例探針卡結構的另一種製作流程圖；圖4為本發明又一較佳實施例之探針卡結構之側視圖；圖5(a)至圖5(e)為本發明用以製作圖4之探針卡結構的製作流程圖；圖6(a)至圖6(c)為本發明用以製作大尺寸探針卡結構的製作流程圖；圖7(a)及圖7(b)分別為一俯視圖，前者說明針體的中心與平整結構的中心位置相同；後者說明針體的中心與平整結構的中心位置不相同；以及圖8為本發明再一較佳實施例之探針卡結構之側視圖。

1‧‧‧探針卡結構

10‧‧‧基材

10a‧‧‧表面

12‧‧‧針體

12a‧‧‧結合端

14‧‧‧平整結構

14a‧‧‧接觸端

Claims (17)

1. 一種探針卡結構之平整化製法，包含下列步驟：a)提供一探針模組，該探針模組具有一基板與複數根針體連結於該基板上；b)填膠於該探針模組上，且膠料覆蓋住該些針體；c)對步驟b)的膠料加工出一平面，使該些針體一端為裸露；d)塗佈光阻劑於步驟c)之平面上；e)施以黃光顯影技術，使光阻劑形成一個具有複數個穿孔的光阻層，各該穿孔並分別對應一個針體裸露的一端；f)施作電鍍加工使導電材料沉積於步驟e)的各穿孔中，並為穿孔形塑成一固態導體；g)施以去光阻技術，以去除該光阻層；以及h)移除膠料。
2. 如請求項1所述探針卡結構之平整化製法，其中在步驟e)之後更施以製孔技術，使各該針體裸露的一端具有一凹洞，該凹洞與該穿孔連通；步驟f)的導電材料亦沉積於該凹洞中。
3. 如請求項2所述探針卡結構之平整化製法，其中該用以製作凹洞的製孔技術為鑽削、銑削、放電加工、雷射加工或顯影加工技術。
4. 如請求項1所述探針卡結構之平整化製法，其中步驟c)的平面係經研磨加工而得者。
5. 如請求項1所述探針卡結構之平整化製法，其中在步驟 f)之後更包括施以研磨加工技術以使各固態導體的一端平齊。
6. 如請求項1所述探針卡結構之平整化製法，其中步驟a)的針體係經微機電系統技術製得。
7. 一種探針卡結構之平整化製法，包含下列步驟：a)提供一探針模組，該探針模組具有一基板與複數根針體連結於該基板上；b)填膠於該探針模組上，且膠料覆蓋住該些針體；c)對步驟b)的膠料加工出一平面，該些針體的一端仍位於該平面下方；d)施以機械加工以製得多數模穴，各該模穴分別連通至一對應針體的一端；e)施作電鍍加工使導電材料沉積於步驟d)的各模穴中，並為模穴形塑成一固態導體；以及f)移除膠料。
8. 如請求項7所述探針卡結構之平整化製法，其中在步驟e)之後更包括施以研磨加工技術以使各固態導體的一端平齊。
9. 如請求項7所述探針卡結構之平整化製法，其中步驟c)的平面係經研磨加工而得者。
10. 如請求項7所述探針卡結構之平整化製法，其中在步驟d)之後更施以製孔技術，使各該針體一端具有一凹洞，該凹洞與該模穴連通；步驟e)的導電材料亦沉積於該凹洞中。
11. 如請求項10所述探針卡結構之平整化製法，其中該用以 製作凹洞的製孔技術為鑽削、銑削、放電加工、雷射加工或顯影加工技術。
12. 如請求項7所述探針卡結構之平整化製法，其中步驟a)的針體係經微機電系統技術製得。
13. 一種探針卡結構之平整化製法，包含下列步驟：a)提供一探針模組，該探針模組具有一基板與複數根第一及第二針體連結於該基板上；b)填膠於該探針模組上，且膠料覆蓋住該些第一及第二針體；c)對步驟b)的膠料加工出一平面，使第一針體一端為裸露，第二針體一端仍位於該平面下方；d)施以機械加工以製得複數個模穴，各模穴分別連通至一對應第二針體的一端；e)施作電鍍加工使導電材料沉積於步驟d)的各模穴中，並為模穴形塑成一固態導體；以及f)移除膠料。
14. 如請求項13所述探針卡結構之平整化製法，其中在步驟d)之後更施以製孔技術，使第二針體一端具有一凹洞，該凹洞與該模穴連通；步驟e)的導電材料亦沉積於該凹洞中。
15. 如請求項14所述探針卡結構之平整化製法，其中該用以製作凹洞的製孔技術為鑽削、銑削、放電加工、雷射加工或顯影加工技術。
16. 如請求項13所述探針卡結構之平整化製法，其中在步驟 e)之後更包括施以研磨加工技術以使各固態導體的一端及第一針體的一端平齊。
17. 如請求項13所述探針卡結構之平整化製法，其中步驟a)的第一及第二針體係經微機電系統技術製得。