TWI565649B - Needle body structure for power test and its preparation - Google Patents

Description

通電測試用之針體結構及其製法

本發明係與電性檢測用器材有關，更詳而言之是指一種通電測試用之針體結構及其製法。

已知用於接觸待測電子物的探針結構種類繁多，其中一種探針即是將一針體結構以外加方式結合於一導體表面而成，所述導體如軟性印刷電路板(FPCB)之金屬線路、PCB電路板之金屬線路、以微機電系統技術(MicroElectroMechanical System，MEMS)製作的懸臂樑等。惟不論導體的型態為何，該針體結構在微觀下係呈柱狀，如圖1所示之針體結構1即呈圓柱狀，該針體結構1具有等徑身部，可確保因接觸磨耗而逐漸減縮身部長度後的針尖部1a之接觸面積不變，卻也造成其根部1b與導體2之間的結合力不足，而於該針體結構1下壓接觸待測電子物時易發生剝離，該情形將使得探針結構不宜再重複用於電性檢測；且，身部長度減縮的針體結構1，亦存在有受微粒(particle)飄落於根部1b附近而導致其針尖部1a無法順利接觸待測電子物之虞。

圖2所示之另一種針體結構3係呈錐狀，其根部3a以大面積方式與導體4結合而提高了彼此間的結合力，其雖可降低針體結構3接觸待測電子物時發生剝離的機率，卻因其針尖部 3b隨著身部長度減縮而逐漸加大接觸面積，該情形將造成接觸刮痕過大，易使待測電子物上的接觸墊(PAD)受損；且逐漸加大接觸面積的針尖部3b將分散觸壓力，而有不利於該針體結構3維持良好接觸效果之虞。是以，該錐狀的針體結構3仍有未臻完善之處。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種通電測試用之針體結構及其製法，係與導體間具有穩固的結合力，且針體結構之針尖部不因其身部長度減縮而逐漸加大接觸面積。

緣以達成上述目的，本發明所提供通電測試用之針體結構係設置於一導體上，該針體結構包含有一體成型之一基底與一接觸針，其中該基底接觸該導體；該接觸針具有一針尖部與一根部，該根部連接該基底，該接觸針之任一部位的橫向截面積係小於該基底的橫向截面積。

本發明再提供一種用以製作通電測試用之針體結構的方法，包含步驟有：a)塗布正型光阻劑於一導體表面以形成一第一光阻層；b)施以微影技術，使該第一光阻層區分有第一光照區與第一非光照區；c)再塗布正型光阻劑於完成步驟b)之後的第一光阻層表面，並形成一第二光阻層；d)再施以微影技術，使該第二光阻層區分有第二光照區與第二非光照區，該第二光照區位於第一光照區上方，且該第二光照區的面積小 於該第一光照區的面積；e)施以顯影技術，以去除該第一光照區與該第二光照區；f)施作電鍍加工以使金屬材料沉積於完成步驟e)之後的去除空間中；以及g)再施以去光阻技術，以去除剩餘第一光阻層的第一非光照區及第二光阻層的第二非光照區。

藉此，可提高針體結構與導體之間的結合力，並確保接觸針與待測電子物之間的接觸品質。

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。

請參閱圖3所示，為本發明一較佳實施例之通電測試用的針體結構10，其係設置於一導體上，所述導體如PCB或FPCB之金屬線路，或以微機電系統技術(MicroElectroMechanical System，MEMS)製作的懸臂樑，在本實施例中，該導體是以經MEMS製程製得的懸臂樑80為例。

本實施例的針體結構10是經一體成型加工方式同時製得有一基底12與一接觸針14。其中，該基底12具有一頂部12a與一底部12b，該底部12b結合於該懸臂樑80上；該接觸針14具有實質上等徑的身部，身部的兩端分別為一針尖部14a與一根部14b，該根部14b連接該基底12頂部12a。

上述基底12的橫向截面積係大於該接觸針14身部任一部 位的橫向截面積，且其底部12b底面之面寬不大於該懸臂樑80的寬度，因此，該針體結構10得以較大的結合力穩固地連結該懸臂樑80，可大幅降低該針體結構10接觸待測電子物時發生剝離的機率，並確保該針體結構10與該懸臂樑80之間具有良好的接觸效果，以確實傳遞檢測訊號。又，該基底12與該接觸針14是一體成型的，彼此間並不存在結合斷面，使得該接觸針14在觸壓待測電子物時，可克服應力集中導致發生斷裂的情形。

上述接觸針14之身部為等徑結構，因此當其因接觸磨耗而逐漸減縮身部長度時，其針尖部14a用於接觸待測電子物的面積仍將維持不變，此情形不僅能提供穩定的接觸品質，亦不會造成接觸電阻增加而影響檢測精準度，進一步地確保該接觸針14與待測電子物之間有良好的接觸效果。又，因該針體結構10適用於接觸如晶圓類之待測電子物，且為避免接觸面積過大造成接觸電阻增加而影響檢測精準度，故該針尖部14a的面寬以不大於20μm左右為佳。另外，該接觸針14是一體連接於該基底12上，該基底12可避免微粒(particle)飄落於根部14b附近，使得接觸針14得不受阻礙的以其針尖部14a順利接觸待測電子物。

本實施例的針體結構10因採一體成型加工方式製得該基底12與該接觸針14，透過該基底12以較大面積連結懸臂樑80而提高彼此間的結合力，致該針體結構10不易相對該懸臂 樑80剝離，且該接觸針14的針尖部14a不因其身部長度減縮而逐漸加大接觸面積，故能有效維持良好的接觸品質，並確保檢測精準度。

以下再說明用以製作上述針體結構10的方法，請配合圖4所示，該製作方法包含步驟有：在圖4(a)中，揭示塗布正型光阻劑(Positive Photo Resist)於一導體(即該懸臂樑80)表面以形成一第一光阻層101；在圖4(b)中，揭示使用一光罩102，並施以曝光技術(Exposure)，使該第一光阻層101區分有第一光照區101a與第一非光照區101b；在圖4(c)中，揭示再塗布正型光阻劑於完成曝光之後的第一光阻層101表面，並形成一第二光阻層103；在圖4(d)中，揭示再使用一光罩104，且再施以曝光技術，使該第二光阻層103區分有第二光照區103a與第二非光照區103b，該第二光照區103a位於第一光照區101a正上方，且該第二光照區103a的面積小於該第一光照區101a的面積；在圖4(e)中，揭示施以顯影技術(Developing)，以同時去除該第一光照區101a與該第二光照區103a，被去除的部分將形成一去除空間S；在圖4(f)中，揭示施作電鍍加工以使金屬材料沉積於該去除空間S中，透過該去除空間S的形塑，使得完成電鍍作業後的金屬材料具有固態形體； 在圖4(g)中，則揭示再施以去光阻技術，例如使用蝕刻方式，用以去除剩餘第一光阻層101的第一非光照區101b及第二光阻層103的第二非光照區103b，據此以獲得於該懸臂樑80上穩固結合有階級狀的柱形導體，該柱形導體即為本實施例的針體結構10，亦即柱形導體的下段寬部構成該針體結構10的基底12，柱形導體的上段窄部則構成該針體結構10的接觸針14。

值得一提的是，本發明的針體結構或因加工方法不同，或是其他加工因素影響，在其接觸針維持等徑結構的情況下，其基底外型得在頂部的橫向截面積小於底部的橫向截面積之基礎，有以下之變化：如圖5(a)所示之針體結構20，其基底22外型呈階級狀；如圖5(b)所示之針體結構30，其基底32上半部呈圓弧狀；如圖5(c)所示之針體結構40，其基底42不僅上半部呈圓弧狀，且基底42與接觸針44之間以弧面連結。

又，基底的外型輪廓不以圓形為限，其他如橢圓形或是矩形等，皆得作為接觸針的連結用。

而在接觸針之針尖部不受其身部長度減縮而逐漸加大接觸面積的前提下，本發明針體結構的接觸針可製作成如圖6所示之型態，亦即該針體結構50的接觸針52之橫向截面積係自其針尖部52a往根部52b方向呈遞減，該接觸針52同樣能提供穩定的接觸品質。同樣的，該接觸針52所一體連接的基底 54之外型，可為圖5(a)、圖5(b)或圖5(c)所示之型態。

再說明的是，上述各實施例針體結構的基底高度以不小於2μm、接觸針之針尖部至根部的高度不小於7μm的方式製作，以使接觸針維持一定的使用壽命，在一實施例中，基底高度以2μm為例，接觸針之針尖部至根部的高度以7μm為例。

另外，為有效強化針體結構與導體之間的結合穩固性，本發明可選擇於針體結構的基底及導體的其中之一者設置一榫頭，另一者則設置一與該榫頭配合的榫眼。如圖7(a)所示之針體結構60，其基底62底面具有突出的榫頭62a；以懸臂樑80為例的導體表面則具有凹入的榫眼82；又如圖7(b)所示之針體結構70，其基底72底面具有凹入的榫眼72a；以懸臂樑80為例的導體表面則具有突出的榫頭84。前述透過榫頭與榫眼結構的配合，可提高接觸面積以增進彼此的結合穩固性。

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。

10、20、30、40、50、60、70‧‧‧針體結構

12‧‧‧基底

12a‧‧‧頂部

12b‧‧‧底部

14‧‧‧接觸針

14a‧‧‧針尖部

14b‧‧‧根部

22‧‧‧基底

32‧‧‧基底

42‧‧‧基底

44‧‧‧接觸針

52‧‧‧接觸針

52a‧‧‧針尖部

52b‧‧‧根部

54‧‧‧基底

62‧‧‧基底

62a‧‧‧榫頭

72‧‧‧基底

72a‧‧‧榫眼

80‧‧‧懸臂樑

82‧‧‧榫眼

84‧‧‧榫頭

101‧‧‧第一光阻層

101a‧‧‧第一光照區

101b‧‧‧第一非光照區

102‧‧‧光罩

103‧‧‧第二光阻層

103a‧‧‧第二光照區

103b‧‧‧第二非光照區

104‧‧‧光罩

S‧‧‧去除空間

圖1為一種已知針體結構的側視圖；圖2為另一種已知針體結構的側視圖；圖3為本發明一較佳實施例針體結構的立體圖；圖4(a)至圖4(g)為本發明上述較佳實施例針體結構的製作流程圖；圖5(a)至圖5(c)分別為本發明針體結構具有不同基底外型的側視圖；圖6為本發明針體結構之接觸針呈漸縮狀的側視圖；以及圖7(a)及圖7(b)分別為本發明針體結構的基底與導體之間設置有榫頭及榫眼的側視圖。

10‧‧‧針體結構

12‧‧‧基底

12a‧‧‧頂部

12b‧‧‧底部

14‧‧‧接觸針

14a‧‧‧針尖部

14b‧‧‧根部

80‧‧‧懸臂樑

Claims (8)

1. 一種通電測試用之針體結構，係設置於一導體上，該針體結構包含有一體成型之一基底與一接觸針，其中該基底接觸該導體；該接觸針具有一針尖部與一根部，該根部連接該基底，該接觸針之任一部位的橫向截面積係小於該基底的橫向截面積，其中該基底具有一頂部與一底部，該頂部連接該接觸針之根部，該基底頂部的橫向截面積係小於其底部的橫向截面積。
2. 如請求項1所述通電測試用之針體結構，其中該接觸針為等徑結構。
3. 如請求項1所述通電測試用之針體結構，其中該接觸針之橫向截面積係自該針尖部往該根部方向呈遞減。
4. 如請求項1所述通電測試用之針體結構，其中該基底與該導體的其中之一者具有一榫頭，另一者具有一榫眼，該榫頭與該榫眼配合。
5. 如請求項1所述通電測試用之針體結構，其中該基底具有一底面接觸該導體，該底面具有一面寬不大於該導體的寬度。
6. 如請求項1所述通電測試用之針體結構，其中該基底呈圓弧狀。
7. 如請求項1所述通電測試用之針體結構，其中該基底高度不小於2μm，該接觸針之針尖部至根部的高度不小於7μm。
8. 一種用以製作如請求項1的通電測試用之針體結構的方法，包含下列步驟： a)塗布正型光阻劑於一導體表面以形成一第一光阻層；b)施以曝光技術，使該第一光阻層區分有第一光照區與第一非光照區；c)再塗布正型光阻劑於完成步驟b)之後的第一光阻層表面，並形成一第二光阻層；d)再施以曝光技術，使該第二光阻層區分有第二光照區與第二非光照區，該第二光照區位於第一光照區上方，且該第二光照區的面積小於該第一光照區的面積；e)施以顯影技術，以去除該第一光照區與該第二光照區；f)施作電鍍加工以使金屬材料沉積於完成步驟e)之後的去除空間中，其中沉積於該第一光照區的金屬材料形成該基底，沉積於該第二光照區的金屬材料形成該接觸針；以及g)再施以去光阻技術，以去除剩餘第一光阻層的第一非光照區及第二光阻層的第二非光照區。