TWI606240B - MEMS probe and manufacturing method thereof, and probe head provided with the MEMS probe - Google Patents

Description

微機電探針及其製造方法以及具有該微機電探針的探針頭

本發明係與設置於探針卡用以點觸待測物之探針有關，特別是關於一種微機電探針及其製造方法，以及具有該微機電探針的探針頭。

請參閱第1圖，第1圖所示為習知藉由微機電製程（MEMS manufacturing process）所製造之挫曲式探針10（Cobra probe），該挫曲式探針10在製造的過程中係以橫躺之姿態在一基板（圖中未示）上成型，詳而言之，該基板上藉由光微影技術（photolithography）而形成出光阻層，該光阻層受光罩定義出對應該探針10之前、後表面11、12的形狀，該探針10藉由電鍍而成型於該光阻層內，該探針10成型完成時係以其前、後表面11、12平行於該基板而呈橫躺之姿態。

相較於傳統之機械加工方式，前述之微機電製程可較快速地、整批大量製造地且精凖地製造出探針10，然而，該探針10之形狀卻也受限於微機電製程，其針尖部13僅有左、右側面131、132可傾斜內縮，前、後側面133、134則難以製成傾斜內縮狀，因此該針尖部13用以點觸待測物之點觸端135呈長條形且具有相當面積（圖式中該點觸端135係以直線狀示意，實際上會略有寬度而呈細長弧面），如此不但有針痕較大之缺點，在進行針尖自動辨識時的影像辨識度也較差，此外，該點觸端135也因形狀不夠尖銳而恐有難以劃破待測物上的鈍化層進而造成檢測失誤之問題，而必須施加較大針壓進行點觸，如此，易加速探針磨耗而影響探針壽命。

有鑑於上述缺失，本發明之主要目的在於提供一種微機電探針，其與待測物接觸之點觸端面積小，可產生相當小之針痕、易劃破待測物之鈍化層，且在進行針尖自動辨識時具有高辨識度。

為達成上述目的，本發明所提供之微機電探針具有一針尾、一針頭以及一連接於該針尾與該針頭之間的針身，該微機電探針包含有一針尖層及一結構層，該針尖層具有一經過平坦化處理之上表面，該結構層係設於該針尖層之上表面，該結構層具有一實質上與該上表面朝向相同方向之頂面、與該頂面鄰接之一第一側面及一第二側面，以及與該第一側面及該第二側面鄰接之一切削面及一前端面，該切削面係自該頂面朝該針尖層的方向下傾地延伸至該前端面，該切削面具有一最靠近該上表面之前端，該前端面係自該前端延伸至該上表面；其中，該針尖層具有一凸出於該結構層之前端面且位於該針頭之針尖，而且，在該微機電探針之針頭位置，該針尖層之硬度係大於該結構層之硬度，該結構層之導電度係大於該針尖層之導電度。

藉此，該微機電探針可藉由該結構層而增加結構強度，因此該針尖層可製造得相當薄，使得該針尖用以接觸待測物之點觸端具有相當小的面積，如此一來，該微機電探針可產生相當小之針痕、易劃破待測物之鈍化層，且在進行針尖自動辨識時可具有高辨識度。而且，該針尖層之上表面經過平坦化處理，如此不但可使該針尖層具有均一厚度，更可避免該針尖之點觸端產生毛邊。在使用微機電製程批次製作該微機電探針（亦即同時製造多根微機電探針）的過程中，該等微機電探針之針尖層形成後，其上表面可同時進行平坦化處理，如此可使該等微機電探針之針尖具有均一厚度，如此一來，該等微機電探針安裝於探針卡而進行測試作業時可產生具有均一性的針痕。此外，在進行針尖自動辨識時，該切削面可產生消光作用，使得入射至該切削面之光線散射，進而使該針尖反射之光線更為明顯，因此該切削面可提升針尖辨識度。再者，在該微機電探針被穿設於探針座之導板的安裝孔時，該切削面可發揮導引作用，進而提升植針便利性。而該切削面之前端與該針尖層之上表面之間有該前端面，意即該切削面之前端非直接鄰接於該針尖層之上表面，而是在切削出該切削面時仍在該切削面之前端與該針尖層之上表面之間保留有一段差，如此可在不影響針尖辨識度的情況下增加探針之結構強度並沿伸導電效果。

本發明更提供一種具有如前述之微機電探針的探針頭，包含有一上導板、一下導板，以及一該微機電探針，該微機電探針之針尾及針頭分別穿設於該上導板及該下導板，該針尖及該切削面係完全凸露於該下導板外。

本發明更提供一種微機電探針的製造方法，係可製造出如前述之微機電探針。該微機電探針具有一針尾、一針頭以及一連接於該針尾與該針頭之間的針身，該製造方法包含有下列步驟：

a) 利用微機電製程在一基板上形成出一針尖層，該針尖層具有一朝向該基板之下表面，以及一實質上與該下表面朝向相反方向之上表面；

b) 對該針尖層之上表面進行平坦化處理；

c) 利用微機電製程在該針尖層之上表面形成出一結構層，該結構層具有一實質上與該上表面朝向相同方向之頂面、與該頂面鄰接之一第一側面及一第二側面，以及一與該頂面、該第一側面及該第二側面鄰接之前端面，該針尖層具有一凸出於該結構層之前端面且位於該針頭之針尖，而且，在該微機電探針之針頭位置，該針尖層之硬度係大於該結構層之硬度，該結構層之導電度係大於該針尖層之導電度；以及

d) 利用一切削工具自該結構層的第一側面切削至第二側面，藉以切削出一切削面並同時縮減該頂面及該前端面之面積，使得該切削面係自該頂面朝該針尖層的方向下傾地延伸至該前端面，且該前端面係自該切削面一最靠近該上表面之前端延伸至該上表面，該切削工具為一球銑刀、一砂輪、一成型磨輪、一單刃銑刀及一多刃銑刀其中之一。

有關本發明所提供之微機電探針及其製造方法以及具有該微機電探針的探針頭的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

申請人首先在此說明，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之參考號碼，表示相同或類似之元件或其結構特徵。

請參閱第2圖至第5圖，本發明一第一較佳實施例所提供之微機電探針20係類同於第1圖所示之習知藉由微機電製程所製造之挫曲式探針10，惟本實施例之微機電探針20包含有由不同材料製成之一針尖層30及一結構層40，該針尖層30及該結構層40共同形成出該微機電探針20之一針尾21、一針身22及一針頭23，且本實施例之微機電探針20與習用之微機電探針在針頭形狀上亦有所差異，以下將說明該微機電探針20的製造方法，並同時說明該微機電探針20之結構特徵。該微機電探針20的製造方法包含有下列步驟：

a) 如第6圖所示，利用微機電製程在一基板52上形成出針尖層30，該針尖層30具有一朝向該基板52之下表面31，以及一實質上與該下表面31朝向相反方向之上表面32。

此步驟a)中所述之微機電製程，係利用光微影技術在該基板52上形成一第一犧牲層（圖中未示），其材料可為容易去除之金屬或光阻，然後，在該第一犧牲層內進行電鍍而成型出該針尖層30，此部分係屬於習知技術，容申請人在此不詳加敘述。如第2圖所示，該針尖層30之形狀係類同於習知藉由微機電製程所製造之挫曲式探針之形狀，惟該針尖層30之厚度係製造得較薄。

本發明所述之上表面及下表面，其方向係對應在製造過程中的狀態（亦即第5圖至第8圖所示之橫躺狀態），而非對應使用狀態（亦即第2圖所示之直立狀態）。

b) 對該針尖層30之上表面32進行平坦化處理，例如機械研磨、化學機械研磨等等。

c) 如第7圖所示，利用微機電製程在該針尖層30之上表面32形成出結構層40。

此步驟c)中所述之微機電製程，係先利用光微影技術在該針尖層30及該第一犧牲層上形成一第二犧牲層（圖中未示），再於該第二犧牲層內進行電鍍而成型出該結構層40。該結構層40係採用與該針尖層30不同之材料，例如該針尖層30之材料可為鈀(Pd)、鎳(Ni)、銠(Rh)或其他合金，該結構層40之材料可為金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag) 或其他合金，但不以此為限，只要該針尖層30之硬度係大於該結構層40之硬度，且該結構層40之導電度係大於該針尖層30之導電度即可。此時，該結構層40之形狀係類同於該針尖層30，惟該結構層40之外輪廓係較該針尖層30之外輪廓稍微內縮，且該結構層40之厚度d1係大於該針尖層30之厚度d2（如第5圖所示）。

詳而言之，在此步驟c)完成時，該結構層40係概呈第2圖所示之形狀，惟尚未形成出一切削面41，此時，該結構層40具有一貼合於該針尖層30之上表面32的底面42、一與該底面42形狀相同且實質上與該上表面32朝向相同方向之頂面43、與該頂面43鄰接之一第一側面44及一第二側面45（如第4圖所示），以及一與該頂面43及第一、二側面44、45鄰接之前端面46（如第7圖所示）。該針尖層30具有一凸出於該結構層40之前端面46且位於該針頭23之針尖33，該針尖33之長度L（如第4、5圖所示）係以小於30微米為較佳設計，如此可避免針尖33因過薄而容易斷裂。

d) 如第8圖所示，利用一切削工具54自該結構層40的第一側面44切削至第二側面45，藉以切削出切削面41（如第2、4、5圖所示）並同時縮減該頂面43及該前端面46之面積，使得該切削面41係自該頂面43朝該針尖層30的方向下傾地延伸至該前端面46，且該前端面46係自該切削面41一最靠近該上表面32之前端412延伸至該上表面32，如第5圖所示。

換言之，本發明所提供之微機電探針20在經由微機電製程成型後，更藉由切削加工而去除該結構層40鄰近該針尖33的一部分，進而形成出該切削面41，同時亦切削掉原先成型出之頂面43及前端面46的一部分，如此一來，該前端面46並未與該頂面43鄰接，而是與該切削面41鄰接。

在該步驟d)完成後，只要將第一、二犧牲層去除，即可使該微機電探針20脫離該基板52。第一、二犧牲層亦可在該步驟d)進行之前去除，然而，在第一、二犧牲層係於步驟d)完成後去除的情況下，第一、二犧牲層可在步驟d)進行的過程中將步驟a)~c)所形成之針尖層30及結構層40所構成之針體穩固地固定在該基板52上，以避免該針體在切削加工過程中產生位移、變形等問題。

由於本發明之微機電探針20可藉由該結構層40而增加結構強度，因此該針尖層30可製造得相當薄，使得該針尖33用以接觸待測物之點觸端332具有相當小的面積，如此一來，該微機電探針20可產生相當小之針痕、易劃破待測物之鈍化層，且在進行針尖自動辨識時可具有高辨識度。而且，該針尖層30之上表面32經過平坦化處理，如此不但可使該針尖層30具有均一厚度，更可避免該點觸端332產生毛邊。

如第5圖所示，該切削面41之前端412與該針尖層30之上表面32之間有該前端面46，意即該切削面41之前端412非直接鄰接於該針尖層30之上表面32，而是在切削出該切削面41時仍在該切削面41之前端412與該針尖層30之上表面32之間保留有一針頭段差H1，如此不但便於切削加工之進行並避免切削加工過程破壞該針尖層30，更可在不影響針尖辨識度的情況下增加微機電探針20之結構強度並沿伸導電效果。該切削面41之前端412與該針尖層30之上表面32的垂直距離（亦即該針頭段差H1之長度）係以小於該針尖層30之厚度d2或小於10微米為較佳之設計，如此仍可便於切削加工之進行，且可避免影響針尖辨識度。

前述之製造方法亦可在同一基板52上同時製造複數根微機電探針20，亦即，如第9圖所示，該步驟a)之微機電製程係在該基板52上製造出複數該針尖層30；該步驟b)係對該等針尖層30之上表面32進行平坦化處理；該步驟c)之微機電製程係在該等針尖層30之上表面32分別形成出一結構層40；該步驟d)係利用同一切削行程對該等結構層40進行如前述之切削加工，如第10圖所示（為了簡化圖式並便於說明，第10圖僅以箭頭表示加工方向D1，而未顯示出該切削工具54）。因此，前述之製造方法不但可適用於批次製作微機電探針（亦即同時製造多根微機電探針20），而且，該等微機電探針20之針尖層30的上表面32可同時在該步驟b)中進行平坦化處理，如此可使該等微機電探針20之針尖層30具有均一厚度，如此一來，該等微機電探針20安裝於探針卡而進行測試作業時可產生具有均一性的針痕。

本發明中所述之切削加工係包含任何以切削工具直接接觸工件而產生除料作用之加工方式，包含銑削（milling）、磨削（grinding）、砂輪切割（abrasive cutting）等等，該切削工具可為一球銑刀、一砂輪、一成型磨輪、一單刃銑刀、一多刃銑刀等等。如此一來，該切削面41具有由切削加工所形成之至少一切痕，該至少一切痕係沿加工方向D1形成而實質上自該第一側面44延伸至該第二側面45。

在第一較佳實施例中，該切削工具54為一球銑刀，其所產生之較明顯的切痕僅有一形成該切削面41之一邊緣的邊緣切痕414，如第4圖所示，且該切削面41係由一次加工行程所形成，因此該切削面41係呈單一曲面，如第5圖所示。然而，該切削面41亦可由多次加工行程所形成而呈複數曲面，例如第11圖所示之切削面41係由二次加工行程所形成而呈二曲面。該切削工具54亦可為砂輪，其產生之切削面41亦呈一曲面，但該切削面41除了邊緣切痕414以外，亦有其他切痕416，甚至切痕416可能規則地遍佈在該切削面41上，如第12圖所示。該切削面41亦可呈一平面，如第13圖所示，亦即，該切削面41可為自該頂面43延伸至該前端面46之斜面，呈平面之切削面41可（但不限於）利用單斜邊砂輪、特殊之單刃或多刃銑刀或曲率較大之球銑刀切削而成。

本發明之微機電探針20在進行針尖自動辨識時，該切削面41之切痕414、416可使得入射至該切削面41之光線散射，因此該切削面41可產生消光作用，使該針尖33的點觸端332反射之光線更為明顯，進而提升該針尖33之辨識度。該切削面41之切痕414、416不限制要垂直於點觸方向D2，只要非平行於點觸方向D2即可。

請參閱第14圖至第17圖，本發明一第二較佳實施例所提供之微機電探針與第一較佳實施例之微機電探針的差異主要係在於，第二較佳實施例之微機電探針的結構層40包含有由不同材料製成之一第一層47及一第二層48，該第一層47位於該針尖層30與該第二層48之間，亦即，在藉由前述之製造方法製造本實施例之微機電探針的過程中，該步驟c)係先在該針尖層30之上表面32形成出第一層47，再利用不同於該第一層47之材料而在該第一層47之一上表面472形成出第二層48。該第一層47可為用以提升探針結構強度之強化層，該第二層48可為用以提升探針導電度之導電層，導電層係採用導電度較強化層更高之材料，如此對於提升探針結構強度及導電度係為較佳之配置，然而，該結構層40亦可配置成第一層47為導電層且第二層48為強化層。前述之強化層（可能為第一層47或第二層48）可採用與針尖層30相同之材料，例如該針尖層30之材料及該強化層之材料可皆為鈀(Pd)、鎳(Ni)、銠(Rh)或其他合金，而該導電層之材料可為金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag) 或其他合金，在此情況下，雖然該第一層47及該第二層48其中之一（亦即強化層）與該針尖層30具有相等之硬度及導電度，但該結構層40仍具有與針尖層30材質不同之導電層，因此，對於該結構層40整體而言，仍可滿足硬度小於針尖層30且導電度大於針尖層30之條件。或者，該第一層47及該第二層48可皆採用與該針尖層30不同之材料，例如該針尖層30之材料及該強化層之材料可為鈀(Pd)、鎳(Ni)、銠(Rh)或其他合金中的兩種不同材料，該導電層之材料可為金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag) 或其他合金。

在第14圖至第16圖所示之第二較佳實施例中，該針尖層30、該第一層47及該第二層48之外輪廓係依序漸縮，詳而言之，該針尖層30係凸出於該結構層40之第一側面44及第二側面45，且該結構層40之第一層47在該第一側面44及該第二側面45係凸出於該第二層48，因此，該針尖層30與該結構層40之第一層47之間有二側面段差H2，且該結構層40之第一層47與第二層48之間有二側面段差H3，此外，該針尖層30在該針尾21之末端處212係凸出於該結構層40，且該結構層40之第一層47在該針尾21之末端處212係凸出於該第二層48，因此，該針尖層30與該結構層40之第一層47之間有一針尾段差H4，且該結構層40之第一層47與第二層48之間有一針尾段差H5。如此之設計不但便於該針尖層30、該第一層47及該第二層48之成型，更可提升探針之結構強度。然而，本發明之微機電探針不限於具有前述各側面段差H2、H3及針尾段差H4、H5，例如，本發明之微機電探針亦可如第18圖及第19圖所示之本發明一第三較佳實施例所提供之微機電探針，其針尖層30及結構層40的第一、二層47、48在探針側面及針尾末端處皆相互齊平而無如前述之段差H2、H3、H4、H5。

同樣地，在第2圖至第4圖所示之第一較佳實施例中，該針尖層30係凸出於該結構層40之第一側面44及第二側面45，且該針尖層30在該針尾21之末端處212係凸出於該結構層40，因此，該針尖層30與該結構層40之間有二側面段差H6及一針尾段差H7。如此之設計不但便於該針尖層30及該結構層40之成型，更可提升探針之結構強度。然而，本發明之微機電探針不限於具有前述各側面段差H6及針尾段差H7，例如，本發明之微機電探針亦可如第20圖及第21圖所示之本發明一第四較佳實施例所提供之微機電探針，其針尖層30及結構層40在探針側面及針尾末端處皆相互齊平而無如前述之段差H6、H7。

值得一提的是，探針側面的漸縮結構亦可僅在針頭23及針尾21，而針身22可不具有漸縮結構。亦即，該針尖層30位於針頭23及針尾21的部分係凸出於該結構層40之第一側面44及第二側面45，而在該結構層40有第一層47及第二層48的情況下，該第一層47位於針頭23的部分在第一、二側面44、45係凸出於該第二層48位於針頭23的部分，且該第一層47位於針尾21的部分在第一、二側面44、45係凸出於該第二層48位於針尾21的部分。換言之，本發明之探針可在針頭23及針尾21有側面段差，而在針身22則無側面段差。前述設計之理由係在於，針頭23和針尾21需穿設於探針座之導板的安裝孔（詳述於下段）而有孔配之問題，因此在進行光阻對位時會用漸縮的方式來進行光罩對位，而針身22不需穿設於導板之安裝孔，不需要考慮孔配問題，因此可無漸縮結構。

在前述之實施例中，係採用單一材料一體地形成出該結構層40位於針頭23、針身22及針尾21的部分，或者先採用單一材料一體地形成出該結構層40之第一層47位於針頭23、針身22及針尾21的部分，再採用另一單一材料一體地形成出該結構層40之第二層48位於針頭23、針身22及針尾21的部分，亦即，前述之實施例的結構層40在針頭23、針身22及針尾21位置都是相同的單一材料結構或相同的雙層材料結構。然而，本發明之微機電探針的結構層40並不限於在針頭23、針身22及針尾21位置都是相同的單一材料結構或相同的雙層材料結構，例如，該結構層40可在針尾21位置採用與針尖層30相同之材料而在針頭23及針身22位置採用與針尖層30不同之材料，或者，該結構層40在針身22位置之材料導電度可大於該結構層40在針頭23及／或針尾21位置之材料導電度，以避免針身22最窄的部分在導電時燒壞。只要在該微機電探針之針頭23位置，該針尖層30之硬度大於該結構層40之硬度，且該結構層40之導電度大於該針尖層30之導電度即可。甚至，該結構層40可僅有位於針頭23及針身22的部分，而針尾21位置則沒有由結構層40形成的部分或者由其他結構進行補強。

前述本發明所提供之微機電探針係用以與一探針座組成一探針頭，例如第22圖所示之本發明一第五較佳實施例所提供之探針頭60，該探針頭60之探針座62包含有一上導板622及一下導板624，該上、下導板622、624可直接相接，或者，該探針座62亦可依需求而更設有一位於上、下導板622、624之間的中導板（圖中未示）。該上、下導板622、624分別設有多數安裝孔622a、624a，用以安裝多根微機電探針20，為了簡化圖式並便於說明，第22圖僅顯示出一安裝孔622a、一安裝孔624a及一微機電探針20，該微機電探針20可為前述各實施例所提供者，例如本實施例係採用第二較佳實施例所提供之微機電探針，該微機電探針20之針尾21及針頭23分別穿設於該上、下導板622、624之安裝孔622a、624a，該針頭23與該針身22之間有一下擋止部24，係用以受該下導板624之一擋止面624b擋止，以避免該微機電探針20脫離探針座62，此外，該針尾21與該針身22之間有一上擋止部25，係用以受該上導板622之一擋止面622b擋止，以避免該微機電探針20脫離探針座62。

該上導板622可用以固定於一探針卡之一主電路板（圖中未示），使得該微機電探針20之針尾21直接電性連接於該主電路板，或者，該上導板622可用以固定於一探針卡之一空間轉換器（圖中未示），且該空間轉換器係固定於該探針卡之一主電路板（圖中未示），藉以使該微機電探針20之針尾21透過該空間轉換器而間接電性連接於該主電路板。該微機電探針20之針尖33及切削面41係完全凸露於該下導板624外，亦即位於該下導板624之底面624c下方，因此，該針尖33之點觸端332可用以點觸待測物之導電接點（圖中未示），使得待測物之導電接點藉由該微機電探針20而與該主電路板電性連接，進而透過該主電路板而與一測試機（圖中未示）相互傳遞測試訊號。

在組裝該探針頭60的過程中，本發明之微機電探針20被穿設於探針座62之導板622、624的安裝孔622a、624a時，該切削面41可發揮導引作用，使得針頭23容易穿過安裝孔622a、624a，進而避免該微機電探針20與該等導板622、624相互碰撞，換言之，該切削面41除了具有如前述之消光作用，更可提升植針便利性。

綜上所陳，本發明之微機電探針的主要技術特徵係在於，該微機電探針20係由硬度較大之針尖層30及導電度較大之結構層40組成，且該針尖層30之上表面32經過平坦化處理，而用以點觸待測物之針尖33僅由該針尖層30形成，且該結構層40鄰近針尖33之處設有切削面41並留有前端面46。前述之技術特徵不限於應用在如前述各實施例所提供之挫曲式探針，亦可應用於其他形狀之微機電探針，例如直線針、N型針等等。

值得一提的是，本發明所述之針頭23係指探針穿設於下導板624之安裝孔624a及位於下導板624下方的部分，而針尾21係指探針穿設於上導板622之安裝孔622a及位於上導板622上方的部分，亦即，在前述各實施例所提供之挫曲式探針中，針頭23為該下擋止部24以下的部分，而針尾21為該上擋止部25以上的部分。然而，對於直線針而言，當尚未安裝於探針座時，因其本身沒有挫曲結構而無法明顯區分出針尾、針身及針頭，但當直線針穿設於上、下導板之後，可利用上、下導板相互錯位而使直線針產生挫曲結構，即可區分出針尾、針身及針頭。

最後，必須再次說明，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

[先前技術]
10‧‧‧挫曲式探針
11‧‧‧前表面
12‧‧‧後表面
13‧‧‧針尖部
131‧‧‧左側面
132‧‧‧右側面
133‧‧‧前側面
134‧‧‧後側面
135‧‧‧點觸端
[實施例]
20‧‧‧微機電探針
21‧‧‧針尾
212‧‧‧末端處
22‧‧‧針身
23‧‧‧針頭
24‧‧‧下擋止部
25‧‧‧上擋止部
30‧‧‧針尖層
31‧‧‧下表面
32‧‧‧上表面
33‧‧‧針尖
332‧‧‧點觸端
40‧‧‧結構層
41‧‧‧切削面
412‧‧‧前端
414‧‧‧（邊緣）切痕
416‧‧‧切痕
42‧‧‧底面
43‧‧‧頂面
44‧‧‧第一側面
45‧‧‧第二側面
46‧‧‧前端面
47‧‧‧第一層
472‧‧‧上表面
48‧‧‧第二層
52‧‧‧基板
54‧‧‧切削工具
60‧‧‧探針頭
62‧‧‧探針座
622‧‧‧上導板
622a‧‧‧安裝孔
622b‧‧‧擋止面
624‧‧‧下導板
624a‧‧‧安裝孔
624b‧‧‧擋止面
624c‧‧‧底面
D1‧‧‧加工方向
D2‧‧‧點觸方向
d1‧‧‧結構層厚度
d2‧‧‧針尖層厚度
H1‧‧‧針頭段差
H2、H3、H6‧‧‧側面段差
H4、H5、H7‧‧‧針尾段差
L‧‧‧針尖長度

第1圖為習用之微機電探針的立體示意圖； 　　第2圖為本發明一第一較佳實施例所提供之微機電探針的立體圖； 　　第3圖及第4圖為本發明該第一較佳實施例所提供之微機電探針的局部前視圖，主要係分別顯示該微機電探針之一針尾及一針頭； 　　第5圖為本發明該第一較佳實施例所提供之微機電探針的局部側視圖，係顯示該微機電探針之針頭； 　　第6圖至第8圖為側視示意圖，係顯示本發明該第一較佳實施例所提供之微機電探針的製造過程； 　　第9圖至第10圖為頂視示意圖，係顯示本發明該第一較佳實施例所提供之微機電探針的製造過程； 　　第11圖係類同於第5圖，惟該微機電探針之針頭的一切削面係呈二曲面； 　　第12圖係類同於第4圖，惟該微機電探針之針頭的切削面具有複數切痕； 　　第13圖係類同於第5圖，惟該微機電探針之針頭的切削面係呈一平面； 　　第14圖為本發明一第二較佳實施例所提供之微機電探針的立體圖； 　　第15圖及第16圖為本發明該第二較佳實施例所提供之微機電探針的局部前視圖，係主要分別顯示該微機電探針之一針尾及一針頭； 　　第17圖為本發明該第二較佳實施例所提供之微機電探針的局部側視圖，係顯示該微機電探針之針頭； 　　第18圖為本發明一第三較佳實施例所提供之微機電探針的立體圖； 　　第19圖為本發明該第三較佳實施例所提供之微機電探針的前視圖； 　　第20圖為本發明一第四較佳實施例所提供之微機電探針的立體圖； 　　第21圖為本發明該第四較佳實施例所提供之微機電探針的前視圖；以及 　　第22圖為本發明一第五較佳實施例所提供之探針頭的剖視示意圖。

20‧‧‧微機電探針

21‧‧‧針尾

22‧‧‧針身

23‧‧‧針頭

30‧‧‧針尖層

33‧‧‧針尖

332‧‧‧點觸端

40‧‧‧結構層

41‧‧‧切削面

43‧‧‧頂面

44‧‧‧第一側面

45‧‧‧第二側面

46‧‧‧前端面

Claims (21)

1. 一種微機電探針(20)，具有一針尾(21)、一針頭(23)以及一連接於該針尾(21)與該針頭(23)之間的針身(22)，該微機電探針(20)包含有： 一針尖層(30)，具有一經過平坦化處理之上表面(32)；以及 一結構層(40)，係設於該針尖層之上表面，該結構層具有一實質上與該上表面朝向相同方向之頂面(43)、與該頂面鄰接之一第一側面(44)及一第二側面(45)，以及與該第一側面及該第二側面鄰接之一切削面(41)及一前端面(46)，該切削面係自該頂面朝該針尖層的方向下傾地延伸至該前端面，該切削面具有一最靠近該上表面之前端(412)，該前端面係自該前端延伸至該上表面； 其中，該針尖層具有一凸出於該結構層之前端面且位於該針頭之針尖(33)，而且，在該微機電探針之針頭位置，該針尖層之硬度係大於該結構層之硬度，該結構層之導電度係大於該針尖層之導電度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微機電探針，其中該結構層包含有由不同材料製成之一第一層(47)及一第二層(48)，該第一層係位於該針尖層與該第二層之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之微機電探針，其中該第一層及該第二層二者其中之一係採用與該針尖層相同之材料。
4. 如申請專利範圍第2項所述之微機電探針，其中該第一層及該第二層皆採用與該針尖層不同之材料。
5. 如申請專利範圍第2項所述之微機電探針，其中該第一層在該第一側面及該第二側面係凸出於該第二層。
6. 如申請專利範圍第2項所述之微機電探針，其中該第一層位於該針頭的部分在該第一側面及該第二側面係凸出於該第二層位於該針頭的部分，該第一層位於該針尾的部分在該第一側面及該第二側面係凸出於該第二層位於該針尾的部分。
7. 如申請專利範圍第2項所述之微機電探針，其中該第一層在該針尾之末端處(212)係凸出於該第二層。
8. 如申請專利範圍第1項所述之微機電探針，其中該針尖層係凸出於該結構層之第一側面及第二側面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之微機電探針，其中該針尖層位於該針頭及該針尾的部分係凸出於該結構層之第一側面及第二側面。
10. 如申請專利範圍第1項所述之微機電探針，其中該針尖層在該針尾之末端處(212)係凸出於該結構層。
11. 如申請專利範圍第1項所述之微機電探針，其中該切削面之前端與該針尖層之上表面的垂直距離(H1)係小於該針尖層之厚度(d2)。
12. 如申請專利範圍第1項所述之微機電探針，其中該切削面之前端與該針尖層之上表面的垂直距離(H1)係小於10微米。
13. 如申請專利範圍第1項所述之微機電探針，其中該針尖之長度(L)係小於30微米。
14. 如申請專利範圍第1項所述之微機電探針，其中該切削面係實質上呈一平面、一曲面及複數曲面三者其中之一，該切削面具有由切削加工所形成之至少一切痕(414、416)，該至少一切痕係實質上自該第一側面延伸至該第二側面。
15. 一種探針頭(60)，包含有： 一上導板(622)； 一下導板(624)；以及 一如申請專利範圍第1至14項中任一項所述之微機電探針(20)，該微機電探針之針尾(21)及針頭(23)分別穿設於該上導板及該下導板，該針尖(33)及該切削面(41)係完全凸露於該下導板外。
16. 一種微機電探針的製造方法，該微機電探針(20)具有一針尾(21)、一針頭(23)以及一連接於該針尾(21)與該針頭(23)之間的針身(22)，該微機電探針的製造方法包含有下列步驟： a) 利用微機電製程在一基板(52)上形成出一針尖層(30)，該針尖層具有一朝向該基板之下表面(31)，以及一實質上與該下表面朝向相反方向之上表面(32)； b) 對該針尖層之上表面進行平坦化處理； c) 利用微機電製程在該針尖層之上表面形成出一結構層(40)，該結構層具有一實質上與該上表面朝向相同方向之頂面(43)、與該頂面鄰接之一第一側面(44)及一第二側面(45)，以及一與該頂面、該第一側面及該第二側面鄰接之前端面(46)，該針尖層具有一凸出於該結構層之前端面且位於該針頭之針尖(33)，而且，在該微機電探針之針頭位置，該針尖層之硬度係大於該結構層之硬度，該結構層之導電度係大於該針尖層之導電度；以及 d) 利用一切削工具(54)自該結構層的第一側面切削至第二側面，藉以切削出一切削面(41)並同時縮減該頂面及該前端面之面積，使得該切削面係自該頂面朝該針尖層的方向下傾地延伸至該前端面，且該前端面係自該切削面一最靠近該上表面之前端(412)延伸至該上表面，該切削工具為一球銑刀、一砂輪、一成型磨輪、一單刃銑刀及一多刃銑刀其中之一。
17. 如申請專利範圍第16項所述之微機電探針的製造方法，其中該步驟c)係先在該針尖層之上表面形成出該結構層之一第一層(47)，再利用不同於該第一層之材料而在該第一層之一上表面(472)形成出該結構層之一第二層(48)。
18. 如申請專利範圍第16項所述之微機電探針的製造方法，其中該切削面之前端與該針尖層之上表面的垂直距離(H1)係小於該針尖層之厚度(d2)。
19. 如申請專利範圍第16項所述之微機電探針的製造方法，其中該切削面之前端與該針尖層之上表面的垂直距離(H1)係小於10微米。
20. 如申請專利範圍第16項所述之微機電探針的製造方法，其中該切削面係實質上呈一平面、一曲面及複數曲面三者其中之一，該切削面具有由切削加工所形成之至少一切痕(414、416)，該至少一切痕係實質上自該第一側面延伸至該第二側面。
21. 如申請專利範圍第16項所述之微機電探針的製造方法，其中該步驟a)之微機電製程係在該基板上製造出複數該針尖層，該步驟b) 係對該等針尖層之上表面進行平坦化處理，使得該等針尖層具有均一厚度。