TWI734354B - 用於影像感測晶片之微機電探針頭結構 - Google Patents

Abstract

一種用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，包括載片、多個探針、至少一薄膜及電路板；載片具有至少一窗口及相對應數目、位置的槽道，載片底面設有多條第一引線，第一引線分佈於窗口與槽道之間；每個探針焊接於第一引線且局部凸出分佈於窗口下方；薄膜表面設有多個第二引線，每個薄膜位於相對應的槽道內，薄膜一端經由槽道底部伸出且固定於載片底面，使每個第二引線電性連接至相對應的第一引線；電路板固定於載片上，薄膜向上延伸且使第二引線與電路板上的電路接點電性連接；藉此利用微機電製程形成探針及於載片底面形成線路，配合薄膜作為電性連接及傳導的介質，使此探針頭適用於後焦距離小於3mm之影像感測晶片的測試作業。

Description

用於影像感測晶片之微機電探針頭結構

本發明為一種用於影像感測晶片之微機電探針頭結構技術領域，尤其指一種利用微機電製程的加工方式，形成相關探針及線路，使此探針頭適用於後焦距小於3mm之影像感測晶片的測試。

現今數位影像技術不斷創新、變化，特別是在數位相機與行動電話等的數位攝像載體皆朝小型化發展，內部攝像模組縱向尺寸可小於8mm。為達到此要求，光學系統的影像感測晶片不外乎採用感光耦合元件(Charge Coupled Device；CCD)或互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor；CMOS Sensor)兩種。搭配的光學鏡頭組則是採用多片式透鏡結構，例如4片、5片、甚至達7片，藉此縮短光學鏡頭組與影像感測晶片之間的後焦距，進一步降低尺寸。

『後焦距』指光學鏡頭組最後一個光學表面頂點至後方焦點的距離，日前技術後焦距可達3mm之下，相對地此類影像感測晶片的測試作業也必須於此距離內進行。目前用於此類探針卡的探針成型方式主要分為兩類：一、由薄膜沉積技術製成；二、採用微電機製程直接成型於基板上；但前述兩者所需的設備投資成本較高。為此本發明人設計了一種用於影像感測晶片之微機電探針頭結構。

本發明之主要目的是提供一種用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，主要利用微機電製程形成多個探針，及在載片表面形成線路，並以焊接方式將該探針電性連接於該載片上，之後利用薄膜作為電性連接及傳導的介質與電路板作連接，如此在生產及組裝上較為方便，且成本低，藉此在後焦距小的環境下，探針呈懸臂狀伸出的尖端仍保有彈性及強度，確保測試時維持良好的電性連接狀態。

為達上述之目的，本發明係提供一種用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，包括載片、多個探針、至少一薄膜及電路板；載片具有至少一窗口、至少一槽道，槽道位置及數目與窗口相對應。載片底面設有多條第一引線，第一引線分佈於窗口與槽道之間；每個探針局部焊接於第二引線且凸出於窗口下方；薄膜表面設有多條第二引線，每個薄膜位於相對應的槽道內，薄膜一面經由槽道底部伸出固定於載片底面，使每個第二引線電性連接至相對應的第一引線；電路板固定於該載片上，薄膜上的第二引線並與電路板上相對應的電路接點電性連接。

在本發明的較佳實施例中，薄膜經槽道頂部伸出且覆蓋於載片頂面，電路板具有多個朝下的電路接點，每個電路接點與相對應的第二引線電性連接。

在本發明的較佳實施例中，每個第二引線上設有凸起的至少一接墊，接墊位置朝上，電路接點並與接墊電性連接。

在本發明的較佳實施例中，進一步包括一緩衝墊，緩衝墊設置於載片頂面與薄膜之間。

在本發明的較佳實施例中，薄膜經槽道頂部伸出且覆蓋於電路板頂面，電路板具有多個朝上的電路接點，每個電路接點與相對應的第二引線電性連接。

在本發明的較佳實施例中，每個第二引線上設有至少一接墊，接墊位置朝下，薄膜覆蓋於電路板上，使接墊與電路接點電性連接。

在本發明的較佳實施例中，探針一端具有向下彎曲的尖端，尖端與探針本體之間設有一肋連接。

在本發明的較佳實施例中，每條第一引線兩端分別為第一端及第二端，第一端位置鄰近窗口，第二端鄰近槽道，第一端的寛度小於第二端尺寸，且多根第一引線之間的分佈方式由第一端呈放射狀向第二端擴張。

在本發明的較佳實施例中，每條第二引線兩端分別為第一端及第二端，組裝時第一端位於載片底面，第二端位於載片頂面，第一端的寛度小於第二端，多條第二引線的分佈方式由第一端呈放射狀向第二端擴張。

綜合以上所述，本發明用於影像感測晶片之微機電探針頭結構具有下列幾項功效：1.載片以微機電製程於底部表面上形成多條第一引線，探針也是由微機電製程所加工而成的小尺寸微型探針，薄膜為具有線路圖案的PI膜(聚醯亞胺薄膜，PolyimideFilm)，因此各構件能個別生產，之後再組裝及焊接在一起，能有效降低成本； 2.探針尖端另具有肋增加強度，且探針能以焊接方式固定於載片底面的第一引線處，使探針一方面維持強度及彈性，一方向縮小縱向尺寸，以利在後焦距短的空間內進行測試作業；3.薄膜是作為探針與電路板之間的電性連接及傳導介質，此薄膜能撓性彎曲且生產容易，例如利用感光型PI膜(Photosensitive PI；PSPI)直接曝光顯影做成線路圖形，如此由薄膜與載片、電路板作電性連接，能讓組裝、加工及生產上更為方便及容易。

1:載片

11:窗口

12:槽道

13:第一引線

14:延伸區

2:探針

21:尖端

22:連接區段

23:肋

3:薄膜

31:第二引線

311:第一端

312:第二端

313:接墊

4:電路板

41:電路接點

5:緩衝墊

6:第二緩衝墊

7:測試機台

71:燈源

72:擴散件

73:光學鏡頭組

8:影像感測晶片

圖1為本發明第一實施例的剖面圖；圖2為本發明第一實施例去除電路板的局部剖面示意圖；圖3為本發明第一實施例去除電路板的仰視角局部剖面示意圖；圖4為本發明第一實施例中第一引線的線路圖案分佈示意圖；圖5為本發明第一實施例中第二引線的線路圖案分佈示意圖；圖6為本發明載片、探針及薄膜組裝後的立體圖；圖7為本發明第二實施例的剖面示意圖；圖8為本發明第二實施例的局部剖面立體圖；圖9為本發明實際運作的示意圖。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

如圖1所示，為本發明的剖面圖。本發明用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，包括載片1、多個探針2、至少一薄膜3及電路板4。

請一併參閱圖2及圖3。載片1主要用以固定探針2。載片1具有至少一窗口11、至少一槽道12及多條第一引線13。槽道12分佈位置及數目對應窗口11。多條第一引線13所形成的線路圖案層是位於載片1底面，每條第一引線13分佈於窗口11與槽道12之間且彼此並未接觸。第一引線13所形成的線路圖案層是以微機電製程於載片1底面成型。單一窗口11所在區域即代表一個影像感測晶片的測試區域，實際上單一載片1上具有多個窗口11、及相對應的槽道12及多條第一引線13組。

在本實施例中為了使探針2能進入後焦距離小於3mm的作業環境，以對影像感測晶片進行測試作業，載片1於中央區域具有厚度較薄的延伸區14，窗口11是位於延伸區14內，延伸區14的縱向厚度可小於1.5mm，在組裝時延伸區14是位於鏡頭的下方位置。再者，載片1是由高強度、絶緣且熱膨脹係小材料所構成，例如氮化矽、氧化鋯、氧化鋁等其中至少一種材料所構成。

如圖4所示，為於載片1底面多條第一引線13所構成的圖案化線路。每條第一引線13兩端分別為第一端131及第二端132，第一端131位置鄰近窗口11，第二端132鄰近槽道12。第一端131的寛度小於該第二端132尺寸，且多條第一引線13的分佈方式由第一端131呈放射狀向第二端132擴張，如此能增加相鄰第二端132之間的間隙及寛度，有助於後續與其他線路的對接。

探針2是由微機電製程所加工完成的扁平式金屬探針，縱向尺寸不超過3mm。探針2一端具有呈向下彎曲的尖端21，另一端區段具有縱向尺寸較厚的連接區段22(如圖1所示)。另外尖端21與探針2本體之間另具有肋23連接，此肋 23是增加尖端21所在區域的強度。探針2是由連接區段22與第一引線13焊接，並使尖端21所在的區段凸出至窗口11下方。此設計使探針2在接觸時具備懸臂式的彈性但仍具備適當強度。

薄膜3為一絶緣膜且表面設有由多個第二引線31形成的線路化圖案，此方式為業界常見結構，例如薄膜3可以利用感光型PI膜(Photosensitive PI；PSPI)直接曝光顯影於表面做成線路圖形。如圖5所示，為該薄膜3平放狀態時多條第二引線31所形成的線路化圖案。本實施例中每條第二引線31兩端分別為第一端311及第二端312。組裝時第一端311位於載片1底面，第二端312位於載片1頂面。第一端311的寛度小於該第二端312。多條第二引線31的分佈方式由第一端311呈放射狀向第二端312擴張。另外第二端312表面另設有凸出的至少一接墊313。寛度及間距加大的第二端312，利用其上所設的接墊313，有助於與電路板4作電性連接。

電路板4是負責與測試機台相結合，用以進行影像感測晶片的相關測試。在本實施例中，電路板4底面具有多個電路接點41，並由電路接點41與薄膜3之接墊313電性連接，連接方式可使用異向性導電膠將兩者黏合固定並確保電性傳輸，使探針2的訊號經第一引線13、第二引線31傳導至電路板4。

再者，本發明進一步包括一緩衝墊5，緩衝墊5設置於載片1頂面與薄膜3之間。此緩衝墊5的目的是使多個接墊313與多個電路接點41接觸時具有緩衝行程，在電路板4下壓固定於載片1時，確保電路接點41與接墊313能有效地電性連接。

接著將本發明之組裝方式作一說明： 各構件以相關製程形成所需形狀及結構，例如探針2以微機電製程而加工，載片1以微機電製程於底面形成相關線路化圖案，薄膜3上亦有線路化圖案。接著將每個探針2焊接於載片1底面相對應的第一引線13，尖端21所在的區段並凸出於窗口11下方。薄膜3安裝於導槽12內，薄膜3一端經由槽道12底部伸出貼合固定於載片1底面，由第二引線31電性連接至相對應的第一引線13，薄膜3另一端伸出且貼合於載片1頂面，且讓接墊313朝上，如圖6所示，為完成此狀態的立體圖，圖中為本發明實際狀態的示意圖，載片1上設有多個窗口11，每個窗口11為一影像感測晶片的測試區域，薄膜3、導槽12數目及位置是配合窗口11所在位置。接著將電路板4安裝於載片1上，使電路接點41與接墊313電性連接，即完成探針頭的組裝作業。

如圖7及圖8所示，為本發明第二實施例的剖面圖及立體圖。本實施例仍包括載片1、探針2、薄膜3及電路板4，不同之處在於：薄膜3是覆蓋於電路板4頂面。因此在本實施例中，電路板4的電路接點41設置於頂面，且設有至少一貫穿的配合槽42。組裝時電路板4是安裝於載片1上，配合槽42數量及位置是對應於槽道12。薄膜3由下而上經槽道12、配合槽42伸出且局部覆蓋於電路板4頂面的電路接點41上，在本實施中薄膜3的接墊313朝下，由該接墊313與電路接點41電性連接。如此亦可使探針2的訊號傳至該電路板4處。本實施的優點在於：薄膜3覆蓋於電路板4上，較容易確認接墊313與電路接點41是否正確連接，組裝及加工也較為容易。另外在本實施例中也可增加第二緩衝墊6可於薄膜3頂面，當其他構件組裝於其上時，也有助於下方接墊313與電路接點41確實接觸。

如圖9所示，為本發明實際運作的示意圖。圖中是以第一實施的方式應用於影像感測晶片的測試。電路板4是結合於測試機台7。測試機台7縱向包 括燈源71、擴散件(Diffuser)72及光學鏡頭組73。晶圓位於最下方位置，晶圓表面具有多個影像感測晶片8(圖中僅畫出一個示意)。測試時由燈源71提供光線經擴散件(Diffuser)72、光學鏡頭組73投射至影像感測晶片8上。在本實施例中，該光學鏡頭組73與影像感測晶片8之間的後焦距小於3mm。運用本發明之設計，探針2及延伸區14的縱向尺寸小於2mm，甚至僅1.5mm，能承載探針2伸入光學鏡頭組73正下方，進而與影像感測晶片8接觸進行相關的測試，滿足廠商的需求。

綜合以上所述，本發明用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，利用多個探針焊接於載片底面，由薄膜作為探針與電路板電性連接的介質，在加工、生產及製造上更為容易，且能降低生產成本，並能使製成完成的探針頭適用於後焦距離小於3mm之影像感測晶片的測試作業，符合客戶的需求，也符合專利申請之要件。

1:載片

11:窗口

12:槽道

13:第一引線

2:探針

21:尖端

22:連接區段

23:肋

3:薄膜

31:第二引線

313:接墊

4:電路板

41:電路接點

5:緩衝墊

14:延伸區

Claims (9)

1. 一種用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，包括：一載片，具有一窗口、至少一槽道，該槽道位置及數目與該窗口相對應，該載片底面設有多條第一引線，該第一引線分佈於該窗口與該槽道之間，該載片包括氧化鋁、氮化矽、氧化鋯等其中至少一種；多個探針，電性連接該第一引線且局部凸出分佈於該窗口下方；至少一薄膜，該薄膜表面設有多條第二引線，每個該薄膜分佈於相對應的該槽道內，該薄膜一端由該槽道底部伸出且固定於該載片底面，使每條該第二引線電性連接至相對應的該第一引線；一電路板，固定於該載片上，且使該薄膜的該第二引線與該電路板相對應的電路接點電性連接。
2. 如請求項1所述之用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，該薄膜經該槽道頂部伸出且覆蓋固定於該載片頂面，該電路板具有多個朝下的該電路接點，每個該電路接點與相對應的該第二引線電性連接。
3. 如請求項2所述之用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，每個該第二引線上設有至少一接墊，該接墊位置朝上，該電路接點與該接墊電性連接。
4. 如請求項2所述之用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，進一步包括一緩衝墊，該緩衝墊設置於該載片頂面與該薄膜之間。
5. 如請求項1所述之用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，其中該薄膜經該槽道頂部伸出且覆蓋固定於該電路板頂面，該電路板具有多個朝上的該電路接點，每個該電路接點與相對應的該第二引線電性連接。
6. 如請求項5所述之用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，每道該第二引線上設有至少一接墊，該接墊位置朝下，該薄膜覆蓋於該電路板上，使該電路接點與該接墊電性連接。
7. 如請求項1所述之用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，該探針一端具有向下彎曲的尖端，該尖端與該探針本體之間設有一肋連接。
8. 如請求項1所述之用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，其中每條該第一引線兩端分別為第一端及第二端，該第一端位置鄰近該窗口，該第二端鄰近該槽道，該第一端的寛度小於該第二端尺寸，且多條該第一引線的分佈方式由該第一端呈放射狀向該第二端擴張。
9. 如請求項1所述用於影像感測晶片之微機電探針頭結構，其中每條該第二引線兩端分別為第一端及第二端，組裝時該第一端位置位於載片底面，該第二端位置位於該載片頂面，該第一端的寛度小於該第二端，多條該第二引線的分佈方式由該第一端呈放射狀向該第二端擴張。

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