TWI784659B

TWI784659B - 電鑄探針製法及製品

Info

Publication number: TWI784659B
Application number: TW110129223A
Authority: TW
Inventors: 胡志堅; 王紀雯; 顏雅侖; 苗新元
Original assignee: 利佳精密科技股份有限公司
Priority date: 2021-08-09
Filing date: 2021-08-09
Publication date: 2022-11-21
Also published as: TW202307275A

Abstract

一種電鑄探針製法及製品，係由一探針電鑄模具製備程序、一電鑄鍍液製備程序，及一探針半成品產出程序完成至少一探針半成品；該探針半成品係通過一探針夾層加工程序與一探針表層加工程序完成至少一電鑄探針成品；藉由該電鑄鍍液製備程序中，該鎳鈷鍍液添加應力消除劑構成探針電鑄鍍液，俾使探針半成品製作過程不會出現彎曲或變形的情形，且所完成的電鑄探針成品，具備耐磨、剛性與挺性。

Description

電鑄探針製法及製品

本發明係有關電子零件電性檢查的一種電鑄探針製法，特別是在電鑄鍍液製備程序的鎳鈷鍍液中，添加應力消除劑，能使探針半成品製作過程不會出現彎曲或變形，且所完成的電鑄探針成品，具備耐磨、剛性與挺性。

以往，在IC或LSI等半導體晶片或LCD等液晶裝置等電子零件的電性檢查中，使用一種具有多數接觸探針的探針卡。在檢查時，使接觸探針的前端接觸電子零件的電極焊墊，由電子零件收集各種資料。

習用探針的製作，係利用機械加工機台將金屬棒加工或拉絲成探針半成品，通常探針半成品的外層鍍上黃金層，唯，鍍金雖具有較佳的抗蝕性，但有時對抗大電流的能力卻欠佳，若採用銅棒製針，或許可以對抗大電流，但銅針抗曲彎能力弱，在觸及探測點時，易發生彎曲無法回復的情形，尤其是，現今探針的針體要求愈來愈細，若採用CNC機台精密加工，會因作業成本高，量產效率低，存在不符經濟效益問題。

另外，一種習知電鑄探針，如台灣公開號TW201329458A1「接觸探針的製造方法」專利申請一案，係利用(1)微影工程、(2)電鑄工程、(3)去除工程、(4)鍍敷工程及(5)分離工程製作出電鑄探針，雖對細緻探針的量產成本與生產效率有所改善，唯，電鑄工藝所製作的電鑄探針，若鍍液配方調配不當，即可能無法造出符合強度、剛性或挺性要求的電鑄探針，即便電鑄探針的機械性能合乎要求，但堅硬的針體，卻在電鑄成型時，易因內應力的問題而發生彎曲或變形的情形，過度彎曲或變形的電鑄探針用於電子零件電性檢查或探測，會因探測點失準或偏移而難以定序安排。

緣以克服先前技術存在的問題，本發明之主要目的係在提供一種電鑄探針製法，係由一探針電鑄模具製備程序、一電鑄鍍液製備程序，及一探針半成品產出程序完成至少一探針半成品；該探針半成品係通過一探針夾層加工程序與一探針表層加工程序完成至少一電鑄探針成品；該探針電鑄模具製備程序，包括，一導電基板製備程序及一模型微影加工程序；該導電基板製備程序，係在至少一導電基板上一面端披覆一個絕緣層形成至少一絕緣導電基板；該模型微影加工程序，係在該絕緣導電基板之絕緣層上進行固化形成至少一光阻部，且由該光阻部以外區域的該絕緣層材料去除，形成至少一金屬沉積區域，並完成一探針電鑄模具；該電鑄鍍液製備程序，係鎳鈷鍍液通過一混合調製程序，添加應力消除劑構成探針電鑄鍍液；該鎳鈷鍍液，係由每公升鍍液中含鎳60~100公克與含鈷1~10公克的成份所組成；該應力消除劑在該鎳鈷鍍液中的含量，係每公升鎳鈷鍍液中，添加0.1~5公克糖精、0.05~1公克十二烷基磺酸鈉、0.1~4公克烯丙基磺酸鈉、1~10公克丁炔二醇及添加體積濃度為0.5~5%的2-乙基己基硫酸鈉；該探針半成品產出程序，係將該探針電鑄鍍液注入一電鑄槽中，該電鑄槽，係以鎳基金屬作為陽極，及以該探針電鑄模具作陰極，通過電鑄工序，使金屬離子游離至該探針電鑄模具之金屬沉積區域進行金屬沉積，並於沉積完成時，從該電鑄槽中取出該探針電鑄模具，去除該光阻部及分解該導電基板，得到該探針半成品；該探針夾層加工程序，係在該探針半成品之表面電鍍上一銅層(Cu)；該探針表層加工程序，係在具有該銅層的該探針半成品之表面電鍍上一黃金層(Au)，完成該電鑄探針成品；整體製程，藉由該電鑄鍍液製備程序中，該鎳鈷鍍液的鎳鈷成份比例配置及該應力消除劑添加構成該探針電鑄鍍液，俾使該探針半成品產出程序的該探針半成品產出過程不會出現彎曲或變形的情形；且高硬度的該探針半成品，通過該探針夾層加工程序與該探針表層加工程序所完成的該電鑄探針成品，並能在符合良好導電性與耐蝕性的條件下，具備耐磨、剛性與挺性。

本發明之次一目的係在提供一種電鑄探針製法，其中，該探針夾層加工程序與該探針表層加工程序之間，係通過一探針強化層加工程序，在該銅層與該黃金層之間電鍍上一高硬度合金層，俾使該黃金層與該銅層相互間得到剛性強化；且該探針強化層加工程序，係採用原子層沉積(ALD)/或水電鍍法，電鍍該高硬度合金層；又該高硬度合金層為厚度0.5μm~2.5μm的鎳(Ni)基合金層。

本發明之再一目的係在提供一種電鑄探針製法，其中，該鎳鈷鍍液，係由每公升鍍液中含鎳75~100公克、含鈷3~8公克的成份所組成，俾使該探針半成品的硬度達到510~540維克(Hv)。

本發明之另一目的係在提供一種電鑄探針製法，其中，該探針夾層加工程序與該探針表層加工程序，係分別採用原子層沉積(ALD)/或水電鍍法，電鍍該銅層或該黃金層；且該銅層的厚度為3μm~40μm，該黃金層的厚度為0.1μm~3μm，俾使該電鑄探針成品達到良好抗蝕性及對抗大電流的能力。

本發明之又一目的係在提供一種電鑄探針製法，其中，該模型微影加工程序，係在該絕緣導電基板的絕緣層上固化形成一圖案形狀光阻部，且由該圖案形狀光阻部以外區域的該絕緣層材料去除，形成至少一個框形金屬沉積區域及多個相互並排，並與該框形金屬沉積區域相連的針形金屬沉積區域，完成該探針電鑄模具；俾在該探針半成品產出程序中，將該探針電鑄模具作為該電鑄槽的陰極端，即能產出多支並排的該探針半成品與一框架連結；藉由該框架整合該多支探針半成品，方便該多支探針半成品分次吊掛在電鍍槽中，分別進行該探針夾層加工程序與該探針表層加工程序；僅須由該框架的裁切去除，即能大量完成該電鑄探針成品。

本發明之次再一目的係在提供一種電鑄探針製品，係根據上述任一目的中所述之電鑄探針製法所製得；俾便電子產業能將具備耐磨、剛性與挺性的該電鑄探針製品用於電子零件的電性檢查。

(1):探針電鑄模具製備程序

(10):導電基板製備程序

(100):導電基板

(101):絕緣層

(11):絕緣導電基板

(110)、(110A):光阻部

(111)、(111A)、(111B):金屬沉積區域

(12):模型微影加工程序

(120):遮光罩

(121):透光區

(13)、(13A):探針電鑄模具

(2):電鑄鍍液製備程序

(20):鎳鈷鍍液

(21):應力消除劑

(22):混合調製程序

(23):探針電鑄鍍液

(3):探針半成品產出程序

(30):電鑄槽

(31):鎳基金屬

(32)、(32A):探針半成品

(32B):框架

(4):探針夾層加工程序

(40):銅層

(5):探針強化層加工程序

(50):高硬度合金層

(6):探針表層加工程序

(60):黃金層

(7):電鑄探針成品

圖1係本發明製法流程圖。

圖2係本發明探針電鑄模具製備程序流程圖。

圖3係本發明電鑄鍍液製備程序流程圖。

圖4係本發明導電基板構造示意圖。

圖5係本發明導電基板微影加工示意圖。

圖6係本發明探針電鑄模具結構示意圖。

圖7係本發明探針半成品電鑄加工狀態示意圖。

圖8係本發明探針電鑄模具沉積探針半成品的狀態示意圖。

圖9係本發明探針半成品脫膜後的狀態示意圖。

圖10係本發明探針半成品電鍍後的成品正視剖面結構示意圖。

圖11係本發明探針半成品電鍍後的成品側視剖面結構示意圖。

圖12係本發明探針電鑄模具結構的另一實施例。

圖13係本發明探針半成品的另一實施例結構示意圖。

本發明為達成上述目的，茲搭配圖示就本發明的實施例加以詳細說明其特徵與功效。

請參閱圖1，一種電鑄探針製法，係由一探針電鑄模具製備程序(1)、一電鑄鍍液製備程序(2)，及一探針半成品產出程序(3)完成至少一探針半成品(32)；該探針半成品(32)係通過一探針夾層加工程序(4)與一探針表層加工程序(6)完成至少一電鑄探針成品(7)。

承上所述，如圖2、4、5、6，該探針電鑄模具製備程序(1)，包括，一導電基板製備程序(10)及一模型微影加工程序(12)；該導電基板製備程序(10)，係在至少一導電基板(11)上一面端披覆一個絕緣層(101)形成至少一絕緣導電基板(11)；該模型微影加工程序(12)，係在該絕緣導電基板(11)之絕緣層(101)上進行固化形成至少一光阻部(110)，即，透過在該絕緣導電基板(11)的絕緣層(101)上覆蓋一遮光罩(120)，令該絕緣層(101)沒有受到遮光罩(120)覆蓋的區域形成至少一透光區(121)，並利用曝光機曝光該一透光區(121)，固化該絕緣層(101)，藉此，形成該至少一光阻部(110)，且由該光阻部(110)以外區域的該絕緣層(101)材料去除，形成至少一金屬沉積區域(111)，並完成一探針電鑄模具(13)的製備。

如圖3所示，該電鑄鍍液製備程序(2)，係鎳鈷鍍液(20)通過一混合調製程序(22)添加應力消除劑(21)構成探針電鑄鍍液(23)；該鎳鈷鍍液(20)，係由每公升鍍液中含鎳60~100公克與含鈷1~10公克的成份所組成；該應力消除劑(21)在該鎳鈷鍍液(20)中的含量，係每公升鎳鈷鍍液(20)中，添加0.1~5公克糖精、0.05~1公克十二烷基磺酸鈉、0.1~4公克烯丙基磺酸鈉、1~10公克丁炔二醇及添加體積濃度為0.5~5%的2-乙基己基硫酸鈉；如圖1、7，該探針半成品產出程序(3)，係將該探針電鑄鍍液(23)注入一電鑄槽(30)中，該電鑄槽(30)，係以鎳基金屬(31)作為陽極，及以該探針電鑄模具(13)作陰極，通過電鑄工序，使鎳、鈷金屬離子游離至該探針電鑄模具(13)之金屬沉積區域(111)進行金屬沉積，並於沉積完成時，從該電鑄槽(30)中取出該探針電鑄模具(13)，如圖8、9，去除該光阻部(110)絕緣材料及分解該導電基板(100)，得到該探針半成品(32)；其中，按照當今電子檢查的細緻探針尺寸要求，該探針半成品(32)的針長為6~7mm，針體斷面呈矩形，兩邊厚度尺寸分別為0.03~0.05mm。

如圖1、10、11，該探針夾層加工程序(4)，係在該探針半成品(32)之表面上電鍍上一銅層(40)；該探針表層加工程序(6)，係在具有該銅層(40)的該探針半成品(32)之表面電鍍上一黃金層(60)，完成該電鑄探針成品(7)。

整體製程，如圖1、3，藉由該電鑄鍍液製備程序(22)中，該鎳鈷鍍液(20)的鎳鈷成份比例配置及該應力消除劑(21)添加構成該探針電鑄鍍液(23)，俾使該探針半成品產出程序(3)的該探針半成品(32)產出過程不會出現彎曲或變形的情形；且高硬度的該探針半成品(32)，通過該探針夾層加工程序(4)與探針表層加工程序(6)所完成的電鑄探針成品(7)，並能在符合良好導電性與耐蝕性的條件下，具備耐磨、剛性與挺性。

根據上述實施例，如圖1、10、11，其中，該探針夾層加工程序(4)與該探針表層加工程序(6)之間，係通過一探針強化層加工程序(5)，在該銅層(40)與該黃金層(60)之間電鍍上一高硬度合金層(50)，俾使該黃金層(60)與該銅層(40)相互間得到剛性強化；且該探針強化層加工程序(5)，係採用原子層沉積(ALD)/或水電鍍法，電鍍該高硬度合金層(50)；又該高硬度合金層(50)為厚度0.5μm~2.5μm的鎳(Ni)基合金層。

根據上述實施例，如圖1、10、11，其中，該探針夾層加工程序(4)與該探針表層加工程序(16)，係分別採用原子層沉積(ALD)/或水電鍍法，電鍍該銅層(40)或該黃金層(60)；且該銅層(40)的厚度為3μm~40μm，該黃金層(60)的厚度為0.1μm~3μm，俾使該電鑄探針成品(7)達到良好抗蝕性及對抗大電流的能力。

根據上述實施例，參閱圖1，本發明可由以下探針電鑄模具製備程序(1)的較佳實施，優化製程，如圖1、2、12、13，其中，該模型微影加工程序(12)，係在該絕緣導電基板(11)的絕緣層上固化形成一圖案形狀光阻部(110A)，且由該圖案形狀光阻部(110A)以外區域的該絕緣層材料去除，形成至少一個框形金屬沉積區域(111A)及多個相互並排，並與該框形金屬沉積區域(111A)相連的針形金屬沉積區域(111B)，完成該探針電鑄模具(13A)；俾在該探針半成品產出程序(3)中，將該探針電鑄模具(13A)(相當於圖7)作為該電鑄槽(30)的陰極端，如圖13，即能產出多支並排的該探針半成品(32A)與一框架(32B)連結；藉由該框架(32B)整合該多支探針半成品(32A)，方便該多支探針半成品(32A)分次吊掛在電鍍槽中(圖未示)，分別進行該探針夾層加工程序(4)與該探針表層加工程序(6)，僅須經由該框架(32B)的裁切去除，即能大量完成該電鑄探針成品(7)。

根據上述該探針模具製備程序的較佳實施，如圖1、3，進一步通過該電鑄鍍液製備程序(2)的該探針電鑄鍍液(23)調配，即，改變該鎳鈷鍍液(20)的鎳鈷含量比例及該應力消除劑(21)之有/無添加；則該探針半成品產出程序(3)所產出的不同探針半成品(32A)，其機械性能分別檢測的結果，如表一所示。

表一

根據表一，證實每公升鍍液中含鎳75~100公克、含鈷1~10公克所組成的鎳鈷鍍液(20)，如圖13，能夠產品硬度達到350~540Hv的探針半成品(32A)，合乎性能要求；其中，每公升鍍液中含鎳75~100公克，含鈷3~8公克所組成的鎳鈷鍍液(20)，能夠產出硬度高達510~540Hv的探針半成品(32A)，更是具備優異的機械性能表現。

再者，表一還證實，該探針半成品(32A)的硬度增加，會在產出時發生針體彎曲或變形的情形，尤其是探針半成品(32A)硬度達到500~540Hv時，配合附件一「電鑄探針製程改善報告」內容，如圖3、13，若鎳鈷鍍液(20)中無應力消除劑(21)添加，(參閱附件一圖片1、2)，必定在探針半成品(32A)產出時，發生針體嚴重彎曲或變形的情況；反之，(參閱附件一圖片3、4)，則無針體彎曲或變形的情形，(如附件一)，且所完成的電鑄探針成品(7)通過扭力測試，證實具備優異剛性與挺性。

亦即，由表一及附件一證實，一般習知電鑄工藝所產出的電鑄探針難以在電子零件電性檢查時，具備良好的剛性與挺性，即使通過硬度增加改善剛性與挺性，卻存在探針產出過程發生無法使用的彎曲或變形情形；如圖11，根據上述製法實施例所得到的電鑄探針成品(7)，能夠以具備良好的耐磨、剛性與挺性的機械性能，供電子零件電性檢查使用。

綜合上述實施例之說明，當可充分了解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅條為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所做簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1:探針電鑄模具製備程序

13:探針電鑄模具

2:電鑄鍍液製備程序

23:探針電鑄鍍液

3:探針半成品產出程序

32:探針半成品

4:探針夾層加工程序

5:探針強化層加工程序

6:探針表層加工程序

7:電鑄探針成品

Claims

一種電鑄探針製法，係由一探針電鑄模具製備程序、一電鑄鍍液製備程序，及一探針半成品產出程序完成至少一探針半成品；該探針半成品，係通過一探針夾層加工程序與一探針表層加工程序完成至少一電鑄探針成品；該探針電鑄模具製備程序，包括，一導電基板製備程序及一模型微影加工程序；該導電基板製備程序，係在至少一導電基板上一面端披覆一個絕緣層形成至少一絕緣導電基板；該模型微影加工程序，係在該絕緣導電基板之絕緣層上進行固化形成至少一光阻部，且由於該光阻部以外區域的該絕緣層材料去除，形成至少一金屬沉積區域，並完成一探針電鑄模具；該電鑄鍍液製備程序，係鎳鈷鍍液通過一混合調整程序，添加應力消除劑構成探針電鑄鍍液；該鎳鈷鍍液，係由每公升鍍液中含鎳60~100公克與含鈷1~10公克的成份所組成；該應力消除劑在該鎳鈷鍍液中的含量，係每公升鎳鈷鍍液中，添加0.1~5公克糖精、0.05~1公克十二烷基磺酸鈉、0.1~4公克烯丙基磺酸鈉、1~10公克丁炔二醇及添加體積濃度為0.5~5%的2-乙基己基硫酸鈉；該探針半成品產出程序，係將該探針電鑄鍍液注入一電鑄槽中，該電鑄槽，係以鎳基金屬作為陽極，及以該探針電鑄模具作陰極，通過電鑄工序，使金屬離子游離至該探針電鑄模具之金屬沉積區域進行金屬沉積，並於沉積完成時，從該電鑄槽中取出該探針電鑄模具，去除該光阻部及分解該導電基板，得到該探針半成品；該探針夾層加工程序，係在該探針半成品之表面電鍍上一銅層(Cu)；該探針表層加工程序，係在具有該銅層的該探針半成品之表面電鍍上一黃金層(Au)，完成該電鑄探針成品。
根據申請專利範圍第1項所述電鑄探針製法，其中，該探針夾層加工程序與該探針表層加工程序之間，係通過一探針強化層加工程序，在該銅層與該黃金層之間電鍍上一高硬度合金層。
根據申請專利範圍第2項所述電鑄探針製法，其中，該探針強化層加工程序，係採用原子層沉積(ALD)/或水電鍍法，電鍍該高硬度合金層。
根據申請專利範圍第2項所述電鑄探針製法，其中，該高硬度合金層的厚度為0.5μm~2.5μm的鎳(Ni)基合金層。
根據申請專利範圍第1項所述電鑄探針製法，其中，該鎳鈷鍍液，係由每公升鍍液中含鎳75~100公克、含鈷3~8公克的成份所組成。
根據申請專利範圍第1項所述電鑄探針製法，其中，該探針夾層加工程序與該探針表層加工程序，係分別採用原子層沉積(ALD)/或水電鍍，電鍍該銅層(Cu)及該黃金層(Au)。
根據申請專利範圍第1項所述電鑄探針製法，其中，該銅層(Cu)的厚度為3μm~40μm，該黃金層(Au)的厚度為0.1μm~3μm。
根據申請專利範圍第1項所述電鑄探針製法，其中，該模型微影加工程序，係在該絕緣導電基板的絕緣層上固化形成一圖案形狀光阻部，且由該圖案形狀光阻部以外區域的該絕緣層材料去除，形成至少一個框形金屬沉積區域及多個相互並排，並與該框形金屬沉積區域相連的針形金屬沉積區域，完成該探針電鑄模具。
一種電鑄探針製品，係根據申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述電鑄探針製法所製作取得。