專利名稱：探針裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種探針裝置，用于對(duì)諸如半導(dǎo)體集成電路和液晶板這樣的電子裝置的電學(xué)性能進(jìn)行檢查。
背景技術(shù)：
通常來(lái)說(shuō)，公知的探針裝置具有一個(gè)探針，該探針與樣品上的電極發(fā)生接觸，并且多個(gè)平行排列的導(dǎo)線的末端部分從基底上突伸出來(lái)。在由日本已公開專利No.2002-286755公開的探針裝置中，由于微小探針從基底上突伸出來(lái)，所以該探針裝置可以在不會(huì)于樣品上施加較大動(dòng)力的條件下受到過(guò)驅(qū)動(dòng)(overdriven)，并且多個(gè)探針可以確保同時(shí)與樣品上的多個(gè)電極發(fā)生接觸。
另一方面，在對(duì)用于顯示設(shè)備的液晶板進(jìn)行檢查的過(guò)程中，可以通過(guò)使得樣品上的電極與探針之間的接觸壓力足夠大來(lái)獲得可靠的檢查結(jié)果。日本已公開專利No.7-211752中公開的用作探針的接觸部分沒有從基底上突伸出來(lái)，探針裝置通過(guò)利用柔性基底的彈性可以增大樣品上的電極與接觸部分之間的接觸壓力。
但是，在日本已公開專利No.7-211752中公開的探針裝置內(nèi)，由于固定接觸部分的基底的邊緣處形成有對(duì)應(yīng)于所述接觸部分間距的切口，所以各個(gè)接觸部分可以獨(dú)立改變。因此，當(dāng)各個(gè)接觸部分由于基底受到電極凸塊的強(qiáng)有力按壓而發(fā)生較大變形時(shí)，相鄰的接觸部分有可能相互接觸。還有，當(dāng)由切口分割開的基底的各個(gè)邊緣部分的寬度變小至基底的厚度時(shí)，由于各個(gè)邊緣部分趨于朝向?qū)挾确较虬l(fā)生變形，相鄰的接觸部分發(fā)生相互接觸的可能性會(huì)很大。
還有，在日本已公開專利No.7-211752中公開的探針裝置內(nèi)，與基底上的電極發(fā)生接觸的接觸部分及具有導(dǎo)線和電極的導(dǎo)電薄膜與延伸至背側(cè)的基底的邊緣一同制成。延伸至背側(cè)的所述導(dǎo)線和接觸部分形成有袋式電鍍(pouched plating)層，覆蓋住由形成于基底邊緣上的切口分割開的末端。由于接觸部分與導(dǎo)線沒有形成于同一表面上，所以當(dāng)接觸部分受到磨損時(shí)，將無(wú)法向樣品上的電極和探針裝置上的導(dǎo)線通電。還有，由于所述探針裝置中的接觸部分被形成在所述表面的背側(cè)，在這里形成有基底上的導(dǎo)線，所以當(dāng)基底由于在接觸部分上施加一個(gè)強(qiáng)大作用力而發(fā)生彎曲時(shí)，所述導(dǎo)線會(huì)從基底上剝落下來(lái)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種探針裝置及其制造方法，它們可以利用基底的彈性使得對(duì)樣品上的電極的接觸壓力變大，并且可以防止各個(gè)接觸部分與相鄰的接觸部分發(fā)生接觸。
還有，本實(shí)用新型的另外一個(gè)目的在于提供一種探針裝置及其制造方法，它們可以利用基底的彈性使得對(duì)樣品上的電極的接觸壓力變大，并且可以防止導(dǎo)線從基底上剝落下來(lái)。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，在此提供了一種探針裝置，包括柔性基底，其由無(wú)機(jī)物質(zhì)制成，并且具有近乎平直的邊緣；導(dǎo)電薄膜，其形成于所述基底的表面上，并且具有多個(gè)接觸部分和導(dǎo)線部分，所述接觸部分排列在所述邊緣的表面上，并且可以與一個(gè)樣品上的電極發(fā)生接觸，所述導(dǎo)線部分與所述接觸部分連接，其中，當(dāng)施加一個(gè)力對(duì)所述接觸部分的表面進(jìn)行按壓時(shí)，所述基底在所述多個(gè)接觸部分由所述邊緣支承的同時(shí)與這些接觸部分一同彈性變形。
當(dāng)在接觸部分的表面上施加一個(gè)壓力時(shí)，在這些接觸部分由基底的邊緣支承的同時(shí)，基底與這些接觸部分一同彈性變形。在其中基底與由該基底的平直邊緣支承的接觸部分一同彈性變形的結(jié)構(gòu)中，利用基底的彈性可以增大接觸部分與樣品上的電極之間的接觸壓力，還有，可以對(duì)當(dāng)接觸部分發(fā)生彈性變形時(shí)這些接觸部分的間距發(fā)生改變加以控制。
還有，通過(guò)在基底的同一表面上連續(xù)成形接觸部分和導(dǎo)線，即使接觸部分受到磨損，所述導(dǎo)線也會(huì)與樣品上的電極發(fā)生接觸。同樣，即使基底與接觸部分一起變形，也能夠防止導(dǎo)線從基底上剝落下來(lái)。
還有，在根據(jù)本實(shí)用新型的探針裝置中，優(yōu)選的是基底由陶瓷制成，尤其優(yōu)選的是由厚度為500微米或者更少的氧化鋯制成。由于可以防止在樣品上的電極上施加過(guò)度載荷，可以利用陶瓷基底的彈性提高接觸部分與樣品上的電極之間的接觸可靠性。還有，由于可以利用陶瓷的剛性控制基底發(fā)生過(guò)度變形，所以可以防止導(dǎo)電薄膜與基底發(fā)生剝離。
還有，在根據(jù)本實(shí)用新型的探針裝置中，通過(guò)使得接觸部分不從基底的邊緣上突伸出來(lái)，可以利用一種簡(jiǎn)單工藝成形所述接觸部分。
還有，在根據(jù)本實(shí)用新型的探針裝置中，通過(guò)使得接觸部分從基底的邊緣上突伸出來(lái)，將可以提高接觸部分遵循于多個(gè)上下起伏電極的能力。
還有，在根據(jù)本實(shí)用新型的探針裝置中，通過(guò)利用金屬薄膜覆蓋住接觸部分的表面，可以控制這些接觸部分的摩擦作用，所述金屬薄膜的硬度大于基礎(chǔ)材料(base material)。
再有，在根據(jù)本實(shí)用新型的探針裝置中，通過(guò)利用金屬薄膜覆蓋住接觸部分的表面，可以降低接線電阻，所述金屬薄膜的體積電阻系數(shù)小于基礎(chǔ)材料。
此外，在根據(jù)本實(shí)用新型的探針裝置中，通過(guò)使得接觸部分的表面發(fā)生傾斜，從而使在將接觸部分壓力焊接到樣品上的電極上時(shí)，接觸部分將近乎平行于電極的表面，可以增大接觸部分與電極之間的接觸面積。因此，即使在電極的表面上存在裂紋和灰塵，也可以提高電極與接觸部分之間電連接的可靠性。
根據(jù)本實(shí)用新型的另外一個(gè)方面，在此提供了一種探針裝置，包括柔性基底，其由無(wú)機(jī)物質(zhì)制成，并且具有近乎平直的邊緣；導(dǎo)電薄膜，其形成于所述基底的表面上，并且具有多個(gè)接觸部分和導(dǎo)線部分，所述接觸部分被設(shè)置成要與所述邊緣的表面分離開，并且可以與樣品上的電極發(fā)生接觸，所述導(dǎo)線部分與所述接觸部分連接，其中，當(dāng)施加一個(gè)力對(duì)所述接觸部分的表面進(jìn)行按壓時(shí)，所述基底在所述多個(gè)接觸部分由所述邊緣支承的同時(shí)與這些接觸部分一同彈性變形。
還有，通過(guò)在基底的同一表面上連續(xù)成形接觸部分和導(dǎo)線，即使接觸部分受到磨損，所述導(dǎo)線也會(huì)與樣品上的電極發(fā)生接觸。此外，即使基底與接觸部分一起變形，也能夠防止導(dǎo)線從基底上剝落下來(lái)。
還有，通過(guò)預(yù)先使接觸部分與基底的表面分離，可以減小在基底與接觸部分一同彈性變形時(shí)基底與導(dǎo)電薄膜之間產(chǎn)生的剪切應(yīng)力。因此，能夠防止導(dǎo)電薄膜上的導(dǎo)線部分從基底上剝落下來(lái)。
還有，比如通過(guò)將該探針裝置固定在固定裝置之下，同時(shí)使基底邊緣從該固定裝置的邊緣突伸出來(lái)，根據(jù)本實(shí)用新型的探針裝置中的基底的邊緣可以與接觸部分一起彈性變形。


圖1A和1B是兩個(gè)側(cè)視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第一種示例的探針裝置。
圖2A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置。圖2B是一個(gè)沿著圖2A中線B-B的橫剖視圖，而圖2C是一個(gè)沿著圖2A中線C-C的橫剖視圖。圖2D是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的修改例的探針裝置的橫剖視圖。
圖3A1和3A2是兩個(gè)沿著圖2A中線B-B的橫剖視圖，而圖3B1和3B2是兩個(gè)沿著圖2A中線C-C的橫剖視圖。
圖4A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置，而圖4B是一個(gè)沿著圖4A中線B-B的橫剖視圖。
圖5A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第二種示例的探針裝置，而圖5B是一個(gè)沿著圖5A中線B-B的橫剖視圖，圖5C是一個(gè)沿著圖5A中線C-C的橫剖視圖。
圖6A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第三種示例的探針裝置，而圖6B是一個(gè)沿著圖6A中線B-B的橫剖視圖，圖6C是一個(gè)沿著圖6A中線C-C的橫剖視圖。
圖7A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法，而圖7B是其橫剖視圖。
圖8A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法，而圖8B是其橫剖視圖。
圖9A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法，而圖9B是其橫剖視圖。
圖10A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法，而圖10B是其橫剖視圖。
圖11A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法，而圖11B是其橫剖視圖。
圖12A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法，而圖12B是其橫剖視圖。
圖13A′是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法，而圖13B是其橫剖視圖。
圖14A至14D是四個(gè)橫剖視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法。
圖15A至15D是四個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法。
圖16A和16B是兩個(gè)橫剖視圖，用于解釋根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的探針裝置的用途。
圖17A和17B是兩個(gè)側(cè)視圖，用于解釋根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的探針裝置的用途。
圖18是一個(gè)側(cè)視圖，用于解釋根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的探針裝置的用途。
圖19是一個(gè)橫剖視圖，用于解釋根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的探針裝置的用途。
圖20A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的探針裝置，而圖20B是一個(gè)沿著圖20A中線B-B的橫剖視圖，圖20C是一個(gè)沿著圖20A中線C-C的橫剖視圖。
圖21A至21E是五個(gè)側(cè)視圖，用于接收本實(shí)用新型第二實(shí)施例的效果。
圖22A至22C是三個(gè)橫剖視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的探針裝置的制造方法。
圖23A至23C是三個(gè)橫剖視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的探針裝置的制造方法。
圖24A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的探針裝置，而圖24B是一個(gè)沿著圖24A中線B-B的橫剖視圖，圖24C是一個(gè)沿著圖24A中線C-C的橫剖視圖。
圖25A至25C是三個(gè)橫剖視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的探針裝置的制造方法。
圖26A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的探針裝置，而圖26B是一個(gè)沿著圖26A中線B-B的橫剖視圖，圖26C是一個(gè)沿著圖26A中線C-C的橫剖視圖。
圖27A是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第五實(shí)施例的探針裝置，圖27B是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第六實(shí)施例的探針裝置，而圖27C也是一個(gè)平面視圖，示出了根據(jù)本實(shí)用新型第七實(shí)施例的探針裝置。
具體實(shí)施方式
圖1和2示出了一個(gè)根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第一種示例的探針裝置的結(jié)構(gòu)。探針裝置10被用于比如通過(guò)與液晶板(樣品)上的電極24發(fā)生接觸來(lái)對(duì)該樣品的電學(xué)特性進(jìn)行檢查，并且?guī)в幸粋€(gè)柔性基底12和形成于柔性基底12的一個(gè)表面上的導(dǎo)電薄膜14。在根據(jù)所述第一種示例的探針裝置10中，與樣品上的電極發(fā)生接觸的導(dǎo)電薄膜14的末端部分(接觸部分)被形成在基底12的一條平直邊緣上，并且接觸部分16沒有從基底12的邊緣上突伸出來(lái)，即接觸部分16排列在所述邊緣上。還有，所述邊緣可以是包括弧形或者類似形狀的近乎平直形狀。
基底12由一種無(wú)機(jī)物質(zhì)制成，比如陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、硅、金屬等等。作為陶瓷，優(yōu)選的是氧化鋁、富鋁紅柱石、氮化鋁、氮化硅、氧化鋯韌化氧化鋁、MACOR(SiO2、MgO、Al2O3、K2O)或者類似材料，尤其是，如表1中所示，由于氧化鋯具有較高的機(jī)械強(qiáng)度所以其是優(yōu)選的。
表1

當(dāng)除陶瓷之外，比如硅的無(wú)機(jī)物質(zhì)、金屬等等，被用于基底12時(shí)，一個(gè)絕緣薄膜30如圖3A1和3B1中示出的那樣形成于基底12與導(dǎo)電薄膜14之間。樹脂、氧化鋁、二氧化硅或者類似物質(zhì)可以被用作絕緣薄膜30。還有，如圖3A2和3B2中所示，絕緣薄膜30可以充滿絕緣薄膜14上的各個(gè)接觸部分16之間的空隙。
優(yōu)選的是，基底12的厚度處于10微米至500微米的范圍之內(nèi)。表2示出了在根據(jù)圖1中所示第一種示例的探針裝置10上，基底12的厚度T與過(guò)驅(qū)動(dòng)距離OD之間關(guān)系的測(cè)定結(jié)果。使用了由氧化鋯制成的基底，其長(zhǎng)度為12毫米，寬度為28.54毫米。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，當(dāng)由氧化鋯制成的基底的厚度為10微米時(shí)，若安全系數(shù)為1，可以施加0.139毫米的過(guò)驅(qū)動(dòng)。與此同時(shí)，利用下述公式1得出施加于電極上的載荷W為5.6gf，所述公式1將接觸部分16的間距B設(shè)定為60微米。
W＝(E×B×T3/4×L3)×OD……公式1表2

其中，“L”是接觸部分的突伸量，“T”是基底的厚度，“E”是彈性的垂直模量，“δy”是彎曲強(qiáng)度，而“f”是安全系數(shù)。
表3示出了在根據(jù)圖1中所示第一種示例的探針裝置10上，基底12的厚度T與載荷W之間關(guān)系的測(cè)定結(jié)果。在表3中沒有示出的條件與表2中所述相同。從測(cè)定結(jié)果顯然可知，當(dāng)基底12的厚度T超過(guò)500微米時(shí)，在0.02毫米的過(guò)驅(qū)動(dòng)下，施加于樣品上的電極上的載荷將為100gf或者更大并且可能損壞樣品上的電極24。由此，基底12的優(yōu)選厚度為500微米或者更小。
表3


如圖2中所示，導(dǎo)電薄膜14形成于基底12的表面上。作為導(dǎo)電薄膜的材料，優(yōu)選的是鎳、鎳-鐵合金、鎳-鈷合金或者類似材料。導(dǎo)電薄膜14的優(yōu)選厚度為0.5微米至300微米。
導(dǎo)電薄膜14上的末端部分16排列在基底12邊緣的表面上，并且構(gòu)成與樣品上的電極發(fā)生接觸的接觸部分。通過(guò)利用這樣一種金屬薄膜覆蓋住各個(gè)接觸部分16的表面，即該金屬薄膜的電阻率低于金、金銅合金、鈀、鉑、銥、釕、鎳，比如為銠、鎳鐵合金等等，那么可以降低探針裝置10的電阻。此外，通過(guò)利用這樣一種金屬薄膜覆蓋住各個(gè)接觸部分16的表面，即該金屬薄膜的硬度大于銥、釕、鎳，比如為銠、鎳鐵合金等等，可以控制接觸部分16的摩擦作用。這些金屬薄膜的厚度比如為0.01微米至20微米。還有，并非總是必須利用與基底材料不同的金屬薄膜覆蓋住接觸部分16。表4示出了這些金屬的特性。
層疊殼體2形成有一上層絕緣殼體3、一下層絕緣殼體3′、一定位裝置20、兩支撐部21、兩側(cè)壁22及兩連接部23。上下層絕緣殼體3、3′各包括一本體30、30′及一插接部31、31′。其中本體30、30′具有一靠近線纜插接端的第一面300及與該第一面300相對(duì)的第二面301。插接部31、31′自本體30、30′第一面300上凸出延伸，形成一供線纜插接的對(duì)接面311及一與該對(duì)接面311相對(duì)的裝配面310。貫穿本體30、30′的第一面300至第二面301有若干導(dǎo)電端子穿孔32，對(duì)接面311上自相應(yīng)導(dǎo)電端子穿孔32延伸的若干導(dǎo)電端子容置凹槽312。
即使從樣品上的電極在接觸部分16上施加載荷，與第一種示例相同，各個(gè)接觸部分16將在這樣一種狀態(tài)下與基底12一同彈性變形，即由基底12的邊緣共同支承，接觸部分16之間的間距將不會(huì)發(fā)生變化。
圖6A至6C示出了根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第三種示例的探針裝置。在根據(jù)該第三種示例的探針裝置中，與樣品上的電極發(fā)生接觸的導(dǎo)電薄膜14上的接觸部分16被成形在基底12的平直邊緣處，并且接觸部分16略微從基底12的邊緣突伸出來(lái)。即使接觸部分16從基底12的邊緣突伸出來(lái)，在突伸長(zhǎng)度較短的情況下，也可以利用基底12的彈性增大接觸部分16與樣品上的電極之間的接觸壓力。
接下來(lái)，將對(duì)根據(jù)第一實(shí)施例的探針裝置的制造方法進(jìn)行闡述。在下面的闡述中，主要對(duì)這樣一種探針裝置的制造方法進(jìn)行闡述，即根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第三種示例導(dǎo)電薄膜上的接觸部分從基底的邊緣上突伸出來(lái)的探針裝置。
如圖7A和7B中所示，在基底12的表面上成形有凹陷部分50，用于在基底12上形成四個(gè)最終產(chǎn)品外輪廓。各個(gè)凹陷部分50的深度均大于由基底12形成的最終產(chǎn)品的厚度。還有，凹陷部分50可以至少形成于這些位置處，即導(dǎo)電薄膜從最終基底12上突伸出來(lái)的位置處。當(dāng)使用了諸如金屬板或者類似元件的導(dǎo)電基底時(shí)，所使用的基底12具有一個(gè)形成于成形有凹陷部分50的表面上的絕緣層。作為凹陷部分50的一種加工方法，可以使用機(jī)械加工工藝、研磨處理工藝、化學(xué)蝕刻工藝、干式蝕刻工藝、噴砂處理工藝、珩磨處理工藝、激光處理工藝或者類似工藝。當(dāng)使用陶瓷板來(lái)制取基底12時(shí)，凹陷部分50可以在燒制基底12之前制取形成。當(dāng)使用金屬板來(lái)制取基底12時(shí)，可以預(yù)先制取一個(gè)模具，用于制取具有凹陷部分50的基底，并且可以利用該模具通過(guò)鑄造金屬板而預(yù)先制成凹陷部分50。當(dāng)使用硅板來(lái)制取基底12時(shí)，凹陷部分50可以利用各向異性蝕刻工藝制成。
接下來(lái)，在凹陷部分50中，犧牲薄膜52被制成其厚度大于凹陷部分50的深度，并且此后，通過(guò)拋光處理等等將犧牲薄膜52的表面去除，從而使得包括犧牲薄膜52的基底12得以平整，并且如在圖8A和8B中示出的那樣，犧牲薄膜52僅遺留在凹陷部分50中。盡管犧牲薄膜52的厚度會(huì)在使得表面變薄之前根據(jù)基底12的厚度和凹陷部分50的深度發(fā)生變化，但是優(yōu)選的約是0.05毫米至0.4毫米。為了制取犧牲薄膜52，比如可以使用諸如銅這樣的金屬、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、諸如碳酸鈣這樣的無(wú)機(jī)鹽或者類似材料。當(dāng)使用環(huán)氧樹脂或者聚氨酯樹脂來(lái)制取犧牲薄膜52時(shí)，該犧牲薄膜52可以通過(guò)后續(xù)工藝將玻璃板、陶瓷板、金屬板或者類似板用于基底12而被選擇性地去除。
具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用金屬來(lái)制取犧牲薄膜52時(shí)，基底12上形成有凹陷部分50的整個(gè)表面均經(jīng)過(guò)金屬電鍍，并且對(duì)電鍍表面進(jìn)行拋光處理，直至顯露出基底12。接著，基底經(jīng)過(guò)平整處理，使得金屬僅遺留在凹陷部分50中，并且成形犧牲薄膜52。當(dāng)基底12導(dǎo)電時(shí)，對(duì)鍍有金屬的表面進(jìn)行拋光處理，直至基底12上的絕緣層顯露出來(lái)。
當(dāng)使用金屬來(lái)制取犧牲薄膜52并且凹陷部分50的角部呈方形時(shí)，可以在電鍍過(guò)程中形成中空部。由此，優(yōu)選的是凹陷部分50的角部呈圓形。當(dāng)使用環(huán)氧樹脂或者聚氨酯樹脂來(lái)制取犧牲薄膜52時(shí)，凹陷部分的角部形狀不受限制，并且它們可以呈方形。
當(dāng)使用無(wú)機(jī)鹽來(lái)制取犧牲薄膜52時(shí)，無(wú)機(jī)鹽的粉末被填充在凹陷部分50中并且壓實(shí)，以便不會(huì)形成空穴或者中空部，并且此后對(duì)表面進(jìn)行拋光實(shí)現(xiàn)平整化，從而使得犧牲薄膜52僅形成于凹陷部分50的內(nèi)側(cè)。
在這種工藝中，由于并未穿通的凹陷部分50由犧牲薄膜52填充起來(lái)，所以無(wú)需將一塊基板連接到基底12上，并且基底12本身用作一個(gè)補(bǔ)強(qiáng)部件，可以提高犧牲薄膜52表面的平整度。還有，由于無(wú)需引入基板剝離工藝，將不會(huì)發(fā)生諸如后來(lái)形成的探針在基板剝離操作時(shí)遭受物理?yè)p壞這樣的問題。
接下來(lái)，如圖9A和9B中所示，形成有其末端延伸至犧牲薄膜52的導(dǎo)電薄膜14。在該工藝中，由于犧牲薄膜52的平整表面在先前工藝中形成，所以導(dǎo)電薄膜14可以以微小間距在所述犧牲薄膜上平行排列。導(dǎo)電薄膜14的詳細(xì)成形方法比如是，首先在包括在犧牲薄膜52表面的基底12的整個(gè)表面上成形一個(gè)電鍍基層。接下來(lái)，僅將導(dǎo)電薄膜將要形成于其上的電鍍基層的某些部分顯露出來(lái)，而其余部分由一個(gè)抗蝕層覆蓋住，用于在顯露出來(lái)的電鍍基層上執(zhí)行金屬電鍍處理。最后，將除導(dǎo)電薄膜以外的電鍍基層和抗蝕層去除。通過(guò)利用光刻工藝和公知的圖案化工藝進(jìn)行圖案化處理，可以在成形電鍍基層之后在由導(dǎo)電薄膜14構(gòu)成的圖案上執(zhí)行金屬電鍍，其中所述公知的圖案化工藝比如是在基底上印刷導(dǎo)電涂料。
接下來(lái)，如圖10A和10B中所示，在其上成形有導(dǎo)電薄膜14的基底12的整個(gè)表面上成形一個(gè)防護(hù)薄膜54。為了制取該防護(hù)薄膜54，所使用的材料將在使得基底12變薄時(shí)防護(hù)導(dǎo)電薄膜14，并且不會(huì)在從導(dǎo)電薄膜14上去除時(shí)對(duì)導(dǎo)電薄膜14造成損壞，比如可以使用環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、金屬、玻璃或者類似材料。為了簡(jiǎn)化該工藝，優(yōu)選的是使用與制取犧牲薄膜52相同的材料制取防護(hù)薄膜54。如前所述，盡管防護(hù)薄膜54用于防護(hù)導(dǎo)電薄膜14，但是也可以不形成防護(hù)薄膜54。
接下來(lái)，如圖11A和11B中所示，通過(guò)從基底12的背面進(jìn)行拋光而使得基底12變薄，并且它們被處理成具有一個(gè)預(yù)定厚度，直至犧牲薄膜52顯露于基底12的背面上。利用這種工藝，在基底12上形成填充有犧牲薄膜52的穿透部分。基底12由這些穿透部分分成對(duì)應(yīng)于四個(gè)最終產(chǎn)品的部分和其它多余部分。對(duì)應(yīng)于最終產(chǎn)品的部分和多余部分由犧牲薄膜52和/或防護(hù)薄膜54連接起來(lái)，并且它們處于未被分開狀態(tài)。還有，對(duì)于基底12的變薄工藝來(lái)說(shuō)，比如可以使用噴砂處理工藝、機(jī)械加工工藝、研磨處理工藝、化學(xué)蝕刻工藝、干式蝕刻工藝、珩磨處理工藝、激光處理工藝或者類似工藝。
接下來(lái)，如圖12A和12B中所示，防護(hù)薄膜54被去除。當(dāng)防護(hù)薄膜54由金屬制成時(shí)，通過(guò)蝕刻處理將其去除。當(dāng)防護(hù)薄膜54由樹脂制成時(shí)，通過(guò)利用溫和的N甲基吡咯烷酮(N-Methylpyrrolidone)進(jìn)行溶解、灰化、干式蝕刻或者類似處理去除。當(dāng)防護(hù)薄膜54由諸如碳酸鈣這樣的無(wú)機(jī)物質(zhì)制成時(shí)，通過(guò)利用硝酸將其去除。
接下來(lái)，如圖13A和13B中所示，犧牲薄膜52被去除，并且對(duì)應(yīng)于四個(gè)最終產(chǎn)品的基底12被從所述多余部分中去除。詳細(xì)的去除方法類似于前述防護(hù)薄膜54的去除方法。還有，盡管在前述工藝中防護(hù)薄膜54被在犧牲薄膜52之前去除，但是犧牲薄膜52也可以在防護(hù)薄膜54之前去除。
根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的探針裝置可以以下述方式制造而成。在這種情況下，導(dǎo)電薄膜被以最終外輪廓被固定在基板上的方式成形在基底上。
首先，如圖14A中所示，具有最終外輪廓的基底12被固定在基板56上。用于基底12的適合材料可以被用于基板56。但是，基板56和基底12的材料并非必須相同?；?6與基底12通過(guò)粘合劑、低熔點(diǎn)玻璃接觸劑、靜電接觸工藝、超聲波接觸工藝或者在惰性氣氛下的滑移接觸工藝連接起來(lái)。還有，通過(guò)利用電鍍工藝在基底12的背面上生長(zhǎng)出一個(gè)金屬層，利用電鍍工藝生長(zhǎng)出的金屬層可以被用作基板56。
接下來(lái)，如圖14B中所示，以類似于前述成形犧牲薄膜52的方式，在各個(gè)基底之間的空隙中成形犧牲薄膜52。
如圖14C中所示，在利用防護(hù)薄膜54覆蓋住導(dǎo)電薄膜14之后，工件被置于工作臺(tái)58上。防護(hù)薄膜54可以以類似于前述成形防護(hù)薄膜54的方式形成。
如圖14D中所示，基板56通過(guò)從其背面進(jìn)行拋光處理而被去除，以便顯露出基底12的背面，并且使得基底12變薄，直至基底12具有一個(gè)預(yù)定厚度。當(dāng)基板56可以通過(guò)蝕刻處理去除時(shí)，在通過(guò)蝕刻處理將基板56去除之后，基底12可以通過(guò)拋光處理變薄，直至具有一個(gè)預(yù)定厚度。
根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第一種示例的探針裝置，其中導(dǎo)電薄膜上的接觸部分沒有從基底邊緣突伸出來(lái)，可以利用前述制造第二種示例的方法通過(guò)微小修改制造而成。還有，將導(dǎo)電薄膜14的末端排列成從基底12的邊緣向后回縮的探針裝置(參照?qǐng)D5)可以利用前述制造第二種示例的前述方法通過(guò)微小修改制造而成。
在前述成形導(dǎo)電薄膜的工藝中(參照?qǐng)D9)，通過(guò)調(diào)節(jié)由抗蝕層覆蓋住的區(qū)域、光刻操作的圖案化形狀或者導(dǎo)電涂料的印刷區(qū)域，可以調(diào)整導(dǎo)電薄膜的形狀和導(dǎo)電薄膜14從基底12上突伸出來(lái)的量。由此，導(dǎo)電薄膜14的末端沒有從基底12突伸出來(lái)的探針裝置(參照?qǐng)D2等)和導(dǎo)電薄膜14的末端從基底12的邊緣向后回縮的探針裝置(參照?qǐng)D5)可以制成。
還有，在成形了導(dǎo)電薄膜的末端從基底邊緣突伸出來(lái)的導(dǎo)電薄膜之后，利用噴砂處理工藝、珩磨處理工藝、干式蝕刻工藝、化學(xué)蝕刻工藝或者類似工藝可以使得導(dǎo)電薄膜上從基底突伸出來(lái)的部分變薄，來(lái)制造根據(jù)第一種示例的探針裝置。
在無(wú)需制取在前述制造方法中闡述的凹陷部分和犧牲薄膜的條件下，可以制造根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的第一種示例的探針裝置。在這種情況下，具有這種末端不會(huì)從基底的邊緣上突伸出來(lái)的導(dǎo)電薄膜的探針裝置可以以下述方式制造而成。
首先，如圖15A和15B中所示，在無(wú)需成形犧牲薄膜的條件下，導(dǎo)電薄膜14被以與前述成形導(dǎo)電薄膜14的工藝中相同的方式形成于基底12的平整表面上。
接下來(lái)，如圖15C和15D中所示，基底12的外輪廓形狀可以利用諸如切割這樣的機(jī)械處理工藝形成。與此同時(shí)，由于作為最終產(chǎn)品從基底12的外輪廓突伸出來(lái)的導(dǎo)電薄膜14被與基底12一同切除，所以導(dǎo)電薄膜14的末端排列在基底12的邊緣上。
還有，對(duì)作為最終產(chǎn)品成形基底12的外輪廓的工藝而言，比如可以使用除切割工藝之外的化學(xué)蝕刻工藝、干式蝕刻工藝、噴砂處理工藝、珩磨處理工藝、激光處理工藝、劈開處理工藝或者這些工藝的組合。
此外，盡管基底12的變薄工藝和基底12的最終外輪廓成形工藝可以互換，但是當(dāng)在基底12的最終外輪廓成形工藝之前執(zhí)行基底12的變薄工藝時(shí)，可以更為容易地形成基底12的最終外輪廓。
接下來(lái)，將參照?qǐng)D1A、1B、16A、16B、17A以及17B對(duì)根據(jù)本實(shí)用新型所述實(shí)施例的探針裝置的用途進(jìn)行闡述。如圖1A和17A中所示，探針裝置10被固定在一個(gè)固定裝置18上，從而使得基底12的邊緣從固定裝置18的邊緣上突伸出來(lái)，其中在基底12的邊緣設(shè)置有導(dǎo)電薄膜14上的接觸部分16。由此，如圖1B和17B中所示，排列有接觸部分16的基底12的邊緣變得能夠彈性變形。由于基底12發(fā)生彈性變形，各個(gè)接觸部分16可以遵循于樣品上的電極24的起伏或者電極24表面上的凸塊。
在根據(jù)本實(shí)用新型所述實(shí)施例的探針裝置10中，由于由無(wú)機(jī)物質(zhì)構(gòu)成的基底12會(huì)與由基底12支承的接觸部分16一同彈性變形，所以可以提高電極24與接觸部分16之間的接觸壓力。因此，如果在接觸部分16的表面上疊置有一個(gè)氧化物絕緣薄膜或者其它物質(zhì)，將可以改善電極24與接觸部分16之間電接觸的可靠性。
還有，由于接觸部分16由基底12支承，所以可以在接觸部分16和基底12上施加巨大載荷，導(dǎo)電薄膜14與樣品上的電極24可以通過(guò)如圖12A中示出的那樣通過(guò)過(guò)驅(qū)動(dòng)而在較寬區(qū)域連接起來(lái)。通過(guò)在較寬的區(qū)域中將導(dǎo)電薄膜14與樣品上的電極24連接起來(lái)，即使在電極24的表面上存在缺陷15或者污垢17，可以確保電極24與導(dǎo)電薄膜14接通。優(yōu)選的是，電極24與導(dǎo)電薄膜14發(fā)生接觸的長(zhǎng)度X為3微米或者更多。
此外，如圖16B中所示，當(dāng)在接觸部分16的下方形成一個(gè)斜面25時(shí)，導(dǎo)電薄膜14與樣品上的電極24可以在較寬區(qū)域中發(fā)生接觸。
還有，當(dāng)基底12由高硬度的無(wú)機(jī)物質(zhì)構(gòu)成時(shí)，因?yàn)樵趯?duì)基底12的彎曲加以控制的狀態(tài)下可以提高接觸部分16與電極24之間的接觸壓力，可以防止從基底12和導(dǎo)電薄膜14上剝落下來(lái)。此外，防止了在將探針裝置10固附到固定裝置18的過(guò)程中由于在探針裝置10上施加一個(gè)外力而使得導(dǎo)電薄膜14從基底12上剝落下來(lái)。還有，由于導(dǎo)電薄膜14被形成在基底12的一個(gè)表面上，作為各個(gè)導(dǎo)電薄膜14的一部分的各個(gè)接觸部分16受壓，并且即使導(dǎo)電薄膜14與基底12一起彎曲，導(dǎo)電薄膜14也難以從基底12上剝落下來(lái)。還有，如前所述，當(dāng)導(dǎo)電薄膜14被預(yù)先與基底12分離時(shí)，將進(jìn)一步防止導(dǎo)電薄膜14從基底12上剝落下來(lái)。
圖18和19示出了這樣的結(jié)構(gòu)，其中探針裝置被固附在一個(gè)檢查設(shè)備的主體(在附圖中未予示出)上。如圖18中所示，通過(guò)將探針裝置10固定在固定裝置18的下部并且利用螺釘或者類似元件將固定裝置18固定在基座46的上部，探針裝置可以被固附在檢查設(shè)備的主體上。探針裝置10上的導(dǎo)線部分22通過(guò)印刷線路板20與印刷基底44電連接。還有，如圖19中所示，通過(guò)將探針裝置10固定在固定裝置18的下部并且利用螺釘或者類似元件將固定裝置18固定在基座46的下部，探針裝置也可以被固附在檢查設(shè)備的主體上。
圖20A至20C示出了根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的探針裝置。在根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的探針裝置10中，導(dǎo)電薄膜14上與樣品上的電極發(fā)生接觸的接觸部分16排列在基底12邊緣的表面上，并且接觸部分16與基底12的表面分離開。在基底12的邊緣處，成形有一個(gè)凹陷部分34，從而使得接觸部分16與基底12之間的間隔d為0.01微米至300微米。
如圖21A至21C中所示，如果接觸部分16被固附在基底12上，那么當(dāng)接觸部分16與基底12由于過(guò)驅(qū)動(dòng)而一同變形時(shí)，導(dǎo)電薄膜14與基底12之間的連接部分處將產(chǎn)生剪切應(yīng)力。在導(dǎo)電薄膜14與基底12的連接部分處產(chǎn)生的剪切應(yīng)力可能導(dǎo)致導(dǎo)電薄膜14從基底12上剝落下來(lái)。相反，在本實(shí)用新型的該第二實(shí)施例中，由于基底12與接觸部分16如圖21D和21E中示出的那樣被相互分離開，所以即使接觸部分16與基底12發(fā)生變形，在導(dǎo)電薄膜14與基底12之間也將不會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力。因此，當(dāng)接觸部分16與基底12分離開時(shí)，對(duì)于基底12來(lái)說(shuō)可以使用一種變形量大于無(wú)機(jī)物質(zhì)的樹脂。
根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的探針裝置10通過(guò)修改前述第一實(shí)施例中的制造工藝制造而成。
首先，如圖22A和22B中所示，在形成于一個(gè)基底12上的凹陷部分50中形成一個(gè)犧牲薄膜52，并且在基底12的表面上成形其末端延伸至犧牲薄膜52的表面的導(dǎo)電薄膜14，其中凹陷部分50按照前述第一實(shí)施例中的制造方法形成。
接下來(lái)，從背側(cè)使得基底12變薄，直至其達(dá)到一個(gè)預(yù)定厚度。
接下來(lái)，如圖22C中所示，利用切割工藝將基底12裁切成由基底12形成的最終產(chǎn)品。當(dāng)犧牲薄膜52被去除時(shí)，導(dǎo)電薄膜14的末端(接觸部分)與基底12之間會(huì)形成一個(gè)空隙。
還有，取代利用切割工藝成形基底12的最終產(chǎn)品的外輪廓，通過(guò)在填充有犧牲薄膜52的凹陷部分50中成形一個(gè)凸塊，當(dāng)犧牲薄膜52被去除時(shí)，可以形成基底12的最終產(chǎn)品的外輪廓。
也就是說(shuō)，如圖23A中所示，基于根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的方法形成凹陷部分50，從而使得從上表面60下降至下表面64的側(cè)壁62對(duì)應(yīng)于基底12的最終產(chǎn)品的邊緣。還有，如圖23B中所示，基于根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的方法，基底12被從背側(cè)去除來(lái)使得其變薄，直至凹陷部分50的下表面64消失。接著，當(dāng)犧牲薄膜被去除時(shí)，凹陷部分50的側(cè)壁62形成了基底12的邊緣表面。
圖24A至24C示出了根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的探針裝置。在根據(jù)本實(shí)用新型該第三實(shí)施例的探針裝置10中，導(dǎo)電薄膜14上與樣品上的電極發(fā)生接觸的接觸部分16排列在基底12邊緣的表面上，并且這些接觸部分16與基底12的表面上分離開。為了使得接觸部分16與基底12之間的空隙d為0.001微米至300微米，導(dǎo)電薄膜14的末端被彎曲成階梯狀。
根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施例的探針裝置10通過(guò)修改前述第一實(shí)施例中的制造方法制造而成。
首先，在基底12的平整表面上成形犧牲薄膜52。犧牲薄膜52被成形在導(dǎo)電薄膜14與基底12分離開的位置處。接下來(lái)，如圖25A中所示，在基底12的表面上成形其末端排列在犧牲薄膜52的表面上的導(dǎo)電薄膜。
接下來(lái)，如圖25B中所示，基底12被從背側(cè)變薄，直至其達(dá)到一個(gè)預(yù)定厚度。
接下來(lái)，如圖25C中所示，利用切割工藝和類似工藝對(duì)基底12進(jìn)行裁切，來(lái)形成基底12的最終產(chǎn)品的外輪廓，并且將犧牲薄膜52去除來(lái)獲得探針裝置10。
圖26A至26C示出了根據(jù)本實(shí)用新型第四實(shí)施例的探針裝置。在根據(jù)本實(shí)用新型該第四實(shí)施例的探針裝置10中，導(dǎo)電薄膜14上與樣品上的電極發(fā)生接觸的接觸部分16被成形在基底12的梳狀邊緣處，所述基底12由諸如氧化鋯這樣的無(wú)機(jī)物質(zhì)構(gòu)成，并且接觸部分16沒有從基底12的邊緣上突伸出來(lái)。由于接觸部分16和導(dǎo)線部分22被形成在基底12的同一表面上，當(dāng)基底12由于對(duì)接觸部分16進(jìn)行按壓而發(fā)生彎曲時(shí)，導(dǎo)線部分22難以從基底12上剝落下來(lái)。還有，由于在基底12上形成有切口32，所以將易于使得各個(gè)接觸部分16遵循于樣品上的電極。
圖27A至27C示出了根據(jù)本實(shí)用新型第五至第七實(shí)施例的探針裝置。作為在圖27A中示出的本實(shí)用新型的第五實(shí)施例，可以在基底12上成形用于定位的通孔36。還有，基底12可以沿著圓圈連續(xù)形成，并且可以在該圓的中心形成開口38。作為在圖27B中示出的本實(shí)用新型的第六實(shí)施例，基底12可以被分成多個(gè)部分12a和12b。作為在圖27C中示出的本實(shí)用新型的第七實(shí)施例，可以橫跨基底12上的通孔40成形導(dǎo)電薄膜。
已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述。但是本實(shí)用新型并不僅局限于前述實(shí)施例。顯然，本技術(shù)領(lǐng)域中的那些熟練技術(shù)人員可以進(jìn)行各種修改、改進(jìn)、組合以及類似處理。
權(quán)利要求1.一種探針裝置，包括柔性基底，由無(wú)機(jī)物質(zhì)制成，并且具有近乎平直的邊緣；導(dǎo)電薄膜，形成于所述基底的表面上，并且具有多個(gè)接觸部分和導(dǎo)線部分，所述接觸部分排列在所述邊緣的表面上，并且可以與樣品上的電極發(fā)生接觸，所述導(dǎo)線部分與所述接觸部分連接，其中，當(dāng)施加一個(gè)力對(duì)所述接觸部分的表面進(jìn)行按壓時(shí)，在所述多個(gè)接觸部分由所述邊緣支承的同時(shí)，所述基底與這些接觸部分一同彈性變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的探針裝置，其中，所述基底由陶瓷制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的探針裝置，其中，所述基底由氧化鋯制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的探針裝置，其中，所述基底由厚度不大于500微米的氧化鋯制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的探針裝置，其中，所述接觸部分沒有從所述基底的邊緣上突伸出來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的探針裝置，其中，所述接觸部分從所述基底的邊緣上突伸出來(lái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的探針裝置，其中，所述接觸部分的表面由金屬薄膜覆蓋起來(lái)，所述金屬薄膜的硬度大于基礎(chǔ)材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的探針裝置，其中，所述接觸部分的表面由金屬薄膜覆蓋起來(lái)，所述金屬薄膜的體積電阻率小于基礎(chǔ)材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的探針裝置，其中，各個(gè)所述接觸部分的表面均具有傾斜表面，當(dāng)所述接觸部分被壓力焊接在樣品的電極上時(shí)，所述傾斜表面以近乎平行于樣品的電極表面的方式被壓力焊接在樣品的電極表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的探針裝置，其中，所述基底由金屬制成，并且該探針裝置還包括位于所述基底與導(dǎo)電薄膜之間的絕緣薄膜。
11.一種探針裝置，包括柔性基底，由無(wú)機(jī)物質(zhì)制成，并且具有近乎平直的邊緣；導(dǎo)電薄膜，形成于所述基底的表面上，并且具有多個(gè)接觸部分和導(dǎo)線部分，所述接觸部分被設(shè)置成要與所述邊緣的表面分離開，并且可以與樣品上的電極發(fā)生接觸，所述導(dǎo)線部分與所述接觸部分連接，其中，當(dāng)施加一個(gè)力對(duì)所述接觸部分的表面進(jìn)行按壓時(shí)，所述基底在所述多個(gè)接觸部分由所述邊緣支承的同時(shí)與這些接觸部分一同彈性變形。
專利摘要一種探針裝置，包括柔性基底，其由無(wú)機(jī)物質(zhì)制成，并且具有近乎平直的邊緣；導(dǎo)電薄膜，其形成于所述基底的表面上，并且具有多個(gè)接觸部分和導(dǎo)線部分，所述接觸部分排列在所述邊緣的表面上，并且可以與樣品上的電極發(fā)生接觸，所述導(dǎo)線部分與所述接觸部分連接，其中當(dāng)施加一個(gè)力對(duì)所述接觸部分的表面進(jìn)行按壓時(shí)，所述基底在多個(gè)接觸部分由所述邊緣支承的同時(shí)與這些接觸部分一同彈性變形。
文檔編號(hào)G01R3/00GK2731455SQ20042005932
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2004年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月1日
發(fā)明者杉浦正浩, 吉野俊隆, 澤田修一 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社