專利名稱：一種微機電探針電路薄膜及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種微機電探針電路薄膜及其制法，尤指以應(yīng)用半導(dǎo)體制程將探針、電子電路、電路銜接點及探針承載體與介電層一起整合制成具可撓性且呈一體式多層薄膜結(jié)構(gòu)的微機電探針電路薄膜。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體技術(shù)快速成長下，許多消費性電子產(chǎn)品越做越小，集成電路和相關(guān)組件的密度相對提高，且腳數(shù)增加和間距縮小，加上封裝技術(shù)的提升，使得集成電路表面的電路接點布局，不再只是布局在集成電路的外圍，而是呈矩陣排列；同時，集成電路表面的電路接點的材質(zhì)，亦已經(jīng)使用有錫球、金凸塊等電路接點墊，不再只是單純鋁墊。加上無線通訊時代的來臨以及電子產(chǎn)品運算速度的要求，在測試上更增加高頻測試的困難。也因為這些進(jìn)步，使得測試技術(shù)增加了許多困難性，也造成業(yè)界產(chǎn)能、成本及未來技術(shù)發(fā)展的瓶頸所在。
現(xiàn)行的晶圓測試卡結(jié)構(gòu)，為了解決測試技術(shù)所面臨的困境，以提高測試速度、降低測試成本及減少良品誤判，已經(jīng)從傳統(tǒng)懸臂式彈性探針卡發(fā)展到各種垂直式探針卡、微機電剛性探針卡及各種薄膜測試卡。
其中垂直式探針卡主要改善了矩陣排列測試的困難，但缺點是制作困難、價格昂貴，且仍不易往更小間距發(fā)展，主要間距仍停留在100um以上的電路接點墊的測試。
而微機電剛性探針卡是在多層陶瓷基板上以半導(dǎo)體制程技術(shù)制作微剛性探針，微機電剛性探針卡主要改善了矩陣排列及高頻測試測試的困難，但缺點是探針過度剛性和不具彈性，當(dāng)探針與待測電路接點墊接觸壓力過大時，容易壓壞待測物的電路接點墊，而且探針不具彈性，若探針或待測物的電路接點墊的平坦度不好，就容易發(fā)生探針未接觸到電路接點墊的情形。
而現(xiàn)行的一種薄膜測試卡20結(jié)構(gòu)，如圖1的a圖所示，在各種可撓性電路薄膜或電路軟板28表面的電路接點上制作探針21或金屬凸塊。
這種薄膜測試卡20的探針21僅通過其底部附著在可撓性電路軟板28的表面，且探針21四周沒有包覆保護(hù)結(jié)構(gòu)來加強探針21的結(jié)構(gòu)強度，故這種薄膜測試卡20的探針21結(jié)構(gòu)其實相當(dāng)不穩(wěn)固，一但探針21受到壓力時，如圖1的b圖所示，探針21容易產(chǎn)生歪斜或下陷，這種現(xiàn)象會造成測試結(jié)果失真。
另一方面這種薄膜測試卡20的探針21制作完成后，通常必須在組裝在其它承載機構(gòu)上，但因為電路軟板28為可撓性物體，且電路軟板28的背面在相對設(shè)有探針21的區(qū)域并沒有墊高增加厚度或設(shè)有固定機構(gòu)，使得探針21容易因電路軟板28彎曲而產(chǎn)生探針21歪斜及高低不齊，如圖1的c圖所示，這種缺陷會增加這種薄膜測試卡20的組裝困難性。
由于這種薄膜測試卡20的探針21結(jié)構(gòu)有以上所述的缺陷，不易布局呈矩陣排列，故這種薄膜測試卡20的測試用途受到限制，通常只適用于測試電路接點墊是布置在IC周圍的產(chǎn)品或面板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的即在提供一種以半導(dǎo)體制程制成的一種微機電探針電路薄膜，一種應(yīng)用半導(dǎo)體制程將探針、電子電路、電路銜接點及探針承載體與介電層一起整合制成具可撓性且呈一體式結(jié)構(gòu)的多層薄膜結(jié)構(gòu)，其主要特征包括由具撓曲性的不導(dǎo)電介電層與探針、電子電路、電路銜接點及探針承載體共同構(gòu)成一體式結(jié)構(gòu)的多層薄膜，將電子電路埋置和布置在這種薄膜的介電層內(nèi)部、將探針及電路銜接點的大部分亦埋植在薄膜的介電層內(nèi)部與電子電路構(gòu)成電性連接，和形成探針及電路銜接點的端部凸伸在薄膜的外面，尤其，將該探針承載體凸設(shè)于薄膜其中一面凸伸出探針端部的相對背面，并構(gòu)成探針的緩沖機構(gòu)。
本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜的制法，以應(yīng)用半導(dǎo)體制程制作，其特征在于，包括下列步驟a、提供一制程基底；b、對步驟a的制程基底制作可以執(zhí)行步驟e的可分離接口；c、利用完成步驟b的制程基底進(jìn)行探針電路薄膜制作，使得有預(yù)制各種電子電路、探針結(jié)構(gòu)及電路銜接點的探針電路薄膜疊層在可分離接口的上面；d、對完成步驟c的探針電路薄膜續(xù)行制作探針承載體，使得探針電路薄膜具有凸起高度的探針承載體；e、破壞制程基底與探針電路薄膜之間的可分離接口，使得探針電路薄膜與制程基底相互分離和取下；f、對步驟e取下的探針電路薄膜進(jìn)行后續(xù)微結(jié)構(gòu)加工和制成一種微機電探針電路薄膜。
這種微機電探針電路薄膜的探針結(jié)構(gòu)，由微機電探針電路薄膜的介電層內(nèi)部向外延伸且呈一體式結(jié)構(gòu)，使得探針本體大部分受到介電層的包覆和保護(hù)，故探針相當(dāng)牢固不易產(chǎn)生歪斜現(xiàn)象并可避免受到損傷；而且電子電路布局在介電層內(nèi)部可設(shè)呈多層電路布局，故這種微機電探針電路薄膜的探針可呈高密度布置和呈矩陣排列。
本發(fā)明的另一主要目的是在提供制作上述微機電探針電路薄膜的制法，其制程系應(yīng)用到半導(dǎo)體制程技術(shù)，且方法步驟包括提供可進(jìn)行以半導(dǎo)體技術(shù)在表面加工的制程基底；可分離接口制作；探針電路薄膜制作；探針承載體制作；可分離接口分離；及后續(xù)微結(jié)構(gòu)加工。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，在步驟c進(jìn)行制作探針電路薄膜的探針及電路銜接點的制程中，以介電層形成構(gòu)成探針及電路銜接點結(jié)構(gòu)的各式凹槽，且在凹槽內(nèi)填入金屬材質(zhì)；待進(jìn)行步驟f對取下的探針電路薄膜進(jìn)行后續(xù)微結(jié)構(gòu)加工的時候，再將包覆探針或電路銜接點的介電層蝕刻，以制成微機電薄膜探測頭。
作為本發(fā)明的又一種改進(jìn)，在步驟c進(jìn)行制作探針電路薄膜的微結(jié)構(gòu)的制程中，以介電層形成各式凹槽，且在凹槽內(nèi)填入金屬材質(zhì)之后，以微影技術(shù)使用光阻在金屬材質(zhì)上方形成各式圖形，再以蝕刻或電鍍制程對金屬材質(zhì)做微結(jié)構(gòu)加工；待進(jìn)行步驟f對取下的探針電路薄膜進(jìn)行后續(xù)微結(jié)構(gòu)加工的時候，再將包覆微結(jié)構(gòu)的介電層蝕刻，以制成微機電薄膜探測頭。
作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，在步驟f對取下的探針電路薄膜進(jìn)行蝕刻介電層的過程中，將探針或微結(jié)構(gòu)周圍的介電層設(shè)成較高且構(gòu)成探針或微結(jié)構(gòu)的保護(hù)結(jié)構(gòu)。
作為本發(fā)明的再一種改進(jìn)，1)在步驟d進(jìn)行對探針電路薄膜制作探針承載體時，以表面黏著技術(shù)將探針承載體黏著在探針電路薄膜上面；或2)在步驟d制作探針承載體時，以網(wǎng)板技術(shù)定義形成探針承載體的凹槽，且將探針承載體材質(zhì)填入網(wǎng)板的凹槽內(nèi)之后，再將網(wǎng)板移除和借此制成探針承載體；或3)在步驟d制作探針承載體時，以光阻定義形成探針承載體的凹槽，且將承載體材質(zhì)填入光阻的凹槽內(nèi)之后，再將光阻移除和借此制成探針承載體；或4)在步驟d制作探針承載體時，先制作一承載體層，再移除承載體層不需要的部分和借此制成探針承載體；或5)在步驟d制作探針承載體時，先制作一承載體層，且待探針電路薄膜與基底分離后，再移除承載體層不需要的部分和借此制成探針承載體；或6)在步驟d制作探針承載體時，以探針電路薄膜本身的介電層做為承載體層，再將定義探針承載體以外的介電層移除，并借此形成探針承載體。
本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，由具撓曲性的不導(dǎo)電介電層與探針、電子電路、電路銜接點及探針承載體共同構(gòu)成一體式結(jié)構(gòu)的多層薄膜，且電子電路埋置和布置在薄膜的介電層內(nèi)部，探針及電路銜接點的大部分埋植在薄膜的介電層內(nèi)部與電子電路構(gòu)成電性連接，探針及電路銜接點的端部凸伸在薄膜的外面，而探針承載體凸設(shè)于薄膜其中一面凸伸出探針端部的相對背面，并且構(gòu)成探針的緩沖機構(gòu)。
該薄膜的兩面都設(shè)有電路銜接點。
該薄膜的介電層內(nèi)部的電子電路為布局呈多層電路。
該薄膜的介電層內(nèi)部的多層電路之間設(shè)有防止干擾的接地層。
該薄膜的介電層內(nèi)部的電子電路，為設(shè)有電阻、電容、電感或其它電子組件的電子電路。
該薄膜的探針為構(gòu)成懸臂式彈性探針。
探針端部為構(gòu)成嵌合式針頭、嵌入式針頭或混合式針頭的其中一種。
探針承載體的材質(zhì)選用陶瓷、硅、硅化物、玻璃、石英、橡膠、塑料、環(huán)氧樹脂、聚合物或金屬及其合金的其中一種。
薄膜的介電層材質(zhì)選用聚乙醯胺或二氧化硅。
以微機電探針電路薄膜的電路銜接點與一具測試功能的印刷電路板的電路構(gòu)成電性連接，且以微機電探針電路薄膜與該印刷電路板共同組成架設(shè)在測試裝置上的一種微機電薄膜探測頭。
本發(fā)明的這種微機電探針電路薄膜可結(jié)合測試用途的印刷電路板共同組成一種微機電薄膜探測頭，且這種探測頭的應(yīng)用范圍包括可應(yīng)用于覆晶電路基板測試、晶圓裸晶測試、液晶面板測試、及內(nèi)存測試等。


圖1為一種習(xí)知薄膜測試卡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B為本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖2C為本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖2D為本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖2E為本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖2F為本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜可應(yīng)用于覆晶基板測試裝置的示意圖；圖4A本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜的制造方法流程圖；圖4B為本發(fā)明的一種微機電探針電路薄膜的制造方法流程圖；圖5A為微機電探針電路薄膜在制作過程中與保持其不會彎曲、膨脹或變形的制程基底相互分離的示意圖；
圖5B為微機電探針電路薄膜在制作過程中與保持其不會彎曲、膨脹或變形的制程基底相互分離的示意圖；圖6為本發(fā)明制作微機電探針電路薄膜的探針承載體的說明圖；圖7為本發(fā)明制作微機電探針電路薄膜的探針承載體的說明圖；圖8為本發(fā)明制作微機電探針電路薄膜的探針承載體的說明圖；圖9為本發(fā)明制作微機電探針電路薄膜的探針承載體的說明圖；圖10為本發(fā)明制作微機電探針電路薄膜的探針承載體的說明圖；圖11為本發(fā)明的微機電探針電路薄膜可應(yīng)用于裸晶測試裝置的示意圖。
17、芯片 18、電路接點墊 20、薄膜測試卡21、探針 23、電路 25、下電路接點26、印刷電路板 27、上電路接點 28、印刷電路軟板30、制程基板 31、介電層21a、嵌合式針頭 21b、嵌入式針頭21c、混合式針頭33、電子電路 34、電路銜接點 35、探針承載體36、光阻 37、承載體層 37a、蝕刻阻罩39、可分離接口 39a、可分離接口層 41、聚乙醯胺43、網(wǎng)板 44、鋼刀 46、蝕刻口50、訊號分析裝置 55、電容 56、電阻62、挾持座 63、覆晶基板 71、接地層90、探針電路薄膜 100、微機電探針電路薄膜110、微機電薄膜探測頭115、下測試裝置
具體實施例方式
如圖2A至圖2F所示，本發(fā)明所示的微機電探針電路薄膜100應(yīng)用半導(dǎo)體制程技術(shù)以具可撓曲特性且不導(dǎo)電的介電材質(zhì)31或稱介電層31疊層構(gòu)成一種可撓性的多層薄膜，并且在制程中將探針21、電子電路33、電路銜接點34及探針承載體35與介電層31一起整合制成一體式結(jié)構(gòu)的多層薄膜結(jié)構(gòu)。
這種微機電探針電路薄膜100因為是應(yīng)用半導(dǎo)體制程制作，所以可依據(jù)需求及使用用途制成各種不相同功能或用途的多層薄膜結(jié)構(gòu)，但每種微機電探針電路薄膜100的基本構(gòu)造特征一律相同，具備探針21、電子電路33、電路銜接點34、探針承載體35及介電層31共同整合制成一體式結(jié)構(gòu)，且電子電路33系埋置和布置在介電層31的內(nèi)部，探針21及電路銜接點34大部分埋植在介電層31內(nèi)部，并與介電層31內(nèi)部的電子電路33構(gòu)成電性連接，探針21及電路銜接點34的前端部則凸伸在微機電探針電路薄膜100的單面或兩面，尤其，探針承載體35一體成形于相對微機電探針電路薄膜100的該面凸設(shè)有探針21的背面。
這種微機電探針電路薄膜100設(shè)有探針承載體35的目的有二主要功用在于固定探針21及保持探針21的相對平面度；其次要功用在于提供彈性作用、便于組裝、以及使探針31組裝后高于其它表面，并構(gòu)成探針31的緩沖機構(gòu)。
微機電探針電路薄膜100的電子電路33可使用以銅、金、鋁、鎢、銀及其合金等為材質(zhì)，也可在電路導(dǎo)線表面覆蓋其它保護(hù)層譬如鎳、鉻、鈦、鉑、鈹及其合金等；而且，可以依據(jù)需求將各種電子電路33布置在介電層31的內(nèi)部，例如，如圖2C所示，電子電路33的電路設(shè)計可加入電容55及電阻56等組件，以增加微機電探針電路薄膜100的電路功能；或者，如圖2A或圖2D所示，可以依據(jù)需求布局成多層布局的電子電路33，以及，如圖2A所示，在多層布局的電子電路33之間可制作接地層71以隔絕電性互相干擾。
微機電探針電路薄膜100的電路銜接點34可以依據(jù)需求制成貫穿或不貫穿微機電探針電路薄膜100。以及，這種微機電探針電路薄膜100的探針21可以依據(jù)需求以半導(dǎo)體制程制成如圖2B所示的垂直式探針，或如圖2E所示，制成懸臂式彈性探針，以及，如圖2F所示，探針21的針頭可以制成嵌合式針頭21a、嵌入式針頭21b、或混合式針頭21c。而且，探針21的針頭部分與電路銜接點34可以各別分布在微機電探針電路薄膜100的同面或不同面。
探針21可使用以鎢、鎳、鈷、銅、金及其合金為材質(zhì)，亦可利用各種金屬成長技術(shù)，如電鍍、化學(xué)鍍或其它化學(xué)氣相沉積、真空物理濺鍍等技術(shù)，再加以包覆其它金屬如鉻、銠、鉑、鈦、鈹銅及其合金等。
這種微機電探針電路薄膜100的探針21及電路銜接點34的后端部，埋植在介電層31內(nèi)部且受到介電層31的緊密包覆，所以，微機電探針電路薄膜100的介電層31除了構(gòu)成可以牢固包覆探針21及電路銜接點34的穩(wěn)固結(jié)構(gòu)之外，并構(gòu)成可以屏障探針21及電路銜接點34避免受損的保護(hù)結(jié)構(gòu)。
此外，本發(fā)明的微機電探針電路薄膜100，通過電子電路33的多層布局，可使探針21被布置成矩陣排列。如圖3所示，當(dāng)微機電探針電路薄膜100與印刷電路板26組裝成一種微機電薄膜探測頭110時，其用途就可應(yīng)用于符合矩陣排列的各種高階覆晶封裝IC的測試。
如圖4A及圖4B所示，本發(fā)明制造微機電探針電路薄膜100的方法，包括應(yīng)用半導(dǎo)體制程的堆棧介電層及金屬線路層技術(shù)、各種金屬及非金屬成長技術(shù)和移除技術(shù)、光阻和微影技術(shù)、圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)、及各種化學(xué)機械研磨及離子布植等技術(shù)，且所制成的微機電探針電路薄膜100具有可撓性、和具有各種金屬電子電路33、及包含探針21、電路銜接點34及探針承載體35等微結(jié)構(gòu)，其方法包括以下步驟a、提供一制程基底30；本發(fā)明所示的微機電探針電路薄膜100系一種可撓性制品，因此在各種半導(dǎo)體制程中必須藉平坦度及剛性夠佳的基材作為微機電探針電路薄膜100的制程基底30，以保持制作過程中的微機電探針電路薄膜100(以下簡稱探針電路薄膜90)不會彎曲、膨脹或變形，且具有高度的平坦度；本發(fā)明可選用以陶瓷、硅、石英、玻璃及鋁合金等被平坦化的基材作為制程基底30。
b、對步驟a的制程基底30制作可在后續(xù)制程中分離制程基底30的可分離接口39；雖然探針電路薄膜90在制程中必須藉制程基底30保持不會彎曲、膨脹或變形，及具有高度的平坦度，但完成制作后仍舊須與制程基底30分離；因此，在制程基底30與探針電路薄膜90的層與層之間必須預(yù)先施以各種可分離接口處理，使得后續(xù)制程中可藉由該可分離接口的分離達(dá)成使探針電路薄膜90與制程基底30分離的目的。
可分離接口39的成形方法有二種方式，第一種方式利用控制層與層之間的接合接口的接著度，以使層與層之間的接合度不佳并構(gòu)成可分離接口；如圖4B所示，在制程基底30上面連續(xù)涂布兩層聚乙醯胺(PI)41，在涂布第一層聚乙醯胺41時，加上接著劑并控制適當(dāng)熱烤固化之溫度曲線及時間，涂布第二層聚乙醯胺41時不加接著劑并控制適當(dāng)熱烤固化之溫度曲線及時間，此時，第一層聚乙醯胺41與第二層聚乙醯胺41之間的接合度不佳，借此可形成一可分離接口39；
第二種方式是在制程基底30與探針電路薄膜90之間加入易移除的材質(zhì)，并利用易移除材質(zhì)構(gòu)成制程基底30與探針電路薄膜90之間的可分離接口39。
c、利用完成步驟b的制程基底30進(jìn)行探針電路薄膜90制作，使得可分離接口39上面設(shè)有已預(yù)制各種電子電路33、探針21和電路銜接點34等微結(jié)構(gòu)的探針電路薄膜90；如圖4B所示，應(yīng)用半導(dǎo)體制程的堆棧介電層及金屬線路層技術(shù)、各種金屬及非金屬成長技術(shù)和移除技術(shù)、光阻和微影技術(shù)、及圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)等，在制程基底30的接口39上面是以介電層31形成各式凹槽，且在凹槽內(nèi)填入金屬材質(zhì)之后，以微影技術(shù)使用光阻在金屬材質(zhì)上方形成各式圖形，再以蝕刻或電鍍制程對金屬材質(zhì)做微結(jié)構(gòu)加工，使得探針電路薄膜90具有各種金屬電子電路33、及包含探針21、電路銜接點34等微結(jié)構(gòu)，d、對完成步驟c的探針電路薄膜90續(xù)行探針承載體35制作，使得探針電路薄膜90具有凸起高度的探針承載體35，且藉探針承載體35來加強固定探針21及保持探針21的相對平面度；e、破壞制程基底30與探針電路薄膜90之間的可分離接口39，使得探針電路薄膜90與制程基底30相互分離和取下；如圖5A所示，若制程基底30與探針電路薄膜90之間利用層與層之間的接合度不佳構(gòu)成可分離接口39，則藉外力以鋼刀44斜角切入和橫移，就可分離探針電路薄膜90與制程基底30。
如圖5B所示，若制程基底30與探針電路薄膜90之間系利用加入易移除材質(zhì)構(gòu)成層與層的可分離接口層39a，則利用制作許多蝕刻口46通達(dá)可分離接口層39a表面再以蝕刻液滲入和并進(jìn)行側(cè)向蝕刻，直到探針電路薄膜90與制程基底30分離為止。
f、對步驟e取下的探針電路薄膜90進(jìn)行后續(xù)微結(jié)構(gòu)加工、和制成一種微機電探針電路薄膜100。
待探針電路薄膜90與制程基底30分離后，再針探針電路薄膜90尚未完成的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工，包括經(jīng)移除多余的材質(zhì)、使微結(jié)構(gòu)露出或再精制微結(jié)構(gòu)等，使得探針電路薄膜90最后加工成一種具可撓性的微機電探針電路薄膜100制品進(jìn)行步驟d對探針電路薄膜90制作探針承載體35時，材質(zhì)可選用陶瓷、硅、硅化物、玻璃、石英、橡膠、塑料、化學(xué)組成物如環(huán)氧樹脂、聚合物及各種金屬及其合金等，更包含堆棧的復(fù)合體；且制作方法有以下各種方式1.在進(jìn)行步驟e破壞可分離接口39之前，或待進(jìn)行步驟f時，以預(yù)制的探針承載體35黏著在探針電路薄膜90；如圖6所示，使用切割完成的硅片、陶瓷片、橡膠墊、玻璃片或金屬片等探針承載體35，在探針電路薄膜90與制程基底30分離之前，或待進(jìn)行步驟f時，藉各種表面黏著技術(shù)將探針承載體35黏著在探針電路薄膜90表面。
而且，黏著劑可使用具彈性的接著劑或材質(zhì)，再將探針承載體35黏著在探針電路薄膜90表面，使得探針21具有微彈形。
2.在可分離接口分離前，以光阻形成凹槽，并在凹槽內(nèi)填入承載體材質(zhì)；如圖7所示，在可分離接口39被分離之前，利用微影技術(shù)以光阻36形成凹槽和定義探針承載體35的區(qū)域，并在凹槽內(nèi)填入探針承載體材質(zhì)，例如鎳、鈷、銅、金等，之后，將光阻36移除留下探針承載體35。
3.在進(jìn)行步驟e破壞可分離接口39之前，以網(wǎng)板技術(shù)將探針承載體材質(zhì)填入網(wǎng)板的凹槽內(nèi)；如圖7所示，在可分離接口39被分離之前，以網(wǎng)板43貼附在探針電路薄膜90表面，之后，在網(wǎng)板43的孔洞內(nèi)填入探針承載體材質(zhì)，例如橡膠、或環(huán)氧樹脂等等，再將網(wǎng)板43移除留下探針承載體35。
4.在進(jìn)行步驟e破壞可分離接口39之前，先預(yù)制一承載體層37，再移除不需要的部分和制成探針承載體35；如圖8所示，在可分離接口39被分離之前，以包含各種彈性材質(zhì)或金屬材質(zhì)先預(yù)制一承載體層37，之后，利用微影技術(shù)以光阻36定義探針承載體35的區(qū)域，待移除不需要的部分和形成探針承載體35之后，再將光阻36移除留下探針承載體35。
5.在制程中預(yù)先制作一探針承載體37，待進(jìn)行步驟f時再移除不需要的部分和制成探針承載體35如圖9所示，系在探針電路薄膜90的制程中先預(yù)制一承載體層37，并且預(yù)留一蝕刻阻罩37a以定義探針承載體35的區(qū)域，待探針電路薄膜90與制程基底30分離之后和進(jìn)行步驟f時，利用蝕刻阻罩37a將承載體層37不需要的部分移除和制成探針承載體35。
6.以探針電路薄膜90本身的介電層31做為承載體層，在進(jìn)行步驟e破壞可分離接口39之前，或待進(jìn)行步驟f時，再移除不需要的部分，使得探針電路薄膜90具有探針承載體35如圖10所示，系以探針電路薄膜90本身的介電層31做為承載體層，先制作一蝕刻阻罩37a以定義探針承載體35的區(qū)域之后，在進(jìn)行步驟e破壞可分離接口39之前，利用蝕刻阻罩37a將定義探針承載體35以外的介電層031移除，使得定義探針承載體35區(qū)域內(nèi)的介電層31高于區(qū)域外的介電層31，并藉此形成探針承載體35。而且，蝕刻阻罩37a可以移除或不移除。
或者，在探針電路薄膜90的制程中先在介電層31預(yù)留一蝕刻阻罩37a以定義探針承載體35的區(qū)域，待探針電路薄膜90與制程基底30分離之后和進(jìn)行步驟f時，再利用蝕刻阻罩37a將定義探針承載體35以外的介電層31移除，并借此形成探針承載體35。
由以上制法所制成的微機電探針電路薄膜100，具有以下優(yōu)點1.可將包含電阻、電容、電感或其它電子組件的各種電子電路33、及包含探針21和電路銜接點34微機電組件整合成一體式結(jié)構(gòu)的可撓性微機電探針電路薄膜100。
2.微機電探針電路薄膜100在制程中藉平坦的制程基底30保持不會彎曲、膨脹或變形，故微機電探針電路薄膜100具有高度的平坦度。
3.探針21及電路銜接點34可以各別布局在可撓性微機電探針電路薄膜100的單面或兩面，故應(yīng)用范圍廣范。
4.探針21結(jié)構(gòu)系由微機電探針電路薄膜100內(nèi)部向外延伸的一體結(jié)構(gòu)，且探針21本體大部分受到介電材質(zhì)或介電層31的包覆和保護(hù)，故探針21牢固不易產(chǎn)生歪斜現(xiàn)象并可避免受到損傷。
5.電子電路33系布置在微機電探針電路薄膜100的內(nèi)部，且容許電子電路33設(shè)呈多層電路布局，故探針21的間距可以做到小于20um以下呈高密度布置，尤其可布置呈矩陣排列。
6.在多層電路之間可制作接地層避免干擾，故可設(shè)計更高頻的電子電路33。
7.微機電探針電路薄膜100具有探針承載體35結(jié)構(gòu)，且探針承載體35可選用彈性材質(zhì)制成或構(gòu)成彈性架構(gòu)，當(dāng)探針21受到壓力時，會將受力傳至探針承載體35和由探針承載體35承受過大的壓力，故探針21具特優(yōu)的耐用性。
在應(yīng)用方面，如圖3所示，利用本發(fā)明的微機電探針電路薄膜100的電子電路33直接與印刷電路板26的電路23相連，可促成微機電探針電路薄膜100與印刷電路板26組成一種微機電薄膜探測頭110，并可組裝在各種架構(gòu)上作為各種測試用途的探測頭。
尤其，本發(fā)明的微機電探針電路薄膜100除了具可撓性外，微機電探針電路薄膜100的探針承載體35亦設(shè)成具彈性的緩沖機構(gòu)，所以，當(dāng)微機電薄膜探測頭110在進(jìn)行測試時，除了可承受探針21所傳來的壓力外，并可發(fā)揮微調(diào)探針21的些許高低落差，因此，縱使在待測物的平坦度不佳的情況下，本發(fā)明所示的這種微機電薄膜探測頭110仍然可以正常作業(yè)。
這種微機電薄膜探測頭110的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，包括應(yīng)用于覆晶電路基板測試、晶圓裸晶測試、液晶面板測試、及內(nèi)存測試等。
例如，圖3為本發(fā)明所示的微機電薄膜探測頭110應(yīng)用在覆晶基板測試的實施例，此測試系統(tǒng)包含一組微機電薄膜探測頭110及一組以微機電探針電路薄膜100構(gòu)成的下測試裝置115。進(jìn)行測試時，將覆晶電路基板63置入挾持座62內(nèi)，且使下測試裝置115的探針21與覆晶電路基板63的下電路接點25構(gòu)成電性連接接觸，之后，將微機電薄膜探測頭110的探針21與覆晶電路基板63的上電路接點27構(gòu)成電性連接接觸，使整個測試系統(tǒng)從覆晶電路基板63到訊號分析裝置(Tester)50的電路成為回路。
當(dāng)整個系統(tǒng)電路成為回路時，電源及訊號可由訊號分析裝置50傳出，并經(jīng)由測試系統(tǒng)的探針21傳至覆晶電路基板63，以此方式可測試覆晶電路基板63的電路是否良好。
圖11為本發(fā)明所示的微機電薄膜探測頭110應(yīng)用在晶圓裸晶測試的實施例。進(jìn)行測試時，將微機電薄膜探測頭110的探針21與芯片17的電路接點墊18構(gòu)成電性連接接觸，使整個系統(tǒng)從芯片17到訊號分析裝置50的電路成為回路。
當(dāng)整個系統(tǒng)電路成為回路時，電源及訊號可由訊號分析裝置50傳出，并經(jīng)微機電薄膜探測頭110的的探針21傳至待測的芯片17。訊號經(jīng)由芯片17的集成電路處理后再經(jīng)由微機電薄膜探測頭110傳回至訊號分析裝置50。利用訊號分析裝置50在讀取回傳的訊號時即可判別為良品或不良品。
本發(fā)明雖以上優(yōu)述選實施例詳加說明，但其內(nèi)涵并不限于上述的實施例。凡利用本發(fā)明的技術(shù)特征所整合制作的各種微機電探針電路薄膜、或微機電薄膜測試頭及其應(yīng)用，都不脫離本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微機電探針電路薄膜的制法，以應(yīng)用半導(dǎo)體制程制作，其特征在于，包括下列步驟a、提供一制程基底；b、對步驟a的制程基底制作可以執(zhí)行步驟e的可分離接口；c、利用完成步驟b的制程基底進(jìn)行探針電路薄膜制作，使得有預(yù)制各種電子電路、探針結(jié)構(gòu)及電路銜接點的探針電路薄膜疊層在可分離接口的上面；d、對完成步驟c的探針電路薄膜續(xù)行制作探針承載體，使得探針電路薄膜具有凸起高度的探針承載體；e、破壞制程基底與探針電路薄膜之間的可分離接口，使得探針電路薄膜與制程基底相互分離和取下；f、對步驟e取下的探針電路薄膜進(jìn)行后續(xù)微結(jié)構(gòu)加工和制成一種微機電探針電路薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機電探針電路薄膜的制法，其特征在于，在步驟c進(jìn)行制作探針電路薄膜的探針及電路銜接點的制程中，以介電層形成構(gòu)成探針及電路銜接點結(jié)構(gòu)的各式凹槽，且在凹槽內(nèi)填入金屬材質(zhì)；待進(jìn)行步驟f對取下的探針電路薄膜進(jìn)行后續(xù)微結(jié)構(gòu)加工的時候，再將包覆探針或電路銜接點的介電層蝕刻，以制成微機電薄膜探測頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機電探針電路薄膜的制法，其特征在于，在步驟c進(jìn)行制作探針電路薄膜的微結(jié)構(gòu)的制程中，以介電層形成各式凹槽，且在凹槽內(nèi)填入金屬材質(zhì)之后，以微影技術(shù)使用光阻在金屬材質(zhì)上方形成各式圖形，再以蝕刻或電鍍制程對金屬材質(zhì)做微結(jié)構(gòu)加工；待進(jìn)行步驟f對取下的探針電路薄膜進(jìn)行后續(xù)微結(jié)構(gòu)加工的時候，再將包覆微結(jié)構(gòu)的介電層蝕刻，以制成微機電薄膜探測頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種微機電探針電路薄膜的制法，其特征在于，在步驟f對取下的探針電路薄膜進(jìn)行蝕刻介電層的過程中，將探針或微結(jié)構(gòu)周圍的介電層設(shè)成較高且構(gòu)成探針或微結(jié)構(gòu)的保護(hù)結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機電探針電路薄膜的制法，其特征在于，在步驟d進(jìn)行對探針電路薄膜制作探針承載體時，以表面黏著技術(shù)將探針承載體黏著在探針電路薄膜上面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機電探針電路薄膜的制法，其特征在于，在步驟d制作探針承載體時，以網(wǎng)板技術(shù)定義形成探針承載體的凹槽，且將探針承載體材質(zhì)填入網(wǎng)板的凹槽內(nèi)之后，再將網(wǎng)板移除和借此制成探針承載體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機電探針電路薄膜的制法，其特征在于，在步驟d制作探針承載體時，以光阻定義形成探針承載體的凹槽，且將承載體材質(zhì)填入光阻的凹槽內(nèi)之后，再將光阻移除和借此制成探針承載體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機電探針電路薄膜的制法，其特征在于，在步驟d制作探針承載體時，先制作一承載體層，再移除承載體層不需要的部分和借此制成探針承載體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機電探針電路薄膜的制法，其特征在于，在步驟d制作探針承載體時，先制作一承載體層，且待探針電路薄膜與基底分離后，再移除承載體層不需要的部分和借此制成探針承載體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微機電探針電路薄膜的制法，其特征在于，在步驟d制作探針承載體時，以探針電路薄膜本身的介電層做為承載體層，再將定義探針承載體以外的介電層移除，并借此形成探針承載體。
11.一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，由具撓曲性的不導(dǎo)電介電層與探針、電子電路、電路銜接點及探針承載體共同構(gòu)成一體式結(jié)構(gòu)的多層薄膜，且電子電路埋置和布置在薄膜的介電層內(nèi)部，探針及電路銜接點的大部分埋植在薄膜的介電層內(nèi)部與電子電路構(gòu)成電性連接，探針及電路銜接點的端部凸伸在薄膜的外面，而探針承載體凸設(shè)于薄膜其中一面凸伸出探針端部的相對背面，并且構(gòu)成探針的緩沖機構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，該薄膜的兩面都設(shè)有電路銜接點。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，該薄膜的介電層內(nèi)部的電子電路為布局呈多層電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，該薄膜的介電層內(nèi)部的多層電路之間設(shè)有防止干擾的接地層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，該薄膜的介電層內(nèi)部的電子電路，為設(shè)有電阻、電容、電感或其它電子組件的電子電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，該薄膜的探針為構(gòu)成懸臂式彈性探針。
17.根據(jù)權(quán)利要求11、12或14所述的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，探針端部為構(gòu)成嵌合式針頭、嵌入式針頭或混合式針頭的其中一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求11、12或14所述的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，探針承載體的材質(zhì)選用陶瓷、硅、硅化物、玻璃、石英、橡膠、塑料、環(huán)氧樹脂、聚合物或金屬及其合金的其中一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求11、12或14所述的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，薄膜的介電層材質(zhì)選用聚乙醯胺或二氧化硅。
20.根據(jù)權(quán)利要求11、12或14所述的一種微機電探針電路薄膜，其特征在于，以微機電探針電路薄膜的電路銜接點與一具測試功能的印刷電路板的電路構(gòu)成電性連接，且以微機電探針電路薄膜與該印刷電路板共同組成架設(shè)在測試裝置上的一種微機電薄膜探測頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微機電探針電路薄膜及其制法；該微機電探針電路薄膜以應(yīng)用半導(dǎo)體制程制成，將探針、電子電路、電路銜接點及探針承載體與介電層一起整合制成具可撓性且呈一體式多層薄膜結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征包括電子電路布置在介電層的內(nèi)部，并可設(shè)成多層電路布局，且探針及電路銜接點的大部分亦埋植在介電層內(nèi)部與電子電路構(gòu)成電性連接，以及僅將探針及電路銜接點的端部凸伸在薄膜的外面，故探針結(jié)構(gòu)相當(dāng)牢固不易產(chǎn)生歪斜現(xiàn)象并可避免受到損傷，尤其，這種微機電探針電路薄膜以具彈性且墊高厚度的探針承載體構(gòu)成探針的緩沖機構(gòu)，故具有避免探針承受過大壓力的機能。
文檔編號G01R1/073GK1632596SQ20051000767
公開日2005年6月29日 申請日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者董玟昌 申請人:董玟昌