CN104655884A - 涂布探针及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涂布探针及其制作方法。所述涂布探针包括探针本体以及披覆层。探针本体具有末端。披覆层覆盖探针本体的末端的表面，其中披覆层包括纳米碳材层，且纳米碳材层包括纳米碳材。

Description

涂布探针及其制作方法
技术领域
本发明是有关于一种涂布探针及其制作方法。
背景技术
随着半导体技术的提升，3C电子技术不断推出轻薄短小以及结合许多功能(combo)的产品，例如智能型手机包括了触控面板与无线网络等功能。众多功能主要是由IC芯片(chip)驱动进行运算，而运算并作出反应的时间决定了消费者在使用上的速度，反应速度对于生活步调加快的现代社会而言，是相当重要的需求。因此，如何确定IC芯片在经过设计、掩模、晶圆制作、封装以及测试等上百道的半导体工艺后仍为合格的产品，是非常关键的。
传统上是先将晶圆上的元件切割后，再进行封装。而目前晶圆封测的技术已提升到晶圆级封装(wafer level chip scale package，WLCSP)，做法是直接先在晶圆上长锡球(solder ball)封装，最后再切割形成IC芯片。两者之间最大的差异在于IC检测频率的控制，前者可以调整检测频率，而后者则无法调整。在此情况下，对于较高频的元件而言，其测试难度即相对较高，原因是频率的增加在IC信号测试时，所产生的电阻会相对较高而降低测试的准确度，甚至无法进行测试。此外，目前的金属探针在测试过程中容易沾黏锡球而导致导电度下降，且高测试频率则易导致针尖磨损，降低探针的使用寿命。因此，亟需一种使用寿命长且测试可靠度高的探针，降低半导体封测产业的成本。
发明内容
本发明提供一种涂布探针，所述探针具有良好的导电性与机械强度。
本发明提供一种涂布探针的制作方法，通过将纳米碳材涂布于探针表面，可提高探针的导电性，并可降低锡球沾黏与针尖磨损，以提高探针的使用寿命。
本发明的涂布探针，其包括探针本体以及披覆层。探针本体具有一末端。披覆层覆盖探针本体的末端的表面，其中披覆层包括纳米碳材层，而纳米碳材层包括纳米碳材(carbon nano-materials)，此纳米碳材包括：纳米碳簇(例如巴克球(Bucky ball)(C60)的纳米碳球)；纳米碳管(例如单壁纳米碳管(SWCNT)与多壁纳米管(MWCNT))；石墨烯(例如单层石墨烯与多层石墨烯)；类金刚石碳材等。
本发明的涂布探针的制作方法包括以下步骤。提供具有一末端的探针本体，其中探针本体的材料包括金属、合金或其组合。将纳米碳材改质，使纳米碳材的表面含有-COOH基。将表面含有-COOH基的纳米碳材与硫醇进行反应，使纳米碳材的表面含有巯基(-SH)。将探针本体的末端置于表面含有-SH基的纳米碳材溶液中进行反应，以在探针本体的末端的表面形成纳米碳材层。
本发明的另一涂布探针的制作方法包括以下步骤。提供具有一末端的探针本体，其中探针本体的材料包括金属、合金或其组合。通过蒸镀，将纳米碳材沉积于末端的表面，以在探针本体的末端的表面形成纳米碳材层。
本发明的另一涂布探针，其包括探针本体以及披覆层。探针本体具有一末端。披覆层覆盖探针本体的末端的表面，其中披覆层包括金属氮化物层，而金属氮化物层包括金属氮化物，此金属氮化物包括TiN或CrN。
本发明的又另一涂布探针的制作方法包括以下步骤。提供具有一末端的探针本体，其中探针本体的材料包括金属、合金或其组合。通过蒸镀，将金属氮化物沉积于末端的表面，以在探针本体的末端的表面形成金属氮化物层。
基于上述，本发明的实施例所提供的涂布探针可降低锡球沾黏，并具有良好的导电性与测试可靠度，进而降低测试成本。
为了让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的无涂布探针的侧视示意图。
图2是本发明一实施例的无涂布探针的末端俯视示意图。
图3是依照本发明的第一实施例的涂布探针的侧视示意图。
图4是图3中虚线区域的局部放大图。
图5是依照本发明的第一实施例的涂布探针的制作方法流程图。
图6是依照本发明的第二实施例的涂布探针的侧视示意图。
图7是图6中虚线区域的局部放大图。
图8是依照本发明的第二实施例的涂布探针的制作方法流程图。
图9是依照本发明的第三实施例的涂布探针的侧视示意图。
图10是图9中虚线区域的局部放大图。
图11是依照本发明的第三实施例的涂布探针的制作方法流程图。
图12是依照本发明的一实施例的涂布探针与现有探针的电流-电压测试曲线图。
图13是依照本发明另一实施例的涂布探针与现有探针的电流-电压测试曲线图。
【符号说明】
10、20、30：涂布探针
110：探针本体
110a：末端
112、114、116、118：凸部
120、220、320：披覆层
122、222：纳米碳材层
122a：纳米碳材
122b：连接基
124：疏水层
322：金属氮化物层
322a：金属氮化物
A、B、C、D：曲线
R：区域
S502、S504、S506、S508、S510、S802、S804、S806、S1102、S1104、S1106：步骤
具体实施方式
图1是本发明一实施例的无涂布探针的侧视示意图。图2是本发明一实施例的无涂布探针的末端俯视示意图。请同时参照图1与图2。无涂布探针包括探针本体110，而探针本体110具有一个末端110a，如图2所示，探针本体110的末端110a包括四个凸部(protrusion)112、114、116与118，且末端110a呈莲花形(lotus-shaped)，但本发明不限于此，探针本体110的末端110a只要可使探针与测试样品接触即可。探针本体110的材料例如是金属、合金或其组合，更具体地说，上述金属是选自由Cu、Pd、Ag、Au、Re以及W所组成的族群，但本发明也不限制探针本体110的材料，只要可使探针具有导电性即可。
图3是依照本发明的第一实施例的涂布探针的侧视示意图。图4是图3中虚线区域R的局部放大图。请同时参照图3与图4。依照本发明的第一实施例的涂布探针10包括探针本体110以及披覆层120。探针本体110具有一个末端110a。披覆层120覆盖探针本体110的末端110a的表面。在本实施例中，如图4所示，披覆层120包括纳米碳材层122以及疏水层124。披覆层120的厚度例如是50nm至lμm，优选为50nm至0.5μm，但本发明不限于此。纳米碳材层122包括纳米碳材122a以及连接基(linkinggroup)122b。以下将参照附图，详细说明本实施例的涂布探针10。
在本实施例中，纳米碳材层122的纳米碳材122a例如是纳米碳球(carbon nano-capsules)、纳米碳管(carbon nanotube，CNT)、石墨烯(graphene)、类金刚石碳材(diamond like carbon，DLC)或其类似材料。由于纳米碳球的结构稳定且易分散于溶剂，从提高探针的导电性与降低磨耗程度的观点而言，纳米碳材122a优选为纳米碳球，其中纳米碳球的粒径例如是100nm至10nm，但本发明不限于此。在本实施例中，纳米碳材层122还包括连接基122b，其中连接基122b包括酰胺键(amide bond)以及巯基(mercapto group)，且纳米碳材122a通过连接基122b的巯基与探针本体110的末端110a键结在一起。应注意，在图4中，连接基122b的-(CH2)n-的n为正整数，且1≤n≤4，但本发明不限于此。在其他实施例中，纳米碳材122a也可以不通过连接基122b而直接披覆于末端110a表面。由于本实施例的涂布探针10的末端110a表面具有纳米碳材层122，因此可提高探针本体110的末端110a的耐磨性，并增加探针的导电性。
此外，在本实施例中，披覆层120还可以包括疏水层124，其中纳米碳材层122位于探针本体110的末端110a与疏水层124之间。更具体而言，疏水层124包括含氟硅烷基，含氟硅烷基可由-Si(CHF)nF表示，其中n为正整数，且1≤n≤10。值得注意的是，由于本实施例的涂布探针10的末端110a表面具有疏水层124，因此可降低锡球沾黏于探针本体110的末端110a，进而可提高IC测试的准确度。
如上文所述，纳米碳材122a通过连接基122b的巯基与探针本体110的末端110a键结在一起。更详细而言，在探针本体110的材料为金属的情况下，连接基122b可与探针本体110的末端110a形成硫-金属键，由于此键的键结力强，因此能牢固地将纳米碳材122a披覆于探针本体110的末端110a表面，进而在末端110a表面形成纳米碳材层122。此外，纳米碳材122a并通过其表面的氧原子与氟硅烷高分子的硅原子形成-O-Si键，使氟硅烷高分子可以牢固地接着于纳米碳材层122表面而形成疏水层124，从而与纳米碳材层122一起构成披覆层120的双层结构。但本发明不限于此，在其他实施例中，披覆层120也可以是单层结构，也就是，仅包括纳米碳材层122。值得注意的是，在本实施例中，由于涂布探针10的末端110a表面的披覆层120为包括纳米碳材层122与疏水层124的双层结构，因此涂布探针10除了可同时具备良好的耐磨性与导电性之外，还可降低锡球沾黏于探针本体110的末端110a，进而可提高IC测试的准确度。
在本实施例中，披覆层120还可以包括反应***联物质(reactivecross-linking substance)(未绘示)。其中反应***联物质可与纳米碳材122a构成网状结构。具体而言，反应***联物质可以使纳米碳材122a与探针本体110的末端110a交联在一起，或可以使纳米碳材122a彼此交联在一起。通过上述反应***联物质的交联反应，可强化纳米碳材层122的机械强度以及纳米碳材层122与探针本体110的末端110a的接着强度，进而增加涂布探针10的使用寿命。
在本实施例中，反应***联物质可以包括两种以上的反应性官能基，其中，反应性官能基例如选自由-OH、-SH、-COOH、-SiH、-SiOR及-NH2所组成的族群。更具体而言，反应***联物质例如是1，2-双(三氯甲硅烷基)乙烷(1，2-bis(trichlorosilyl)ethane)或1，6-双(三氯甲硅烷基)己烷(1，6-bis(trichlorosilyl)hexane)。以下将参照附图详细说明本实施例的涂布探针10的制作方法。
图5是依照本发明第一实施例的涂布探针的制作方法流程图。应注意，本实施例是以浸渍镀膜为例作说明，但本发明不限于此，也可使用电镀或其类似方式来制作涂布探针。首先，在步骤S502中，提供具有末端110a的探针本体100，探针本体110的材料例如包括金属、合金或其组合。接着，在步骤S504中，将纳米碳材122a酸化改质，使纳米碳材122a的表面含有-COOH基，纳米碳材122a例如是纳米碳球、纳米碳管、石墨烯、类金刚石碳材或其类似材料。接着，在步骤S506中，将表面含有-COOH基的纳米碳材122a与带有胺基(-NH2)的硫醇(R-SH)加入N，N-二甲基甲酰胺(N，N-dimethylformamide，DMF)中，并在60℃下进行脱水反应24小时。在反应后，硫醇通过酰胺键(amide bond)与纳米碳材122a键结，而使纳米碳材122a的表面露出巯基(-SH)，从而在纳米碳材122a的表面形成多个连接基112b。应注意，此处的连接基112b是指在纳米碳材122a的表面与露出的巯基之间的化学部分(moiety)。之后，在步骤S508中，将探针本体110的末端110a置于表面具有连接基112b的纳米碳材122a溶液中，使连接基112b露出的巯基(-SH)与探针的末端110a进行化学吸附约5至10分钟，以形成硫-金属键，从而在探针本体110的末端110a表面形成纳米碳材层122。
最后，在本实施例中，为了降低锡球沾黏于探针本体110的末端110a上，可在步骤S510中进一步地对纳米碳材层122表面进行疏水处理。更具体而言，将形成于探针本体110的末端110a表面的纳米碳材层122与氟硅烷高分子进行反应约30分钟，使纳米碳材层122表面的氧原子与氟硅烷高分子的硅原子形成-O-Si键，而在纳米碳材层122的表面形成疏水层124，其中，纳米碳材层122位于探针本体110的末端110a与疏水层124之间。虽然在本实施例中，疏水层124是在纳米碳材层122形成之后才形成，然而，也可以视需要，先对纳米碳材122a的表面进行疏水处理，形成疏水层124，再将表面有疏水层124的纳米碳材122a与探针本体110的末端110a进行反应。值得注意的是，在本实施例中，由于涂布探针10的末端110a表面的披覆层120是包括纳米碳材层122与疏水层124的双层结构，因此涂布探针10除了可同时具备良好的耐磨性与导电性之外，还可降低锡球沾黏，进而可提高IC测试的准确度。
除了上述图5的步骤S502至S510之外，为了强化纳米碳材层122的机械强度以及其与探针的末端110a之间的接着强度，还可以添加反应***联物质(未绘示)，使纳米碳材122a与探针本体110的末端110a交联在一起，或使纳米碳材122a彼此交联在一起。在本实施例中，反应***联物质可以包括两种以上的反应性官能基，其中，反应性官能基例如选自由-OH、-SH、-COOH、-SiH、-SiOR及-NH2所组成的族群。更具体而言，反应***联物质例如是1，2-双(三氯甲硅烷基)乙烷(1，2-bis(trichlorosilyl)ethane)或1，6-双(三氯甲硅烷基)己烷(1，6-bis(trichlorosilyl)hexane)。
图6是依照本发明的第二实施例的涂布探针的侧视示意图。图7是图6中虚线区域R的局部放大图。本实施例的涂布探针20与图2的实施例的涂布探针10相似，其主要差异在于披覆层220中的纳米碳材层222的结构，更具体地说，相比于纳米碳材层122而言，纳米碳材层222不包括连接基122b，而仅由纳米碳材122a所构成，以下将参照附图详细说明本实施例。首先，请回去参照图1与图2，类似地，本实施例的无涂布探针包括探针本体110，而探针本体110具有一个末端110a，如图2所示，探针本体110的末端110a包括四个凸部112、114、116与118，且末端110a呈莲花形，但本发明不限于此，探针本体110的末端110a只要可使探针与测试样品接触即可。探针本体110的材料例如是金属、合金或其组合，更具体地说，上述金属是选自由Cu、Pd、Ag、Au、Re以及W所组成的族群，但本发明也不限制探针本体110的材料，只要可使探针具有导电性即可。
接着，请同时参照图6与图7，依照本发明的第二实施例的涂布探针20包括探针本体110以及披覆层220。探针本体110具有一个末端110a。披覆层220覆盖探针本体110的末端110a的表面。在本实施例中，如图7所示，披覆层220包括纳米碳材层222以及疏水层124。披覆层220的厚度例如是50nm至1μm，优选为50nm至0.5μm，但本发明不限于此。值得注意的是，在本实施例中，纳米碳材层222仅包括纳米碳材122a，而不具有连接基122b。以下将参照附图，详细说明本实施例的涂布探针20。
在本实施例中，纳米碳材层222的纳米碳材122a例如是纳米碳球、纳米碳管、石墨烯、类金刚石碳材或其类似材料。类似地，由于纳米碳球的结构稳定以及与探针本体110的末端110a有强的附着力，从提高探针的导电性与降低磨耗程度的观点而言，纳米碳材122a优选为纳米碳球，其中纳米碳球的粒径例如是100nm至10nm，但本发明不限于此。
值得注意的是，相比于涂布探针10的纳米碳材122a是通过连接基122b键结于探针本体110的末端110a表面，本实施例的涂布探针20的纳米碳材122a则可以通过蒸镀方式而直接沉积于探针本体110的末端110a的表面。由于本实施例中的纳米碳材122a与探针本体110的末端110a直接接触，因此作用力较强而可以更牢固地披覆于探针本体110的末端110a的表面。此外，本实施例的涂布探针10的表面具有纳米碳材层122，因此可提高探针的耐磨性，并增加其导电性。
类似地，在本实施例中，披覆层220还可以包括疏水层124，其中纳米碳材层222位于探针本体110的末端110a与疏水层124之间。类似地，披覆层220的疏水层124包括含氟硅烷基，含氟硅烷基可由-Si(CHF)nF表示，其中n为正整数，且1≤n≤10。值得注意的是，由于本实施例的涂布探针20的表面具有疏水层124，因此可降低锡球沾黏，进而可提高IC测试的准确度。
如上文所述，可通过蒸镀的方式，使纳米碳材122a直接沉积于探针本体110的末端110a表面，且由于纳米碳材122a与探针本体110的末端110a表面直接接触，因此能在探针本体110的末端110a表面形成不易脱落的纳米碳材层222。本发明不限定蒸镀的方式，其可以例如是电子束蒸镀(E-gun)、等离子体蒸镀(sputtering)或其类似方式。此外，纳米碳材122a通过其表面的氧原子与氟硅烷高分子的硅原子形成-O-Si键，使氟硅烷高分子可以牢固地接着于纳米碳材层222表面而形成疏水层124，从而与纳米碳材层222一起构成披覆层220的双层结构。但本发明不限于此，在其他实施例中，披覆层220也可以是单层结构，也就是，仅包括纳米碳材层222。值得注意的是，在本实施例中，由于涂布探针20的末端110a表面的披覆层220为包括纳米碳材层222与疏水层124的双层结构，因此涂布探针20除了可同时具备良好的耐磨性与导电性之外，还可降低锡球沾黏于探针本体110的末端110a，进而可提高测试的准确度。
类似地，在本实施例中，披覆层220还可以包括反应***联物质(未绘示)，其中反应***联物质与纳米碳材122a之间构成网状结构。具体而言，反应***联物质可以使纳米碳材122a与探针本体110的末端110a交联在一起，或可以使纳米碳材122a彼此交联在一起。通过反应***联物质，可强化纳米碳材层222的机械强度以及纳米碳材层222与探针本体110的末端110a的接着强度，进而增加本发明的涂布探针20的使用寿命。
在本实施例中，反应***联物质可以包括两种以上的反应性官能基，其中反应性官能基例如选自由-OH、-SH、-COOH、-SiH、-SiOR及-NH2所组成的族群。更具体而言，反应***联物质例如是1，2-双(三氯甲硅烷基)乙烷(1，2-bis(trichlorosilyl)ethane)或1，6-双(三氯甲硅烷基)己烷(1，6-bis(trichlorosilyl)hexane)。以下将参照附图详细说明本实施例的涂布探针20的制作方法。
图8是依照本发明的第二实施例的涂布探针的制作方法流程图。应注意，本实施例是以蒸镀的方式为例作说明，但本发明不限于此。首先，在步骤S802中，提供具有末端110a的探针本体110，探针本体100的材料例如包括金属、合金或其组合。接着，在步骤S804中，通过蒸镀的方式，将纳米碳材122a直接沉积于探针本体110的末端110a的表面，以在探针本体110的末端110a的表面形成纳米碳材层222。蒸镀的方式例如是电子束蒸镀、等离子体蒸镀或其类似方式，但本发明不限于此。此外，本发明也不限定蒸镀的时间，视需要，可调整蒸镀的时间，来决定所沉积的纳米碳材层222的厚度。
最后，在本实施例中，为了降低锡球沾黏于探针本体110的末端110a上，可在步骤S806中进一步地对纳米碳材层222表面进行疏水处理。更具体而言，将形成于探针本体110的末端110a表面的纳米碳材层222与氟硅烷高分子进行反应约30分钟，使纳米碳材层222表面的氧原子与氟硅烷高分子的硅原子形成-O-Si键，而在纳米碳材层222的表面形成疏水层124，其中，纳米碳材层222位于探针本体110的末端110a与疏水层124之间。虽然在本实施例中，疏水层124是在纳米碳材层122形成之后才形成，然而，也可以视需要，先对纳米碳材122a的表面进行疏水处里，形成疏水层124，再将表面有疏水层124的纳米碳材122a与探针本体110的末端110a进行反应。值得注意的是，在本实施例中，由于涂布探针20的末端110a表面的披覆层220是包括纳米碳材层222与疏水层124的双层结构，因此涂布探针20除了可同时具备良好的耐磨性与导电性之外，还可降低锡球沾黏，进而可提高IC测试的准确度。
类似地，除了上述图8的步骤S802至S806之外，为了强化纳米碳材层222的机械强度以及其与探针本体110的末端110a之间的接着强度，还可以添加反应***联物质(未绘示)，使纳米碳材122a与探针本体110的末端110a交联在一起，或使纳米碳材122a彼此交联在一起。在本实施例中，反应***联物质可以包括两种以上的反应性官能基，其中，反应性官能基例如选自由-OH、-SH、-COOH、-SiH、-SiOR及-NH2所组成的族群。更具体而言，反应***联物质例如是1，2-双(三氯甲硅烷基)乙烷(1，2-bis(trichlorosilyl)ethane)或1，6-双(三氯甲硅烷基)己烷(1，6-bis(trichlorosilyl)hexane)。
图9是依照本发明的第三实施例的涂布探针的侧视示意图。图10是图9中虚线区域的局部放大图。本实施例的涂布探针30与图6的实施例的涂布探针20相似，其主要差异在于披覆层320的组成，更具体地说，相比于披覆层220具有纳米碳材层222，披覆层320则是包括金属氮化物层322，以下将参照附图详细说明本实施例。首先，请回去参照图1与图2，类似地，本实施例的无涂布探针包括探针本体110，而探针本体110具有一个末端110a，如图2所示，探针本体110的末端110a包括四个凸部112、114、116与118，且末端110a呈莲花形，但本发明不限于此，探针本体110的末端110a只要可使探针与测试样品接触即可。探针本体110的材料例如是金属、合金或其组合，更具体地说，上述金属是选自由Cu、Pd、Ag、Au、Re以及W所组成的族群，但本发明也不限制探针本体110的材料，只要可使探针具有导电性即可。
接着，请同时参照图9与图10，依照本发明的第三实施例的涂布探针30包括探针本体110以及披覆层320。探针本体110具有一个末端110a。披覆层320覆盖探针本体110的末端110a的表面。在本实施例中，如图10所示，披覆层320包括金属氮化物层322以及疏水层124。披覆层320的厚度例如是50nm至1μm，优选为50nm至0.5μm，但本发明不限于此。以下将参照附图，详细说明本实施例的涂布探针30。
在本实施例中，金属氮化物层322的金属氮化物322a例如是TiN或CrN，但本发明不限于此。值得注意的是，本实施例的涂布探针30的金属氮化物322a可以通过蒸镀方式而直接沉积于探针本体110的末端110a的表面。由于本实施例中的金属氮化物322a与探探针本体110的末端110a之间直接接触，因此作用力较强而可以牢固地披覆于探针本体110的末端110a的表面。此外，本实施例的涂布探针30的表面具有金属氮化物层322，因此可提高探针的耐磨性，并增加其导电性。
类似地，在本实施例中，披覆层320还可以包括疏水层124，其中金属氮化物层322位于探针本体110的末端110a与疏水层124之间。类似地，披覆层320的疏水层124包括含氟硅烷基，含氟硅烷基可由-Si(CHF)nF表示，其中n为正整数，且1≤n≤10。值得注意的是，由于本实施例的涂布探针30的表面具有疏水层124，因此可降低锡球沾黏，进而可提高IC测试的准确度。
如上文所述，可通过蒸镀的方式，使金属氮化物322a直接沉积于探针本体110的末端110a表面，且由于金属氮化物322a与探针本体110的末端110a表面直接接触，因此能在探针本体110的末端110a表面形成不易脱落的金属氮化物层322。本发明不限定蒸镀的方式，其可以例如是电子束蒸镀、等离子体蒸镀或其类似方式。此外，金属氮化物322a通过其表面的金属氮氧化物的氧原子与氟硅烷高分子的硅原子形成-O-Si键，使氟硅烷高分子可以牢固地接着于金属氮化物层322表面而形成疏水层124，从而与金属氮化物层322一起构成披覆层320的双层结构。但本发明不限于此，在其他实施例中，披覆层320也可以是单层结构，也就是，仅包括金属氮化物层322。值得注意的是，在本实施例中，由于涂布探针30的末端110a表面的披覆层320为包括金属氮化物层322与疏水层124的双层结构，因此涂布探针30除了可同时具备良好的耐磨性与导电性之外，还可降低锡球沾黏于探针本体110的末端110a，进而可提高测试的准确度。
类似地，在本实施例中，披覆层320还可以包括反应***联物质(未绘示)，其中反应***联物质与金属氮化物322a之间构成网状结构。具体而言，反应***联物质可以使金属氮化物322a与探针本体110的末端110a交联在一起，或可以使金属氮化物322a彼此交联在一起。通过反应***联物质，可强化金属氮化物层322的机械强度以及金属氮化物层322与探针本体110的末端110a的接着强度，进而增加本发明的涂布探针30的使用寿命。
在本实施例中，反应***联物质可以包括两种以上的反应性官能基，其中反应性官能基例如选自由-OH、-SH、-COOH、-SiH、-SiOR及-NH2所组成的族群。更具体而言，反应***联物质例如是1，2-双(三氯甲硅烷基)乙烷(1，2-bis(trichlorosilyl)ethane)或1，6-双(三氯甲硅烷基)己烷(1，6-bis(trichlorosilyl)hexane)。以下将参照附图详细说明本实施例的涂布探针30的制作方法。
图11是依照本发明的第三实施例的涂布探针的制作方法流程图。应注意，本实施例是以蒸镀的方式为例作说明，但本发明不限于此。首先，在步骤S1102中，提供具有末端110a的探针本体110，探针本体100的材料例如包括金属、合金或其组合。接着，在步骤S1104中，通过蒸镀的方式，将金属氮化物322a直接沉积于探针本体110的末端110a的表面，以在探针本体110的末端110a的表面形成金属氮化物层322。蒸镀的方式例如是电子束蒸镀、等离子体蒸镀或其类似方式，但本发明不限于此。此外，本发明也不限定蒸镀的时间，视需要，可调整蒸镀的时间，来决定所沉积的金属氮化物层322的厚度。
最后，在本实施例中，为了降低锡球沾黏于探针本体110的末端110a上，可在步骤S1106中进一步地对金属氮化物层322表面进行疏水处理。更具体而言，将形成于探针本体110的末端110a表面的金属氮化物层322与氟硅烷高分子进行反应约30分钟，使金属氮化物层322表面的氮原子与氟硅烷高分子的硅原子形成-N-Si键，而在金属氮化物层322的表面形成疏水层124，其中，金属氮化物层322位于探针本体110的末端110a与疏水层124之间。虽然在本实施例中，疏水层124是在纳米碳材层122形成之后才形成，然而，也可以视需要，先对金属氮化物322a的表面进行疏水处里，形成疏水层124，再将表面有疏水层124的金属氮化物322a与探针本体110的末端110a进行反应。值得注意的是，在本实施例中，由于涂布探针30的末端110a表面的披覆层320是包括金属氮化物层322与疏水层124的双层结构，因此涂布探针30除了可同时具备良好的耐磨性与导电性之外，还可降低锡球沾黏，进而可提高IC测试的准确度。
类似地，除了上述图11的步骤S1102至S1106之外，为了强化金属氮化物层322的机械强度以及其与探针本体110的末端110a之间的接着强度，还可以添加反应***联物质(未绘示)，使金属氮化物322a与探针本体110的末端110a交联在一起，或使金属氮化物322a彼此交联在一起。在本实施例中，反应***联物质可以包括两种以上的反应性官能基，其中，反应性官能基例如选自由-OH、-SH、-COOH、-SiH、-SiOR及-NH2所组成的族群。更具体而言，反应***联物质例如是1，2-双(三氯甲硅烷基)乙烷(1，2-bis(trichlorosilyl)ethane)或1，6-双(三氯甲硅烷基)己烷(1，6-bis(trichlorosilyl)hexane)。
以下是通过实验例进一步说明本发明的特点与功效，但并不是用于限制本发明的范畴。
实验例一
<多壁纳米碳管涂布探针的制作>
此实验例是根据本发明第一实施例的探针的制作方法(请参照图5)所进行。首先，对多壁纳米碳管(multiwall carbon nanotube，MWCNT)进行酸化改质后，将适量的经酸化改质的多壁纳米碳管与2-胺基乙硫醇(2-aminoethanethiol)加入N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，并置于超声波震荡器中，在60℃下进行脱水反应24小时。接着，将钨针的末端置于上述混合溶液中进行反应5分钟，并抽真空干燥，从而在钨针的末端表面形成纳米碳材层。最后，进一步使纳米碳材层与氟硅烷高分子进行反应，以在纳米碳材层表面镀上一层包括含氟硅烷基的疏水层，以降低探针的锡球沾黏。
<多壁纳米碳管涂布探针的电性与寿命分析>
探针的电性分析：利用纳米探针量测***进行单一探针的电阻测试，此电性分析中所使用的原探针是钨针。分析结果示于图9。图9是依照本发明的一实施例的探针与现有探针的电流-电压测试曲线图。横轴表示为电压(伏特)，纵轴表示为电流(安培)。图9的结果显示，根据本发明的实施例的多壁纳米碳管涂布探针(曲线A)与原探针(曲线B)在相同的电压(5x10-1伏特)下，其电阻值分别为5.00Ω与6.11Ω。由此可知，将纳米碳材涂布于探针表面，确实可提高探针的导电性。
探针的寿命分析：以连续测试中的清针频率作为探针寿命的指标。分析结果显示，根据本发明的实施例的多壁纳米碳管涂布探针的清针频率(5天／次)远优于原探针的清针频率(平均约4小时／次)。由此可知，将纳米碳材涂布于探针表面，并在纳米碳材层上形成疏水层，确实可降低锡球沾黏，降低清针频率，进而降低IC测试成本。
实施例二
<纳米碳球涂布探针的制作>
此实验例是根据本发明第二实施例的探针的制作方法(请参照图8)所进行。首先，利用电子束蒸镀方式(E-gun)，在探针的末端表面沉积纳米碳球。最后，进一步使纳米碳材层与氟硅烷高分子进行反应，以在纳米碳材层表面镀上一层包括含氟硅烷基的疏水层，以降低探针的锡球沾黏。
<纳米碳球涂布探针的电性与寿命分析>
探针的电性分析：利用纳米探针量测***进行单一探针的电阻测试。此电性分析中所使用的原探针是钨针。测试结果示于图10。图10是依照本发明另一实施例的探针与现有探针的电流-电压测试曲线图。横轴表示为电压(伏特)，纵轴表示为电流(安培)。图10的结果显示，根据本发明的实施例的纳米碳球涂布探针(曲线C)与原探针(曲线D)在相同的电压(5x10-1伏特)下，其电阻值分别为5.05Ω与6.11Ω，由此可知，将纳米碳材涂布于探针表面，确实可提高探针的导电性。
探针的寿命分析：以磨耗速度以及清针频率作为探针寿命的指标。经由连续15000次测试次数后发现，根据本发明的实施例的纳米碳球涂布探针的磨耗速度(3％)远低于原探针(30％)，此外，纳米碳球涂布探针的清针频率约12天／次，而原探针的清针频率约4小时／次。由此可知，将纳米碳材涂布于探针表面，并在纳米碳材层上形成疏水层，除了可降低锡球沾黏而降低清针频率之外，还可以减少针尖磨损，提高探针的使用寿命。
综上所述，根据本发明的实施例的涂布探针是在探针的末端表面形成披覆层，其中披覆层是由纳米碳材层或金属氮化物层与疏水层所构成的双层结构，因此，根据本发明的实施例的涂布探针除了可同时具备良好的耐磨性与导电性之外，还可降低锡球沾黏，进而可提高IC测试的准确度。
虽然本发明已以实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作部分的更改与修饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (34)

1.一种涂布探针，其特征在于，包括：
一探针本体，具有一末端；
一披覆层，覆盖所述探针本体的末端的表面，其中所述披覆层包括一纳米碳材层，且所述纳米碳材层包括纳米碳材。
2.根据权利要求1所述的涂布探针，其特征在于，所述探针本体的材料包括金属、合金或其组合。
3.根据权利要求2所述的涂布探针，其特征在于，所述金属是选自由Cu、Pd、Ag、Au、Re以及W所组成的族群。
4.根据权利要求1所述的涂布探针，其特征在于，所述披覆层的厚度为50nm至1μm。
5.根据权利要求1所述的涂布探针，其特征在于，所述纳米碳材包括纳米碳球、纳米碳管、石墨烯或类金刚石碳材。
6.根据权利要求5所述的涂布探针，其特征在于，所述纳米碳球的粒径为100nm至10nm。
7.根据权利要求1所述的涂布探针，其特征在于，所述纳米碳材层包括：
一连接基，包括酰胺键以及巯基；以及
所述纳米碳材，通过所述连接基的所述巯基与所述探针本体的末端键结在一起。
8.根据权利要求7所述的涂布探针，其特征在于，所述纳米碳材包括纳米碳球、纳米碳管、石墨烯或类金刚石碳材。
9.根据权利要求8所述的涂布探针，其特征在于，所述纳米碳球的粒径为100nm至10nm。
10.根据权利要求1所述的涂布探针，其特征在于，所述披覆层还包括：
一疏水层，其中所述纳米碳材层位于所述探针本体的末端与所述疏水层之间。
11.根据权利要求10所述的涂布探针，其特征在于，所述疏水层包括含氟硅烷基，所述含氟硅烷基由-Si(CHF)nF表示，其中n为正整数，且1≤n≤10。
12.根据权利要求1所述的涂布探针，其特征在于，所述披覆层还包括一反应***联物质，其中所述反应***联物质使所述探针本体的末端与所述纳米碳材交联在一起，或使所述纳米碳材交联在一起，以使得所述反应***联物质与所述纳米碳材构成网状结构。
13.根据权利要求12所述的涂布探针，其特征在于，所述反应***联物质包括1，2-双(三氯甲硅烷基)乙烷以及1，6-双(三氯甲硅烷基)己烷。
14.根据权利要求12所述的涂布探针，其特征在于，所述反应***联物质包括两种以上的反应性官能基。
15.根据权利要求12所述的涂布探针，其特征在于，所述反应性官能基是选自由-OH、-SH、-COOH、-SiH、-SiOR及-NH2所组成的族群。
16.一种涂布探针的制作方法，其特征在于，包括：
提供一探针本体，所述探针本体具有一末端，其中所述探针本体的材料包括金属、合金或其组合；
将一纳米碳材改质，使所述纳米碳材的表面含有-COOH基；
将所述表面含有-COOH基的纳米碳材与带有胺基的硫醇进行反应，使所述纳米碳材的表面含有巯基(-SH)；以及
将所述探针本体的末端置于所述表面含有巯基的纳米碳材溶液中进行反应，以在所述探针本体的末端的表面形成一纳米碳材层。
17.根据权利要求16所述的涂布探针的制作方法，其特征在于，所述纳米碳材包括纳米碳球、纳米碳管、石墨烯或类金刚石碳材。
18.根据权利要求16所述的涂布探针的制作方法，其特征在于，还包括：
将形成于所述探针本体的末端的表面上的所述纳米碳材层与一氟硅烷高分子进行反应，以形成一疏水层，其中所述纳米碳材层位于所述末端与所述疏水层之间。
19.一种涂布探针的制作方法，其特征在于，包括：
提供一探针本体，所述探针本体具有一末端，其中所述探针本体的材料包括金属、合金或其组合；以及
通过蒸镀，将一纳米碳材沉积于所述末端的表面，以在所述探针本体的末端的表面形成一纳米碳材层。
20.根据权利要求19所述的涂布探针的制作方法，其特征在于，所述纳米碳材包括纳米碳球、纳米碳管、石墨烯或类金刚石碳材。
21.根据权利要求19所述的涂布探针的制作方法，其特征在于，还包括：
将形成于所述末端表面上的所述纳米碳材层与一氟硅烷高分子进行反应，以形成一疏水层，其中所述纳米碳材层位于所述末端与所述疏水层之间。
22.一种涂布探针，其特征在于，包括：
一探针本体，具有一末端；
一披覆层，覆盖所述探针本体的末端的表面，其中所述披覆层包括一金属氮化物层，且所述金属氮化物层包括金属氮化物。
23.根据权利要求22所述的涂布探针，其特征在于，所述探针本体的材料包括金属、合金或其组合。
24.根据权利要求23所述的涂布探针，其特征在于，所述金属是选自由Cu、Pd、Ag、Au、Re以及W所组成的族群。
25.根据权利要求22所述的涂布探针，其特征在于，所述披覆层的厚度为50nm至1μm。
26.根据权利要求22所述的涂布探针，其特征在于，所述金属氮化物包括TiN或CrN。
27.根据权利要求22所述的涂布探针，其特征在于，所述披覆层还包括：
一疏水层，其中所述金属氮化物层位于所述探针本体的末端与所述疏水层之间。
28.根据权利要求27所述的涂布探针，其特征在于，所述疏水层包括含氟硅烷基，所述含氟硅烷基可由-Si(CHF)nF表示，其中n为正整数，且1≤n≤10。
29.根据权利要求22所述的涂布探针，其特征在于，所述披覆层还包括一反应***联物质，其中所述反应***联物质使所述探针本体的末端与所述金属氮化物交联在一起，或使所述金属氮化物交联在一起，以使得所述反应***联物质与所述金属氮化物构成网状结构。
30.根据权利要求29所述的涂布探针，其特征在于，所述反应***联物质包括1，2-双(三氯甲硅烷基)乙烷以及1，6-双(三氯甲硅烷基)己烷。
31.根据权利要求29所述的涂布探针，其特征在于，所述反应***联物质包括两种以上的反应性官能基。
32.根据权利要求29所述的涂布探针，其特征在于，所述反应性官能基是选自由-OH、-SH、-COOH、-SiH、-SiOR及-NH2所组成的族群。
33.一种涂布探针的制作方法，其特征在于，包括：
提供一探针本体，所述探针本体具有一末端，其中所述探针本体的材料包括金属、合金或其组合；以及
通过蒸镀，将一金属氮化物沉积于所述末端的表面，以在所述探针本体的末端的表面形成一金属氮化物层。
34.根据权利要求33所述的涂布探针的制作方法，其特征在于，还包括：
将形成于所述探针本体的末端的表面上的所述金属氮化物层与一氟硅烷高分子进行反应，以形成一疏水层，其中所述金属氮化物层位于所述末端与所述疏水层之间。
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