CN1272806C

CN1272806C - 纳米薄膜式探针卡及其制造方法

Info

Publication number: CN1272806C
Application number: CN 03125138
Authority: CN
Inventors: 王宏杰; 黄雅如; 周敏傑
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: CN1549279A

Abstract

纳米薄膜式探针卡及其制造方法，是先于一基板的一面上布设多数纳米管或纳米线，使该纳米管或纳米线直立于该基板上；以具有预定粘稠度的高分子树脂材料填充于该纳米管或纳米线间并固化形成一纳米薄膜，该薄膜具有一连结于该基板上的第一端、及一位于第一端的相对端的位置上的第二端；除去该薄膜第二端处的部份高分子树脂材料；移除该基板，同时准备一陶瓷基板，该基板一面具有多数导接点，另一面则具有多数金属凸柱；将该薄膜组装于该陶瓷基板上，使该其第一端处的预定纳米管或纳米线接触于该陶瓷基板上的导接点上；以蚀刻技术在该薄膜的第二端相对于各该金属凸柱位置处分别形成凹洞，并于各该凹洞上分别填设一金属凸柱。

Description

纳米薄膜式探针卡及其制造方法

技术领域

本发明是与针测电子元件用的探针卡的制造方法有关，特别是指一种纳米薄膜式探针卡及其制造方法。

背景技术

按，未来电子元件的针测技术(probing technology)将面临超细间距(ultra fine pitch)、面分布测试(area array testing)、高频(high frequency)及低成本(low cost)等技术挑战。

目前已商品化的针测技术应用在高频测试主要分为二类，其一为同轴探针卡(coaxial probe card)及陶瓷切割刀探针卡(ceramic blade probecard)，另一类则为薄膜探针卡(membrane probe card)，如美国第5090118号专利所揭露的。其中，由于第一类的探针卡是以人工方式将同轴探针(coaxial probes)或陶瓷切割刀探针(ceramic blade probes)逐根地组装固定于一印刷电路板上(PCB)，故其势必无法满足未来超细间距(ultrafine pitch)的要求，且其测试频率最高仅可达2～3GHz。第二类的探针卡是由于一高分子薄膜上长成金属凸柱(metal bump)而制成，虽然其因为整体裸露的金属较少，而使其测试频率可达20GHz，但仍具有下列缺点；即：

一.此类探针卡仍无法满足未来射频设备(RF device)测试时，测试频率须达40GHz的技术要求。

二.由于高分子薄膜的弹性限制，使得这类探针卡很难补偿待测物共同平面的误差，这将使得这类探针卡很难应用在多DUT测试(multi-DUTDie Under Test testing)。

三.此类探针卡的成本太高，其售价约为目前传统探针卡的2～3倍。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种测试频率可达40GHz、可补偿待测物的共同平面误差以适用于multi-DUT testing的探针卡及其制造方法。

用以达成上揭目的，本发明的一种纳米薄膜的制造方法，其特征在于，包含有下列步骤：

准备一非导磁基板；

于该基板的一面上，布设多数具有良好导电性的纳米管或纳米线，使该纳米管或纳米线直立于该基板上；

以具有预定粘稠度的高分子树脂材料填充于纳米管或纳米线间并固化之，以连结纳米管或纳米线而形成一纳米薄膜，该薄膜具有一连结于该基板上的第一端、及一位于第一端的相对端的位置上的第二端；

除去该薄膜第二端处的部份高分子树脂材料，使该第二端的纳米管或纳米线露出。

其中，使纳米管或纳米线直立于该基板上的方法，是先将该基板置于一磁铁平板上，在该基板上洒上纳米管或纳米线，再以蒸镀、溅镀或电镀技术在纳米管或纳米线上被覆导磁材料，使纳米管或纳米线具有导磁性，受该磁铁平板的磁场作用而分别直立于该基板上。

其中，该纳米管或纳米线为纳米碳管或纳米碳线。

其中，该基板是以硅制成，而在该基板上布设直立于该基板上的纳米管的方法，是预先于该基板上设置多数呈预定排列形态分布的触媒点；再将该基板置于一化学气相沉积管中，并在适当的温度下导入含碳成分气体，使该触媒点上长成有多数直立的纳米管。

其中，该触媒点的形成方法，是先利用蒸镀、溅镀或电镀方式于该基板的一面上形成一层触媒，再以高频浸渍或氨预处理蚀刻该层触媒，使该层触媒形成依预定排列形态分布的触媒点。

其中，该高分子树脂材料为环氧树脂。

本发明一种纳米薄膜式探针卡的制造方法，其特征在于，包含有下列步骤：

准备一非导磁基板；

以具有预定粘稠度的高分子树脂材料填充于该纳米管或纳米线间并固化，以连结该纳米管或纳米线而形成一纳米薄膜，该薄膜具有一连结于该基板上的第一端、及一位于第一端的相对端的位置上的第二端；

除去该薄膜第二端处的部份高分子树脂材料，使该第二端的纳米管或纳米线露出；

移除该非导磁基板，同时准备一陶瓷基板，该陶瓷基板一面具有多数导接点，另一面则具有多数金属凸柱，且该金属凸柱分别与该导接点导通；

将该薄膜组装于该陶瓷基板上，使其第一端处的预定纳米管或纳米线接触于该陶瓷基板上的导接点上；

以蚀刻技术在该薄膜的第二端相对于各导接点位置处分别形成凹洞，并于各该凹洞上分别填设一金属凸柱形成探针。

其中，是以研磨的方式除去该薄膜第二端处的部份高分子树脂材料。

其中，是以蚀刻的方式除去该薄膜第二端处的部份高分子树脂材料。

其中，该陶瓷基板上的金属凸柱分别位于所在面上相对于该导接点的位置上。

其中，该陶瓷基板上的各导接点与各金属凸柱间是分别以一镀通孔连通。

本发明一种纳米薄膜式探针卡，其特征在于，其包含有：

一陶瓷基板，该基板一面上具有多数导接点，另一面则设有多数金属凸柱，且各导接点导通各金属凸柱；

一纳米薄膜，包含有多数呈预定间距相隔且相互平行的多数纳米管或纳米线；该薄膜是一端接于该基板上具有该导接点的一面上，且该端处的预定纳米管或纳米线端部导接于该导接点上；

多数探针，为结合于该薄膜的另一端上相对应于该导接点位置上的多数金属凸柱。

其中，该金属凸柱分别位于所在面上相对于该导接点的位置上。

其中，各该导接点与各金属凸柱间各由一镀通孔导通。

附图说明

为了让审查员能更清楚地了解本发明，以下结合本发明一较佳的实施例，并配合下列附图详细说明如下，其中：

图1A～B是本发明第一较佳实施例方法第一步骤的示意图；

图2是本发明第一较佳实施例第二步骤的示意图；

图3是本发明第一较佳实施例第三步骤的示意图；

图4A～C及图5A～B是分别为本发明第一较佳实施例第四步骤所述的陶瓷基板的立体图及剖视图；

图6是本发明第一较佳实施例第五步骤的示意图；

图7A～B是分别为本发明第一较佳实施例第六步骤的示意图；

图8A～C是分别为本发明第二较佳实施例第一步骤的示意图。

具体实施方式

本发明方法的一较佳实施例，包含有如下列步骤：

一、准备一非导磁材料的基板10，并将该基板置于一磁铁平板20上；在该基板上洒上具有性纳米管或纳米线30，如纳米碳管纳米碳线等，如图1A所示；再以蒸镀、溅镀或电镀技术在该纳米管或纳米线30上被覆导磁材料，如铁、镍等，使该纳米管或纳米线30具有导磁性，受该磁铁平板20的磁场作用而分别直立于该基板10上，如图1B所示。

二、注入一具有预定粘稠度的液态高分子树脂材料40如环氧树脂材料、聚酰胺(polyamide)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚苯乙烯(polystyrene)或PC等于该基板10上，使其包覆该纳米管或纳米线30并填充其间；利用UV灯照射该树脂材料40、或利用加热器(heat)对该树脂材料40加热，使该树脂材料40固化；该树脂材料40固化后将连结该纳米管或纳米线30而形成一纳米薄膜A，如图2所示；亦即，该薄膜A具有多数依预定间距平行相隔的纳米管或纳米线30，且该高分子树脂材料40是包覆该纳米管或纳米线30并连结成一体。此时，该薄膜A具有一连结于该基板10上的第一端A1、及一位于第一端的相对端的位置上的第二端A2。

三、利用研磨或蚀刻的方式除去该薄膜A第二端A2位置上的部份树脂材料40，使位于该端处的纳米管或纳米线30裸露于该树脂材料40之外，如图3所示。

四、移除该基板10，同时准备一陶瓷基板50，该陶瓷基板50的一面上具有多数导接点51，另一面则具有多数金属凸柱52，如图4A、图4B所示或图5A、图5B所示；该金属凸柱52分别是位于该面上相对于该导接点51的位置处，且各该导接点51与各该金属凸柱52是由一镀通孔(through hole)53相导通，如图4C所示。

五、将该纳米薄膜A组装于该陶瓷基板50上，使该第一端A1的部份纳米管或纳米线30端部与该陶瓷基板50的导接点51接触如图6所示。其中，该薄膜A可由利用一夹持件夹持，再将该夹结件结合于该陶瓷基板50的方式组装于该陶瓷基板50上。由此，该纳米薄膜A中的预定纳米管或纳米线30便与该陶瓷基板50的金属凸柱52导通，且该陶瓷基板50便可组装于一印刷电路板(PCB)上，使其金属凸柱52与该印刷电路板上所预定形成电路接点结合。

六、以蚀刻的方式除去该纳米薄膜A的第二端A2相对于各该导接点51的位置处分别形成凹洞A3如图7A所示；并在各凹洞A3分别填入一金属凸柱形成探针60，如图7B所示，完成本发明纳米薄膜式探针卡1的制作。

请继续参阅图7B，由以上的制造方法，可得到一纳米薄膜式探针卡1，其包含有：

一陶瓷基板50，该基板一面上具有多数导接点51，另一面相对于各该导接点51的位置上各具有一金属凸柱52，且各该导接点51与各该金属凸柱52间各由一镀通孔53导通。

一纳米薄膜A，包含有多数呈预定间距相隔且大致上相互平行的多数纳米管或纳米线30、和包覆该纳米管或纳米线30的高分子树脂材料40；该薄膜A是一端接设于该基板50上具有该导接点51的一面上，且该端处的预定纳米管纳米线30端部是导接于该导接点51上。

多数探针60，是为结合于该薄膜的另一端上相对应于该导接点51位置上的多数金属凸柱。

根据以上所述，由于该纳米管或纳米线30是由该具有良好弹性和良好绝缘效果的高分子树脂材料40所包覆，故可大幅提高其测试频率至40GHz，而能适于未来RF device的测试需求。

又，由该纳米薄膜A的良佳弹性，提供设置其上的该探针60(即该金属凸柱)在受到探测接触压力时，可具有良好且各自独立的弹性变形，如此将能补偿待测物共同平面的误差，特别适用于multi-DUT testing。

另外，本发明不须人工组装探针，故其制造成本可大幅降低。

除了上述实施例外，本发明另有一实施方法，是将上述实施例的第一步骤更改如下：

一、准备一硅基板70，利用蒸镀、溅镀或电镀方式于该硅基板70的一面上形成一层触媒80A，如Fe或Ni等如图8A所示；再以HF dipping或NH₃ pretreatment蚀刻该层触媒80A，使该层触媒80A形成依预定排列形态分布的多数触媒点80B如图8B所示。将该硅基板70置于一化学气相沉积管(CVD)中，并在适当的温度下导入含碳成份气体，如CH₄、C₂H₂气体等，使该触媒点80B上长成有直立的纳米管90，如图8C所示。

本实施例的其他步骤与上述实施例的其它步骤相同，而本实施例方法同样可制成与前述实施例相同结构的纳米薄膜式探针卡1，且具有相同的功效。

Claims

1.一种纳米薄膜的制造方法，其特征在于，包含有下列步骤：

准备一非导磁基板；

2.依权利要求1所述的纳米薄膜的制造方法，其特征在于，其中，使纳米管或纳米线直立于该基板上的方法，是先将该基板置于一磁铁平板上，在该基板上洒上纳米管或纳米线，再以蒸镀、溅镀或电镀技术在纳米管或纳米线上被覆导磁材料，使纳米管或纳米线具有导磁性，受该磁铁平板的磁场作用而分别直立于该基板上。

3.依权利要求1所述的纳米薄膜的制造方法，其特征在于，其中，该纳米管或纳米线为纳米碳管或纳米碳线。

4.依权利要求1所述的纳米薄膜的制造方法，其特征在于，其中，该基板是以硅制成，而在该基板上布设直立于该基板上的纳米管的方法，是预先于该基板上设置多数呈预定排列形态分布的触媒点；再将该基板置于一化学气相沉积管中，并在适当的温度下导入含碳成分气体，使该触媒点上长成有多数直立的纳米管。

5.依权利要求4所述的纳米薄膜的制造方法，其特征在于，其中，该触媒点的形成方法，是先利用蒸镀、溅镀或电镀方式于该基板的一面上形成一层触媒，再以高频浸渍或氨预处理蚀刻该层触媒，使该层触媒形成依预定排列形态分布的触媒点。

6.依权利要求1所述的纳米薄膜的制造方法，其特征在于，其中，该高分子树脂材料为环氧树脂。

7.一种纳米薄膜式探针卡的制造方法，其特征在于，包含有下列步骤：

准备一非导磁基板；

8.依权利要求7所述的纳米薄膜式探针卡的制造方法，其特征在于，其中，是以研磨的方式除去该薄膜第二端处的部份高分子树脂材料。

9.依权利要求7所述的纳米薄膜式探针卡的制造方法，其特征在于，其中，是以蚀刻的方式除去该薄膜第二端处的部份高分子树脂材料。

10.依权利要求7所述的纳米薄膜式探针卡的制造方法，其特征在于，其中，该陶瓷基板上的金属凸柱分别位于所在面上相对于该导接点的位置上。

11.依权利要求10所述的纳米薄膜式探针卡的制造方法，其特征在于，其中，该陶瓷基板上的各导接点与各金属凸柱间是分别以一镀通孔连通。

12.一种纳米薄膜式探针卡，其特征在于，其包含有：

13.依权利要求12所述的纳米薄膜式探针卡，其特征在于，其中，该金属凸柱分别位于所在面上相对于该导接点的位置上。

14.依权利要求12所述的纳米薄膜式探针卡，其特征在于，其中，各该导接点与各该金属凸柱间各由一镀通孔导通。