专利名称：探针装置及其制造方法
技术领域：
本申请涉及一种探针装置及其制造方法，这种探针用于探测类似于半导体集成电路和液晶板之类电子装置的电属性。
背景技术：
在现有技术中，众所周知的用于探测电子装置电属性的方法是通过将梳齿状的电导体端部与电子装置的多个电极相接触来完成的。
日本公开专利1983-83271公开了一种使用由硅制成的梳齿状电导体的探测方法。在日本公开专利1983-83271公开的梳齿状电导体中，探针被排列成梳齿形状，其梳齿间距要比试件电极的间距更窄。通过按照比试件电极间距窄得多的间距来排列探针，探针装置的适用度得到了提高，因为这样一种类型的探针装置可以用于处理电极间距彼此不同的多个试件。
日本公开专利1998-274662公开了一种探测试件电属性的方法通过使用多个叠放的梳齿状的、间距窄于试件电极间距的电导体，来将所有的探针同时与试件二维排列的电极接触。
日本公开专利1995-199219、1998-206464和1998-288629公开了使用梳状电导体来进行探测的方法，该导电体的探针具有象梳齿样排列的不规则端部。这些专利文献中公开的各个梳状导电探针都被布置成与试件的电极一一对应。
在日本公开专利1983-83271和1998-274662中公开的梳状电导体要求探针以窄于试件电极间距的间距排列；从而，这样会增加探针装置的制造成本并且降低其产量。
在日本公开专利1995-199219、1998-206464和1998-288629公开的探测方法中，必须对排列于电导体中的探针和试件的电极进行精确定位才能使探针和电极一一对应。另外，当探针被过驱动时，探针就有可能从电极的顶面脱离。特别地，弹性印刷基底、TAB基底、液晶基底、玻璃环氧树脂基底以及类似物具有较大的凸起和波形表面。因此，有必要将过驱动设置为更大，并且探针从电极顶面脱离的可能性也会增加。而且，当探针小型化时，过驱动时施加于试件电极和探针上的压力变�。⑶胰繁Ｊ约缂胩秸虢哟ヒ脖涞美哑鹄�。此外，当探针小型化时，探针的电阻也会变大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以防止探针从试件电极顶面脱落的探针装置。
根据本发明的一个方面，提供一种探针装置，包括具有基座和多个探针的梳状探针片，每个探针都具有宽于突伸基部的端部，该突伸基部通过基座连接于其它突伸基部。通过加宽探针的端部，可以防止探针从试件电极的顶面脱落。
进一步，在根据本发明的探针装置中，通过使多个探针的端部在探针的排列方向上不规则，可以无需加大探针中心轴线的间距(在下文，探针中心轴线的间距仅被称之为探针的间距)而加宽探针端部。因此，排列方向上相邻探针间的最小距离被缩短。因此，不用减小探针的间距，就可以提高探针装置对于具有平行排列的多个细长电极的试件的适用度。此外，多个探针的端部在排列方向上不规则的条件意味着这样一种状态在最小距离上连接探针端部的实际连线中的至少一部分是蜿蜒的(winding)。
此外，根据本发明的探针装置，通过在每个探针的端部上形成圆屋顶形凸起，从而可以让圆屋顶形凸起与试件电极接触。这样可以防止探针的端部对试件电极造成损害。
而且，根据本发明，通过将探针排列方向上的端部之间的最小距离“d”设置为零或小于零(d≤0)，探针装置可以用于电极以任意间距排列的试件的导电测试。
而且，根据本发明，通过给与试件接触的探针部分覆盖上硬度大于基材(base material)的金属膜，可以防止探针的磨损。
更进一步，根据本发明，通过给与试件接触的探针部分覆盖上体积电阻率小于基材的金属膜，可以减小探针的电阻。
根据本发明的另一个方面，提供一种探针装置，包括具有基座和多个探针的第一梳状探针片，每个探针具有宽于突伸基部的端部，该突伸基部通过基座连接于其它突伸基部；以及具有基座和多个探针的第二梳状探针片，每个探针具有宽于突伸基部的端部，该突伸基部通过基座连接于其它突伸基部，其中通过使第一探针片的探针不与第二探针片的探针重叠的排列方式，将第一和第二探针片层压到一起。根据本发明，探针装置可以以如下方式构造通过将多个探针片层压到一起，同时保持探针不与其它探针重叠，来使得探针以比每个探针片上的探针间距窄的间距排列。
根据本发明的进一个方面，提供一种探针装置的制造方法，包括以下步骤(a)制备基底；(b)在基底的整个表面上形成由金属制成的牺牲层；(c)通过形成图案的方法在牺牲层的表面上形成具有梳状开口的抗蚀层；(d)通过电镀在所述开口中形成具有基座和多个探针的梳状探针片，每个探针都具有宽于突伸基部的端部，该突伸基部通过基座连接于其它突伸基部；(e)去除抗蚀层；以及(f)去除牺牲层。通过这种制造方法，可以以高尺寸精度制造出小型化的探针。
根据本发明的制造方法，通过在基座上形成穿透孔，可以缩短去除牺牲层的时间。进一步地，通过形成多个穿透孔，可以提高去除牺牲层的效率。另外，通过形成除了上述的穿透孔以外用于定位的穿透孔或用于定位的共用穿透孔，可以保持高尺寸精度。
图1A至图1C是根据本发明实施例的探针装置1与试件5之间对应关系的平面图。
图2A是根据实施例的探针装置第一种结构的平面图。图2B是沿图2A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图2C是沿图2A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图3A是根据实施例的探针装置第二种结构的平面图。图3B是沿图3A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图3C是沿图3A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图4A是根据实施例的探针装置第三种结构的平面图。图4B是沿图4A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图4C是沿图4A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图5A是根据实施例的探针装置第四种结构的平面图。图5B是沿图5A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图5C是沿图5A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图6A是根据实施例的探针装置第五种结构的平面图。图6B是沿图6A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图6C是沿图6A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图7A是根据实施例的探针装置第六种结构的平面图。图7B是沿图7A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图7C是沿图7A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图8A是根据实施例的探针装置第七种结构的平面图。图8B是沿图8A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图8C是沿图8A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图9A是根据实施例的探针装置第八种结构的平面图。图9B是沿图9A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图9C是沿图9A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图10A是根据实施例的探针装置第九种结构的平面图。图10B是沿图10A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图10C是沿图10A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图11A是根据实施例的探针装置第十种结构的平面图。图11B是沿图11A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图11C是沿图11A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图12A是根据实施例的探针装置第十一种结构的平面图。图12B是沿图12A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图12C是沿图12A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图13A是根据实施例的探针装置第十二种结构的平面图。图13B是沿图13A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图13C是沿图13A中b-b线剖开的探针装置的剖面图。
图14是根据本发明的探针装置第十三种结构的透视图。
图15是根据本发明的探针装置第十四种结构的透视图。
图16是根据本发明的探针装置第十五种结构的透视图。
图17是根据本发明的探针装置第十六种结构的透视图。
图18是根据本发明的探针装置第十七种结构的透视图。
图19是根据本发明的探针装置第十八种结构的透视图。
图20是根据本发明的探针装置第十九种结构的平面图。
图21A是现有技术的探针装置与试件间接触状态的平面图。图21B是沿图21A中a-a线剖开的探针装置的剖面图。图21C是根据本发明实施例的探针装置与试件间接触状态的平面图。图21D是沿图21C中b-b线剖开的探针装置的剖面图。图21E是沿图21C中c-c线剖开的探针装置的剖面图。
图22A是根据本发明实施例的探针装置第一种制造方法的平面图。图22B是根据本发明实施例的探针装置第一种制造方法的剖面图。
图23A是根据本发明实施例的探针装置第一种制造方法的平面图。图23B是根据本发明实施例的探针装置第一种制造方法的剖面图。
图24A是根据本发明实施例的探针装置第一种制造方法的平面图。图24B是根据本发明实施例的探针装置第一种制造方法的剖面图。
图25A是根据本发明实施例的探针装置第二种制造方法的平面图。图25B是根据本发明实施例的探针装置第二种制造方法的剖面图。
图26A是根据本发明实施例的探针装置第二种制造方法的平面图。图26B是根据本发明实施例的探针装置第二种制造方法的剖面图。
图27A是根据本发明实施例的探针装置第二种制造方法的平面图。图27B是根据本发明实施例的探针装置第二种制造方法的剖面图。
图28是根据本发明实施例的探针装置第一使用例的剖面图。
图29是根据本发明实施例的探针装置第二使用例的剖面图。
图30A和图30B是根据本发明实施例的探针装置第三使用例的剖面图。
图31A和图31B是根据本发明实施例的探针装置第四使用例的剖面图。
图32A和图32B是根据本发明实施例的探针装置第五使用例的剖面图。
图33A至图33C是根据本发明实施例的探针装置1和试件5之间对应关系的平面图。
具体实施例方式
首先，将阐述根据本发明实施例的探针装置的基本结构。
图1A至图1 C和图33是根据本发明实施例的探针装置1和试件5之间对应关系的平面图。
如图1A至图1C和图33所示，探针装置1包括具有多个探针10的探针片，探针10被布置成其突伸基部14与基座20整体连接。如图1A、图1B和图1C所示，当探针10的间距被设置成使得多个探针10与一个电极50接触时，探针对于各种试件电极间距的适用度将会得到提高。另外，当探针50的间距变得更小时，探针对于电极间距的普遍适用度将会得到提高。另外，由于每一个探针10都是可独立于其它探针10变形的，因此探针10能够确保与波形排列的每一个电极50接触。另外，由于多个探针10与一个电极50接触，从而探针10和电极50以较大的接触面积连接。因此，探针装置1和试件5之间的电连接可以得到保证。
在多个探针10中，端部要比别的部分宽的探针与从突伸基部到端部之间的部分宽度相同且呈直线形状的探针交替排列。与平平直探针的端部12相比较，圆形端部12被排列于纵向上远离基座20的位置。也就是说，在探针10的排列方向上，两列探针端部12的排列是不规则的。通过将探针10端部12的位置设置得不规则以及将探针10端部12的宽度设置得较大，则不用加大探针10中心轴线间的间距就可以使得探针在排列方向上的最小距离“d”变得更短。当探针装置1用于具有平行排列的多个长而窄电极的试件5时，随着在探针排列方向上的探针间最小距离“d”的变短，探针装置对于电极50间距的普遍适用度就会提高。如果最小距离“d”等于“0”，则探针装置1可以用于任何间距的电极。进一步地，最小距离“d”可以小于“0”。由于不用减小探针10中心轴线间的间距就可以提高对电极50间距的普遍适用度，因此可以降低探针装置1的制造成本，并且提高产量。另外，除非缩短探针10中心轴线间的间距来小型化探针10，探针10和电极50间的接触压力可以被增大，而且探针10和电极50可以确保导通。此外，即使探针10在探测过程中变形并且探针10的间距被改变而变大，探针10和电极50也会在最小距离“d”小于“0”时确保导通。
探针片由导电材料制成，其厚度在5μm以上100μm以下，长度在12μm以上100μm以下。与试件5接触的探针接触部分，也就是，探针的端部，可以镀上硬度大于探针基材的金属。通过给与试件5接触的探针接触部分镀以硬度大于探针基材的金属膜，就可以控制探针的磨损。另外，探针的端部可以镀上体积电阻率小于基材的金属。通过给与试件5接触的探针接触部分镀以体积电阻率小于基材的金属膜，可以降低探针的电阻率。
在下文，将阐述根据本发明实施例的各种探针装置的详细结构。
在图2A、图2B和图2C示出的根据本发明实施例的探针装置第一种结构中，探针装置1包括探针片，其中具有比探针其它部分要宽的圆形端部12的探针10、和在突伸基部14到端部12之间的宽度一直相同的平直探针12以多个倍数交替排列。与平直探针的端部12相比较，圆形端部12在纵向上被布置于远离基座20的位置。两种探针10在基座20上被连接到一起。
在图3A、图3B和图3C示出的根据本发明实施例的探针装置第二种结构中，探针10端部12的形状与第一种结构不同，在基座20上形成有孔22。更加具体而言，不是形成第一种结构中的圆形端部12，而是在探针10上形成L形端部12。多个圆形孔22由冲孔等类似方法得到，并且排列于基座20上。
在图4A、图4B和图4C示出的根据本发明实施例的探针装置第三种结构中，探针10端部12的形状与第二种结构不同，并且在基座20上形成有定位孔24。更加具体而言，不是形成第二种结构中的L形端部，而是在探针10上形成矩形(或长方形，oblong-shaped)端部12。除了孔22之外，用于在探针基座上定位探针装置1的两个定位孔形成于基座20之上。定位孔中的一个是圆形的，用于确定探针装置1的X位置和Y位置。另一个定位孔是圆边正方形的，用于确定角度θ。此外，如果探针装置1的X、Y和θ可以确定，则定位孔可以是一个例如正方形的孔。
在图5A、图5B和图5C示出的根据本发明实施例的探针装置第四种结构中，多个具有端部12的探针10通过在探针排列方向上交替移位而排列成两列参差不齐的槽口，其端部12呈长方形，厚度要厚于探针的其它部分。多个圆形孔22通过冲孔等类似方法设置于基座20之上。此外，两个用于在探针基座上定位探针装置1的正方形定位孔24形成于基座20上。一个孔为正方形，另一个为长方形。
在图6A、图6B和图6C示出的根据本发明实施例的探针装置第五种结构中，探针装置1包括探针片，其中两种类型的探针10交替排列，每一个探针都有大的或小的长方形端部12。探针10被排列成使得大的端部12在探针10的纵向上比小的端部12更加远离基座20。大的和小的端部12比探针10的其它部分要厚。每个探针10的颈部26要比主体部分细。两种探针的主体部分长度是一样的。基座20的结构与第三种结构相似。
在图7A、图7B和图7C示出的根据本发明实施例的探针装置第六种结构中，探针装置1包括探针片，其中两种类型的探针10交替排列，每个探针都有大的或小的椭圆形端部12。探针10被交替排列成使得大的端部12在探针10的纵向上比小的端部12更加远离基座20。大的和小的端部12比探针10的其它部分要厚。在每个探针10中，颈部26最细，而主体部分18从颈部16朝着端覆盖部14逐渐变宽。基座20的结构与第三种结构相似。
在图8A、图8B和图8C示出的根据本发明实施例的探针装置第七种结构中，探针10端部12的形状与第三种结构中的形状不同。更加具体而言，与第三种结构中的矩形端部不同，探针10上排列的是梯形端部12。梯形端部12交替上下颠倒。
在图9A、图9B和图9C示出的根据本发明实施例的探针装置第八种结构中，探针10的排列和基座20上定位孔24的形状与第四种结构中的形状不同。更加具体而言，具有矩形端部12的多个探针10在探针10的排列方向上逐个变换端部12的位置，并且排列成三列参差不齐的槽口。基座20上的两个定位孔中的一个为圆形，而另一个为圆边正方形。
在图10A、图10B和图10C示出的根据本发明实施例的探针装置第九种结构中，具有第一探针片2和具有直线形探针10的第二探针片3上下层压在一起，其中第一探针片2上的探针10的圆形端部12宽于探针的其它部分。第一探针片2布置于第二探针片3上，使得第一探针片2的探针10不会重叠住第二探针片3的探针10。第一探针片的探针10比第二探针片的探针10要长。探针片2和3的基座20通过调节穿透孔22和定位孔24而彼此层压到一起，每个基座20的结构都与第三种结构类似。
在图11A、图11B和图11C示出的根据本发明实施例的探针装置第十种结构中，第一探针片2上探针10的端部12的形状与第九种结构和第十种结构的形状不同。更加具体而言，与第九种结构中的圆形端部12和第十种结构中的矩形端部12不同，形成于第一探针片2的探针10上的是梯形端部12。另外，如图12A所示，梯形端部12交替上下颠倒。
在图13A、图13B和图13C示出的根据本发明实施例的探针装置第十二种结构中，第一探针片2、第二探针片3和第三探针片4依次层压到一起，在这些探针片上排列有探针10，探针10上具有宽于每个探针其它部分的矩形端部12。每个探针片2、3、4的每个探针10都被排列成不会与其它探针片的探针重叠。排列于最上层的第一探针片2的探针10最长，排列于中间的第二探针片3的探针10第二长，排列于最底层的第三探针片4的探针10最短。每一个探针片2、3和4的基座20与第三种结构类似形成，并且基座20根据穿透孔22和定位孔24的位置层压在一起。
根据第九到十二种结构，通过将多个具有在端部12处较宽的探针10的探针片层压到一起以使它们不会重叠，探针装置1就可以通过比在一个探针片上的探针间距更小的间距来排列探针。因此，没有必要在每一个探针片上以较小间距排列探针10，从而可以降低制造成本，并且提高产量。
在图14所示的根据本发明实施例的探针装置第十三种结构中，探针装置1由探针片组成，该探针片的每一个探针10的圆形端部12的整个顶面形成有圆屋顶形的凸起。探针10的端部12在探针10的排列方向上的排列是不规则的。
在图15所示的根据本发明实施例的探针装置第十四种结构中，探针装置1包括探针片，其中探针10具有椭圆形端部12，并且多个圆屋顶形的凸起30在长度方向和宽度方向上形成于端部12的表面上。探针10的端部在探针10的排列方向上的排列是不规则的。
在图16所示的根据本发明实施例的探针装置第十五种结构中，凸起30的形状和排列与第十四种结构不同。更具体地说，多个半圆柱形凸起30在探针10的排列方向上形成于每个探针10的椭圆形端部12的顶面上。
在图17所示的根据本发明实施例的探针装置第十六种结构中，凸起30的排列与第十四种结构不同。更具体地说，多个圆屋顶形凸起30不是遍布端部12的整个表面，而是集中排列在端部12的两个边缘侧。
由此，可以防止探针10的端部12从试件5的电极50上脱落。
在图18所示的根据本发明实施例的探针装置第十七种结构中，凸起30的排列与第十六种结构不同。更具体地说，在探针10的端部顶面上排列有三个组成三角形的圆屋顶形凸起30。与第十六种结构一样，通过这种排列，可以防止探针10的端部12从试件5的电极50上脱落。
在图19所示的根据本发明实施例的探针装置第十八种结构中，凸起30的形状与第十六种结构不同。更具体地说，不是形成如第十八种结构中的圆屋顶形凸起30，而是在探针10的端部12的两个边缘侧形成半圆柱形凸起。与第十六种结构和第十七种结构一样，通过这种排列，可以防止探针10的端部12从试件5的电极50上脱落。
根据第十四到十八种结构，通过在每个端部12上设置圆屋顶形或半圆柱形的凸起30，凸起30的弧形表面可以与试件5的电极50接触，并且具有不会伤害到电极50的优点。
在图20所示的根据本发明实施例的探针装置第十九种结构中，四个探针片面向它们的探针装置10彼此连接，从而形成其内具有穿透孔的正方形探针装置1。在探针装置1的四个角落中的每一角落处设置两个定位孔。此外，宽于其它部分的端部在图20中没有示出。
图21A至图21E示出了根据本发明实施例的探针装置1与试件5的电极50之间的接触状态，以及现有技术的探针装置6与试件5的电极50间的接触状态。图21A是现有技术的探针装置6与试件电极5间接触状态的平面图。图21B是沿图21A中a-a线剖开的探针装置剖面图。图21C是根据本发明实施例的探针装置与试件5电极50间接触状态的平面图。图21D是沿图21C中b-b线剖开的探针装置剖面图。图21E是沿图21C中c-c线剖开的探针装置剖面图。此外，在这些图中，第四种结构的探针装置1被用来作为示例，并且在这些图中穿透孔22和定位孔24被略去。
如图21A至图21E所示，即使探针装置探针的间距与试件5电极50的间距不一致，与现有技术的探针装置相比，根据本发明实施例的探针装置与电极50的接触面积可更大，因为根据本发明实施例的探针装置在探针10的端部12处被加宽。另外，如图21B、图21D和图21E所示，由镀金铜导线(Au plated Cu wirings)制成的试件电极50会朝向端部变细，因为铜导线的线宽因铜导线的湿蚀刻加工而易于分散。如图21D和图21E所示，根据实施例的探针装置1可以确保与朝向末端(端部)变细的电极连接到一起，因为连接部分和电极50连接处的面积已经足够大；因此，与现有技术的探针装置6不同，即使被施加较大的过驱动，根据实施例的探针装置也可以保持与朝向末端变细的电极50稳定的连接，而不会从导线上脱落。另外，通过排列在多个探针10的排列方向上移位的多个探针10的端部12，多个探针10不仅可以与如图21A至图21E所示的一维排列电极50同时接触，还可以与二维排列的电极同时接触。
下面，将阐述根据本发明实施例的探针装置1的制造方法。
图22A1至图22B4和图23A5至B7示出了根据实施例的探针装置的第一种制造方法。图22A1至图22A4和图23A5至图23A7是平面图。图22B1至图22B4和图23B5至图23B7是相应于图22A1至图22A4和图23A5至图23A7中a-a线的横剖面图。
首先，如图22A1和图22B1所示，金属制成的牺牲层72形成于基底70一侧的整个表面上。更具体地说，例如，牺牲层由喷镀铜或类似方法形成。
其次，如图22A2和图22B2所示，作为探针10基座的电镀种子层74形成于牺牲层72之上。举个例子，可用钛或镍-铁合金来制作电镀种子层74。此外，可以在喷镀钛以后再喷镀镍或镍-铁合金来提高电镀种子层的粘附能力。
如图22A3和图22B3所示，对电镀种子层74施加光阻材料，并且在使用固定形状的掩膜进行曝光之后使该光阻材料显影。于是，在将要电镀的区域中形成具有开口76的抗蚀膜78。
接着，如图22A4和图22B4所示，对由开口76所暴露出来的电镀种子层74的表面进行电镀，得到成为探针10或基座20的电镀层80。用于电镀的材料是，例如，镍-铁合金或类似物。
接着，如图23A5和图23B5所示，利用化学物比如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或类似物移去抗蚀膜78。
接着，如图23A6和图23B6所示，通过去除抗蚀膜78而暴露的电镀种子层74被去除，例如，通过铣削的方式。
接着，如图23A7和图23B7所示，位于电镀种子层74和基底70之间的牺牲层72被去除。举个例子，当牺牲层72由铜制成时，牺牲层72通过使用可溶解铜的蚀刻液而被去除。通过溶解牺牲层72，基底70被剥离掉，于是能得到由电镀种子层74或电镀层80制成的探针装置1。
此外，在根据本发明实施例的探针装置的第一种制造方法中，当加入在基座20上形成穿透孔22的工艺流程时，用于去除牺牲层72的时间会缩短。另外，至少在与探针10的电极50接触的部分上可形成金属层，也就是，在包括探针10的端部12的区域上形成金属层。
图24示出了加入了在电镀层80上形成金属层80的工艺流程的第一种制造方法。图24A1和图24A2是平面图，以及图24B1和图24B2是相应于图24A1中a-a线的横剖面图。
在图22A4和图22B4的流程之后，如图24A1和图24B 1所示，通过镀上体积电阻率低于或硬度高于电镀层80的金属，在电镀层80上形成金属层82。例如，金或金-铜合金被用作体积电阻率低于电镀层80的金属，钯或铑被用作硬度高于电镀层80的金属。
通过执行根据图23A5、图23B5、图23A6和图23B6的流程，就可以得到如图24A2和图24B2所示的具有电镀种子层76、电镀层80和金属层82的探针装置1。
尽管在图24所示的第一种制造方法中，金属层82形成于电镀层80的整个表面上，但金属层82可以至少形成于探针10上与电极50接触的部分上。
图25到图27示出了根据本发明实施例的探针装置1的第二种制造方法。图25A1到图25A4、图26A5到图26A8、图27A9到图27A10是平面图。图25B1到图25B4、图26B5到图26B8、图27B9到图27B10是相应于图25A1中a-a线的横剖面图。
首先，如图25A1和图25B1所示，由金属制成的牺牲层72形成于基底70的整个表面之上。例如，牺牲层72由喷镀铜或类似方法形成。
其次，如图25A2和图25B2所示，用于形成探针10端部12的凸起30的凸起形成牺牲膜84形成于牺牲膜84上。更具体地说，例如，在对牺牲层72的表面施加光阻材料，通过利用固定形状的掩膜进行曝光来显影，对牺牲层72进行预焙，凸起形成牺牲膜84被形成图案以形成凸起30的形状。除了光阻材料之外，例如，比如PSG、BSG、BPSG或类似物的低熔点玻璃、和比如铅、锡、铟或类似物的低熔点金属也可以用来制造凸起形成牺牲膜84。
接着，如图25A3和图25B3所示，凸起形成牺牲膜84在被软化和流动后硬化以使凸起形成牺牲膜84成为具有光滑球面的圆屋顶形。更加具体地说，例如，牺牲膜84被软化并通过烘焙硬化。在烘焙流程之前使用波长大于i-射线的长波紫外线照射凸起形成牺牲膜84上至少要被软化的区域，可以降低凸起形成牺牲膜84的熔化温度。
接着，如图25A4、图25B4、图26A5、图26B5至图26A8、图26B8、图27A9和图27B9所示，根据图22A2、图22B2至图23A7和图23B7所阐述的流程被执行。最后，如图27A10和图27B10所示，例如，使用比如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等类似物的化学制剂来去除凸起形成牺牲膜84。
通过使用第二种制造方法，可以制造出具有探针10的探针装置，该探针10具有如第十三至十八种结构中的位于端部12上的凸起30。
接着，将阐述根据本发明实施例的探针装置1的使用例。
图28是根据本发明实施例的探针装置第一使用例的剖面图。
在图28中示出的第一使用例中，通过将基座20和探针基座40连接到一起并且在末端对其定位以进行固定，探针装置1被固定于探针基座40上。当如第一和第二种结构的情况在基座20上没有定位孔24时，通过在基座20的末端进行定位的方法，探针装置1被定位于探针基座40上以利用压板来固定基座。探针装置1连接到铜导线和挠性印刷电路板(图中未示出)。进一步地，探针装置1连接到检测装置主体(图中未示出)的电路上。当挠性印刷电路板通过检测装置主体的升-降功能而下降时，探针10的端部12被压到试件5的电极50上。此外，当探针基座40由导电材料、比如金属或类似材料制成时，导线可以经由探针基座40引出。
图29是根据本发明实施例的探针装置1的第二使用例的剖面图。
在图29示出的第二使用例中，基座20的定位方法与第一使用例不同。更具体地说，该定位方法是用于如第三种至第十二种和第十九种结构中基座20上设置有定位孔24的情况。在探针装置1通过基座20的固定件42定位于探针基座40的所需位置之后，固定件42被固定在定位孔24中，并且探针装置1通过压板43固定在探针基座40上。通过这种结构，由于在更换探针装置之后不再需要定位调节，检测装置的中止时间就被缩短，从而处理量也可以得到提高。
图30A和图30B是根据本发明实施例的探针装置1的第三使用例的剖面图。
在图30A和图30B示出的第三使用例中，探针装置1定位于被分成上下部分的探针基座40a和探针基座40b之间。于是，通过紧固定位孔24上的固定件42以将探针装置1与探针基座40a和40b压在一起，探针装置1被固定于探针基座40(探针基座40a和40b)内，并且探针10被弯曲。特别地，在图20示出的单体探针的情况下，通过弯曲基座20和探针10，可以提高探针装置1的相对定位精度。这种使用例应用于如第三种至第十二种和第十九种结构中基座20上设置有定位孔24的情况。此外，与检测装置主体电连接的方法以及利用检测装置主体的升-降功能检测试件的方法都是基于第一使用例的。
图31A和图31B是根据本发明实施例的探针装置1的第四使用例的剖面图。
在图31A和图31B示出的第四使用例中，除了实施例中探针10具有与基座20连接的探针片的连接型探针装置1之外，还使用独立导线型探针装置7。连接型探针装置1和独立导线型探针装置7被固定在每个探针基座40上以固定到印刷电路板44上，并且构成有多个探针板8。通过电线46，连接型探针装置1连接到印刷电路板44上，而独立导线型探针装置7通过挠性印刷电路板48连接到印刷电路板44上。连接型探针装置1和独立导线型探针装置7可以独立地升和降。如图31A所示，当连接型探针装置1和独立导线型探针装置7与试件5的电极50接触而导通时，可以对试件5实施断路测试。如图31B所示，连接型探针装置1被升起以从电极50分离探针10，并且仅独立导线型探针装置7处于接触状态而导通。于是，可以对试件执行短路测试。
图32A和图32B是根据本发明实施例的探针装置第五使用例的剖面图。
在图32A和图32B中示出的第五使用例中，与第四使用例不同，连接型探针装置1和独立导线型探针装置7包括一个探针板8。更加具体地说，通过将固定于探针基座40上的每个探针装置1和7固定在同一个印刷电路板44上，形成一个探针板8。通过将各个探针装置1和7设置于一个探针板8之上，各个探针装置1和7被同时升起和降下。如图32A所示，通过改变探针装置1和7探针端部的高度，探针装置1和7在接触状态被导通，可以对试件实施断路测试。另外，如图32B所示，当只有探针装置7与电极50接触导通时，可以实施短路测试。
根据本发明实施例的探针装置，通过在端部12处加大每个探针的宽度，端部和试件5电极50之间的接触面积被加大，并且防止了探针10从电极50脱落。于是，可以确保试件5被测试到。
通过排列在多个探针10的排列方向上移位的多个探针10的端部，探针10的端部12可以被加宽，而无需加大探针10中心轴线间的间距。因此，排列方向上的相邻探针间的最小距离被缩短。因此当探针装置1用于具有平行排列的多个细长电极的试件时，探针装置的普遍适用度就会得到提高，而无需缩短探针10中心轴线间的间距。
根据本发明的实施例，探针装置1可以以如下方式构造通过将多个具有端部12处较宽且间距比电极间距大的探针10的探针片层压到一起，，同时保持探针10不与其它探针片的探针10重叠，来使得探针10以比每个探针片上探针10的间距窄的间距排列。也就是，可以提供这样一种探针装置，其探针以相似于或窄于试件电极间距的间距排列。由此，无需缩短一个探针片上探针10的间距；因而，可以降低探针装置的制造成本和提高探针装置的产量。此外，可以无需小型化一个探针片上探针10的间距；因而，可以降低探针10的线路电阻并且可以增大探针10和试件电极50的接触面积。因此，可以容易地实施线路的空测试。
进一步地，根据本发明的实施例，通过在探针10的端部12上形成具有弧形表面的凸起30，可以防止探针10的端部12对电极50造成伤害，因为凸起30的弧形表面可以与电极50接触。
而且，根据本发明实施例探针装置的制造方法，可以以高精度制造出小型化的探针。
本发明已经根据优选的实施例进行了描述。本发明并不仅由上述实施例所限制。显而易见的是，本领域的技术人员可以对其实施各种修改、改进、组合以及类似的变形。
权利要求
1.一种探针装置，包括具有基座和多个探针的梳状探针片，每个探针具有宽于突伸基部的端部，该突伸基部通过基座连接于其它突伸基部。
2.如权利要求1所述的探针装置，其中所述探针的端部在探针的排列方向上是不规则的。
3.如权利要求1所述的探针装置，其中在每个探针端部的表面上形成有圆屋顶形凸起。
4.如权利要求1所述的探针装置，其中在探针排列方向上的端部之间的最小距离等于或小于零。
5.如权利要求1所述的探针装置，其中多个穿透孔形成于所述基座上。
6.一种探针装置，包括具有基座和多个探针的第一梳状探针片，每个探针具有宽于突伸基部的端部，该突伸基部通过基座连接于其它突伸基部；以及具有基座和多个探针的第二梳状探针片，每个探针具有宽于突伸基部的端部，该突伸基部通过基座连接于其它突伸基部，其中通过使第一探针片的探针不与第二探针片的探针重叠的排列方式，第一和第二探针片被层压到一起。
7.如权利要求6所述的探针装置，其中所述探针的端部在探针的排列方向上是不规则的。
8.如权利要求6所述的探针装置，其中在每个探针端部的表面上形成有圆屋顶形凸起。
9.如权利要求6所述的探针装置，其中在探针排列方向上的端部之间的最小距离等于或小于零。
10.如权利要求6所述的探针装置，其中多个穿透孔形成于所述基座上。
11.一种探针装置的制造方法，包括以下步骤(a)制备基底；(b)在基底的整个表面上形成由金属制成的牺牲层；(c)通过形成图案的方法在牺牲层的表面上形成具有梳状开口的抗蚀层；(d)通过电镀在所述开口中形成具有基座和多个探针的梳状探针片，每个探针具有宽于突伸基部的端部，该突伸基部通过基座连接于其它突伸基部；(e)去除抗蚀层；以及(f)去除牺牲层。
全文摘要
一种探针装置，包括具有基座(20)和多个探针(10)的梳状探针片，每个探针(10)具有宽于突伸基部(14)的端部(12)，该突伸基部(14)通过基座(20)连接于其它突伸基部(14)。通过加宽探针(10)的端部(12)，可以防止探针从试件电极的顶面脱落。进一步地，通过在探针(10)排列方向上使端部(12)不规则，就可以使端部(12)变宽而不用加大探针(10)中心轴线间的间距。因而，排列方向上的相邻探针(10)之间的最小距离可以被缩短，并且不用减小探针(10)的间距，就可以提高探针装置对于具有平行排列的多个细长电极的试件的适用度。
文档编号G01R1/073GK1550785SQ200410042159
公开日2004年12月1日 申请日期2004年5月8日 优先权日2003年5月8日
发明者服部敦夫, 泽田修一, 一 申请人:雅马哈株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
