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TW201428302A - 具有嵌入可撓性薄膜中之奈米碳管探針的接觸器元件及其製造方法 - Google Patents

具有嵌入可撓性薄膜中之奈米碳管探針的接觸器元件及其製造方法 Download PDF

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TW201428302A
TW201428302A TW102142057A TW102142057A TW201428302A TW 201428302 A TW201428302 A TW 201428302A TW 102142057 A TW102142057 A TW 102142057A TW 102142057 A TW102142057 A TW 102142057A TW 201428302 A TW201428302 A TW 201428302A
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wiring
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TW102142057A
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Onnik Yaglioglu
Benjamin N Eldridge
Alexander Slocum
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Formfactor Inc
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Publication date
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Abstract

嵌入一可撓彈性電氣絕緣材料質體之互纏奈米碳管的電氣傳導柱體，可使用作為電氣傳導接觸探針。該等柱體可延伸於該材料質體的相反側邊間。一配線基體之端子可延伸進入該等柱體，且電氣連接至一電氣介面，此介面與控制一受測裝置之測試的測試器連接。一對實體互鎖結構可將該材料質體耦合於該配線基體。此對互鎖結構可包括一插座及一突出件。

Description

具有嵌入可撓性薄膜中之奈米碳管探針的接觸器元件及其製造方法
本發明係有關於具有嵌入可撓性薄膜中之奈米碳管探針的接觸器元件及其製造方法。
電子裝置上之奈米碳管柱體可與一第二電子裝置之端子或其他此種輸入及/或輸出做暫時性的以壓力為基礎之電氣連接。例如，在電子裝置上作為探針的奈米碳管柱體可被按壓抵住第二電子裝置之端子，以在探針與端子間，及因此於該電子裝置及該第二電子裝置之間，做暫時電氣連接。本發明之實施例係針對嵌於附接至一接觸器元件之一可撓薄膜中的奈米碳管柱體，及製作此可撓薄膜及接觸器元件之方法。本發明之一些實施例中，可達到優異的尺寸準確度及穩定性。
在一些實施例中，一探針卡總成可包括連接至控制受測裝置之測試的測試器之一電氣介面。此探針卡總成亦可包括可撓彈性電氣絕緣材料之質體及嵌入此材料之質體中的互纏奈米碳管之電氣傳導柱體。個別柱體可自此材 料之質體之第一側延伸至此材料之質體之第二(相反)側。此探針卡總成亦可包括一配線基體，其可包括自配線基體之第一側延伸進入多個柱體之電氣傳導端子，且此等端子可電氣連接至該介面。多對實體互鎖結構可將該材料之質體耦合於該配線基體。各對互鎖結構中的第一者可為一插座，而各對互鎖結構中的第二者可為插入此插座且與此插座實體互鎖之突出件。此插座可為該材料之質體或配線基體之一者的一部分，且此突出件可為該材料之質體或配線基體之另一者的一部分。
一些實施例中，一電子裝置可包括一探針薄膜、一配線基體、及將材料之質體耦合於此配線基體的多對實體互鎖結構。此探針薄膜可包括可撓彈性電氣絕緣材料之質體，其中嵌入有互纏奈米碳管之電氣傳導柱體。此配線基體可包括自配線基體之第一側延伸進入該等柱體的電氣傳導端子。各對互鎖結構中的第一者可為一插座，而各對互鎖結構中的第二者可為插入此插座且與此插座實體互鎖之突出件。
100‧‧‧探針卡總成
101‧‧‧接觸器
102、800‧‧‧探針薄膜/薄膜
104‧‧‧柱體
106‧‧‧奈米碳管
108‧‧‧探針
110、404‧‧‧第一端
112、406‧‧‧第二端
114‧‧‧材料
116‧‧‧第一側/側邊
118‧‧‧第二側/側邊
120、804、904、970、1000‧‧‧插座
124‧‧‧配線基體
126‧‧‧基座
128‧‧‧第一側
130‧‧‧第二側
132、552、1308‧‧‧端子
134、804‧‧‧突出件
136‧‧‧電氣連接件
138‧‧‧介面基體/介面板
140‧‧‧連接器
142‧‧‧電氣介面
144‧‧‧互鎖形貌體/互鎖結構
414‧‧‧內端
416‧‧‧開口
502‧‧‧電氣路徑
550‧‧‧受測裝置/DUT
600‧‧‧程序
602~612‧‧‧步驟
700‧‧‧成長基體
704‧‧‧基體層
706‧‧‧成長層
708‧‧‧延伸件/形貌體
710‧‧‧遮罩層
712‧‧‧墊體
802‧‧‧凹部
902‧‧‧桿件
922、932‧‧‧壁件
942、952‧‧‧圍繞件
1300‧‧‧測試系統
1302‧‧‧測試器
1304‧‧‧通道
1306‧‧‧電子裝置/DUT
1310‧‧‧平台
1402、1406‧‧‧距離
1404‧‧‧寬度
1408‧‧‧長度
圖1A繪示根據本發明之一些實施例的一未組裝接觸器之一範例。
圖1B繪示已組裝的圖1A之接觸器。
圖2顯示根據本發明之一些實施例嵌入可撓彈性電氣絕緣材料之質體內的一奈米碳管柱體之一影像。
圖3繪示根據本發明之一些實施例的一對實體互 鎖結構之一範例。
圖4顯示根據本發明之一些實施例的圖3之突出部的範例之一影像。
圖5繪示根據本發明之一些實施例包括圖1A及1B之接觸器的一探針卡總成之一範例。
圖6繪示根據本發明之一些實施例用以製作諸如具有含括探針之薄膜的探針卡總成之接觸器元件的程序之一範例，此等探針包含奈米碳管柱體。
圖7A繪示根據本發明之一些實施例之一成長基體的一範例。
圖7B繪示根據本發明之一些實施例具有奈米碳管柱體之圖7A的成長基體之一範例。
圖7C繪示根據本發明之一些實施例的圖7B之成長基體與奈米碳管柱體、及積設於成長基體上的材料之質體的一範例。
圖7D繪示根據本發明之一些實施例自成長基體被移開的圖7C之奈米碳管柱體與材料之質體(共同組成一探針薄膜)。
圖8A繪示根據本發明之一些實施例的成長基體之另一範例。
圖8B繪示根據本發明之一些實施例具有奈米碳管柱體之圖8A的成長基體之一範例。
圖8C繪示根據本發明之一些實施例的圖8B之成長基體與奈米碳管柱體、及積設於成長基體上的材料之質 體的一範例。
圖9A繪示根據本發明之一些實施例自成長基體移開後之圖8C的薄膜及一配線基體。
圖9B繪示根據本發明之一些實施例組裝起來的圖9A之薄膜與配線基體。
圖9C繪示根據本發明之一些實施例具有包含杆體之一插座及一對應突出件之配線基體的一部分立體視圖。
圖9D繪示圖9C的圖示物之一俯視圖。
圖9E繪示根據本發明之一些實施例的一配線基體之一部分立體視圖，此基體具有包含以方形或長方形圖案設置之壁件的一插座及一對應突出件。
圖9F繪示根據本發明之一些實施例的一配線基體之一部分俯視圖，此基體具有包含以三角型圖案設置之壁件的一插座及一對應突出件。
圖9G繪示根據本發明之一些實施例的一配線基體之一部分立體視圖，此基體具有包含一方形或矩形圍繞件之一插座及一對應突出件。
圖9H繪示根據本發明之一些實施例的一配線基體之一部分立體視圖，此基體具有包含一似六角型的圍繞件之一插座及一對應突出件。
圖9I繪示根據本發明之一些實施例的一配線基體之一部分立體視圖，此基體具有包含在配線基體124中之一方形或長方形凹口的一插座。
圖9J繪示根據本發明之一些實施例的一配線基體之一部分立體視圖，此基體具有包含在配線基體124中之一圓形凹口的一插座。
圖9K繪示根據本發明之一些實施例的一配線基體之一部分立體視圖，此基體具有包含在配線基體124中之一八邊形凹口的一插座。
圖9L繪示根據本發明之一些實施例的一配線基體之一部分立體視圖，此基體具有包含進入配線基體124之一三角形凹口的一插座。
圖10A繪示根據本發明之一些實施例的其他薄膜及配線基體。
圖10B繪示根據本發明之一些實施例已組裝的圖10A之薄膜及配線基體。
圖11繪示根據本發明之一些實施例的圖5之探針卡總成的一變化型態範例。
圖12繪示根據本發明之一些實施例的圖5之探針卡總成的另一變化型態範例。
圖13繪示根據本發明之一些實施例的一測試系統之一範例。
圖14A繪示根據本發明之一些實施例之耦合於多個探針薄膜之一配線基體的一立體圖。
圖14B係為圖14A之一俯視圖。
圖15A係為根據本發明之一些實施例的一配線基體之一俯視立體圖，此基體包含多個插座，可供包含多 個突出部之一大型探針薄膜耦合。
圖15B係為圖15A之大型探針薄膜的仰視立體圖。
本說明書敘述本發明之範例實施例及應用。然而本發明不限於這些範例實施例及應用、或此等範例實施例及應用操作的方式或於本文描述之方式。並且，圖式可能顯示簡化或部分視圖，且圖式中之元件的尺寸可能為清楚起見而誇大或以其它方式不依比例。此外，本文用到「在…上」、「附接於」或「耦合於」等用語時，一物件(例如一材料、一層體、一基體等)可為在另一物件「上」、「附接於」或「耦合於」另一物件，不論此物件是否直接在另一物件上、附接於或耦合於另一物件、或在此一物件與另一物件之間有一或多個中介物件。當在本文中使用時，「實質上」表示足夠就想要的目的發揮作用。同樣地，若有提供方向(例如上方、下方、頂部、底部、側邊、朝上、朝下、在…下方、在…上方、上方的、下方的、水平、垂直、「x」、「y」、「z」等)，係為相對的，且僅以範例形式及為簡單解釋與論述而提供，並無限制之意。此外，在提及一系列元件(例如元件a、b、c)時，此種提述係欲包括所列元件任一者本身、由非全部所列元件構成之任何組合、及/或全部所列元件之一組合。
當在本文中使用時，「一者」表示一個以上。
本發明之實施例包括由互鎖結構將一或多個探 針薄膜耦合於一配線基體。各互鎖結構可包含被按壓套入一插座之一突出件。此突出件或插座之一者可在探針薄膜上，而突出件或插座之另一者可在配線基體上。當將於以下所述時，此插座可組配成多種不同形式。例如，一插座可包含一凹口或凹槽，類似圖1A及1B中所繪示之插座120，其中諸如突出件134之一突出件可被按壓套入。作為另一範例，一插座可組配成類似圖9A~9H中所繪示之插座904。如同繪示於那些圖式中，此插座可包含圖9C及9D所示之桿件902、圖9E及9F所繪示之壁件922及932、或圖9G及9H所示之圍繞件942及952，設置來界定類似插座804之一插座可被按壓套入的內部空間。這些和其他範例在以下就包含耦合於一配線基體之探針薄膜的電子裝置之範例舉例說明及論述。應注意的是本發明之一些實施例能夠以超越習知技術之優異的尺寸準確度及穩定性，將探針薄膜耦合於一配線基體。此等益處之範例會在下文中就圖14A及14B論述。
圖1A及1B繪示根據本發明之一些實施例的一電氣接觸器101之一範例。如同所示，此電氣接觸器101可包含一或多個耦合於配線基體124之探針薄膜102。即使顯示一探針薄膜102耦合於配線基體124，但亦可讓多於一個此種探針薄膜102耦合於配線基體124。
探針薄膜102可包含嵌入可撓及絕緣材料114之質體的電氣傳導探針108，此探針包含電氣傳導奈米碳管柱體104。如同所示，各柱體104可在材料114內從材料114之 第一側116延伸至材料114之第二側118。如此，柱體104之第一端110及第二端可如同所示暴露在材料114之相反的側邊116及118。圖2係為顯示奈米碳管柱體104之第二端112從材料114之第二側118延伸的影像。
再次參照圖1A及1B，各奈米碳管柱體104可包含可為大致上垂直排列的一組束狀奈米碳管106，但是該組中的一些奈米碳管106可重疊、混合或互纏、或以其他方式在一或多個區位與一或多個其他奈米碳管106接觸。一些實施例中，並非所有在柱體104中之奈米碳管106需要延伸達柱體104之全部長度。即使於圖1A及1B之各柱體14中所示為三根此種奈米碳管106，各柱體104亦可包括多更多的(例如數十、數百、或數千根)個別奈米碳管106。
材料114之質體可為可撓、彈性的、彈力的、及/或電氣絕緣。如此，材料114之質體可將柱體104彼此電氣絕緣，及/或提供支撐柱體104之一可撓彈性薄膜。在薄膜102製造期間，材料114之質體可穿入柱體104。因此材料114之質體可在柱體104內介於一柱體104之多個個別奈米碳管106間。此可使柱體104堅固，且將柱體實體上耦合於材料114，其可防止此等柱體104塌落或被拉出材料114。一些實施例中，材料114之質體可包含一可撓及/或彈性材料，諸如一彈性高分子材料。用於材料114之質體之適合材料包括諸如以矽酮為基礎之彈膠體材料(例如聚二甲基矽氧烷(PDMS))的彈膠體。另外用於材料114之質體的適合材料之範例包括橡膠材料及可撓塑膠材料。
配線基體124可包含在配線基體124之第一側128上的電氣端子132、及從電氣端子132連至配線基體124之第二側130的電氣連接件136。雖然電氣連接件136在圖中顯示為對於配線基體124而言在內部，但其對於配線基體124而言可替代地在外部或外部及內部的組合。例如，電氣連接件136可包含在配線基體124上之電氣傳導線跡(圖中未示出)，其各連接至一或多個端子132，且電氣傳導線(圖中未示出)從那些線跡(圖中未示出)接合至基座126。配線基體124亦可為探針薄膜102提供實體上的支撐。配線基體124之適合範例包括玻璃基板、印刷電路板、配線陶瓷、石英基板、半導體晶圓或晶粒、或類似物。
如同所示，探針薄膜102可實體上耦合於配線基體124，使得配線基體124之端子132可電氣連接於柱體104。例如，如圖1B所示，探針薄膜102可耦合於配線基體124，使得各個端子132被按入且因此全部或部分嵌入柱體104之一者。探針薄膜102之各柱體104可因此電氣連接於配線基體124的端子132之一者。
如圖1B所示，探針薄膜102及配線基體124可具有將探針薄膜102耦合於配線基體124之互鎖形貌體144。如圖1A及1B所示，互鎖形貌體144可包含與插座120互鎖之突出件134，其可將探針薄膜102耦合於配線基體124。例如突出件134可從配線基體124之第一側128延伸而出，且對應的插座120可延伸進入材料114之質體的第一側116。各突出件134可實體上延伸進入對應的插座120之一者，且與此對應 的插座120之一者互鎖，其可將探針薄膜102耦合於配線基體124。一些或所有突出件134可替代地從材料114之質體的第一側116延伸而出，且一些或所有對應的插座120可在配線基體124之第一側128中。
回到圖1A及1B，應注意的是雖然圖中未顯示，一黏著劑(圖中未示出)可設置於配線基體124及材料114之質體間，且可將材料114之質體的第一側116附接於配線基體124之第一側128。此種黏著劑(圖中未示出)可與互鎖形貌體144配合使用，來加強探針薄膜102至配線基體124的耦合或取代互鎖形貌體144。表面處理在一些實施例中，可施用於材料114之質體的第一側116及/或配線基體124之第一側128，以增強材料114之質體的第一側116附接在配線基體124之第一側128的黏著力。此種表面處理之範例包括氧電漿處理及反應性離子蝕刻電漿處理。
回到互鎖形貌體144，各突出件134可藉由與插座120形成一摩擦套合(例如一按壓套合)來和一對應的插座120互鎖。例如，各突出件134可係為與此對應的插座120大約相同尺寸或較其略大，使得各突出件134在按壓套入插座120時形成以摩擦為基礎之互鎖套合。
雖然圖1A及1B中以一般矩形繪示，但突出件134及插座120可採其他形狀，諸如包含圓柱、立方體、角錐、圓錐的形狀，包括前述者的部分型態或類似者。此外，互鎖形貌體144可被成形來達到或加強互鎖連接。圖3及4繪示一範例。圖3顯示突出件134及對應插座120之一範例的側向 橫截面圖，且圖4係為突出件134之影像。
如圖3所示，突出件134在第一端404可較第二端406寬。例如，第一端404(較寬)可為距配線基體124之第一側128最遠的突出件134之端部，而第二端406可為最靠近第一側128之端部。對應的插座120可具有一相似但互補的形狀。如同所示，插座120之內端414可較插座120之開口416寬。當按壓套合在一起且互鎖時，如圖3中所示成形之突出件134及插座120，可提供材料114之質體垂直及水平穩定性，以防止材料114之質體與配線基體124解耦合。
不論突出件134之形狀，端子132及突出件134可包含實質上相同材料。例如，突出件134及端子132可包含一傳導材料(例如一金屬)。使用相同材料，可便利製造端子132及突出件134，因為此二結構便可於相同程序中形成。替代地，端子132及突出件134可於分開的程序中形成。當於相同程序中形成時，突出件134及端子132可具有相同高度。或者，突出件134及端子132可如圖1A及1B所示具有不同高度。
繪示於圖1A及1B中的接觸器101可為一電子裝置之一部分，其中包含柱體104之探針108可與另一裝置做電氣連接。例如，接觸器101可為用以接觸且測試諸如半導體晶粒或類似者之電子裝置的電子測試插座(圖中未示出)之部分。作為另一範例，接觸器101可為由矽、玻璃、樹脂、或聚亞醯胺組成之單一或雙重側的配線結構之部分，此接觸器具有諸如銅、金或類似者的電氣傳導材料之嵌入配線。
圖5繪示一電子裝置(探針卡總成100)之又一範例，其中圖1A及1B之接觸器101可為其中一部分。如圖5所示，接觸器101可為探針卡總成100之一部分，諸如可被用來接觸或測試可為任何待測電子裝置類型的電子受測裝置(DUT)550。DUT 550之範例包括未單粒化半導體晶圓之半導體晶粒、一或多個已單粒化半導體晶粒及類似者。應注意的是圖5未必依比例繪出。例如，接觸器101被放大，以便更佳地繪示接觸器101之細節。
如同所示，圖5之探針卡總成100可包含電氣介面142、介面基體138、電氣連接器140、基座126、及圖1A及1B之接觸器101。諸如螺絲、螺栓、托架或類似者之扣件(圖中未示出)可將探針卡總成100之前述元件耦合一起。電氣介面142可組配來電氣連接至往返於用以控制DUT 550之測試的一測試器(圖中未示出)的通道(例如針對測試信號、控制信號、電力、或類似者的電氣通道)，且介面基體138、連接器140、及基座126可提供自介面142連至接觸器101的電氣連接件136且至探針108的電氣路徑502，探針108可與DUT 550之端子552接觸。DUT 550可為待測試的半導體晶圓、半導體晶粒、中介器、或其他電子裝置。
電氣介面142可包含適合用以連接至通達測試器(圖中未示出)的通道(圖中未示出)之任何電氣連接元件。例如，電氣介面142可包含零插入力(ZIF)電氣連接器、彈簧針墊(pogo pin pad)、或其他類似者。介面基體138可為諸如印刷電路板、層狀陶瓷塊、或類似者之配線板。基座126亦可 為諸如印刷電路板、層狀陶瓷塊、或類似者之配線板，且電氣連接器140可為用以將介面板138電氣連接至基座126的中介器或電器連接器之其他類型。作為另一範例，電氣連接器140可包含焊料凸塊(圖中未示出)(例如本質上由焊料凸塊組成)，其將介面基體138電氣連接至基座126。作為又一範例，電氣連接器140可包含電氣傳導彈簧互連結構。如同所示，介面基體138、連接器140、及基座126可包含形成從介面142至配線基體124之電氣連接件136及因此連至端子132及探針108的個別電氣路徑502之內部及/或外部電氣線跡、通孔、配線、或類似者。探針卡總成100因此提供包含路徑502之個別電氣路徑，該路徑502通過介面基體138、連接器140、及基座126至配線基體124之電氣連接件136且因此連至端子132及探針108。
如同上述，在一些實施例中，電氣連接件136可包含在連接一或多個端子132的配線基體124之一表面上的電氣傳導線跡(圖中未示出)，且電氣連接件136可更包含自那些在配線基體124附近的線跡(圖中未示出)連結至電氣路徑502在基座126中及/或上之一些部分的電氣傳導配線(圖中未示出)。替代地，電氣連接件136可包含通過配線基體124至基座126之電氣路徑502的一些部分之電氣傳導通孔。如以上所述，通過電氣連接器140的電氣路徑502之一些部分可包含焊料凸塊(圖中未示出)，且確實在一些實施例中，電氣連接器140可實質上由此種焊料凸塊(圖中未示出)組成。
現將參考圖6，其繪示用以製作類似圖1A及1B之接觸器101的一接觸器且將接觸器合併於一電子裝置中之程序600的一範例。
在步驟602，一成長基體被提供。此成長基體可使用來成長一奈米碳管柱體(例如圖1A~1B之柱體104)，且作為一探針薄膜(例如圖1A及1B之薄膜102)的模板。在步驟604，奈米碳管柱體於成長基體上成長。如以下所述，奈米碳管柱體可被處理，以例如提高電氣傳導性。接著在步驟606，材料之質體積設於成長基體上環繞奈米碳管柱體，且依需要予以固化。此材料之質體及探針形成一探針薄膜(例如圖1A~1B之薄膜102)。在步驟608，此探針薄膜自成長基體移開。在步驟610，此探針薄膜耦合於一配線基體(例如圖1A及1B之配線基體124)來形成一接觸器(例如類似接觸器101)。在步驟612，此配線基體可併入一電子裝置中(例如圖5之探針卡總成)。
在提供圖6之程序600的綜述後，現將就圖7A~10B敘述程序600之範例。圖7A~7D繪示程序600之步驟602~608的一範例，其中製作具有插座120的探針薄膜102。圖8A~8C繪示製作探針薄膜800之程序的一範例，其可類似探針薄膜102，只是探針薄膜800具有可類似突出件134之突出件804，而非插座120。圖9A~10B繪示程序600之步驟610的範例。
圖7A繪示圖6之程序600之步驟602的一範例。圖7A中，一成長基體700被提供。如圖7A所示，成長基體700 可包括一或多個層體，諸如一基體層704及一成長層706。例如，此基體層704可為一玻璃、陶瓷、半導體(例如矽)、或其他合適層體。此成長層706可包含可成長奈米碳管柱體104於上的一材料。例如，此成長層706可包含設置在此基體層704上的一氧化物薄膜或類似物。另一範例中，成長基體700可僅包括單一層體，諸如基體層704。又一範例中，成長基體700可包括二個以上的層體。
如同所示，成長基體700可被一遮罩層710遮罩，而保留成長層706之一些部分(在此稱為墊體710)暴露。遮罩層710可包含一金屬層(例如金、銀、鋁、或類似者)、一光阻層、或類似者。柱體104可接著成長於墊體712上。
用以成長柱體104的圖案係為墊體712之圖案。例如，柱體104可採與此等柱體104將被轉移的端子132之圖案相對應的圖案，於成長基體700上成長出來；例如，柱體104的圖案可對應於配線基體124(如圖1A及1B所示)之端子132。此外，那種圖案可對應於包含柱體104之探針108將用來接觸的一電子裝置之端子。一範例於圖13中提供，其中探針108可對應於一DUT 1306之端子1308。
如同所示，多個延伸件708(其為鑄模形貌體之範例)可設置在成長基體700之頂部表面上。如圖7C~7D所示，延伸件708可位在成長基體700上成會於一所製薄膜102中(在薄膜102移開時)形成插座120(圖7D所示)之一圖案。例如，延伸件708可採一圖案來置設，而產生具有與如圖1A及1B所示及上文敘述之在配線基體124中之突出件134相對 應的插座120之一薄膜102。一些實施例中，此種圖案將延伸件708置於在成長基體700上之多種二維或三維圖案中，以在柱體104周圍提供互鎖結構。例如，此種圖案可包括將單一形貌體708定置於相鄰墊體712之間，如同所示。另一範例中，此種圖案可將多個延伸件708定置於相鄰墊體712之間。另一範例中，延伸件708可採二維或三維圖案均勻分散於成長基體700上。
圖7B繪示圖6之程序600的步驟604之一範例。圖7B中，奈米碳管柱體104於成長基體700上成長。如同所示，柱體104可成長至一高度，此高度實質上超過在成長基體700上之延伸件708的高度。奈米碳管柱體104可成長在暴露的墊體712上。此種奈米碳管的成長可依據一些成長程序，諸如於美國專利第8,130,007號(2012年3月6日頒發)所述之浮動催化劑或固定催化劑程序、美國專利申請案公開號第2010/0083489號(2009年12月7日申請)所述之成長程序、或類似者。美國專利第8,130,007號及美國專利申請案公開號第2010/0083489號以其全部內容藉參考方式併入本文。
多種處理或程序可實行於奈米碳管柱體104上。例如，電氣傳導材料(圖中未示出)可積設於奈米碳管柱體104上及/或於奈米碳管柱體104中。作為另一範例，環氧樹脂可被吸入柱體104中。
圖7C繪示圖6之程序600的步驟606之一範例。圖7C中，材料114之質體積設於成長基體700上以形成一探針薄膜102。材料114之質體可積設於成長基體700上環繞柱體 104。如同前述，材料114之質體的一些部分可流動或注入柱體104且因此穿入柱體104。依據材料114之質體的本質，材料114之質體積設於成長基體700上後，此質體可被固化(例如硬化)。在固化之前，材料114之質體可形成於遮罩層710之多種形貌體及幾何體的周圍或內部。如此，材料114之質體的一些部分可在延伸部708周圍流動，以形成插座120(圖7D所示)。一些實施例中，一支撐結構(圖中未示出)可在材料114之質體的側邊周圍被提供，直到此質體固化為止，以助於使材料114之質體成形。此種支撐結構(圖中未示出)在固化後可被移除。
圖7D係為圖6之程序600的步驟608之一範例。圖7D繪示材料114之質體，而嵌入的奈米碳管柱體104自成長基體700移開。材料114可藉由將材料114從成長基體拉出或一些其他方法來從成長基體700移開。如同所示，當自成長基體700移開時，材料114之質體可包括對應於成長基體700之延伸件708的插座120。具有從成長基體700移開之嵌入的柱體104之材料114，即為圖1A及1B之薄膜102。
在步驟602~608中製成探針薄膜102後，此薄膜102可耦合於一配線基體124，大致如圖1A及1B所示。例如，探針薄膜102可與配線基體124結合一起，使得自配線基體124延伸之突出件134插入探針薄膜102中的插座120且與插座120互鎖，且配線基體124之端子132與柱體104接觸(例如被按壓套入)，如同上述。前述係為圖6之步驟610的一範例。
如以上所述，圖1A及1B之薄膜102可組配成具有突出件而非插座120。圖8A~8C繪示用以製作一探針薄膜800的圖6之步驟602~608的一範例，此薄膜800可與探針薄膜102相同，只是探針薄膜800具有突出件804而非插座120。
圖8A係為圖6之程序600的步驟602之一範例。如圖8A所示，如以上就圖7A所述之包含基體層704及成長層706的成長基體700可被提供。因此成長基體700針對具有突出件804的薄膜800可作為一模板，凹部802(其為鑄模形貌體之範例)可形成到成長基體700之基體層704中及/或在成長基體700之成長層706形成。此等凹部802可被成形及決定大小及以其他方式組配作為用於薄膜800之突出件804的模板。此等凹部802可使用深反應式離子蝕刻(DRIE)程序及/或其他合適程序來形成。如以上就圖7A所述，一遮罩層710可界定奈米碳管柱體104將會成長於上的墊體712。圖8B係為圖6之程序600的步驟604之一範例，其中如以上就圖7B(其為程序600之步驟604的一範例)所述，柱體104於成長墊體712上成長。
圖8C係為圖6之程序600的步驟606之一範例。圖8C繪示材料114之質體積設於成長基體700上，大致如以上就圖7C所述，只是材料114之質體可進入凹部802以在材料114之質體中形成突出件804。此情況下，在材料114之質體固化後，薄膜800可包括多個突出件804。圖中雖未顯示，但包含具有嵌入的柱體104之材料114的質體之探針薄膜800可自成長基體700移開，大致如以上就圖7D顯示及所 述。具有嵌入的奈米碳管柱體104及突出件804之分開的探針薄膜800係因此為圖1A及1B之探針薄膜102的一範例，且可取代本文之任何實施例或圖式中的探針薄膜102。
圖9A~9B繪示圖6之程序600的步驟610之一範例，其中薄膜800耦合於配線基體124，而此配線基體124具有插座904而非突出件134。如同所示，薄膜800之多個突出件804可與配線基體124中之多個對應的插座904實體互鎖。如以上就圖1A及1B所述，配線基體124可具有插座(例如類似插座120)而非突出件134。插座904係為此種插座之範例。
如圖9A及9B所示，薄膜800之一突出件804可與形成於配線基體124上之對應的插座904互鎖。如同所示，插座904可包含介於二或更多自配線基體124之第一側128延伸的桿件902間之空間。桿件902可耦合於配線基體124之第一側128。一些實施例中，桿件902可由與端子132相同之材料來形成。使用相同材料，可藉由允許桿件902及端子132在相同程序期間製造，而便利製造配線基體124。或者，桿件902及端子132可使用不同材料及/或在不同程序中形成。
圖9C繪示一立體圖，而圖9D繪示薄膜800之一突出件804在配線基體124之一組桿件902內的一俯視圖。如同所示，桿件902(此處所示為三個，但亦可為更多或更少)可形成供突出件804插入且互鎖的一插座904。桿件902可被成形且決定尺寸且定置成在突出件804上施加至少一輕微向內的壓力，以在桿件902及突出件804之間形成一按壓套合 連接。此種二或更多突出件804及插座904之互鎖可將薄膜800耦合於配線基體124，如圖9B所示。(突出件804及插座904之各對互鎖可係為如圖1B中繪示的互鎖結構144之一範例。)
插座904可使用多個數目的桿件902來形成，且具有多種桿件形狀及組態。如同所示，桿件902可具有一圓形橫截面。桿件902亦可具有其他類型的截面，包括方形、矩形、三角形、或類似者。如同進一步所示，三個桿件902可形成插座904。在其他組態中，四個、五個、六個、七個、或更多桿件902可形成插座904。此外，在一些實施例中，單一管狀桿件902可被形成為具有形成於其中的一內部插座904。
圖9E繪示插座904之另一範例，其可包含自配線基體124之表面延伸的多個壁件922。壁件922可界定突出件804可被按壓套入的空間。圖9F(其為一俯視圖)繪示插座904之又一範例，其中側壁件932(其可類似於圖9E之側壁件922)係配置來形成突出件804可如同所示被按壓套入的空間。
圖9G及9H(其顯示俯視、立體圖)繪示插座904之額外範例。圖9G中，一方形或矩形圍繞件界定突出件804可被按壓套入的內部空間。圖9H中，一八角形圍繞件界定突出件804可被按壓套入的內部空間。圖9H中之圍繞件可替代地為一六角形、五角形、或類似者。
圖9I~9L繪示一範例，其中圖式之插座120可替代地組配作為配線基體124中的一凹口或開口。或者，任何繪 示的插座120可替代地在探針薄膜120(或800)中。圖9I顯示一方形或矩形的插座970。圖9J顯示一圓形的插座970。圖9K顯示一八角形的插座970，其可替代地為六角形、五角形、或類似者。圖9L顯示一三角形的插座970。上述係為插座120的所有形式。
具有如圖9B所示(包括圖9C~9H繪示之突出件904的任何組態)與配線基體124之插座904互鎖的突出件804之探針薄膜800，係為圖1A及1B之接觸器101的另一範例，而互鎖的突出件804及插座904係為圖1A及1B之互鎖結構144的範例。
圖10A~10B繪示圖6之程序600的步驟610之另一範例，其中薄膜800耦合於配線基體124。如同所示，配線基體124可包括形成於配線基體124之第一側的插座1000，而非圖1A及1B所示之突出件134或圖9A~9C所示之插座904。在另一態樣下，配線基體124可如同圖9A及9B所示，只是插座1000取代插座904。
圖10B繪示薄膜800耦合於配線基體124。如同所示，在耦合時，薄膜800之突出件804可插入配線基體124之插座1000。如同上述，突出件804及插座1000可形成一對實體上互連結構。具有與配線基體124之插座904互鎖的突出件804之探針薄膜800，如圖9B所示，係為圖1A及1B之接觸器101的另一範例。
再次參照圖6之程序600，在步驟612中，探針接觸器101(包含如圖1B所示探針薄膜102耦合於配線基體 124、如圖9B所示探針薄膜800耦合於配線基體、或如圖10B所示探針薄膜800耦合於配線基體)可併入諸如圖5之探針卡總成的一電子裝置。
上文已描述包含嵌入可撓的材料114之質體的奈米碳管柱體104之接觸器101的範例，而此種接觸器101在一探針卡總成100中的範例應用亦已敘述。製造接觸器101且將接觸器101併入一電子裝置之程序的範例亦已敘述。先前敘述僅為範例，且可有一些變化。例如，如同藉由圖8A~8C之探針薄膜800所示現，探針薄膜800可包含突出件804而非插座120。在另一態樣下，探針薄膜800可類似為探針薄膜102，且可取代探針薄膜102在任一圖式中的任一實例。作為另一範例，配線基體124可如圖9A~10B所繪示具有插座904或1000而非突出件132。在另一態樣下，圖9A~10B之配線基體124可類似任何其他圖式中的配線基體124，且配線基體124在任何圖示中可與插座904或1000組配。
作為另一範例，圖5之探針卡總成100係為一範例，且可有其他組態。例如，圖5之探針卡總成100不一定包括基座126，其中，配線基體124可直接連接連接器140。同樣地，探針卡總成100不一定包括連接器140，而基座126可直接連接介面基體138。作為又一範例，若無基座126及連接器140，配線基體124可直接連接介面基體138。圖11及12繪示探針卡總成100之變化的額外範例。
圖11繪示具有耦合於一基座126的多個接觸器101(在此顯示兩個但可為更多)之探針卡總成100的一範 例。圖12繪示探針卡總成100之另一範例，其中多個接觸器101(在此顯示兩個但可為更多)耦合於多個基座126(在此顯示兩個但可為更多)。雖然圖11及12未顯示，但介面基體138、各電氣連接器140、各基座126可以上述任何組態包含圖5中繪示之電氣路徑502。(圖11及12之例示未必依比例繪出，例如接觸器101被放大以便更佳地繪示其細節。)
不論探針卡總成100如何組配，探針卡總成100可用於用以接觸及測試電子裝置之一測試系統中。圖13繪示用以測試一電子裝置1306(在下文中稱為「受測裝置」或「DUT」)的一測試系統1300之一範例。DUT 1306可為包含用以提供信號、資料、電力、或類似者進出DUT 1306之電氣端子1308的一電子裝置。例如，DUT 1306可為一或多個半導體晶粒(已單粒化或未單粒化、已封裝或未封裝)、電子組件、電路板、或類似者。
探針卡總成100可裝設在諸如探測器(圖中未示出)的殼體(圖中未示出)上，其中DUT 1306設置在可移動平台1310上。DUT 1306可藉由將DUT 1306之端子1308及探針卡總成100之探針108接觸，而因此在探針108及端子1308間形成電氣連接，來進行測試。此可藉由移動平台1310及/或探針卡總成100來完成。
測試器1302(其可為組配來控制DUT 1306之測試的電腦、電腦系統、或類似者)可接著經由通道1304(例如纜線、配線、無線通訊頻道、或類似者)及探針卡總成100提供電力、測試信號、控制信號、及/或類似者給DUT 1306。 測試器1302可同樣地透過探針卡總成100及通道1304感測由DUT 1306產生之響應信號。測試器1302可接著分析該響應信號，來判定所有或部分DUT 1306是否正確響應測試信號、及因而所有或部分DUT 1306是否通過或不通過測試。測試器1302可替代地或額外實行測試DUT 1306以外的工作。例如，測試器1302可操作DUT 1306，譬如對DUT 1306作老化預燒測試(burn in)。
繪示於圖13中之測試系統1300僅為一範例，且可有一些變化。例如，一些或所有測試器1302可設置在探針卡總成100上(例如在介面基體138或基座126上)。
使用互鎖結構144(例如突出件134至插座120或突出件804至插座904)將探針薄膜102耦合於配線基體124可有多種優點。(雖然於圖14A及14B中繪示者係為探針薄膜102，但探針薄膜可用探針薄膜800替代。)例如，如圖14A及14B所示，多個探針薄膜102(在此顯示兩個但可為更多)可設置在配線基體124上，且在一些實施例中，多個探針薄膜102可分開很遠。例如，如圖14B繪示，在多個探針薄膜102間之第一方向的距離1402可為探針薄膜102之寬度1404的一、二、三、四、五、或更多倍，及/或在多個探針薄膜間之第二(正交)方向的距離1406可為探針薄膜102之長度1408的一、二、三、四、五、或更多倍。
此外，探針薄膜102可精確地定置在配線基體124上。由於將探針薄膜102耦合於配線基體124之各互鎖結構144的插座及/或突出件可使用精確的微影程序來形成(舉例 來說，如上所述)，插座及/或突出件可精確地定置在配線基體124及/或探針薄膜102上。各探針薄膜102可因此藉由僅將在探針薄膜102或配線基體124上的突出件按壓套入在另一探針薄膜102或配線基體124上之對應的插座，來精確地定置在配線基體124上。在互鎖結構144之突出件被按壓套入插座時，突出件與插座對齊。例如，互鎖結構144之彈性平均性質(在探針薄膜102之彈性材料114上的插座或突出件之一者(如見圖1B)係為彈性的)自然地使探針薄膜102對齊於配線基體124上的一精確位置。即使在配線基體124及探針薄膜102為構成的一部分之一裝置正常操作期間，由於熱能變化或其他力量而令配線基體124及/或探針薄膜102膨脹或收縮時，此彈性平均性質亦可將各探針薄膜102維持在該精確位置。
圖15A及15B繪示一範例，其中配線基體124包含許多精確定置的插座120。如同所示，一相對大型探針薄膜102可藉由將在探針薄膜124上之精確定置的突出件134(於圖15B可見但圖15A則否)耦合於一些或所有插座120來耦合於配線基體124。或者，插座120可在探針薄膜102上，且突出件134可在配線基體124上。不管如何，如同上述，插座120或突出件134之一者或另一者可由彈性材料製成。此插座120及突出件134之耦合(例如圖1B所示)可彈性地均勻化以精確定置探針薄膜102在配線基體124上。
如同上述，配線基體124及探針薄膜102可例如使用在探針卡總成中，以接觸一DUT之多個端子來測試該 DUT。作為測試應用的另一範例，包含耦合於配線基體124之相反表面的探針薄膜102之雙側接觸器(圖中未示出)可用來測試矽中介器。
雖然本發明之特定實施例及應用在本說明書已述明，但這些實施例及應用僅為範例，且多種變化係為可能的。
100‧‧‧探針卡總成
101‧‧‧接觸器
102‧‧‧探針薄膜
104‧‧‧柱體
108‧‧‧探針
112‧‧‧第二端
114‧‧‧材料
118‧‧‧第二側/側邊
120‧‧‧插座
124‧‧‧配線基體
126‧‧‧基座
130‧‧‧第二側
132、552‧‧‧端子
134‧‧‧突出件
136‧‧‧電氣連接件
138‧‧‧介面基體/介面板
140‧‧‧連接器
142‧‧‧電氣介面
502‧‧‧電氣路徑
550‧‧‧受測裝置/DUT

Claims (20)

  1. 一種探針卡總成，其包含：連至控制一受測裝置之測試的一測試器之一電氣介面；一可撓彈性電氣絕緣材料質體；嵌入該材料質體之互纏奈米碳管的電氣傳導柱體，各該柱體自該材料質體的一第一側延伸至該材料質體的一第二側，其中該第二側與該第一側相反；一配線基體，其包含自該配線基體之一第一側延伸進入該等柱體的電氣傳導端子，其中該等端子電氣連接至該介面；及將該材料質體耦合於該配線基體的多對實體互鎖結構，其中：各該對互鎖結構之二互鎖結構中的一第一者係為一插座；各該對互鎖結構之該等二互鎖結構中的一第二者係為插入該插座且與該插座實體互鎖之一突出件；該材料質體包含各該對互鎖結構中之該插座或該突出件之一者；及該配線基體包含各該對互鎖結構之該插座或該突出件之另一者。
  2. 如請求項1之探針卡總成，其中各該插座包含自該配線 基體之該第一側或該材料質體的該第一側延伸而出之一組桿件間的一空間。
  3. 如請求項1之探針卡總成，其中各該插座係進入該配線基體之該第一側的一表面或該材料質體的該第一側之一表面。
  4. 如請求項1之探針卡總成，其中：該等突出件自該配線基體之該第一側延伸而出；及該突出件由與該等端子實質上相同之材料所組成。
  5. 如請求項1之探針卡總成，其中各該對互鎖結構之該突出件：具有一圓錐形狀，其中該突出件之一第一端較該突出件之一第二端寬；且自該配線基體之該第一側從該第二端延伸至該第一端。
  6. 如請求項5之探針卡總成，其中各該對互鎖結構之該插座：具有一圓錐形狀，其中該插座之一內端較該插座之一開口寬；且從該開口至該內端延伸進入該材料質體的該第一側。
  7. 如請求項1之探針卡總成，其更包含設置於該配線基體之該第一側與該材料質體的該第一側間的一黏著劑，其中該黏著劑將該材料質體的該第一側附接於該配線基體之該第一側。
  8. 如請求項1之探針卡總成，其中該材料質體係為以矽酮為基礎的一彈膠體。
  9. 如請求項1之探針卡總成，其中該配線基體之該等端子中的一些端子接觸，且因此與該等奈米碳管柱體中的一些對應奈米碳管柱體電氣連接。
  10. 如請求項9之探針卡總成，其中該等一些端子延伸進入且因此至少部分嵌入該等一些對應奈米碳管柱體。
  11. 如請求項1之探針卡總成，其中該等奈米碳管柱體以一圖案設置於該材料質體中，該圖案對應於將被接觸及測試之一電子裝置的端子。
  12. 如請求項11之探針卡總成，其中各該奈米碳管柱體係為一探針，該探針用以接觸將被接觸及測試的該電子裝置之該等端子的一者。
  13. 如請求項12之探針卡總成，其更包含自該介面至該等奈米碳管柱體的電氣路徑。
  14. 一種電子裝置，其包含：一探針薄膜，其包含一可撓彈性電氣絕緣材料質體及嵌入該材料質體之互纏奈米碳管的電氣傳導柱體；一配線基體，其包含自該配線基體之一第一側延伸至該等柱體的電氣傳導端子；以及多對實體互鎖結構，其將該材料質體耦合於該配線基體，其中：各該對互鎖結構之二互鎖結構中的一第一者係為一插座；及 各該對互鎖結構之該等二互鎖結構中的一第二者係為插入該插座且與該插座實體互鎖之一突出件。
  15. 如請求項14之電子裝置，其中該等插座或該等突出件之至少一者包含一彈性材料，且該等插座及該等突出件之互鎖藉由彈性均勻化而精確地相對於該配線基體定置該探針薄膜。
  16. 如請求項14之電子裝置，其中各該插座包含自該配線基體之該第一側或該材料質體的一第一側延伸而出之一組桿件間的一空間。
  17. 如請求項14之電子裝置，其中各該插座進入該配線基體之該第一側的一表面或該材料質體的一第一側之一表面。
  18. 如請求項14之電子裝置，其中各對互鎖結構中之該突出件：具有一圓錐形狀，其中該突出件之一第一端較該突出件之一第二端寬；且自該配線基體之該第一側從該第二端延伸至該第一端。
  19. 如請求項18之電子裝置，其中各該對互鎖結構中之該插座：具有一圓錐形狀，其中該插座之一內端較該插座之一開口寬；且從該開口至該內端延伸進入該材料質體的一第一 側。
  20. 如請求項14之電子裝置，其中該材料質體係為以矽酮為基礎之一彈膠體。
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