一种薄膜探针卡及其探针针尖更换工艺的制作方法

本申请涉及半导，尤其是涉及一种薄膜探针卡及其探针针尖更换工艺。

背景技术：

1、具有小尺度探针结构和高精度的信号线结构的薄膜探针卡减少了寄生电容和电感的产生，缩短了信号传输路径，提高了阻抗匹配程度，是高频晶圆级测试过程中的重要组成部分。随着5g技术和消费电子技术的发展，薄膜探针卡的需求也逐渐提高。

2、在晶圆测试过程中，探针需要做出微小地水平运动，被测pad接触并适量地推开被测焊垫或凸块表面氧化物，这个过程会使探针针尖产生一定的磨损，经过一段时间的使用后，探针磨损过多，针尖过短并导致探针卡无法使用必须报废，而薄膜探针的薄膜在使用过程中不会有明显损伤，整体丢弃薄膜探针卡会造成一定的资源浪费。因此，亟需开发一种可更换薄膜探针卡探针针尖的工艺，减少薄膜浪费，节约生产薄膜所需的贵金属材料和针卡生产周期。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提出一种可更换探针针尖的薄膜探针卡，同时提出一种探针针尖的更换工艺，以实现重复利用薄膜探针卡主体、减少资源浪费的目的。

2、为达到上述目的，本申请采用如下技术方案，一种薄膜探针卡，包括薄膜探针主体、开设在所述的薄膜探针主体底面上的若干探针座以及若干探针针尖，各所述的探针座均具有向内凹陷的空腔，所述的空腔内填充有第一金属，若干所述的探针针尖的上端部分别通过第一金属固定在空腔内。

3、在本申请的一个实施例中，所述的探针针尖的上端部与所述空腔的内壁之间留有5-25μm的间隙。

4、在本申请的一个实施例中，所述的薄膜探针卡还包括绝缘膜，所述的绝缘膜覆盖在所述的薄膜探针主体的底面以及所述探针针尖上部的外圆周表面上，且仅在所述的间隙处裸漏。

5、在本申请的一个实施例中，所述的绝缘膜的厚度为100-1000nm。

6、在本申请的一个实施例中，所述的空腔的宽度为30-100μm，所述的探针针尖的长度为20-100μm，探针针尖的上端部的宽度为10-50μm，探针针尖的下端部的宽度为5-30μm。

7、在本申请的一个实施例中，所述的金属连接盘的材料为镍材料制作而成。

8、在本申请的一个实施例中，所述的探针座以及所述探针针尖采用金属铑制作而成，或者表面具有铑镀层。

9、本申请还提供了一种薄膜探针卡的探针针尖更换工艺，包括下述步骤：

10、将待更换探针的薄膜探针主体固定在第一基板上；

11、采用第一腐蚀液腐蚀连接在各探针座与探针针尖之间的第一金属，释放若干废弃的探针针尖；

12、制作绝缘膜；

13、将装载有若干新的探针针尖的第二基板与第一基板对齐并连接；

14、电镀第一金属，使第一金属充满各探针座的空腔，各探针座与新的探针针尖之间重新通过第一金属连接固定；

15、将第二基板浸入在第二腐蚀液中，使第二基板至少部分溶解并释放探针针尖。

16、在本申请的一个实施例中，所述的第一金属为镍或ni基合金材料。

17、在本申请的一个实施例中，所述的第一腐蚀液由浓度为3-60%的硫酸以及浓度为1-5%的双氧水溶液配置而成。

18、在本申请的一个实施例中，所述的第二基片为硅片或铝片材料制成。

19、在本申请的一个实施例中，所述的第二腐蚀液为浓度5-60%的氢氧化钾溶液。

20、本申请还提出了一种探针针尖的装配方法，包括下述步骤：

21、将待装配的探针主体固定在第一基板上；

22、制作绝缘膜，遮盖在薄膜探针主体的非电镀部分，仅暴露出探针针尖与探针座之间的间隙，以便于电镀过程中使第一金属仅沉积探针座的内腔中；

23、将装载有若干探针针尖的第二基板与第一基板对齐并连接；

24、电镀第一金属，使第一金属充满各探针座的空腔，各探针座与探针针尖之间通过第一金属连接固定；

25、将第二基板浸入在第二腐蚀液中，使第二基板至少部分溶解并释放探针针尖。

26、本申请的薄膜探针卡的探针针尖更换工艺，采用电镀的方法将新的探针针尖锚定在探针座中，可以减少薄膜损耗，实现对薄膜探针主体的重复利用，还可以节约测试成本和加工周期。由于影响探针卡高频性能的线路都在薄膜探针主体当中，因此通过本申请的工艺更换探针针尖不会影响探针卡的高频性能。

27、本申请与现有技术相比能够延长薄膜探针卡使用寿命，具有节约资源，节省加工周期的优点。

技术特征：

1.一种薄膜探针卡，其特征在于：包括薄膜探针主体、开设在所述的薄膜探针主体底面上的若干探针座以及若干探针针尖，各所述的探针座均具有向内凹陷的空腔，所述的空腔内填充有第一金属，若干所述的探针针尖的上端部分别通过第一金属固定在空腔内。

2.根据权利要求1所述的薄膜探针卡，其特征在于：所述的探针针尖的上端部与所述空腔的内壁之间留有5-25μm的间隙。

3.根据权利要求2所述的薄膜探针卡，其特征在于：还包括绝缘膜，所述的绝缘膜覆盖在所述的薄膜探针主体的底面以及所述探针针尖上部的外圆周表面上，且仅在所述的间隙处裸漏。

4.根据权利要求3所述的薄膜探针卡，其特征在于：所述的绝缘膜的厚度为100-1000nm。

5.根据权利要求1所述的薄膜探针卡，其特征在于：所述的空腔的宽度为30-100μm，所述的探针针尖的长度为20-100μm，探针针尖的上端部的宽度为10-50μm，探针针尖的下端部的宽度为5-30μm。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的薄膜探针卡的探针针尖更换工艺，其特征在于，包括下述步骤：

7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：所述的第一金属为镍或ni基合金材料。

8.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：所述的第一腐蚀液由浓度为3-60%的硫酸以及浓度为1-5%的双氧水溶液配置而成。

9.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：所述的第二基片为硅片或铝片材料制成。

10.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于：所述的第二腐蚀液为浓度5-60%的氢氧化钾溶液。

11.一种探针针尖的装配方法，其特征在于，包括下述步骤：

技术总结
本申请提出了一种薄膜探针卡及其探针针尖更换工艺，该薄膜探针卡包括薄膜探针主体、开设在薄膜探针主体底面上的若干探针座以及若干探针针尖，各探针座均具有向内凹陷的空腔，空腔内填充有第一金属，若干探针针尖的上端部分别通过第一金属固定在空腔内。本申请采用电镀的方法将新的探针针尖锚定在探针座中，可以减少薄膜损耗，实现对薄膜探针主体的重复利用，还可以节约测试成本和加工周期。由于影响探针卡高频性能的线路都在薄膜探针主体当中，因此通过本申请的工艺更换探针针尖不会影响探针卡的高频性能。

技术研发人员：王兴刚,印体健,侍雯,于海超
受保护的技术使用者：强一半导体（苏州）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23