专利名称：导电弹性体的制造方法
技术领域：
本发明是关于一种导电弹性体的制造方法，尤其是指一种采用微机电工艺来制造
导电弹性体的制造方法。
背景技术：
芯片封装测试工艺中，为了节省测试时间、及成本，常需要有一次测试多个待测芯 片(Device Under Test，简称DUT)的情况，尤其是球栅数组(BGA)等阵列式的锡球测试。 公知技术所采的手段皆使用探针(Pogo pin)再配合测试座(Socket)的设计方式来达到测 试的目的。然而，随着技术不断的演进，封装锡球间距(Pitch)越来越小的情况下，公知的 测试方式受到许多设计与组装上的限制，已无法满足现有的需求。 因此，便发展出导电弹性体来取代习知的探针搭配测试座的方式。其工作原理是 使用导电弹性体来当作一个导电的互连体(Interposer)或连接体(Connector)，而且是一 种可以在微小间距的情况下使用，特别是针对非对称的锡球排列。 此外，相较于一般传统的探针，导电弹性体由于路径短、低电感、低阻抗与高寿命， 非常适合高频测试。然而，目前测试用的导电弹性体价格非常昂贵，且制造程序相当复杂。 故因成本考虑使的许多测试厂并未实际将导电弹性体大量导入测试生产线中，只是针对少 数的特定产品来进行测试。 由此可知，如何开发一种低成本、效率高、工艺简单，更可大量生产导电弹性体的 制造方法，实在是产业上的一种迫切需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导电弹性体的制造方法，以适应现代化产业的需要。
为实现上述目的，本发明提供的导电弹性体的制造方法，包括以下步骤(A)提供
基板，而基板的上表面设有复数个凹槽。(B)再披覆一第一金属牺牲层于基板的上表面上、
及复数个凹槽内。(C)又形成一第一光阻层于第一金属牺牲层的上表面上。接着，(D)移除
第一光阻层以形成复数个第一开口 ，其中复数个第一开口分别对应于基板的复数个凹槽。
(E)并填入含有导电粒子的凝胶于复数个第一开口内，而后固化形成复数个第一弹性柱。 然后，(F)披覆一第二金属牺牲层于第一光阻层的上表面上、及复数个第一第一弹
性柱上。(G)又形成一第二光阻层于第二金属牺牲层的上表面上。(H)再移除第二光阻层
以形成复数个第二开口 ，其中复数个第二开口分别对应于复数个第一弹性柱。 接着，(I)填入含有导电粒子的凝胶于复数个第二开口内，并固化形成复数个第二
弹性柱。(J)并移除第二光阻层、及第二金属牺牲层，又移除第一金属牺牲层、及基板。据此，
本发明导电弹性体的制造方法，能大幅降低制造成本、同时又能大量生产制造、且简化整体
制造程序、及工艺设备的需求，更易于依不同需求而弹性调整工艺变量。 其中，本发明步骤(E)可将掺杂有金属导电粒子的凝胶刮入复数个第一开口，以
及步骤(I)可将掺杂有金属导电粒子的凝胶刮入复数个第二开口内，此亦即所谓的凝胶技
4术。另外，本发明步骤(B)中披覆第一金属牺牲层、及步骤(F)中披覆第二金属牺牲层的方
法可以是下列至少之一 真空溅镀、电镀、化学沉积、无电解电镀、或其它的等效工艺或技术
皆可适用于本发明中。此外，本发明步骤(C)中形成第一光阻层、及步骤(G)中形成第二光
阻层的方法可以是下列至少之一 印刷、滚轮涂布、喷洒涂布、帘幕式涂布、旋转涂布、或其 它的等效工艺或技术。 再者，本发明步骤(D)中形成复数个第一开口、及步骤(H)中形成复数个第二开口 的方法可利用曝光显影方式，或其它可定义开口大小并移除开口光阻的等效工艺皆可。又， 本发明步骤(E)中的复数个第一弹性柱、及步骤(I)的复数个第二弹性柱内掺杂金属粒子 材料可以是下列至少之一金、铜、镍、铝、银、或其它具导电性质的粒子皆可。
较佳的是，本发明步骤(B)中的第一金属牺牲层、及步骤(F)中的第二金属牺牲层 使用的材料可以是下列至少之一 铜、镍、铬、钛、或其它等效的金属材质。另外，本发明步 骤(E)中复数个第一弹性柱、及步骤(I)中复数个第二弹性柱可为圆柱体、矩形柱、甚至梯 形或锥形柱、或其它几何多边形柱皆可。据此，本发明步骤(C)中的第一光阻层的厚度可为 150至200微米(ym)、而步骤(B)中的第一金属牺牲层的厚度可为0. 2至0. 5微米(y m)。
图1A至图1J是本发明一较佳实施例的导电弹性体的剖面示意图。
图2是本发明一较佳实施例的导电弹性体的立体示意图。
图3是本发明一较佳实施例于同一基材大量制造的示意图。
附图中主要组件符号说明1基板11上表面12凹槽2第一金属牺牲层21上表面3第一光阻层31第一开口32第一弹性柱33上表面4第二金属牺牲层41上表面5第二光阻层51第二开口52第二弹性柱6导电弹性体
具体实施例方式
请参阅图1A至图1J，为本发明一种导电弹性体的制造方法较佳实施例的剖面示 意图。惟本发明是采用微机电工艺以达成低成本、高效率来制造导电弹性体。然本发明非 完全局限于微机电工艺，又可利用半导体工艺或其它等效工艺来完成本发明。以下将针对 微机电工艺为较佳实施例来进行说明。 请同时参阅图1A及图3所示，首先提供一基板l，在基板1的上表面11已预先设 有复数个凹槽12。其复数个凹槽12可通过CNC工具机预先加工完成。且基板1可以重复 使用，达到降低成本的目的。再如图3所示，图3是本发明一较佳实施例于同一基材大量制 造的示意图。如图所示本实施例使用微机电技术其可达到阵列式的加工方式，意味着同一 片基材上依据弹性体设计的尺寸与基材的大小可以同时加工数片甚至数十片的导电弹性 体，可由大量生产来降低成本。 如图1B所示，又于基板1的上表面11上、及复数个凹槽12内披覆一第一金属牺 牲层2。本实施例中是采用真空溅镀方式来进行披覆，当然亦可采用蒸镀、电镀、化学沉积、以及无电解电镀来进行。而本实施例中所披覆的第一金属牺牲层2的材质为镍，当然亦可 为铬、铜、钛、或其它金属材质，而其厚度为0. 2至0. 5微米(i！ m)。 如图1C所示，再于第一金属牺牲层2的上表面21上形成一第一光阻层3。其形 成的方法是采用旋转涂布(Spin coating)方式，当然亦可利用印刷(Printing)、滚轮涂布 (Roller coating)、喷洒涂布(Spray coating)、帘幕式涂布(Curtain coating)等方式。 其第一光阻层3的厚度在本实施例中为150至200微米(m)，当然可以依实际导电弹性体 厚度不同的需求来进行变更。然而，本实施例的第一光阻层3采用具弹性性质的光阻材料， 其常用型号如下AZ-4620、 JSR-120N、 JSR-151N、 S1813、及SU8。 如图1D所示，接着利用曝光及显影的方式移除第一光阻层3以形成复数个第一开 口 31，而其中复数个第一开口 31分别对应于基板1的复数个凹槽12。本实施例中以微影 技术使用光阻涂布方式以及曝光方式的优点在于容易控制弹性体的厚度，尤其可配合光 罩的设计，任何形状的弹性体结构皆可轻易制造出，如圆柱、矩形柱、或其它几何多边形柱。 甚至是上下不同厚度的形体，亦可由调整基材1上的复数凹槽12的深度与第一光阻层3的 厚度来控制。另外，更可利用光阻不同的特性与配合曝光机曝光显影的技术，来制造上下两 端截面积不同的柱体如锥狀、或梯形的结构，以符合特殊需求的测试。 如图1E所示，于复数个第一开口 31内填入含有导电粒子的凝胶，并固化以形成复 数个第一弹性柱32。本实施例是采用凝胶技术(Sol-GelProcess)，亦即将掺杂有金属粒子 的凝胶刮入而填入复数个第一开口 31内，并待其固化而形成复数个第一弹性柱32。然而， 本实施例中所采的凝胶为热固型高分子材料，故其具备弹性又可在高温环境下正常运作。
据此，目前产业较常用的热固型凝胶是以硅橡胶为基材，并会因不同性质需求 而添加不同改质剂，来达到不同的效果，如常见添加三元乙丙橡胶(EP匿)、丙烯酸酯橡胶 (ACM)、氟橡胶(FKM)、聚氨酯橡胶(PU)、或二烯类橡胶等。而其所掺杂金属粒子的材料为 金，当然亦可为镍、铝、银、铜或其它具导电性质的金属粒子，还可同时混入不同材料的粒 子，使第一弹性柱32具有更佳导电、或弹性等性质呈现。 如图1F所示，接着于第一光阻层3的上表面33上、及复数个第一弹性柱32上披 覆一第二金属牺牲层4。第二金属牺牲层4同前述披覆第一金属牺牲层2，本实施例是采用 真空溅镀，同样可采用蒸镀、电镀、化学沉积、以及无电解电镀来进行。而其材质同样为镍， 当然亦可为铬、铜、钛、或其它金属材质。 如图1G所示，于第二金属牺牲层4的上表面41上形成一第二光阻层5。第二光阻 层5在此如同第一光阻层3，其形成的方法同样采用旋转涂布，当然亦可利用印刷、滚轮涂 布、喷洒涂布、帘幕式涂布等方式。 如图1H所示，接着同样以曝光及显影的方式来移除第二光阻层5以形成复数个第 二开口 51，而复数个第二开口 51分别对应于复数个第一弹性柱32与基板1的复数个凹槽 12。 如图1I所示，同样于复数个第二开口51内填入含有导电粒子的凝胶，并固化形成 复数个第二弹性柱52。其第二弹性柱52同样采用凝胶技术(Sol-Gel Process)，亦即将掺 杂有金属粒子的凝胶刮入而填入复数个第二开口 51，并待其固化而形成复数个第二弹性柱 52。其金属粒子的材料为金，同样可为镍、铝、银、铜或其它具导电性质的金属粒子，还可同 时混入不同材料的粒子。
请同时参阅图1J及图2，最后移除第二光阻层5及第二金属牺牲层4，并移除第一
金属牺牲层2及基板1。亦即将第一光阻层3及复数个第一弹性柱32自第一金属牺牲层2
举离(Strip or Lift off)。故最终产物导电弹性体6便如图1J和图2所示，其中包括提
供弹性支撑的主弹性体亦即特意留下的第一光阻层3、复数个第一弹性柱32、复数个第二
弹性柱52及介于第一弹性柱32与第二弹性柱52之间的第二金属牺牲层4。 上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请的
权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
一种导电弹性体的制造方法，包括以下步骤(A)提供一基板，该基板的上表面设有复数个凹槽；(B)披覆一第一金属牺牲层于该基板的上表面上、及该复数个凹槽内；(C)形成一第一光阻层于该第一金属牺牲层的上表面上；(D)移除该第一光阻层以形成复数个第一开口，该复数个第一开口分别对应于该基板的该复数个凹槽；(E)填入含有导电粒子的凝胶于该复数个第一开口内，并固化形成复数个第一弹性柱；(F)披覆一第二金属牺牲层于该第一光阻层的上表面上、及该复数个第一第一弹性柱上；(G)形成一第二光阻层于该第二金属牺牲层的上表面上；(H)移除该第二光阻层以形成复数个第二开口，该复数个第二开口分别对应于该复数个第一弹性柱；(I)填入含有导电粒子的凝胶于该复数个第二开口内，并固化形成复数个第二弹性柱；以及(J)移除该第二光阻层、及该第二金属牺牲层，并移除该第一金属牺牲层及该基板。
2. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(E)是将掺杂有导电金属 粒子的凝胶刮入该复数个第一开口内，并经干燥后固化形成该复数个第一弹性柱。
3. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(I)是将掺杂有导电金属 粒子的凝胶刮入该复数个第二开口内，并经干燥后固化形成该复数个第 >二弹性柱。
4. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(B)中披覆该第一金属牺 牲层的方法是至少选自于由真空溅镀、电镀、化学沉积及无电解电镀所组成的群组。
5. 如权利要求1所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(F)中披覆该第二金属牺 牲层的方法是至少选自于由真空溅镀、电镀、化学沉积及无电解电镀所组成的群组。
6. 如权利要求1所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(C)中形成该第一光阻层 的方法至少选自于由印刷、滚轮涂布、喷洒涂布、帘幕式涂布及旋转涂布所组成的群组。
7. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(G)中形成该第二光阻层 的方法至少选自于由印刷、滚轮涂布、喷洒涂布、帘幕式涂布及旋转涂布所组成的群组。
8. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(D)中形成该复数个第一 开口的方法是利用曝光显影方式。
9. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(H)中形成该复数个第二 开口的方法是利用曝光显影方式。
10. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(E)中该复数个导电粒 子的材料是选自由金、铜、镍、铝及银所组成的群组其中一种。
11. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(I)中该复数个导电粒 子的材料是选自由金、铜、镍、铝及银所组成的群组其中一种。
12. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(B)中该第一金属牺牲 层使用的材料是选自由铜、镍、铬、及钛所组成的群组其中一种。
13. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(F)中该第二金属牺牲层使用的材料是选自由铜、镍、铬、及钛所组成的群组其中一种。
14. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(E)中该复数个第一弹 性柱为圆柱体。
15. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(I)中该复数个第二弹 性柱为圆柱体。
16. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(C)中该第一光阻层的 厚度为150至200微米。
17. 如权利要求l所述的导电弹性体的制造方法，其中，该步骤(B)中该第一金属牺牲 层的厚度为0.2至0.5微米。
全文摘要
本发明为一种导电弹性体的制造方法，先于具有复数个凹槽的基板上披覆第一金属牺牲层，次形成第一光阻层于其上，再于第一光阻层上开出复数个第一开口使其分别对应到上述凹槽，接着填入含有导电粒子的凝胶于上述第一开口内，令其固化形成复数个第一弹性柱。然后，重复上述步骤以形成第二金属牺牲层、第二光阻层、复数个第二开口，并再形成复数个第二弹性柱以对应到第一弹性柱上方。最后移除第二光阻层、第二金属牺牲层、第一金属牺牲层、及基板，而只剩下第一光阻层、以及散布于其间的复数第一弹性柱与第二弹性柱其呈现彼此上下相迭。
文档编号G01R3/00GK101726641SQ20081017042
公开日2010年6月9日 申请日期2008年11月3日 优先权日2008年11月3日
发明者赵本善, 陈家进 申请人:京元电子股份有限公司