专利名称：微电子接触件结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微电子弹簧接触件结构，诸如用于在半导体晶片和装置的测试或组装期间探测电子装置，或用于其它电连接器应用。
背景技术：
对愈来愈小和愈加复杂的电子组件的需求驱使我们需要更小更复杂的集成电路(IC)。对诸如测试和强化试验的易拆卸的应用和永久性或半永久性附着物的封装而言，愈来愈小的IC和高引线计数(lead count)又需要更复杂的电连接方案。一般而言，电连接结构越垂直，结构阵列的间距就越大。但是，当使所述连接结构与IC或其它电子装置的垫片或引线接触时，垂直电连接结构一般提供很少的擦拭。擦拭趋向于除去垫片或引线上的氧化物或其它污染物，从而改进与垫片或引线的电连接。
发明内容
本发明提供一种微电子弹簧接触件，其可使用光刻成型处理而小规模制造。所述弹簧接触件可在基本垂直位置上安装到接触器上(意即，大体上垂直于所述接触器)，从而利于构建具有精密间距的接触件的接触件阵列。在本发明的一个实施例中，弹簧接触件配置成在压缩时扭曲，从而旋转接触件的触尖并提供擦拭。所述接触件可配置成扭曲同时在横向方向仅稍微偏转，或根本不偏转。
通过对以下优选实施例的详细描述的考虑，所述领域技术人员将更完全地理解微电子弹簧接触件并实现其额外的优点和目的。参考将首先简要描述的随附页的图。
尽管图的尺度为任意的，应了解所述图一般为大幅度放大的图。
图1A为展示根据本发明的一示范性弹簧接触件的透视图。
图1B为说明如图1所示的结构的弹性臂布置图。
图2-3为展示根据本发明的替代实施例的各种示范性弹簧接触件的透视图。
图4A-4B和5A-5B为展示处于压缩和未压缩状态的、根据本发明的各种示范性弹簧接触件的透视图。
图6-7为展示根据本发明的替代实施例的各种示范性弹簧接触件的透视图。
图8A-8C为展示处于逐渐增大的压缩级且具有在由接片接合的相对外层中形成的弹性臂的根据本发明一实施例的示范性弹簧接触件的透视图。
图9A-9I为说明一种用于制造根据本发明的弹性接触件的方法的示范性步骤的平面和横截面示意图。
图10A-10F为说明另一用于制造根据本发明的弹性接触件的方法的示范性步骤的平面和横截面示意图。
图11A-11F为说明又一用于制造根据本发明的弹性接触件的方法的示范性步骤的平面和横截面示意图。
图12为说明用于探测应用的弹簧接触件阵列的横截面示意图。
图13为说明用于固持弹簧接触件阵列的具有螺纹通孔的衬底的横截面示意图。
图14A-14E为说明一种用于制造螺纹通孔的方法的示范性步骤的透视图。
图15A-15I为说明又一用于制造根据本发明的弹簧接触件的方法的示范性步骤的平面和横截面图。
具体实施例方式
本发明提供一种可使用光刻方法制造的探针状接触件结构。本说明书描述了本发明的示范性实施例和应用。然而本发明并不限于这些示范性实施例和应用或不限于本文中这些示范性实施例和应用工作或被描述的方式。
图1A到8C展示本发明第一实施例的示范性变化。如图所示，这些示范性变化中的每一个变化包含多个平面结构层形成的一个叠层(仅在图1A中以虚线表示)，这是一个利于使用光刻方法制造它们的特征。所有的示范性结构也包含含有复数个臂的弹性中间部分。所述弹性中间部分可配置成在所述结构被轴向压缩时旋转所述结构的触尖。从以下讨论将易了解所述第一实施例的这些和其它特征。
详细而言，相对于图1A所示的接触件结构100，结构100通常特征化为大体沿中心纵轴101设置的伸长的、柱状的微机械结构100。尽管根据本发明结构的尺度不受特定的限制，但是应了解尺度在0.05到5.0mm长度范围内的结构一般可用于(诸如)电子接触件的应用。(当然，所述图不必按比例。)结构100包含复数个叠层结构层，诸如层102、104和106。当如图所示进行组装时，所述层可形成一整体结构。
经组装后，示范性结构100包含至少三个不同部分一个在结构100近端的大体刚性的基座部分108、一个从所述基座部分沿着中心轴101延伸的弹性中间部分110和一个在结构100远端由所述弹性部分110支撑的触尖112。
基座部分108包含叠层中心层104和外层102、106。基座108为任何可安装入接触器组合(诸如用于探针卡的接触器)的合适形状。应了解结构100适合用作用于(诸如)半导体装置测试应用的接触器，尤其是以精细间距(精密间隔)阵列应用。一般而言，根据本发明的探针状结构(诸如结构100)可排列在多种不同接触器中。
中间部分110包含分别界定在外层102和106中的复数个臂114a、114b。每一臂114a、114b与基座108相比具有弹性，且在基座与触尖112之间延伸，从而支撑基座上的触尖。臂114a、114b可相对于轴101成轴对称布置。每个臂具有两个端部。例如，臂114a具有一连接到所述基座的第一端116a和一连接到所述触尖的第二端116b。
臂114a、114b可连接到触尖112和基座108，以使得每一臂的第二端相对所述臂的对应第一端绕中心轴101旋转。图1B说明相对于轴101所暗含的几何关系。例如，点“a”代表臂114a的第一端116a。相应地，点“b”代表相同臂的第二端116b。点“b′”展示点b投影在与轴101相平行的线中且在与点a相同的平面(意即，垂直于轴101的平面)内的位置。b′与a之间所表示的角度“θ”为所述臂的端部之间的角旋转量(意即，角位移)。当大体角位移θ在所述复数个臂的连接端之间呈现时，结构100的触尖在所述结构以轴101的方向压缩时，将绕中心轴101旋转。
或者，臂114a、114b可连接到触尖112和基座108，以使得复数个臂中每一个的第二端相对所述轴101与每一个臂的第一端对准。图2展示根据本发明一实施例的接触件结构200，其具有带有对准端(例如)216a、216b的臂214a、214b。与图1所示的结构相似，接触件结构200沿轴201设置，且包含外层202、206和一中心层204，所述层共同组成一基座部分208、一弹性部分210和一触尖212。臂214a、214b为螺旋状以在轴201的方向上增加弹性范围。与结构100不同，当施加轴向压缩力时，结构200的触尖212不应倾向于绕轴201旋转，以用于需要纯压缩作用(不需旋转)的应用中。
所述弹性中间部分可经不同配置以获得不同性能特性。例如，轴向偏转与旋转偏转的相对比例可通过改变弹性臂的构造控制。的确，通过改变弹性臂的构造，可控制与接触件结构相关的许多参数，包括(而不限于)每单位压缩力的旋转量、压缩量、偏转度和/或每单位压缩力的曲率；接触件结构的弹簧值(即“k”值)等。当然，尽管示范性接触件结构100、200(以及本文描述和说明的其它接触件结构)展示弹性中间部分中的一组臂，但是也可形成多组臂，如图7所示。
如图3所示的接触件结构300例示了一个在连接所述基座308与所述触尖312的弹性中间部分310中具有螺旋状臂的构造。与接触件100相似，接触件300具有带有相对端的弹性臂314a、314b，所述相对端相对彼此绕轴301旋转。与接触件200相似，弹性臂为相对较高折叠度的螺旋状。因此，当接触件300在轴向压缩时，触尖312绕轴301旋转。另外，与接触件100相比，比例上更多的轴向偏转与每一角偏转单位相关联。
图4A-4B和5A-5B展示由于轴向压缩而导致的触尖绕一中心纵轴的旋转。在图4A-4B中展示属于接触件100类型的接触件400。与接触件100相似，弹性部分410的臂414a、414b的相对端绕轴401彼此成角度地移位。从而，当接触件400被轴向压缩时，触尖412相对基座408绕轴401旋转。图4A展示处于未压缩状态的接触件400。图4B展示处于压缩状态的接触件400。触尖412相对基座408的旋转是明显的。
在图5A-5B中分别展示处于压缩和未压缩状态的类似接触件500。弹性部分510的臂514a、514b被分成复数个平行的分支，如分支518a-c。其允许稍微不同的性能特性。触尖512相对基座508的旋转在图5B中是明显的。
在图6和7中展示大体和接触件100相同类型的各种接触件结构的其它实例。接触件600具有在弹性部分610中的螺旋状臂614a-b，其定向与接触件200和300的臂不同。每一臂614a-b都包括两个间隔的垂直部分，诸如垂直部分622a和622b。更精确地说，所述垂直部分是与轴601对准的柱状物。在臂614a-b的塑料发生变形前，图6所示的构造可有利地提供对轴向压缩的强硬阻止。当在轴601的方向上完全压缩时，臂614-ab的弯曲部可接触基座608和触尖部分612的底部。例如，弯曲部620a可接触尖612的底部，且弯曲部620b可接触基座608的顶部。当此情况发生时，压缩负载可转移到臂614a-b的四个垂直部分。所述臂的垂直部分可充当四个相对刚硬的柱状物从而阻止进一步轴向压缩。
图7中所示的接触件700包含臂714a、714b，所述臂也具有垂直部分，即与轴701对准的柱状物部分。尽管迄今所描述的所有实施例也都是层状结构，由一中心层704和外层702、706构成的接触件700的层状结构比图1-6更清晰可见。臂714a、714b也包括许多连续的弯曲部，从而增加了接触件结构700的轴向偏转范围。臂714a、714b可通过在所述中心层形成的连接杆(例如杆724a、724b)以一定间距固持在一起。在替代实施例中，应了解，带有或不带有连接杆的许多连续弯曲部的类似用法可与不包含垂直部分的弹性臂一起使用。
图8A-8C展示根据一实施例具有一中间弹性部分810的接触件800，其中弹性部分810的臂814a、814b为一双螺旋构造。其展示了处于逐渐增大的轴向压缩级的接触件800。每一臂814a、814b分别界定在相对的外层802、806两者中，其包含由接片826a、826b接合的两个部分层802中的第一部分和层806中的第二部分。接片826a、826b可在中心层804中形成，或可为独立的件，诸如接线(wire splice)。双螺旋构造可有利地提供更大范围的沿轴801方向的轴向压缩和绕轴801的角旋转。
从上述讨论易了解，在本发明范围内的变化是可行的。上述实例仅用于举例，而非限制。无论如何，最佳设计都取决于特定应用的要求。所属领域的普通技术人员应能根据本发明设计一个合适的层状、柱状的接触件结构以满足每一特定应用的要求。仅举一例，通过改变接触件结构在所选位置的一个或多个特性，以可控制的方式(除了旋转和/或压缩)使接触件结构的部分弯曲，意即接触件结构的部分可远离所述接触件结构的中心轴。例如，在接触件结构的弹性部分中的一对臂中的一个臂可比另外一个臂强度大，从而使得接触件结构向较弱臂的方向弯曲。
图9A-9I说明用于制造根据本发明的层状接触件结构的示范性方法。如图9A-9B所示，在初始步骤中，一第一遮罩层904形成在一牺牲衬底902上，且以所要接触件结构的外层形状形成一图案化凹槽910，诸如通过光刻来形成。
为便于从所述牺牲衬底最终释放接触件结构，在施加第一遮罩层904前，可通过此项技术中已知的方法涂覆一释放层来制备牺牲衬底902的表面。释放层是一种容易被蚀刻掉的材料。合适的释放材料包括铜、金、铝、钛-钨(titanium-tungsten)和聚合物。
如图9C所示，将第一遮罩层904中的开口910填充结构材料912以形成接触件结构的第一外层。任何合适的沉积法都可用于将结构材料沉积在开口中，这些方法包括电镀、化学气相沉积、溅射沉积(sputter deposition)、无电电镀(electroless plating)、电子束沉积(electron beamdeposition)、热蒸镀(thermal evaporation)。如果使用电镀，就需要在正好在第一遮罩层下的牺牲衬底上沉积一短路(种子)层。结构材料912优选地为导电弹簧材料，诸如钯、金、铑、镍、钴、银、铂、导电氮化物、导电碳化物、钨、钛、钼、铼、铟、锇、铑、铜、难熔金属和其合金(包括上述材料中的两种或两种以上的组合)以及类似材料。遮罩层904和沉积在开口910中的材料912的顶表面可通过(例如)研磨(grinding)、抛光(polishing)、精研(lapping)等进行平面化。
重复上述处理一次或多次以形成一个或多个额外层。在所示的实例中，重复所述处理两次以上，从而形成接触件结构的中心层和第二外层。如图9D-9F所说明，一第二遮罩层906沉积在所述第一遮罩层904上。一凹槽或多个凹槽914a-e在紧接材料层912上的第二遮罩层中形成，并以接触件结构的中心层所需的形状图案化。接着用合适的结构材料916填充这些凹槽，所述材料916与材料912相同或与其不同。结构层912和916应牢牢地彼此粘着。视情况，可在用结构材料916填充凹槽914a-914e前处理结构层912的上表面，以促进材料916与材料912的粘着。例如，可使材料912的表面变粗糙，或者将一层粘着材料施加到材料912的表面。另外，可将另一短路(种子)层施加到第一遮罩层和/或材料912的上表面，以促进通过电镀沉积材料916。一旦材料916沉积，可对材料层916和遮罩层906的上表面进行平面化以如前述为下一层做准备。
如图9G-9I所说明，将一第三遮罩层908沉积在第二遮罩层906上。在紧接中心材料层916上方的第三遮罩层中形成一凹槽或多个凹槽920，且以接触件结构的第二外层所需的形状图案化。接着用一层第三结构材料922填充凹槽920。结构材料922可与材料912、916相同或与其不同。另外，可处理第二遮罩层906和材料916的表面以促进材料922与材料916的黏附，和/或可将一个短路(种子)层施加到第二遮罩层和/或材料916的表面，以促进通过电镀沉积材料922。
移除遮罩层904、906、908，且从所述牺牲衬底释放一经过修整的接触件结构，其在目前实例的情况下与图1所示的接触件100类似，但具有额外组的臂114a、114b。所述接触件结构在从牺牲衬底释放后可被进一步处理。例如，其可被镀上一或多个可提供额外强度、弹性、耐蚀性和/或导电率的涂层。当然，可单独处理每一层。例如，可在形成每一层后将涂层施加到每一层上。当然，可在沉积结构材料以涂覆结构材料下侧前施加所述涂层，或者可沉积涂层以涂覆一个层中的结构材料的顶表面和底表面。接着可将复数个此类接触件结构组装成一个探针阵列，诸如通过使用2002年7月24日申请的共同拥有的美国专利申请案第10/202,712号所描述的任一项技术来进行，该案以引用的方式并入本文。
请注意可在接触件结构上形成可移除的片(未图示)以利于操作。另外，可同时形成复数个所述接触件结构，且可形成临时的互连件以在操作和/或组装期间将其固持一起。还请注意部分接触件结构与另一部分接触件结构可由不同接触材料形成。例如，可以两个或两个以上子步骤来执行图9D-9F所说明的步骤。仅作为一个实例，在第一个子步骤中，施加一初始第二遮罩层906并将其图案化以只具有一界定接触件结构触尖的凹槽914e。接着，用触尖材料填充凹槽914e，且剥去初始第二遮罩层。在第二个子步骤中，施加一个新的随后的第二遮罩层906，且将其图案化以具有凹槽914a-914d，且用接触件结构材料填充那些凹槽。此将最终产生相同形状的接触件结构，但是触尖的材料会和接触件结构的其它部分的材料不同。
或者，可先于层912在初始层中形成不同材料的触尖，从而在所得接触件结构的外层中形成触尖。外层中的触尖尤其适合待用于弯曲模式或弯曲和扭曲的组合的接触件结构，因为尖部的接触力可能与柱状接触件的中心轴不在一条直线上。
图10A-10F说明用于制造一层状接触件结构的另一个示范性方法。所说明的实例展示了类似于图8A所示的接触件结构800的接触件结构的制造，其中接触件结构800的弹性部分810中的臂814a、814b在一个以上的层中形成。在所得的接触件结构800中，臂814b在一个层802上具有一端，且在另一个层806上具有另一端。
图10A和10B说明了图8A所说明的接触件结构800的第一层802的形成。如图10A和10B所示，将第一遮罩层1504施加到一牺牲衬底1502，且将第一遮罩层图案化以形成界定接触件结构的第一层的凹槽1510。接着用第一结构材料1512填充凹槽1510，从而形成接触件结构的第一层。应清楚的是触尖812部分、臂814a和814b部分以及基座808部分(见图8A)在这个第一层中形成。
图10C和10D说明图8A所说明的接触件结构800的第二层804的形成。如图10C和10D所示，将第二遮罩层1506施加到第一遮罩层1504和第一结构材料1512上。将第二遮罩层1506图案化以形成凹槽1514，所述凹槽界定待形成的接触件结构的第二层，且用第二结构材料1516填充所述凹槽1514，从而形成接触件结构的第二层。接触件结构800的第二层804包括触尖812部分、薄片826a和826b以及基座808部分(见图8)。
图10E和10F说明图8A所说明的接触件结构800的第三层806的形成。如图10E和10F所示，将第三遮罩层1508施加到第二遮罩层1506和第一结构材料1516上，且将第三遮罩层1508图案化以形成凹槽1502，所述凹槽界定待形成的接触件结构的第三层。接着用第三结构材料1522填充所述凹槽1520，从而形成图8A中的接触件结构800的第三层806(见图8A)。再次参考图8A，接触件结构800的第三层806包括触尖812部分、臂814a和814b部分和基座808部分。当然，沉积在每一个层中的凹槽中的结构材料在层间可相同或相异。
图11A-11H说明另一制造层状接触件结构的示范性方法，其中所得接触件结构仅包括两个层。图11A和11B说明接触件结构的第一层的形成。如图所示，图11A和11B说明的步骤为将第一遮罩层1304施加到牺牲衬底1302上；图案化所述第一遮罩层以形成凹槽1310；并用第一结构材料1312填充凹槽1310。
如图11C和11D所示，将用于阻止和结构材料1312粘着的材料1311沉积在对应所得接触件结构臂的结构材料1312的部分上。抗粘着材料1311可为一种润滑剂，一种容易蚀刻掉的牺牲材料等。此外，可将抗粘着材料1311交替地施加到对应所得接触件结构臂的所有区域上。或者，可将促进结构材料1316的第二层粘着的材料施加到除了所有臂或部分臂以外的任何结构材料1312的第一层的表面。
其后，如图11E和11F所示形成接触件结构的第二层。如图所示，将第二遮罩材料1306施加到第一遮罩层1304上，图案化第二遮罩层1306以形成凹槽1314，且用第二结构材料1316(其可与第一结构材料1314相同或相异)填充凹槽1314。接着移除遮罩层1304、1306，且从牺牲衬底1302释放所得接触件结构。如果将可蚀刻材料用作抗粘着材料1311，其可被蚀刻掉。除了不含内层104外，所得示范性接触件结构大体类似于图1A所说明的接触件结构100。(当然，图11A-11F所示的实例具有一个弹性的且具有两组臂的中间部分，而非图1所示的接触件结构100的中间部分110所示的一组臂114a、114b。)图12说明诸如上文所描述的那些接触件结构的接触件结构示范性应用。如图12所示，将接触件结构1600阵列组装入固持衬底1610的通孔1604中，所述接触件结构1600阵列优选地属于当压缩时就旋转(如上文所描述)的类型。如图12所示，接触件结构1600的基座端可通过焊料1622或其它手段(例如铜焊、焊接、粘着等)紧固到空间转换衬底(space transformersubstrate)1620的垫片1624。如图所示，空间转换衬底1620具有对应的垫片1628和电连接垫片1624与垫片1628的导电互连1626。空间转换衬底1620自身可被组装入一个更大的设备。例如，空间转换衬底1620可代替美国专利第5,974,662号的图5中的空间转换器506，其全文以引用的方式并入本文中。可通过任何合适的手段(包括托架、夹具、粘着材料等)将固持衬底1610紧固到空间转换衬底1620。另外，可将复数个固持衬底1610紧固到一个空间转换衬底1620以制造大阵列的接触件结构1600。此外，通孔可视情况地涂覆有导电材料。因此，如上文所描述，可视情况将接触件结构1600设计成弯曲并接触通孔的导电侧，从而潜在地减少了接触件结构的电阻。
图13说明另一个示范性固持衬底1010，其中通孔1004为螺纹通孔。接触件结构1100包括用于将螺纹啮合入通孔1004的螺纹啮合部分1104。如图所示，接触件结构1100还包括一个锚定部分1102。(应清楚的是图12所说明的接触件结构1600也应包括一个锚定部分。)当向接触件结构1100的尖部施加力而压缩接触件结构时，所述接触件结构随着螺纹啮合部分1104向上移动入螺纹通孔1004而旋转。以此方式，即使在结构上设计成压缩而不旋转的接触件结构1100(见上文关于图1-8的讨论)也能旋转。注意这种旋转是通过螺纹固定的。
图14A-14E说明一种制造具有螺纹通孔的固持衬底(诸如固持衬底1010)的示范性方法。
如图14A所示，由容易蚀刻掉的材料制成的杆1002涂覆有将形成螺纹管的材料。例如，杆1002可由铜形成，且涂层可为铑。但是，杆1002和涂层可为包括非金属材料的任何材料。杆1002可具有任何横截面外形，包括但不限于圆形、方形、矩形、多边形等。如图所见，杆将被蚀刻掉，而留下由涂覆材料形成的管。为增加所述管的内径，可先于将形成所述管的最终涂层在杆上形成一或多个中间涂层。中间涂层可与杆一起被蚀刻掉。或者，中间涂层可保持在原位。例如，包含润滑剂的第一中间涂层可形成最终管的内壁，以使得所述管具有润滑的内壁。当然，可进一步处理任何永久的涂层(在蚀刻杆1002前后)以获得所需的特性。例如，可添加额外涂层以增加强度、防腐蚀、改进导电率、改进粘着性等。
优选地，在施加最终涂层前，扭曲杆1002。当然，当施加一或多个涂层时，所述杆1002可固持在其扭曲位置。
如图14B所示，经涂覆、扭曲的杆1004形成一个螺纹状的螺旋图案1005。其展示了单向扭曲的杆，但是也可希望所述杆能被赋予两个或两个以上反向扭曲。由扭曲所创建的螺纹状螺旋图案最终将变成管的螺纹以使触尖旋转。
如图14C所示，将扭曲的杆分割成块1004(可分割成任何数量的块，图中展示了其中的两块)且将分别放入第一和第二衬底1006和1008中的对准孔或其它固持零件(诸如纹孔)。如图14D所示，接着在两个衬底1006、1008之间模制可设置衬底材料1010。如图14D所示，将两个衬底夹在一起(夹具未图示)，且接着将其置入模中。或者，这两个衬底可包括界定模的侧板。
一旦设置了可设置衬底材料1010，就移除第一和第二衬底1006、1008(例如，通过蚀刻)。杆1002和任何中间涂层也可被蚀刻掉。第一和第二衬底、杆和中间涂层可由相同材料制得，如此它们可在相同处理步骤被蚀刻掉。视情况，可将所得衬底1010的顶部和底部表面中的一者或两者平面化，如图14E所示。或者，可使第一和第二衬底中的一者或两者保留附着到衬底1010。例如，与1006类似但具有在每一管端中心且小于管1004的内径的开口的衬底将保留以充当所述管中任何内部组件的护圈。或者，可在不移除管1004的端部的情况下移除衬底1006(例如通过蚀刻)，如此管1004的端部在衬底1010的一个或两个表面延伸。这样所述管在固持衬底1010中形成螺纹通孔。
图15A-15I说明用于制造具有一个锚定部分1102和多个螺纹啮合部分1104的接触件结构(见图13)的示范性方法。图15A和15B说明所述接触件结构的第一层的形成。如图15A和15B所示，将第一遮罩材料1404施加到一牺牲衬底1402。图案化第一遮罩层以使其具有一个填充结构材料1414的凹槽，从而形成接触件结构的第一层。可类似地形成接触件结构的第二层，如图15C和15D所说明。如图所示，将第二遮罩材料1406施加到第一遮罩材料1404和第一结构材料1414上。图案化第二遮罩材料1406以使其具有填充结构材料1416的凹槽，从而形成接触件结构的第二层。如图15E和15F所示，再次重复这个处理以形成接触件结构的第三层。意即，第三结构材料1418填充第三遮罩材料1408中的凹槽。图15G和15H说明另一重复，其中形成接触件结构的第四层。如图所示，结构材料1420填充第四遮罩材料1410中的凹槽。如图15I所示，在三个额外层1412中重复这个处理，直到完成图12所展示的接触件结构1100，其后，移除所有遮罩层，且从牺牲衬底1420释放接触件结构。当然，在每一层的凹槽中沉积的结构材料在层与层之间可相同或相异。的确，每一层自身可由多个不同的或变化的材料的子层组成。
应清楚的是，图9A-9I、图10A-10F、图11A-11F和图15A-15I所说明的示范性处理大体上是类似的，且相对任一上述处理所讨论和提到的任何材料、变化、额外处理、不同材料的触尖的形成、释放和种子层的使用、粘着促进的使用、不同材料的多个子层中的一个层的形成等可以其它上述处理中的任何一种来实施。
上文已描述了微电子弹簧接触件的优选实施例，所属领域的技术人员应该清楚的是已经获得上文所描述的实施例的某些优点。还应该了解到在不脱离本发明的范围和精神下可对其进行各种改变、变化和替代实施例。例如，已经说明了弹簧接触件，但是应清楚上文所描述的创造性概念可同等地应用到用于其它应用的其他类型旋转结构。在另一个实例中，尽管上述实例仅展示了在牺牲衬底上的一个接触件结构的形成，通常许多弹簧接触件可在一个牺牲衬底上同时形成。本发明由上述权利要求界定。
权利要求
1.一种沿一中心纵轴设置的伸长的、柱状的微机械结构，所述结构包含复数个叠层结构层，所述层中的每一个由一结构材料构成；一在所述结构的一近端的大体刚性的基座部分；一从所述基座部分沿所述中心轴延伸的弹性中间部分，所述弹性部分由所述复数个层中的至少两个层中界定的复数个臂构成；和一在所述结构的一远端从所述弹性部分延伸的触尖。
2.如权利要求1所述的结构，其中所述基座由所述复数个层中的至少一个中心层和若干外层构成。
3.如权利要求2所述的结构，其中所述臂界定在所述外层中。
4.如权利要求1所述的结构，其中所述复数个臂中的每一个具有一附着到所述基座部分的第一端和一附着到所述触尖的第二端。
5.如权利要求4所述的结构，其中所述复数个臂中的每一个的所述第二端相对其对应的第一端绕所述中心轴位移，借此当所述结构在其中心轴方向上受到压缩时，所述触尖相对于所述基座部分绕所述中心轴旋转。
6.如权利要求4所述的结构，其中所述复数个臂中的每一个的所述第二端相对于所述中心轴与其对应的第一端对准，借此当所述结构在其中心轴方向上受到压缩时，所述触尖不会相对于所述基座部分绕所述中心轴旋转。
7.如权利要求4所述的结构，其中所述复数个臂中的每一个被界定在所述复数个层中的一外层中，并在所述一个层中具有所述第一端和所述第二端。
8.如权利要求4所述的结构，其中所述复数个臂中的每一个被界定在所述外层的一个层中，并在所述一个层中具有所述第一端和所述第二端。
9.如权利要求4所述的结构，其中所述复数个臂中的每一个被界定在所述复数个层的相对外层中，每一个臂具有在所述外层的一个层中的所述第一端和所述外层的一个相对层中的所述第二端。
10.如权利要求9所述的结构，其中所述复数个臂中的每一个进一步包含一连接所述外层的所述一个层与所述外层的所述相对层的中心层的一部分。
11.如权利要求9所述的结构，其中所述复数个臂中的每一个进一步包含一连接所述外层的所述一个层与所述外层的所述相对层的接合部分。
12.如权利要求1所述的结构，其中所述复数个臂界定一双螺旋形状。
13.如权利要求1所述的结构，其中所述复数个层中的每一个通过在一图案化牺牲层上沉积结构材料并移除所述牺牲层而形成。
14.如权利要求1所述的结构，其中所述弹性部分中的所述复数个臂具有一螺旋形状。
15.如权利要求1所述的结构，其中所述复数个层的外层在所述基座部分与所述触尖中间的所述弹性部分中的一点处互相连接。
16.如权利要求1所述的结构，其中所述触尖包含所述复数个层的一基本刚性的叠层。
17.如权利要求1所述的结构，其中所述复数个层中的每一个包含一种选自镍、钴和其合金的材料。
18.如权利要求1所述的结构，进一步包含一大体覆盖所述结构的导电材料的涂层。
19.一种探测设备，包含复数个沿一轴设置的一类型的接触探针，所述接触探针中的每一个包含一接触部分、一基座部分和一设置在所述接触部分和所述基座部分之间的弹性部分，所述弹性部分包含复数个臂；和一具有通孔的衬底，所述复数个接触探针插入所述通孔，所述接触探针中的每一个的所述弹性部分偏压所述接触部分，以使得所述接触件部分的至少一部分伸出一通孔。
20.如权利要求19所述的探测设备，其中所述通孔带有螺纹，且所述接触探针中的每一个进一步包含一用于啮合所述通孔的所述螺纹的螺纹啮合结构。
21.如权利要求19所述的探测设备，其中所述通孔中的每一个进一步包含一抵靠所述衬底的一表面设置的锚定部分。
22.如权利要求19所述的接触探针，其中所述通孔中的每一个包含一螺纹管。
23.如权利要求22所述的探测设备，其中所述螺纹管中的每一个包含铑。
全文摘要
本发明涉及一种沿着一中心纵轴(101)设置的伸长的、柱状的微机械结构(100)；所述结构由叠层结构层(102，104，106)制成，其中每一个层由一种结构材料构成。所述层界定一在所述结构近端的大体刚性的基座部分(108)、一从所述基座部分沿所述中心轴延伸的弹性中间部分(110)和一在所述结构远端从所述弹性部分延伸的触尖(112)。接触件结构的弹性部分由界定在所述层中的弹性臂构成。所述弹性臂的相对端可相对彼此绕所述中心轴成成角度地偏移。因此，当所述接触件结构在一轴向上受到压缩时，所述触尖将绕所述中心轴旋转，而所述基座保持固定，从而对所述触尖提供了有利的擦拭作用。
文档编号G01R1/073GK1745306SQ200380109300
公开日2006年3月8日 申请日期2003年12月18日 优先权日2002年12月23日
发明者加里·W·格鲁贝, 加埃唐·L·马蒂厄, 亚历克·马德森 申请人:佛姆费克托公司