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作者:黃萌祺先進製造技術專輯主編前言

作者:周敏傑、黃萌祺、高端環、黃悅真、羅慶峰、林寶洲高密度探針卡設計與製造

儘管COVID-19疫情對各產業都造成影響，2020及2021年全球探針卡(probe card)市場仍穩健成長，產值超過20億美元。現有之探針卡皆使用金屬材料做為探針主體，要將探針之直線間距(in-line pitch)有效縮小至40 μm以下，有其實質的困難。此外，即將進入量產的μ-LED亦急需要開發高密度pitch 15 μm以下之探針卡以利量產測試。本文提出一種以超薄無機材料製作微懸臂樑無機材複合探針的構想，並嘗試以雷射誘發深蝕刻及黃光微影電鍍技術，製作出懸臂寬度10~20 μm、間距(pitch) 20~40 μm之指狀無機材料探針結構，並通過100萬次反覆彎曲試驗，未來若開發成功將可應用於μ-LED量產測試。

作者:林冠廷、黃萌祺、高端環小型化被動元件電鍍設備數位模擬與實際驗證

未來產品將朝向小型化、薄型化等趨勢發展，被動元件之尺寸也朝向01005之超小型元件發展，由於傳統被動元件體積較大，配合適當導電體，可採用滾鍍方式進行金屬沉積，但隨著被動元件變小，傳統滾鍍製程無法將小型化被動元件有效分離，而使被動元件互相堆疊，導致電鍍金屬無法均勻沉積在端電極上，故本研究將開發高分散性超小型元件電鍍技術，藉由數位模擬進行電鍍流場設計，採用 Comsol Multiphysics 作為分析流場變化的模擬軟體，所建立的物理場則是選用紊流模式中的k-ε模型，採用對稱型流道設計可有效降低流場內部的渦流生成機率，獲得較好的裝置流線分佈均勻狀態並以對稱型且流道寬度16 mm的形式為主要設計。本研究之高分散性超小型元件電鍍設備可進行5000顆被動元件之測試，其電鍍不良率可降為10%以下，且電鍍金屬厚度均勻度達2.91±0.8 µm，滿足產業界對於被動元件電鍍之需求。

作者:周敏傑、黃萌祺、高端環、黃悅真、黃鄭隆晶圓測試探針卡設計與製造

開發高階新興半導體產品量產測試所需的探針卡，提昇針測能力（數量與速度）是維持台灣半導體測試產業競爭力之關鍵。CIS影像感測器是最具潛力與成長性的半導體產品之一。本文提出一種製做懸臂式微機電探針卡的方法。它包括以微機電製程及合金電鑄技術製作積體化高硬度微針，以雷射觸發金屬化技術製作的3D陶瓷電路板, 並以雙面對準技術將探針與陶瓷電路板進行接合。它可應用於未來超高畫素CIS感測器晶圓之測試，提高針測速度。

作者:王偉彥、張佑祥、黃萌祺高附著性玻璃金屬化之濕式製程技術

玻璃基材是一具有潛力能夠取代矽應用於中介層的材料，因其具備低介電常數與可調式熱膨脹係數，另外製作成本相較於矽低廉且無尺寸上的限制，然而玻璃基材與銅層存在附著性不佳之問題，導致玻璃基材遲遲未被廣泛應用於中介層上。為解決此一難題，本文開發一高附著性玻璃金屬化之濕式製程技術，藉由獨創合成塗料於玻璃上塗佈一附著層並結合濕式金屬化技術，最終玻璃與銅層附著力達到約452 gf/cm，近乎於商用附著力標準值，此外，本技術也可應用於高深寬比的通孔玻璃中，並且達到均勻且連續的金屬鍍膜。

作者:許劭聿、凡恩森、呂曼寧、楊舒閔、高端環、陳玠錡、黃萌祺、張佑祥先進封裝技術與異質整合發展趨勢分析：以TSV、TGV為例

隨著摩爾定律逐漸放緩，異質整合已成為提升系統效能與功能密度的關鍵技術。先進封裝技術不僅是晶片尺寸縮小的延伸，更是異質系統整合的核心支撐。本文探討了二種具代表性的先進封裝技術：穿矽通孔 (Through Silicon Via ,TSV)以及玻璃穿孔 (Through Glass Via ,TGV)，分析其技術原理、優缺點與應用場景，並比較其在成本、效能與可擴展性上的異同。此外，文章特別針對玻璃穿孔 (Through Glass Via ,TGV) 製程挑戰進行深入分析，並介紹工研院開發之創新濕式製程，有效解決物理氣相沉積 (Physical vapor deposition，PVD) 於高深寬比孔洞中附著與填充不良問題，為未來異質整合封裝提供具備實用性與可量產潛力的解決方案。

作者:張佑祥、梁烝輔、王偉彥、陳玠錡、黃萌祺高深寬比玻璃通孔金屬化與填孔電鍍技術

近年來，三維電子封裝與異質整合技術已經被廣泛的討論與發展。高深寬比玻璃通孔（TGV）的基板是作為中介層的選項之一。因為玻璃基板具有以下優點：低介電係數、超高電阻率、高尺寸安定性、與銅的熱膨脹差異小以及良好的機械性質。然而，透過全濕式製程來完成玻璃金屬化與無缺陷高深寬比TGV填孔技術是難以實現的。本研究，利用簡單的全濕式製程技術，開發出玻璃金屬化技術和無缺陷高深寬比TGV填孔技術。此外，此TGV填孔技術是在直流電（DC）的模式下，通過使用單一添加劑電鍍配方系統在電鍍液完全靜止（無流場）的狀態下完成的全新填孔電鍍製程。

作者:林政毅、林昭志、高端環、黃萌祺、李遠明微波介質陶瓷金屬化之製作與研究

本研究藉由雷射圖案化與無電鍍銅方式將微波介質陶瓷金屬化，整個金屬化的過程溫度相對其他製程方法如：低溫共燒多層陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC）、直接覆銅接合技術（Direct Bond Copper, DBC）製程低，顯示此技術能夠有效地降低能源的損耗和大幅地減少冷卻設備的成本。另外，此製程相較於傳統銀漿燒結方法，孔壁內的金屬不會有短路或附著不完全的現象發生。因此每批陶瓷雷射金屬化完成後不需要逐顆地檢查，不只能縮短整個製程的時間，也能減少人力成本的支出。雷射參數經過最佳化後，最小線路寬度誤差在±50 μm，線路的位置精準度則在±50 μm內，訊號的正確性和可靠度皆會提升。此外，本計畫能藉由雷射進行圖案化修整，將能使陶瓷元件進行頻率位移與效率提升，有助於解決陶瓷材料之成份差異而造成元件頻偏之問題。

作者:周敏傑、黃萌祺、高端環、黃悅真、羅慶峰、林寶洲雷射誘發金屬化3D電路製造技術與應用

隨著科技的飛速發展，電子產品的體積越來越小，但功能卻在逐漸增加，將電子電路集成到結構部件上的三維結構電子技術已成為必然趨勢。一種新開發的雷射誘發金屬化 (LIM) 技術可直接在大部份由塑料、金屬、玻璃或陶瓷製成物體的三維表面上製造電路。LIM技術是在物體表面噴塗一種特殊的雷射活化溶液，然後進行雷射結構化和化學鍍銅；也可以逐層重複步驟，形成三維多層電路。本文已將 LIM-3D 電路技術應用於影像感測器的探針卡、仿人機器人手指上的觸覺感測器、手機背蓋上的雙層2G/3G/4G微型天線和NFC 天線。未來LIM-3D電路技術與三維固晶技術結合後可以為三維結構電子的發展開闢新的機遇。

作者:呂曼寧、高端環、凡恩森、陳玠錡、廖翌安、林敬捷、黃萌祺解鎖TGV 銅填孔技術中通孔間距扮演的關鍵角色

玻璃通孔 (Through-Glass Via, TGV) 技術為次世代先進封裝與面板級異質整合的重要關鍵。然而，
高深寬比TGV 銅填孔製程容易受到添加劑交互作用、電流分布及通孔間距 (pitch) 差異影響，導致孔洞、
填孔不均勻等缺陷。本研究提出結合階梯式脈衝電鍍與單一添加劑系統創新銅填孔技術，透過脈衝電流
調控與沉積行為最佳化，有效平衡不同pitch 結構中的銅成長速率，實現均勻且無缺陷的由下而上填孔，
同時，導入應力緩衝層設計，降低研磨製程中殘留應力及玻璃破裂風險。本技術可於不同pitch 條件下達
成高品質、低面銅且無缺陷之TGV 銅填孔，具備大面積面板製程與量產應用潛力。

作者:高端環、黃悅真、周敏傑、張佑祥、黃萌祺高硬度模組化懸臂式微機電探針製造技術

本文針對高階CIS檢測提出模組化微機電懸臂式探針製造技術。此製造技術中需整合3D陶瓷電路板、陣列式高硬度合金探針製造及雙面對準接合等多項半導體精密製造技術。利用ANSYS模擬分析預先設計出可耐高溫150℃之材料與模組結構，以確保在冷熱衝擊下的環境，探針模組不會有材料崩裂等現象。3D電路採用低熱膨脹係數氧化鋯特殊陶瓷基板，並以雷射觸發金屬化技術進行3D電路製作。此外，由於模組化微機電探針需考量探針材料的性質如高硬度與耐磨耗性之需求。所以我們整合開發出鎳鈷磷（Ni-Co-P）三元合金金屬化技術與高深寬比鎳鈷填孔電鍍技術，開發出高硬度合金探針，其硬度高達800 HV。最終，透過以雙面對準接合技術，將3D電路板與模組化陣列式懸臂合金探針完成模組化接合，無須人工逐一裝針。

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