(57)【要約】  樹脂層の積層体を有するプローブカード用積層配線基板において、セラミック基板を樹脂で被覆することにより、チッピング等の不具合の発生を低減し、製造コストを抑える。  積層配線基板３ａは、コア基板７と、コア基板７の側面および下面１２を被覆する樹脂部８と、樹脂部８の内部に配設された複数の金属ピン１１とを備える。コア基板７は、マザー基板側に配置されたセラミック積層部９と、セラミック積層部９におけるマザー基板と反対側１３の主面に積層された樹脂積層部１０とを有する。樹脂部８には、複数の金属ピン１１が配設され、樹脂部８の厚さ方向に貫通するする貫通孔２２が形成される。貫通孔２２に固定具２４を通すことにより、積層配線基板３ａがマザー基板に搭載される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプローブピンが接続されるプローブカード用積層配線基板において、
複数のセラミック層が積層されてなるセラミック積層部を有し、一方主面に前記複数のプローブピンが接続されるコア基板と、
前記コア基板の側面を被覆するように配置された樹脂部と
を備えることを特徴とするプローブカード用積層配線基板。
【請求項２】
前記樹脂部は、前記コア基板の他方主面をさらに被覆し、
前記樹脂部における前記コア基板の前記他方主面を被覆する部分に配設され、前記複数のプローブピンと電気的に接続され、一方の端面が前記樹脂部における前記コア基板の前記他方主面と対向する面に露出する柱状導体とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード用積層配線基板。
【請求項３】
前記樹脂部における前記コア基板の前記側面を被覆する部分には、厚み方向に凹んだ穴部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブカード用積層配線基板。
【請求項４】
前記コア基板は、前記セラミック積層部における前記樹脂部側の面と対向する面に積層された樹脂積層部をさらに備え、
前記樹脂積層部において、前記樹脂部側の面と対向する面が、前記コア基板の前記一方主面をなすことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプローブカード用積層配線基板。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のプローブカード用積層配線基板を備え、被検査物の電気検査を行うことを特徴とするプローブカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック層を有する積層配線基板およびこの積層配線基板を用いたプローブカードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子の電気的な検査に用いられるプローブカードでは、プローブピンとマザー基板の再配線を行うために積層配線基板が用いられる。この種の積層配線基板のなかに、複数のセラミック層が積層されてなるセラミック積層部を有するものがある。【０００３】
例えば、図８に示すように、特許文献１に記載のセラミック配線基板１００は、複数のセラミック絶縁層１０１ａが積層されてなるセラミック層１０１と、複数の絶縁樹脂層１０２ａが積層されてなる樹脂層１０２とを備え、セラミック層１０１上に樹脂層１０２が積層された構造となる。樹脂層１０２は、絶縁樹脂層１０２ａと配線層１０３が交互に積層され、絶縁樹脂層１０２ａの上下に位置する各配線層１０３間がビア導体１０４で接続される。また、最下層の絶縁樹脂層１０２ａに形成されたビア導体１０４と、セラミック配線基板１００の上面に露出した内部配線１０５の端部とが電気的に接続される。【０００４】
このとき、セラミック層１０１の上面に、ビア導体１０４と内部配線１０５との接続部を離間して取り囲むように凸部１０９が形成される。凸部１０９は、絶縁樹脂層１０２ａを形成する樹脂よりもヤング率の大きい材料で形成される。【０００５】
このような配線基板によれば、ビア導体１０４と内部配線１０５の端部との接続部は、周囲を取り囲むヤング率が大きい凸部１０９によって保護されるため、当該接続部に加わる熱応力が凸部１０９により低減され、断線の可能性が低減された高信頼性の配線基板となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１０８９５９号公報（段落００２７〜００３０、図１等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、セラミック基板は加工が困難であるため、例えば、プローブカード用のセラミック基板の寸法加工を施す際に、チッピング等の不具合が発生することがある。この種のセラミック基板は、数ｍｍ程度の厚さが必要な場合があるが、セラミック基板の厚さが増すとさらに加工時の不具合のリスクが高くなってしまう。また、寸法加工は最終工程に近いため、この工程で加工不具合が発生すると修復が難しいという問題もある。【０００８】
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、セラミック層を有するコア基板を備えるプローブカード用の積層配線基板において、コア基板の側面を樹脂で被覆することにより、外形加工や穴あけ加工時のチッピング等の不具合の発生を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明のプローブカード用積層配線基板は、複数のプローブピンが接続されるプローブカード用積層配線基板において、複数のセラミック層が積層されてなるセラミック積層部を有し、一方主面に前記複数のプローブピンが接続されるコア基板と、前記コア基板の側面を被覆するように配置された樹脂部とを備えることを特徴とする。【００１０】
この構成によると、コア基板の側面を樹脂で被覆することにより、穴あけや外形カット等の加工を、コア基板ではなく樹脂部に施すことができるため、コア基板を加工する場合に問題となるチッピング等の不具合の発生を低減することができる。また、加工不具合が発生しても、樹脂の場合はやり直しが容易である。また、コア基板の側面を樹脂部で被覆することにより、積層配線基板のサイズは変えずに、コア基板のサイズを小さくすることができるため、製造コストを抑えることが可能である。【００１１】
また、前記コア基板は、前記樹脂部は、前記コア基板の他方主面をさらに被覆し、前記樹脂部における前記コア基板の前記他方主面を被覆する部分に配設され、前記複数のプローブピンと電気的に接続され、一方の端面が前記樹脂部における前記コア基板の前記他方主面と対向する面に露出する柱状導体とをさらに備えていてもよい。【００１２】
この場合、プローブカード用積層配線基板のマザー基板側の面を樹脂で覆うことにより、マザー基板の熱膨張係数に近づけることができる。また、プローブパッド側の面をセラミック基板とすることにより、半導体ウェハの熱膨張係数に近づけることができる。このため、プローブカードによる検査時の熱によって、積層配線基板の反りや歪みを低減することができる。さらに、プローブカード用積層配線基板として重要な基板の平坦性も、樹脂部を研磨することにより容易に確保することができる。また、コア基板の他方主面を被覆する部分に、コア基板の一部の配線を形成すると、コア基板をさらに小さくできるため、製造コストを抑えることができる。【００１３】
また、前記樹脂部における前記コア基板の前記側面を被覆する部分には、厚み方向に凹んだ穴部が形成されていてもよい。プローブカード用積層配線基板は、プローブヘッドを組みつけたり積層配線基板をマザー基板に固定したりするために、穴あけ加工を施す場合があるが、樹脂部に穴部を設けることで、コア基板への加工が不要になり、チッピング等の不具合を防止することができる。ここで、穴部は樹脂部を貫通していてもよい。【００１４】
また、前記コア基板は、前記セラミック積層部における前記樹脂部側の面と対向する面に積層された樹脂積層部をさらに備え、前記樹脂積層部において、前記樹脂部側の面と対向する面が、前記コア基板の前記一方主面をなしていてもよい。この場合、例えば、樹脂積層部を微細な配線が可能なポリイミドなどの樹脂で形成することで、配線の細線化が容易になる。また、プローブカードは検査対象の半導体素子に何度も接触させるので、セラミック積層部に樹脂積層部を積層することで、その応力や衝撃を緩和させることができるため、積層配線基板の変形を防止することができる。【００１５】
また、上記の積層配線基板を、被検査物の電気検査を行うプローブカードに使用するのが好ましい。こうすると、耐久性が高く、かつ、マザー基板との接続信頼性の高いプローブカードを提供することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、セラミック基板を樹脂部で被覆してプローブカード用積層配線基板を構成することで、穴あけや外形カット等の加工をセラミック基板ではなく樹脂部に施すことができるため、セラミック基板を加工する場合のチッピング等の製造リスクを避け、再生可能な樹脂とするとともに、セラミック基板のサイズを小さくすることができるため、積層配線基板の製造コストを抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるプローブカードの断面図である。
【図２】図１のプローブカード用積層配線基板の断面図である。
【図３】積層配線基板の変形例である。
【図４】積層配線基板の変形例である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかるプローブカードの断面図である。
【図６】図５のプローブカード用積層配線基板の断面図である。
【図７】積層配線基板の変形例である。
【図８】従来の積層配線基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
本発明の一実施形態にかかるプローブカード１ａについて、図１、図２を参照して説明する。なお、図１はプローブカード１ａの断面図、図２は図１のプローブカード１ａに搭載される積層配線基板３ａの断面図である。
【００１９】
この実施形態にかかるプローブカード１ａは、図１に示すように、マザー基板２と、該マザー基板２の一方主面に実装された積層配線基板３ａと、一端が積層配線基板３ａに接続される複数のプローブピン５と、各プローブピン５を支持するプローブヘッド４と、プローブヘッド４および積層配線基板３ａを固定する固定具２４とを備え、例えば、半導体素子などの被検査物５０の電気検査に使用される。
【００２０】
マザー基板２は、一方主面に積層配線基板３ａを実装するための複数の実装電極６が形成される。ここで、各実装電極６は、マザー基板の内部に形成された配線電極（図示省略）や複数のビア導体（図示省略）により所定の外部電極（図示省略）に接続される。マザー基板２は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などで形成されている。なお、各プローブピン５を保持するプローブヘッド４および、積層配線基板３ａは、固定具２４によりマザー基板に固定される。この実施形態の固定具２４は、端部がフランジ状に形成され、長さ方向と平行な方向の断面がＴ字状になっている。
【００２１】
図２に示すように、積層配線基板３ａは、コア基板７と、コア基板７の側面および下面１２（マザー基板２側の主面、本発明における「コア基板の他方主面」に相当する）を被覆する樹脂部８と、樹脂部８の内部に配設された複数の金属ピン１１（本発明の「柱状導体」に相当する）とを備える。コア基板７は、マザー基板２側に配置されたセラミック積層部９と、該セラミック積層部９の上面１３（マザー基板２側の主面と反対側の主面）に積層された樹脂積層部１０とを有する。このとき、セラミック積層部９は、セラミック層９ａと配線層９ｂが交互に積層されて形成される。なお、各セラミック層９ａは、例えば、ホウケイ酸系ガラスを含有するセラミック（たとえば、アルミナ）を主成分とする低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）、高温焼成セラミック（ＨＴＣＣ）など、種々のセラミックで形成することができる。また、この実施形態では、セラミック積層部９が、３つのセラミック層９ａと２つの配線層９ｂとで形成されているが、これらの層数は適宜変更することができる。
【００２２】
セラミック積層部９の各配線層９ｂには、各種配線電極１４が形成されている。また、各セラミック層９ａには、異なる配線層９ｂに形成された配線電極１４同士を接続する複数のビア導体１５が形成される。各配線電極１４および各ビア導体１５はそれぞれ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属で形成される。各配線層９ｂに形成される各種配線電極１４は、例えば、上記金属（Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ等）を含有する導電性ペーストを用いたスクリーン印刷などで形成される。
【００２３】
樹脂積層部１０は、複数の樹脂層１０ａの積層体からなり、セラミック積層部９の上面１３に積層される。ここで、樹脂積層部１０の上面１７（セラミック積層部９との対向面と反対側の主面）には、各プローブピン５が接続される複数の接続電極１８が形成される。なお、各接続電極１８は、例えば、Ｃｕ等で形成された下地電極と、該下地電極上にＮｉ／Ａｕめっきが施されてなる表面電極とでそれぞれ形成することができる。
【００２４】
各樹脂層１０ａには、各種配線電極１９および複数のビア導体２０が形成される。この場合、各配線電極１９は、例えば、樹脂層１０ａの主面に、下地電極としてのＴｉ膜をスパッタ等により成膜し、同じくスパッタ等によりＴｉ膜上にＣｕ膜を成膜する。そして、Ｃｕ膜上に、電解または無電解めっきにより、同じくＣｕ膜を成膜することで形成することができる。なお、セラミック積層部９に形成された各配線電極１４は、スクリーン印刷などで形成されるため厚膜パターンとなるのに対して、樹脂積層部１０に形成された各配線電極１９は、スパッタ等で成膜されるため薄膜パターンとなる。また、樹脂積層部１０に形成された各配線電極１９は、フォトリソグラフィ加工で細線化される。
【００２５】
各接続電極１８は、マザー基板２の他方主面に形成された複数の外部電極（図示省略）にそれぞれ電気的に接続される。具体的には、図１および図２に示すように、各接続電極１８は、それぞれ、樹脂積層部１０に形成された各配線電極１９および各ビア導体２０、セラミック積層部９に形成された各配線電極１４および各ビア導体１５、マザー基板２に形成された配線電極（図示省略）およびビア導体（図示省略）等を介して所定の各外部電極（図示省略）に接続される。
【００２６】
樹脂部８は、コア基板７の側面および下面１２を被覆するように配置される。換言すると、コア基板７は、樹脂部８の凹部に嵌合して配置される。このように樹脂部８を形成することで、積層配線基板３ａとして必要な大きさを確保しつつ、コア基板７のサイズを小さくすることができる。さらに、積層配線基板３ａをマザー基板２に固定する固定具２４を通すために、樹脂部８の厚み方向に貫通孔２２（本発明における「穴部」に相当する）が形成されている。
【００２７】
樹脂部８には、例えばエポキシ樹脂などの樹脂を使用することができる。また、樹脂部８の形成には、塗布方式、印刷方式、トランスファモールド方式、コンプレッションモールド方式などの技術を用いることができる。樹脂部８のコア基板７との対向面の反対面２１とマザー基板２とは、半田などにより接続される。
【００２８】
複数の金属ピン１１（本発明の「柱状導体」に相当する）は、コア基板７のマザー基板２側の下面１２に設けられた複数の電極２３に接合するように樹脂部８に配設され、コア基板７の配線層９ｂにより各プローブピン５と電気的に接続される。各金属ピン１１は、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属で形成された線材をせん断加工するなどして形成することができる。また、樹脂部８の反対面２１における各金属ピン１１の露出部分である端面１１ａにはめっき処理が施されていてもよい。なお、本実施形態では金属ピンを使用しているが、金属ピンの代わりに、導電性ペースト等で形成されるビア導体、もしくはポスト電極を形成してもよい。
【００２９】
ここで、積層配線基板３ａの製造方法を簡単に説明する。まず、セラミック層９ａと配線層９ｂが交互に積層されたセラミック積層部９を形成し、セラミック積層部９の上面に、樹脂層１０ａが積層された樹脂積層部１０を積層して、コア基板７を形成する。コア基板７の下面１２には、複数の電極２３を設け、電極２３の位置に金属ピン１１を立設する。その後、コア基板７の側面および下面１２を樹脂で被覆し、硬化して、樹脂部８を形成する。樹脂部８を形成した後、金属ピンの頭出しと平坦性の確保のために、樹脂部８の反対面２１を研磨する。また、樹脂部８の厚み方向に、固定具２４を通すための貫通孔２２をドリル加工やレーザー加工により形成する。最後に、ダイシングまたはレーザーにより寸法加工を行い、積層配線基板３ａを所定のサイズに成形する。
【００３０】
したがって、上記した実施形態によれば、コア基板７の側面および下面１２を樹脂で被覆することにより、マザー基板２へ積層配線基板３ａを固定するための加工を、セラミック積層部９を有するコア基板７ではなく、樹脂部８に施すことができる。樹脂への加工はセラミックへの加工より容易であるため、セラミック基板を加工する際のチッピング等の不具合の発生を低減することができ、さらには樹脂部を再生することが可能になる。
【００３１】
また、積層配線基板３ａにおけるマザー基板２側の面は樹脂部８で覆われているため、この部分の熱膨張係数をマザー基板２の熱膨張係数に合わせることが可能である。熱膨張係数を合わせることで、検査時の熱による積層配線基板３ａの反りや歪みの発生を低減することができる。
【００３２】
また、樹脂部８を設けることにより、積層配線基板３ａのサイズはそのままで、コア基板７のサイズを小さくすることができる。セラミック基板は樹脂基板よりも高価であるため、セラミック積層部９を小さくすることで、その取り個数を増やすことができ、製造コストを抑えることができる。
【００３３】
さらに、コア基板７に樹脂積層部１０を設けることで、配線の細線化が容易になるため、端子ピッチが狭い半導体素子の電気検査に対応可能な積層配線基板３ａを提供することができる。また、セラミック積層部９の下面１２、上面１３に樹脂部８および樹脂積層部１０を積層することで、樹脂部８および樹脂積層部１０をプローブカード使用時の物理的接触による応力や衝撃を緩和する材料として機能させることができる。したがって、セラミック積層部９の変形や破損を低減し、積層配線基板３ａの耐久性の向上を図ることができるとともに、各配線電極１４の断線を低減することができる。
【００３４】
（積層配線基板の変形例）
上記した実施形態では、樹脂部８の厚み方向に貫通孔２２を設けているが、図３（ａ）に示すように、貫通孔は設けなくてもよい。この場合は、マザー基板２に固定されたカバー体等により積層配線基板３ａをマザー基板に固定することができる。また、この構成において、例えばプローブヘッド４を積層配線基板３ａに固定することを目的として、貫通していない穴部（有底凹部）が形成されていてもよい。
【００３５】
また、図３（ｂ）のように、貫通孔２２の形状が異なっていても構わない。この場合、貫通孔２２は、積層配線基板３ａの厚み方向と平行な方向の端面（横断面）がＴ字状に形成される。このようにすると、固定具２４の端部（フランジ部）を、貫通孔２２に収納することができる。
【００３６】
また、図４に示すように、上述の積層配線基板３ａにおいて、コア基板７がセラミック積層部９だけで形成されていてもよい。コア基板７のプローブピン側もセラミック積層部９で形成することにより、容易に平坦性を確保することができ、また、荷重による積層配線基板３ａの歪みや反りを低減することができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態にかかるプローブカード１ｂについて、図５、図６を参照して説明する。なお、図５はプローブカード１ｂの断面図、図６はプローブカード１ｂに搭載される積層配線基板３ｂの断面図である。
【００３８】
この実施形態にかかるプローブカード１ｂに搭載される積層配線基板３ｂが、図１、図２を参照して説明した第１実施形態と異なるところは、図５、図６に示すように、コア基板７の下面１２が樹脂部８で被覆されていないことである。その他の構成は第１実施形態の積層配線基板３ａと同じであるため同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３９】
この場合、樹脂部８は、コア基板７の側面を被覆するように配置され、積層配線基板３ｂをマザー基板に固定する固定具２４を通すために、樹脂部８の厚み方向に貫通孔２２が形成されている。コア基板７の上面１７には、各プローブピン５が接続される複数の接続電極１８が設けられるとともに、下面１２には、マザー基板２とプローブピン５を電気的に接続するための複数の電極２３が設けられる。
【００４０】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（積層配線基板の変形例）
図７に示すように、上述の積層配線基板３ｂにおいて、コア基板７がセラミック積層部９だけで形成されていてもよい。コア基板７のプローブピン側もセラミック積層部９で形成することにより、容易に平坦性を確保することができ、また、荷重による積層配線基板３ｂの歪みや反りを低減することができる。
【００４２】
なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。例えば、各実施形態及び変形例の構成を組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、被検査物の電気検査に使用される種々のプローブカードおよびこれに用いられる積層配線基板に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ、１ｂ    プローブカード
３ａ、３ｂ    積層配線基板
５    プローブピン
７    コア基板
８    樹脂部
９    セラミック積層部
９ａ    セラミック層
１０    樹脂積層部
１０ａ    樹脂層
１１    金属ピン（柱状導体）
２２    貫通孔（穴部）
【図１】
2017150232.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017150232.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
2017150232.tif 000011
2017150232.tif 000012
2017150232.tif 000013
2017150232.tif 000014