(57)【要約】  上面を有するセラミック基板１およびセラミック基板の上面に設けられた配線導体11を含むベースＢと、セラミック基板１の上面に順次積層された接合層２および薄膜配線層３と、接合層２を厚み方向に貫通しているとともに配線導体11と薄膜配線層３とを電気的に接続している貫通導体23とを有しており、接合層２は、熱硬化性樹脂からなるコア層21と、コア層21を形成する熱硬化性樹脂よりも弾性率が小さい熱硬化性樹脂からなる、コア層21の上下面に積層された接着層22とを含んでいる薄膜配線基板である。コア層21によって接合層２の変形を抑制することができ、貫通導体23と薄膜導体層31および配線導体11との電気的な接続を良好に確保できる。また、接着層22により接合層２の接着性を確保できる。【選択図】  図２
2013031822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を有するセラミック基板および該セラミック基板の前記上面に設けられた配線導体を含むベースと、前記セラミック基板の前記上面に順次積層された接合層および薄膜配線層と、前記接合層を厚み方向に貫通しているとともに前記配線導体と前記薄膜配線層とを電気的に接続している貫通導体とを備えており、
前記接合層は、熱硬化性樹脂からなるコア層と、該コア層を形成する熱硬化性樹脂よりも弾性率が小さい熱硬化性樹脂からなる、前記コア層の上面および下面にそれぞれ積層された接着層とを含んでいることを特徴とする薄膜配線基板。
【請求項２】
前記接着層が、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の薄膜配線基板。
【請求項３】
前記コア層が、ポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項２記載の薄膜配線基板。
【請求項４】
前記接着層を形成する前記熱硬化性樹脂は、前記コア層の前記上面側に積層されたものの弾性率が、前記コア層の前記下面側に積層されたものの弾性率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の薄膜配線基板。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の薄膜配線基板と、
該薄膜配線基板の前記薄膜配線層の上面に設けられているとともに、前記配線導体と電気的に接続されたプローブとを備えることを特徴とするプローブカード用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板の上面に薄膜配線層が積層されてなる薄膜配線基板、および薄膜配線基板を含むプローブカード用基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子を上面の端子に接続し、この端子と電気的に接続された下面の接続パッドを外部電気回路に電気的に接続するための配線基板（スペーストランスフォーマー基板）として、薄膜配線層がセラミック基板の上面に積層されてなる薄膜配線基板が知られている。このような薄膜配線基板は、例えば、半導体素子の電気的な検査を行なう、いわゆるプローブカード用の基板として用いられている。半導体素子の検査時には、薄膜配線基板が所定の圧力で半導体素子に押し付けられる。【０００３】
セラミック基板は、酸化アルミニウム質焼結体等からなる絶縁基体の上面に配線導体が形成されているとともに、下面等の外面に外部接続用の接続パッドが形成されており、配線導体と接続パッドとが電気的に接続されている。薄膜配線層は、例えば銅のめっき層等からなる薄膜導体が樹脂絶縁層の表面に被着されて形成されている。薄膜導体のうち薄膜配線層の最上面に露出した部分が半導体素子の電極と接続される端子として機能する。【０００４】
薄膜配線基板においては、近年、別々に作製された薄膜配線層とセラミック基板とが、接着用の樹脂材料からなる接合層を介して接合されたものが提案されている。これは、薄膜配線基板の生産性や実用性（いわゆる多品種対応）を考慮したものである。接合層には、セラミック基板の配線導体と薄膜配線層の薄膜導体とを電気的に接続するための貫通導体（ビア導体）が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2003−218531号公報
【特許文献２】特開2006−173333号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術の薄膜配線基板では、接合層を形成する樹脂材料が、薄膜配線層の接合時または半導体素子の検査時等の圧力によって変形する可能性がある、つまり横方向に伸びる可能性があるという問題点があった。この場合、例えば薄膜配線層とセラミック基板との接合時に、変形した樹脂材料が、接合層のビア導体の端面と薄膜配線層の導体部分または配線導体との間に入り込み、薄膜配線層の導体部分または配線導体とビア導体との間の電気的な接続が妨げられること等の不具合を生じる可能性がある。【０００７】
本発明は上記従来の技術の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、セラミック基板の上面に接合層および薄膜配線層が順次積層された薄膜配線基板、つまり接合層を介して薄膜配線層がセラミック基板の上面に接合された薄膜配線基板において、セラミック基板の配線導体と薄膜配線層との電気的な接続を良好に確保することが可能な薄膜配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの態様による薄膜配線基板は、上面を有するセラミック基板および前記セラミック基板の前記上面に設けられた配線導体を含むベースと、前記セラミック基板の前記上面に順次積層された接合層および薄膜配線層と、前記接合層を厚み方向に貫通しているとともに前記配線導体と前記薄膜配線層とを電気的に接続している貫通導体とを備えている。前記接合層は、熱硬化性樹脂からなるコア層と、前記コア層を形成する熱硬化性樹脂よりも弾性率が小さい熱硬化性樹脂からなり、前記コア層の上面および下面にそれぞれ積層された接着層とを含んでいる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一つの態様による薄膜配線基板によれば、セラミック基板および薄膜配線層に直接接合された接着層に比べて弾性率が大きい熱硬化性樹脂からなるコア層が接合層内に含まれていることから、接合層の変形を効果的に抑制することができる。【００１０】
すなわち、例えば薄膜配線層のセラミック基板への接合時や半導体素子の検査時等に圧力が加わったとしても、弾性率が比較的高いコア層が変形しにくいため、このコア層の上下に積層されている接着層の変形も効果的に抑制される。そのため、接合層を形成している樹脂材料（熱硬化性樹脂材料）が、接合層のビア導体の端面と、薄膜配線層の導体との間等に入り込むような不具合は効果的に抑制される。したがって、セラミック基板の上面に接合層および薄膜配線層が順次積層された薄膜配線基板において、セラミック基板の配線導体と薄膜配線層との電気的な接続を良好に確保することが可能な薄膜配線基板を提供することができる。また、接着層により、セラミック基板および薄膜配線層に対する接合層の接着性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の薄膜配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す薄膜配線基板の要部を拡大して示す要部拡大断面図である。
【図３】接合層を介してセラミック基板に薄膜配線層を接合する工程の一例における要部を工程順に示す断面図である。
【図４】接合層を介してセラミック基板に薄膜配線層を接合する工程の一例における要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の多層配線基板を、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２は、図１に示す多層配線基板の要部を拡大して示す要部拡大断面図である。ベースＢに含まれるセラミック基板１の上面に接合層２と薄膜配線層３とが順次積層されて、薄膜配線基板が基本的に形成されている。
【００１３】
ベースＢは、上面を有する直方体状等のセラミック基板１と、セラミック基板１の上面に設けられた配線導体11とを含んでいる。
【００１４】
セラミック基板１は、薄膜配線基板全体の剛性を確保する機能を有している。セラミック基板１上に薄膜配線層３が形成されていることによって、半導体素子の電極に対応し得る微細な配線が、剛性の高い基板上に形成されてなる、プローブカード等に使用可能な薄膜配線基板を形成することができる。薄膜配線基板は、プローブカードとして用いられる場合、半導体素子に対する電気的な接続を確実なものとするために、半導体素子に対して所定の圧力で押し付けられる。
【００１５】
セラミック基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミック焼結体，ガラス母材中に結晶成分を析出させた結晶化ガラスまたは雲母やチタン酸アルミニウム等の微結晶焼結体からなる、金属材料とほぼ同等の精密な機械加工が可能なセラミック材料（いわゆるマシナブルセラミックス）等のセラミック材料により形成されている。
【００１６】
セラミック基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。すなわち、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を添加混合して作製したスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等のシート成形技術でシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを作製して、その後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工によって適当な形状および寸法とするとともに、これを約1300〜1500℃の温度で焼成することによって製作することができる。
【００１７】
セラミック基板１の上面には配線導体11が形成されている。配線導体11は、後述する接合層２のビア導体23を介して薄膜配線層３と電気的に接続されている。また、配線導体11は、セラミック基板１の内部に形成された貫通導体等の内部導体を介して、セラミック基板１の下面に形成された接続パッド12と電気的に接続されている。なお、図１および図２において、内部導体は破線を用いて模式的に示している（符号なし）。
【００１８】
配線導体11、内部導体および接続パッド12は、タングステン，モリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金または白金等の金属材料によって形成されている。なお、これらの金属材料は、複数のものが合金等の形態で併用されていても構わない。これらの金属材料は、メタライズ法やめっき法等の方法で、セラミック基板１の所定部位に被着されている。
【００１９】
配線導体11、内部導体および接続パッド12は、例えばタングステンからなる場合であれば、タングステンのペーストをセラミック基板１となるセラミックグリーンシートの表面やあらかじめ形成しておいた貫通孔の内部等に塗布または充填し、セラミックグリーンシートと同時焼成することによって被着させることができる。
【００２０】
接合層２は、セラミック基板１上に薄膜配線層３を接合するためのものである。接合層２には、厚み方向に貫通する貫通導体（いわゆるビア導体）23が形成されている。接合層２を介してセラミック基板１上に薄膜配線層３が接合された薄膜配線基板は、生産性や実用性（いわゆる多品種対応）に優れている。すなわち、この場合には、別々に作製したセラミック基板１と薄膜配線層３とを接合層２を介して接合すれば薄膜配線基板を製作することができる。そのため、セラミック基板１の上面に薄膜配線層３を直接積層する場合に比べて、製作が容易である。また、種々のパターンの薄膜配線層３をまとめて準備できるため、いわゆる多品種対応も容易である。なお、接合層２の詳細については後述する。
【００２１】
薄膜配線層３は、例えば、例えば、銅や銀，パラジウム，金，白金，アルミニウム，クロム，ニッケル，コバルト，チタン等の金属材料またはこれらの金属材料の合金材料からなる薄膜導体層31が樹脂絶縁層32の表面に被着されて形成されている。
【００２２】
薄膜導体層31は、上記の金属材料をスパッタリング法や蒸着法，めっき法等の方法で樹脂絶縁層32の主面に被着させ、必要に応じてマスキングやエッチング等のトリミング加工を施すことによって、所定のパターンで樹脂絶縁層32の表面に形成することができる。
【００２３】
樹脂絶縁層32は薄膜導体層31を形成するための基材として機能している。また、樹脂絶縁層32は、薄膜導体層31同士の電気的な絶縁性を確保するための絶縁材として機能している。接合層２（上面）は薄膜導体層31に加えて樹脂絶縁層32の最下面にも接合されている。これにより、接合層２を介したセラミック基板１と薄膜配線層３との機械的な接続の強度を高めている。
【００２４】
樹脂絶縁層32は、例えば長方形状や正方形状等の四角形状、または円形状等で、厚みが約25μｍ程度の層状に形成されている。樹脂絶縁層32は、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，ポリエーテルイミド樹脂，液晶ポリマー等の樹脂材料により形成されている。
【００２５】
樹脂絶縁層32は、例えばポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂，ポリエーテルイミド樹脂，液晶ポリマー等の樹脂材料によって形成されている。樹脂絶縁層32は、例えば上記樹脂材料の未硬化物を層状に成形して硬化させることによって作製することができる。なお、樹脂材料の未硬化物の成形の際には、ポリエチレン樹脂等の樹脂フィルム等を成形用の基材として用いればよい。樹脂材料を硬化させた後に基材を除去すれば、層状に成形された樹脂絶縁層32を得ることができる。
【００２６】
薄膜導体層31と樹脂絶縁層32とが交互に積層されて薄膜配線層３が形成されている。樹脂絶縁層32の上下の薄膜導体層31は、樹脂絶縁層32に形成されたビア導体等を介して互いに電気的に接続されている。なお、図１においてビア導体等は破線を用い、模式的に示している（符号なし）。
【００２７】
樹脂絶縁層32のビア導体は、例えば次のようにして形成されている。樹脂絶縁層32の一部にＣＯ２レーザやＹＡＧレーザ等によるレーザ加工，ＲＩＥ（リアクティブ  イオン  エッチング）または溶剤によるエッチング等の孔あけ加工で厚み方向に貫通する貫通孔（符号なし）を形成する。この貫通孔内にビア導体となる導体材料を、スパッタリング法や蒸着法，めっき法，導体ペーストの充填等の方法で充填することによって、樹脂絶縁層32にビア導体を形成することができる。
【００２８】
樹脂絶縁層32のビア導体は、例えば、銅や銀，パラジウム，金，白金，アルミニウム，クロム，ニッケル，コバルト，チタン，タングステン等の金属材料またはこれらの金属材料の合金材料からなる。樹脂絶縁層32のビア導体は、例えば上記の金属材料の粉末を有機溶剤およびバインダと混練して作製した金属ペーストを樹脂絶縁層32の貫通孔内に充填し、その後加熱して有機成分を除去することによって形成することができる。この場合、めっき法やスパッタリング法等の金属膜形成技術を併用してもよい。
【００２９】
薄膜配線層３の最上面に形成された薄膜導体層31が、例えば半導体素子の電極とプローブ４を介して電気的に接続される。また、薄膜配線層３の最下面に形成された薄膜導体層31が接合層２のビア導体23の上端面と直接に接続されている。
【００３０】
この薄膜配線基板において、接合層２の貫通導体23の下端面がセラミック基板１の配線導体11と電気的に接続されているので、薄膜導体層31と電気的に接続された半導体素子の電極は、セラミック基板１の下面の接続パッド12と電気的に接続される。この接続パッド12を検査用の電気回路に電気的に接続すれば、半導体素子の電気的な検査（正常に演算や記憶等を行なうか否か等）を行なうことができる。なお、半導体素子としては、ＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路素子や、半導体基板の表面に微小な電子機械機構が形成されてなるマイクロマシン（いわゆるＭＥＭＳ素子）等が挙げられる。
【００３１】
ここで、接合層２について詳しく説明する。接合層２は、熱硬化性樹脂からなるコア層21と、コア層21を形成する熱硬化性樹脂よりも弾性率が小さい熱硬化性樹脂からなり、コア層21の上面および下面にそれぞれ積層された接着層22とにより形成されている。また、前述したように、厚み方向に貫通する貫通導体23が形成されており、セラミック基板１の配線導体11と薄膜配線層３とが、接合層２の貫通導体23を介して電気的に接続されている。
【００３２】
接合層２について、セラミック基板１および薄膜配線層３に直接接合された接着層22に比べて弾性率が大きい熱硬化性樹脂からなるコア層21が含まれていることから、接合層２の変形を効果的に抑制することができる。
【００３３】
すなわち、例えば薄膜配線層３のセラミック基板１への接合時や半導体素子の検査時等に圧力が加わったとしても、弾性率が比較的高いコア層21が変形しにくいため、このコア層21の上下に積層されている接着層22の変形も効果的に抑制される。そのため、接合層２を形成している樹脂材料（熱硬化性樹脂材料）が、接合層２のビア導体23の上端面と、薄膜配線層３との間等に入り込むことは効果的に抑制される。したがって、セラミック基板１の上面に接合層２および薄膜配線層３が順次積層された薄膜配線基板において、セラミック基板１の配線導体11と薄膜配線層３との電気的な接続を良好に確保することが可能な薄膜配線基板を提供することができる。
【００３４】
なお、この場合、接合層２の全体が、コア層21を形成しているのと同様の熱硬化性樹脂材料によって形成されていると、接合層２のセラミック基板１および薄膜配線層３に対する接着性が低くなる可能性がある。言い換えれば、接着層22がコア層21の上下面に積層されていることによって、接合層２のセラミック基板１および薄膜配線層３に対する接合性が十分に確保されている。
【００３５】
コア層21および接着層22のそれぞれの厚みは、例えば約５〜30μｍ程度である。コア層21の上面側と下面側とで接着層22の厚みが互いに同じ程度であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００３６】
コア層21を形成する熱硬化性樹脂材料としては、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂およびアラミド樹脂等が挙げられる。
【００３７】
コア層21は、接合層２の変形を抑制する上では弾性率が高いほど好ましい。ただしコア21の弾性率が高くなりすぎると薄膜配線基板への熱負荷や、半導体素子の検査時等の圧力による反りが生じた際において、接着層22との接着界面での剥離などの現象が生じる可能性がある。また、生産性や経済性を低くする可能性がある。したがって、コア層21の弾性率は、2000ＭＰａ〜10000ＭＰａであることが好ましい。
【００３８】
また、接着層22を形成する熱硬化性樹脂材料としては、ポリイミド樹脂、ポリキノリン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂およびフッ素樹脂等が挙げられる。
【００３９】
接着層22のセラミック基板１等に対する接合強度が比較的高いのは、弾性率が比較的低いことによりセラミック基板１の表面（上面）等の凹凸に接着層22の樹脂材が入り込みやすく、アンカー効果が働くことにより接着強度が向上するためである。接着層22の弾性率は５ＭＰａ〜1500ＭＰａ程度であればよい。
【００４０】
また、コア層21および接着層22のそれぞれの弾性率が、例えば上記の範囲であるときに、コア層21の弾性率が、接着層22の弾性率の1.3〜20倍であるように設定されていてもよい。例えば、コア層の弾性率が2000ＭＰａであれば、接着層22の弾性率は約100〜1500ＭＰａに設定される。このような弾性率の比率である場合には、接着層22のセラミック基板１および薄膜配線層３に対する接着性を確保しながら、コア層21による、接合層２の変形を抑制する効果をより確実に得ることができる。
【００４１】
接着層22について、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂からなる場合には、上記のような弾性率を有する接着層22としての形成がより容易である。また、これらの樹脂材料は、フィルム状（シート状）に成形することが容易であるため、接着層22を形成する樹脂材料として適している。
【００４２】
コア層21について、ポリイミド樹脂からなる場合には、上記のような弾性率を有するコア層21としての形成がより容易である。また、ポリイミド樹脂は、フィルム状に成形することが容易であるため、コア層21を形成する樹脂材料として適している。また、ポリイミド樹脂は、200℃以上の高耐熱性を有する。そのため、例えば薄膜配線基板がプローブカード用基板として用いられるときに、コア層21を形成する樹脂材料としてはポリイミド樹脂が適している。
【００４３】
コア層21および接着層22のそれぞれの弾性率は、例えば、用いる樹脂材料（ポリイミド樹脂等）における硬化剤の添加量等によって調整できる。
【００４４】
接合層２全体としての弾性率は、例えば500ＭＰａ〜10000ＭＰａである。接合層２全体としての弾性率が上記の範囲であれば、セラミック基板１と薄膜配線層３とを互いに接合させる上で好ましい剛性および接着性をあわせて確保する上で有効である。そのため、薄膜配線層３とセラミック基板１とが接合層２を介して接合されてなる薄膜配線基板としての信頼性および外観等を良好に確保することができる。
【００４５】
接合層２全体としての弾性率は、コア層21および接着層22のそれぞれの弾性率、およびそれぞれの厚みの比等によって調整することができる。
【００４６】
なお、コア層21および接着層22のそれぞれを形成する熱硬化性樹脂の弾性率は、例えばナノインデンテーション法で測定することができる。
【００４７】
接合層２は、例えば、コア層21および接着層22を、少なくとも接着層22が未硬化の状態であらかじめ薄膜配線層３の下面に接合しておく。下面に接合層２が接合された薄膜配線層３をセラミック基板１の上面に、貫通導体23の下端面と所定の配線導体11とが対向し合うように位置合わせしてセットし、その後、接合層２の各熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させれば、セラミック基板１上に接合層２を介して薄膜配線層３を積層して接合することができる。なお、薄膜配線層３の下面にあらかじめ接合しておく接合層２におけるコア層21、すでに硬化が済んでいるものであっても構わない。また、上記接合の際に、薄膜配線層３の上面側から下方に圧力を加えて、セラミック基板１および薄膜配線層３と接合層２との密着性を高めるようにしてもよい。
【００４８】
ここで、接合層２を介したセラミック基板１と薄膜配線層３との接合工程について、図３を参照して、より具体的に説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、接合層２を介したセラミック基板１と薄膜配線層３との接合工程の一例における要部を工程順に示す断面図である。図３において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。
【００４９】
まず、図３（ａ）に示すように、セラミック基板１および薄膜配線層３を作製する。セラミック基板１および薄膜配線層３は、例えば前述した方法で作製することができる。なお、説明の都合上、薄膜配線層３は、図１および図２とは上下を逆にして示している。
【００５０】
次に、接合層２を作製する。接合層２は、例えば図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すような工程順で作製することができる。すなわち、まず図３（ｂ）に示すように、ポリエチレンフィルム等の樹脂フィルム５上に接着層22、コア層21および接着層22を順に積層した後に、貫通孔24を形成する。貫通孔24は樹脂フィルム５も貫通している。次に、図３（ｃ）に示すように、貫通孔24内に貫通導体23を充填した後、樹脂フィルム５を除去すれば、接合層２を作製することができる。
【００５１】
二つの接着層22、コア層21および樹脂フィルム５を貫通する貫通孔24は、例えば前述した薄膜配線層３におけるビア導体形成の際と同様の方法（レーザ加工またはエッチング等）で形成することができる。
【００５２】
また、貫通孔24内へのビア導体23の充填も、前述した薄膜配線層３におけるビア導体の場合と同様の材料を用い、同様の方法で行なうことができる。すなわち、貫通孔24内に貫通導体23となる銅等の金属ペーストを充填し、加熱することで貫通導体23を形成することができる。なお、図３（ｃ）に示す例においては、樹脂フィルム５を除去した後に、接合層２の下面側にビア導体23の端部がわずかに突出している。
【００５３】
なお、この工程において、コア層21は硬化状態、接着層22は半硬化状態である。すなわち、コア層21は硬化状態であるために弾性率が大きく、厚み方向等に圧力が加わったとしても変形しにくい。また、接着層22は半硬化状態であるために、接着性（いわゆるタック性）を有している。
【００５４】
作製した接合層２は、薄膜配線層３上に、貫通導体23の端面と薄膜配線層３の薄膜導体層31とが対向し合うように位置合わせして接合する。
【００５５】
その後、図３（ｄ）に示すように、薄膜配線層３上に接合層２を接合したものを、上下ひっくり返してセラミック基板１の上面に積層し、接着層22を硬化させて接合する。この場合、貫通導体23の端面と配線導体11の所定部位とが対向し合うように位置合わせする。
【００５６】
また、前述したように、この接合の際には、薄膜配線層３の上面側から下方に、プレス機等を用いて加圧するようにしてもよい。この加圧によって、セラミック基板１および薄膜配線層３と接合層２との密着性を向上させることができる。
【００５７】
上記加圧に伴い、コア層21に比べて接着層22の方が大きく変形する可能性、つまり横方向に伸びる可能性がある。この場合、例えば図４に示すように、伸びようとする接着層22は、コア層21の貫通導体23側の端面と貫通導体23の側面との間に生じた隙間Ｓ内に入る。そのため、接着層22の一部が貫通導体23の端面と薄膜導体層31との間に入り込むことは抑制され、貫通導体23と薄膜導体層31との間の電気的な接続信頼性が高い。なお、図４は、接合層２を介してセラミック基板１に薄膜配線層３を接合する工程の一例における要部を示す断面図である。図４において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。
【００５８】
なお、接着層22は、例えば図２に示したように、コア層21の端面まで被覆していても構わない。言い換えれば、コア層21の端面と接合層２の貫通導体23の側面との間に接着層22の一部が回り込んでいても構わない。この場合でも、コア層21による、接合層２の変形を抑制する効果を十分に得ることができる。なお、上記形態は、例えば上記薄膜配線層３のセラミック基板１への接合時の上記加圧等によって接合層２に圧力が加わった時に、未硬化の接着層22が未硬化のコア層21よりも大きく変形して、コア層21の端面（貫通導体23側）に回り込んだ結果生じたものと考えられる。
【００５９】
以上の薄膜配線基板は、前述したように半導体素子の電気的な検査用のプローブカードとして用いられる。薄膜配線層３の最上面に形成された薄膜導体層31がプローブ４を介して半導体素子の電極と電気的に接続され、セラミック基板１の下面に形成された接続パッド12が電気検査用の外部回路と電気的に接続される。これらの電気的な接続を確実なものとするために、薄膜配線基板を半導体素子に押し付ける方向に圧力が加えられる。そして、半導体素子と外部回路とが薄膜配線基板を介して電気的に接続され、半導体素子が正常に動作し得るか否かが検査される。
【００６０】
この場合、半導体素子の電極と接続される薄膜導体層31は、外部回路に接続される接続パッド12に比べて微細なパターンで、隣接間隔（いわゆるピッチ）を小さくして形成される。また、薄膜配線層３においては、最上面に近いほど薄膜導体層31がより微細かつ狭ピッチで形成されている。これによって、微細な半導体素子の電極と、これに比べて大きく、隣接間隔も広い外部回路との電気的な接続が容易に行なわれる。
【００６１】
接着層22を形成する熱硬化性樹脂は、コア層21の上面側に積層されたものの弾性率が、コア層21の下面側に積層されたものの弾性率よりも大きくてもよい。この場合でも、コア層21による接合層２の変形抑制の効果と、接着層22による接合層２のセラミック基板１等に対する接合強度の確保の効果とを十分に得ることができる。
【００６２】
この場合において、コア層21の上面側に積層された接着層22を形成する熱硬化性樹脂の弾性率は、例えば500〜1500ＭＰａ程度に設定すればよい。このような弾性率を有する熱硬化性樹脂材料としては、ポリイミド樹脂、ポリキノリン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００６３】
コア層21の上面側に積層された接着層22を形成する熱硬化性樹脂の弾性率が500〜1500ＭＰａ程度の場合であれば、下面側に積層された接着層22を形成する熱硬化性樹脂の弾性率は、約300〜700ＭＰａの範囲であり、かつ上面側に積層された接着層22よりも小さい値であることが好ましい。
【００６４】
また、コア層21の上面側に積層された接着層22を形成する熱硬化性樹脂の弾性率が700〜1000ＭＰａ程度であるとともに、下面側に積層された接着層22を形成する熱硬化性樹脂の弾性率が約450〜500であることがより一層好ましい。
【００６５】
この場合には、コア層21の上面側において下面側によりも接着層22の変形がより効果的に抑制される。そのため、接合層２の貫通導体23について、上端面と薄膜配線層３の薄膜導体層31との間に、接着層22を形成する熱硬化性樹脂材料が入り込むことをより効果的に抑制することができる。そのため、セラミック基板１の配線導体11に比べて微細な薄膜配線層３と貫通導体23との間の電気的な接続信頼性を高くする上でより有利である。
【００６６】
なお、コア層21および接着層22は、それぞれの熱膨張率（線膨張係数）が調整されていてもよい。例えば、コア層21の熱膨張率が接着層22の熱膨張率に比べて小さくなるように調整されていてもよい。コア層21の熱膨張率が接着層22の熱膨張率に比べて小さい場合には、例えば薄膜配線基板をプローブカード用の基板として用いるときに熱が加わったとしても、接着層22の膨張および収縮をコア層21によって抑制することができる。接合層２としての膨張および収縮、つまり熱による変形が抑制されるので、例えば薄膜配線基板の反り等の変形が抑制され得る。
【００６７】
コア層21の熱膨張率が接着層22の熱膨張率よりも小さい場合には、接合層２としての変形を抑制する上で有利である。接合層２に熱が加わったときに、コア層22によって接合層２としての変形が、抑制され得る。
【００６８】
このようなコア層21の熱膨張率は、例えば30×10−６／Ｋ以下であればよい。また、接着層22の熱膨張率は、例えば30〜800×10−６／Ｋの範囲であればよい。なお、コア層21の熱膨張率が30×10−６／Ｋの場合であれば、接着層22の熱膨張率が60〜800×10−６／Ｋであることがより好ましい。
【実施例】
【００６９】
（実施例１）
酸化アルミニウム質焼結体からなるセラミック基板の上面に、接合層と薄膜配線層とを順次積層して作製した薄膜配線基板用いて効果を確認した。【００７０】
セラミック基板の下面には、配線導体と電気的に接続された接続パッドを形成した。セラミック基板の配線導体および接続パッドは、タングステンのメタライズ層により形成した。【００７１】
接合層は、ポリイミド樹脂からなるコア層（弾性率が約2000ＭＰａ）と、ポリアミドイミド樹脂からなる接着層（弾性率が約1000ＭＰａ）とを積層して作製した。コア層および接着層のそれぞれの厚みは約10μｍとした。【００７２】
薄膜配線層は、厚みが約20μｍのポリイミド樹脂からなる樹脂絶縁層と、厚みが約10μｍの銅からなる薄膜導体層とを交互に３層積層して作製した。【００７３】
薄膜導体層は、薄膜配線層の内部において幅が約80μｍ、直径が約130μｍの楕円形状のパターンを形成し、1000×1000個の並びで縦横に配列した後、それぞれの導体パターンを薄膜導体層内の銅を導体とするビアにより上下の薄膜層を鎖状に接合させた、いわゆるデイジーチェン形状に形成した。【００７４】
また、比較例として、接合層を、弾性率が約1000ＭＰａのポリアミドイミド樹脂のみで形成した薄膜配線基板を準備した。比較例の薄膜配線基板は、接合層を形成する樹脂材料以外は実施例の薄膜配線基板と同様にして作製した。【００７５】
なお、実施例および比較例のいずれの薄膜配線基板についても、接合層を薄膜配線層の下面にあらかじめ接合しておいて、その後、接合層を介して薄膜配線層をセラミック基板の上面に接合する方法で製作した。接合時の加圧条件は３ＭＰａとした。【００７６】
これらの実施例および比較例の多層配線基板について、デジタルマルチメータによりデイジーチェンの接続抵抗値を測定した。試験方法は、まず初期の抵抗値を測定し、後に配線基板をヒーターブロック上で約200℃の加熱を複数回（５回程度）繰り返し、再度抵抗値を測定する。更に、−55℃〜125℃の条件下における温度サイクル試験（ＴＣＴ）を1000サイクル実施した後の抵抗値を測定し、初期の抵抗値に対する接続抵抗値の変化を比較した。【００７７】
なお、抵抗値の測定時には、接合層の変形を加速する条件として、薄膜配線基板を上下方向に0.5ＭＰａの圧力で加圧した。【００７８】
その結果、実施例の薄膜配線基板では薄膜配線層とセラミック基板の配線導体および接続パッドとの断線や抵抗値増大がみられず、電気的な接続信頼性が高いことが確認された。これに対して、比較例の薄膜配線基板では、初期で断線や大幅な接続抵抗値のばらつき、また加熱後、温度サイクル試験後においても断線や大幅な接続抵抗値の増大が確認された。【００７９】
以上により、本発明の薄膜配線基板における、接合層の変形を抑制して薄膜配線層とセラミック基板との間の電気的な接続信頼性を向上させる効果を確認することができた。【００８０】
（実施例２）
接着層の弾性率を、80、100、500、800、1200、1500および1700ＭＰａに変更した薄膜配線基板を試料として作製し、実施例１と同様に接続抵抗値の変化を測定した。その結果、いずれの試料においても接続抵抗値の増大は見られず、薄膜配線基板としての電気的な接続信頼性が確保されていることが確認できた。【００８１】
なお、接着層の弾性率が50ＭＰａ（コア層の弾性率が接着層の弾性率の約25倍）のものでは、接合層の外周部にわずかな凹凸が生じていた。また、接着層の弾性率が1700ＭＰａ（コア層の弾性率が接着層の弾性率の約1.2倍）のものでは、接着層のセラミック基板に対する接着性が小さくなり、接着に手間がかかる傾向が見られた。
【符号の説明】
【００８２】
Ｂ・・・ベース
１・・・セラミック基板
11・・・配線導体
12・・・接続パッド
２・・・接合層
21・・・コア層
22・・・接着層
23・・・貫通導体
24・・・貫通孔
３・・・薄膜配線層
31・・・薄膜導体層
32・・・樹脂絶縁層
４・・・プローブ
５・・・樹脂フィルム
【図１】
2013031822.tif 000003
【図２】
2013031822.tif 000004
【図３】
2013031822.tif 000005
【図４】
2013031822.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月14日(2014.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を有するセラミック基板および該セラミック基板の前記上面に設けられた配線導体を含むベースと、前記セラミック基板の前記上面に順次積層された接合層および薄膜配線層と、前記接合層を厚み方向に貫通しているとともに前記配線導体と前記薄膜配線層とを電気的に接続している貫通導体とを備えており、
前記接合層は、熱硬化性樹脂からなるコア層と、該コア層を形成する熱硬化性樹脂よりも弾性率が小さい熱硬化性樹脂からなる、前記コア層の上面および下面にそれぞれ積層された接着層とを含んでおり、
前記接着層を形成する前記熱硬化性樹脂は、前記コア層の前記上面側に積層されたものの弾性率が、前記コア層の前記下面側に積層されたものの弾性率よりも大きいことを特徴とする薄膜配線基板。
【請求項２】
前記接着層が、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の薄膜配線基板。
【請求項３】
前記コア層が、ポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項２記載の薄膜配線基板。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の薄膜配線基板と、
該薄膜配線基板の前記薄膜配線層の上面に設けられているとともに、前記配線導体と電気的に接続されたプローブとを備えることを特徴とするプローブカード用基板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一つの態様による薄膜配線基板は、上面を有するセラミック基板および前記セラミック基板の前記上面に設けられた配線導体を含むベースと、前記セラミック基板の前記上面に順次積層された接合層および薄膜配線層と、前記接合層を厚み方向に貫通しているとともに前記配線導体と前記薄膜配線層とを電気的に接続している貫通導体とを備えている。前記接合層は、熱硬化性樹脂からなるコア層と、前記コア層を形成する熱硬化性樹脂よりも弾性率が小さい熱硬化性樹脂からなり、前記コア層の上面および下面にそれぞれ積層された接着層とを含んでいる。また、前記接着層を形成する前記熱硬化性樹脂は、前
記コア層の前記上面側に積層されたものの弾性率が、前記コア層の前記下面側に積層されたものの弾性率よりも大きい。
【国際調査報告】
2013031822.tif 000007
2013031822.tif 000008
2013031822.tif 000009
2013031822.tif 000010