(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と配線導体層とが交互に複数層積層されるとともに、上下に位置する前記配線導体層同士をそれらの間の前記絶縁層に形成した貫通導体を介して電気的に接続されて成る多層配線基板を複数個、前記絶縁層に平行な方向に配列し、該複数の多層配線基板が配列されて成る多層配線基板集合体の少なくとも一方の主面に、絶縁基板の一主面から他主面にかけて導体が形成された１つの回路基板を前記複数の多層配線基板と重なるように積層し、前記各多層配線基板の前記配線導体層と前記導体とを電気的に接続したことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記回路基板は前記多層配線基板集合体の両主面に積層されており、一方の前記回路基板に形成された前記導体同士の前記絶縁層に平行な方向の間隔が、他方の前記回路基板に形成された前記導体同士の前記絶縁層に平行な方向の間隔よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板に関し、より詳細には半導体集積回路素子を収容するための半導体素子収納用パッケージ等の電子部品収納用パッケージや、半導体集積回路等の電気的な検査をするためのプローブカード等に使用される配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路は半導体素子の高集積化および処理信号数の増加によって、半導体基板上に形成される端子数が増加するとともに端子の狭ピッチ化が進んでいる。これにより、半導体集積回路素子を収容する半導体素子収納用パッケージの接続端子や、半導体集積回路の電気的な検査を行なうプローブカードのプローブも狭ピッチ化が要求されている。
【０００３】
この狭ピッチ化の要求に対して、半導体素子収納用パッケージにおいては半導体素子の実装形態がワイヤボンディング接続からフリップチップ接続へ、またプローブカードは、カンチレバー方式のものからニードル状のプローブを細密に格子状に配置したものへと移り変わってきている。
【０００４】
また、半導体の集積回路を形成するＳｉウエハーも歩留まり向上、コスト削減のために８インチサイズから12インチサイズのＳｉウエハーへの大型化が進んでおり、電気的な検査を行うプローブカードには、出来るだけ多くの数のチップを1回で測定できるように、プローブカードの測定エリアの大型化、つまりプローブカード上に搭載される測定プローブ付の配線基板の大型化が要求されている。
【０００５】
また、それら半導体素子収納用パッケージやプローブカードに使われる配線基板の構成は、例えば、図４に示すように、セラミックから成る絶縁層１１と配線導体層１２とを交互に積層し、上下の配線導体層１２同士を、絶縁層１１に形成した貫通孔１４に導体を充填して成る貫通導体１３を介して電気的に接続したものであり、このような配線基板は、セラミックテープにＡｇ、Ｃｕから成るペーストをパターン形成して配線導体層１２や貫通導体１３を形成し、これを複数積層し、焼成することにより作製されていた。
【０００６】
さらに近年の微細化の要求により、配線導体層１２を狭ピッチ化するとともに、配線導体層１２を細密な格子状に配置するために、樹脂から成る絶縁層１１の上面にめっき法や気相成膜法等の薄膜形成技術およびフォトリソグラフィ技術を採用することによって薄膜の配線導体層１２を形成させ、これを順次繰り返すことによって薄膜から成る配線導体層１２を有する多層配線構造を形成することが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３５２５４７号公報
【特許文献２】特開１９９９−１６３５２０号公報
【特許文献３】特開１９９９−３８０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、セラミックテープを多層積層し、これを焼成してなるセラミック配線基板では、セラミック配線基板の大きさが大きくなればなるほど焼成した際に発生するセラミックの収縮によりプローブを配置する最表層の配線導体層であるパッドの位置がばらつくためプローブを一括配置することができない問題があった。
【０００８】
また、樹脂から成る絶縁層に薄膜の配線導体層を形成させ、これを順次繰り返して多層配線基板を構成使用とした場合でも、絶縁層と配線導体層とを逐次形成しているうちに絶縁層と配線導体層との収縮率が違いにより、導体部の位置ずれの影響が大きくなったり、配線基板が反るという問題があった。特に、配線基板を大きくすればするほど、その影響が大きく、大型の配線基板を形成するのは困難であった。
【０００９】
本発明は上記のような背景技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線基板の配線導体層の実装信頼性および接続信頼性が高く、配線基板の大型化と配線導体層の狭ピッチ化に対応することができる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】
【００１０】
本発明の配線基板は、絶縁層と配線導体層とが交互に複数層積層されるとともに、上下に位置する前記配線導体層同士をそれらの間の前記絶縁層に形成した貫通導体を介して電気的に接続されて成る多層配線基板を複数個、前記絶縁層に平行な方向に配列し、該複数の多層配線基板が配列されて成る多層配線基板集合体の少なくとも一方の主面に、絶縁基板の一主面から他主面にかけて導体が形成された１つの回路基板を前記複数の多層配線基板と重なるように積層し、前記各多層配線基板の前記配線導体層と前記導体とを電気的に接続したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の配線基板において、好ましくは、前記回路基板は前記多層配線基板集合体の両主面に積層されており、一方の前記回路基板に形成された前記導体同士の前記絶縁層に平行な方向の間隔が、他方の前記回路基板に形成された前記導体同士の前記絶縁層に平行な方向の間隔よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の配線基板によれば、絶縁層と配線導体層とが交互に複数層積層されるとともに、配線導体層同士を貫通導体を介して電気的に接続されて成る多層配線基板を複数個、絶縁層に平行な方向に配列し、この複数の多層配線基板が配列されて成る多層配線基板集合体の少なくとも一方の主面に、絶縁基板の一主面から他主面にかけて導体が形成された１つの回路基板を複数の多層配線基板と重なるように積層し、各多層配線基板の配線導体層と導体とを電気的に接続したことから、大型であるとともに狭ピッチで、反りの影響を抑えた配線基板を形成することができる。
【００１４】
すなわち、多層配線基板のサイズを小さく形成することによって、配線基板作製時の熱収縮による反りを低減して、貫通導体の位置ズレの影響を少なくすることができるとともに、多層配線基板を複数個、絶縁層に平行な方向に配列して成る多層配線基板集合体の上側および下側の少なくとも一方に、絶縁基板に精度よく導体を形成して成る回路基板を積層し、導体と配線導体とを電気的に接続することによって、導体の位置ズレの影響の非常に少ない狭ピッチ化された大型の配線基板を形成することができる。
【００１７】
本発明の配線基板によれば、回路基板は多層配線基板集合体の両主面に積層されており、一方の回路基板に形成された導体同士の絶縁層に平行な方向の間隔が、他方の回路基板に形成された導体同士の絶縁層に平行な方向の間隔よりも小さいことから、配線基板に実装される部材のピッチに合わせて良好に接合することができる。
【００１８】
すなわち、例えば半導体素子のような超微細なピッチから、プリント基板の大きいピッチなどの接続導体のピッチの違いによらず実装することができ、配線を展開することができる。
【００１９】
よって、半導体チップやプリント配線板などの他部材との接続信頼性が高いとともにプローブの配列の狭ピッチ化に対応できる大型の配線基板となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の多層配線基板を詳細に説明する。
【００２１】
図１（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。また、図２は図１に示す配線基板に平面方向に配列される多層配線基板の要部拡大断面図である。さらに、図３（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ’における断面図である。これらの図において、１は絶縁層、２は配線導体層、３は貫通導体、４は貫通孔、５は配列される多層配線基板、６は接着層、７は上部の絶縁基板，８は下部の絶縁基板、９は回路基板、１１は導体を示している。
【００２２】
図２に示す本発明の配線基板に配列される多層配線基板５は、複数の絶縁層１と配線導体層２とを多層に積層し多層構造を形成しており、上下の配線導体層２同士は、貫通導体３により電気的に接続されている。
【００２３】
絶縁層１は、低温焼成ガラスセラミックス，酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等の酸化物系セラミックス、表面に酸化物膜を有する窒化アルミニウム質焼結体，炭化珪素質焼結体等の非酸化物系セラミックス、ガラス、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂、ガラス繊維から成る基材にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂、あるいはガラス繊維から成る基材にビスマレイミドトリアジン樹脂を含浸させたもの等の電気絶縁材料から成る。
【００２４】
絶縁層１が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等を採用してシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得て、しかる後、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り適当な形状とするとともにこれを複数枚積層し、最後にこの積層されたセラミックグリーンシートを還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成する。
【００２５】
また、絶縁層１が、例えば低温焼成ガラスセラミックスから成る場合には、例えば上述の酸化アルミニウム質焼結体から成る場合の製作法において主成分の原料粉末にアルミナ，ガラスを用い、約９００℃で焼成する。
【００２６】
このような絶縁層１には貫通導体３により充填された貫通孔４が形成されている。貫通孔４は、絶縁層１の一部をレーザ、ブラスト、ドリル、エッチング等で除去することにより形成される。そして、貫通孔４の内部をスパッタリング法や真空蒸着法、めっき法等を用いてあるいは金属粉末に有機溶剤，樹脂バインダ等を添加して作製した金属ペーストを、貫通孔４の内部に印刷塗布，充填することにより形成される。また、配線導体層２は絶縁層１の表面に、スパッタリング法や真空蒸着法、めっき法、印刷塗布方法等により形成される。
【００２７】
このようにして、絶縁層１に配線導体層２、貫通孔４，貫通導体３を形成し、複数枚積層することにより多層配線基板５を得る。
【００２８】
多層配線基板５の表層の配線導体層２の形成方法は、例えば、絶縁層１の上面の全面に、クロム，モリブデン，チタン等から成る拡散防止層（バリア層）とその上に被着された主に銅から成る銅層とで構成された下地導体層を無電解めっき法やスパッタリング法等によって形成する。そして、下地導体層が形成された絶縁層１をフォトリソグラフィ法を用いて配線導体層２となる部分以外を覆うようにレジストパターンを形成した後、配線導体層２の主導体層の部分を、電解めっき法にて形成する。その後、レジストパターンを除去し、レジストパターンにより覆われていた余分な下地導体層をケミカルエッチング法やドライエッチング法等にて除去することにより配線導体層２が形成される。
【００２９】
本発明の図１、図３に示す配線基板は、多層配線基板５を複数個、層方向（絶縁層１に平行な方向）に配列し、その上側および下側の少なくとも一方に回路基板９を接着層６により積層することにより形成される。
【００３０】
接着層６は、例えば、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂，シロキサン変性ポリイミド樹脂，ポリイミド樹脂,ビスマレイミドトリアジン樹脂、シリカやアルミナ等を主成分にした無機接着剤等で接着し、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｕ、Ｓｕ−Ａｇ、Ｓｕ−Ｃｕ、Ｓｕ−Ａｇ−Ｃｕ、Ａｕ−Ｓｎなどの金属ペーストで電気的な接続する構成や、異方性導電性樹脂から成る。
【００３１】
接着層６は、例えば、接続と接着を同時に行える異方性導電性樹脂でも良いが、樹脂材料ではシロキサン変性ポリアミドや、無機接着剤により接着すると耐熱性が高いものとなるため、半導体チップやプリント板を実装する際の耐半田実装性が良好なものとなる。
【００３２】
回路基板９は、絶縁基板７，８の一主面から他主面にかけて導体１１が形成されている。そして、回路基板９の表面に形成された導体１１の一部から成る導体層１１ｂが、導体１１の一部から成るとともに絶縁基板７，８を貫通して成るビア導体１１ａを介して多層配線基板５の表面に形成された配線導体層２に電気的に接続されている。
【００３３】
このような回路基板９は、絶縁基板７，８と導体層１１ｂとが交互に積層されたものであってもよいが、絶縁基板７，８および導体層１１ｂが多層になるほど、導体１１の位置精度が低下するため、導体１１の位置精度を向上させるという観点からは、導体層１１ｂの層数は多層配線基板５の配線導体層２の総数よりも少ない方がよく、より好ましくは、回路基板９は多層構造ではなく、単層の絶縁基板７，８の表層に導体層１１ｂが形成され、この導体層１１ｂがビア導体１１ａを介して配線導体層２に接続されるのがよい。
【００３４】
この１つの回路基板９を複数の多層配線基板５と重なるように積層し、各多層配線基板５の配線導体層２と導体１１とをロウ材等によって電気的に接続することにより、大型であるとともに狭ピッチで、反りの影響を抑えた配線基板を形成することができる。
【００３５】
すなわち、多層配線基板５のサイズを小さく形成することによって、配線基板作製時の熱収縮による反りを低減して、貫通導体３の位置ズレの影響を少なくすることができるとともに、多層配線基板５を複数個、層方向に配列して成る多層配線基板集合体の上側および下側の少なくとも一方に、絶縁基板７，８に精度よく導体１１を形成して成る回路基板９を積層し、導体１１と配線導体２とを電気的に接続することによって、導体１１の位置ズレの影響の非常に少ない狭ピッチ化された大型の配線基板を形成することができる。
【００３６】
このような回路基板９は、例えば、酸化アルミニウム焼結体である絶縁基板７，８に貫通孔１０を形成後、めっきや導体１１（ビア導体１１ａおよび導体層１１ｂ）を形成することによって形成される。この際、ビア導体１１ａは導体層１１ｂと別々に形成してもよいが、これらは同時に形成した方が、工程数を少なくできる点で好ましいものとなるとともに、両者の電気的な接続信頼性の点でも良好なものとなる。また、導体層１１ｂとビア導体１１ａとを一体的に形成する場合には、それぞれを所望の厚みに調整してめっき膜で形成することができるように、主として電解めっき法を用いて形成しておくのがよい。
【００３７】
このように任意の位置に絶縁基板７，８の一主面から他主面にかけて形成した導体１１を有する回路基板９を、複数個配列された多層配線基板集合体の上側や下側に接着層６により積層し、導体１１と配線導体層２とをロウ材等で電気的な接続を行なうことで、大型であるにもかかわらず、反りや収縮の影響がきわめて少なく、狭ピッチに配列可能な大型の配線基板を形成することが可能となり、導体バンプやプローブの配列の狭ピッチ化、導体バンプやプローブの一括配列に対応することができる。
【００３８】
なお、回路基板９の絶縁基板７に形成されたビア導体１１ａの直上には、図１（ｂ）のように、導体バンプやプローブを接続するための導体層１１ｂを形成しなくともよく、その場合、絶縁基板７に形成されたビア導体１１ａの上面に直接導体バンプやプローブを接続すればよい。
【００３９】
また、配線基板の最表層となる絶縁基板７の表面に形成される導体層１１ｂは、複数層からなっていてもよく、そのような複数層の導体層１１ｂを構成する主導体層は、電気的な特性や接続信頼性の観点から、銅層から成るものとすることがよく、また、その場合には接続信頼性および耐環境信頼性の観点から主導体層の上にニッケル層や金層を形成するとよい。
【００４０】
また、本発明の配線基板は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、回路基板９が多層配線基板集合体の両主面に積層されており、絶縁基板７，８および絶縁層１の熱膨張係数が、一方の絶縁基板（図３では上部の絶縁基板）７、絶縁層１、他方の絶縁基板（図３では下部の絶縁基板）８の順に大きくなっているのがよい。これにより、配線基板の上部や下部に実装する部材が異なっても、熱による接合部への影響を少なくすることができ、実装信頼性を向上させることができる。
【００４１】
すなわち、例えば上部側に半導体素子、下部側に樹脂から成るプリント基板を実装した際に発生する熱膨張による部材の伸びにそれぞれ合わせることができ、熱による接合部への影響を少なくすることができることから、実装信頼性を向上させることができる。
【００４２】
また、本発明の配線基板は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、回路基板９が多層配線基板集合体の両主面に積層されており、一方の回路基板（図３では上部の絶縁基板）に形成された導体１１同士の層方向の間隔（図３では横方向の間隔）が、他方の回路基板（図３では下部の絶縁基板）に形成された導体１１同士の層方向の間隔（図３では横方向の間隔）よりも小さくなっているのがよい。これにより、配線基板に実装される部材のピッチに合わせて良好に接合することができる。
【００４３】
すなわち、例えば半導体素子のような超微細なピッチから、プリント基板の大きいピッチなどの接続導体のピッチの違いによらず実装することができ、配線を展開することができる。
【００４４】
よって、半導体チップやプリント配線板などの他部材との接続信頼性が高いとともにプローブの配列の狭ピッチ化に対応できる大型の配線基板となる。
【００４５】
かくして、本発明の配線基板によれば、最表層の絶縁基板７の表面に露出したビア導体層１１ａの上面に、または、ビア導体１１ａの上面に形成された導体層１１ｂに半導体集積回路の導体バンプを実装するとともに、下部の絶縁基板８の表面に露出したビア導体１１ａの下面に、または、ビア導体１１ａの下面に形成された導体層１１ｂと外部電気回路を電気的に接続することによって半導体装置となる。
【００４６】
あるいは、本発明の配線基板によれば、最表層の絶縁基板７の表面に露出したビア導体１１ａの上面に、または、ビア導体１１ａの上面に形成された導体層１１ｂにプローブを接続し、固定するともに、下部の絶縁基板８の表面に露出したビア導体１１ａの下面に、または、ビア導体１１ａの下面に形成された導体層１１ｂと外部電気回路を電気的および機械的に接続することによって、半導体集積回路等の電気的な検査をするためのプローブカードとなる。
【００４７】
上記本発明の配線基板の大きさは、例えば一辺が１００ｍｍ〜５００ｍｍの四角形状のものに良好に適用可能であり、この配線基板を構成する多層配線基板５の大きさは、例えば一辺が５０ｍｍ〜１００ｍｍの四角形状のものであり、このような多層配線基板５を層方向に縦横に配列させ、これらの多層配線基板集合体の少なくとも一方の主面に１つの回路基板９が接合されている。
【００４８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
【図２】図１に示す配線基板に平面方向に配列される多層配線基板の要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す平面透視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図４】従来の配線基板の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・・絶縁層
２・・・・配線導体層
３・・・・貫通導体
４・・・・貫通孔
５・・・・多層配線基板
６・・・・接着層
７・・・・上部の絶縁基板
８・・・・下部の絶縁基板
【図１】
0004817835.tif 000002
【図２】
0004817835.tif 000003
【図３】
0004817835.tif 000004
【図４】
0004817835.tif 000005