(57)【要約】【課題】基板に対して、実装用の接触ピンに対応する貫通孔を高精度に作製する方法を提供する。【解決手段】絶縁材料または導電性材料からなる基体２に第１の貫通孔６を作製する工程と、第１の貫通孔６にピン４を挿入する工程と、第１の貫通孔６と挿入したピン４により生じる間隙に、絶縁材料または導電性材料からなる充填材５により貫通孔６を充填する工程と、ピン４を貫通孔６から除去し、第２の貫通孔７を作製する工程と、を含む工程からなることを特徴とする、配線基板の製造方法により達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料または導電性材料からなる基体に第１の貫通孔を作製する工程と、前記第１の貫通孔にピンを挿入する工程と、前記第１の貫通孔と挿入した前記ピンにより生じる間隙に、絶縁材料または導電性材料からなる充填材により前記貫通孔を充填する工程と、前記ピンを前記貫通孔から除去し、第２の貫通孔を作製する工程と、を含む工程からなることを特徴とする、配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記基体および前記充填材が絶縁材料からなる場合において、前記基体の表面もしくは前記基体と前記第１の貫通孔の界面に配線導体を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記基体および前記充填材が導電性材料からなる場合において、前記基体と前記第１の貫通孔の界面に絶縁層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１の貫通孔が、テーパー形状の貫通孔であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記配線導体が、前記第２の貫通孔に導出して形成されることを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の製造方法により製造された配線基板。
【請求項７】
被検査対象の電気的特性を検査するテスタと電気的に接続される回路基板と、該回路基板に電気的に接続される請求項６に記載の配線基板と、前記第２の貫通孔に配置され、前記回路基板と電気的に接続された接触ピンとを有する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様な横型のプローブカードからニードル状のプローブを細密に格子状に配置した縦型のプローブカードに移行してきている。
【０００４】
また近年、半導体素子の高集積化の形態としてマルチチップ化が主流となってきており、半導体素子の検査には複数のチップを同時に検査する事が求められている。縦型プローブカードはより多くのプローブを実装できるだけでなく、プローブの配置に自由度が高いので多チップの同時検査に適している。
【０００５】
この縦型プローブの実装形態は、ニードル状のプローブピンを実装面上の電極パッドに実装面に対して垂直に実装する形態や、プローブカードの最表層にビアを設けそこにニードル状のピンを埋設する形態がある。
【０００６】
そして、このプローブカードの最表層にビアを設けそこにニードル状のピンを埋設する形態は、プローブカードの最表層に実装する形態に比べ、耐久性・強度が高い。さらに電極パッドも必要にならない為に、更なる高集積化も可能になる。それゆえ、プローブカードの最表層に、ニードル状のピンにあわせて、高位置精度なビアを設けることが要求されている。
【特許文献１】特開２００５−３４５４４３号公報
【特許文献２】特開２００５−６１８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら一般的な配線基板に対する穴加工法（サンドブラスト、レーザー、ドリル）等により、垂直なビアを設けた場合は、その垂直なビアが若干ながらテーパー形状を有する。従って、プローブ用のピンを挿入した場合に、そのピンに傾きが生じ、ピンを垂直とすることが困難となる場合がある。
【０００８】
そして上記テーパーを制御することは困難であるため、例えば上記に示した縦型プローブ用の垂直ビア（実装面に対して90度）の形成が困難となる。た上記穴加工法は、ビアが微細になるほど加工レートが悪くリードタイムが長くなる。
【０００９】
また上記穴加工法に現在の集積度に対応した径の穴加工を行なう際、アスペクトの兼ね合いから加工基板の厚みが薄肉化し基板が脆化するおそれがある。
【００１０】
さらに、近年ではプローブカードが大口径化しており、そのようなプローブカードでは、１万を越える多数の微細な穴が必要となる。しかしながら、そのような多数の微細な穴を、上記の穴加工法にて形成した場合には、バラツキ、ドリルの交換作業などが必要となり、その結果、高い位置精度を得ることが困難であった。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題を解決するために完成されたものであり、その目的は、脆性基板からなる配線基板の実装面に対して、高位置精度な微細垂直ビアを作製するとともに、穴加工時のマイクロクラック等の実装ビア部への損傷が少ない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】
【００１２】
本発明の配線基板の製造方法は、絶縁材料または導電性材料からなる基体に第１の貫通孔を作製する工程と、前記第１の貫通孔にピンを挿入する工程と、前記第１の貫通孔と挿入した前記ピンにより生じる間隙に、絶縁材料または導電性材料からなる充填材により前記貫通孔を充填する工程と、前記ピンを前記貫通孔から除去し、第２の貫通孔を作製する工程と、を含む工程からなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の配線基板の製造方法は好ましくは、前記基体および前記充填材が絶縁材料からなる場合において、前記基体の表面もしくは前記基体と前記第１の貫通孔の界面に配線導体を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の配線基板の製造方法は好ましくは、前記基体および前記充填材が導電性材料からなる場合において、前記基体と前記第１の貫通孔の界面に絶縁層を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の配線基板の製造方法は好ましくは、前記第１の貫通孔が、テーパー形状の貫通孔であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の配線基板の製造方法は好ましくは、前記配線導体が、前記第２の貫通孔に導出して形成されることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の配線基板は、上記いずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のプローブカードは、被検査対象の電気的特性を検査するテスタと電気的に接続される回路基板と、該回路基板に電気的に接続される請求項６に記載の配線基板と、前記第２の貫通孔に配置され、前記回路基板と電気的に接続された接触ピンとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の配線基板の製造方法は、絶縁材料または導電性材料からなる基体に第１の貫通孔を作製する工程と、前記第１の貫通孔にピンを挿入する工程と、前記第１の貫通孔と挿入した前記ピンにより生じる間隙に、絶縁材料または導電性材料からなる充填材により前記貫通孔を充填する工程と、前記ピンを前記貫通孔から除去し、第２の貫通孔を作製する工程と、を含む工程からなることから、第１の貫通孔の精度が高くなくても、第１の貫通孔とピンにより生じる間隙に、絶縁材料または導電性材料からなる充填材により前記貫通孔を充填することにより、ピンの形状を反映した第２の貫通孔を精密に作製するとともに、脆性基板に対してダメージが少ない貫通孔を形成する事ができる。
【００２０】
さらに、前記ピンは作製過程において除去することから、貫通孔を作製する工程において、最終的に貫通孔に挿入する実装用のピンを使用する必要がないため、実装用のピンに傷等のダメージを生じることなく、目的とするピンの口径に対応した貫通孔を容易に作成することができる。
【００２１】
また、本発明の配線基板の製造方法は好ましくは、前記基体および前記充填材が絶縁材料からなる場合において、前記基体の表面もしくは前記基体と前記第１の貫通孔の界面に配線導体を形成する工程を含むことから、基体と充填材の間に配線導体を形成することができるため、実装用の接触ピンに対して、電気的に接続することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の配線基板の製造方法は好ましくは、前記基体および前記充填材が導電性材料からなる場合において、前記基体と前記第１の貫通孔の界面に絶縁層を形成する工程を含むことから、実装用の接触ピンと充填材が電気的に接続できる。さらに、基体と充填材との間に絶縁層を形成することにより、基体と充填材が電気的に接続されないため、基体と充填材がショートするといった電気的障害が効果的に予防できる。
【００２３】
また、本発明の配線基板の製造方法は好ましくは、前記第１の貫通孔が、テーパー形状の貫通孔であることから、第１の貫通孔を作製する際、適度の精密性を有していれば良く、第１の貫通孔を容易に作製することができる。
【００２４】
また、本発明の配線基板の製造方法は好ましくは、前記配線導体が、前記第２の貫通孔に導出して形成されることから、基体と充填材がともに絶縁材料からなる場合であっても、配線導体と実装用の接触ピンの電気的接続を確実なものとすることができる。
【００２５】
また、本発明の配線基板は、上記いずれかに記載の製造方法により製造されたことにより提供することができるため、実装用の接触ピンを挿入するための貫通孔を、高位置精度に有する配線基板を提供することができる。
【００２６】
また、本発明のプローブカードは、被検査対象の電気的特性を検査するテスタと電気的に接続される回路基板と、該回路基板に電気的に接続される請求項６に記載の配線基板と、前記第２の貫通孔に配置され、前記回路基板と電気的に接続された接触ピンとを有することから、貫通孔を有する配線基板において、第１の貫通孔がテーパー形状にて作製された配線基板であっても、接触ピンが高位置精度で実装することが可能となったプローブカードを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明の配線基板の実施形態の一例を示す立体図である。図２は図１のＡ−Ａ’における断面図であり、本発明の製造方法を順を追って説明する図である。これらの図において、１は配線基板、２は基体（脆性基板）、３は配線層または絶縁層、４はピン、５は充填材（導体、絶縁体）、６は第１の貫通孔、７は第２の貫通孔を示している。
【００２９】
本発明の配線基板１の製造方法は、絶縁材料または導電性材料からなる基体２に第１の貫通孔６を作製する工程と、前記第１の貫通孔６にピン４を挿入する工程と、前記第１の貫通孔６と挿入した前記ピン４により生じる間隙に、絶縁材料または導電性材料からなる充填材５により前記貫通孔６を充填する工程と、前記ピン４を前記貫通孔６から除去し、第２の貫通孔７を作製する工程と、を含む工程からなる。
【００３０】
それゆえ、第１の貫通孔６の精度が高くなくても、第１の貫通孔６とピン４により生じる間隙に、絶縁材料または導電性材料からなる充填材５により前記貫通孔６を充填することにより、ピン４の形状を反映した第２の貫通孔７を精密に作製するとともに、脆性基板に対してダメージが少ない貫通孔を形成する事ができる。
【００３１】
すなわち、実装用の接触ピンの口径等を同一としたピン４を用意し、本発明の製造方法を採用することにより、実装用の接触ピンを用いることなく、実装用の接触ピンを挿入するための貫通孔を精密に作製することができる。
【００３２】
ここで本発明の基体２は、例えば、ガラス、セラミックまたはポリイミド樹脂等の絶縁材料、銅、金、アルミニウム、ニッケル、クロム、モリブデン、チタンおよびそれらの合金等の導電性材料等から形成することができる。
【００３３】
たとえば、基体２が絶縁材料からなる場合、セラミックスや樹脂、セラミックスなどの無機材料と樹脂との複合材料などが挙げられる。ここで、セラミックスとは、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）、窒化アルミニウム質焼結体（窒化アルミニウムセラミックス）、炭化珪素質焼結体（炭化珪素セラミックス）、窒化珪素質焼結体（窒化珪素セラミックス）、ガラス質焼結体（ガラスセラミックス）、ムライト質焼結体などであり、ガラスとは、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスおよびガラス繊維からなる基材にエポキシ樹脂を含侵させたガラスエポキシ樹脂やガラス繊維からなる基材にビスマレイミドトリアジン樹脂を含侵させたものなどであり、樹脂とは、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化型または紫外線硬化型の樹脂である。
【００３４】
ここで、基体２を構成する材料としてガラスセラミックスを採用した場合における絶縁基板の作製方法の一例について説明する。まず、ガラス粉末やセラミック粉末などの原料粉末を有機溶剤やバインダなどとともにシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製する。次に、作製されたセラミックグリーンシートを所定寸法まで積層し、所定の焼成温度（例えば１０００℃）で焼成する。以上のようにして、基体２は作製される。なお、基体２の作製方法としては、上述の作製方法に限られず、上記樹脂を用いて射出成形やトランスファー成形により作製するようにしてもよい。
【００３５】
そして、本発明の基体２を絶縁材料から形成する場合は、耐熱性が高い基体２を提供することができ、特にガラスの場合、基板に気密性を持たせる事が可能になる。
【００３６】
また基体２を導電性材料から形成する場合は、熱放散性が高く、電気抵抗が低い基体２の提供を可能にする。さらに、基体２を導電性材料から形成する場合においては、３０〜１２０℃における熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以下の材料とすることにより、精度が高いプローブカードを作製するための基体２の提供を可能にする
続いて、作製された基体２に、第１の貫通孔６を作製する。ここで、第１の貫通孔６を作製するにあたっては、基体２の表面に開口部を有するマスク層を形成し、基体２のなかで、マスク層の開口部分にある部分をサンドブラスト加工することにより形成する為、安価で容易に第１の貫通孔６を形成する事ができる。
【００３７】
そして、本発明において、基体２および充填材５がともに絶縁材料から形成される場合は、基体２の表面もしくは基体２と第１の貫通孔６の界面に配線導体４を形成し、基体２および充填材５がともに導電性材料から形成される場合は、基体２と第１の貫通孔６の界面に絶縁層４を形成する。
【００３８】
ここで、配線導体４は、後、銅、金、アルミニウム、ニッケル、クロム、モリブデン、チタンおよびそれらの合金等の金属材料をスパッタリング法、蒸着法、めっき法等の薄膜形成技術を採用する事によって形成する事ができる。
【００３９】
また、絶縁層４は、基体２を絶縁材料で作製した場合と同様の材料を用いることにより、作製することができる。
【００４０】
このように、基体２および充填材５の材料にあわせて、配線導体４もしくは絶縁層４を作製することにより、電気的障害を生じることなく、本発明の貫通孔を作成することができる。
【００４１】
続いて、第１の貫通孔６に、ピン４を挿入する。ここで、ピン４は目的とする実装用のピンと同一か、略同一の口径とすることにより、目的とする実装用のピンが高精度に挿入できる第２の貫通孔を作製することができる。
【００４２】
ピン４としては、例えば、銅、金、アルミニウム、ニッケル、クロム、モリブデン、チタンおよびそれらの合金等から作製することができ、後に詳述する充填材５の材料にあわせて適宜選択して作製する。
【００４３】
例えば、第２の貫通孔を基体２に対して垂直に形成する場合においては、例えば、基体２に第１の貫通孔６を作製する際、最狭部の口径が、ピン４と同一の口径となるように調製してもよく、また凹部を有したジグ等にピン４を接続することにより、垂直となるピン４を用意してもよい。
【００４４】
そして、第１の貫通孔を有する基体２にピン４を挿入し、それにより生じた間隙に、絶縁材料または導電性材料からなる充填材５を充填する。
【００４５】
ここで、例えば充填材５が絶縁材料から形成される場合は、充填材５をペーストやはんだ等により充填することができる。
【００４６】
ここで絶縁材料としては、低融点ガラス、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００４７】
また充填材５は、例えば、第１の貫通孔にピン４を挿入する前に、充填材５を充填し、その充填した第１の貫通孔にピン４を挿入して、さらに充填材５を挿入する方法により、充填することもできる。
【００４８】
そのような方法としては、例えば、凹部を有したジグを用意し、そのジグに上記樹脂や下記導電性材料等を塗布しておく、その後第１の貫通孔６を形成した基体２をジグに固定して、第１の貫通孔６の下側に樹脂等を充填する。樹脂等が硬化しない内にピン４を第１の貫通孔６に挿入してピン４をジグに固定する。その後基体２の上から更に樹脂を塗布して、第１の貫通孔６の上側に樹脂等を充填する。
【００４９】
また充填材５が、導電性材料から形成される場合は、充填材５をペーストとして充填する他、例えばめっき等により充填することもできる。
【００５０】
ここで、充填材５をめっき等により充填する場合には、第１の貫通孔にピン４を挿入した基体２を、金属イオンを含む水溶液中に浸漬し、第１の貫通孔とピン４の間隙に、水溶液中の金属イオンを析出させ、貫通孔を充填することができる。
【００５１】
そのような金属イオンとしては、例えば、一般的にめっきを作成する場合に用いられる金属イオンであれば特に問題はないが、第２の貫通孔７の強度や熱放散性の高い配線基板１を提供する上で、ニッケルイオン、銅イオン等を用いて作製するのが好ましい。
【００５２】
そして、第１の貫通孔６にピン４と充填材５を挿入した後、ピン４を除去する。ピン４を除去するにあたっては、例えばピン４を溶解して除去する方法や、充填材５が硬化する前にピン４を除去する方法等を用いることができる。
【００５３】
例えば、ピン４がアルミニウムから形成される場合において、充填材５をエポキシ樹脂とした場合は、エポキシ樹脂を硬化させたあと酸・アルカリに浸漬しピン４を溶解させピン４を除去する。この組み合わせによれば、その結果、滑らかな内壁をもつビアの形成が可能になる。
【００５４】
またピン４がアルミニウムから形成される場合において、充填材５を低融点ガラスとした場合は、ガラスとアルミニウムは剥離性が良好であるため、容易にピン４を除去することができる。この組み合わせによれば、基体２との接着性も良好でありかつ気密が取れて耐熱性も高く、さらに表面が滑らかな第２の貫通孔７を形成する事が出来る。
【００５５】
またピン４がアルミニウムから形成される場合において、充填材５を、はんだとした場合は、アルミニウムとはんだの濡れ性が悪い為、容易にピン４を除去する事が可能である。
【００５６】
そして、ピン４をジグと分離せずジグに柱状の凸部を形成し、樹脂等を塗布し、基板２を固定し、上からさらに樹脂等を塗布して硬化する。この場合、ジグを除去する工程とピン４を除去する工程とが同時になされるので、リードタイムが少なくてすむため、好適である。
【００５７】
なお、第２の貫通孔７は、例えば、ピン４とジグの凹部のサイズを変えることにより、同時に複数の種類の第２の貫通孔７を形成する事ができる。さらに、第２の貫通孔７は、ジグの凹部を傾けることにより、ピン４を傾斜させて実装する事が可能になり、集積度の高いプローブカードの提供を可能にする。
【００５８】
以上より、本発明の製造方法によれば、絶縁材料または導電性材料からなる基体２に第１の貫通孔６を作製する工程と、第１の貫通孔６にピン４を挿入する工程と、第１の貫通孔６と挿入した前記ピン４により生じる間隙に、絶縁材料または導電性材料からなる充填材５により貫通孔６を充填する工程と、ピン４を貫通孔６から除去し、第２の貫通孔７を作製する工程とからなることにより、基板２に対してダメージが少なく、かつ実装用の接触ピンの形状を反映した第２の貫通孔７を作製する事ができる。
【００５９】
さらには、高位置精度の第２の貫通孔７を作製することができるとともに、基板２に対して垂直な第２の貫通孔７を作製することができる。
【００６０】
そして、上記方法にて製造された、実装用の接触ピンの形状を反映した貫通孔を有する配線基板１を提供することができる。
【００６１】
また、例えば基体２および充填材５がともに絶縁材料から形成される場合においては、配線導体４は、湾曲状またはすべてが鈍角形状の配線導体とすることができる。
【００６２】
この場合において、配線導体４が基体２の表面もしくは基体２と第１の貫通孔６の界面に形成されるとともに、配線導体４は、直角または鋭角の部分を有さないことから、直角や鋭角により切断される、角部の配線導体４が薄くなり断線する等の障害は、効果的に防止することができる。
【００６３】
さらに、被検査対象の電気的特性を検査するテスタと電気的に接続される回路基板と、回路基板に電気的に接続される配線基板１と、第２の貫通孔に配置され、回路基板と電気的に接続された接触ピンとを有することを特徴とするプローブカードを提供することができる。
【００６４】
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００６５】
具体的に他のものが例示できれば、記載してください。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の配線基板のＡ−Ａ’断面図であるとともに、本発明の配線基板の製造工程の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・配線基板
２・・・基体
３・・・配線導体または絶縁層
４・・・ピン
５・・・充填材
６・・・第１の貫通孔
７・・・第２の貫通孔
【図１】
2007263805.tif 000003
【図２】
2007263805.tif 000004