JP2008164577A - 電子部品検査用配線基板およびその製造方法 - Google Patents

電子部品検査用配線基板およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】セラミック層間に比較的高密度の配線層を有する第1積層体と、その裏面側に積層され且つセラミック層をビア導体が貫通する第2積層体とを備え、被検査電子部品の検査情報を正確に収集できる電子部品検査用配線基板およびその製造方法。
【解決手段】セラミック層からなり、表面のパッド、セラミック層間の配線層、およびパッドと配線層と裏面との間を接続するビア導体を有する第1積層体と、上記と同じ材料組成のセラミック層からなり、表面と裏面との間を貫通する複数のビア導体を有し、第1積層体の裏面側に積層された第2積層体とを備え、第1・第2積層体間には、第1積層体の裏面に露出するビア導体と第2積層体の表面に露出するビア導体とを接続する複数のランド、およびこれらの周りに位置する配線層が配置されており、該ランドの直径は、ビア導体の直径の2〜5倍である、電子部品検査用配線基板。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子部品の導通性や動作の可否を検査するための電子部品検査用配線基板およびその製造方法に関する。
ICチップやLSIなどの被検査電子部品の導通性や動作の可否を検査するため、かかる電子部品を搭載する表面を有し且つ有機絶縁層の間に形成した複数の薄膜配線層と、かかる薄膜配線層の下層にビア導体を貫通させたセラミックからなるベース基板と、からなるプローブカードが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−275714号公報(第1〜6頁、図1〜5)
ところで、被検査電子部品を搭載する表面を有し且つかかる電子部品の検査情報を収集する比較的高密度の配線層を複数のセラミック層間に有する第1積層体と、かかる第1積層体の下方に積層され且つ複数のセラミック層をビア導体が貫通する第2積層体とを形成する場合、両者の配線層などの導体の密度が異なっている。このため、第1・第2積層体間の焼成収縮には、それなりの差を生じる場合があった。その結果、第1積層体と第2積層体とに同じ割掛け率を適用し、これらを積層して同時に焼成した場合、得られるセラミック基板の表層に位置するパッド、もしくは表層に露出するビア導体が、所望の位置からズレているため、被検査電子部品の検査情報が正確に収集できなくなる、という問題があった。
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、複数のセラミック層間に次述する第2積層体よりも比較的高密度の配線層を有する第1積層体と、かかる第1積層体の裏面側に積層され且つ複数のセラミック層をビア導体が貫通する第2積層体とからなり、被検査電子部品の検査情報を正確に収集できる電子部品検査用配線基板およびその製造方法を提供する、ことを課題とする。
課題を解決するための手段および発明の効果
本発明は、前記課題を解決するため、第1積層体および第2積層体を同じ材料組成のセラミックにより形成し、且つ第1積層体および第2積層体の各々に形成されたビア導体同士間を接続するランドを大径にすると共に、第1積層体と第2積層体とを製造する際に、両者の割掛け率を相違させる、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の電子部品検査用配線基板(請求項1)は、複数のセラミック層からなり、表面に形成された複数のパッド、前記セラミック層間に形成された配線層、および上記パッドと配線層と裏面との間を接続する複数のビア導体を有する第1積層体と、上記セラミック層と同じ材料組成で且つ複数のセラミック層からなり、表面と裏面との間を貫通する複数のビア導体を有し、上記第1積層体の裏面側に積層された第2積層体と、を備え、上記第1積層体と第2積層体との間には、第1積層体の裏面に露出するビア導体と第2積層体の表面に露出するビア導体とを接続する複数のランド、およびかかるランドの周りに位置する配線層が、配置されており、上記ランドの直径は、上記2つのビア導体の直径の2〜5倍である、ことを特徴とする。
これによれば、第1積層体と第2積層体との配線層などの導体の密度が相違し、両積層体の焼成収縮率が相違することに対応して、第1積層体と第2積層体との割掛け率を互いに異ならしめた場合であっても、第1積層体の裏面に露出するビア導体と、第2積層体の表面に露出するビア導体とを、前記ランドを介して確実に接続した状態で、第1・第2積層体が積層されている。従って、第1積層体の表面のパッド上に搭載したICチップやLSIなどの被検査電子部品に通電したり、かかる電子部品の検査情報を正確に収集することが可能となる。
尚、前記ランドの直径が前記ビア導体の直径の2倍未満になると、かかるランドとビア導体との導通が取りにくくなるおそれがあり、一方、ランドの直径がビア導体の直径の5倍を越えると、当該ランドの面積が過大となり、所望数のビア導体を配置することが困難となる。このため、ランドの直径を前記範囲とした。
また、前記第1・第2積層体を形成するセラミック層の素材は、同じ材料組成のアルミナなどからなる高温焼成セラミック、あるいは、同じ材料組成のガラス−セラミックなどからなる低温焼成セラミックである。
更に、前記配線層やビア導体は、高温焼成セラミックの場合には、WまたはMoで形成され、低温焼成セラミックの場合には、AgまたはCuで形成される。
また、前記ランドの周りで且つ同じ平面に配置される配線層は、接地用、電源用、あるいは信号用の配線層の何れかである。
付言すれば、前記第1積層体の裏面と第2積層体の表面との間には、ベタ状を呈する接地用または電源用の配線層、あるいは、線状を呈する信号用の配線層が形成され、かかる配線層に設けた貫通部の内側に、隙間を介して前記ランドが位置している、電子部品検査用配線基板も本発明に含まれ得る。
これによる場合、前記検査情報の収集に加えて、ベタ状の配線層では、電源層または接地層として活用できるため、被検査電子部品への給電や、第1積層体に形成された配線層などの接地に活用でき、線状の配線層では、所要数の信号用配線を配置することが可能となる。
一方、本発明による電子部品検査用配線基板の製造方法(請求項2)は、上下2組で且つ同じ材料組成のセラミックからなる複数ずつのグリーンシートに対し、上側の組の各グリーンシートには相対的に大きな割掛け率に従って、複数のビアホールを形成すると共に、下側の組の各グリーンシートには相対的に小さな割掛け率に従って、複数のビアホールを形成する工程と、前記ビアホールごとに金属粉末を含む導電性ペーストを充填してビア導体を形成する工程と、上記上側の組における複数のグリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方に上記同様の導電性ペーストからなる配線層を形成する工程と、上記上側の組における最下層のグリーンシートの裏面と、下側の組における最上層のグリーンシートの表面との間において、前者の裏面と後者の表面とに露出するビア導体を、これらの直径よりも2倍以上大きなランドを介して接続するように、上下2組の各グリーンシートを積層して、グリーンシート積層体を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。
これによれば、上側の組のグリーンシートには大きな割掛け率に従ってビアホールを形成し、下側の組のグリーンシートには小さな割掛け率に従ってビアホールを形成している。これら上下の組を積層したグリーンシート積層体を形成した際に、上側の組のビア導体と下側の組のビア導体とは、比較的大径の前記ランドを介して確実に接続される。このため、かかるグリーンシート積層体を焼成しても、焼成収縮が比較的大きい第1積層体側のビア導体と、焼成収縮が比較的小さい第2積層体側のビア導体とは、上記ランドに接続した状態で焼成される。この結果、従来のように、第1積層体および第2積層体となる各グリーンシートに同じ割り掛け率を適用していた場合に比べ、第1積層体および第2積層体側の何れかのビア導体とランドとが外れるおそれが皆無となる。更に、第1積層体側のビア導体は、その表面に追って形成されるパッドの直下に位置している。従って、第1積層体の表面上に搭載した被検査電子部品に通電したり、かかる電子部品の検査情報を正確に収集できる電子部品検査用配線基板を確実に提供することが可能となる。
尚、前記割掛け率とは、同じ2点間について、焼成前のグリーンシートにおける長さを、焼成後のセラミック層における長さで、除した(割り算:焼成前の長さ/焼成後の長さ)値を指す。通常、割掛け率は、約1.1〜1.2程度である。また、前記大小の割掛け率の差は、約0.001〜0.003の範囲である。かかる範囲とすることで、上・下側の組のグリーンシートを積層し、これらを同時に焼成した後に、表層に形成されたパッド、もしくは内部のビア導体の位置や寸法を、設定値に近付けることが可能となる。
付言すれば、前記割り掛け率の異なる複数のグリーンシートを積層して得られるグリーンシート積層体を焼成する工程と、かかる焼成により得られた複数のセラミック層からなる第1積層体の表層に露出する焼成済みである複数のビア導体の上方に、それぞれパッドを形成する工程と、を有する、電子部品検査用配線基板の製造方法も本発明に含まれ得る。
これによる場合、上記パッドに被検査電子部品の電極を接続した際に、第1・第2積層体側の各ビア導体、およびこれに確実に接続した前記ランドを介して、上記電子部品の検査情報を正確に収集できる電子部品検査用配線基板を、確実に製造することが可能となる。
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、本発明における一形態の電子部品検査用配線基板(以下、単に検査用配線基板と称する)1を示す垂直断面図である。
かかる検査用配線基板1は、平面視が矩形(正方形または長方形)を呈し、図1に示すように、複数のセラミック層s1〜s3からなり、表面2および裏面3を有する第1積層体C1と、その裏面3側に積層され、且つ上記と同じ材料組成からなる複数のセラミック層s4〜s6からなり、表面4および裏面5を有する第2積層体C2と、を備えている。上記セラミック層s1〜s6は、同じ材料組成のアルミナなどからなる。
図1に示すように、第1積層体C1は、上記セラミック層s1〜s3間に形成された配線層7,8、表面2に形成された複数のパッド6、および表・裏面2,3間を導通する複数ビア導体vを有している。第2積層体C2は、表面4に形成された配線層。ランド10、および上記セラミック層s4〜s6の厚み方向に沿って貫通する複数のビア導体Vを有している。
第1積層体C1において、最上層のセラミック層s1の表面2の中央付近には、複数のパッド6が形成されている。かかる複数のパッド6は、被検査電子部品を搭載する搭載エリアa内に密集して配設され、被検査電子部品の電極と個別に接触して、かかる電子部品の性能を検査するために用いられる。
また、配線層7,8は、WまたはMoからなり且つ所定のパターンを有すると共に、セラミック層s1〜s3を貫通するビア導体vを介して、互いに導通し且つ上記パッド6とも導通可能とされている。最下層セラミック層s3を貫通するビア導体vは、第1積層体Cの裏面3側に露出している。上記各ビア導体vも、WまたはMoからなる。
第2積層体C2において、最上層のセラミック層s4の表面4には、図2の水平部分断面図で示すように、例えば、接地層または電源層となるベタ状の配線層9と、平面視が円環形を呈する複数の隙間cごとの内側に形成された平面視が円形のランド10とが、同一平面において形成されている。上記配線層9と各ランド10もWまたはMoからなり、隙間cおよびランド10は、配線層9内に平面視で格子状に配設されている。
図1に示すように、前記第1積層体C1の裏面3側に露出するビア導体vは、上記ランド10の上面に接続されている。また、複数のランド10は、第2積層体C2のセラミック層s4〜s6を貫通する複数の長いビア導体Vを介して、第2積層体C2の裏面5に形成された複数の裏面側パッド11と個別に導通されている。
前記第1積層体C1と第2積層体C2とでは、前者のパッド6、配線層7,8、およびビア導体vからなる導体の単位体積当たりの密度が、後者の配線層9、ランド10、ビア導体V、および裏面側パッド11からなる導体の単位体積当たりの密度よりも、高くなっている。
尚、長いビア導体Vと裏面側パッド11も、WまたはMoからなる。また、裏面側パッド11は、パッド6、ランド10、およびビア導体v,Vを介して送信された被検査電子部品の検査情報を、外部の電子機器に出力するものである。
図3の部分拡大図で示すように、各ランド10の直径d1は、第1積層体C1側の前記ビア導体vの直径d2、および第2積層体C2を貫通する長いビア導体Vの直径d2に対し、それらの2〜5倍とされている。
以上のような検査用配線基板1によれば、第1積層体C1の裏面3側に露出するビア導体vと第2積層体C2の表面4に露出する長いビア導体Vとが、前記ランド10を介して確実に接続されている。このため、表面2側のパット6と裏面5側の裏面側パッド11とを、ランド10およびビア導体v,Vを介して確実に導通可能となる。従って、第1積層体C1の表面2に形成したパッド6上に搭載したICチップなどの被検査電子部品に通電したり、かかる電子部品の検査情報を正確に収集することが可能となる。
前記のような検査用配線基板1は、次のようにして製造した。
同種のアルミナ粉末、有機バインダ、溶剤などを同量ずつ配合して、同じ材料組成のセラミックスラリーを作り、ドクターブレード法によって、図4に示すように、6枚のグリーンシートg1〜g6を製作した。
図4において、上側のグリーンシートg1〜g3は、各々厚みが約180〜300μmで、且つ追って前記第1積層体C1のセラミック層s1〜s3となり、下側のグリーンシートg4〜g6は、各々厚みが約180〜516μmで、且つ追って前記第2積層体C2のセラミック層s4〜s6となる。
上側のグリーンシートg1〜g3(組)に対し、それぞれ割掛け率を1.2として、図4に示すように、複数のビアホールhを、打ち抜き加工で所定の位置に形成した。また、下側のグリーンシートg4〜g6(組)に対し、それぞれ割掛け率を1.198として、上記と同様に、複数のビアホールhを所定の位置に形成した(ビアホール形成工程)。
次に、グリーンシートg1〜g6ごとの各ビアホールh内に、W粉末を含む導電性ペーストをメタルマスクおよびスキージ(何れも図示せず)を用いて充填した。その結果、図5に示すように、グリーンシートg1〜g6ごとの各ビアホールh内に、未焼成のビア導体vが形成された(ビア導体形成工程)。
次いで、グリーンシートg2〜g4の表面、およびグリーンシートg6の裏面5に、上記同様の導電性ペーストをスクリーン印刷によって、図5に示すように、それぞれ所定パターンを有する未焼成の配線層7〜9、ランド10、および裏面側パッド11を形成した(配線層形成工程)。このうち、グリーンシートg4の表面4には、かかる表面4のほぼ全面をベタ状に覆う配線層9が形成されると共に、平面視で格子状に形成された円環形状を呈する複数の隙間cごとの内側に、円形のランド10を配線層9と同一平面において形成した。かかるランド10の直径(d1)は、図5で上方および下方に位置する各ビア導体vの直径(d2)の2〜5倍となるように設定した。
尚、前記配線層9および複数のランド10は、追って第1積層体C1の裏面3となるグリーンシートg3の裏面3側に形成しても良い。この場合、前記割掛け率の差は、例えば、0.003に大きくする。
更に、図5で上側のグリーンシートg1〜g3(組)と下側のグリーンシートg4〜g6(組)とを、前者で最下層のグリーンシートg3の裏面3に露出する複数のビア導体vが、後者で最上層のグリーンシートg4の表面4に位置する複数のランド10の上面に接触するように、グリーンシートg1〜g6を厚み方向に沿って加圧しつつ積層した。
その結果、図6に示すように、グリーンシートg1〜g3からなる第1積層体C1とグリーンシートg4〜g6からなる第2積層体C2とが積層され、且つ両者のビア導体vがランド10に接続されたグリーンシート積層体GSが形成された(積層工程)。かかるグリーンシート積層体GSを、所定の温度帯に加熱して(同時)焼成した(焼成工程)。
その結果、図7に示すように、表面2および裏面5を有し且つ一体となったセラミック層s1〜s6からなる第1・第2積層体C1,C2、焼成された配線層7〜9、ビア導体v,V、ランド10、および、裏面側パッド11を備えたセラミック積層体SSが得られた。
前記焼成工程において、グリーンシート積層体GSで上層側の組のグリーンシートg1〜g3は、比較的高い密度の配線層7,8を有するため、前記割掛け率:1.2に従って、平面方向および厚み方向に沿って比較的大きく焼成収縮した。一方、下層側の組のグリーンシートg4〜g6は、ベタ状の配線層9、ランド10、および裏面側パッド11を除くと、複数の長いビア導体Vを比較的低密度で有するため、前記割掛け率:1.198に従って、平面方向および厚み方向に沿って比較的小さな焼成収縮に留まった。
第1積層体C1と第2積層体C2との焼成収縮には差があるため、それぞれに応じて異なる前記割掛け率を適用しても、グリーンシートg4の表面4に形成された各ランド10の直径(d1)を、グリーンシートg3の裏面3に露出する各ビア導体vの直径(d2)の2〜5倍に設定していたため、かかるランド10とビア導体vとの接続を確実に保つことができた。
その結果、図7に示すように、セラミック積層体SSでは、配線層7,8と各ランド10とが、セラミックs1〜s3を貫通する各ビア導体vを介して、導通可能とされ、各ランド10と裏面側パッド11とが、セラミックs4〜s6を貫通する長いビア導体Vを介して、導通可能とされていた。
次に、セラミック積層体SS(セラミック層s1)の表面2の中央部に露出する複数のビア導体vごとの上に、被検査電子部品と接触するパッド(6)を次のようにして形成した。
図8の左側に示すように、セラミック層s1の表面2上に、Ti薄膜層12とCu薄膜層13とを順次スパッタリングによって形成した。次いで、図8の右側に示すように、上記Cu薄膜層13の上に感光性樹脂からなるレジスト層14を形成した後、かかるレジスト層14に対しフォトリソグラフィー技術を施すことによって、ビア導体vごとの上方に円柱形の貫通孔15を形成した。
次に、図9の左側に示すように、各貫通孔15の底面に露出するCu薄膜層13の上に、電解メッキによって、Cuメッキ層16とNiメッキ層17とを、順次形成した。かかる状態で、図9の右側に示すように、上記レジスト層14を現像液によって溶解・除去した。
更に、図10の左側に示すように、Cuメッキ層16とNiメッキ層17とに覆われていない部分のTi薄膜層12とCu薄膜層13とを、エッチング液に接触させることによって除去した。その結果、表面2に露出するビア導体vごとの上方に、Ti薄膜層12、Cu薄膜層13、Cuメッキ層16、およびNiメッキ層17の4層が円柱形にして形成された。そして、かかる4層からなる円柱体の全表面に対し、図10の右側に示すように、電解メッキによってAuメッキ層mを被覆した。これにより、複数のパッド6を位置精度良く表面2に形成できた。
その結果、被検査電子部品の電極と接触するための複数のパッド6が表面2の搭載エリアaに形成され、かかるパット6および裏面側パッド11を、前記ランド10を介して確実に導通可能とされた前記図1に示す検査用配線基板1を得ることができた。
以上のような検査用配線基板1の製造方法によれば、前記上側の組のグリーンシートg1〜g3には大きな割掛け率に従ってビアホールhを形成し、前記下側の組のグリーンシートg4〜g6には小さな割掛け率に従った位置にビアホールhを形成し、且つ各ランド10の直径d1を、グリーンシートg3の裏面3に露出する各ビア導体vの直径d2の2〜5倍にしている。このため、2つのビア導体v,Vおよびパッド6の位置精度が向上すると共に、かかる2つのビア導体v,Vは、焼成された前記ランド10を介して確実に接続される。従って、第1積層体C1の表面2上に形成したパッド6上に搭載した被検査電子部品に通電したり、かかる電子部品の検査情報を、ランド10やビア導体v,Vなどを介して、裏面側パッド11から正確に収集できる検査用配線基板1を確実に提供することができた。
図11は、異なる形態の検査用配線基板1aを示す垂直断面図である。
かかる検査用配線基板1aは、図11に示すように、前記検査用配線基板1と同様な第1積層体C1および第2積層体C2を一体に積層したものである。
検査用配線基板1aが前記検査用配線基板1と相違する点は、第1積層体C1の裏面3と第2積層体C2の表面4との間に、前記同様に複数のランド10が格子状に配置され、これらの間に信号用である細い線状の配線層9aが同じ平面において配置されていることである。複数のランド10の上下には、第1積層体C1側のビア導体vと第2積層体C2側の長いビア導体Vとが接続されている。各ランド10の直径d1は、上下の各ビア導体v,Vの直径d2の2〜5倍である。
前記検査用配線基板1aは、前記検査用配線基板1と同様にして製造できるが、前記第2積層体C2の表面4には、信号用の配線層9aとなる線状の導電性ペーストが形成される。この結果、グリーンシートg1〜g3から形成される第1積層体C1とグリーンシートg4〜g6から形成される第2積層体C2との焼成時における焼成収縮の差が、前記検査用配線基板1を製造する場合よりも若干大きくなる。このため、前記上側の組のグリーンシートg1〜g3の割掛け率に対し、下側の組のグリーンシートg4〜g6の割掛け率を、例えば、約0.003程度小さくするか、あるいは、大きくして前記ビアホールhを形成することが望ましい。尚、前記配線層9aの導電性ペーストを、第1積層体C1の裏面3となるグリーンシートg3の裏面3に形成しても良い。
以上のような検査用配線基板1aによっても、前記検査用配線基板1と同様な作用が得られ、且つ同様な効果を奏することが可能である。
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記第1積層体と第2積層体とを形成するためのセラミック層およびグリーンシートは、互いに同じ材料組成ないし成分組成のセラミック材料であれば良く、窒化アルミニウムやムライトなどの高温焼成セラミックや、ガラス−セラミック(例えば、アルミナ)などの低高温焼成セラミックとしても良い。
また、前記第1積層体の裏面と第2積層体の表面との間に形成される複数のランドは、平面視で千鳥状に配設した形態としても良い。
更に、上記ランドは、平面視でほぼ正方形や正多角形を呈する形態としても良く、これらの場合には、平面視で最短の距離が前記直径とされる。
本発明の一形態の電子部品検査用配線基板を示す垂直断面図。 上記検査用配線基板におけるランド付近を示す水平部分断面図。 上記ランド付近を示す部分拡大断面図。 上記検査用配線基板の一製造工程を示す概略図。 図4に続く製造工程を示す概略図。 図5に続く製造工程で得られたグリーンシート積層体を示す概略図。 図6に続く製造工程で得られたセラミック積層体を示す概略図。 図7に続く製造工程を示す概略図。 図8に続く製造工程を示す概略図。 図9に続く製造工程を示す概略図。 異なる形態の電子部品検査用配線基板を示す垂直断面図。
符号の説明
1,1a………電子部品検査用配線基板
2,4…………表面
3,5…………裏面
6………………パッド
7〜9,9a…配線層
10……………ランド
C1……………第1積層体
C2……………第2積層体
s1〜s6……セラミック層
v,V…………ビア導体
d1,d2……直径
g1〜g6……グリーンシート
h………………ビアホール
GS……………グリーンシート積層体

Claims (2)

  1. 複数のセラミック層からなり、表面に形成された複数のパッド、前記セラミック層間に形成された配線層、および上記パッドと配線層と裏面との間を接続する複数のビア導体を有する第1積層体と、
    上記セラミック層と同じ材料組成で且つ複数のセラミック層からなり、表面と裏面との間を貫通する複数のビア導体を有し、上記第1積層体の裏面側に積層された第2積層体と、を備え、
    上記第1積層体と第2積層体との間には、第1積層体の裏面に露出するビア導体と第2積層体の表面に露出するビア導体とを接続する複数のランド、およびかかるランドの周りに位置する配線層が、配置されており、
    上記ランドの直径は、上記2つのビア導体の直径の2〜5倍である、
    ことを特徴とする電子部品検査用配線基板。
  2. 上下2組で且つ同じ材料組成のセラミックからなる複数ずつのグリーンシートに対し、上側の組の各グリーンシートには相対的に大きな割掛け率に従って、複数のビアホールを形成すると共に、下側の組の各グリーンシートには相対的に小さな割掛け率に従って、複数のビアホールを形成する工程と、
    上記ビアホールごとに金属粉末を含む導電性ペーストを充填してビア導体を形成する工程と、
    上記上側の組における複数のグリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方に上記同様の導電性ペーストからなる配線層を形成する工程と、
    上記上側の組における最下層のグリーンシートの裏面と、下側の組における最上層のグリーンシートの表面との間において、前者の裏面と後者の表面とに露出するビア導体を、これらの直径よりも2倍以上大きなランドを介して接続するように、上下2組の各グリーンシートを積層して、グリーンシート積層体を形成する工程と、を含む、
    ことを特徴とする電子部品検査用配線基板の製造方法。
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