JP2008241524A - プローブカード・アセンブリ用基板およびそれを用いたプローブカード - Google Patents

Abstract

【課題】プローブカード・アセンブリ用基板の過剰な研磨を抑制し、研磨時におけるエロージョンの発生を低減する。
【解決手段】複数の第１の電極パッド１が形成されており平坦化された第１の領域４ａと、第１の領域４ａの周囲に位置し第１の領域４ａより高い位置に配置された第２の領域４ｂとからなる第１の面４１と、複数の第１の電極パッド４ａに電気的に接続された複数の第２の電極パッド２が形成された第２の面４２とを有する絶縁基体４と、複数の第１の電極パッド１と複数の第２の電極パッド２とを電気的に接続し、絶縁基体の内部に配置された複数の配線導体５と、を有することを特徴とするプローブカード・アセンブリ用基板。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プローブカード・アセンブリ用基板と、半導体素子の電気的接続および電気的特性を測定検査するプローブカードに関するものである。

従来のプローブカード・アセンブリ用基板は、上面と下面とに複数の電極パッドを有する絶縁基体と、絶縁基体内部に形成されており、上面および下面の複数の電極パッドを各々電気的に接続する複数の配線導体とからなる。このようなプローブカード・アセンブリ用基板は、上面の複数の電極パッドに、被検査対象に設けられた複数の電極に接触する複数の端子が電気的に接続されるとともに、下面の複数の電極パッドがテスターと電気的に接続されることでプローブカードとして用いられる。

このような従来のプローブカード・アセンブリ用基板において、上面に形成された複数の電極パッドは、金属めっきが絶縁基体に施されて、研磨により不要な金属が除去されることで設けられる。
特開平１１−１６０３５６号公報

しかしながら、近年の配線ピッチの微細化に伴い、絶縁基体の複数の電極パッドは、各々の大きさや形状に応じて金属めっきの厚さが大きく異なって形成される場合がある。このよう厚みが異なる金属めっきに対して研磨処理が行われると、複数の電極パッドおよび絶縁基体の表面を平坦な面としにくいという問題があった。このようにエロージョンが生じているプローブカード・アセンブリ用基板をプローブカードとして用いる場合、複数の電極パッドと電気的に接続されたプローブピンに高さばらつきが生じる。

本発明のプローブカード・アセンブリ用基板は、複数の接触端子に接触される複数の第１の電極パッドが形成されており、平坦化された第１の領域と、前記第１の領域の周囲に位置し、前記第１の領域より高い位置に配置された第２の領域とからなる第１の面と、前記複数の第１の電極パッドに電気的に接続された複数の第２の電極パッドが形成された第２の面とを有する絶縁基体と、前記複数の第１の電極パッドと前記複数の第２の電極パッドとを電気的に接続し、前記絶縁基体の内部に配置された複数の配線導体と、を有することを特徴とする。

本発明のプローブカード・アセンブリ用基板は、前記絶縁基体が樹脂からなることを特徴とする。

本発明のプローブカード・アセンブリ用基板は、前記複数の第１の電極パッドは、前記第１の領域の中央領域に形成された複数の電源用電極パッド群と、前記中央領域の周囲に形成された複数の信号用電極パッド群と、を有することを特徴とする。

本発明のプローブカード・アセンブリ用基板は、前記絶縁基体の前記第２の領域の前記第１の面が平坦化されていることを特徴とする。

本発明のプローブカードは、上述のプローブカード・アセンブリ用基板と、該プローブカード・アセンブリ用基板の前記複数の電極に電気的に接続されており、被検査対象に設けられた複数の電極に接触する複数の端子とを備えたことを特徴とする。

本発明のプローブカード・アセンブリ用基板は、複数の第１の電極パッドが形成されており、平坦化された第１の領域と、第１の領域の周囲に位置し、第１の領域より高い位置に配置された第２の領域とからなる第１の面を有する絶縁基体を備えていることにより、プローブカード・アセンブリ用基板が部分的に過剰に研磨されることを低減し、エロージョン等の不具合が低減されたプローブカード・アセンブリ用基板とすることができる。従って、複数の第１の電極パッドの表面が平坦とされていることにより、プローブピンの先端の位置合わせを高精度に行うことが出来る。

本発明のプローブカード・アセンブリ用基板について以下に詳細に説明する。図１は、本発明のプローブカード・アセンブリ用基板の断面図である。

本実施の形態におけるプローブカード・アセンブリ用基板は、複数の第１の電極パッド１が形成されており、平坦化された第１の領域４ａと、第１の領域４ａの周囲に位置し、第１の領域４ａより高い位置に配置された第２の領域４ｂとからなる第１の面４１と、複数の第１の電極パッド１に電気的に接続された複数の第２の電極パッド２が形成された第２の面４２とを有する絶縁基体４と、複数の第１の電極パッド１と複数の第２の電極パッド２とを電気的に接続し、絶縁基体４の内部に配置された複数の配線導体と、を有する。

図１において、絶縁基体４は第１の絶縁層４５、第２の絶縁層４６、第３の絶縁層４７が積層された構造を有しており、支持基板１１に接合されている。また、図１において、複数の第１の電極パッド１と複数の第２の電極パッド２とは、複数の絶縁層を貫通する複数のビア導体６と複数の絶縁層上に配置された複数の導体層５とからなる複数の配線導体を介して電気的に接続される。

また、図１において、複数の第１の電極パッドは、第１の領域４ａの中央部４ａａに配置された複数のグランド端子１ａと、複数のグランド端子１ａの周囲４ａｂに配置された複数の信号端子１ｂとからなる。また、図１に示すグランド端子１ａはダミーパターン８と接続されている。

このようなプローブカード・アセンブリ用基板の平面図を図２に示す。図２に示すように、複数の第１の電極パッド１は、第１の領域４ａの中央部４ａａに形成された複数の電源用電極パッド群１ａと、中央部４ａａの周囲４ａｂに形成された複数の信号用電極パッド群１ｂとからなる。図２において信号端子はグランド端子より外側に位置し、それを取り囲むようにグランド配線に接続されたダミーパターン８が形成されている。このように信号用の配線導体に接続している信号用電極１ｂが、グランド導体に接続しているグランド用電極１ａより外側に配置され、かつグランドに接続されたダミーパターン８に囲まれていることから、電極が形成された領域内では外側にいくに従い配線密度が高くなり、ＣＭＰ工程においてエロージョン現象が誘起される。よって、内側にいくほど膜が削れやすいディッシング現象による削れとの相乗効果により、絶縁基体４の第１の電極パッドが設けられた第１の領域を平坦化できる。

また、本実施形態のプローブカード・アセンブリ用基板は、信号用の配線導体に接続している電極が、グランドに接続されたダミーパターン８に囲まれていることから、使用される際の電気的ノイズを低減させることができる。図３は本発明の多層プローブカード・アセンブリ用基板の別形態での断面図であり図４は図３の多層プローブカード・アセンブリ用基板の上面図である。また、図５は本発明の多層プローブカード・アセンブリ用基板の別形態での平面図である。

本実施の形態における絶縁基体４は、ポリイミド，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン），エポキシ樹脂，フッ素系樹脂などからなり、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法または印刷法等により塗布し、樹脂層を形成する。また、フィルム状に加工された樹脂シートを被着させることによって形成してもかまわない。

絶縁基体４に導体層を形成するには、支持基板１１の上に絶縁層を形成し、次に貫通導体６を形成する部分にレーザ穿設加工、エッチング等でビア加工し第１の絶縁層４ａの下面の導体層５を露出させる。また、絶縁層４の表面をスパッタリングやレーザ穿設加工、エッチング等で配線導体とする領域に凹部を形成し、この凹部内および絶縁層４表面に無電解メッキ法によるＣｕメッキ層や電解メッキ法によるＣｕメッキ層等を全面にもり上がる様に形成する。そして、機械的もしくは化学的、あるいは、その両方を組み合わせて、Ｃｕメッキ層表面を研磨加工することによって導体層を形成することができる。

信号端子１ｂおよびグランド端子１ａが形成されるプローブカード・アセンブリ用基板の最表面においては、端子用の貫通導体を形成する部分に加えて、ダミーパターン用の貫通導体を形成する部分もレーザ穿設加工、エッチング等で下面との接続を行い、無電解メッキ法によるＣｕメッキ層や電解メッキ法によるＣｕメッキ層等を貫通穴より上面までもり上げたのち、絶縁基板１の表面を化学的・機械的に研磨して平坦化するＣＭＰ法によって研磨する。この際、ダミーパターンが無い場合では丸みを帯びてへこみが形成されるところを、外周にダミーパターンがあることで配線密度が高くなる外周部分にエロージョンが誘起され、結果として端子形成領域が平坦にへこんだ表面を形成することができる。さらにこの上に、必要に応じＮｉやＡｕなどの表面保護層を形成して本発明のプローブカード・アセンブリ用基板を作成することができる。

本実施の形態における導体層５の厚みは０．５〜５０μｍがよく、０．５μｍ未満では、導体層５の導通抵抗値が高くなる傾向にあり、５０μｍを超えると、微細な配線パターンに加工するのが困難となる傾向がある。

本実施形態において支持基板１１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ₃）セラミックス，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ₃・２ＳｉＯ_２）セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックスから成るのがよく、ビア導体３を同時焼成によって形成できる。また、四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン・エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂よりなる基板、ガラスエポキシ樹脂よりなる基板、ポリイミド等の樹脂よりなる基板などでもよい。

なお、支持基板１１は、第２の電極パッド２やビア導体３等の配線導体が形成されており、これにより支持基板１１の表面の導体層５を第２の電極パッド２に電気的に接続することができる。ここで、支持基板１１が例えばアルミナセラミックスから成る場合、先ずアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳiＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と成し、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートにタングステン等の高温金属を主成分とし、それに有機溶剤、溶媒を添加混合した印刷ペーストをスクリーン印刷等によって印刷する。またグリーンシートの上下面間の電気的導通をとるために穿設した貫通孔に加圧注入等で先の印刷ペーストの埋め込み等を行い、所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し焼成することにより製作する。

支持基板１１の上に、導体層５を形成するのは、薄膜形成法、印刷ペーストによるメタライズ法、金属箔法またはメッキ法等によって形成される。また、これらの形成法を組み合わせてもよい。

例えば薄膜形成法の場合、スパッタリング法，蒸着法，ＣＶＤ法等により導体層を形成する。例えば、下層側から密着層としてのＴｉ層、拡散防止層としてのＴｉ−Ｗ合金層、主導体層としてのＣｕ層、絶縁層との密着層としてのＣｒ層の４層構成からなる配線層を形成することもできる。その後、この配線層をフォトリソグラフィ法およびエッチング法により、所定のパターン形状に加工することにより形成される。

そして、本発明のプローブカード・アセンブリ用基板を用い、プローブカードとすることができる。図６において、プローブカード・アセンブリ用基板１０は、インターポーザー（中継基板）として機能している。プローブカード・アセンブリ用基板１０の複数の接続端子２は、プリント配線基板７０の電極７１と電気的に接続されており、このプリント配線基板７０の電極７２が、外部のテスターと電気的に接続される。

検査作業を行う場合には、検査を行う必要のある被検査対象の半導体素子６０の電極６１に、接触端子８０を介して、プローブカード・アセンブリ用基板１０の複数の信号端子１ｂ、グランド端子１ａと電気的に接続することで、被検査対象６０がテスターに接続されて、そのテスターの作動による検査を行うことができる。

本発明のプローブカード・アセンブリ用基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 図１に示すプローブカード・アセンブリ用基板の平面図である。 本発明のプローブカード・アセンブリ用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。 図３に示すプローブカード・アセンブリ用基板の平面図である。 本発明のプローブカード・アセンブリ用基板の実施の形態の他の例を示す平面図である。 本発明のプローブカード・アセンブリ用基板を使用したプローブカードの一例の断面図である。

符号の説明

１：第１の電極パッド
２：第２の電極パッド
４：絶縁基体
４ａ：第１の領域
４ｂ：第２の領域

Claims (6)

1. 複数の第１の電極パッドが形成されており平坦化された第１の領域と、前記第１の領域の周囲に位置し前記第１の領域より高い位置に配置された第２の領域とからなる第１の面と、前記複数の第１の電極パッドに電気的に接続された複数の第２の電極パッドが形成された第２の面とを有する絶縁基体と、
   前記複数の第１の電極パッドと前記複数の第２の電極パッドとを電気的に接続し、前記絶縁基体の内部に配置された複数の配線導体と、を有することを特徴とするプローブカード・アセンブリ用基板。
2. 前記絶縁基体が複数の樹脂層からなることを特徴とする請求項１記載のプローブカード・アセンブリ用基板。
3. 前記複数の第１の電極パッドは、前記第１の領域の中央部に形成された複数の電源用電極パッド群と、前記中央部の周囲に形成された複数の信号用電極パッド群と、からな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・アセンブリ用基板。
4. 前記絶縁基体の前記第２の領域の前記第１の面が平坦化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプローブカード・アセンブリ用基板。
5. 前記絶縁基体の前記第２の面に設けられた支持基板を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプローブカード・アセンブリ用基板。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のプローブカード・アセンブリ用基板と、
   該プローブカード・アセンブリ用基板の前記複数の電極パッドに電気的に接続されており、被検査対象に設けられた複数の電極に接触する複数の端子とを備えたプローブカード。

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