JP2010093197A - 多層セラミック基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ムライトを主結晶とするセラミックを有する多層セラミック基板1であって、ムライト以外の成分として、Si及びAlを含み、−50〜150℃の平均熱膨張係数が3.0〜4.0ppm/℃で、且つ、−50〜150℃における各温度の熱膨張係数α1と、同じ温度でのSiの熱膨張係数α2とが、0ppm<α1−α2≦2.5ppmの関係を有する。
【選択図】図1
Description
このKGDを得る工程として、ウェハー状態で、バーンイン検査(熱及び電気的負荷をかけての選別試験)を行うことが必須となってくる。
このウェハーとウェハー検査用治具の基板との熱膨張係数を合わせ込む技術として、下記引用文献1〜5に記載の技術が開示されている。
例えばウェハーの電気検査においては、通常、−50〜150℃の温度範囲にて検査が行われるが、この温度範囲にて例えばウェハーとウェハーの電気検査用治具(ウェハー検査用治具)の基板の熱膨張係数の差が小さいことが望ましい。
ムライトの含有量が70質量%を下回ると、ムライト以外の添加物(焼結助剤等)により、焼成時に生成される液相成分が多くなり、焼成セッターとの融着を招く。また、液相量が多い場合には、含まれる組成によっては、接続端子形成時に使用される薬液(例えばフッ化水素酸)への耐薬品性が低下する。一方、90質量%を上回ると、添加物が不足するので、十分に液相が生成されず、ムライト基板の焼結が不十分になる。よって、本発明の範囲が好適である。
Siの酸化物(SiO2)換算した含有量が、5質量%を下回ると、緻密化温度が高温化する。一方、20質量%を上回ると、基板の熱膨張係数が著しく低下し、所望の温度範囲内において、ウェハーの熱膨張係数より小さくなってしまい、ウェハーと検査用治具の接続端子との間で位置ずれが生じる。よって、本発明の範囲が好適である。
Alの酸化物(Al2O3)換算した含有量が、ムライト以外の残部セラミックにおける15質量%を下回ると、熱膨張係数が著しく小さく、65質量%を上回ると、熱膨張係数が著しく大きくなる。よって、本発明の範囲が好適である。
Mgの酸化物(MgO)換算した含有量が、0.5質量%を下回ると、緻密化温度が高温化する。一方、3.0質量%を上回ると、液相の生成量が過剰となり、焼成セッターとの融着を生じたり、例えばフッ化水素酸等の薬品に対する耐薬品性が著しく低下する。よって、本発明の範囲が好適である。
つまり、ウェハー検査用治具の接続端子を形成する際に、MEMS(マイクロエレクトロメカニカルシステム)等の技術を使用する場合、耐薬品性が重用視されるが、本発明の範囲の耐薬品性を有していれば、接続端子を形成する工程で、特定の薬液(例えばフッ化水素酸)が使用された場合でも、多層セラミック基板の浸食を防止して、接続端子等の接合部などの強度低下を抑制することができる。
本発明は、多層セラミック基板の用途を例示したものである。
この様にして製造された多層セラミック基板を、ウェハーの電気検査用治具(ウェハー検査用治具)の基板として用いた場合には、検査等の際に温度を変更したときでも、ウェハーのパッドと基板上に形成された接続端子とが、電気的接続不良無く接続することが可能である。
[実施形態]
a)まず、本実施形態の多層セラミック基板を、図3及び図4に基づいて説明する。
なお、電極5を構成する導体(表面導体)としては、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni、Au、及びそれらを組み合わせた物を採用でき、内部配線層7やビア9を構成する導体(内部導体)としては、セラミックの焼成の際に同時焼成可能な、W、Moなどの導体が使用できる。
このIC検査用基板13は、例えばφ300mm(12inch)のSiウェハー15に対応したものであり、(各ICを切り出す前の)Siウェハー15におけるICの端子17にプローブ11が接触することにより、一度に多数のICの検査を行うことが可能である。
そして、アルミナ製のポットに、ムライト粉末とMgCO3粉末とAl2O3粉末とSiO2粉末とを、ムライト粉末100重量部、MgCO3粉末5重量部、Al2O3粉末15重量部、SiO2粉末8重量部の割合で、総量1kgとなるように投入するとともに、ブチラール樹脂を120g投入した。
(2)次に、図6(b)に示す様に、前記グリーンシート21に、パンチによって、直径0.12mmのビアホール25を形成した。
(4)また、図6(d)に示す様に、グリーンシート21の表面の必要な箇所に、W系ペーストを用いて、印刷によって(内部配線層7となる)導電パターン29を形成した。
(6)次に、図7(a)に示す様に、グリーンシート積層体31を、H2を50体積%含むN2雰囲気にて、1550℃で2時間焼成(脱脂焼成)し、焼結体33を得た。
(8)次に、図7(c)に示す様に、研磨した焼結体33の表面のビア9に対応する位置に、表面導体として例えばTi薄膜をスパッタ法により形成した後に、Cu、Ni、Auメッキにより、電極5を形成し、多層セラミック基板1を完成した。
<実験例>
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
前記実施形態と同様なムライト粉末とMgCO3粉末とAl2O3粉末とSiO2粉末とを、下記表1の組成となる割合で使用し、実験に使用する試料を作製した。
Siウェハーのロッドの一部を用い、前記a)の熱膨張係数(α1)の測定と同様にして、−50℃、30℃、150℃時点の熱膨張係数(α2)を求めた。そして、α1−α2を算出した。その結果を下記表2に記す。
c)相対密度(焼成後の焼結性)
前記a)と同様にして作製した試料を用い、この試料の焼成後の比重を、アルキメデス法により測定し、理論比重から相対比重を計算した。その結果を下記表2に記す。
前記a)と同様な試料粉末を、直径19mmの円柱状金型に入れ、5Mpaの圧力を加えてプレス成形体を得た。この成形体を、大気中で1550℃にて2時間焼成し、焼成体の試料を得た。
前記a)と同様にして試料を作製する際に、試料を載置する焼成セッターとの融着の有無を調べた。その結果を、下記表2に記す。なお、○が融着無しを示し、×が融着有りを示す。
3…セラミック層
5…電極
7…内部導電層
9…ビア
13…IC検査用基板
21…グリーンシート
31…グリーンシート積層体
33…焼成体
Claims (8)
- ムライトを主結晶とするセラミックを有する多層セラミック基板であって、
前記ムライト以外の成分として、Si及びAlを含み、
−50〜150℃の平均熱膨張係数が3.0〜4.0ppm/℃で、且つ、−50〜150℃における各温度の熱膨張係数α1と、同じ温度でのSiの熱膨張係数α2とが、0ppm<α1−α2≦2.5ppmの関係を有することを特徴とする多層セラミック基板。 - 前記セラミックに含まれるムライトの含有量が、70〜90質量%であることを特徴とする請求項1に記載の多層セラミック基板。
- 前記セラミックに含まれるSiの含有量が、酸化物に換算して5.0〜20.0質量%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の多層セラミック基板。
- 前記ムライトを除いたセラミックに含まれるAlの含有量が、酸化物に換算して15〜65質量%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の多層セラミック基板。
- 前記セラミックに含まれるMgの含有量が、酸化物に換算して0.5〜3.0質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多層セラミック基板。
- 前記多層セラミック基板を、60℃の3%フッ化水素酸に20分間浸漬した際のセラミックの重量減少率が、10g/m2以下である特性を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の多層セラミック基板。
- 前記請求項1〜6のいずれかに記載の多層セラミック基板は、シリコンウェハーの電気検査用治具に用いられるものであることを特徴とする多層セラミック基板。
- 前記請求項1〜7のいずれかに記載の多層セラミック基板を製造する方法であって、
セラミック材料として、ムライト、シリカ及びアルミナを用いて、グリーンシートを形成する工程と、
前記グリーンシートに導体を形成する工程と、
前記導体を形成したグリーンシートを、所定枚積層してグリーンシート積層体を形成する工程と、
前記グリーンシート積層体に対して、脱脂及び焼成を行って、焼成体を形成する工程と、
前記焼成体の表面を研磨する工程と、
前記焼成体の研磨後の表面に、表面導体を形成する工程と、
を有することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
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