JP2011108960A

JP2011108960A - 配線基板およびプローブカードならびに電子装置

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Publication number: JP2011108960A
Application number: JP2009264490A
Authority: JP
Inventors: Sadakatsu Yoshida; 定功吉田; Toru Nagaoka; 徹長岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: JP5383448B2

Abstract

【課題】絶縁樹脂層とセラミック配線基板との間に熱応力発生したとしても、配線が破断してしまう可能性がより低減された高信頼性の配線基板を提供すること。
【解決手段】セラミック配線基板１の上面に複数の絶縁樹脂層２と複数の配線層３とが交互に積層され、絶縁樹脂層２の上下に位置する配線層３・３間がビア導体４で接続され、最下層の絶縁樹脂層２に形成された複数のビア導体４と、セラミック配線基板１の内部から上面に引き出された複数の内部配線５の端部とが電気的に接続されており、ビア導体４と内部配線５の端部との接続部の周囲が絶縁樹脂層２の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい固定材料９で覆われている配線基板。比較的接続強度の弱いビア導体４と内部配線５の端部との接続部は、周囲が固定材料９によって固定されて変形し難いので、接続部で破断してしまう可能性が低減された高信頼性の配線基板となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プローブカードに用いられる配線基板または半導体素子や圧電振動子等の電子部品を搭載するための配線基板、ならびにそのような配線基板を用いたプローブカードおよび電子装置に関する。

近年、電子機器の小型化・高密度化に伴い、電子機器に使用される半導体素子のみならず、その半導体素子が搭載されるパッケージや配線基板、あるいは半導体素子の電気的な検査をするためのプローブカードに対しても配線の微細化および高密度化が要求されている。また、半導体素子の高速化に伴って高周波信号の伝送が可能であることも求められ、プローブカードに対しては平坦性に優れていることも求められている。

このような要求に応えるものとして、微細なパターン加工が可能であり、平坦性および高周波特性に優れた基板として、研磨加工により平坦化したセラミック基板上に薄膜導体と薄膜の絶縁層とを複数層形成した多層配線部を形成した、いわゆるビルドアップ方式の配線基板がある（例えば、特許文献１を参照。）。図４は、従来の配線基板の一例を示す断面図である。従来の配線基板は、複数のセラミック絶縁層18と内部配線15および外部配線17とから成るセラミック配線基板11の上面に、絶縁樹脂層12と配線層13とを交互に積層して形成されていた。そして、絶縁樹脂層12の上下に位置する配線層13同士、および最下層の絶縁樹脂層12の上面の配線層13とセラミック配線基板11の上面の接続配線16とは、ビア導体14により接続されているものであった。

特開2004−214586号公報

しかしながら、従来の配線基板は、最下層の絶縁樹脂層12に形成されたビア導体14とセラミック配線基板11の上面に形成された接続配線16との接続部に、絶縁樹脂層12の熱膨張係数とセラミック配線基板11の熱膨張係数との差による熱応力が加わりやすいものであった。これは、セラミック配線基板11の上面の接続配線16はその厚みが薄く、絶縁樹脂層12に比べてセラミック配線基板11のセラミック絶縁層18との接合強度が高いので、接続配線16の熱膨張の挙動はセラミック配線基板11（セラミック絶縁層18）の挙動に準じた挙動を示し、ビア導体14は絶縁樹脂層12内に形成されているので絶縁樹脂層12の挙動に準じた挙動を示すことから、最下層の絶縁樹脂層12に形成されたビア導体14とセラミック配線基板11の上面に形成された接続配線16との接合界面の位置が、セラミック配線基板11と絶縁樹脂層12との間の熱応力が大きくなる位置と実質的に一致するからである。

このような従来の配線基板に対して、配線層13のさらなる微細化が求められており、ビア導体14のセラミック配線基板11の上面の接続配線16との接続部が、例えば直径50μｍ程度以下の小さいものとなると、ビア導体14とセラミック配線基板11の上面に形成された接続配線16との接続強度が小さくなる。また、半導体素子の電気的な検査はウエハ上の多数の半導体素子をプローブカードにて同時に行なうが、半導体素子のコスト低下のためにこのウエハの大きさが大きくなると、プローブカードも大型にする必要があり、プローブカード用の配線基板が大型になると、ビア導体14のセラミック配線基板11の上面の接続配線16との接続部に加わる熱応力も大きいものとなる。そのため、最下層の絶縁樹脂層12のビア導体14とセラミック配線基板11の上面の接続配線16との間で断線しやすくなるという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、絶縁樹脂層とセラミック配線基板との間に熱応力が発生したとしても、配線が破断してしまう可能性がより低減された、プローブカードとして用いるのにも好適な、高信頼性の配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、前記絶縁樹脂層の上下に位置する前記配線層間がビア導体で接続されており、最下層の前記絶縁樹脂層に形成された複数の前記ビア導体と、前記セラミック配線基板の内部から上面に引き出された複数の内部配線の端部とが電気的に接続されている配線基板であって、前記ビア導体と前記内部配線の端部との接続部の周囲が前記絶縁樹脂層の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい固定材料で覆われていることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、上記構成において、前記固定材料が絶縁性材料であることを特徴とするものである。

本発明のプローブカードは、上記構成の本発明の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層に接続されたプローブピンとを具備することを特徴とするものである。

本発明の電子装置は、上記構成の本発明の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層に接続された電子部品とを具備することを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、ビア導体と内部配線の端部との接続部の周囲が絶縁樹脂層の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい固定材料で覆われていることから、最下層の絶縁樹脂層に形成されたビア導体の接続部は固定材料によって固定されて変形し難いので、ビア導体と内部配線の端部との接続部に加わる熱応力が低減され、断線してしまう可能性が低減された高信頼性の配線基板となる。

本発明の配線基板によれば、上記構成において、固定材料が絶縁性材料であるときには、接続導体およびビア導体に接続された固定材料が導電性ではないことから、隣接する固定材料間の距離が小さくても短絡することがないので、配線基板の配線密度を低下させることなくビア導体と内部配線の端部との接続部において断線してしまう可能性を低減した配線基板とすることができ好ましい。

本発明のプローブカードによれば、上記構成の本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層の上面の配線層に接続されたプローブピンとを具備することから、大型のウエハに対応する大型のものであっても、温度変化によって配線が破断してしまう可能性が低減された高信頼性のプローブカードとなる。

本発明の電子装置によれば、上記構成の本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層の上面の配線層に接続された電子部品とを具備することから、温度変化により配線が破断してしまう可能性が小さいので、微細配線の半導体素子のようなより小型の電子部品が搭載された、より小型で高信頼性の電子装置となる。

（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における横断面図である。（ａ）は、図１におけるＡ部を拡大して示す断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ本発明の配線基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。本発明の配線基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。従来の配線基板の一例を示す断面図である。

本発明の配線基板ならびにそれを用いたプローブカードおよび電子装置について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示す例では、配線基板の最表面の配線層３は16個で、絶縁樹脂層２は３層、セラミック配線基板１のセラミック絶縁層８も３層と簡略化した例を示している。配線基板に搭載する電子部品の端子の数や、プローブカードで検査するウエハ上の半導体素子の数および半導体素子の端子の数、およびそれらの配置に応じて、絶縁樹脂層２、配線層３、ビア導体４、内部配線５および外部配線７の大きさや配置が設定される。

また、図１〜図３に示す例では、最下層の絶縁樹脂層２に形成されたビア導体４と内部配線５の端部とは、接続配線６を介して接続されている。内部配線５とセラミック絶縁層８とが同時焼成により形成されるセラミック配線基板１は、その作製工程において、焼結収縮ばらつきによる寸法ばらつきが発生することから、セラミック配線基板１上に露出する内部配線５の位置も同様にばらつきがある。このばらつきを吸収してビア導体４と内部配線５との接続を確実なものとするためには、接続配線６を介して接続するのが好ましい。最下層の絶縁樹脂層２のビア導体４を、位置のばらつきがある内部配線５に合わせて形成する場合であれば、接続配線６を介さずにビア導体４と内部配線５の端部とを直接接続してもよい。この場合は、最下層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３の形状をセラミック配線基板１の内部配線５の位置ばらつきに応じた形状にするか、位置ばらつきを吸収できるように大きいものとする必要があり、生産性が低下したり、微細な配線の引き回しが困難となったりする可能性があるので、接続配線６を設けるのが好ましい。

セラミック配線基板１は、セラミックスから成る絶縁基体と、その表面に形成された外部配線７および内部に形成された内部配線５とを有する。絶縁基体を図１に示す例のように複数のセラミック絶縁層８で構成して内部配線５を展開することで、セラミック配線基板１の下面の外部配線７の間隔を大きくすることができる。絶縁樹脂層２の上面の配線層３の間隔が大きい場合は、内部配線５を展開する必要がないので、セラミック絶縁層８は１層で構成してもよい。セラミック絶縁層８が１層である場合は、絶縁基体を作製した後に絶縁基体に内部配線５を形成することができるので、内部配線５の位置精度が高いものとなり、接続配線６を小さくしたり、省いたりすることができる。

セラミック配線基板１の下面の外部配線７は、配線基板を外部回路に接続するためのものである。内部配線５は、セラミック配線基板１の下面の外部配線７と絶縁樹脂層２に形成された配線層３等とを電気的に接続するためのものであり、セラミック絶縁層８・８間の内部配線層と、セラミック絶縁層８を貫通して内部配線層間や内部配線層と外部配線７とを接続する内部貫通導体とがある。図１〜図３に示す例において、最下層の絶縁樹脂層２に形成されたビア導体４が電気的に接続される内部配線５の端部とは、最上層のセラミック絶縁層８に形成された内部貫通導体の上端部となる。

セラミック配線基板１のセラミック絶縁層８は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，ムライト質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックスから成るものである。プローブカードに用いる場合は、熱膨張係数がウエハを形成するシリコン（Ｓｉ）に近い、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体またはガラスセラミックスが好ましい。セラミック絶縁層８がこのようなセラミックスから成るものであると、配線基板上にプローブ端子を形成する際に、プローブ端子やプローブ端子の接合部に加わる、プローブ端子とともに接合されるウエハと配線基板との熱膨張差による熱応力が比較的小さなものとなるので好ましい。また、プローブカードとして用いた場合に、半導体素子の電気特性の測定時における熱負荷に対する熱変形を有効に防止でき、さらに、高い熱伝達性により内部に熱を滞留させることがない。

セラミック配線基板１の内部配線５および外部配線７は、セラミック絶縁層８と同時焼成により形成される、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），銀−パラジウム（Ｐｄ）合金等の金属を主成分とするメタライズから成るものである。

このようなセラミック配線基板１は、以下の方法により製作される。例えば、セラミック絶縁層８が酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バインダおよび溶媒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によってシート状に成形し、セラミック絶縁層８となる複数のセラミックグリーンシートを作製する。

次に、セラミックグリーンシートの内部貫通導体が形成される所定位置に金型等を用いた打ち抜き加工やレーザ加工によって貫通孔を形成するとともに、貫通孔に導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷法等によってセラミックグリーンシートの所定位置に内部配線層あるいは外部配線７となる導体ペースト層を10〜20μｍの厚みに形成する。導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを混練することにより作製される。

最後に、これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによってセラミック配線基板１が作製される。セラミック配線基板１の外部配線７の表面には、腐食防止や外部回路との接続性のために、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層および厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層を順次形成するとよい。内部配線５のセラミック配線基板１の上面に露出する部分（内部配線５の端部）にも同様のめっき層を形成してもよい。

セラミック絶縁層８がガラスセラミックスから成る場合であれば、セラミックグリーンシートが焼結する温度では焼結収縮しない、アルミナ等を主成分とする拘束グリーンシートを積層体の両面に積層して焼成すると、拘束グリーンシートによりセラミックグリーンシートは積層面方向の焼結収縮が抑えられ、平面方向の収縮が小さく収縮ばらつきや寸法精度が良好なセラミック配線基板１が得られるので好ましい。

セラミック絶縁層８が１層である場合は、まず、セラミックグリーンシートを積層して所定の厚みとなるような積層体を作製するか、原料粉末に適当な有機バインダを加えたものを金型プレスで成型体を作製して、焼成することで絶縁基体を作製する。次に、絶縁基体にブラスト加工やレーザ加工によって内部配線５（内部貫通導体）を形成するための貫通孔を形成する。ブラスト加工は、貫通孔を形成する部分に開口を有する、例えばレジスト膜等からなるマスクを絶縁基体の上面に配置しておいて行なう。貫通孔の形成前または形成後に、絶縁基体の少なくとも上面を研磨によって平坦に研磨しておくと、配線基板の平坦性を高めることができるとともに、絶縁樹脂層２を良好に形成することができるので好ましい。貫通孔を有する絶縁基体は、セラミックグリーンシートやセラミックグリーンシートの積層体に打ち抜き加工やレーザ加工によって貫通孔を形成しておく、あるいは粉末のプレス成型の際に金型によって貫通孔を形成しておくことでも作製することができる。この場合は、焼成収縮による内部配線５を形成するための貫通孔の位置ずれが発生するので、上記のように、絶縁基体を作製した後に貫通孔を形成するのがより好ましい。そして、内部配線５となる導体ペーストを印刷法等の埋め込み方法によって貫通孔を充填し、スクリーン印刷法等によって外部配線７となる導体ペースト層を形成して、熱処理することによって、メタライズから成る内部配線５および外部配線７を有するセラミック配線基板１が作製される。この場合も外部配線７の表面および内部配線５の端部にも上記と同様のめっき層を形成してもよい。

セラミック配線基板１の上面の接続配線６は、外部配線７と同様に、セラミック絶縁層８と同時焼成で形成してもよいし、接続配線６を有さないセラミック配線基板１を作製して、その上面を研磨するなどして平坦にした後に、いわゆるモリマン法等のメタライズ法で形成してもよい。あるいは、接続配線６を有さないセラミック配線基板１を作製して、蒸着法，スパッタリング法，イオンプレーティング法等の薄膜形成法によって形成してもよい。外部配線７も同様に、薄膜形成法によって形成してもよい。メタライズ法の場合は、例えば、スクリーン印刷法等によってセラミック配線基板１の所定位置にタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを含む導体ペーストを塗布し、1400℃以上の高温で熱処理することによって作製される。接続配線６の表面にも上記と同様のめっき層を形成してもよい。薄膜形成法の場合は、セラミック配線基板１の上面の全面に、0.1μｍ〜３μｍ程度の厚みの、例えばクロム（Ｃｒ）−Ｃｕ合金層やチタン（Ｔｉ）−Ｃｕ合金層から成る下地導体層を形成し、その上に接続配線６のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、このレジスト膜をマスクとしてめっき等で銅や金等の金属から成る、２μｍ〜10μｍ程度の厚みの主導体層を形成する。そして、レジスト膜を剥離除去し、下地導体層の露出した部分をエッチングにより除去することで接続配線６が形成される。その表面には、さらに、めっき法によりニッケルや金のめっき層を形成するとよい。

本発明の配線基板によれば、図１〜図３に示す例のように、ビア導体４と内部配線５の端部との接続部の周囲が絶縁樹脂層２の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい固定材料９で覆われていることから、最下層の絶縁樹脂層２に形成されたビア導体４と内部配線５の端部との接続部は周囲が固定材料９によって固定されて変形し難い。それによって、この接続部に加わる熱応力が低減され、断線してしまう可能性が低減された高信頼性の配線基板となる。

固定材料９は、絶縁樹脂層２の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい材料から成るものであり、ガラス，セラミックス，樹脂，メタライズ金属およびこれらの混合物で形成すればよい。固定材料９のヤング率は、好ましくは絶縁樹脂層２の絶縁樹脂のヤング率の２倍程度以上であるのがよい。固定材料９が、ガラス，セラミックス，メタライズ金属である場合は、絶縁樹脂層２の絶縁樹脂に比べて10倍以上のヤング率となる。固定材料９が樹脂から成る場合であれば、例えば、絶縁樹脂層２の絶縁樹脂にポリアミドイミド樹脂（ヤング率：３ＧＰａ）を用いて、固定材料９にポリイミド樹脂（ヤング率：12ＧＰａ）を用いる場合が挙げられる。固定材料９として、樹脂成分としては絶縁樹脂層２と同じものを用いて、アルミナやシリカ（ＳｉＯ_２）等の絶縁性の無機粉末から成るフィラーを添加することでヤング率を大きくしたものを用いてもよい。例えば、ヤング率が３ＧＰａのポリアミドイミド樹脂に対して、フィラーとして30質量％の溶融シリカ粉末を加えることによって、ヤング率は約10ＧＰａとなる。このようなフィラーを添加することによって固定材料９の熱膨張係数をセラミック絶縁層８の熱膨張係数に近づけることができ、固定材料９とセラミック絶縁層８との接合がより強固となるので、接続信頼性を高めることができる。

固定材料９の平面視の形状は、特に制限はなく、円形や楕円形あるいは長円形のような円形状や四角形や六角形のような多角形状であってもよいが、通常は、横断面形状が円形であるビア導体４に対して接続部を中心とする円形であると、接続部から固定材料９の外辺までの距離が等しくなるので、特定の方向からの応力に対して固定材料９が変形しやすくなることがないことから円形に形成したものであるのが好ましい。

また、固定材料９は、図２（ａ）〜(ｃ)に示す例の様に、セラミック配線基板１の上面より突出して形成されて最下層の絶縁樹脂層２の絶縁樹脂に覆われることになる。この場合の接続部を覆う固定材料９は、図２（ｂ）、（ｃ）に示す例のように、上面の外周縁部に丸みを付けたり、外側が低くなる傾斜面を形成したりすることで、最下層の絶縁樹脂層２の熱膨張によって接続部を覆う固定材料９に横方向から加わる応力が、縦方向に分散され、接続部に横方向から加わる応力が減少することから、接続部で断線してしまう可能性がより低減されたより高信頼性の配線基板となるので好ましい。固定材料９の上面の丸みや傾斜面を、より大きく、外周縁部からビア導体４の側面に至る全体にわたって設けると、より効果的に上記の応力の分散がなされ、接続部を上から押さえる力が増加するので、接続部で断線してしまう可能性がより低減され、より高信頼性の配線基板となる。

また、接続部を覆う固定材料９は、その高さ（図２（ａ）に示すＨ）が高いほど接続部の周囲の最下層の絶縁樹脂層２の熱膨張によって横方向に加わる応力が大きくなるので、その高さＨは、最下層の絶縁樹脂層２の厚み（図２（ａ）に示すＴ）の２／３以下に抑えるのが好ましく、固定材料９のヤング率が絶縁樹脂層２の絶縁樹脂のヤング率の２倍未満である場合は、最下層の絶縁樹脂層２の厚みＴの１／２以下に抑えるのが好ましい。

接続部を覆う固定材料９は、固定材料９が樹脂から成る場合は、ワニス状の絶縁樹脂前駆体を印刷法やディスペンス法によって接続部の周囲に塗布して、硬化させることで形成することができる。このときのワニス状の絶縁樹脂前駆体の粘度や塗布量を調節することによって、固定材料９の上面の丸みや傾斜面を、外周縁部からビア導体４の側面に至る全体にわたって形成することができる。あるいは、感光性のワニス状の絶縁樹脂前駆体をスピンコーティング法等でセラミック配線基板１の上面の全面に塗布し、接続部の周囲が露出するような開口を有するレジストを形成し、露光して硬化させることで接続部を覆う固定材料９を形成してもよい。このとき、拡散光で露光することによって、図２（ｂ）や図２（ｃ）に示す例のように、上面の外周縁部に丸みや傾斜面を形成することができる。あるいは、上記の２つの方法で接続部まで、即ち接続配線６の上面を覆うようにワニス状の絶縁樹脂前駆体を塗布して硬化させた後に、レーザによって接続部が露出する開口を設けてもよいし、最下層の絶縁樹脂層２にビア導体４用の貫通孔を形成する際に、同時に開口を設けてもよい。

固定材料９がガラスやセラミックスから成る場合は、セラミック配線基板１の上にこれらを主成分とするペーストをスクリーン印刷法等の方法で所定形状に印刷塗布して、ペーストをセラミック配線基板１の上面に焼き付ければよい。このときの加熱によってセラミック配線基板１が反る等の変形が生じないように、セラミック配線基板１の焼成温度よりも低い温度で焼付けるのが好ましい。例えば低融点ガラスと、セラミック絶縁層８と熱膨張係数を合わせるためのアルミナ粉末等のフィラーおよび可塑剤、有機溶剤等を混合した低融点ガラスペーストを、所定形状にスクリーン印刷等の方法でセラミック絶縁層８の上面に印刷塗布し、低融点ガラスの融点付近の温度でグレーズしてやればよい。

固定材料９がメタライズ金属から成る場合は、上述したメタライズ法で接続配線６を形成する方法と同様にして形成することができ、メタライズ法で接続配線６を形成する際に同時に固定材料９を形成してもよい。

固定材料９がガラスやセラミックス、メタライズ金属から成る場合も、接続配線６の上面を覆うようにペーストを塗布して焼き付けた後に、レーザによって接続部が露出する開口を設けてもよい。

固定材料９が樹脂あるいはガラスやセラミックス等の絶縁性材料であるときには、接続導体６およびビア導体４に接続された固定材料９が導電性ではないことから、隣接する固定材料９・９間の距離が小さくても短絡することがないので、配線基板１の配線密度を低下させることなくビア導体４と内部配線５の端部との接続部において断線してしまう可能性を低減した配線基板１とすることができるので好ましい。

絶縁樹脂層２は、ポリイミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，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，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂，エポキシ樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリキノリン樹脂，フッ素樹脂等の絶縁樹脂から成るものである。

セラミック配線基板１の上に絶縁樹脂層２を形成するには、例えば、ポリイミド樹脂からなる場合には、ワニス状のポリイミド前駆体をセラミック配線基板１の上面にスピンコート法・ダイコート法・カーテンコート法・印刷法等の塗布法により塗布し、しかる後、400℃程度の熱で硬化させてポリイミド化させることによって、10μｍ〜50μｍ程度の厚みに形成する。あるいは、上記樹脂から成る10μｍ〜50μｍ程度のシートの下面に、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，エポキシ樹脂等の樹脂接着剤を乾燥厚みで５μｍ〜20μｍ程度にドクターブレード法等の塗布法にて塗布して乾燥させることで接着剤層を形成し、これをセラミック配線基板１の上に重ねて加熱プレスすることで形成する。いずれの方法においても、絶縁樹脂層２にビア導体４および配線層３を形成して上記工程を必要な絶縁樹脂層２の数だけ繰り返すことで複数の絶縁樹脂層２が形成される。フィルム形状の樹脂を用いる方法は、複数のフィルムを一括してプレスすることが可能であり、１層毎に塗布および硬化を行なう必要がないので、製造工程を短くすることができる。

絶縁樹脂層２にはビア導体４が形成されるので、この部分には例えば直径が20μｍ〜100μｍの貫通孔が形成される。この貫通孔の形成方法は、まず絶縁樹脂層２に開口を有するレジスト膜を形成するとともに、このレジスト膜の開口に位置する絶縁樹脂層２をエッチングすることによって、あるいはレーザを使い、直接絶縁樹脂層２の一部を除去することによって形成される。このときのレーザにはエキシマレーザ，ＣＯ_２レーザ等を用いることができるが、貫通孔の内壁の形状を垂直に近く調整でき、さらに貫通孔の内壁面を滑らかに加工できる、紫外線レーザで形成しておくのが望ましい。あるいは、ワニス状の樹脂を塗布する方法の場合であれば、感光性の樹脂を用いて、例えば露光により貫通孔が形成される部分以外を硬化させて、貫通孔が形成される部分の樹脂をエッチングにより除去することにより貫通孔を形成してもよい。

配線層３の形成は、まず、蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法等の薄膜形成法により、絶縁樹脂層２の主面の全面に、0.1μｍ〜３μｍ程度の厚みの、例えばクロム（Ｃｒ）−銅（Ｃｕ）合金層やチタン（Ｔｉ）−銅（Ｃｕ）合金層から成る下地導体層を形成する。次に、下地導体層の上に配線層３のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、このレジスト膜をマスクとしてめっき等で銅や金等の電気抵抗の小さい金属から成る、２μｍ〜10μｍ程度の厚みの主導体層を形成する。そして、レジスト膜を剥離除去し、下地導体層の露出した部分をエッチングによって除去することで、配線層３が形成される。最上層の配線層３の表面には、外部配線７と同様に、めっき法によってニッケルや金のめっき層を形成するとよい。

配線層３は、図３に示す例のように、絶縁樹脂層２に配線層３と同形状の凹部を形成しておき、その凹部内に配線層３を形成すると、絶縁樹脂層２の上面と配線層３の上面との間に段差がなく平坦になるので、複数の絶縁樹脂層２を積層しても配線基板の上面は平坦となり、最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３に電子部品やプローブピンをより良好に接続することが可能となるので好ましい。絶縁樹脂層２に凹部を形成するには、絶縁樹脂層２の表面に配線層３のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のエッチング法によって絶縁樹脂層２の露出した部分の表面を除去して形成すればよい。

ビア導体４は、配線層３を形成する前に、例えば、銅等の金属粉末と樹脂を主成分とする導体ペーストを絶縁樹脂層２の貫通孔に充填しておくことによって、図１〜図３に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものが形成される。導体ペーストは、銅等の金属粉末と樹脂と溶媒から成り、貫通孔に充填した後に乾燥させることによって固化するものである。あるいは、配線層３を形成する際に、貫通孔の内面にも下地導体層および主導体層を形成することによって、配線層３と同時に形成してもよい。この場合のビア導体４は、絶縁樹脂層２の貫通孔の内面に被着して形成され、貫通孔は導体により充填されたものとはならない。主導体層を形成する際のめっき厚みを厚くすると、図１〜図３に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものとすることができる。ビア導体４を配線層３と同時に形成する場合は、貫通孔の内面に薄膜により下地導体層を良好に形成することができるように、図１〜図３に示す例のように、貫通孔は絶縁樹脂層２の上面側の方が大きくなるような形状にするのが好ましい。このような形状の貫通孔は、エッチングによって貫通孔を形成する場合はエッチング条件により、レーザによって貫通孔を形成する場合はレーザの出力等の調節により、感光性樹脂を用いる場合は露光条件やエッチング条件により、所望の大きさや形状の貫通孔を形成することができる。

本発明のプローブカードは、上記のような本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３に接続されたプローブピンとを具備するものである。プローブピンは、例えば、以下のようにして作製され、本発明の配線基板に取り付けられる。まず、シリコンウエハの１面にエッチングにより複数のプローブピンの雌型を形成し、雌型を形成した面にめっき法によってニッケルから成る金属を被着させるとともに雌型をニッケルで埋め込み、埋め込まれたニッケル以外のウエハ上のニッケルをエッチング等の加工を施すことによって除去して、ニッケル製プローブピンが埋設されたシリコンウエハを作製する。このシリコンウエハに埋設されたニッケル製プローブピンを配線基板の最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３にはんだ等の接合材で接合する。そして、シリコンウエハを水酸化カリウム水溶液で除去することによって、プローブカードが得られる。

本発明の電子装置は、上記のような本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３に接続された電子部品とを具備するものである。電子部品は、例えばＩＣチップ等の半導体素子や水晶振動子等の圧電振動子であり、チップコンデンサ等の受動素子も必要に応じて搭載される。このような電子部品の配線層３への接続は、はんだ付けや導電性接着剤による接着、あるいはワイヤボンディングによって行なわれる。

１：セラミック配線基板
２：絶縁樹脂層
３：配線層
４：ビア導体
５：内部配線
６：接続配線
７：外部配線
８：セラミック絶縁層
９：固定材料

Claims

セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、前記絶縁樹脂層の上下に位置する前記配線層間がビア導体で接続されており、最下層の前記絶縁樹脂層に形成された複数の前記ビア導体と、前記セラミック配線基板の内部から上面に引き出された複数の内部配線の端部とが電気的に接続されている配線基板であって、前記ビア導体と前記内部配線の端部との接続部の周囲が前記絶縁樹脂層の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい固定材料で覆われていることを特徴とする配線基板。
前記固定材料が絶縁性材料であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
請求項１または請求項２のいずれかに記載の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層に接続されたプローブピンとを具備することを特徴とするプローブカード。
請求項１または請求項２のいずれかに記載の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層に接続された電子部品とを具備することを特徴とする電子装置。