JP2020159923A - Circuit board, probe card, and inspection instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、プローブカード用の回路基板、プローブカード、および検査装置に関するものである。 The present disclosure relates to circuit boards for probe cards, probe cards, and inspection devices.
ウエハ上の撮像素子等の受光素子の電気的な検査をするためのプローブカードとして、貫通孔を有する回路基板にプローブピンを設置したものが用いられている。回路基板の貫通孔を通じて、固体撮像素子に対して検査用の光またはパターンを投影し、撮像素子が出力する信号が、検査用の光やパターンに対応したものであるか否かを確認することによって撮像素子の良否を判定している(例えば、特許文献1を参照。)。検査用の光を投影する装置として、光源からの光を平行光にするための複数のレンズおよび光の強度を調整するための絞り装置を備えたものを用いているものもある(例えば、特許文献2を参照。)。 As a probe card for electrically inspecting a light receiving element such as an image sensor on a wafer, a probe card having a probe pin installed on a circuit board having a through hole is used. Project the inspection light or pattern onto the solid-state image sensor through the through hole of the circuit board, and check whether the signal output by the image sensor corresponds to the inspection light or pattern. The quality of the image sensor is determined by (see, for example, Patent Document 1). Some devices that project light for inspection are equipped with a plurality of lenses for making the light from the light source parallel light and a diaphragm device for adjusting the intensity of the light (for example, a patent). See Reference 2).
しかしながら、検査用の光が平行光であっても、光源から広がるような光であっても、撮像素子(受光素子)の撮像領域(受光領域)に回路基板の影がかからないようにするには、貫通孔の大きさは撮像領域の大きさと同等以上でなければならない。ウエハ上の多数の撮像素子に対応する多数の貫通孔を有する回路基板は、剛性が低下するので、回路基板自体が破壊してしまう可能性が高くなりやすいものであった。破壊しないまでも、剛性が低下することによってウエハに対向する面にひずみが生じると、プローブピンを接続してもその高さがばらついてウエハ上の素子の電極との電気的接続の信頼性が低下してしまう可能性があった。回路基板には剛性の高いセラミック基板が用いられるが、ウエハとの熱膨張差を小さくするためにムライト等の低熱膨張セラミックスを用いると、アルミナ等に比べて強度が小さいため、貫通孔による剛性低下がより問題となる可能性があった。 However, in order to prevent the shadow of the circuit board from being cast on the image pickup region (light receiving region) of the image pickup element (light receiving element) regardless of whether the inspection light is parallel light or light that spreads from the light source. , The size of the through hole must be equal to or larger than the size of the imaging area. Since the rigidity of a circuit board having a large number of through holes corresponding to a large number of image pickup elements on a wafer is lowered, the possibility that the circuit board itself is destroyed is likely to increase. Even if it does not break, if the surface facing the wafer is distorted due to the decrease in rigidity, the height will vary even if the probe pins are connected, and the reliability of the electrical connection with the electrodes of the elements on the wafer will increase. There was a possibility that it would drop. A ceramic substrate with high rigidity is used for the circuit board, but if low thermal expansion ceramics such as mullite are used to reduce the difference in thermal expansion from the wafer, the strength is smaller than that of alumina etc., so the rigidity is reduced due to the through holes. Could be more problematic.
本開示の一つの態様による回路基板は、第1面および該第1面とは反対側の第2面を有し、前記第1面から前記第2面にかけて貫通するとともに前記第1面における第1開口が前記第2面における第2開口より大きい貫通孔を有する絶縁基板と、前記第1面における前記第1開口の周囲に配列された接続パッドを含む回路導体と、を備えている。 The circuit board according to one aspect of the present disclosure has a first surface and a second surface opposite to the first surface, penetrates from the first surface to the second surface, and has a first surface on the first surface. It includes an insulating substrate in which one opening has a through hole larger than the second opening on the second surface, and a circuit conductor including connection pads arranged around the first opening on the first surface.
本開示の一つの態様のプローブカードは、上記構成の回路基板と、前記接続パッドに電気的に接続されたプローブピンとを備えている。 The probe card of one aspect of the present disclosure includes a circuit board having the above configuration and a probe pin electrically connected to the connection pad.
本開示の一つの態様の検査装置は、上記構成のプローブカードと、前記回路基板の前記貫通孔に対応する位置に配置されている光源部とを備えている。 The inspection device of one aspect of the present disclosure includes a probe card having the above configuration and a light source unit arranged at a position corresponding to the through hole of the circuit board.
本開示の一つの態様の回路基板によれば、貫通孔はその全域が検査対象の撮像素子の撮像領域よりも大きいものではないので、貫通孔による剛性低下が抑えられ、歪みや破壊の
生じ難い回路基板となる。
According to the circuit board of one aspect of the present disclosure, since the entire area of the through hole is not larger than the image pickup region of the image pickup device to be inspected, the decrease in rigidity due to the through hole is suppressed, and distortion and destruction are unlikely to occur. It becomes a circuit board.
本開示の一つの態様のプローブカードによれば、上記構成の回路基板が含まれているので、剛性が高く確実に検査が行なえるプローブカードを提供することができる。 According to the probe card of one aspect of the present disclosure, since the circuit board having the above configuration is included, it is possible to provide a probe card having high rigidity and capable of reliable inspection.
本開示の一つの態様の検査装置によれば、上記構成のプローブカードと、回路基板の貫通孔に対応する位置に配置されている光源部とを備えていることから、撮像素子等の受光素子の検査を確実に行なうことのできるものとなる。 According to the inspection device of one aspect of the present disclosure, since the probe card having the above configuration and the light source unit arranged at a position corresponding to the through hole of the circuit board are provided, a light receiving element such as an image sensor is provided. It will be possible to carry out the inspection of.
本開示の実施形態の回路基板、プローブカードおよび検査装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、上下の区別は説明上の便宜的なものあって実際に回路基板等が使用されるときの上下を規制するものではない。図1(a)は回路基板の一例を示す平面図であり、図1(b)は図1(a)のB−B線における断面図である。図2は図1に示す回路基板を用いたプローブカードの一例および検査装置の要部の一例を示す断面図である。図3は図1に示す回路基板の要部を拡大して示す断面図である。図4〜図11は回路基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。なお、図3〜図11においては、回路基板を含むプローブカードを用いた検査装置でウエハ上の受光素子を検査している状態を示している。 The circuit board, probe card, and inspection device of the embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The figures used in the following description are schematic, and the distinction between the top and bottom is for convenience of explanation and does not regulate the top and bottom when the circuit board or the like is actually used. 1 (a) is a plan view showing an example of a circuit board, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1 (a). FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a probe card using the circuit board shown in FIG. 1 and an example of a main part of an inspection device. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the circuit board shown in FIG. 4 to 11 are enlarged cross-sectional views showing a main part of another example of the circuit board. Note that FIGS. 3 to 11 show a state in which the light receiving element on the wafer is inspected by an inspection device using a probe card including a circuit board.
本開示の回路基板100は、絶縁基板10と接続パッド21を含む回路導体20とを備えている。絶縁基板10は、第1面11および第1面11とは反対側の第2面12を有しており、第1面11から第2面12にかけて貫通する貫通孔13を有している。貫通孔13の第1面11における第1開口13aの周囲に接続パッド21が配列されている。そして、貫通孔13の第1面11における第1開口13aが第2面12における第2開口13bより大きい。
The
貫通孔13の縦断面形状は、図1〜図11に示すように多種多様であるが、いずれの形態であっても貫通孔13の第1開口13aは第2開口13bよりも大きい。開口の形状は特に限定されるものではないが、図1〜図11に示す例では第1開口13aおよび第2開口13bの形状は円形である。そのため、図3〜図11に示す例では、第1開口13aの大きさすなわち径をD1とし、第2開口13bの径をD2として示している。検査装置700の光源部500から発せられた検査用の光Lが、検査対象の受光素子820の受光領域821の全域に照射されるように、受光領域821と対向する第1開口13aは受光領域821の大きさと同程度以上である。受光領域821は発光素子の面積の多くの部分を
占めており、発光素子が多数配置されたウエハ800において受光領域821の占める面積は大きい。そのため、このウエハ800に対向配置される回路基板100において、受光領域821に対向する(重なる)位置にある貫通孔13の占める割合も大きくなる。本開示の回路基板100においては、貫通孔13の第1開口13aは第2開口13bよりも大きい、逆に言えば第2開口13bは第1開口13aよりも小さい。貫通孔13の全域が受光領域821と同程度以上のものではないので、貫通孔13の回路基板100に占める割合が小さくなる。よって、貫通孔13による絶縁基板10の剛性低下が抑えられ、歪みや破壊の生じ難い回路基板100となる。また、検査用の光Lは第2開口13bから第1開口13aに向かって広がるような光を用いることができるので、このような回路基板100を用いると、平行光とするための装置を備えていない、低コストの検査装置700とすることができる。
The vertical cross-sectional shape of the
上述したような第1開口13aの大きさD1に対して、第2開口13bの大きさD2は、例えば、検査装置700における光源部500が当たって損傷しないような大きさにすることができる。光源部500を近くに配置することができると、光源部500を高出力のものにする必要がないのでより低コストの検査装置700とすることができる。
With respect to the size D1 of the first opening 13a as described above, the size D2 of the second opening 13b can be made, for example, a size that is not damaged by the
貫通孔13の第1開口13aの大きさD1が第2開口13bの大きさD2よりも大きい形態は、図3〜図11に示す例のように多種多様である。図11に示す例の回路基板100における貫通孔13は、第2開口13bから第1開口13aにかけて連続的に大きくなっている。このような場合は、貫通孔13の内面が屈曲した部分を有しておらず、応力が集中しやすい箇所がないので、クラックが発生する可能性等が低減されている。
The form in which the size D1 of the first opening 13a of the through
図3〜図10に示す例の回路基板100における貫通孔13は、第2開口13bから第1開口13aにかけて絶縁基板10の厚み方向の途中で大きさが大きくなっている。図9に示す例の回路基板100における貫通孔13は、絶縁基板10の厚み方向における中央より第2面12側で大きさが大きくなっている。また、図10に示す例の回路基板100における貫通孔13は、絶縁基板10の厚み方向における中央より第1面11側の部分と中央より第2面12側の部分との2か所で大きさが大きくなっている。これらに対して、図3〜図8に示す例の回路基板100における貫通孔13は、絶縁基板10の厚み方向における中央より第1面11側で大きさが大きくなっている。
The through
このように、貫通孔13が絶縁基板10の厚み方向における中央より第1面11側において第2開口13bより大きくなっている回路基板100とすることができる。このような貫通孔13であると、第2開口13bから第1開口13aにかけて連続的に大きくなっている図11に示す例に比較して、貫通孔13の大きさが小さい部分(D2である部分)の割合が大きくなって貫通孔13全体としてはより小さいものとなる。よって、貫通孔13による絶縁基板10の剛性低下がより抑えられ、歪みや破壊がより生じ難い回路基板100となる。
In this way, the
図3〜図8に示す例の回路基板100における貫通孔13は、絶縁基板10の厚み方向における中央より第1面11側で大きさが大きくなっているが、形態はそれぞれ異なる。図7および図8に示す例の回路基板100における貫通孔13は、その大きさがD2からD1に連続的して徐々に大きくなっており、この部分における貫通孔13の内面は第1面11および第2面12に対して(絶縁基板10の厚み方向に対して)傾斜している。そのため、貫通孔13の大きさが小さくなり、応力が集中し難い形状となるので、強度の点ではこのような傾斜した内面を有する貫通孔13とすることができる。図3〜図6に示す例の回路基板100における貫通孔13は、径の大きさによらず、貫通孔13の内面は第1面11および第2面12に対して垂直である。このような貫通孔13は、傾斜面を有するものと比較して、光源部500からの光Lに対して位置精度よく、また容易に形成するこ
とができる。
The through holes 13 in the
図1〜図3に示す例の回路基板100における絶縁基板10は、厚み方向において同じ材質、例えばセラミックスからなるものである。これに対して、図4〜図11に示す例の回路基板100における絶縁基板10は、第1面11側と第2面12側とで異なる材質からなるものである。第1面11側の樹脂基板部10aと第2面12側のセラミック基板部10bとで絶縁基板10が構成されている。樹脂基板部10aの外表面(上面)が第1面11であり、セラミック基板部10bの外表面(下面)が第2面12である。セラミック基板部10bの上面に樹脂基板部10aが積層されている。貫通孔13は第1面11から第2面12にかけて貫通しているので、樹脂基板部10aは第1開口13aを有し、セラミック基板部10bは第2開口13bを有している。このように、絶縁基板10が、第1開口13aを有する樹脂基板部10aと第2開口13bを有するセラミック基板部10bとの積層構造を有している回路基板100とすることができる。
The insulating
第1開口13aの周囲に配列されている接続パッド21は、回路基板100をプローブカード300として用いる際にプローブピン200が接続される部分である。そのため、接続パッド21は、検査対象のウエハ800上の受光素子820における電極822の大きさおよび配置に対応したものであるので、大きさが小さく高密度に配置される場合が多い。ウエハ800に対向し、接続パッド21が配置されている絶縁基板10の第1面11を含む部分を樹脂基板部10aで構成すると、薄膜等を用いて配線等を形成することができるので、微細で高密度に配置された接続パッド21を含む回路導体20を備える回路基板100となる。一方、第1面11に比較して高密度な回路導体20を必要としない第2面12を含む部分をセラミック基板部10bで構成すると、多数の貫通孔13を有していても剛性の高い回路基板100となる。このように、絶縁基板10が、第1開口13aを有する樹脂基板部10aと第2開口13bを有するセラミック基板部10bとの積層構造を有している回路基板100とすると、高密度な回路導体20を備えるとともに複数の貫通孔13を備える剛性の高い回路基板100となる。
The
上記したように図4に示す例の回路基板100では、貫通孔13は絶縁基板10の厚み方向における中央より第1面11側において第2開口13bより大きくなっている。樹脂基板部10aの厚み方向において貫通孔13の大きさはD1で一定である。セラミック基板部10bの上面における開口の大きさは樹脂基板部10aにおける大きさと同じD1であり、上面と下面との間で貫通孔13の大きさがD2になっている。これに対して、図5に示す例の回路基板100では、貫通孔13の第1開口13aの大きさD1が図4に示す例よりも大きく、樹脂基板部10aにおける貫通孔13の大きさD1はセラミック基板部10bの上面における開口の大きさD1cよりも大きい。樹脂基板部10aにおける開口の大きさは上面と下面とで同じD1であるので、樹脂基板部10aの下面における開口の大きさD1はセラミック基板部10bの上面における開口の大きさD1cよりも大きいということもできる。このように、樹脂基板部10aとセラミック基板部10bとの積層界面において、樹脂基板部10aの開口はセラミック基板部10bの開口より大きい回路基板100とすることができる。このような構成にすることで、樹脂基板部10aにおける貫通孔13の内面が光源部500からの光Lから離れ、光源部500からみると樹脂基板部10aはセラミック基板部10bの陰に隠れることとなる。樹脂基板部10aの樹脂および光源部500からの光Lの種類によっては、樹脂基板部10aの樹脂が光Lによって劣化する場合がある。光Lから樹脂が離れていることでこのような劣化が発生する可能性が低減され、例えば樹脂の劣化による電気特性の変化、セラミック基板部10bからの剥がれというような不具合による信頼性が低下する可能性が低減された回路基板100となる。また、樹脂基板部10aとセラミック基板部10bとをそれぞれ別々に作製して積層する場合には、積層時の位置ずれによって樹脂基板部10aにおける貫通孔13の内面がセラミック基板部10bにおける貫通孔13の内面より内側に位置してしまう可能性が低
減される。図6に示す例の回路基板100においては樹脂基板部10aの下面の開口の大きさは第1開口13aの大きさD1と同じで、セラミック基板部10bの上面の開口の大きさD1cは第2開口13bの大きさD2と同じである。そのため、この例においても樹脂基板部10aとセラミック基板部10bとの積層界面において、樹脂基板部10aの開口はセラミック基板部10bの開口より大きく、図5に示す例と同じの効果を奏する。
As described above, in the
このような回路基板100にプローブピン200を接続することでプローブカード300を作製することができる。すなわち、本開示のプローブカード300は、上記構成の回路基板100と、接続パッド21に電気的に接続されたプローブピン200と、を備えている。上記構成の回路基板100が含まれているので、剛性が高く確実に検査が行なえるプローブカード300となる。
The
また、本開示の検査装置700は、上記プローブカード300と、回路基板100の貫通孔13に対応する位置に配置されている光源部500とを備えている。上記構成の回路基板100を含むプローブカード300を備えていることから、撮像素子等の受光素子820の検査を確実に行なうことのできるものとなる。
Further, the
回路基板100は、貫通孔13を有する絶縁基板10と回路導体20とを備えている。絶縁基板10は、回路基板100の基本的な部分であり、複数の接続パッド21等の回路導体20を互いに電気的に絶縁させて配置するための電気絶縁体として機能する。絶縁基板10は、図1〜図3に示す例ではセラミックスからなるものである。図4〜図11に示す例では、絶縁基板10は樹脂基板部10aとセラミック基板部10bとが積層されて構成されている。図1〜図3に示す例の絶縁基板10は、セラミック基板部10bのみで構成されているということもできる。
The
絶縁基板10は、図1に示す例では八角形板状の平板であるが、四角形等の他の多角形や円形等であってもよい。セラミック基板部10bの平面視における寸法は、例えばプローブカード300として使用されるときの、検査対象物であるウエハ800の平面視における寸法、および検査方法等に応じて適宜設定される。ウエハ800と同等の大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。例えば、ウエハ800の面積の4分の1程度の領域に配置された受光素子820に対応するプローブピン200を備え、1つのウエハ800を4回に分けて検査するようなプローブカード300に用いられる回路基板100であれば、回路基板100(絶縁基板10)の大きさはウエハ800のより小さくてもよい。ウエハ800の面積の全域に配置された受光素子820に対応するプローブピン200を備えるプローブカード300に用いられる回路基板100であれば、後述する外部端子22の大きさや間隔をおおきくするために、回路基板100(絶縁基板10)の大きさはウエハ800のより大きくすることができる。
The insulating
絶縁基板10は、第1面11から第2面12にかけて貫通する貫通孔13を有している。貫通孔13の大きさ、形状および配置は、検査対象のウエハ800上の受光素子820の大きさ、形状および配置に応じて設定することができる。貫通孔13の第1開口13aの大きさは、上述したように受光領域821の大きさと同じかそれ以上である。貫通孔13の縦断面形状は、例えば上述した図3〜図11に示すような形状とすることができる。貫通孔13の平面視の形状は図1に示す例では円形であるが、四角形状等の他の形状であってもよい。四角形等の多角形の場合は、角を丸めた四角形状とすることができる。これにより、貫通孔13の角を起点としたクラック等が発生し難くなり、貫通孔13による絶縁基板10の強度低下を抑えることができる。貫通孔13が円形の場合もこれと同様の効果を奏することができる。貫通孔13の配置は、ウエハ800上の受光素子820と1対1に対応するように配置されていなくてもよい。例えば、図3〜図11に示す例では、ウエハ800上に3つの受光素子820が配列されているのに対して、これに対向する回路
基板100には2つの貫通孔13が設けられている。受光素子820の配列に対して1つおきに貫通孔13が配列されており、貫通孔13の配列ピッチは受光素子820の配列ピッチの2倍である。受光素子820に対して1対1で貫通孔13を設けると、隣り合う貫通孔13同士の間隔が小さくなり、絶縁基板10の剛性および強度が低下するためである。ウエハ800上の受光素子820の間隔が大きく、絶縁基板10の強度を確保できる場合には、受光素子820の配列に1対1で対応する位置に貫通孔13を設けることができる。なお、図1に示す例の回路基板100においては、貫通孔13の横方向の配列ピッチはウエハ800上の受光素子820の配列ピッチの2倍で、縦方向の貫通孔13の配列ピッチは受光素子820の配列ピッチと同じである例を示している。ウエハ800上の受光素子820の検査を2回で行なうことができる。
The insulating
絶縁基板10の第1面11における貫通孔13の第1開口13aの周囲に接続パッド21が配列されている。絶縁基板10の第2面12には外部端子22が設けられており、接続パッド21と外部端子22とは、絶縁基板10の内部に設けられている内部導体23によって電気的に接続されている。接続パッド21は、回路基板100をプローブカード300として用いる場合にプローブピン200が接続される部分である。接続パッド21は、検査対象の受光素子820の電極822に対応する数および配列で、受光素子820の受光領域821に対応する位置にある貫通孔13の周囲に設けられている。図1に示す例では、2列の接続パッド21で1つの貫通孔13を挟むように配置されているが、受光素子820の電極822の配列に応じて貫通孔13を囲むように配列されていてもよい。外部端子22は、プローブカード300を検査装置700の回路に接続するための電極である。内部導体23は絶縁基板10を厚み方向に貫通する貫通導体と面方向に伸びる配線層とを有している。内部導体23の配線層は、信号を伝送する線状の線路導体および接地導体や電源導体等の大面積のいわゆるベタ状導体を含んでいる。プローブカード300を用いた検査においては、ウエハ800上の受光素子820から、受光素子820の電極822に接触されたプローブピン200、回路基板100の接続パッド21、内部導体23および外部端子22を通して検査装置700の回路へと信号が伝送される。第1面11上の接続パッド21の大きさおよび間隔は受光素子820の電極822に対応しているので微細なものである。絶縁基板10内において内部導体23によって展開されて、第2面12上の外部端子22の大きさおよび間隔は接続パッド21のそれらより大きいものとなる。そのため、プローブカード300(回路基板100)によって受光素子820の微細な電極822を検査装置700の回路に電気的に接続しやすくなる。
The
絶縁基板10である、あるいは絶縁基板10の第2面12側の部分であるセラミック基板部10bは、例えば、互いに積層された複数のセラミック絶縁層を含んでいる。セラミック基板部10bは、例えば回路基板100の全体の剛性を確保する機能を有している。セラミック基板部10bによって回路基板100としての剛性が高められ、例えばプローブカード300として用いられて検査のためにウエハ800に押し付けられるときの変形が抑制されている。
The
セラミック基板部10b(セラミック絶縁層)は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミックス等のセラミック焼結体からなる。ムライト質焼結体およびガラスセラミックスの一部は上記の他のセラミック焼結体と比較して熱膨張係数が小さく、検査対象のウエハ800の基体810のシリコンの熱膨張係数に近い熱膨張系を有している。そのため、プローブカード300として検査に用いた際に、検査時の環境の温度によってウエハ800上の電極822とプローブピン200との位置ずれが発生し難い。そのため、検査精度に優れたプローブカード300および検査装置700を提供することができる。一方で、ムライト質焼結体およびガラスセラミックスの一部は上記の他のセラミック焼結体と比較して強度が小さい。そのため、絶縁基板10に設ける貫通孔13を上記したような構成にすること
がより有効になる。
The
セラミック基板部10bの厚み、セラミック絶縁層の層数は、検査対象の受光素子820の電極822の数、電気特性に応じた回路導体20の数および配置等の電気的な条件、セラミック基板部10bに要求される剛性および経済性等の種々の条件に応じて適宜設定される。
The thickness of the
セラミック基板部10bは、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。まず、酸化アルミニウム粉末および焼結助剤成分となる酸化ケイ素等の粉末を主成分とする原料粉末を、有機溶剤、バインダと混練してスラリーとするとともに、このスラリーをドクターブレード法またはリップコータ法等の成形方法でシート状に成形してセラミック絶縁層となる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)を作製する。次に、複数のグリーンシートを積層して積層体を作製する。その後、この積層体を約1300〜1600℃程度の温度で焼成することによってセラミック基板部10bを製作することができる。
The
セラミック基板部10bにおける回路導体20のうちの内部導体23および外部端子22は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の金属材料、もしくは、これらの金属材料の合金材料を導体成分として含むものである。例えば、これらの金属材料(合金材料)をセラミックグリーンシートの焼成と同時に焼結させて、セラミック基板部10bの表面および内部にメタライズ導体として形成されている。例えば、焼結性を高めるためあるいはセラミックとの接合強度を高めるために、ガラスやセラミックス等の無垢成分を含むものとすることもできる。
The
回路導体20の内部導体23の配線層および外部端子22は、例えば、タングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストをセラミック絶縁層となる上記グリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷してグリーンシートとともに焼成する方法で形成することができる。また、内部導体23の貫通導体は、上記の金属ペーストの印刷に先駆けてグリーンシートの所定の位置に貫通孔を設け、上記と同様の金属ペーストをこの貫通孔に充填しておくことで形成することができる。
When the wiring layer and the
絶縁基板10がセラミック基板部10bのみからなる場合の接続パッド21は、上記のようなメタライズ導体で形成することもできるが、薄膜導体で形成することもできる。薄膜導体で形成することで上記メタライズ導体に比較して微細な接続パッド21を容易に形成することができる。この場合のセラミックスからなる絶縁基板10の第1面11は研磨によって平坦にしておくことで精度よく形成することができる。
The
セラミック基板部10b上の接続パッド21は、例えば以下のようにして作製することができる。例えばスパッタ法等の薄膜形成法を用いて、まず、メタライズ導体の外部端子22および内部導体23を有するセラミック基板部10bの上面の全面に0.1〜3μm程度のチタンやクロム等の接合金属層を形成する。次に、この接合金属層の全面に2〜10μm程度の銅等の主導体層を形成して、導電性薄膜層を形成する。必要に応じてバリア層等を形成してもよい。そして、フォトリソグラフィーにより導電性薄膜層をパターン加工することで薄膜の接続パッド21を形成することができる。接続パッド21の表面には、1〜10μm程度のニッケル膜および0.1〜3μm程度の金膜を順に形成して、接続パッド21の表面を保護するとともに、ろう材やはんだ等の接合性を高めることができる。ニッケル膜および金膜は、電解めっきによるめっき膜あるいは薄膜で形成することができる。
The
絶縁基板10が、図4〜図11に示す例のように樹脂基板部10aとセラミック基板部10bとが積層されて構成されている場合は、上記のようなセラミック基板部10bと以下に説明する樹脂基板部10aとを積層して作製することができる。
When the insulating
樹脂基板部10aは、受光素子820の電極822に対応した微細な接続パッド21を含む微細で高密度な回路導体20をセラミック基板部10b上に設けるための部分である。セラミック基板部10bの回路導体20は、外部の測定装置等に接続されるのでそのパターンは微細なものではない。接続パッド21とセラミック基板部10bの回路導体20とを接続するために、樹脂基板部10aには薄膜導体による内部導体23が設けられている。樹脂基板部10aのうち接続パッド21が形成されている最上層の樹脂層は、その表面粗さがセラミック基板部10bの表面粗さに比べて小さいため、薄膜形成技術によって微細なパターンで接続パッド21を形成することが容易である。
The
樹脂基板部10aは、平面視でセラミック基板部10bと同形状であり、セラミック基板部10bとその上に設けられた樹脂基板部10aとで一体の平板状の回路基板100が構成される。
The
樹脂基板部10aは、積層された複数の樹脂層を含んでいる。樹脂層の数および厚みは検査対象の受光素子820の電極822の数等によって設定され、セラミック基板部10bの回路導体20に接続できるように展開できるように設定される。
The
樹脂基板部10aの樹脂層は、例えば、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。
The resin layer of the
樹脂層は、成形性や熱膨張係数の調整のためにフィラーをふくむものであってもよい。フィラーとしては、例えば、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミナ、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン、マイカ、ノイブルグ珪土、有機ベントナイト、リン酸ジルコニウム等の無機フィラーが挙げられる。これらの1種を単独で、または2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。 The resin layer may contain a filler for adjusting the moldability and the coefficient of thermal expansion. Examples of the filler include barium sulfate, barium titanate, amorphous silica, crystalline silica, fused silica, spherical silica, talc, clay, magnesium carbonate, calcium carbonate, aluminum oxide, aluminum hydroxide, silicon nitride, and aluminum nitride. Examples thereof include inorganic fillers such as boron nitride, alumina, magnesium oxide, magnesium hydroxide, titanium oxide, mica, Neuburg silica soil, organic bentonite, and zirconium phosphate. One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination as appropriate.
樹脂基板部10aは、例えば、複数のフィルム状の樹脂層を積層して接着することで形成する方法、液状の前駆体樹脂を塗布して硬化させて樹脂層を形成し、その上に液状の前駆体液状樹脂で樹脂層を形成する工程を繰り返す方法で作製することができる。フィルム状の樹脂層を積層する方法の方がより効率的である。
The
樹脂基板部10aの回路導体20は、絶縁基板10の第1面11である樹脂基板部10aの上面に設けられた接続パッド21と樹脂基板部10aの内部に設けられた内部導体23とを有している。この内部導体23は、複数の樹脂層の層間に設けられており、主に平面的に回路を形成する薄膜配線層と、上下の薄膜配線層を電気的に接続する薄膜貫通導体とを有している。樹脂基板部10aの最下層の樹脂層を貫通して樹脂基板部10aの下面に端面が露出する薄膜貫通導体は、セラミック基板部10bの上面の配線層と電気的に接続している。これにより、樹脂基板部10aに設けられた回路導体20(接続パッド21および内部導体23)とセラミック基板部10bに設けられた回路導体20(内部導体23および外部端子22)とが電気的に接続されるようになる。
The
樹脂基板部10aの接続パッド21および内部導体23の形成は、例えば、以下のようにすればよい。まず、薄膜貫通導体および薄膜配線層に対応する開口を有するレジスト膜を樹脂層上に形成するとともに、エッチング加工またはレーザー加工することによって薄膜配線層に対応する凹部、および薄膜貫通導体に対応する貫通孔を形成する。薄膜配線層に対応する凹部は必ずしも必要ではないが、凹部を設けることで薄膜配線と樹脂層との接合信頼性を高めることができる。次に、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、樹脂層の凹部および貫通孔内に、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、めっき等で銅や金等の電気抵抗の小さい金属で凹部および貫通孔を埋めてレジストを剥離することで薄膜貫通導体および薄膜配線層を形成することができる。
The
樹脂基板部10aとセラミック基板部10bとの積層構造にする方法は、例えば、樹脂基板部10aを作製しておいてセラミック基板部10bの上面に接着する方法、あるいはセラミック基板部10bの上面に樹脂層を1層ずつ積層していく方法がある。樹脂層を1層ずつ積層していく方法は、上述したフィルム状の樹脂を用いる方法、液状の前駆体樹脂を用いる方法いずれでもよい。樹脂基板部10aを作製しておいて複数の樹脂層(および回路導体20)を一括してセラミック基板部10bの上面に接着する方法はより効率的である。
The method of forming a laminated structure of the
このようにして作製された回路基板100の接続パッド21にプローブピン200を取り付けることでプローブカード300となる。プローブピン200は接続パッド21に機械的に接合されるとともに電気的に接続されている。
By attaching the
プローブピン200は、例えば、ニッケルやタングステンなどの金属からなるものである。プローブピン200がニッケルからなる場合であれば、例えば、以下のようにして作製される。まず、シリコン基板の1面にエッチングで複数のプローブピンの雌型を形成する。雌型は回路基板100の接続パッド21の配置に対応するように配置されている。次に、シリコン基板の雌型を形成した面にめっき法を用いてニッケルから成る金属を被着させて、さらに雌型をニッケルで埋め込む。この雌型に埋め込まれたニッケル以外の、シリコン基板の上面に被着しているニッケルをエッチング法等の加工を用いて除去して、ニッケル製プローブピンが埋設されたシリコン基板を作製する。このシリコン基板に埋設されたニッケル製プローブピンを回路基板100の接続パッド21にはんだ等の導電性の接合材で接合する。そして、シリコン基板を水酸化カリウム水溶液で除去することによって、回路基板100の接続パッド21にプローブピン200が接合されたプローブカード300が得られる。
The
検査装置700は、上記のようなプローブカード300と、回路基板100の貫通孔13に対応する位置に配置されている光源部500とを備えている。図2に示す例の検査装置においては、検査装置700は検査の制御等を行なう制御部(不図示)を備えており、プローブカード300と制御部の回路とを電気的に接続する接続基板400を備えている。接続基板400の配線401に電気的に接続されている接続端子402とプローブカード300(の回路基板100)の外部端子22とが電気的に接続されている。この例における接続端子402はバネ性を有する金属製であり、接続基板400をプローブカード300に近接させることで接続端子402が外部端子22に押し付けられて電気的な接続がなされている。
The
図2に示す例では、検査用の光を照射するための光源部500は接続基板400の接続端子402と同じ面に設けられている。この例における光源部500は発光素子等を備えており、回路基板100の貫通孔13の第2開口13bのそれぞれに対応する位置に設けられている。実際に光を発する部分は他に配置して、光ファイバー等で伝送した光信号を
放射する部分だけを貫通孔13に対応する位置に配置した光源部500とすることもできる。
In the example shown in FIG. 2, the
検査装置700において、光源部500もまた制御部に接続されており、検査時には制御部からの制御によって検査用の光をプローブカード300(回路基板100)の貫通孔13を通して光源部500からウエハ800上の受光素子820(の受光領域821)に照射する。検査用の光が照射され、受光素子820の受光領域821で光が電気信号に変換される。この電気信号は、受光素子820の電極822、プローブピン200、回路基板100の回路導体20、接続基板400の接続端子402および配線401を通して制御部および処理部(不図示)に伝送されて検査結果として処理される。
In the
このような検査装置700によって検査されるのは、ウエハ800上に形成された複数の受光素子820である。受光素子820は受光領域821で受光した光を電気信号に変換して出力するものであり、例えば、主としてCCD(Charge Coupled Device)あるい
はCMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor)等の撮像素子である。
What is inspected by such an
本開示の回路基板100、プローブカード300および検査装置700は、上述した具体例に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
The
10・・・絶縁基板
10a・・・樹脂基板部
10b・・・セラミック基板部
11・・・・第1面
12・・・・第2面
13・・・・貫通孔
13a・・・・第1開口
13b・・・・第2開口
20・・・回路導体
21・・・・接続パッド
22・・・・外部端子
23・・・・内部導体
100・・・回路基板
200・・・プローブピン
300・・・プローブカード
400・・・接続基板
401・・・・配線
402・・・・接続端子
500・・・・光源部
700・・・検査装置
800・・・ウエハ
810・・・基体
820・・・受光素子
821・・・受光領域
822・・・電極
10 ...
Claims (6)
前記第1面における前記第1開口の周囲に配列された接続パッドを含む回路導体と、
を備えている回路基板。 It has a first surface and a second surface opposite to the first surface, penetrates from the first surface to the second surface, and the first opening in the first surface is the second opening in the second surface. Insulated substrates with larger through holes and
A circuit conductor including connection pads arranged around the first opening on the first surface, and
A circuit board that features.
前記接続パッドに電気的に接続されたプローブピンと、を備えているプローブカード。 The circuit board according to any one of claims 1 to 4.
A probe card comprising a probe pin that is electrically connected to the connection pad.
An inspection device including the probe card according to claim 5 and a light source unit arranged at a position corresponding to the through hole of the circuit board.
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