JP5671237B2 - 半導体素子検査用基板 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子検査用装置に取り付けるための基板表面から突出する突出部材を備えた半導体素子検査用基板に関するものである。
近年、ＩＣ検査として、Ｓｉウェハー単位で検査を行う要求が多くなっており、特に、Ｓｉウェハーの大型化が進む現在では、例えばφ３００ｍｍ（１２ｉｎｃｈ）のウェハー対応が必要となっている。
これらのウェハーを検査するに当たっては、強度や絶縁性等の観点から、セラミック製の半導体素子検査用基板が開発されており、半導体素子検査用基板は基板保持装置に固定されて用いられる（特許文献１参照）。
前記半導体素子検査用基板は、内部に導電層を有する多層セラミック基板の表面に、ＩＣとコンタクトする接続端子を備えるとともに、半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するために、基板表面から突出する突出部材（スタッド）を備えている。
この突出部材は、例えば円柱状の金属製の部材であり、多層セラミック基板の表面に形成されたメタライズ層上に、ロウ材により接合されている。
しかしながら、従来の技術では、ロウ材によって形成されたフィレットは、メタライズ層の端部と同じ位置まで広がるか、或いは、その端部よりわずかに引き下がった位置まで形成されるだけであるので、また、半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定する際には、突出部材及び多層セラミック基板に大きな力が加わるので、特に多層セラミック基板の強度が低い場合には、メタライズ層の端部周辺でセラミック基体本体部にクラック等が入るという問題があった。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、突出部材が接合されたメタライズ層の周辺において、クラック等の破損が生じ難い半導体素子検査用基板を提供することを目的とする。
（１）請求項１の発明は、多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、前記突出部材の底面の面積中心を中心にして、前記メタライズ層の径方向の長さＭＬと、前記ロウ材層の底面の同じ径方向の長さＲＬとの差（ＭＬ−ＲＬ）が、前記突出部材の外周の全周にわたって０．６５ｍｍ以上であることを特徴とする。
本発明では、例えば図６（ａ）に示す様に、メタライズ層の径方向の長さＭＬとロウ材層の底面の同じ径方向の長さＲＬとの差（ＭＬ−ＲＬ）、即ち、同じ径方向におけるメタライズ層の外周端とロウ材層の外周端との間隔が、突出部材の外周の全周にわたって０．６５ｍｍ以上である。
この条件が満たされた場合には、ロウ付け工程における冷却段階で、ロウ材端部に発生する応力がメタライズ層中で緩和されることにより、後に実験例の表１及び表４に示す様に、突出部材の接合強度（密着強度）を十分に確保することができる。
なお、前記径方向とは、面積中心を通る（基板表面に直角な）中心軸から直角に（従って基板表面に平行に）外側に向かって伸びる方向であり、突出部材の底面が円の場合は、その半径方向である（以下同様）。
（２）請求項２の発明は、多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、前記突出部材の外周における前記ロウ材層のフィレットの底辺の長さＦとフィレットの高さＨとの比（Ｆ／Ｈ）が、４．３以上であることを特徴とする。
本発明は、例えば図６（ｂ）に示す様に、フィレット（隅肉）の底辺の長さＦとフィレットの高さＨとの比（Ｆ／Ｈ）が、４．３以上であるので、後の実験例の表１及び表２に示す様に、突出部材の接合強度が高いという効果がある。
ここで、フィレットの底辺の長さＦとは、突出部材の外周面に対して垂直方向（突出部材が円形の場合は法線方向）におけるフィレット部分の長さである。
（３）請求項３の発明は、多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、前記メタライズ層の表面積Ｍと前記突出部材の底面積Ｓとの比（Ｍ／Ｓ）が、１．８以上、４．０以下であることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、前記メタライズ層の表面積Ｍと前記突出部材の底面積Ｓとの比（Ｍ／Ｓ）が、１．８以上、４．０以下であることを特徴とする。
本発明は、例えば図６（ｃ）に示す様に、メタライズ層の表面積Ｍと突出部材の底面積Ｓとの比（Ｍ／Ｓ）が、１．８以上、４．０以下であるので、後の実験例の表１及び表３に示す様に、突出部材の接合強度が高いという効果がある。
なお、Ｍ／Ｓが、４．０を上回る場合には、突出部材の底面積がメタライズ層の面積に対して必要以上に小さくなり、突出部材自身の強度が、突出部材とメタライズ層並びに多層セラミック基板との接着強度より低下し、十分な機械的強度が得られない。
（４）請求項４の発明は、多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、前記半導体素子検査用基板を厚み方向に見た場合に、前記突出部材の底面の面積中心を中心にして、前記メタライズ層の径方向の長さＭＬと前記突出部材の底面の同じ径方向の長さＳＬとの比（ＭＬ／ＳＬ）が１．４以上となる範囲が、前記突出部材の中心角の６２％以上であることを特徴とする。
本発明は、例えば図６（ｃ）に示す様に、メタライズ層の径方向の長さＭＬと前記突出部材の底面の同じ径方向の長さＳＬとの比（ＭＬ／ＳＬ）が１．４以上となる範囲が、例えば図９に示す様に、突出部材の中心角の６２％以上であるので（同図の円の白色部分の中心角の割合）、後の実験例に示す様に、突出部材の接合強度が高いという効果がある。
なお、メタライズ層の径方向の長さＭＬと突出部材の底面の同じ径方向の長さＳＬとの比（ＭＬ／ＳＬ）とは、同一の径方向において、前記中心からのメタライズ層の長さと突出部材の長さとの比をとったものである（以下同様）。
（５）請求項５の発明は、多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、前記半導体素子検査用基板を厚み方向に見た場合に、前記突出部材の底面の面積中心を中心にして、前記メタライズ層の径方向の長さＭＬと前記ロウ材層の底面の同じ径方向の長さＦＬとの比（ＭＬ／ＲＬ）が１．１以上となる範囲が、前記突出部材の中心角の６２％以上であることを特徴とする。
本発明は、例えば図６（ｃ）に示す様に、メタライズ層の径方向の長さＭＬとロウ材層の底面の同じ径方向の長さＲＬとの比（ＭＬ／ＲＬ）が１．１以上となる範囲が、図９に示す様に、突出部材の中心角の６２％以上であるので（同図の円の白色部分の中心角の割合）、後の実験例に示す様に、突出部材の接合強度が高いという効果がある。
（６）請求項６の発明では、前記多層セラミック基板は、ガラスセラミックからなることを特徴とする。
本発明は、多層セラミック基板のセラミック材料を例示したものである。つまり、セラミック成分がガラスセラミックである場合は、ガラスを含まない場合に比べて強度が弱いが、本発明では、そのような強度が弱い材料であっても、クラック等の発生を抑制することができる。
（７）請求項７の発明では、前記スタッドは、前記基板表面に接合される面の面積が６０〜１１０ｍｍ２であることを特徴とする。
本発明は、スタッドの基板表面に接合される面の面積を例示している。
本発明は、多層セラミック基板のセラミック材料を例示したものである。つまり、セラミック成分がガラスセラミックである場合は、ガラスを含まない場合に比べて強度が弱いが、本発明では、そのような強度が弱い材料であっても、クラック等の発生を抑制することができる。
（７）請求項７の発明では、前記スタッドは、前記基板表面に接合される面の面積が６０〜１１０ｍｍ２であることを特徴とする。
本発明は、スタッドの基板表面に接合される面の面積を例示している。
以下、前記各請求項の発明の構成について説明する。
・前記突出部材は、多層セラミック基板の表面に接合されてその表面より（例えば垂直に）外側方向に突出する部材であり、その材料としては、例えばコバールなどの金属を採用できる。また、その形状としては、その底面が円形等の柱状（円柱状）の部材を採用できる。
・前記突出部材は、多層セラミック基板の表面に接合されてその表面より（例えば垂直に）外側方向に突出する部材であり、その材料としては、例えばコバールなどの金属を採用できる。また、その形状としては、その底面が円形等の柱状（円柱状）の部材を採用できる。
また、この突出部材としては、軸方向に沿って同一の（軸に直角な）断面形状又は径を有する部材に限らず、軸方向に沿って異なる断面形状又は径の部材を採用できる。例えば、多層セラミック基板に接合される例えば円盤状の大径部と、その大径部から（基板から遠ざかるように）突出する例えば円柱状の（大径部より径の小さな）小径部とからなる構成を採用できる。
特に、本発明は、大径部の底面の面積が６０〜１１０ｍｍ2（円盤の場合は直径８．７〜１２ｍｍ）、小径部の（軸に直角な）断面積が７〜２０ｍｍ2（円柱の場合は直径３〜５ｍｍ）の範囲のように、大きさサイズの突出部材を多層セラミック基板に接合する場合に大きな効果が得られる。
・前記多層セラミック基板を構成するセラミック材料としては、例えばアルミナを採用できる。また、例えばムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）及びホウケイ酸系ガラスを主成分とするガラスセラミックを採用できる。
・前記メタライズ層の材料としては、タングステン、モリブデン、銀、銅、或いはそれらの合金を採用できる。
・前記ロウ材の材料としては、Ａｕ−Ｓｎ系、Ａｇ−Ｃｕ系等の材料を採用できる。
・前記ロウ材の材料としては、Ａｕ−Ｓｎ系、Ａｇ−Ｃｕ系等の材料を採用できる。
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
ａ）まず、本実施例の半導体素子検査用基板とそれを固定する基板保持装置を、図１に基づいて説明する。
図１に示す様に、本実施例の半導体素子検査用基板１は、半導体素子の一つであるシリコンウェハー（図示せず）の電気検査を行う場合に、基板保持装置３に固定されて使用されるものである。
図１に示す様に、本実施例の半導体素子検査用基板１は、半導体素子の一つであるシリコンウェハー（図示せず）の電気検査を行う場合に、基板保持装置３に固定されて使用されるものである。
前記基板保持装置３では、補強板であるドライブボード５に配線ボード７が積層されており、配線ボード７の同図下面側の周囲に、四角枠状のフレーム９が取り付けられている。
一方、半導体素子検査用基板１は、フレーム９の枠内において、配線ボード７の下面側に、板状のインターポーザー１１を介して配置されている。
この半導体素子検査用基板１の下面側には、シリコンウェハーに接触する接触端子１３が設けられており、インターポーザー１１の両側にも、接触端子１５、１７が設けられている。なお、インターポーザー１１の各面側の接触端子１５、１７は、それぞれ配線ボード７と半導体素子検査用基板１とに接触している。
この半導体素子検査用基板１の下面側には、シリコンウェハーに接触する接触端子１３が設けられており、インターポーザー１１の両側にも、接触端子１５、１７が設けられている。なお、インターポーザー１１の各面側の接触端子１５、１７は、それぞれ配線ボード７と半導体素子検査用基板１とに接触している。
また、半導体素子検査用基板１の中央には、後に詳述する大径部１９と小径部２１とを有する円柱状の突出部材（スタッド）２３が接合されており、このスタッド２３には、同様に大径部２５と小径部２７とを有する円柱状の延長スタッド２９がネジ構造により結合されている。つまり、スタッド２３上部のネジ部３１と延長スタッド２９下部のネジ孔３３との螺合により、スタッド２３と延長スタッド２９とが一体に結合している。
前記延長スタッド２９は、ドライブボード５及び配線ボード７の中央にて板厚方向に開けられた貫通孔３５を貫くように配置されており、延長スタッド２９上部のネジ部３７にはナット３９が螺合し、ナット３９の下側には、貫通孔３５の段部４１に当接するテーパ状のスプリングワッシャ４３がはめ込まれている。
つまり、貫通孔３５は、その中央で径が小さくなっており、ドライブボード５の小径部分４４の下側にて、延長スタッド２９の大径部２５の上面が当接し、前記小径部分４４の上側（段部４１）にて、スプリングワッシャ４３が当接している。
従って、ナット３９を締め付けることにより、延長スタッド２９及びスタッド２３（従って半導体素子検査用基板１）が上方に移動し、これにより、半導体素子検査用基板１をドライブボード５に固定することができる。
そして、上述した半導体素子検査用基板１は、例えばφ３００ｍｍ（１２ｉｎｃｈ）のシリコンウェハーに対応したものであり、（各ＩＣチップを切り出す前の）シリコンウェハーにおけるＩＣチップの端子に接触金具１３が接触することにより、一度に多数のＩＣチップの検査を行うことが可能である。
ｂ）次に、前記半導体素子検査用基板１について、図２〜図６に基づいて詳細に説明する。
図２に示す様に、半導体素子検査用基板１は、例えば縦９６．２５ｍｍ×横９１．１７ｍｍ×厚み４．４５ｍｍの長方形の板状の多層セラミック基板４５を主体とし、この多層セラミック基板４５の一方の表面に、前記スタッド２３がＡｇとＣｕを含むロウ材によってロウ付けされたものである。
図２に示す様に、半導体素子検査用基板１は、例えば縦９６．２５ｍｍ×横９１．１７ｍｍ×厚み４．４５ｍｍの長方形の板状の多層セラミック基板４５を主体とし、この多層セラミック基板４５の一方の表面に、前記スタッド２３がＡｇとＣｕを含むロウ材によってロウ付けされたものである。
このうち、前記多層セラミック基板４５は、図３に内部を破断して示す様に、ガラスセラミック層４７が板厚方向に複数積層された構造を有している。
このガラスセラミック層４７は、例えばガラス成分とセラミック成分との混合物を、例えば８００〜１０５０℃程度の低温にて焼成した低温焼成のガラスセラミックで構成されている。詳しくは、各ガラスセラミック層４７（従って多層セラミック基板４５のガラスセラミック部分）は、ムライト及びホウケイ酸系ガラスをセラミックの主成分とするガラスセラミックからなる。
このガラスセラミック層４７は、例えばガラス成分とセラミック成分との混合物を、例えば８００〜１０５０℃程度の低温にて焼成した低温焼成のガラスセラミックで構成されている。詳しくは、各ガラスセラミック層４７（従って多層セラミック基板４５のガラスセラミック部分）は、ムライト及びホウケイ酸系ガラスをセラミックの主成分とするガラスセラミックからなる。
また、多層セラミック基板４５の両表面には、多数の電極４９、５１が形成され、多層セラミック基板４５の内部（詳しくは各ガラスセラミック層４７の境界部分）には、内部配線層５３が形成されている。更に、多層セラミック基板４５の表面の電極４９と裏面の電極５１とを、内部配線層５３を介して電気的に接続するように、基板の厚み方向に伸びる層間接続導体（ビア）５５が形成されている。
従って、前記図２に示す様に、多層セラミック基板４５の表面には、多数の電極４９が露出しており、この電極４９の表面には、上述した接触端子１３（図１参照）が配置されている。
なお、電極４９、５１としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、及びそれらを組み合わせた導体で構成でき、内部配線層５３やビア５５を構成する導体としては、ガラスセラミックの焼成の際に低温で同時焼成可能な、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｔ合金、Ａｇ／Ｐｄ合金などの導体が使用できる。
本実施例では、電極４９、５１は、Ｔｉ層上にＣｕ層、Ｎｉ層、Ａｕ層を順に形成した多層構造（図示せず）となっている。
更に、前記多層セラミック基板４５の表面には、多数の電極４９以外に、基板表面の中央と四隅に、メタライズ層５７が形成されている。
更に、前記多層セラミック基板４５の表面には、多数の電極４９以外に、基板表面の中央と四隅に、メタライズ層５７が形成されている。
このメタライズ層５７は、図４に拡大して示す様に、縦１５．７ｍｍ×横１７．０ｍｍで、四隅の角部が縦２．５ｍｍ×横２．５ｍｍだけ切りかかれた十字形状のパターンである。なお、メタライズ層５７は、下層より、Ｔｉ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕが順次積層されたものである。
一方、図５に示す様に、前記スタッド２３は、例えば外径９．６６ｍｍ×厚み１．０ｍｍの円盤状の大径部１９の上に、例えば外径３．７ｍｍ×高さ５．４ｍｍの円柱状の小径部２１が同軸に形成された円柱構造を有しており、小径部２１の外周はネジ部３３とされている。なお、スタッド２３の材質としては、例えばコバールを採用できる。また、スタッド２３には、ロウ材の濡れ性を向上させるために、ＮｉメッキとＡｕメッキが施されている。
このスタッド２３は、多層セラミック基板４５の中央のメタライズ層５７上にて、メタライズ層５７の中心（面積中心）とスタッド２３の中心を一致させるようにして、例えばＡｕ−Ｓｎ系のロウ材により接合されている。
つまり、メタライズ層５７とスタッド２３との間には、ロウ材からなるロウ材層５９が形成されており、このロウ材層５９は、スタッド２３の大径部１９の外周側にてフィレット（ロウ材溜部）６１を形成している。
特に本実施例では、フィレット６１の外周端は、メタライズ層５７の外周端より、前記請求項１に示した所定の条件を満たすように、スタッド２３の外周の全周にわたって内側に引き下がっている。
即ち、図６（ａ）に示す様に、スタッド２３の底面の面積中心を中心にして、メタライズ層５７の半径方向の長さＭＬと、ロウ材層５９の底面の同じ半径方向の長さＲＬとの差（ＭＬ−ＲＬ）が、スタッド２３の外周の全周にわたり０．６５ｍｍ以上である。
また、本実施例では、フィレット６１の外周端は、メタライズ層５７の外周端より、前記請求項２に示した所定の条件を満たすように、内側に引き下がっている。
即ち、図６（ｂ）に示す様に、フィレット６１の底辺の長さＦとフィレット６１の高さＨとの比（Ｆ／Ｈ）が、４．３以上である。
即ち、図６（ｂ）に示す様に、フィレット６１の底辺の長さＦとフィレット６１の高さＨとの比（Ｆ／Ｈ）が、４．３以上である。
ここで、フィレット６１の底辺の長さＦとは、スタッド２３の外周面から、その法線方向の外側に張り出す長さ（平均値）であり、フィレット６１の高さＨとは、メタライズ層５７の表面からのフィレット６１の高さ（平均値）である。
ｃ）次に、半導体素子検査用基板１の製造方法を、図７及び図８に基づいて詳細に説明する。
(1)まず、多層セラミック基板４５の製造方法を説明する。
(1)まず、多層セラミック基板４５の製造方法を説明する。
・セラミック原料粉末として、平均粒径：３μｍ、比表面積：２．０ｍ2／ｇのＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3を主成分とするホウケイ酸系ガラス粉末と、平均粒径：２μｍ、比表面積：３．０ｍ2／ｇのムライト粉末とを用意した。
更に、シート成形時のバインダー成分及び可塑剤成分として、アクリル系バインダー及びＤＯＰ（ジ・オクチル・フタレート）を用意した。
そして、アルミナ製のポットに、ホウケイ酸ガラス粉末とムライト粉末とを、質量比で５０：５０、総量１０００ｇ投入するとともに、アクリル樹脂を１２０ｇ投入した。更に、適当なスラリー粘度とシート強度を持たせるのに必要な量の溶剤（ＭＥＫ：メチルエチルケトン）と可塑剤（ＤＯＰ）を上記ポットに入れ、３時間混合することにより、セラミックスラリーを得た。
そして、アルミナ製のポットに、ホウケイ酸ガラス粉末とムライト粉末とを、質量比で５０：５０、総量１０００ｇ投入するとともに、アクリル樹脂を１２０ｇ投入した。更に、適当なスラリー粘度とシート強度を持たせるのに必要な量の溶剤（ＭＥＫ：メチルエチルケトン）と可塑剤（ＤＯＰ）を上記ポットに入れ、３時間混合することにより、セラミックスラリーを得た。
得られたセラミックスラリーを用いて、ドクターブレード法により、厚み０．１５ｍｍの（各ガラスセラミック層４７用の）第１グリーンシートを作製した。
・また、前記第１グリーンシートを作製する工程とは別に、拘束シート（第２グリーンシート）を作製するために、セラミック原料粉末として、平均粒径：２μｍ、比表面積：１ｍ2／ｇのアルミナ粉末を用意した。
・また、前記第１グリーンシートを作製する工程とは別に、拘束シート（第２グリーンシート）を作製するために、セラミック原料粉末として、平均粒径：２μｍ、比表面積：１ｍ2／ｇのアルミナ粉末を用意した。
更に、シート形成時のバインダー成分としてアクリル系バインダー、可塑剤成分としてＤＯＰ、溶剤としてＭＥＫを用意した。
そして、前記第１グリーンシートと同様に、アルミナ製のポットに、アルミナ粉末を１０００ｇ、アクリル樹脂を１２０ｇ投入し、更に、スラリー粘度とシート強度を持たせるために、必要な量の溶剤（ＭＥＫ）と可塑剤（ＤＯＰ）を投入し、３時間混合してスラリーを得た。
そして、前記第１グリーンシートと同様に、アルミナ製のポットに、アルミナ粉末を１０００ｇ、アクリル樹脂を１２０ｇ投入し、更に、スラリー粘度とシート強度を持たせるために、必要な量の溶剤（ＭＥＫ）と可塑剤（ＤＯＰ）を投入し、３時間混合してスラリーを得た。
このスラリーを用いて、ドクターブレード法により、厚み０．３０ｍｍの第２グリーンシートを作製した。
・次に、前記第１グリーンシートに、ビアホールを形成し、そのビアホールに、例えばＡｇ系ペーストを充填した。また、第１グリーンシートの表面の必要な箇所に、Ａｇ系ペーストを用いて、印刷によって（内部配線層５３となる）導電パターンを形成した。
・次に、前記第１グリーンシートに、ビアホールを形成し、そのビアホールに、例えばＡｇ系ペーストを充填した。また、第１グリーンシートの表面の必要な箇所に、Ａｇ系ペーストを用いて、印刷によって（内部配線層５３となる）導電パターンを形成した。
・次に、各第１グリーンシートを、順次積層し、更にその積層体の両側に第２セラミックシートを積層した。
・次に、プレス機にて、第２セラミックシートを積層した積層体の積層方向の両側から０．２ＭＰａの押圧力を加えながら、８５０℃にて３０分間焼成（脱脂焼成）した。
・次に、プレス機にて、第２セラミックシートを積層した積層体の積層方向の両側から０．２ＭＰａの押圧力を加えながら、８５０℃にて３０分間焼成（脱脂焼成）した。
・この、焼結体の両主面に残っている（未焼結の）第２グリーンシートを、水を媒体として超音波洗浄機により除去し、更に、焼結体の両外側表面を、アルミナ質砥粒を用いたラップ研磨により研磨した。なお、その後、ポリッシュ研磨を行ってもよい。
(2)次に、メタライズ層５７の形成方法について説明する。
図７に示す様に、研磨した焼結体の表面に、スパッタによって、Ｔｉ薄膜７１、Ｃｕ薄膜７３を順次形成した。
図７に示す様に、研磨した焼結体の表面に、スパッタによって、Ｔｉ薄膜７１、Ｃｕ薄膜７３を順次形成した。
次に、その上に、メタライズ層５７のパターン以外を覆う様にレジスト７５を形成した。
次に、メタライズ層５７のパターンの部分に、電解メッキによってＣｕ層７７、Ｎｉ層７９を形成した。
次に、メタライズ層５７のパターンの部分に、電解メッキによってＣｕ層７７、Ｎｉ層７９を形成した。
次に、レジスト７５を除去した後に、メタライズ層５７のパターン以外の部分のＣｕ薄膜７１、Ｔｉ薄膜７３をエッチングにより除去した。
その後、残ったパターン部分の周囲に、電解メッキによって、Ｎｉ層８１、Ａｕ層８３を形成して、メタライズ層５７を完成した。
その後、残ったパターン部分の周囲に、電解メッキによって、Ｎｉ層８１、Ａｕ層８３を形成して、メタライズ層５７を完成した。
なお、焼結体の表面には、メタライズ層５７の形成と同時に、ビア５５に対応する位置に、従来と同様に、スパッタ、レジスト、メッキ等により、（上述したＴｉ層、Ｃｕ層、Ｎｉ層、Ａｕ層からなる）電極４９、５１が形成される。
(3)次に、スタッド２３の接合方法について説明する。
図８（ｂ）に示す様に、メタライズ層５７の上に、８０Ａｕ／２０Ｓｎのロウ材箔（プリフォーム）９１を配置し、図８（ａ）に示す様な、カーボン製のロウ付け治具の容器９３内に多層セラミック基板４５をセットし、貫通孔９５を有するカーボン製の蓋９７をした。
図８（ｂ）に示す様に、メタライズ層５７の上に、８０Ａｕ／２０Ｓｎのロウ材箔（プリフォーム）９１を配置し、図８（ａ）に示す様な、カーボン製のロウ付け治具の容器９３内に多層セラミック基板４５をセットし、貫通孔９５を有するカーボン製の蓋９７をした。
次に、図８（ｂ）に示す様に、スタッド２３を、蓋９７の貫通孔９５から入れてロウ材箔９１上に載置し、スタッド２３上にステンレス製のウエイト９９を載置した。
そして、還元雰囲気のベルト炉中にて、ロウ付けした。詳しくは、３００℃以上で３０分間保持し、その後冷却した。
そして、還元雰囲気のベルト炉中にて、ロウ付けした。詳しくは、３００℃以上で３０分間保持し、その後冷却した。
これにより、メタライズ層５７上にスタッド２３が接合された半導体素子検査用基板１が完成した。
ｄ）この様にして製造された本実施例の半導体素子検査用基板１においては、スタッド２３の底面の面積中心を中心にして、メタライズ層５７の半径方向の長さＭＬと、ロウ材層５９の底面の同じ半径方向の長さＲＬとの差（ＭＬ−ＲＬ）が、スタッド２３の外周の全周にわたり０．６５ｍｍ以上であるので、ロウ付け工程における冷却段階で、ロウ材端部に発生する応力がメタライズ層５７中で緩和されることにより、後に実験例の表１及び表４に示す様に、スタッド２３の接合強度を十分に確保することができる。
ｄ）この様にして製造された本実施例の半導体素子検査用基板１においては、スタッド２３の底面の面積中心を中心にして、メタライズ層５７の半径方向の長さＭＬと、ロウ材層５９の底面の同じ半径方向の長さＲＬとの差（ＭＬ−ＲＬ）が、スタッド２３の外周の全周にわたり０．６５ｍｍ以上であるので、ロウ付け工程における冷却段階で、ロウ材端部に発生する応力がメタライズ層５７中で緩和されることにより、後に実験例の表１及び表４に示す様に、スタッド２３の接合強度を十分に確保することができる。
また、フィレット６１の底辺の長さＦとフィレット６１の高さＨとの比（Ｆ／Ｈ）が、４．３以上であるので、後述する実験例に示す様に、スタッド２３が接合されたメタライズ層５７の周辺のガラスセラミック層４７において、クラック等の破損が生じ難いという効果が得られる。これにより、スタッド２３の接合強度が向上する。
なお、前記比の数値限定の範囲を満たす限りは、メタライズ層５７のパターンは、十字形状に限らず、円形など各種の形状を採用でき、同様に、スタッド２３の底面の形状も、円形に限らず、各種の形状を採用できる。
本実施例は、前記請求項３の発明に対応したものである。
ここでは、スタッドとして、前記実施例１と同様に、底面が円形のものを用い、メタライズ層も同様に、十字形状のパターンのものを採用した。なお、寸法等、特に記載しない事項は、前記実施例１と同様である。
ここでは、スタッドとして、前記実施例１と同様に、底面が円形のものを用い、メタライズ層も同様に、十字形状のパターンのものを採用した。なお、寸法等、特に記載しない事項は、前記実施例１と同様である。
特に本実施例では、前記図６（ｃ）に示す様に、メタライズ層の表面積Ｍとスタッドの底面積Ｓとの比（Ｍ／Ｓ）が、１．８以上であるので、後の実験例に示す様に、スタッドの接合強度が高いという効果がある。
本実施例は、前記請求項４の発明に対応したものである。
ここでは、スタッドとして、前記実施例１と同様に、底面が円形のものを用い、メタライズ層も同様に、十字形状のパターンのものを採用した。なお、寸法等、特に記載しない事項は、前記実施例１と同様である。
ここでは、スタッドとして、前記実施例１と同様に、底面が円形のものを用い、メタライズ層も同様に、十字形状のパターンのものを採用した。なお、寸法等、特に記載しない事項は、前記実施例１と同様である。
本実施例では、メタライズ層の面積中心とスタッドの中心軸を同じ中心とした場合に、前記図６（ｃ）に示す様に、メタライズ層の半径方向の長さ（メタライズ層長さ）ＭＬとスタッドの底面の同じ半径方向の長さ（スタッド底面長さ：半径）ＳＬとの比（ＭＬ／ＳＬ）が１．４以上となる範囲が、図９に示す様に、スタッドの中心角の６２％以上であるので（同図の円の白色部分の中心角の割合）、スタッドの接合強度が高いという効果がある。
なお、メタライズ層も円の場合には、メタライズ層長さＭＬは半径になり、図６（ａ）に示す様に、直径は２ＭＬとなる。
本実施例は、前記請求項５の発明に対応したものである。
ここでは、スタッドとして、前記実施例１と同様に、底面が円形のものを用い、メタライズ層も同様に、十字形状のパターンのものを採用した。なお、寸法等、特に記載しない事項は、前記実施例１と同様である。
ここでは、スタッドとして、前記実施例１と同様に、底面が円形のものを用い、メタライズ層も同様に、十字形状のパターンのものを採用した。なお、寸法等、特に記載しない事項は、前記実施例１と同様である。
本実施例では、メタライズ層の面積中心とスタッドの中心軸を同じ中心とした場合に、前記図６（ｃ）に示す様に、メタライズ層の半径方向の長さ（メタライズ層長さ）ＭＬとロウ材層の底面の同じ半径方向の長さ（ロウ材層底面長さ：半径）ＲＬとの比（ＭＬ／ＲＬ）が１．１以上となる範囲が、図９に示す様に、スタッドの中心角の６２％以上であるので（同図の円の白色部分の中心角の割合）、スタッドの接合強度が高いという効果がある。
＜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。
＜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。
本実験例では、本発明例として、下記表１〜表４に示す寸法にて、それ以外は、前記実施例１と同様な製造方法にて半導体素子検査用基板を製造し、スタッドの接合強度（引張強度）を調べた。その結果を同じく表１〜表４に記す。
但し、本実験例では、実験例１、５〜７のメタライズ層は円形であり、実験例２〜４のメタライズ層は前記実施例１の図４に示す様な十字形（相似形状）である。また、ロウ材層の平面形状及びスタッドの底面は、全ての実施例において円形である。
ここで、表２のデータは、請求項２に対応する値（Ｆ／Ｈが４．３以上）を示しており、表３のデータは、請求項３に対する値（Ｍ／Ｓが１．８以上）を示している。また、表４のデータは、請求項１の発明において、（ＭＬ−ＲＬ）が０．６５ｍｍ以上の例を示している。また、同表４のデータは、請求項４の発明において、ＭＬ／ＳＬが１．４以上となる範囲が中心角の６２％以上の例と、請求項５の発明において、ＭＬ／ＲＬが１．１以上となる範囲が中心角の６２％以上の例を示している。
なお、表１〜表４における各寸法は、前記図６に示すものであり、複数箇所（９箇所）の平均を求めた値である。また。引張強度は、多層セラミック基板を固定し、スタッドを上方に引っ張った時に、スタッドが剥離した際の強度を、ロードセル（力検出器）により測定したものである。
また、本発明から外れる比較例として、下記表５〜表８に示す寸法にて、前記本発明例と同様にして、半導体素子検査用基板を製造し、スタッドの接合強度（引張強度）を調べた。その結果を同じく表５〜表８に記す。
なお、ここで、表６のデータは、請求項２の比較例に対応する値を示しており、表７のデータは、請求項３の比較例に対する値を示している。また、表８のデータは、請求項１の比較例として、（ＭＬ−ＲＬ）が０．６５ｍｍ未満の例を示している。また、同表８のデータは、請求項４の比較例として、ＭＬ／ＳＬが１．４未満の例と、請求項５の比較例として、ＭＬ／ＲＬが１．１未満の例を示している。なお、比較例のメタライズ層、ロウ材層、スタッドの底面は、全て円形である。
なお、ここで、表６のデータは、請求項２の比較例に対応する値を示しており、表７のデータは、請求項３の比較例に対する値を示している。また、表８のデータは、請求項１の比較例として、（ＭＬ−ＲＬ）が０．６５ｍｍ未満の例を示している。また、同表８のデータは、請求項４の比較例として、ＭＬ／ＳＬが１．４未満の例と、請求項５の比較例として、ＭＬ／ＲＬが１．１未満の例を示している。なお、比較例のメタライズ層、ロウ材層、スタッドの底面は、全て円形である。
前記表１〜表８から明らかな様に、請求項１〜５の発明の構成を有するものは、比較例に比べて接合強度が高いという顕著な効果を奏する。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
１…半導体素子検査用基板
２３…スタッド
４５…多層セラミック基板
４７…ガラスセラミック層
４９、５１…電極
５７…メタライズ層
５９…ロウ材層
２３…スタッド
４５…多層セラミック基板
４７…ガラスセラミック層
４９、５１…電極
５７…メタライズ層
５９…ロウ材層
Claims (7)
- 多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、
前記突出部材の底面の面積中心を中心にして、前記メタライズ層の径方向の長さＭＬと、前記ロウ材層の底面の同じ径方向の長さＲＬとの差（ＭＬ−ＲＬ）が、前記突出部材の外周の全周にわたって０．６５ｍｍ以上であることを特徴とする半導体素子検査用基板。 - 多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、
前記突出部材の外周における前記ロウ材層のフィレットの底辺の長さＦとフィレットの高さＨとの比（Ｆ／Ｈ）が、４．３以上であることを特徴とする半導体素子検査用基板。 - 多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、
前記メタライズ層の表面積Ｍと前記突出部材の底面積Ｓとの比（Ｍ／Ｓ）が、１．８以上、４．０以下であることを特徴とする半導体素子検査用基板。 - 多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、
前記半導体素子検査用基板を厚み方向に見た場合に、前記突出部材の底面の面積中心を中心にして、前記メタライズ層の径方向の長さＭＬと前記突出部材の底面の同じ径方向の長さＳＬとの比（ＭＬ／ＳＬ）が１．４以上となる範囲が、前記突出部材の中心角の６２％以上であることを特徴とする半導体素子検査用基板。 - 多層セラミック基板の表面にメタライズ層を備えるとともに、該メタライズ層上にロウ材層を介して基板表面から突出する突出部材が接合され、該突出部材は半導体素子検査用基板を基板保持装置に固定するためのスタッドである半導体素子検査用基板であって、
前記半導体素子検査用基板を厚み方向に見た場合に、前記突出部材の底面の面積中心を中心にして、前記メタライズ層の径方向の長さＭＬと前記ロウ材層の底面の同じ径方向の長さＲＬとの比（ＭＬ／ＲＬ）が１．１以上となる範囲が、前記突出部材の中心角の６２％以上であることを特徴とする半導体素子検査用基板。 - 前記多層セラミック基板は、ガラスセラミックからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体素子検査用基板。
- 前記スタッドは、前記基板表面に接合される面の面積が６０〜１１０ｍｍ２であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体素子検査用基板。
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