JP6551601B2 - 配線基板およびこれを備えるプローブカード - Google Patents

Description

本発明は、主面に電極が形成された配線基板およびこれを備えるプローブカードに関する。

近年の半導体素子の外部端子の高密度化に伴い、この種の半導体素子の電気検査が可能なプローブカード用の配線基板の開発が進められている。例えば、図６に示すように、特許文献１に記載の積層配線基板１００は、複数のセラミック層１０１ａが積層されて成るコア基板１０１と、複数の樹脂層１０２ａ（例えば、ポリイミド）が積層されて成る樹脂部１０２とを備える。ここで、積層配線基板１００の上面には、それぞれプローブピンと接続される複数の接続電極１０３が形成される。また、積層配線基板１００の下面には、各接続電極１０３それぞれに対応するように設けられた複数の外部電極１０４が、各接続電極１０３のピッチよりも広いピッチで配置される。そして、対応する接続電極１０３と外部電極１０４同士が、積層配線基板１００の内部に形成された配線電極１０５および層間接続導体１０６を介して接続されることで、積層配線基板１００に再配線構造が形成されている。

このようなプローブカードに搭載される積層配線基板１００では、プローブピンが接続される接続電極１０３は、例えば、Ｃｕめっき、Ｎｉめっき、Ａｕめっきの順に積層された複数のめっき層から構成される場合がある。この場合、何度もプローブピンを接触させるため接続電極１０３が摩耗しやすくなり、最外層となるＡｕめっき層の厚みを増して、長期の使用に耐えられるようにする必要がある。また、接続電極１０３の内層のＣｕやＮｉのめっき層は腐食しやすいため、最外層にＡｕめっき層を形成することで、腐食を防止する役割もある。

特開２０１１−２２２９４５号公報（段落００２６〜００２８、図１等参照）

ところで、各めっき層が所定の膜厚で形成されているかを確認するための膜厚測定方法に、蛍光Ｘ線膜厚計を使用した測定方法がある。蛍光Ｘ線膜厚計を使用すると、接続電極１０３を形成した後、接続電極１０３に蛍光Ｘ線を照射することにより非破壊で接続電極１０３の各めっき層の膜厚を測定することができる。しかしながら、接続電極１０３のように、最外層のＡｕめっき層が厚く形成されている場合、蛍光Ｘ線の強度が大きく減衰されるため、内層側のＣｕめっき層やＮｉめっき層の膜厚の正確な測定ができないという問題がある。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、複数のめっき層で形成された電極を有する配線基板において、蛍光Ｘ線膜厚計により非破壊で各めっき層の膜厚を測定する際の測定精度を向上させることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の積層配線基板は、主面に電極が形成された配線基板において、前記電極は最外層にＡｕめっき層を有する複数のめっき層で形成され、前記Ａｕめっき層に凹部が形成され、前記凹部が、前記Ａｕめっき層を貫通する貫通孔であることを特徴としている。

この構成によると、最外層のＡｕめっき層の凹部を利用して電極内層側のめっき層の膜厚を測定することができるため、蛍光Ｘ線膜厚計を使用して内層側のめっき層の膜厚を測定する際の測定精度を向上させることができる。また、凹部とその周囲とのコントラスト差を利用して、電極自体を画像による認識マークとして利用することができるため、電極形状に歪みがある場合でも、正確な位置座標の認識をすることができる。

また、膜厚の厚いＡｕめっき層に貫通孔が形成されているため、この貫通孔から蛍光Ｘ線を照射することにより、蛍光Ｘ線膜厚計を利用して電極内層側のめっき層の膜厚を測定する際の測定精度を向上させることができる。

また、前記凹部の底部が、前記Ａｕめっき層と異なる膜質のＡｕ皮膜により被覆されていてもよい。この場合、前記凹部の貫通孔の底部にＡｕめっき層とは膜質の異なるＡｕ皮膜を形成することにより、凹部とその周囲とのコントラスト差を利用して、電極を認識マークとして使用する場合における認識精度をより向上させることが可能になる。また、凹部の底部にＡｕ皮膜を形成することにより、電極内層側のめっき層の腐食を防止し、耐久性を向上させることができる。

また、前記Ａｕ皮膜は、前記凹部の側面および前記電極の表面をさらに被覆してもよい。この場合、電極表面にＡｕ皮膜を形成することにより電極の耐久性が上がるため、長期的な信頼性が向上する。

また、前記凹部における前記Ａｕ皮膜が１μｍ以下の膜厚であってもよい。Ａｕ皮膜の膜厚が１μｍ以下である場合は、蛍光Ｘ線膜厚計を利用した測定の誤差が小さいため、蛍光Ｘ線膜厚計による膜厚測定の精度を向上させることができる。

また、上記の配線基板を、被検査物の電気検査を行うプローブカードに使用するのが好ましい。こうすると、耐久性が高く、かつ、マザー基板との接続信頼性の高いプローブカードを提供することができる。

本発明によれば、配線基板の主面に形成された複数のめっき層からなる電極の、最外層であるＡｕめっき層に凹部を設けることで、Ａｕめっき層の厚みに起因して発生する蛍光Ｘ線膜厚計による膜厚測定の誤差を低減することができるため、非破壊による各めっき層の膜厚測定の精度を向上させることができる。また、電極表面において、凹部とその周囲とのコントラスト差を利用することにより、電極を認識マークとして使用することができる。

本発明の第１実施形態にかかる配線基板の断面の拡大図である。 Ｎｉめっき層の膜厚の実厚測定値と蛍光Ｘ線測定値のずれを示すグラフである。 図１の配線基板の製造方法を示す図である。 図１の配線基板における電極の凹部の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる配線基板の製造方法を示す図である。 従来の配線基板の断面図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態にかかる配線基板１について、図１および図３を参照して説明する。なお、図１は配線基板１の断面の拡大図、図３は図１の配線基板１の製造方法を示す図である。

この実施形態にかかる配線基板１は、コア基板２の主面２ａに複数の電極３が形成され、例えば、半導体素子などの非検査物の電気検査に使用されるプローブカードに搭載されて使用される。図１に示すように、配線基板１は、コア基板２とコア基板２の主面２ａに形成された電極３により構成される。コア基板２と電極３の間には給電膜４が形成されている。なお、プローブカードに搭載される配線基板１には、通常複数の電極が形成されるが、そのうちの１つの電極を拡大した図を用いて説明する。

コア基板２は、例えば、ホウケイ酸系ガラスを含有するセラミック（例えば、アルミナなど）を主成分とする低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）、高温焼成セラミック（ＨＴＣＣ）など、種々のセラミックで形成することができる。また、コア基板２は多層構造であってもよい。

コア基板２の主面２ａには、給電膜４が形成されている。これは、電解めっきを実施する際に給電を行うためのもので、ＴｉもしくはＣｕ等の金属膜がスパッタにより成膜されている。さらに給電膜４に複数のめっき層からなる電極３が形成されている。電極３は、Ｃｕめっき層３ａ、Ｎｉめっき層３ｂ、Ａｕめっき層３ｃ、および電極３の表面を覆うＡｕ皮膜３ｄにより構成される。Ｃｕめっき層３ａ、Ｎｉめっき層３ｂはそれぞれ、電解Ｃｕめっき、電解Ｎｉめっきにより形成される。

Ａｕめっき層３ｃは、例えば、硬質Ａｕをめっきする電解Ａｕめっきにより形成され、厚みが２μｍ程度であり、プローブピンとの接触の際の耐摩耗性を向上させるため、Ｃｕめっき層３ａやＮｉめっき層３ｂよりも厚く形成されている。また、Ａｕめっき層３ｃには凹部５が形成されている。この実施形態では凹部５は、Ａｕめっき層３ｃを貫通する貫通孔であるが、凹部５は、Ａｕめっき層３ｃを貫通していなくてもよい。

Ａｕ皮膜３ｄは、Ａｕめっき層３ｃとは膜質の異なる軟質Ａｕめっきにより形成される。例えば、無電解めっき（置換無電解めっき、もしくは置換還元無電解めっき）や電解めっき、補修のための筆メッキによる電解めっき（部分めっき）などにより形成することができる。また、Ａｕ皮膜３ｄは、図１に示すように、凹部５の底部、側面、および、電極３の表面を被覆するように形成される。

ここで、Ａｕめっき層３ｃの膜厚と内層側のＮｉめっき層３ｂの膜厚の実厚測定値と蛍光Ｘ線測定値との関係は図２に示すようになる。すなわち、図２は、電極３の最外層のＡｕめっき層３ｃの膜厚により、電極３の内層側のＮｉめっき層３ｂの膜厚の実厚測定値と蛍光Ｘ線による測定値とでどの程度の誤差が生じるかを示したグラフである。図２において、横軸はＡｕめっき層３ｃの膜厚、縦軸はＮｉめっき層３ｂの実厚測定値と蛍光Ｘ線による測定値との誤差（蛍光Ｘ線測定値から実厚測定値を引いて算出）を表している。図２に示すように、最外層であるＡｕめっき層３ｃの膜厚が１μｍを超えると、Ｎｉめっき層３ｂの実厚測定値と蛍光Ｘ線による測定値との誤差が大きくなる傾向にあることがわかる。したがって、この実施形態のように、凹部５の底部を被覆するように形成されたＡｕ皮膜３ｄを通してＸ線を照射し、内層側のＣｕめっき層３ａやＮｉめっき層３ｂの膜厚を測定するため、Ａｕ皮膜３ｄの膜厚が１μｍ以下になるようにＡｕ皮膜３ｄを形成すれば、特に、実厚測定値と蛍光Ｘ線による測定値との誤差を小さくできる。

（配線基板の製造方法）
次に、配線基板１の製造方法を、図３を参照して説明する。まず、図３（ａ）に示すように、コア基板２を準備し、コア基板２の主面２ａに給電膜４を形成する。給電膜４は、ＴｉもしくはＣｕ等の金属膜をスパッタにより成膜して形成する。その後、給電膜４上にめっきレジスト６を形成する。めっきレジスト６は、例えば、エポキシ樹脂などの感光性樹脂を所定の位置に塗布し、露光、現像して形成することができる。次に、電極３のＣｕめっき層３ａ、およびＮｉめっき層３ｂをそれぞれ電解Ｃｕめっき、および電解Ｎｉめっきにより積層形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、Ｎｉめっき層３ｂの所定の位置（Ａｕめっき層３ｃの凹部を形成する位置）にＡｕめっきレジスト７を追加で形成する。このＡｕめっきレジスト７も、めっきレジスト６と同様にエポキシ樹脂などの感光性樹脂により形成することができる。

Ａｕめっきレジスト７の形成後、図３（ｃ）に示すように、Ｎｉめっき層３ｂの表面に硬質ＡｕのＡｕめっき層３ｃを電解Ａｕめっきにより形成する。その後、図３（ｄ）に示すように、めっきレジスト６およびＡｕめっきレジスト７を剥離することにより、Ａｕめっき層３ｃに凹部５が形成される。

次に、図３（ｅ）に示すように、給電膜４のめっきレジスト６に覆われていた領域、すなわち、電極３から露出する給電膜４をエッチングにより除去する。最後に、凹部５の底部と側面、および電極３の表面に、Ａｕめっき層３ｃとは膜質の異なる、例えば、軟質Ａｕの無電解めっきを実施してＡｕ皮膜３ｄを厚さ１μｍ以下に形成することにより、配線基板１が完成する。

したがって、上記した実施形態によれば、電極３の各めっき層３ａ〜３ｃを形成後、蛍光Ｘ線膜厚計を使用して非破壊で各めっき層３ａ〜３ｃの膜厚を測定する際に、Ａｕめっき層３ｃよりも厚みの薄い凹部５の底部を覆う１μｍ以下の膜厚のＡｕ皮膜３ｄを通してＸ線を照射することができるため、従前の厚いＡｕめっき層３ｃを通ることによる蛍光Ｘ線の減衰を大幅に抑制することができ、非破壊で電極３の内層側のＣｕめっき層３ａやＮｉめっき層３ｂの膜厚を精度よく測定することができる。

また、凹部５とその周囲のコントラスト差を利用した画像認識において、凹部５を認識マークとして活用することができる。すなわち、個々の電極に認識マークを形成することができるため、例えば、プローブピンの位置合わせなどを容易に行うことができる。

また、電極３の表面をＡｕ皮膜３ｄで被覆することで、電極３の耐久性が高まり、配線基板１の長期的な信頼性を向上させることができる。さらに、Ａｕ皮膜３ｄの厚みを１μｍ以下にすることで、電極３の内層側のＣｕめっき層３ａやＮｉめっき層３ｂの蛍光Ｘ線膜厚計による膜厚測定の精度を向上させることができる。

（電極の変形例）
図４に示すように、Ａｕ皮膜３ｄは凹部５の底部だけを被覆していても構わない。この場合、凹部５とその周囲でＡｕめっきの膜質が異なるため、コントラスト差を大きくすることができ、電極３を認識マークとして利用しやすくなる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態にかかる配線基板１について、図５を参照して説明する。なお、図５は、配線基板１の製造方法を示す図である。

この実施形態にかかる配線基板１が、図１、図３を参照して説明した第１実施形態と異なるところは、配線基板１の製造方法が異なることである。その他の構成は第１実施形態の配線基板１と同じであるため、同一符号を付すことにより説明を省略する。

（配線基板の製造方法）
この実施形態にかかる配線基板１の製造方法を、図５を参照して説明する。まず、図５（ａ）に示すように、コア基板２を準備し、主面２ａに給電膜４を形成する。給電膜４は、ＴｉもしくはＣｕ等の金属膜をスパッタにより成膜して形成する。その後、給電膜４上にめっきレジスト６を形成する。めっきレジスト６は、例えば、エポキシ樹脂などの感光性樹脂を所定の位置に塗布し、露光、現像して形成することができる。次に、電極３のＣｕめっき層３ａ、Ｎｉめっき層３ｂ、およびＡｕめっき層３ｃを、それぞれ、電解Ｃｕめっき、電解Ｎｉめっき、電解Ａｕめっき（硬質Ａｕめっき）により形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、めっきレジスト６を剥離し、給電膜４のめっきレジスト６に覆われていた領域、すなわち、電極３から露出する給電膜４をエッチングにより除去する。

次に、図５（ｃ）に示すように、先端の尖ったプローブでＡｕめっき層３ｃの表面の凹部５を形成する部分をくり抜いて、凹部５を形成する。この時、Ａｕめっき層３ｃよりもＮｉめっき層３ｂの硬度が高いため、Ｎｉめっき層３ｂにプローブが当たってもくり抜かれずに、凹部５の底部からＮｉめっき層３ｂが露出する。

次に、図５（ｄ）に示すように、部分電解めっき（筆めっき）により、凹部５の底部と側面、および電極３の表面にＡｕ皮膜３ｄを形成し、配線基板１が完成する。Ａｕ皮膜３ｄは、Ａｕめっき層３ｃと膜質の異なる軟質Ａｕめっきにより形成される。

したがって、上記した実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、Ａｕ皮膜３ｄを軟質Ａｕめっきにより形成した例を示したが、Ａｕめっき層３ｃと膜質が異なっていればよく、軟質Ａｕめっきに限らない。

本発明は、上記したプローブカードの配線基板に限らず、表面に電極が形成された種々の配線基板に適用することができる。

１ 配線基板
３ 電極
３ｃ Ａｕめっき層
３ｄ Ａｕ皮膜
５ 凹部

Claims (5)

1. 主面に電極が形成された配線基板において、
   前記電極は最外層にＡｕめっき層を有する複数のめっき層で形成され、
   前記Ａｕめっき層に凹部が形成され、
   前記凹部が、前記Ａｕめっき層を貫通する貫通孔であることを特徴とする配線基板。
2. 前記凹部の底部が、前記Ａｕめっき層と異なる膜質のＡｕ皮膜により被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記Ａｕ皮膜は、前記凹部の側面および電極の表面をさらに被覆することを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
4. 前記凹部における前記Ａｕ皮膜が１μｍ以下の膜厚であることを特徴とする請求項２または３に記載の配線基板。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の配線基板を備え、半導体素子の電気検査を行うことを特徴とするプローブカード。

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