JP6887862B2 - 有機回路基板、回路基板およびプローブカード - Google Patents

Description

本発明は、有機回路基板、回路基板およびプローブカードに関する。

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用の基板として、セラミック多層基板と、セラミック多層基板上に設けられた有機多層部とを有する回路基板が用いられている。有機多層部は、互いに積層された複数の樹脂層と、樹脂層の層間または露出表面に設けられた薄膜導体とを含んでいる。樹脂層の上下の薄膜導体同士は、樹脂層を厚み方向に貫通する貫通導体によって互いに電気的に接続されている。

特許文献１記載の回路基板は、有機多層部において、基材層と接着層とが順次積層されている。薄膜導体は、基材層内に埋め込まれており、基材層内で薄膜導体と一端部で一体化されている貫通導体は、基材層から接着層にかけて貫通している。貫通導体の他端部は、隣接する基材層内に埋め込まれた他の薄膜導体と接合されている。

特開２０１６−７２２８５号公報

基材層と接着層とは、樹脂の種類が異なるために、熱膨張率が異なる。特にプローブカードとして半導体素子を測定する場合、加熱と冷却とを繰り返す加速試験を行うことがある。加速試験において、熱膨張率の違いにより貫通導体の他端部と薄膜導体との間の接合部分において、破断してしまう。

本発明の実施形態の有機回路基板は、第１樹脂材料からなる第１樹脂層と、前記第１樹脂材料とは異なる第２樹脂材料からなる第２樹脂層とが積層された第１樹脂絶縁層と、
第３樹脂材料からなる第３樹脂層と、前記第３樹脂材料とは異なる第４樹脂材料からなる第４樹脂層とが積層された第２樹脂絶縁層であって、前記第２樹脂層と前記第３樹脂層とが、積層方向に隣接するように前記第１樹脂絶縁層に積層された第２樹脂絶縁層と、
前記第１樹脂層内に埋設された第１配線層と、
前記第３樹脂層内に埋設された第２配線層と、
前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とを貫通し、一方端部が前記第１配線層に接合され、他方端部が前記第２配線層に接合された貫通導体であって、前記第１樹脂層内に埋設された第１埋設部と前記第２樹脂層内に埋設された第２埋設部とを含み、貫通方向に垂直な断面積が前記第２埋設部において断続的に大きくなる段差部を有する貫通導体と、を備える。

また本発明の実施形態の回路基板は、上記の有機回路基板と、
前記有機回路基板が第１面に積層されるセラミック多層基板と、を備える。

また本発明の実施形態のプローブカードは、上記の回路基板と、
前記第１配線層に電気的に接続されたプローブピンと、を備える。

本発明の実施形態の有機回路基板によれば、貫通方向に垂直な断面積が第２樹脂層内に埋設された第２埋設部において断続的に大きくなる段差部を有するので、有機回路基板が加熱・冷却されたときであっても、第２埋設部に加わる応力が低減され、第２埋設部と第２配線層との接合部分での破断を抑制することができる。

また本発明の実施形態の回路基板によれば、有機回路基板において、第２埋設部と第２配線層との接合部分での破断を抑制することができる。

また本発明の実施形態のプローブカードによれば、有機回路基板において、第２埋設部と第２配線層との接合部分での破断を抑制することができ、検査の安定性が向上する。

第１実施形態の回路基板および回路基板を備えるプローブカードを示す断面図である。 図１の回路基板のＡ部分の拡大断面図である。 第１実施形態の変形例を示すＡ部の拡大断面図である。 第２実施形態を示すＡ部の拡大断面図である。 第３実施形態を示すＡ部の拡大断面図である。

本実施形態の回路基板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、上下の区別等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限定するものではない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の回路基板および回路基板を備えるプローブカードを示す断面図である。図２は、図１の回路基板のＡ部分の拡大断面図である。

本実施形態の回路基板１００は、セラミック多層基板１と、セラミック多層基板１の上面（第１面）１ａに設けられた有機多層部（有機回路基板）とを有している。

セラミック多層基板１は、例えば外形が矩形状等の平板状であり、互いに積層された複数のセラミック絶縁層１１を含んでいる。セラミック多層基板１の上面１ａから下面１ｂにかけて回路導体が設けられている。図１の例において、回路導体は、セラミック絶縁層１１の層間に設けられたセラミック配線導体１２と、セラミック絶縁層１１を厚み方向に貫通しているセラミック貫通導体１３と、セラミック多層基板１の表面（上面１ａおよび下面１ｂ）に設けられたセラミック表層配線１４とを有している。

また、有機多層部は、例えば全体として外形が矩形状等の平板状であり、セラミック多層基板１の上面１ａ上に積層されている。有機多層部は、セラミック多層基板１の上面１ａに積層された第１有機層２と、第１有機層２の上面に積層された第２有機層３と、第２有機層３の上面に積層された第３有機層４とを有している。さらに第３有機層４は、複数の第３副有機層４１が互いに積層されて形成されている。有機多層部の上面から下面にかけて、セラミック多層基板１の回路導体と電気的に接続された導体部が設けられている。導体部は、第１有機層２、第２有機層３および第３有機層４の各層間の所定部位に設けられた薄膜導体層２２、４２と、第１有機層２、第２有機層３および第３有機層４を厚み方向に貫通している貫通導体（後述する第１〜第３有機層貫通導体２３、３２、４３）と、有機多層部の最上面に設けられた端子４４とを有している。上記の回路導体および導体部によって、第３有機層４の上面の端子４４からセラミック多層基板１の下面１ｂのセラミック表層配線１４にかけて導電路（符号なし）が形成されている。すなわち、回路基板の最上面側と最下面側との間の電気的な接続が可能になっている。

回路基板がプローブカード用基板として用いられる場合には、例えば、端子４４にプローブピン７０が取り付けられる。プローブピン７０が半導体素子（図示せず）の電極と接続されるように回路基板が半導体素子に押し付けられる。有機多層部の導体部およびセラミック多層基板１の回路導体等を介してプローブピン７０と電気的に接続された、セラミック多層基板１の下面のセラミック表層配線１４が検査用の外部回路（図示せず）の所定部位と電気的に接続されて、半導体素子の回路に関する動作不良の有無等の種々の検査が行なわれる。

この場合、半導体素子は電気的な検査を行なうために一時的に回路基板の上面に載置される。半導体素子としては、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）またはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体集積回路素子、または半導体基板の表面に微小な電子機械機構が形成されてなるマイクロマシン（いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子）等が挙げられる。

セラミック多層基板１は、例えば回路基板の全体の剛性を確保する機能を有している。セラミック多層基板１によって回路基板としての剛性が高められ、例えばプローブカード用基板として用いられて半導体素子（図示せず）に検査のために押し付けられるときの変形が抑制されている。

セラミック多層基板１は、例えば全体として平面視において多角形状または円形状の板状である。この場合、複数のセラミック絶縁層１１がそれぞれ同様の形状および寸法を有する板状に形成されている。セラミック多層基板１の平面視における寸法は、例えばプローブカード用基板として使用されるときに、検査される半導体素子の平面視における寸法に応じて適宜設定される。

セラミック多層基板１は、例えば上記のように、互いに積層された複数のセラミック絶縁層１１を有している。また、セラミック多層基板１は、セラミック絶縁層１１の層間に設けられたセラミック配線導体１２と、セラミック絶縁層１１を厚み方向に貫通しているセラミック貫通導体１３とを有している。セラミック配線導体１２およびセラミック貫通導体１３は、セラミック多層基板１の上面から下面にかけて導電路（符号なし）を形成している。また、セラミック多層基板１は、上面および下面にセラミック表層配線１４を有している。上記導電路と電気的に接続されたセラミック表層配線１４によって、セラミック多層基板１の上面側と下面側とで有機多層部の導体部および外部回路と上記導電路との電気的な接続が容易に行なわれるようになっている。

セラミック多層基板１に含まれている複数のセラミック絶縁層１１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。

セラミック絶縁層１１の厚みおよび層数は、例えばセラミック配線導体１２、セラミック貫通導体１３およびセラミック表層配線１４の配置の総数および位置等の電気的な条件、セラミック多層基板１の所望の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ている。

また、セラミック配線導体１２、セラミック貫通導体１３およびセラミック表層配線１４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からなる。これらの金属材料（合金材料）は、例えばメタライズ法またはめっき法等の方法でセラミック多層基板１の露出表面または内部等に被着されている。

有機多層部は、セラミック多層基板１上に微細なパターンで端子４４を設けるための部分である。端子４４は、検査対象の半導体素子に設けられた各電極と直接コンタクト可能な程度の微細さが必要とされる。セラミック多層基板１では、このような微細な端子の配置は困難であるので、有機多層部を設けている。有機多層部のうち端子４４が形成されている最上層の第３副有機層４１は、その表面粗さがセラミック多層基板１の表面粗さに比べて小さいため、薄膜形成技術を利用して微細な端子４４の形成が可能になっている。

有機多層部のうちセラミック多層基板１の上面１ａ上に設けられた第１有機層２は、例えば図１の例のように第１副有機層２１をさらに含んでいてもよい。第１副有機層２１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。

セラミック多層基板１の上に第１副有機層２１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多層基板１の上面１ａ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。

第１副有機層２１は、複数層であってもよく、基材層（図示せず）と、基材層とセラミック多層基板１との間に配置されている接着層（図示せず）とをさらに含むものであってもよい。言い換えれば、互いに異なる種類の樹脂からなる複数の第１副有機層２１によって第１有機層２が形成されていてもよい。基材層は第１有機層２としての機械的な強度を確保する部分である。上記樹脂から成る１０μｍ〜５０μｍ程度の基材層の下面に、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，エポキシ樹脂等の接着樹脂を乾燥厚みで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層を形成し、これをセラミック多層基板１の上に重ねて加熱プレスすることで第１有機層２を形成する。

なお、第１有機層２（第１副有機層２１）は、セラミック多層基板１上に上記のように直接に塗布および硬化されることによって、セラミック多層基板１の上面に接着、固定される。この場合、第１副有機層２１が、セラミック多層基板１の上面に直接に接着された上記の接着層を含んでいれば、第１有機層２がより強固にセラミック多層基板１上に接着、固定される。

この第１副有機層２１（第１有機層２）を厚み方向に貫通している第１有機層貫通導体２３は、その下端がセラミック多層基板１の上面１ａのセラミック表層配線１４と直接に接続されている。また、第１有機層２と、後述する第２有機層３との層間（以下、第１層間）には薄膜導体層２２が設けられている。この薄膜導体層２２に第１有機層貫通導体２３の上端が直接に接続され、第１有機層貫通導体２３を介して第１層間の薄膜導体層２２と回路導体とが互いに電気的に接続されている。これによって、有機多層部の導体部とセラミック基板部の回路導体とが互いに電気的に接続されている。

第１有機層貫通導体２３および薄膜導体層２２の製造方法は、例えば、以下の様にすればよい。貫通孔と導体層に対応する開口を有するレジスト膜を第１副有機層２１に形成するとともに、このレジスト膜の開口に位置する第１副有機層２１をエッチングすることによって薄膜導体層２２に対応する凹部を形成する。そしてレーザを使い、第１有機層貫通導体２３に対応する第１副有機層２１を除去する。

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、第１有機層貫通導体２３と薄膜導体層２２となる凹部内に、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、めっき等で銅や金等の電気抵抗の小さい金属で凹部を埋める。レジストを剥離して、盛り上がった金属を研磨等で取り除くことで第１有機層貫通導体２３および薄膜導体層２２を形成できる。

有機多層部のうち第１有機層２の上面に設けられた第２有機層３には、これを厚み方向に貫通している第２有機層貫通導体３２が設けられている。第２有機層３についても複数の第２副有機層３１が含まれていてもよい。

第２有機層３を厚み方向に貫通する第２有機層貫通導体３２は、その下端が第１層間に設けられた薄膜導体層２２の上面と直接に接続されている。セラミック多層基板１の回路導体と電気的に接続された薄膜導体層２２が第１層間で所定パターンに引き回されて、例えば、半導体素子の電極の間隔と外部回路の所定部位の間隔との調整（いわゆるスペーストランスフォーム）が行なわれる。

また、第２有機層貫通導体３２の上端は、第２有機層３と第３有機層４との層間（第２層間）において第３有機層４内の薄膜導体層４２と直接に接続されている。

第２有機層貫通導体３２は、第１有機層貫通導体２３よりも融点が低い金属材料によって形成されている。このような金属材料としては、例えば錫−銀はんだまたは錫−銀−銅はんだ等のはんだが挙げられる。また、金属材料は、錫−銀はんだまたは錫−銀−銅はんだ等に銅粉末が添加されたはんだ（低融点ろう材）でもよい。

第２有機層貫通導体３２の融点が比較的低いため、第２有機層３および第３有機層４を含む有機多層部（第１有機層２を除く部分）のセラミック多層基板１への接合時に、導体部と回路導体との電気的な接続が容易に行なわれる。

第２有機層貫通導体３２のはんだの融点は、例えば２００℃〜２５０℃程度である。これに対して、第１有機層貫通導体２３の融点は、例えば１０００℃〜１１００℃程度である。第２有機層貫通導体３２の融点が上記のように比較的低いため、第１有機層貫通導体２３上に第２有機層貫通導体３２を接合するときに、第２有機層貫通導体３２を加熱溶融させることが容易であり、第１および第２有機層貫通導体２３、３２間の接合が容易である。

また、例えば後述する第３有機層貫通導体４３が設けられた第３有機層４が第２有機層３上にさらに積層されるときに、第１有機層貫通導体２３と第３有機層貫通導体４３とが第２有機層貫通導体３２を介して容易に加熱、接合され得る。すなわち、第２有機層貫通導体３２を含む第２有機層３は、第１有機層２と第３有機層４とを接合する接合層とみなすことができる。

第２有機層３が接合層として機能するときには、例えばあらかじめセラミック多層基板１上に第１有機層２（第１有機層貫通導体２３および薄膜導体層２２を含む）を設けておくとともに、第２有機層３と第３有機層４とを一体として作製し、その後これらを、第２有機層３を介して互いに接合することによって、回路基板を容易に製作することもできる。

第２有機層３は、第２副有機層３１を含んでいてもよい。また、さらに第２副有機層３１は、互いに異なる樹脂材料からなる複数のものであってもよい。複数の第２副有機層３１は、例えば基材層（図示せず）と接着層（図示せず）とを含んでいる。そのうち第２副有機層３１の基材層は、フィルム状に形成され、例えばポリイミド樹脂、ガラスエポキシ樹脂またはポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂等の樹脂材料からなる。第２副有機層３１の接着層を形成する樹脂材料としては、例えば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、ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂接着剤を使用することができる。なお、基材層の両主面に接着層を貼り合わせた構造としてもよい。このようにした場合には、実施形態の回路基板において、第２有機層３の接着層としての機能をさらに効果的なものとすることができる。なお、第１有機層２は、例えば前述したようにあらかじめセラミック多層基板１の上面に接合されていることによって、接着層を接着させるための下地樹脂層として機能するものとみなすこともできる。例えば接着層（第２有機層３）を介して、後述する第３有機層４がセラミック多層基板１上に接合される。これによって、セラミック基板部と有機多層部（特に第１有機層２を除く部分）との接合が容易であり、生産性の向上について有利な回路基板とすることができる。

第３有機層４は、例えば第２有機層３の第２有機層貫通導体３２と電気的に接続された端子４４を、第２有機層貫通導体３２の隣接間隔よりも狭い隣接間隔で設けるための部分である。有機多層部の導体部のうち第３有機層４に設けられた部分は、例えば、第２有機層貫通導体３２と接続された部分から端子４４と接続された部分にかけて次第に隣接間隔が狭くなり、これによって、互いに隣接間隔が異なるセラミック表層配線１４と端子４４との電気的な接続が容易に行なわれている。言い換えれば、第３有機層４は導体部のスペーストランスフォームをより容易なものとする部分である。

第３有機層４についても、例えば第１有機層２と同様に、第３副有機層４１をさらに含む。図２に示すように、第３副有機層４１は、例えば基材層４１ａおよび接着層４１ｂを含んでいる。基材層４１ａと接着層４１ｂとは、互いに異なる樹脂材料からなり、熱膨張率が異なっている。

第３有機層４の複数の第３副有機層４１をそれぞれに厚み方向に貫通している第３有機層貫通導体４３（貫通導体）は、上記のようにセラミック多層基板１の回路導体を端子４４に接続する導体部の一部を形成している。例えば下層から上層の第３有機層４に向かって第３有機層貫通導体４３同士の隣接間隔（ギャップ）が次第に狭くなって、上記のスペーストランスフォームが有効に行なわれている。

第３有機層４の層間に設けられているそれぞれの薄膜導体層４２も、上記のようにセラミック基板部の回路導体を端子４４に接続する導体部の一部を形成している。例えば互いに隣接間隔が異なる上下の第３有機層貫通導体４３同士が、薄膜導体層４２（第１配線層、第２配線層等）を介することによって容易に互いに電気的接続されている。

本実施形態の特徴について、図２に示す拡大断面図を用いて詳細に説明する。第３有機層４は、例えば第１樹脂材料であるポリイミド樹脂等からなる基材層４１ａ（第１樹脂層）と、第２樹脂材料であるポリアミドイミド樹脂等からなり基材層４１ａにプレス成形等の方法で形成された接着層４１ｂ（第２樹脂層）とが積層された第１樹脂絶縁層を有している。さらに、図２に示すように、第３有機層４は、例えば第３樹脂材料であるポリイミド樹脂等からなる基材層４１ｃ（第３樹脂層）と、第４樹脂材料であるポリアミドイミド樹脂等からなり基材層４１ｃにプレス成形等の方法で形成された接着層４１ｄ（第４樹脂層）とが積層された第２樹脂絶縁層を有しており、第２樹脂層の接着層４１ｂと第３樹脂層の基材層４１ｃとが隣接して積層されている。このように、基材層と接着層とを、積層の単位としてあらかじめ接着、一体化させて樹脂絶縁層としておき、樹脂絶縁層をさらに複数重ねて第３有機層４を構成することもできる。

基材層４１ａには、薄膜導体層４２ａ（第１配線層）が埋設されており、基材層４１ｃにも薄膜導体層４２ｂ（第２配線層）が埋設されている。第３有機層貫通導体４３は、基材層４１ａと接着層４１ｂとを貫通しており、一方端部が薄膜導体層４２ａに接合され、他方端部が薄膜導体層４２ｂに接合されている。第３有機層貫通導体４３は、基材層４１ａに埋設された部分である第１埋設部４３ａと接着層４１ｂに埋設された部分である第２埋設部４３ｂとを含む。第３有機層貫通導体４３は、貫通方向に垂直な断面積が第２埋設部４３ｂにおいて断続的に大きくなる段差部４３０を有する。第１埋設部４３ａは、相対的に断面積が小さい部位であり、第２埋設部４３ｂにおいて、断面積が最大となる部分が段差部４３０となる。上記のような製造方法によれば、第３有機層貫通導体４３と薄膜導体層４２ａとは、一体的に形成することができる。第３有機層貫通導体４３と薄膜導体層４２ｂとは、それぞれ個別に形成されたものを接合することになる。従来は、この第３有機層貫通導体４３と薄膜導体層４２ｂとの接合部分において、破断が生じ易くなっていた。

本実施形態では、第３有機層貫通導体４３が円柱状である。図２に示すように、第１埋設部４３ａが小径の円柱であり、第２埋設部４３ｂが大径の円柱であり、これらが、基材層４１ａと接着層４１ｂとの界面において、同心で接続された形状となっている。この界面において断面積が最大となり、断面積が断続的に大きくなる段差部４３０となっている。段差部４３０は、界面に沿っている段差面４３０ａを有していてもよく、本実施形態では、段差面４３０ａが、界面に平行な面であり、段差面４３０ａと基材層４１ａとが直接接触している。第３有機層４を含む有機多層部が加熱・冷却されたときに、基材層４１ａと接着層４１ｂとの熱膨張係数の違いにより、第３有機層貫通導体４３に応力が加わることになる。このとき、小径の第１埋設部４３ａが変形することにより、第２埋設部４３ｂに加わる応力が低減され、第２埋設部４３ｂと薄膜導体層４２ｂとの接合部分での破断を抑制することができる。破断を抑制することによって、局所的な電気抵抗値の上昇の抑制、断線の発生の抑制が可能となる。

以上のような有機多層部を有する回路基板は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、セラミック多層基板１を準備する。セラミック多層基板１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。すなわち、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を添加混合して作製したスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等のシート成形技術でシート状に成形することによってセラミックグリーンシートを作製して、その後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工によって適当な形状および寸法とするとともに、これを約１３００〜１５００℃の温度で焼成することによって製作することができる。

また、回路導体は、例えばタングステンからなる場合であれば、タングステンのペーストをセラミック多層基板１となるセラミックグリーンシートの表面やあらかじめ形成しておいた貫通孔の内部等に塗布または充填し、セラミックグリーンシートと同時焼成することによって被着させることができる。また、焼成後のセラミック多層基板１の上面等に銅を無電解めっき法等の方法で膜状に被着させた後にエッチング加工で所定パターンに成形することによってセラミック表層配線１４を形成してもよい。

次に、例えば前述したように、セラミック多層基板１の上面１ａに、上記の第１有機層２となる樹脂材料（ポリイミド樹脂等）の未硬化物を層状に塗布した後に硬化させて第１有機層２を形成するとともに、第１有機層２の一部を厚み方向に貫通させるように、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザによるレーザ加工，ＲＩＥ（リアクティブ イオン エッチング）または溶剤によるエッチング等の孔あけ加工を施して貫通孔を形成する。その後、第１有機層２の上面および貫通孔の内部に銅等の金属材料をスパッタリング法や蒸着法，めっき法等の方法で被着または充填する。これによって、薄膜導体層２２および第１有機層貫通導体２３をセラミック基板部上に形成する。

この場合、例えば銅を主成分とする第１有機層貫通導体２３は、上記貫通孔の内側面にスパッタリング法によってチタン等の薄膜金属層を被着させておき、この薄膜金属層上にめっき法によって銅を被着させて、貫通孔を銅のめっき層で充填することによって形成することができる。

この、第１有機層２がセラミック多層基板１上に設けられた積層体とは別に、第２有機層３上に第３有機層４が積層された積層体を作製する。作製方法は、例えば以下の通りである。

すなわち、ガラス基板等の剛性が比較的高い基板上に第２有機層３となるポリイミド樹脂等の樹脂材料（未硬化のもの）を第１有機層２と同様の方法で形成するとともに、上記と同様の方法で貫通孔を形成する。次に、その貫通孔内に、スズを含むはんだ等の金属材料を充填して加熱することによって、第２有機層貫通導体３２を形成することができる。

その後、この第２有機層３上に、上記第１有機層２（第１有機層貫通導体２３および薄膜導体層２２を含む）と同様の材料を用い、同様の方法で第３有機層４（第３有機層貫通導体４３、薄膜導体層４２および端子４４を含む）を順次形成することによって、上記積層体を作製することができる。

このように別々に作製した２つの積層体を、第２有機層貫通導体３２をいったん加熱溶融させた後に冷却固化させることによって、生産性の高い回路基板を製作することができる。なお、回路基板は、セラミック多層基板１を含む積層体の上に、有機層からなる積層体を、複数積層したものであってもよい。

（第１実施形態の変形例）
図３は、第１実施形態の変形例を示すＡ部の拡大断面図である。上記では、第２埋設部４３ｂが円柱状の例を示したが、例えば、断面積が最大となる部分が、界面よりも接着層４１ｂ内部側にある。本実施形態の第２埋設部４３ｃは、例えば、図３に示すような形状、すなわち、高さが異なり、底面が同じ２つの円錐台を、底面同士で繋げた形状となっている。底面に相当する部分で断面積が最大となる段差部４３１となっている。段差部４３１は、界面に沿っている段差面４３１ａを有しており、段差面４３１ａは、界面に対して傾斜している。傾斜した段差面４３１ａは、接着層４１ｂと直接接触している。

第２埋設部４３ｂが、このような形状であっても、図２に示した第２埋設部４３ｂと同様に第１埋設部４３ａが変形することにより、第２埋設部４３ｂに加わる応力が低減され、第２埋設部４３ｂと薄膜導体層４２ｂとの接合部分での破断を抑制することができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態を示すＡ部の拡大断面図である。第２実施形態では、上記の第１実施形態に加えて、第３有機層４と第３有機層貫通導体４３との密着性を向上させるために、これらの間に密着金属層を備えている。密着金属層に関連する部分以外の構成は、第１実施形態と同じであるので、第２実施形態の説明では、図１に示したような全体構成およびその説明は省略する。

本実施形態では、第１密着金属層５１、第２密着金属層５２、第３密着金属層５３を備えている。第１密着金属層５１は、薄膜導体層４２ａ（第１配線層）と基材層４１ａ（第１樹脂層）との間に配設されており、薄膜導体層４２ａと基材層４１ａとの密着性を向上させる。第１密着金属層５１は、例えば、薄膜導体層４２ａの上面や側面などに配設される。第２密着金属層５２は、第１埋設部４３ａと基材層４１ａ（第１樹脂層）との間に配設されており、第１埋設部４３ａと基材層４１ａとの密着性を向上させる。第２密着金属層５２は、例えば、第１埋設部４３ａの外周面に配設される。第３密着金属層５３は、第２埋設部４３ｂと接着層４１ｂ（第２樹脂層）との間に配設されており、第２埋設部４３ｂと接着層４１ｂとの密着性を向上させる。第３密着金属層５３は、段差面４３０ａを除く面、例えば、第２埋設部４３ｂの外周面のみに配設される。

第１埋設部４３ａは、断面積が小さいことから、基材層４１ａと接着層４１ｂとの界面において、第１埋設部４３ａの上面に相当する面は、全部が第２埋設部４３ｂの下面に相当する面に接合しており、第１埋設部４３ａと接着層４１ｂとが接触する面は無い。これに対して、第２埋設部４３ｂは、界面において断面積が最大であることから、基材層４１ａと接着層４１ｂとの界面において、第２埋設部４３ｂの下面に相当する面のうち第１埋設部４３ａの上面と接合する部分を除く部分が段差面４３０ａであり、基材層４１ａと直接接触する。この第２埋設部４３ｂと基材層４１ａとが接触する部分には、上記のような密着金属層を配設することなく、直接接触している。段差面４３０ａが直接接触していることで、密着金属層を介して接触している他の部分に比べて、この部分の密着性は低くなっている。これにより、第１埋設部４３ａの変形を抑制せず変形を許容し、第３有機層貫通導体４３と薄膜導体層４２ｂとの接合部分の破断低減効果を維持したまま第３有機層貫通導体４３と第３有機層４との密着性を向上させることができる。なお、密着金属層は、段差面４３０ａに設けなければよく、段差面４３０ａを除く面であれば、どの面に配設してもよい。

第１密着金属層５１、第２密着金属層５２、第３密着金属層５３としては、第３有機層貫通導体４３との密着性も高く、第３有機層４との密着性との密着性も高い金属材料を用いることができ、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）合金層とすることができる。

なお、上記では、第１埋設部４３ａおよび第２埋設部４３ｂが、直径の異なる円柱状の例を示したが、本実施形態も第１実施形態と同様に第２埋設部４３ｂが、図３に示す形状であってもよい。この場合でも、密着金属層は、段差面４３１ａを除く面に配設されていればよく、段差面４３１が接着層４１ｂに直接接触していることで、密着金属層を介して接触している他の部分に比べて、この部分の密着性は低くなっている。これにより、第１埋設部４３ａの変形を抑制せず変形を許容し、第３有機層貫通導体４３と薄膜導体層４２ｂとの接合部分の破断低減効果を維持したまま第３有機層貫通導体４３と第３有機層４との密着性を向上させることができる。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態を示すＡ部の拡大断面図である。第３実施形態では、密着金属層を備えている点で、上記の第２実施形態と同様であり、第２埋設部４３ｂと基材層４１ａとが接触する部分のみが異なっている。第３実施形態の説明では、図１に示したような全体構成およびその説明は省略する。第２実施形態では、図２に示すように、第２埋設部４３ｂと基材層４１ａとが段差面４３０ａで直接接触しているが、第３実施形態では、第２埋設部４３ｂと基材層４１ａとの間、すなわち段差面４３０ａ基材層４１ａとの間に空隙６０を有している。これにより、第１埋設部４３ａがさらに変形しやすくなり、第３有機層貫通導体４３と薄膜導体層４２ｂとの接合部分の破断低減効果を向上させることができる。

空隙６０は、第２埋設部４３ｂと基材層４１ａとの間の全ての領域にわたって存在する必要は無く、一部でも空隙６０を有していればよい。言い換えると、第２埋設部４３ｂと基材層４１ａとの間で空隙６０が無い領域では、第２埋設部４３ｂと基材層４１ａとが直接接触していてもよく、密着金属層が配設されていてもよい。なお、本実施形態も第１実施形態と同様に第２埋設部４３ｂが、図３に示す形状であってもよい。この場合、第２埋設部４３ｂと接着層４１ｂとの間、すなわち段差面４３１ａと接着層４１ｂとの間に空隙６０を有している。この空隙６０は、段差面４３１ａと基材層４１ａとの間に位置することにもなる。第２埋設部４３ｂが、図３に示す形状である場合でも、空隙６０は、第２埋設部４３ｂと接着層４１ｂ（または基材層４１ａ）との間の全ての領域にわたって存在する必要は無く、一部でも空隙６０を有していればよい。言い換えると、第２埋設部４３ｂと接着層４１ｂ（または基材層４１ａ）との間で空隙６０が無い領域では、第２埋設部４３ｂと接着層４１ｂ（または基材層４１ａ）とが直接接触していてもよく、密着金属層が配設されていてもよい。

（その他の変形例）
上記の第１〜第３実施形態に共通して以下のような変形例も可能である。相対的に小径の部分である第１埋設部４３ａが、基材層４１ａではなく、接着層４１ｂに埋設されており、相対的に大径の部分である第２埋設部４３ｂが、接着層４１ｂではなく、基材層４１ａに埋設されていてもよい。また、上記では、第１埋設部４３ａと第２埋設部４３ｂとからなる貫通導体の構成が、第３有機層貫通導体４３のみに採用され、第１有機層貫通導体２３および第２有機層貫通導体３２は、従来の構成としているが、第１埋設部４３ａと第２埋設部４３ｂとからなる貫通導体の構成が、第１有機層貫通導体２３または第２有機層貫通導体３２のいずれか、第１有機層貫通導体２３および第２有機層貫通導体３２の両方で採用されてもよい。また、第１埋設部４３ａと第２埋設部４３ｂとからなる貫通導体の構成は、例えば、同じ有機層内の全ての貫通導体に採用してもよく、一部の貫通導体に採用してもよい。一部の貫通導体に採用する場合は、有機多層部を平面視したときに外側に位置する貫通導体（有機多層部が矩形状である場合は隅部に位置する貫通導体）に採用することが好ましい。

また、上記の第２実施形態および第３実施形態では、密着金属層が、基材層４１ａと接着層４１ｂとからなる第１樹脂絶縁層に埋設された薄膜導体層４２ａおよび第３有機層貫通導体４３に配設しているが、これに限らず、基材層４１ｃと接着層４１ｄとからなる第２樹脂絶縁層に埋設された薄膜導体層４２ｂおよび第３有機層貫通導体４３に配設してもよく、さらに、第１有機層２、第２有機層３に埋設された薄膜導体層および貫通導体に密着金属層が配設されていてもよい。密着金属層も同じ有機層内の全ての貫通導体に配設してもよく、一部の貫通導体に配設してもよい。一部の貫通導体に配設する場合は、有機多層部を平面視したときに外側に位置する貫通導体（有機多層部が矩形状である場合は隅部に位置する貫通導体）に配設することが好ましい。空隙を設ける場合も同様である。

１ セラミック多層基板
１ａ 上面
１ｂ 下面
２ 第１有機層
３ 第２有機層
４ 第３有機層
１１ セラミック絶縁層
１２ セラミック配線導体
１３ セラミック貫通導体
１４ セラミック表層配線
２１ 第１副有機層
２２ 薄膜導体層
２３ 第１有機層貫通導体
３１ 第２副有機層
３２ 第２有機層貫通導体
４１ 第３副有機層（第１樹脂絶縁層、第２樹脂絶縁層）
４１ａ 基材層（第１樹脂層）
４１ｃ 基材層（第３樹脂層）
４１ｂ 接着層（第２樹脂層）
４１ｄ 接着層（第４樹脂層）
４２ 薄膜導体層
４２ａ 薄膜導体層（第１配線層）
４２ｂ 薄膜導体層（第２配線層）
４３ 第３有機層貫通導体（貫通導体）
４３ａ 第１埋設部
４３ｂ 第２埋設部
４４ 端子
５１ 第１密着金属層
５２ 第２密着金属層
５３ 第３密着金属層
６０ 空隙
７０ プローブピン
１００ 回路基板
４３０，４３１ 段差部
４３０ａ，４３１ａ 段差面

Claims (9)

1. 第１樹脂材料からなる第１樹脂層と、前記第１樹脂材料とは異なる第２樹脂材料からなる第２樹脂層とが積層された第１樹脂絶縁層と、
   第３樹脂材料からなる第３樹脂層と、前記第３樹脂材料とは異なる第４樹脂材料からなる第４樹脂層とが積層された第２樹脂絶縁層であって、前記第２樹脂層と前記第３樹脂層とが、積層方向に隣接するように前記第１樹脂絶縁層に積層された第２樹脂絶縁層と、
   前記第１樹脂層内に埋設された第１配線層と、
   前記第３樹脂層内に埋設された第２配線層と、
   前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とを貫通し、一方端部が前記第１配線層に接合され、他方端部が前記第２配線層に接合された貫通導体であって、前記第１樹脂層内に埋設された第１埋設部と前記第２樹脂層内に埋設された第２埋設部とを含み、貫通方向に垂直な断面積の変化率が不連続になる拡径部を前記第２埋設部に有する貫通導体と、を備え、
   前記拡径部は、前記第１樹脂層と前記第２樹脂層との界面に沿っている段差面を有し、
   前記第２樹脂層および前記第４樹脂層は、樹脂接着剤からなる接着剤層であり、
   前記第１樹脂層および前記第３樹脂層は、前記接着剤層が貼り合わされた樹脂フィルムからなる基材層である有機回路基板。
2. 第１樹脂材料からなる第１樹脂層と、前記第１樹脂材料とは異なる第２樹脂材料からなる第２樹脂層とが積層された第１樹脂絶縁層と、
   第３樹脂材料からなる第３樹脂層と、前記第３樹脂材料とは異なる第４樹脂材料からなる第４樹脂層とが積層された第２樹脂絶縁層であって、前記第２樹脂層と前記第３樹脂層とが、積層方向に隣接するように前記第１樹脂絶縁層に積層された第２樹脂絶縁層と、
   前記第１樹脂層内に埋設された第１配線層と、
   前記第３樹脂層内に埋設された第２配線層と、
   前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とを貫通し、一方端部が前記第１配線層に接合され、他方端部が前記第２配線層に接合された貫通導体であって、前記第１樹脂層内に埋設された第１埋設部と前記第２樹脂層内に埋設された第２埋設部とを含み、貫通方向に垂直な断面積の変化率が不連続になる拡径部を前記第２埋設部に有する貫通導体と、を備え、
   前記拡径部は、前記第１樹脂層と前記第２樹脂層との界面に沿っている段差面を有し、
   前記第１配線層と前記第１樹脂絶縁層との間に配設された第１密着金属層と、
   前記第１埋設部と前記第１樹脂絶縁層との間に配設された第２密着金属層と、
   前記第２埋設部と前記第１樹脂絶縁層との間に配設された第３密着金属層であって、前記第２埋設部の、前記段差面を除く面にのみ配設された第３密着金属層と、をさらに備える有機回路基板。
3. 第１樹脂材料からなる第１樹脂層と、前記第１樹脂材料とは異なる第２樹脂材料からなる第２樹脂層とが積層された第１樹脂絶縁層と、
   第３樹脂材料からなる第３樹脂層と、前記第３樹脂材料とは異なる第４樹脂材料からなる第４樹脂層とが積層された第２樹脂絶縁層であって、前記第２樹脂層と前記第３樹脂層とが、積層方向に隣接するように前記第１樹脂絶縁層に積層された第２樹脂絶縁層と、
   前記第１樹脂層内に埋設された第１配線層と、
   前記第３樹脂層内に埋設された第２配線層と、
   前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とを貫通し、一方端部が前記第１配線層に接合され、他方端部が前記第２配線層に接合された貫通導体であって、前記第１樹脂層内に埋設された第１埋設部と前記第２樹脂層内に埋設された第２埋設部とを含み、貫通方向に垂直な断面積の変化率が不連続になる拡径部を前記第２埋設部に有する貫通導体と、を備え、
   前記拡径部は、前記第１樹脂層と前記第２樹脂層との界面に沿っている段差面を有し、
   前記段差面と前記第１樹脂層との間または前記段差面と前記第２樹脂層との間に空隙を有する有機回路基板。
4. 前記第２樹脂層および前記第４樹脂層は、樹脂接着剤からなる接着剤層であり、
   前記第１樹脂層および前記第３樹脂層は、前記接着剤層が貼り合わされた樹脂フィルムからなる基材層である、請求項２または３に記載の有機回路基板。
5. 前記第１配線層と前記第１樹脂絶縁層との間に配設された第１密着金属層と、
   前記第１埋設部と前記第１樹脂絶縁層との間に配設された第２密着金属層と、
   前記第２埋設部と前記第１樹脂絶縁層との間に配設された第３密着金属層であって、前記第２埋設部の、前記段差面を除く面にのみ配設された第３密着金属層と、をさらに備える、請求項１または３に記載の有機回路基板。
6. 前記段差面と前記第１樹脂層との間または前記段差面と前記第２樹脂層との間に空隙を有する、請求項１または２に記載の有機回路基板。
7. 前記段差面は、前記第１樹脂層または前記第２樹脂層と直接接触している、請求項１または２に記載の有機回路基板。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の有機回路基板と、
   前記有機回路基板が第１面に積層されるセラミック多層基板と、を備える回路基板。
9. 請求項８に記載の回路基板と、
   前記第１配線層に電気的に接続されたプローブピンと、を備えるプローブカード。

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