JP7296784B2 - 電気検査用基板 - Google Patents

Description

本発明は、電気検査用基板に関する。

特許文献１に示されるように、シリコンウエハの電気検査を行うための電気検査用冶具が知られている。この種の電気検査用冶具は、セラミック基板を含む電気検査用基板に、複数のプローブが形成されたものからなる。電気検査用基板に使用されるセラミック基板は、ガラス成分とセラミック成分との混合物を８００～１０５０℃程度の低温で焼成した低温焼成のガラスセラミックからなる複数のセラミック層が積層されたものからなる。なお、セラミック基板の表面には樹脂層やスタッドが適宜、形成される。

特開２０１０－２７１２９６号公報

しかしながら、従来の電気検査用基板では、セラミック基板の表面に樹脂層やスタッドが形成されること、それに起因して応力が発生し、セラミック基板にクラックが入って破損してしまう虞があった。

本発明の目的は、強度を向上させた電気検査用基板を提供することである。

前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 各々がガラス成分を含む複数のセラミック層が互いに積層されてなり、表面及び裏面を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の前記表面及び前記裏面の少なくとも一方に形成された電極とを備える電気検査用基板であって、複数の前記セラミック層のうち、前記表面及び前記裏面をそれぞれ構成するセラミック層からなる一対の最外低熱膨張セラミック層と、複数の前記セラミック層のうち、一対の前記最外低熱膨張セラミック層のそれぞれ内側に配され、かつ互いに隣接しないように配されるセラミック層からなる一対の高熱膨張セラミック層と、複数の前記セラミック層のうち、一対の前記高熱膨張セラミック層の間に配される少なくとも１つのセラミック層からなる中央低熱膨張セラミック層とを備え、前記高熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数は、前記最外低熱膨張セラミック層及び前記中央低熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数よりも、大きい電気検査用基板。

＜２＞ 前記高熱膨張セラミック層における前記ガラス成分の前記熱膨張係数は、前記最外低熱膨張セラミック層及び前記中央低熱膨張セラミック層における前記ガラス成分の前記熱膨張係数よりも、３０℃以上３００℃以下の温度条件下において、１．０ｐｐｍ／℃以上大きい前記＜１＞に記載の電気検査用基板。

本発明によれば、強度を向上させた電気検査用基板を提供することができる。

本実施形態の電気検査用冶具の使用方法を示す説明図 電気検査用基板の断面を模式的に表した説明図 グリーンシート積層体の構成を模式的に表した説明図 グリーンシート積層体を積層方向に圧縮した状態で焼成することにより得られる積層焼結体の構成を模式的に表した説明図 実施例１のセラミック基板の構成を模式的に表した説明図 各実施例及び各比較例の試験片表面の残留応力を示すグラフ

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を、図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の電気検査用冶具１００の使用方法を示す説明図である。本実施形態の電気検査用冶具１００は、図１に示されるように、電気検査用基板１と、導電性の複数のプローブ２とを備える。

電気検査用冶具１００は、例えば直径が３００ｍｍのシリコンウエハＳＷに対応したものである。シリコンウエハＳＷには、複数のデバイス（ＩＣ等）が形成されている。このようなシリコンウエハＳＷに形成された複数の端子ＴＭにプローブ２を接触させることにより、シリコンウエハＳＷに形成された複数のデバイスの電気的な検査が一度にまとめて行われる。

図２は、電気検査用基板１の断面を模式的に表した説明図である。電気検査用基板１は、図２に示されるように、多層状のセラミック基板３と、セラミック基板３の表面３ａ及び裏面３ｂに形成された電極４，５とを備える。なお、セラミック基板３の表面（表側の面）３ａが図２の上側に示され、その裏面（裏側の面）３ｂが図２の下側に示される。セラミック基板３は、例えば、厚み５ｍｍ×縦３００ｍｍ×横３００ｍｍの直方体状に形成されている。セラミック基板３は、７層のセラミック層１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７と、６層の配線層２１，２２，２３，２４，２５，２６とを備える。

セラミック層１１～１７と、配線層２１～２６とは、積層方向ＳＤに沿って交互に積層される。これにより、配線層２１はセラミック層１１とセラミック層１２との間に配置され、配線層２２はセラミック層１２とセラミック層１３との間に配置され、配線層２３はセラミック層１３とセラミック層１４との間に配置される。また、配線層２４はセラミック層１４とセラミック層１５との間に配置され、配線層２５はセラミック層１５とセラミック層１６との間に配置され、配線層２６はセラミック層１６とセラミック層１７との間に配置される。

また、各セラミック層１１～１７の内部には、積層方向ＳＤ（厚み方向）に延びて各セラミック層１１～１７を貫通するビア導体３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７が形成される。これにより、セラミック層１１を挟むようにセラミック層１１の両面に形成されている電極５と配線層２１とがビア導体３１により電気的に接続される。また、セラミック層１２を挟むようにセラミック層１２の両面に形成されている配線層２１と配線層２２とがビア導体３２により電気的に接続される。また、セラミック層１３を挟むようにセラミック層１３の両面に形成されている配線層２２と配線層２３とがビア導体３３により電気的に接続される。また、セラミック層１４を挟むようにセラミック層１４の両面に形成されている配線層２３と配線層２４とがビア導体３４により電気的に接続される。また、セラミック層１５を挟むようにセラミック層１５の両面に形成されている配線層２４と配線層２５とがビア導体３５により電気的に接続される。また、セラミック層１６を挟むようにセラミック層１６の両面に形成されている配線層２５と配線層２６とがビア導体３６により電気的に接続される。また、セラミック層１７を挟むようにセラミック層１７の両面に形成されている配線層２６と電極４とがビア導体３７により電気的に接続される。

本実施形態において、複数のセラミック層１１～１７のうち、表側に配されるセラミック層１７は、セラミック基板３の表面３ａを構成し、裏側に配されるセラミック層１１は、セラミック基板３の裏面３ｂを構成する。このような一対のセラミック層１７，１１を、それぞれ「最外低熱膨張セラミック層１７，１１」と称する。

また、複数のセラミック層１１～１７のうち、表側の最外低熱膨張セラミック層１７の内側にセラミック層１６が配され、裏側の最外低熱膨張セラミック層１１の内側にセラミック層１２が配される。このように一対の最外低熱膨張セラミック層１７，１１のそれぞれ内側に配されるセラミック層１６，１２を、それぞれ「高熱膨張セラミック層１６，１２」と称する。これらの高熱膨張セラミック層１６，１２同士は、互いに隣接しないように配されている。

また、複数のセラミック層１１～１７のうち、一対の高熱膨張セラミック層１６，１２の間に配されるセラミック層１３，１４，１５を、それぞれ「中央低熱膨張セラミック層１３，１４，１５」と称する。

また、本明細書において、「最外低熱膨張セラミック層１７，１１」と「中央低熱膨張セラミック層１３，１４，１５」とをまとめて「低熱膨張セラミック層」と称する場合がある。

セラミック層１１～１７は、ガラス成分とセラミック成分との混合物を焼成したガラスセラミックで形成されている。なお、各セラミック層１１～１７の製造過程で添加されるバインダ成分、溶剤等の他の成分は、基本的に、焼成時に焼失する。そして、高熱膨張セラミック層１６，１２におけるガラス成分の熱膨張係数は、低熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数よりも、大きくなるように設定されている。

例えば、高熱膨張セラミック層１６，１２におけるガラス成分の熱膨張係数と、低熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数との差は、３０℃以上３００℃以下の温度条件下において、１．０ｐｐｍ／℃以上であることが好ましい。つまり、高熱膨張セラミック層１６，１２におけるガラス成分の熱膨張係数は、低熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数よりも、３０℃以上３００℃以下の温度条件下において、１．０ｐｐｍ／℃以上大きい。高熱膨張セラミック層１６，１２の熱膨張係数と、低熱膨張セラミック層の熱膨張係数との差がこのような条件を満たすと、セラミック基板３の表面３ａ側の最外低熱膨張セラミック層１７と、裏面３ｂ側の最外低熱膨張セラミック層１１とに対して、それぞれ面方向に縮む向きの応力（圧縮応力）が発生し、セラミック基板３にクラック等が生じ難くなる。例えば、小さなクラックが発生しても、そのクラックの成長が上記応力により、抑制される。

なお、高熱膨張セラミック層１６，１２におけるガラス成分の熱膨張係数と、低熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数との差は、セラミック基板３全体の熱膨張の上昇を抑制する等の理由により、３０℃以上３００℃以下の温度条件下において、３．０ｐｐｍ／℃以下であることがこのましい。

高熱膨張セラミック層１６，１２におけるガラス成分の熱膨張係数は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、３０℃以上３００℃以下の温度条件下において、５．５ｐｐｍ／℃以上、好ましくは６．０ｐｐｍ／℃以上、７．８ｐｐｍ／℃以下、好ましくは７．５ｐｐｍ／℃以下である。

低熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、３０℃以上３００℃以下の温度条件下において、４．３ｐｐｍ／℃以上、好ましくは４．５ｐｐｍ／℃以上、５．０ｐｐｍ／℃以下、好ましくは４．８ｐｐｍ／℃以下である。

なお、最外低熱膨張セラミック層１７，１１におけるガラス成分の熱膨張係数と、中央低熱膨張セラミック層１３，１４，１５におけるガラス成分の熱膨張係数とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

高熱膨張セラミック層１６，１２におけるガラス成分の含有割合（質量％）は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、４０質量％以上７０質量％以下が好ましい。

また、高熱膨張セラミック層１６，１２におけるセラミック成分の含有割合（質量％）は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、３０質量％以上６０質量％以下が好ましい。高熱膨張セラミック層１６，１２に使用されるセラミック成分としては、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、アルミナ等が挙げられる。

低熱膨張セラミック層におけるガラス成分の含有割合（質量％）は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、４０質量％以上７０質量％以下が好ましい。

また、低熱膨張セラミック層におけるセラミック成分の含有割合（質量％）は、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、３０質量％以上６０質量％以下が好ましい。低熱膨張セラミック層に使用されるセラミック成分としては、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、ムライト、アルミナ等が挙げられる。なお、低熱膨張セラミック層のセラミック成分として、ムライトとアルミナとを含む場合、ムライトの含有量は、アルミナの含有量よりも多いことが好ましい。低熱膨張セラミック層におけるムライトの含有量は、アルミナの含有量の１．５倍以上であることが好ましい。

各セラミック層１１～１７の厚みは、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、７０μｍ以上３４０μｍ以下に設定される。

最外低熱膨張セラミック層１７，１１及び中央低熱膨張セラミック層１３，１４，１５は、後述するように、低熱膨張グリーンシートから形成される。また、高熱膨張セラミック層１６，１２は、後述するように、高熱膨張グリーンシートから形成される。

配線層２１～２６及びビア導体３１～３７は、例えば、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、Ｃｕ、Ｃｕ合金等の導体で形成されている。

電極４，５は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＡｕの少なくとも１つの導体で形成されている。

ここで、電気検査用基板１の製造方法を説明する。電気検査用基板１を製造するために、先ず、最外低熱膨張セラミック層１７，１１及び中央低熱膨張セラミック層１３，１４，１５を形成するための低熱膨張グリーンシートを用意する。また、高熱膨張セラミック層１６，１２を形成するための高熱膨張グリーンシートを用意する。また、拘束シートを用意する。低熱膨張グリーンシート、高熱膨張グリーンシート及び拘束シートの具体的な作製方法は後述する。

次いで、用意された低熱膨張グリーンシート及び高熱膨張グリーンシートの所定箇所に、パンチにより、例えば直径が０．１２ｍｍのビアホールを形成する。その後、低熱膨張グリーンシート及び高熱膨張グリーンシートに形成されたビアホールの内部に、導電性ペーストを充填する。導電性ペーストは、銀粉末１００質量部に対して、軟化点が７００℃のホウケイ酸系ガラス粉末を２質量部添加した粉末原料に、エチルセルロース樹脂を加えると共に、溶剤としてターピネオールを加え、３本ロールミルに混練して作製される。

次に、低熱膨張グリーンシート及び高熱膨張グリーンシートの表面における必要な箇所に、導電性ペーストを用いて、印刷により、配線層２１～２６となる配線パターンを形成する。

その後、低熱膨張グリーンシート、高熱膨張グリーンシート及び拘束シートを積層して、グリーンシート積層体を作製する。具体的には、３つの低熱膨張グリーンシートを積層することにより、第１グリーンシート積層体を作製する。続いて、その第１グリーンシート積層体の表面及び裏面のそれぞれに、１つずつ高熱膨張グリーンシートを積層することにより、第２グリーンシート積層体を作製する。また、第２グリーンシート積層体の表面及び裏面のそれぞれに、１つずつ低熱膨張グリーンシートを積層することにより、第３グリーンシート積層体を作製する。そして、その第３グリーンシート積層体の表面及び裏面のそれぞれに、１つずつ拘束シートを積層することにより、目的とするグリーンシート積層体が得られる。

その後、プレス機を用いて、積層方向ＳＤの両側からグリーンシート積層体を挟んで、グリーンシート積層体に０．２ＭＰａの圧力を加えながら、そのグリーンシート積層体を８５０℃にて３０分間焼成（即ち、脱脂焼成）して、積層焼結体を作製する。

その後、プレス機による加圧が解除され、積層焼結体の表面及び裏面に残っている未焼結の拘束シートを、水を媒体とした超音波洗浄機により除去する。そして、アルミナ質砥粒を用いたラップ研磨により、積層焼結体の表面及び裏面を研磨する。次いで、研磨した積層焼結体の表面及び裏面におけるビア導体３１，３７に対応する位置に、例えば、Ｔｉ膜をスパッタ法により形成した後に順次Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキ及びＡｕメッキを施して、電極４，５を形成し、電気検査用基板１の製造を終了する。

このように構成された電気検査用基板１は、表面３ａ及び裏面３ｂをそれぞれ構成し、かつ低熱膨張グリーンシートより形成される一対の最外低熱膨張セラミック層１７，１１を備える。

また、電気検査用基板１は、一対の最外低熱膨張セラミック層１７，１１のそれぞれ内側に配され、かつ互いに隣接しないように配される、高熱膨張グリーンシートより形成される一対の高熱膨張セラミック層１６，１２を備える。

また、電気検査用基板１は、一対の高熱膨張セラミック層１６，１２の間に配され、低熱膨張グリーンシートより形成される中央低熱膨張セラミック層１３，１４，１５を備える。

以上のような電気検査用基板１において、セラミック基板３は、高熱膨張セラミック層１６，１２におけるガラス成分の熱膨張係数が、低熱膨張セラミック層（最外低熱膨張セラミック層１７，１１及び中央低熱膨張セラミック層１３，１４，１５）におけるガラス成分の熱膨張係数よりも、１．０ｐｐｍ／℃以上大きくなるように設定されている。そのため、セラミック基板３の表面３ａ側の最外低熱膨張セラミック層１７と、裏面３ｂ側の最外低熱膨張セラミック層１１とに対して、それぞれ面方向に縮む向きの応力（圧縮応力）が発生し、セラミック基板３にクラック等が生じ難くなる。このようなセラミック基板３を有する電気検査用基板１は、強度が向上する。なお、電気検査用基板１では、セラミック基板３の変形を最小限とするために、高熱膨張セラミック層１６，１２の使用が最小限に留められており、セラミック基板３全体における熱膨張係数の増加が抑制されている。高熱膨張セラミック層１６，１２は、セラミック基板３を構成する全てのセラミック層１１～１７において、例えば、好ましくは２０体積％以上、より好ましくは２５体積％以上、好ましくは３５体積％以下、より好ましくは３０体積％以下に設定されることが好ましい。

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

〔実施例１〕
（低熱膨張グリーンシートの作製）
セラミック原料粉末として、平均粒径が３．０μｍであり、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３を主成分とするホウケイ酸系ガラス粉末１（熱膨張係数：４．７ｐｐｍ／℃（３０～３００℃））と、平均粒径が２．０μｍであるムライト粉末と、平均粒径が２．０μｍであるアルミナ粉末とを用意した。また、バインダ成分としてのアクリル系バインダと、成形後のグリーンシートに適度な柔軟性を与える可塑剤成分としてのジオクチルフタレート（以下、ＤＯＰ）と、適当なスラリー粘度とシート強度を持たせる溶剤としてのメチルエチルケトン（以下、ＭＥＫ）及びトルエンを用意した。

ホウケイ酸系ガラス粉末１、ムライト粉末及びアルミナ粉末を、それぞれ所定量秤量して、アルミナ製のポットに入れた。ホウケイ酸系ガラス粉末１、ムライト粉末及びアルミナ粉末の混合割合は質量比で、５０：３０：２０であり、ホウケイ酸系ガラス粉末１、ムライト粉末及びアルミナ粉末の総量は１０００ｇである。更に、アクリル系バインダ（固形分：１２０ｇ）と、適量のＤＯＰ及びＭＥＫを上記ポットに入れて３時間混合することにより、セラミックスラリー１を得た。そして、ドクターブレード法により、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）からなるキャリアフィルム上で、得られたセラミックスラリー１をシート状とし、厚みが０．２５ｍｍの低熱膨張グリーンシートを得た。

（高熱膨張グリーンシートの作製）
セラミック原料粉末として、平均粒径が３．０μｍであり、ＳｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３を主成分とするホウケイ酸系ガラス粉末２（熱膨張係数：６．１ｐｐｍ／℃（３０～３００℃））と、平均粒径が２．０μｍのアルミナ粉末とを用意した。また、バインダ成分としてのアクリル系バインダと、可塑剤としてのＤＯＰと、溶剤としてのＭＥＫ及びトルエンを用意した。

ホウケイ酸系ガラス粉末２及びアルミナ粉末を、それぞれ所定量秤量して、アルミナ製のポットに入れた。ホウケイ酸系ガラス粉末２及びアルミナ粉末の混合割合は質量比で、５０：５０であり、ホウケイ酸系ガラス粉末２及びアルミナ粉末の総量は１０００ｇである。更に、アクリル系バインダ（固形分：１２０ｇ）と、適量のＤＯＰ及びＭＥＫを上記ポットに入れて３時間混合することにより、セラミックスラリー２を得た。そして、ドクターブレード法により、ＰＥＴからなるキャリアフィルム上で、得られたセラミックスラリー２をシート状とし、厚みが０．２５ｍｍの高熱膨張グリーンシートを得た。

（拘束シートの作製）
セラミック原料粉末として、平均粒径が２．０μｍのアルミナ粉末を用意した。また、バインダ成分としてのアクリル系バインダ、可塑剤としてのＤＯＰと、溶剤としてのＭＥＫ及びトルエンを用意した。そして、アルミナ粉末１０００ｇを、アルミナ製のポットに入れ、更に、アクリル系バインダ（固形分：１２０ｇ）と、適量のＤＯＰ及びＭＥＫを上記ポットに入れて３時間混合することにより、セラミックスラリー３を得た。そして、ドクターブレード法により、ＰＥＴからなるキャリアフィルム上で、得られたセラミックスラリー３をシート状とし、厚みが０．５０ｍｍの拘束シートを得た。

（グリーンシート積層体の作製）
図３は、グリーンシート積層体４０の構成を模式的に表した説明図である。図３に示されるように、上記のようにして製造された低熱膨張グリーンシート５０、高熱膨張グリーンシート６０及び拘束シート７０を積層して、グリーンシート積層体４０を得た。具体的には、３枚の低熱膨張グリーンシート５０を積層することにより、第１グリーンシート積層体４１を作製した。続いて、その第１グリーンシート積層体４１の表面及び裏面のそれぞれに、１枚ずつ高熱膨張グリーンシート６０を積層することにより、第２グリーンシート積層体４２を作製した。また、第２グリーンシート積層体４２の表面及び裏面のそれぞれに、１つずつ低熱膨張グリーンシートを積層することにより、第３グリーンシート積層体４３を得た。そして、その第３グリーンシート積層体４３の表面及び裏面のそれぞれに、１枚ずつ拘束シート７０を積層することにより、目的とするグリーンシート積層体４０を得た。

図４は、グリーンシート積層体４０を積層方向ＳＤに圧縮した状態で焼成することにより得られる積層焼結体４１の構成を模式的に表した説明図である。図３に示されるグリーンシート積層体４０を、プレス機を利用して、積層方向の両側（表面側及び裏面側）から、０．２ＭＰａの押圧力を加えながら、８５０℃の温度条件で３０分間焼成（脱脂焼成）し、図４に示されるような積層焼結体４１を得た。

図５は、実施例１のセラミック基板３の構成を模式的に表した説明図である。上記のようにして得られた積層焼結体４１の両面に残っている未焼結の拘束シート７０を、水を媒体として超音波洗浄機により除去することで、図５に示されるような実施例１の多層状のセラミック基板３を得た。なお、このセラミック基板３は、基本的な構成が、上述した図２に示されるセラミック基板３に対応するものである。

〔実施例２〕
高熱膨張グリーンシートとして、以下に示されるものを使用したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２のセラミック基板を作製した。

（実施例２の高熱膨張グリーンシート）
実施例１のホウケイ酸系ガラス粉末２に代えて、平均粒径が３．８μｍであり、ＺｎＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３を主成分とするホウ酸系ガラス粉末（熱膨張係数：７．３ｐｐｍ／℃（３０～３００℃））を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の高熱膨張グリーンシート（厚み：０．２５ｍｍ）を作製した。

〔比較例１〕
高熱膨張グリーンシートに代えて、低熱膨張グリーンシートを使用したこと（つまり、拘束シート以外はすべて低熱膨張グリーンシートを使用したこと）以外は、実施例１と同様にして、比較例１のセラミック基板を作製した。

〔比較例２〕
高熱膨張グリーンシートに代えて、以下に示される低熱膨張グリーンシートを使用したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２のセラミック基板を作製した。

（比較例２の低熱膨張グリーンシート）
実施例１のホウケイ酸系ガラス粉末２に代えて、平均粒径が５．０μｍであり、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３を主成分とするホウケイ酸系ガラス粉末（熱膨張係数：４．０ｐｐｍ／℃（３０～３００℃））を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２の低熱膨張グリーンシート（厚み：０．２５ｍｍ）を作製した。

〔熱膨張係数の測定〕
各実施例及び各比較例のセラミック基板から、厚み２ｍｍ×長さ２０ｍｍ×幅２ｍｍの直方体状の試験片をそれぞれ作製した。これらの試験片について、ＴＭＡ（熱機械分析装置）を用いて、－５０℃～５００℃の間の収縮量を測定した。そして、各試験片について、各温度の収縮量に基づいて、室温（２５℃）～１００℃の間の熱膨張係数を算出した。なお、この熱膨張係数は、試験片の長さが２０ｍｍの場合における変形量である。そのため、その熱膨張係数に基づいて、実製品を想定した長さ（直径：３００ｍｍ）における変形量（３００ｍｍ時の変形量）を、以下の換算式を利用して算出した。結果は表１に示した。なお、換算式は、以下の通りである。
（３００ｍｍ時の変形量［ｍｍ］）＝（熱膨張係数の測定値）×（１００－２５）×（３００／２）

〔破壊靭性値の測定〕
各実施例及び各比較例のセラミック基板から、厚み４．０ｍｍ×長さ１０ｍｍ×幅１０ｍｍの直方体状の試験片をそれぞれ作製した。これらの試験片について、以下に示される方法で、破壊靭性を評価した。なお、破壊靭性は、試験片に生じた亀裂の長さと、試験片のヤング率とから算出される。先ず、試験片の表面を研磨した。その試験片に対して、微小硬度計を用いて対面角１３６°のダイヤモンド製の圧子を、下降速度５０μｍ／秒で当てることで、試験片に亀裂を発生させ、その亀裂の長さを測定した。そして、測定された亀裂の長さと、ヤング率（１２１ＧＰａ）とを用いて、各試験片の破壊靭性値を求めた。結果は、表１に示した。

〔表面応力値の測定〕
各実施例及び各比較例のセラミック基板から、厚み４．０ｍｍ×長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍの直方体状の試験片をそれぞれ作製した。これらの試験片について、一方の面側の最表層を研磨により除去した。例えば、実施例１の場合、図１に示されるように、低熱膨張グリーンシート５０より形成される最外低熱膨張セラミック層１７を、切断線Ｘの位置まで、研磨により除去した。このように最表層を除去した状態の試験片について、微小部応力測定装置を用いて、最表層が除去された側の表面の応力（残留応力）を測定した。結果は、図６に示した。

なお、表１の「高熱膨張セラミック層等」は、実施例１，２の「高熱膨張セラミック層」、及び比較例１，２の低熱膨張グリーンシートより形成される、高熱膨張セラミック層の代わりの「セラミック層」を表す。

表１に示されるように、実施例１，２は、高熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数が、低熱膨張セラミック層（最外低熱膨張セラミック層及び中央低熱膨張セラミック層）におけるガラス成分の熱膨張係数よりも大きい。特に、実施例１，２は、高熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数は、低熱膨張セラミック層（最外低熱膨張セラミック層及び中央低熱膨張セラミック層）におけるガラス成分の熱膨張係数よりも、３０℃以上３００℃以下の温度条件下において、１．０ｐｐｍ／℃以上大きい場合である。このような実施例１，２は、試験片の破壊靭性値が１．９以上であり、比較例１，２よりも優れた値（高い値）となっている。また、実施例１，２は、試験片の変形量も、０．０５０ｍｍ以下に抑えられており、熱安定性にも優れる。実施例１，２のように、試験片の変形量がこの程度に抑えられれば、試験片の熱的な挙動（膨張及び収縮）が、シリコン（Ｓｉ）の熱的な挙動（膨張及び収縮）に近いと言える。

図６は、各実施例及び各比較例の試験片表面の残留応力を示すグラフである。なお、残留応力の値は、試験片の表面（基板面）において、面方向に縮む向きが、マイナス（－）で表され、面方向に広がる向きが、プラス（＋）で表される。図６に示されるように、実施例１の試験片における表面の残留応力は、－１１０ＭＰａであり、また、実施例２の試験片における表面の残留応力は、－１３６ＭＰａであった。このように実施例１，２では、試験片表面において、面方向に縮む向きに、所定の値（絶対値）以上の応力が発生していることが確かめられた。

比較例１は、高熱膨張セラミック層に対応する層と、低熱膨張セラミック層との間において、使用するガラス成分の熱膨張係数の差が無い場合である。また、比較例２は、高熱膨張セラミック層に対応する層のガラス成分の熱膨張係数が、低熱膨張セラミック層のガラス成分の熱膨張係数よりも小さい場合である。比較例１では、図６のグラフに示されるように、面方向に縮む向きに、応力が－２１ＭＰａ発生しているものの、その値（絶対値）は小さいものであった。また、比較例２については、実施例１等とは反対に、面方向に広がる向きに、応力（３７ＭＰａ）が発生していることが確かめられた。このような比較例１，２の破壊靭性値は、表１に示されるように、実施例１，２よりも低い値となっており、比較例１，２は、実施例１，２よりもクラック等が発生し易く、破損し易いことが確かめられた。比較例１のように、試験片の面方向において縮む向きに応力が発生していても、その応力が小さ過ぎると、クラック等の発生を抑止する能力が十分でないことが確かめられた。また、比較例２のように、試験片の表面において、面方向に広がる向きに応力が発生していると、基板に生じたクラック等が成長し易くなると推測される。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、中央低熱膨張セラミック層が、それぞれ低熱膨張グリーンシートから形成される３つのセラミック層より構成されていたが、本発明の目的を損なわない限り、他の実施形態においては、低熱膨張グリーンシートから形成される４つ以上のセラミック層より構成されてもよいし、低熱膨張グリーンシートから形成される２つ以下のセラミック層より構成されてもよい。

１…電気検査用基板、２…プローブ、３…セラミック基板、３ａ…セラミック基板の表面、３ｂ…セラミック基板の裏面、４，５…電極、１１…最外低熱膨張セラミック層、１２…高熱膨張セラミック層、１３，１４，１５…中央低熱膨張セラミック層、１６…高熱膨張セラミック層、１７…最外低熱膨張セラミック層

Claims (2)

1. 各々がガラス成分を含む複数のセラミック層が互いに積層されてなり、表面及び裏面を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の前記表面及び前記裏面の少なくとも一方に形成された電極とを備える電気検査用基板であって、
   複数の前記セラミック層のうち、前記表面及び前記裏面をそれぞれ構成するセラミック層からなる一対の最外低熱膨張セラミック層と、
   複数の前記セラミック層のうち、一対の前記最外低熱膨張セラミック層のそれぞれ内側に配され、かつ互いに隣接しないように配されるセラミック層からなる一対の高熱膨張セラミック層と、
   複数の前記セラミック層のうち、一対の前記高熱膨張セラミック層の間に配される少なくとも１つのセラミック層からなる中央低熱膨張セラミック層とを備え、
   前記高熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数は、前記最外低熱膨張セラミック層及び前記中央低熱膨張セラミック層におけるガラス成分の熱膨張係数よりも、大きく、
   前記高熱膨張セラミック層における前記ガラス成分の前記熱膨張係数と、前記最外低熱膨張セラミック層及び前記中央低熱膨張セラミック層における前記ガラス成分の前記熱膨張係数との差は、３０℃以上３００℃以下の温度条件下において、１．０ｐｐｍ／℃以上であり、
   一対の前記高熱膨張セラミック層は、前記セラミック基板を構成する全てのセラミック層において、２０体積％以上３５体積％以下である電気検査用基板。
2. 前記高熱膨張セラミック層における前記ガラス成分の前記熱膨張係数と、前記最外低熱膨張セラミック層及び前記中央低熱膨張セラミック層における前記ガラス成分の前記熱膨張係数との差は、３０℃以上３００℃以下の温度条件下において、３．０ｐｐｍ／℃以下である請求項１に記載の電気検査用基板。

Images