JPH03203341A

JPH03203341A - 微小電極を有する基板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH03203341A
Application number: JP34152689A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sugihara; 理杉原
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、微小電極を有する基板およびその製造方法に
係り、特に、基板の厚さ方向の上面から下面に達する複
数の微小電極を有する基板およびその製造方法に関する
。

本発明の微小電極を有する基板は、プローブカードの原
板や、電解メッキ法における電極等として利用可能であ
る。

［従来の技術］無機絶縁性物質または半導体からなる基板に孔径が３０
０μｍ〜数ｍｍのスルーホールを設け、このスルーホー
ル内に無電解メッキにより導電性金属を析出させて配線
を形成する技術は、電子機器の小型・薄型化を図るため
の高密度実装技術の一法として広く利用されているが、
無機絶縁性物質または半導体からなる基板の厚さ方向に
スルーホールを設け、このスルーホール内に導電性物質
層を設けることにより３００μｍより小さい径の微小電
極とした基板は一般に使用されていない。

３００μｍより小さい径の微小電極としては、例えばプ
ローブカードにおける微小探針電極があるが、この微小
探針電極は、一般に、針状に加工した導電性金属を微小
探針とし、この微小探針を絶縁性基板または半導体基板
上に設けられた配線パターンと電気的に導通させること
により形成される。このときの微小探針と基板との固着
は、微小探針（電極）が所定の配置となるように手作業
により行われる。

［発明が解決しようとする課題］基板の厚さ方向の上面から下面に達する複数の微小電極
を有する基板は、プローブカード等として利用可能であ
るが、針状に加工した導電性金属を微小電極とした従来
の基板では、配線パターンを設けた基板と微小電極とを
別々の部材として作製した後、微小電極を基板上に手作
業により固定しなければならず、製造工程が煩雑になる
という問題があった。

したがって本発明の目的は、針状に加工した導電性金属
を微小電極とした従来の基板よりも容易に製造すること
ができる、微小電極を有する基板およびその製造方法を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記目的を達成するためになされたものであ
り、本発明の微小電極を有する基板は、無機絶縁性物質
または無機半導体からなる基板と、この基板の厚さ方向
の上面から下面に達する孔径が３００μｍ以下の微細孔
または、幅が１ｍ！１１以下の微細溝と、前記微細孔内
または前記微細溝内に設けられた柱状の導電体層と、こ
の柱状の導電体層と電気的に導通して前記基板の表面に
二次元的に設けられた配線パターンとを有することを特
徴とするものである。

また本発明の微小電極を有する基板の製造方法は、無機
絶縁性物質または無機半導体からなる基板に、この基板
の厚さ方向の上面から下面に達する孔径が３００μｍ以
下の微細孔または、幅が１ｍｍ以下の微細溝を設ける工
程と、前記微細孔内または前記微細溝内に、柱状の導電
体層を設ける工程と、前記基板の表面に、前記柱状の導
電体層と電気的に導通する配線パターンを形成する工程
とを含むことを特徴とするものである。

本発明の微小電極を有する基板の製造方法においては、
前記基板に微細孔または微細溝を設ける工程を、前記基
板として感光性ガラスを用いたフォトリソグラフィー法
により行うことが特に好ましい。

また、前記柱状の導電体層を設ける工程は、無電解メッ
キにより行うことが特に好ましい。

［実施例］以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する
。

実施例１まず、無機絶縁性物質からなる基板として、１００Ｘ１
００Ｘ０．５ｍｍのＬ　ｉ２０−Ａｉｔ　０３−８　ｉ
　０２　　（Ａｕ、・Ｃｅ）系の感光性ガラス（商品名
：　ＰＥＧ３、ＨＯＹＡ■製）を用い、この感光性ガラ
ス基板に、基板の厚さ方向の上面から下面に達する微細
孔を設ける工程として、所定のマスクを用いた露光処理
（Ｈｅ−Ｘｅランプを使用）、約５００℃で１時間の現
像処理（熱処理）、５重量％フッ酸でのエツチング処理
（酸処理）および純水でのリンス処理を施して、第１図
（ａ）に示すように開口径７０μｍの微細孔１を、１辺
につき１２０個の割合で、感光性ガラス基板２の中央部
付近に８０μｍ間隔で方形状に設けた。

次に、各微細孔内に柱状の導電体層を設ける工程として
、まず、感光性ガラス基板２に設けた微細孔１の内壁を
、エポキシ樹脂をアセトンに溶解させて得た溶液（容量
比で、エポキシ樹脂／アセトン−１／１０）でぬらした
後、乾燥させて、第１図（ｂ）に示すように、微細孔１
の内壁にエポキシ樹脂層３を設けた。このエポキシ樹脂
層３は、後述する無電解メッキにより析出する金属の感
光性ガラス基板２上への付着性を向上させるためのもの
である。次いで、エポキシ樹脂層３を設けた感光性ガラ
ス基板２に無電解Ｎ１−Ｐメッキ（部分メッキ）処理を
施して、第１図（Ｃ）に示すように、微細孔１内のエポ
キシ樹脂層３上および微細孔１の開口部近傍の感光性ガ
ラス基板２表面にＮ１−Ｐ層４ａを設けて、微細孔１を
ＮＬ−Ｐ層４ａにより閉塞した。このときの無電解Ｎ１
−Ｐメッキ処理は、■活性化、■触媒付与、■触媒活性
化、■無電解メッキの順で、それぞれ以下の要領で行っ
た。

■活性化・・・・・・・・・・・・活性化剤として、Ｉ
ＴＯリダクタ−（商品名、奥野製薬株製）に塩酸を加えてｐＨを８．８とした溶液を、その濃度が２００ｍ１／ｉとなるように純水で希釈して得た液温４５℃の水溶液中に２分間浸漬した後、純水で洗浄した。

■触媒付与・・・・・・・・・塩化バナジウムおよび塩
化スズの塩酸溶液（商品名：ＩＴＯキャタリスト、奥野製薬株製）と、バッファ（商品名：ＩＴＯ−８ＡＬ、奥野製薬■製）と、３５％塩酸とを、それぞれ６０ｍ１／１、５０ｇ／ｌ、１５０ｍ１／１の割合で純水に添加して得た液温３５℃の水溶液中に６分間浸漬した後、純水で洗浄した。

■触媒活性化・・・・・・触媒活性化剤であるＩＴＯア
クセレーター（商品名、奥野製薬 ■製）を２００ｍ１／ｉとなるように純水で希釈して得た液温２５℃の水溶液中に２分間浸漬した後、純水で洗浄した。

■無電解メッキ・・・還元剤としてＩＴＯ−９０−Ｍ（
商品名、奥野製薬株製）を、ニッケル塩水溶液としてＩＴＯ −９０−１（商品名、奥野製薬 ■製）を用い、これらを１００ｍｔ／ｉおよび５０ｍ１／ｉの割合で純水に添加して得た液温８０ ℃の水溶液中に６時間浸漬した後、純水で洗浄した。

この後、微細孔１の開口部近傍の感光性ガラス基板２表
面に付着したＮ１−Ｐを、酸化セリウムからなる研摩剤
を用いて研摩除去し、洗浄を行って、第１図（ｄ）に示
すように、微細孔１内に、感光性ガラス基板２の厚さ方
向の上面と実質的に同一の平面上に一方の端面を有し前
記基板２の厚さ方向の下面と実質的に同一の平面上にも
う一方の端面を有する柱状のＮ１−Ｐ層４ｂを設けた。

この柱状のＮ１−Ｐ層４ｂは、最終的に得られる微小電
極を有する基板における微小電極に相当する。

この後、感光性ガラス基板２の厚さ方向の一面に、上記
柱状のＮ１−Ｐ層４ｂと電気的に導通ずる配線パターン
を形成する工程として、まず、ＤＣマグネトロンスパッ
タ法により、第１図（ｅ）に示すように、感光性ガラス
基板２の厚さ方向の一面に、厚さ１０００へのＩＴＯ（
酸化インジウム・スズ）膜５ａを成膜した。次いで、ス
ピンナーを用いて、第１図（ｆ）に示すようにＩＴＯ膜
５ａ上にフォトレジスト６ａを設けた後、１時間ベーク
した。次に、所定のパターンが付いたフォトマスクを用
いてコンタクト露光処理および現像処理を行って、第１
図（ｇ）に示すように、ＩＴＯ膜５ａ上にレジストパタ
ーン６ｂを形成した。

この後、レジストパターン６ｂを形成した感光性ガラス
基板２を、４０ド一メ度ＦｅＣｌ３水溶ｉｆｌ！と３５
％ＨＣＩ水溶液との１：１混演中に１２時間浸漬するこ
とにより、第１図（ｈ）に示すように、レジストパター
ン６ｂをマスクとしたＩＴＯ膜５ａのエツチング除去を
行い、さらにレジストパターン６ｂを剥離して、第１図
（ｉ）に示すように、柱状のＮ１−Ｐ層４ｂ上に形成さ
れている部分の線幅が４０μｍで、この柱状のＮ１−Ｐ
層４ｂの一端面上に端子を有するＩＴＯ膜からなる配線
パターン５ｂを、感光性ガラス基板２表面に形成した。

このようにして得られた、微小電極を有する基板におい
て、ＩＴＯ膜による配線パターン５ｂの端子と微小電極
に相当する柱状のＮ１−Ｐ層４ｂとの間が電気的に導通
するか否かをテスターを用いて確認したところ、電気抵
抗約７００Ωで完全に導通していることが確認された。

なお、ＩＴＯ膜による配線パターン５ｂの端子と微小電
極に相当する柱状のＮ１−Ｐ層４ｂとの間の電気抵抗は
、配線パターン５ｂと柱状のＮ１−ｐ層４ｂとの接点直
上も含む配線パターン５ｂ上に、Ｎ１−Ｐ層を設けるこ
とにより、約９０Ω程度とすることができ、より小さく
することができる。また、配線パターン５ｂ上にＮ１−
Ｐ層を設けることにより、配線パターン５ｂ　（ＩＴＯ
膜）に微小なりラックが生じても、配線パターン５ｂの
断線や電気抵抗の増加を防止することができる。

このときのＮ１−Ｐ層の形成は、上述した微小電極を有
する基板の製造方法における無電解Ｎ１−Ｐメッキ（部
分メッキ）処理と同様の方法により行うことができる。

さらに、ＩＴＯ膜による配線パターン５ｂと柱状のＮ１
−Ｐ層４ｂとの接点直上も含む配線パターン５ｂ上に設
けたＮ１−Ｐ層を酸化から保護するために、かつ電気抵
抗の低減のために、このＮ１−Ｐ層を金（例えば、厚さ
約１μｍ）により被覆してもよく、この被覆によれば電
気抵抗は約３Ωとなる。金による被覆は、無電解メッキ
法あるいは電解メッキ法を用いて常法により行うことが
できる。

実施例２基板として実施例１と同じ感光性ガラスを用い、第２図
（ａ）に示すように、この感光性ガラス基板２０の中央
部付近に開口径７０μｍの微細孔２１を、実施例１と同
様にして８０μｍ間隔で方形状に設け、さらに実施例１
と同様にして、第２図（ｂ）に示すように、微細孔２１
の内壁にエポキシ樹脂層２２を設けた。

次に、無電解メッキの析出時間を６時間から２時間に変
更した以外は実施例１と同様にして無電解Ｎ１−Ｐメッ
キ（部分メッキ）処理を施して、第２図（ｃ）に示すよ
うに、微細孔２１の開口部近傍の感光性ガラス基板２０
表面および微細孔２１内のエポキシ樹脂層２２上に、微
細孔２１を閉塞させることなく、Ｎ１−４層２３ａを設
けた。

この後、実施例１と同様に微細孔２１の開口部近傍の感
光性ガラス基板２０表面に付着したＮ１−４層２３ａを
除去し、洗浄を行って、第２図（ｄ）に示すように、微
細孔２１内に、感光性ガラス基板２０の厚さ方向の上面
と実質的に同一の平面上に一方の端面を有し前記基板２
０の厚さ方向の下面と実質的に同一の平面上にもう一方
の端面を有する中空円柱状のＮ１−Ｐ層２３ｂを設けた
。この中空円柱状のＮ１−ＰＩ１２３ｂは、最終的に得
られる微小電極を有する基板における微小電極に相当す
る。

この後、実施例１と同様にして、第２図（ｅ）に示すよ
うに、中空円柱状のＮ１−Ｐ層２３ｂ直上に形戊されて
いる部分の線幅が４０μｍで、中空円柱状のＮ１−Ｐ層
２３ｂの一端面上に端子を有するＩＴＯ膜からなる配線
パターン２４を、感光性ガラス基板２０の一面に形戊し
た。

このようにして得られた、微小電極を有する基板におい
て、ＩＴＯ膜による配線パターン２４の端子と微小電極
に相当する中空円柱状のＮ１−Ｐ層２３ｂとの間が電気
的に導通するか否かをテスターを用いて確認したところ
、電気抵抗約９０Ωで完全に導通していることが確認さ
れた。

以上、実施例を挙げて説明した本発明の微小電極を有す
る基板は、単板で利用する場合には、例えば電解メッキ
における電極基板やプローブカードの原板とすることが
できる。電解メッキにおける電極基板として利用した場
合には、ＩＣチップにおけるバンプ形成やバンブとリー
ドとの接続のように同一平面上に多数の電解メッキを施
す際、−括して処理することが可能となる。また、プロ
−ブカードの原板として利用する場合には、基板の厚さ
方向の上面または下面をエツチング除去して、柱状の導
電体層の一端面側を突出させることにより微小探針電極
を形成し、プローブカードとする。

また、本発明の微小電極を有する基板を複数枚電気的に
導通させて積層することにより、高密度実装のための多
層基板として利用することも可能である。

なお本発明は、以上説明した実施例１および実施例２に
限定されるものではなく、下記の変形例や応用例を含む
ものである。

実施例１および実施例２では基板として感光性ガラスを
用いたが、本発明の微小電極を有する基板およびその製
造方法においては、基板の材料として、アルミノボロシ
リケートガラスや石英ガラス等の各種ガラスや、アルミ
ナ焼結体、部分安定化ジルコニア、ニオブ酸リチウム、
ニオブ酸タンタル、水晶、リン酸アルミニウム、シリコ
ン等の多結晶体、単結晶体または非晶質体等の、無機絶
縁体や無機半導体を用いてもよい。基板の形状は特に限
定されるものではなく、適宜変形可能である。

また、実施例１および実施例２では、基板の厚さ方向の
上面から下面に達する微細孔を設け、この微細孔内に、
基板の厚さ方向の上面と実質的に同一の平面上に一方の
端面を有し前記基板の厚さ方向の下面と実質的に同一の
平面上にもう一方の端面を有する柱状の導電体層を設け
たが、本発明の微小電極を有する基板およびその製造方
法においては、微細孔に代えて基板の厚さ方向の上面か
ら下面に達する幅が１ｍｍ以下の微細溝を基板端面に設
け、この微細溝内に、基板の厚さ方向の上面と実質的に
同一の平面上に一方の端面を有し前記基板の厚さ方向の
下面と実質的に同一の平面上にもう一方の端面を有する
柱状の導電体層を設けてもよい。このときの基板端面と
は、基板が開口部を有する場合には、この開口部の内壁
をも含む。

微細孔または微細溝は、実施例１および実施例２で説明
したフォトリソグラフィー法の他に、他の手法によるフ
ォトリソグラフィー法、放電加工、レーザー加工、印刷
法、切削加工等により設けてもよい。基板としてセラミ
ックスを用いる場合は、グリーンシートの段階で微細孔
または微細溝を設けてから焼結してもよい。

基板の材料および形状ならびにこの基板に微細孔または
微細溝を形成する方法は、目的とする微小電極を有する
基板に要求される微小電極の大きさおよび数、微小電極
の配置精度、基板の用途およびその使用環境等に応じて
、適宜選択される。

微細な微小電極を高い精度の下に多数配置する場合には
、実施例１および実施例２で説明したように、基板とし
て感光性ガラスを用いたフォトリソグラフィー法により
微細孔または微細溝を形成することが特に好ましい。

微細孔内または微細溝内に柱状の導電体層を設けるにあ
たっては、実施例１および実施例２で用いた無電解Ｎ１
−Ｐメッキの他、Ｃｏ、　Ｎｉ。

Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ等の導電性金属を無電解
メッキ処理してもよく、またこれらの金属とＢ、　Ｎ、
　Ｐ、　Ｖ、　Ｍｎ、　Ｆｅ、　Ｚｎ、　Ｍｏ。

Ｓｌ、Ｗ、Ｒｅ、Ｔｉ等とを含有するものを無電解メッ
キ処理してもよい。さらに、上述したものを途中まで無
電解メッキ処理し、その後、電解メッキ処理にてＡｕ、
　Ａｇ、　Ｐｔ、　Ｃｒ、　Ｃｕ。

Ｎｉ、Ｃｏ等を析出させてもよい。その他、微小電極に
求められる機械的強度が比較的低い場合には、微細孔内
または微細溝内に導電性ポリマーを埋め込むことにより
、微細孔内または微細溝内に柱状の導電体層を設けても
よい。

なお、実施例１および実施例２では、無電解メッキによ
り析出する金属の感光性ガラス基板上への付着性を向上
させるために、微細孔の内壁にエポキシ樹脂層を設けた
が、エポキシ樹脂に代えてフォトレジスト等の、基板と
の密着性のよい材料や、これらの材料にＰｄ、Ａｕ、Ｐ
ｔ等の触媒金属粉末を分散含有させたものを用いても同
様の効果が得られる。無電解メッキ処理の方法や基板の
材質によっては、有機物層を設けなくとも微細孔内また
は微細溝内に柱状の導電体層を設けることができる。

また、実施例１および実施例２では、柱状の導電体層の
両端面を基板の上面または下面と実質的に同一の平面上
に設けたが、配線パターンを形成する基板表面に位置す
る導電体層の端面ば、基板の上面または下面と実質的に
同一の平面上に設けなくてもよく、実質的に同一な平面
より突出していてもよい。すなわち、配線パターンを形
成する基板表面側に位置する導電体の端面ば、配線パタ
ーンが形成できる程度であれば、基板の表面から突出し
ていてもよい。

さらに、実施例１および実施例２では配線パターンをフ
ォトリソグラフィー法により形成したが、スクリーン印
刷法やオフセット印刷法等の他の方法で形成してもよい
。

本発明の微小電極を有する基板においては、機械的強度
の向上等を目的として、配線パターンを設けた側の基板
表面に補強板を設けてもよい。このときの補強板として
は、基板と同様に無機絶縁物または無機半導体を用いる
ことが好ましい。基板と補強板とを接合させるにあたっ
ては、絶縁性接着剤、半田ガラス、両面テープ等を用い
ることができ、その他、熱融着、ボルト締め等によって
も接合させることができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の微小電極を有する基板は
、基板の厚さ方向の上面から下面に達する複数の微小電
極を有しており、プローブカードの原板や平面−括処理
が可能な電気メ・ツキ用の電極基板等として利用できる
。そして、本発明の微小電極を有する基板の製造方法に
よれば、基板の厚さ方向の上面から下面に達する複数の
微小電極を有する基板を、従来より容易に製造すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の微小探針を有する基板の製造工程の
一例を説明するための端面図、第２図は、本発明の微小
探針を有する基板の製造工程の他の一例を説明するため
の端面図である。１．２１・・・微細孔、　２．２０・・・基板、　４ｂ
、２３ｂ・・・柱状の導電体層、　５ｂ、２４・・・配
線パターン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）無機絶縁性物質または無機半導体からなる基板と
、この基板の厚さ方向の上面から下面に達する孔径が３
００μｍ以下の微細孔または、幅が１ｍｍ以下の微細溝
と、前記微細孔内または前記微細溝内に設けられた柱状
の導電体層と、この柱状の導電体層と電気的に導通して
前記基板の表面に二次元的に設けられた配線パターンと
を有することを特徴とする、微小電極を有する基板。
（２）無機絶縁性物質または無機半導体からなる基板に
、この基板の厚さ方向の上面から下面に達する孔径が３
００μｍ以下の微細孔または、幅が１ｍｍ以下の微細溝
を設ける工程と、前記微細孔内または前記微細溝内に、柱状の導電体層を
設ける工程と、前記基板の表面に、前記柱状の導電体層と電気的に導通
する配線パターンを形成する工程とを含むことを特徴と
する、微小電極を有する基板の製造方法。
（３）前記基板に微細孔または微細溝を設ける工程を、
前記基板として感光性ガラスを用いたフォトリソグラフ
ィー法により行う、請求項（２）記載の微小電極を有す
る基板の製造方法。
（４）前記柱状の導電体層を設ける工程を無電解メッキ
により行う、請求項（２）または（３）記載の微小電極
を有する基板の製造方法。