JPWO2015151809A1 - 積層配線基板およびこれを備えるプローブカード - Google Patents

Abstract

セラミック積層体に樹脂積層体が積層されて成る積層配線基板において、セラミック積層体と樹脂積層体の界面剥離を低減する。積層配線基板１ａは、複数のセラミック層３が積層されて成るセラミック積層体２と、複数の樹脂層４ａが積層されて成り、セラミック積層体２に積層された樹脂積層体４と、最上層のセラミック層３に設けられ、その上端面がセラミック積層体２と樹脂積層体４の境界面に露出したビア導体９ａと、最下層の樹脂層４ａに設けられ、その下端面がセラミック積層体２と樹脂積層体４の境界面に露出して、最上層のセラミック層３のビア導体９ａの上端面に直接接続されたビア導体９ｂとを備え、樹脂層４ａ側のビア導体９ｂの下端面が、平面視において、セラミック層３側のビア導体９ａの上端面内に収まるように形成されている。

Description

本発明は、複数のセラミック層が積層されて成るセラミック積層体と、複数の樹脂層が積層されて成りセラミック積層体に積層された樹脂積層体とを備える積層配線基板およびこの積層配線基板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って、該半導体素子の電気検査に用いられるプローブカードの配線基板では、内部に形成される配線の高密度化および細線化が要求されている。また、この種の配線基板では、半導体素子の電気検査を確実かつ円滑に行うために、高い平坦性も要求されている。したがって、従来より、内部配線の高密度化や細線化を図りつつ、高い平坦性が得られる配線基板の開発が進められている。

例えば、図１０に示した特許文献１の積層配線基板１００では、複数のセラミック層１０１ａが積層されて成るセラミック積層体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積層体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。

このような再配線構造では、各接続電極１０３が形成される積層配線基板１００の上部において、検査対象である半導体素子の端子間隔に合わせるために、各外部電極１０４が形成される下部よりも配線電極１０５や層間接続導体１０６の密度を高くする必要があるため、積層配線基板１００の上部を、微細な電極パターンの形成が可能なポリイミド等の薄膜で形成された複数の樹脂層１０２ａの積層体である樹脂積層体１０２で構成している。一方、配線電極１０５や層間接続導体１０６の高密度化が要求されない積層配線基板１００の下部を、剛性が樹脂積層体１０２よりも高く、研磨等により平坦性を確保し易い複数のセラミック層１０１ａの積層体であるセラミック積層体１０１で構成している。

特開２０１１−１０８９５９号公報（段落００１７〜００２０、段落００３７〜００４２、図１等参照）

この積層配線基板１００では、上部（樹脂積層体１０３）がポリイミド等の樹脂、下部（セラミック積層体１０１）がセラミックという線膨張係数の異なる異種材料の積層構造となるため、周囲温度の変化等が生じた場合などに、セラミック積層体１０１と樹脂積層体１０２との熱収縮・膨張量の違いから、積層配線基板１００の内部に応力が発生する。特に、セラミック積層体１０１を形成した後に樹脂層１０２ａを積層して樹脂積層体１０２を形成する場合には、積層配線基板１００の内部に、樹脂積層体１０２の熱硬化収縮による残留応力が発生する。

ところで、上記した積層配線基板１００では、セラミック積層体１０１と樹脂積層体１０２の界面に、最上層のセラミック層１０１ａに形成された層間接続導体１０６と最下層の樹脂層１０２ａに形成された層間接続導体１０６とを接続する配線電極１０５（所謂、電極パッド）が設けられている。当該配線電極１０５は、その平面視での面積が最上層のセラミック層１０１ａの層間接続導体１０６よりも大きく形成されているため、配線電極１０５を形成する分、セラミック積層体１０１と樹脂積層体１０２の界面で、セラミック層１０１ａと樹脂層１０２ａとの接触面積が減少する。

セラミック層１０１ａと樹脂層１０２ａとの接触面積が減少すると、両者の密着強度が弱くなるため、積層配線基板１００の周囲温度が変化した際などに、上記したセラミック積層体１０１と樹脂積層体１０２の線膨張係数の違いに起因する応力により、両者の界面で剥離が生じるおそれがある。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、セラミック積層体に樹脂積層体が積層されて成る積層配線基板において、セラミック積層体と樹脂積層体の界面剥離を低減す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、複数のセラミック層が積層されて成るセラミック積層体と、複数の樹脂層が積層されて成り、前記セラミック積層体に積層された樹脂積層体と、最上層の前記セラミック層に設けられ、その上端面が前記セラミック積層体と前記樹脂積層体の境界面に露出した第１層間接続導体と、最下層の前記樹脂層に設けられ、その下端面が前記セラミック積層体と前記樹脂積層体の前記境界面に露出して、前記第１層間接続導体の前記上端面に直接接続された第２層間接続導体とを備え、前記第２層間接続導体の前記下端面が、平面視において、前記第１層間接続導体の前記上端面内に収まるように形成されていることを特徴としている。

この場合、セラミック積層体と樹脂積層体の境界面において、最上層のセラミック層に形成された第１層間接続導体の上端面と最下層の樹脂層に形成された第２層間接続導体の下端面とが直接されるとともに、第２層間接続導体の下端面が、平面視において、第１層間接続導体の上端面内に収まるように形成される。そのため、第１層間接続導体と第２層間接続導体の間に電極パッドを設ける従来の積層配線基板と比較して、前記境界面のセラミック層と樹脂層との接触面積を増やすことができる。この場合、セラミック積層体と樹脂積層体の密着強度が向上するため、積層配線基板にセラミック積層体と樹脂積層体の線膨張係数の違いに起因する内部応力等が発生した場合であっても、セラミック積層体と樹脂積層体の界面剥離を低減することができる。

また、前記各樹脂層間のいずれかに配置され、前記樹脂積層体の周縁部を除く領域と平面視で重なるように形成された面状の電極パターンを有する配線層を備えていてもよい。金属で形成された面状の電極パターンは、樹脂層の線膨張係数よりも小さいため、例えば、低温変化時に、樹脂積層体の収縮量を抑えることができる。また、樹脂積層体の収縮量が抑制されることで、セラミック積層体と樹脂積層体の境界面に作用する応力が減るため、セラミック積層体と樹脂積層体の界面剥離を低減することができる。

また、樹脂積層体の硬化収縮等によりセラミック積層体と樹脂積層体の境界面に作用する応力は、樹脂積層体の厚みに比例するが、樹脂積層体の樹脂層間のいずれかに面状の電極パターンを有する配線層を配置することで、当該電極パターン１１ａが、配線層の上側の樹脂層から前記境界面に対する応力に抗するように機能する。この場合、前記境界面に作用する応力が緩和されるため、両積層体の界面剥離を低減することができる。

また、前記最下層の前記樹脂層の厚みが、前記配線層の上側に位置する前記樹脂層の厚みよりも薄く形成されていてもよい。このようにすると、配線層の下側に位置する樹脂層の厚みを薄くすることができるため、セラミック積層体と樹脂積層体の境界面に作用する応力をさらに低減することができる。

また、前記第１層間接続導体の上端部の周側面と前記セラミック層との間に間隙が形成されており、前記最下層の前記樹脂層を形成する樹脂が、前記間隙に入り込んでいてもよい。この場合、最上層のセラミック層の第１層間接続導体の上端部の周側面との間の間隙に、最下層の樹脂層を形成する樹脂が入り込むことによるアンカー効果で、セラミック積層体と樹脂積層体の境界面での密着強度が向上するため、両者の界面剥離を低減することができる。

また、前記第２層間接続導体の上端面に接続された電極パッドを備え、前記第１層間接続導体の上端面が平面視で前記電極パッド内に収まるように、前記電極パッドの面積が、前記第１層間接続導体の上端面の面積よりも大きく形成されていてもよい。このようにすると、第１層間接続導体と第２層間接続導体の接続面が、平面視で電極パッドに収まることになる。そうすると、樹脂積層体が熱硬化収縮等した場合に、第１層間接続導体と第２層間接続導体の接続面に作用する応力が、接続面の真上に位置する電極パッドにより、緩和されるため、第１層間接続導体と第２層間接続導体の接続信頼性が向上する。

前記第２層間接続導体の前記下端面の最大幅が、前記最下層の前記樹脂層の厚みよりも大きく形成されていてもよい。樹脂積層体の熱硬化収縮等した場合の第１層間接続導体と第２層間接続導体の接続面に作用する応力は、第２層間接続導体の高さに比例して大きくなる。また、両層間接続導体の接続強度は、その接続面積に比例する。したがって、当該接続面積に対応する第１層間接続導体と第２層間接続導体の接続面の最大幅より、第２層間接続導体の高さが大きくなると、第１層間接続導体と第２層間接続導体の接続部で破断するリスクが高まる。そこで、第２層間接続導体の下端面の最大幅、つまり、第１層間接続導体と第２層間接続導体の接続面の最大幅を、第２層間接続導体の高さと略同じとなる最下層の樹脂層の厚みよりも大きく形成することで、第１、第２層間接続導体の接続部の破断のリスクを低減することができる。

また、前記第２層間接続導体の下端面の面積が、上端面よりも大きく形成されていてもよい。このようにすると、第１層間接続導体と第２層間接続導体の接続面積を増やすことができるため、セラミック積層体と樹脂積層体の界面剥離を低減しつつ、第１層間接続導体と第２層間接続導体の接続信頼性を向上することができる。

また、本発明のプローブカードは、上記した積層配線基板を備え、半導体素子の電気特性検査を行うことを特徴としている。この場合、外部端子が狭ピッチで配置された近年の半導体素子の電気特性検査に対応しつつ、積層配線基板をセラミック積層体と樹脂積層体で構成した場合の弊害である両積層体の界面剥離を低減することができる。

本発明によれば、第１層間接続導体と第２層間接続導体の間に電極パッドを設ける従来の積層配線基板と比較して、前記境界面のセラミック層と樹脂層との接触面積を増やすことができるため、セラミック積層体と樹脂積層体の密着強度が向上する。また、セラミック積層体と樹脂積層体の密着強度が向上することで、積層配線基板にセラミック積層体と樹脂積層体の線膨張係数の違いに起因する内部応力等が発生した場合であっても、両積層体の界面剥離を低減することができる。

本発明の第１実施形態にかかる積層配線基板の断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる積層配線基板の断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる積層配線基板の断面図である。 本発明の第４実施形態にかかる積層配線基板の断面図である。 図４の所定の配線層の平面図である。 本発明の第５実施形態にかかる積層配線基板の断面図である。 本発明の第６実施形態にかかる積層配線基板の部分断面図である。 本発明の第７実施形態にかかる積層配線基板の断面図である。 図８のセラミック積層体の製造方法を説明するための図である。 従来の積層配線基板の断面図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態にかかる積層配線基板１ａについて、図１を参照して説明する。なお、図１は積層配線基板１ａの断面図である。

この実施形態にかかる積層配線基板１ａは、図１に示すように、複数のセラミック層３が積層されて成るセラミック積層体２と、複数の樹脂層４ａが積層されて成り、セラミック積層体２に積層された樹脂積層体４とを備え、例えば、半導体子素子の電気特性検査を行うプローブカードの配線基板として使用される。

各セラミック層３は、ホウケイ酸系ガラス、アルミナ、シリカ等を主成分とする低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）で形成された基層３ａと、該基層３ａの主面方向の収縮を抑制する収縮抑制層３ｂでそれぞれ構成されている。この場合、セラミック積層体２を１０００℃以下で焼成できるため、セラミック積層体２の内部に形成される各種配線電極やビア導体９ａを形成する材料として、ＡｇやＣｕ等の低抵抗金属を使用することができる。なお、各基層３ａを形成する材料として、高温焼成セラミック（ＨＴＣＣ）を用いてもかまわない。

各収縮抑制層３ｂは、基層３ａを形成するセラミック材料の焼結温度（例えば、ＬＴＣＣの場合は、８００℃〜１０００℃）では焼結しないセラミック材料（ガラス成分も含有）でそれぞれ形成されており、セラミック積層体２の焼成時に、各基層３ａが主面方向に収縮するのを抑制する。このように、各セラミック層３に収縮抑制層３ｂを設けることで、セラミック積層体２の焼成時に、各セラミック層３の主面方向の収縮が抑制されるため、セラミック積層体２内に形成される各ビア導体９ａの位置精度が向上する。そのため、従来のような大面積の電極パッドを設けずに、最上層のセラミック層３のビア導体９ａと最下層の樹脂層４ａのビア導体９ｂとの直接接続が容易になる。

樹脂積層体４の各樹脂層４ａは、例えば、ポリイミド等の樹脂でそれぞれ形成されており、この実施形態では、セラミック積層体２の焼成後に、セラミック積層体２に積層される。

この積層配線基板１ａでは、その上面である最上層の樹脂層４ａの上面に、複数の上面電極５が形成されるとともに、その下面である最下層のセラミック層３ａの下面に、各上面電極５に対応して設けられた複数の下面電極６が形成される。このとき、各上面電極５と各下面電極６それぞれの表面には、めっきによりＮｉ／Ａｕ電極７が形成されている。そして、対応する上面電極５と下面電極６同士が、積層配線基板１ａの内部に形成された各種配線電極やビア導体９ａ，９ｂにより接続される。ここで、各下面電極６のピッチが、各上面電極５よりも広く設定されており、積層配線基板１ａの内部に再配線構造が形成されている。

具体的には、セラミック積層体２において、隣接するセラミック層３の間には、各種配線電極を有する配線層８ａが形成される。また、各セラミック層３それぞれには、上下に隣接する所定の配線電極同士を接続する複数のビア導体９ａが形成される。また、樹脂積層体４においても、同様に、隣接する樹脂層４ａの間には、各種配線電極を有する配線層８ｂが形成されるとともに、各樹脂層４ａそれぞれには、上下に隣接する所定の配線電極同士を接続する複数のビア導体９ｂが形成される。

また、最上層のセラミック層３の各ビア導体９ａの上端面が、セラミック積層体２と樹脂積層体４の境界面にそれぞれ露出するとともに、最下層の樹脂層４ａの各ビア導体９ｂの下端面が前記境界面にそれぞれ露出して設けられている。そして、両積層体２，４の境界面において、所定の最上層のセラミック層３に形成されたビア導体９ａの上端面と最下層の樹脂層４ａに形成されたビア導体９ｂの下端面同士が直接接続される。

さらに、最下層の樹脂層４ａに形成されたビア導体９ｂの下端面が、平面視において、接続される最上層のセラミック層３のビア導体９ａの上端面内に収まるように形成されている。このように、最上層のセラミック層３に形成された各ビア導体９ａそれぞれが、本発明の「第１層間接続導体」に相当し、最下層の樹脂層４ａに形成された各ビア導体９ｂそれぞれが、本発明の「第２層間接続導体」に相当する。なお、積層配線基板１ａの内部に形成される各ビア導体９ａ，９ｂの代わりに、金属ピンやポスト電極等、層間を接続するものとして周知な導体を用いることができる。

なお、最下層の樹脂層４ａに形成された各ビア導体９ｂの下端面の最大幅Ｗ１を、当該最下層の樹脂層４ａの厚みＷ２よりも大きく形成するのが好ましい（Ｗ１＞Ｗ２）。樹脂積層体４が熱硬化収縮等した際、最上層のセラミック層３に形成されたビア導体９ａと最下層の樹脂層４ａに形成されたビア導体９ｂの接続面に作用する応力は、樹脂層４ａ側のビア導体９ｂの高さに比例して大きくなる。また、両ビア導体９ａ，９ｂの接続強度は、接続面積に比例する。したがって、前記接続面積に対応する両ビア導体９ａ，９ｂの接続面の最大幅より、樹脂層４ａ側のビア導体９ｂの高さが大きくなると、両ビア導体９ａ，９ｂの接続部で破断するリスクが高まる。そこで、最下層の樹脂層４ａに形成されたビア導体９ｂの下端面の最大幅Ｗ１、つまり、前記接続面の最大幅を、通常、最下層の樹脂層４ａのビア導体９ｂの高さと略同じとなる最下層の樹脂層４ａの厚みよりも大きく形成することで、前記接続部の破断のリスクを低減することができる。

また、本発明にかかるプローブカードは、上記した積層配線基板１ａの各上面電極５それぞれに、プローブピンが実装されたものであり、各プローブピンを半導体素子の外部端子に接触させて、半導体素子の電気特性検査を行うものである。

（積層配線基板の製造方法）
次に、積層配線基板１ａの製造方法について説明する。この積層配線基板１ａは、各セラミック層３を積層したものを焼成してセラミック積層体２を形成した後に、樹脂積層体４を積層することにより得られる。

具体的には、まず、低温同時焼成セラミックで形成された複数のセラミックグリーンシート（基層３ａ）を用意し、該基層３ａ上にアルミナやジルコニアなどの難燃性粉末を主成分とするペースト状の収縮抑制層３ｂを、スクリーン印刷などにより塗布（積層）して乾燥させることにより、各セラミック層３それぞれを個別に準備する。

次に、各セラミック層３のビア導体９ａを形成する箇所については、レーザなどを用いて貫通孔を形成し、周知の方法でビア導体９ａを形成する。次に、ＡｇやＣｕなどの金属を含有する導体ペーストを用いたスクリーン印刷などにより、各種配線電極を有する配線層８ａを形成する。そして、準備された各セラミック層３を積層した後、加圧焼成して、セラミック積層体２を形成する。

次に、セラミック積層体２の上下面を研磨・研削する。各セラミック層３の積層体を加圧焼成した際、セラミック積層体２の上下面からビア導体９ａが隆起する場合があり、このような場合には、最上層のセラミック層３のビア導体９ａと最下層の樹脂層４ａのビア導体９ｂとの接続信頼性が低下する。そのため、セラミック積層体２の両面を研磨・研削して、セラミック層３側のビア導体９ａの隆起をなくすことで、樹脂層４ａ側のビア導体９ｂとの接続信頼性が向上する。また、研磨・研削により、セラミック積層体２の上面に露出した各ビア導体９ａの上面の酸化膜を除去することができるため、前記接続信頼性がより向上する。さらに、セラミック積層体２の反りや、表面の平坦性を向上することができるため、セラミック積層体２上に積層される樹脂積層体４の平坦性も向上する。なお、セラミック積層体２の下面の研磨・研削は、必ずしもしなくてもよい。

次に、各配線層８ａと同じ要領で、セラミック積層体２の下面に、各下面電極６を形成する。

次に、セラミック積層体２の上面に、ポリイミド等の樹脂をスピンコート等により塗布して最下層の樹脂層４ａを形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、各ビア導体９ｂと配線層８ｂの各配線電極を同時に形成する。このとき、各ビア導体９ｂおよび配線層８ｂの各配線電極は、スパッタ等により下地のＴｉ膜を形成した後、同じくスパッタによりＴｉ膜上にＣｕ膜を成膜し、さらに、その上にレジストを形成した後、露光・現像し、Ｃｕ膜上にＣｕ電極を電解めっきまたは無電解めっきにより形成することでそれぞれ得られる。また、各ビア導体９ｂの下端面が、平面視において、接続される最上層のセラミック層３のビア導体９ａの上端面内に収まるように、各ビア導体９ｂの下端面の面積を、セラミック層３のビア導体９ａの上端面よりも小さく形成するとともに、最下層の樹脂層４ａの厚みＷ２よりも大きく形成する。なお、各ビア導体９ｂを形成する際、ビアホールをレーザ加工により形成する構成であってもかまわない。

他の樹脂層４ａについても、同じ要領で１層ごとに配線層８ｂおよび各ビア導体９ｂを形成して、樹脂積層体４を形成する。また、各上面電極５は、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。この場合、各上面電極５は、最上層の樹脂層４ａの上面にスパッタ等により下地のＴｉ膜を成膜した後、同じくスパッタによりＴｉ膜上にＣｕ膜を成膜し、さらに、その上にレジストを形成した後、露光・現像し、Ｃｕ膜上に電解めっきまたは無電解めっきによりＣｕ電極を形成することによりそれぞれ形成されている。

最後に、各上面電極５および各下面電極６の表面に、電解めっきまたは無電解めっきにより、Ｎｉ／Ａｕ電極７を形成することで、積層配線基板１ａが完成する。

したがって、上記した実施形態によれば、セラミック積層体２と樹脂積層体４の境界面において、最上層のセラミック層３に形成されたビア導体９ａの上端面と最下層の樹脂層４ａに形成されたビア導体９ｂの下端面とが直接接続されるとともに、樹脂層４ａ側のビア導体９ｂの下端面が、平面視において、セラミック層３側のビア導体９ａの上端面内に収まるように形成される。このようにすると、セラミック層３側のビア導体９ａと樹脂層４ａ側のビア導体９ｂの間に電極パッドを設けて両ビア導体９ａ，９ｂを接続する従来の積層配線基板と比較して、前記境界面のセラミック層３と樹脂層４ａとの接触面積を増やすことができるため、セラミック積層体２と樹脂積層体４の密着強度が向上する。また、両積層体２，４の密着強度が向上することで、積層配線基板１ａにセラミック積層体２と樹脂積層体４の線膨張係数の違いに起因する内部応力等が発生した場合であっても、両積層体２，４の界面剥離を低減することができる。

また、積層配線基板１ａは、各上面電極５が形成される上部が、微細な配線加工が可能なポリイミド等で形成された樹脂層４ａの積層体（樹脂積層体４）で形成されている。したがって、積層配線基板１ａの各上面電極５にプローブピンを実装してプローブカードを構成した場合に、外部端子が狭ピッチで配置された近年の半導体素子の電気特性検査に対応しつつ、積層配線基板１ａをセラミック積層体２と樹脂積層体４で構成した場合の弊害である両積層体２，４の界面剥離を低減することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２に実施形態にかかる積層配線基板１ｂについて、図２を参照して説明する。なお、図２は積層配線基板１ｂの断面図である。

この実施形態にかかる積層配線基板１ｂが、図１を参照して説明した第１実施形態の積層配線基板１ａと異なるところは、最下層の樹脂層４ａの上面に隣接する配線層８ｂが有する配線電極として、最下層の樹脂層４ａに形成された各ビア導体９ｂの上端面に接続された複数の電極パッド１０が設けられ、各電極パッド１０の面積が、平面視で、最上層のセラミック層３に形成されたビア導体９ａの上端面の面積よりも大きく形成されていることである。その他の構成は、第１実施形態の積層配線基板１ａ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。

この場合、最上層のセラミック層３に形成されたビア導体９ａの上端面それぞれが、平面視で各電極パッド１０内に収まるように、各電極パッド１０のサイズが設定されている。電極パッド１０は樹脂層４ａの樹脂よりも硬くて線膨張係数が小さい金属で形成されるため、樹脂積層体４が熱硬化収縮等した場合に、最上層のセラミック層３に形成されたビア導体９ａと、このビア導体９ａに接続される最下層の樹脂層４ａのビア導体９ｂとの接続面に作用する応力が、該接続面の真上に位置する電極パッド１０により、緩和される。したがって、この構成によると、セラミック積層体２と樹脂積層体４の界面剥離を低減しつつ、セラミック積層体２と樹脂積層体４の界面に位置する、最上層のセラミック層３のビア導体９ａと最下層の樹脂層４ａのビア導体９ｂの接続信頼性を向上することができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態にかかる積層配線基板１ｃについて、図３を参照して説明する。なお、図３は積層配線基板１ｃの断面図である。

この実施形態にかかる積層配線基板１ｃが、図１を参照して説明した第１実施形態の積層配線基板１ａと異なるところは、最下層の樹脂層４ａに形成された各ビア導体９ｂそれぞれは、最上層のセラミック層３のビア導体９ａに接続される下端面の面積が、上端面よりも大きく形成されていることである。その他の構成は、第１実施形態の積層配線基板１ａ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。

このようにすると、第１実施形態の積層配線基板１ａと比較して、最上層のセラミック層３のビア導体９ａと、このビア導体９ａに接続される最下層の樹脂層４ａのビア導体９ｂとの接続面積を増やすことができるため、セラミック積層体２と樹脂積層体４の界面剥離を低減しつつ、両ビア導体９ａ，９ｂの接続信頼性を向上することができる。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態にかかる積層配線基板１ｄについて、図４および図５を参照して説明する。なお、図４は積層配線基板１ｄの断面図、図５は所定の配線層８ｂの平面図である。

この実施形態にかかる積層配線基板１ｄが、図１を参照して説明した第１実施形態の積層配線基板１ａと異なるところは、隣接する樹脂層４ａ間に配置された所定の配線層８ｂが、樹脂積層体４の周縁部を除く領域と平面視で重なるように形成された面状の電極パターン１１ａを有することである。その他の構成は、第１実施形態の積層配線基板１ａ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。

この場合、樹脂積層体４の積層方向の略中心に配置された配線層８ｂが有する配線電極として、グランド電極としての面状の電極パターン１１ａと、それぞれ当該配線層８ｂの上下に隣接する樹脂層４ａそれぞれに形成された所定のビア導体９ｂ同士を接続する複数の電極パッド１１ｂが形成されている。ここで、電極パターン１１ａは、図５に示すように、樹脂積層体４の周縁部と各電極パッド１１ｂを除く領域に形成されている。また、電極パターン１１ａは、最下層の樹脂層４ａに形成された各ビア導体９ｂのうち、紙面両端の両ビア導体９ｂそれぞれの、最下層のセラミック層３ビア導体９ａとの接続面の一部と、平面視で重なるように形成されている。なお、電極パターン１１ａは、グランド電極に限らず、例えば、電源用の電極として利用してもかまわない。また、面状の電極パターン１１ａは、樹脂積層体４の樹脂層４ａ間のいずれかに配置されていればよい。

この実施形態によると、金属で形成された面状の電極パターン１１ａは、樹脂層４ａの線膨張係数よりも小さいため、例えば、低温変化時に、樹脂積層体４の収縮量を抑えることができる。また、樹脂積層体４の収縮量が抑制されることで、セラミック積層体２と樹脂積層体４の境界面に作用する応力が減るため、セラミック積層体２と樹脂積層体４の界面剥離を低減することができる。

また、樹脂積層体４の硬化収縮等によりセラミック積層体２と樹脂積層体４の境界面に作用する応力は、樹脂積層体４の厚みに比例するが、樹脂積層体４の樹脂層４ａ間のいずれかに面状の電極パターン１１ａを有する配線層８ｂを配置することで、当該電極パターン１１ａが、該電極パターン１１ａの上側に配置された各樹脂層４ａから前記境界面に作用する応力に対して抗するように機能する。この場合、電極パターン１１ａを設けない場合と比較して、前記境界面に作用する応力が緩和されるため、両積層体２，４の界面剥離を低減することができる。なお、樹脂積層体４において、電極パターン１１ａの下側に位置する樹脂層４ａの総厚が薄いほど、前記境界面に作用する応力を緩和する効果が高いため、電極パターン１１ａを有する配線層８ｂは、樹脂積層体４の積層方向の中心よりも下側に配置するのが好ましい。

また、電極パターン１１ａは、最下層の樹脂層４ａに形成された各ビア導体９ｂのうち、紙面両端の両ビア導体９ｂそれぞれの、最上層のセラミック層３ビア導体９ａとの接続面の一部と、平面視で重なるように形成されているため、これらの接続面に対して作用する樹脂積層体４の硬化収縮等による応力を効果的に緩和することができる。

＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態にかかる積層配線基板１ｅについて、図６を参照して説明する。なお、図６は積層配線基板１ｅの断面図である。

この実施形態にかかる積層配線基板１ｅが、図４および図５を参照して説明した第４実施形態の積層配線基板１ｄと異なるところは、面状の電極パターン１１ａを有する配線層８ｂの下側に位置する各樹脂層４ａの厚みが、上側の各樹脂層４ａの厚みよりも薄く形成されていることである。その他の構成は、第４実施形態と同じであるため、同一符号を付すことにより説明を省略する。

この構成によると、樹脂積層体４において電極パターン１１ａを有する配線層８ｂの下側に位置する各樹脂層４ａの総厚を薄くすることができるため、第４実施形態の積層配線基板１ｄと比較して、樹脂積層体４の硬化収縮等による両積層体２，４の境界面に作用する応力が減少し、両積層体２，４の界面剥離をさらに低減することができる。

＜第６実施形態＞
本発明の第６実施形態にかかる積層配線基板１ｆについて、図７を参照して説明する。なお、図７は積層配線基板１ｆの部分断面図であり、図１の積層配線基板１ａの左半部に対応する図である。

この実施形態にかかる積層配線基板１ｆが、図１を参照して説明した第１実施形態の積層配線基板１ａと異なるところは、最上層のセラミック層３に形成された各ビア導体９ａの上端部の周側面と当該セラミック層３との間に間隙１２が形成されており、最下層の樹脂層４ａを形成する樹脂が、間隙１２に入り込んでいることである。その他の構成は、第１実施形態と同じであるため、同一符号を付すことにより説明を省略する。

最上層のセラミック層３に形成された各ビア導体９ａと、該セラミック層３との間の間隙１２は、例えば、以下のようにして形成することができる。まず、最上層のセラミック層３の各ビア導体９ａの貫通孔をレーザ加工する際、セラミック層３のガラス成分のガラス玉が出来やすいような条件とする。このようにすると、ビア導体９ａの周側面の周囲に比較的大きなガラス玉ができる。そして、セラミック積層体２の上面を研磨するときに、ビア導体９ａの周囲に出来たガラス玉がセラミック層３の表面から外れて間隙１２が形成され易くするために、比較的粗い研磨剤により研磨して間隙１２を形成する。また、最上層のセラミック層３のガラス成分の含有量を他のセラミック層３よりも多くして、上記同様の研磨条件により研磨することでも間隙１２を形成することができる。そして、この間隙１２が形成されたセラミック積層体２にスピンコート等により最下層の樹脂層４ａを積層することにより、当該間隙１２に樹脂層４ａの樹脂が入り込むことになる。

この構成によると、最上層のセラミック層３と、該セラミック層３のビア導体９ａの上端部の周側面との間の間隙１２に、最下層の樹脂層４ａを形成する樹脂が入り込むことによるアンカー効果で、セラミック積層体２と樹脂積層体４の境界面での密着強度が向上するため、両積層体２，４の界面剥離を低減することができる。

＜第７実施形態＞
本発明の第７実施形態にかかる積層配線基板１ｇについて、図８および図９を参照して説明する。なお、図８は積層配線基板１ｇの断面図、図９は積層配線基板１ｇのセラミック積層体２の製造方法を説明するための図である。

この実施形態にかかる積層配線基板１ｇが、図１を参照して説明した第１実施形態の積層配線基板１ａと異なるところは、セラミック積層体２の各セラミック層３それぞれが、基層３ａのみで形成されていることである。その他の構成は、第１実施形態の積層配線基板１ａ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。

この場合、セラミック積層体２は、以下のように製造される。まず、低温同時焼成セラミックで形成された複数のセラミックグリーンシート（基層３ａ）を用意する。各セラミックグリーンシート（基層３ａ）それぞれには、ビア導体９ａを形成する箇所にレーザなどを用いて貫通孔を形成し、周知の方法でビア導体９ａを形成した後、ＡｇやＣｕなどの金属を含有する導電性ペーストを用いたスクリーン印刷などにより、各種配線電極を有する配線層８ａを形成する。

次に、図９（ａ）に示すように、ビア導体９ａや配線層８ａが形成された各セラミックグリーンシート（基層３ａ）を積層する。

次に、図９（ｂ）に示すように、各セラミックグリーンシート（基層３ａ）を積層した状態で、その上下面に、基層３ａの焼結温度では焼結しない収縮抑制層３ｂを積層する。具体的には、各セラミックグリーンシート（基層３ａ）の積層体の上下面それぞれに、アルミナやジルコニアなどの難燃性粉末を主成分とするペースト状の収縮抑制層３ｂを積層・圧着して、８００〜１０００℃で拘束焼成する。この際、収縮抑制層３ｂの上から各セラミックグリーンシート（基層３ａ）を加圧しながら焼成してもよいし（加圧焼成法）、加圧せずに焼成してもよい（無加圧焼成法）。

ここで、加圧焼成法、無加圧焼成法のいずれの場合も、各セラミックグリーンシート（基層３ａ）の積層体の上下面に積層された収縮抑制層３ｂは、例えば、１５００℃以上に加熱しないと焼結しないので、８００〜１０００℃で焼成すれば、収縮抑制層３ｂは、未焼結のまま残される。但し、焼成の過程で、収縮抑制層３ｂ中の樹脂バインダが熱分解により飛散してセラミック紛体として残るため、各セラミックグリーンシート（基層３ａ）の積層体の上下面に付着した収縮抑制層３ｂ（セラミック紛体）を湿式ブラスト（ウォータジェット）、バフ研磨等により除去し（図９（ｃ））、これにより、セラミック積層体２が完成する。次に、第１実施形態の積層配線基板１ａの製造方法と同じ要領で各下面電極６および各Ｎｉ／Ａｕ電極７を形成する。また、樹脂積層体４についても、第１実施形態と同じ要領で形成し、これにより、積層配線基板１ｇが完成する。

この構成によると、第１実施形態の積層配線基板１ａと同様の効果を得ることができる。また、この実施形態のセラミック積層体２の形成方法では、各セラミックグリーンシートの積層体の焼結中に主面方向の収縮は発生せず、逆に主面方向に若干伸長するため、焼成後のセラミック積層体２の寸法ばらつきを抑えることができる。また、高圧をかけることにより、焼成前の各セラミックグリーンシートの積層体がより平坦化されるため、焼成後のセラミック積層体２の反りが低減するとともに、平坦性が向上する。以上のように、セラミック積層体２の寸法ばらつきを抑制することができ、これにより、寸法精度の向上を図ることができる。

なお、本発明は上記した各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なうことが可能である。例えば、各セラミック層３および各樹脂層４ａの層数それぞれは、適宜、変更することができる。

また、本発明は、複数のセラミック層が積層されて成るセラミック積層体と、複数の樹脂層が積層されて成りセラミック積層体に積層された樹脂積層体とを備える種々の積層配線基板に適用することができる。

１ａ〜１ｇ 積層配線基板
２ セラミック積層体
３ セラミック層
４ 樹脂積層体
４ａ 樹脂層
８ｂ 配線層
９ａ ビア導体（第１層間接続導体）
９ｂ ビア導体（第２層間接続導体）
１０ 電極パッド
１１ａ 電極パターン
１２ 間隙

この積層配線基板１００では、上部（樹脂積層体１０２）がポリイミド等の樹脂、下部（セラミック積層体１０１）がセラミックという線膨張係数の異なる異種材料の積層構造となるため、周囲温度の変化等が生じた場合などに、セラミック積層体１０１と樹脂積層体１０２との熱収縮・膨張量の違いから、積層配線基板１００の内部に応力が発生する。特に、セラミック積層体１０１を形成した後に樹脂層１０２ａを積層して樹脂積層体１０２を形成する場合には、積層配線基板１００の内部に、樹脂積層体１０２の熱硬化収縮による残留応力が発生する。

この場合、セラミック積層体と樹脂積層体の境界面において、最上層のセラミック層に形成された第１層間接続導体の上端面と最下層の樹脂層に形成された第２層間接続導体の下端面とが直接接続されるとともに、第２層間接続導体の下端面が、平面視において、第１層間接続導体の上端面内に収まるように形成される。そのため、第１層間接続導体と第２層間接続導体の間に電極パッドを設ける従来の積層配線基板と比較して、前記境界面のセラミック層と樹脂層との接触面積を増やすことができる。この場合、セラミック積層体と樹脂積層体の密着強度が向上するため、積層配線基板にセラミック積層体と樹脂積層体の線膨張係数の違いに起因する内部応力等が発生した場合であっても、セラミック積層体と樹脂積層体の界面剥離を低減することができる。

また、前記各樹脂層間のいずれかに配置され、前記樹脂積層体の周縁部を除く領域と平面視で重なるように形成された面状の電極パターンを有する配線層を備えていてもよい。金属で形成された面状の電極パターンの線膨張係数は、樹脂層の線膨張係数よりも小さいため、例えば、低温変化時に、樹脂積層体の収縮量を抑えることができる。また、樹脂積層体の収縮量が抑制されることで、セラミック積層体と樹脂積層体の境界面に作用する応力が減るため、セラミック積層体と樹脂積層体の界面剥離を低減することができる。

また、樹脂積層体の硬化収縮等によりセラミック積層体と樹脂積層体の境界面に作用する応力は、樹脂積層体の厚みに比例するが、樹脂積層体の樹脂層間のいずれかに面状の電極パターンを有する配線層を配置することで、当該電極パターンが、配線層の上側の樹脂層から前記境界面に対する応力に抗するように機能する。この場合、前記境界面に作用する応力が緩和されるため、両積層体の界面剥離を低減することができる。

また、前記第１層間接続導体の上端部の周側面と前記最上層の前記セラミック層との間に間隙が形成されており、前記最下層の前記樹脂層を形成する樹脂が、前記間隙に入り込んでいてもよい。この場合、最上層のセラミック層の第１層間接続導体の上端部の周側面との間の間隙に、最下層の樹脂層を形成する樹脂が入り込むことによるアンカー効果で、セラミック積層体と樹脂積層体の境界面での密着強度が向上するため、両者の界面剥離を低減することができる。

次に、セラミック積層体２の上下面を研磨・研削する。各セラミック層３の積層体を加圧焼成した際、セラミック積層体２の上下面からビア導体９ａが隆起する場合があり、このような場合には、最上層のセラミック層３のビア導体９ａと最下層の樹脂層４ａのビア導体９ｂとの接続信頼性が低下する。そのため、セラミック積層体２の両面を研磨・研削して、セラミック層３側のビア導体９ａの隆起をなくすことで、樹脂層４ａ側のビア導体９ｂとの接続信頼性が向上する。また、研磨・研削により、セラミック積層体２の上面に露出した各ビア導体９ａの上面の酸化膜を除去することができるため、前記接続信頼性がより向上する。さらに、セラミック積層体２の反りを抑制し、表面の平坦性を向上させることができるため、セラミック積層体２上に積層される樹脂積層体４の平坦性も向上する。なお、セラミック積層体２の下面の研磨・研削は、必ずしもしなくてもよい。

次に、セラミック積層体２の上面に、ポリイミド等の樹脂をスピンコート等により塗布して最下層の樹脂層４ａを形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、各ビア導体９ｂと配線層８ｂの各配線電極を同時に形成する。このとき、各ビア導体９ｂおよび配線層８ｂの各配線電極は、スパッタ等により下地のＴｉ膜を形成した後、同じくスパッタ等によりＴｉ膜上にＣｕ膜を成膜し、さらに、その上にレジストを形成した後、露光・現像し、Ｃｕ膜上にＣｕ電極を電解めっきまたは無電解めっきにより形成することでそれぞれ得られる。また、各ビア導体９ｂの下端面が、平面視において、接続される最上層のセラミック層３のビア導体９ａの上端面内に収まるように、各ビア導体９ｂの下端面の面積を、セラミック層３のビア導体９ａの上端面よりも小さく形成するとともに、最下層の樹脂層４ａの厚みＷ２よりも大きく形成する。なお、各ビア導体９ｂを形成する際、ビアホールをレーザ加工により形成する構成であってもかまわない。

他の樹脂層４ａについても、同じ要領で１層ごとに配線層８ｂおよび各ビア導体９ｂを形成して、樹脂積層体４を形成する。また、各上面電極５は、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。この場合、各上面電極５は、最上層の樹脂層４ａの上面にスパッタ等により下地のＴｉ膜を成膜した後、同じくスパッタ等によりＴｉ膜上にＣｕ膜を成膜し、さらに、その上にレジストを形成した後、露光・現像し、Ｃｕ膜上に電解めっきまたは無電解めっきによりＣｕ電極を形成することによりそれぞれ形成されている。

この場合、樹脂積層体４の積層方向の略中心に配置された配線層８ｂが有する配線電極として、グランド電極としての面状の電極パターン１１ａと、それぞれ当該配線層８ｂの上下に隣接する樹脂層４ａそれぞれに形成された所定のビア導体９ｂ同士を接続する複数の電極パッド１１ｂが形成されている。ここで、電極パターン１１ａは、図５に示すように、樹脂積層体４の周縁部と各電極パッド１１ｂを除く領域に形成されている。また、電極パターン１１ａは、最下層の樹脂層４ａに形成された各ビア導体９ｂのうち、紙面両端の両ビア導体９ｂそれぞれの、最上層のセラミック層３のビア導体９ａとの接続面の一部と、平面視で重なるように形成されている。なお、電極パターン１１ａは、グランド電極に限らず、例えば、電源用の電極として利用してもかまわない。また、面状の電極パターン１１ａは、樹脂積層体４の樹脂層４ａ間のいずれかに配置されていればよい。

この実施形態によると、金属で形成された面状の電極パターン１１ａの線膨張係数は、樹脂層４ａの線膨張係数よりも小さいため、例えば、低温変化時に、樹脂積層体４の収縮量を抑えることができる。また、樹脂積層体４の収縮量が抑制されることで、セラミック積層体２と樹脂積層体４の境界面に作用する応力が減るため、セラミック積層体２と樹脂積層体４の界面剥離を低減することができる。

ここで、加圧焼成法、無加圧焼成法のいずれの場合も、各セラミックグリーンシート（基層３ａ）の積層体の上下面に積層された収縮抑制層３ｂは、例えば、１５００℃以上に加熱しないと焼結しないので、８００〜１０００℃で焼成すれば、収縮抑制層３ｂは、未焼結のまま残される。但し、焼成の過程で、収縮抑制層３ｂ中の樹脂バインダが熱分解により飛散してセラミック粉体として残るため、各セラミックグリーンシート（基層３ａ）の積層体の上下面に付着した収縮抑制層３ｂ（セラミック紛体）を湿式ブラスト（ウォータジェット）、バフ研磨等により除去し（図９（ｃ））、これにより、セラミック積層体２が完成する。次に、第１実施形態の積層配線基板１ａの製造方法と同じ要領で各下面電極６および各Ｎｉ／Ａｕ電極７を形成する。また、樹脂積層体４についても、第１実施形態と同じ要領で形成し、これにより、積層配線基板１ｇが完成する。

Claims (8)

1. 複数のセラミック層が積層されて成るセラミック積層体と、
   複数の樹脂層が積層されて成り、前記セラミック積層体に積層された樹脂積層体と、
   最上層の前記セラミック層に設けられ、その上端面が前記セラミック積層体と前記樹脂積層体の境界面に露出した第１層間接続導体と、
   最下層の前記樹脂層に設けられ、その下端面が前記セラミック積層体と前記樹脂積層体の前記境界面に露出して、前記第１層間接続導体の前記上端面に直接接続された第２層間接続導体とを備え、
   前記第２層間接続導体の前記下端面が、平面視において、前記第１層間接続導体の前記上端面内に収まるように形成されていることを特徴とする積層配線基板。
2. 前記各樹脂層間のいずれかに配置され、前記樹脂積層体の周縁部を除く領域と平面視で重なるように形成された面状の電極パターンを有する配線層を備えることを特徴とする請求項１に記載の積層配線基板。
3. 前記最下層の前記樹脂層の厚みが、前記配線層の上側に位置する前記樹脂層の厚みよりも薄く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の積層配線基板。
4. 前記第１層間接続導体の上端部の周側面と前記セラミック層との間に間隙が形成されており、
   前記最下層の前記樹脂層を形成する樹脂が、前記間隙に入り込んでいることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の積層配線基板。
5. 前記第２層間接続導体の上端面に接続された電極パッドを備え、
   前記第１層間接続導体の上端面が平面視で前記電極パッド内に収まるように、前記電極パッドの面積が、前記第１層間接続導体の上端面の面積よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の積層配線基板。
6. 前記第２層間接続導体の前記下端面の最大幅が、前記最下層の前記樹脂層の厚みよりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の積層配線基板。
7. 前記第２層間接続導体の下端面の面積が、上端面よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の積層配線基板。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の積層配線基板を備え、半導体素子の電気特性検査を行うことを特徴とするプローブカード。
   

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