KR100278460B1 - 전기 테스트용 배선 기판 및 그 제조법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 디바이스 및 배선 기판 등의 테스트를 용이하게 하는 전기 테스트용 배선 기판을 제공하는 것이다.

본 발명은 절연 기판과, 절연 기판 중에 매립되어 있는 소정 패턴의 배선과, 그 배선 위에 설치된 피 테스트용 디바이스 전극과 접촉하는 돌기 전극으로 된 전기 테스트용 배선 기판이다.

Description

전기 테스트용 배선 기판 및 그 제조법

제1도는 본 발명의 테스트용 배선 기판의 단면도(제2도의 I-I'선).

제2도는 본 발명의 테스트용 배선판의 평면도.

제3도 내지 제12도는 본 발명의 테스트용 배선 기판의 제조 공정을 도시하는 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 돌기 전극 2 : 배선

3 : 표면 절연층 4 : 수지층

5 : 투명 기판 6 : 단자

본 발명은 프린트 배선, 집적 회로용 기판, 액정 표시용 배선판 등의 고밀도 배선 또는 반도체 디바이스 도통 저항 검사 등의 전기적 검사에 사용하는 전기 테스트용 배선판 및 그 제조법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 고집적화나 반도체 디바이스의 표면 실장의 고밀도화가 진행되고 있어, 이들 디바이스나 실장 기판의 테스트가 매우 곤란해지고 있다. 예를 들면, 반도체 디바이스에서는 수 밀리 각의 실리콘 칩부터 수십 내지 수백의 전극 단자가 있고, 1000을 넘는 것도 출현하고 있어 이들 디바이스의 테스트는 매우 곤란해지고 있다. 특히, 실리콘 칩을 패키지로 가공하기(리드 프레임에 실장해서 밀봉한다) 전에 소위 베어 칩(bare chip;나(裸)칩)을 테스트하기가 곤란하고, 가능하다해도 테스트 지그는 복잡하며 테스트 비용도 고가이므로, 일반적으로는 적용되지 않는다.

한편, 실장에 이용하는 배선 기판에서도 미세 배선화가 진행되고 있고, 0.1mm 피치 이하의 배선에서 전극 피치도 반도체 디바이스와 같은 0.1mm 피치 이하가 필요하게 된다. 이와 같은 배선 기판은 절연이나 접속 테스트로 해도 전극부의 일시적인 접속과 분리를 가능하도록 하는 일반적인 방법, 예를 들면 이방 도전성 고무를 압착하는 방법[일본국 특허 공개(소)59-3269 공보]에서는 테스트가 불가능하다.

본 발명은 이와 같은 배경 하에서 반도체 디바이스 및 배선 기판 등(피 테스트용 디바이스라 한다)의 테스트를 용이하게 하는 전기 테스트용 배선 기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 전기 테스트용 배선 기판은 절연 기판과, 절연 기판 중에 매립되어 있는 소정 패턴의 배선(돌기 전극을 외부 측정용 기기에 연결하는 인출선이 된다)과, 그 배선 상에 설치된 피 테스트용 디바이스 전극과 접촉하는 돌기 전극으로 이루어진 것이다.

본 발명의 전기 테스트용 배선 기판은 다음과 같은 방법에 의해 제조된다. 제조법의 한 예로서는 긴 동박(20 내지 100㎛)에 니켈 박층(0.1 내지 10㎛)을 형성한 도전성 임시 기판(temporary substrate)상에 소정 패턴의 배선을 형성하는 공정, 그 배선을 수지층과 적층하는 공정, 배선을 절연 기판 중에 매립하는 공정, 임시 기판의 일부 즉, 피 테스트용 디바이스 전극과 접촉하는 돌기 전극으로 이루어진 부분을 남기고 그 이외 부분의 도전성 임시 기판을 제거하는 공정, 및 필요에 따라 돌기 전극 부분을 남기고 그 이외 소정 패턴의 배선을 절연층(표면 절연층)으로 피복하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조된다.

상기에 있어서, 임시 기판의 일부 즉 피 테스트용 디바이스 전극과 접촉하는 돌기 전극이 되는 부분을 남기고 그 이외 부분의 도전성 임시 기판을 제거하는 공정은 다음과 같이 한다.

임시 기판의 동박 면에 돌기 전극이 되는 장소에 에칭 레지스트를 형성하고 동박을 에칭한다. 동박 에칭은 니켈 박층에서 멈춰 소정 패턴의 배선(동)이 에칭되는 일은 없다. 에칭 레지스트를 박리하고, 노출되어 있는 니켈 박층을 다른 에칭액으로 에칭 제거한다.

돌기 전극을 고밀도, 고정 밀도로 형성하기 위해서는 임시 기판의 동박을 20 내지 30㎛정도의 얇은 것을 사용함으로써 가능해진다. 동박이 두꺼워지면 돌기 전극을 에칭으로 형성할 때에 사이드 에칭이 커지고, 고밀도, 고정 밀도로 돌기 전극이 형성될 수 없게 된다. 이 경우는 얇은 동박 면에 도금 레지스트를 형성하고, 도금에 의해 돌기 전극이 되는 부분에 도금을 행하여 두께를 증가시켜, 도금 레지스트 박리하고, 도금된 돌기 전극 부분에 에칭 레지스트를 형성해서 에칭에 의해 얇은 동박을 제거해서 노출된 니켈 박층을 다른 에칭액으로 에칭 제거함으로써 돌기 전극을 형성할 수 있다.

또, 제조법의 다른 한 예로서는, 임시 기판 상에 소정 패턴의 배선을 형성하는 공정, 그 배선을 수지층과 적층하는 공정, 배선을 절연 기판 중에 매립하는 공정, 임시 기판을 형성한 소정 패턴의 배선에 손상을 주지 않고 제거하는 공정(임시 기판의 동박을 동 에칭액으로 에칭 제거한 후에 니켈 박층을 니켈 에칭액으로 에칭 제거한다), 포토 이메징 가능한 절연 재료를 도포 또는 적층하고, 노광·현상을 행하여 피 테스트용 디바이스 전극과 접촉하는 돌기 전극이 형성되는 장소 이외에 도금 레지스트가 되는 절연층(표면 절연층)을 형성하는 공정 및 돌기 전극을 도금에 의해 형성하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조된다.

포토 이메징을 절연층에 형성하는 공정은 엑시머 레이저로 행할 수 있다. 또, 돌기 전극은 포토 이메징 재료의 두게를 초과하여 도금하도록 해서 형성하는 것이 바람직하다.

포토 이메징 재료로서는 무전해 도금용 감광성 레지스트인 고무-페놀 수지-에폭시 수지, 에폭시 광 개시제(epoxy resin photoinitiator)(방향족 오니움염 등 aromatic onium salts 등)

방향족 폴리아지드 화합물(aromatic polyazide compound)(3,3'-디아지도디페닐술폰, 4.4'-디아지도스틸벤, 4,4'-디아지도칼콘 및 3,3'-디메톡시-4,4'-디아지도비페닐 폴리티오펜)의 조성물이 예를 들면 사용된다.

상기에서 임시 기판의 동박, 니켈 박층을 에칭 제거하는 경우를 설명했으나, 동박을 에칭 제거한 후에 포토 이메징 가능한 절연 재료를 도포 또는 적층하고, 노광·현상에 의해 도금 레지스트를 형성하며, 돌기 전극을 도금(전기)에 의해 형성해도 좋다. 이 경우 전기 도금의 급전은 니켈 박층으로 행할 수 있다. 돌기 전극 형성 후에 니켈 박층을 에칭 제거한다.

제1도는 본 발명의 전기 테스트용 배선 기판의 단면도를 도시하는 것으로 참조 번호(1)은 피 테스트용 디바이스 전극과 접촉하는 돌기 전극이고, 참조 번호(2)는 돌기 전극의 인출선이 되는 소정 패턴의 배선이며, 참조 번호(3)은 표면 절연층이고, 참조 번호(4)는 수지층이며, 참조 번호(5)는 절연 기판이 되는 투명 기판이고, 참조 번호(6)은 인출선을 외부 측정 기기와 접속하는 단자이다. 제2도는 본 발명의 전기 테스트용 배선 기판의 평면도를 도시하는 것이다.

제1도는 제2도의 I-I'선 단면도이다. 제1도, 제2도의 소정 패턴 배선, 돌기 전극 등은 확대되어 있다.

본 발명은 테스트되는 디바이스 등의 전극 배치에 따라 형성된 돌기 전극을 형성하고, 리드선에 의해 외부로 취출하도록 구성된 테스트용 배선 기판이다. 본 발명의 전기 테스트용 배선 기판에 따르면 디바이스 등의 전극 피치가 작아져도 충분히 형성 가능하고, 테스트해야 할 전극이 디바이스 등의 4변뿐만 아니라 내부에 배치되어 있는 것도 미세한 배선 리드에 의해 외부로 인출할 수 있다. 즉, 전극 피치가 0.1mm 정도가 되면 그 사이를 통하는 배선 폭은 0.03mm 이하가 필요하지만 본 발명의 배선 전사법에서는 외부에의 인출선(소정 패턴의 배선)을 충분히 형성할 수 있다.

돌기 전극은 배선 전사법에서는 배선이 평탄하기 때문에 에칭법으로 만드는 경우, 도금법으로 만드는 경우도 용이하다. 즉, 에칭법으로 만드는 경우는 임시 기판을 에칭 가능 가능한 것으로 하고, 임시 기판을 필요한 형상으로 에칭 가공하면 쉽게 작성할 수 있으며, 도금법으로 형성하는 경우는 포토 레지스트 등으로 필요한 형상으로 상을 형성한 후에 도금함으로써 임의의 형상을 형성할 수 있다.

배선 전사법은 기판을 자유롭게 선택할 수 있으므로 예를 들면, 투명한 유리나 수지 기판을 선택하면 배선 패턴을 뒷면에서 시인(視認)할 수 있다. 이와 같이 뒷면에서 시인할 수 기판을 이용하면, 피 테스트용 디바이스와의 위치 맞추기가 매우 용이해진다.

본 발명의 전기 테스트용 배선 기판에서는 소정 패턴의 배선인 전극 단자 인출선의 길이가 같아지도록 하거나 전극 단자의 인출선을 전송 선로로 해서 설계하도록 할 수 있다.

본 발명에서는 돌기 전극의 선단에 도전성 고분자층을 형성함으로써 피 테스트용 디바이스 전극 및 배선을 손상시키지 않도록 한다.

도전성 금속으로 된 돌기 전극 선단이 도전성을 현저하게 저하시키지 않고 도전성 고분자로 피복하는 방법을 이하 설명하겠다.

1. 도전성 고분자 또는 도전성 고분자와 다른 수지의 혼합물을 전극 위에 선택적으로 피복한다.

(1) 도전성 고분자(도프되지 않음) 예를 들면, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌비닐렌, 또는 도전성 고분자(도프되지 않음)와 다른 수지(엘라스토머 등) 예를 들면 고무, 폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐, 페놀 수지, 에폭시 수지등의 혼합물을 적당한 용매로 용해하고, 전극 위에 침투한 이 용액의 용매를 휘발시킴으로써 피복한다. 그 후에 각종 도펀트 예를 들면, 염화 제2철, 요오드, 불화인(PF5), 염화티탄(TiC14)(오불화인 및 염화티탄) 등을 도핑한다.

(2) 전극을 도전성 고분자 모노머와 도펀트의 혼합 용액에 침지해서 전해 중합에 의해 도전성 고분자를 형성한다.

(3) 수지(엘라스토머 등), 예를 들면 고무, 폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐, 페놀수지, 에폭시수지 등을 피복한 전극을 도전성 고분자 모노머와 도펀트의 혼합용액에 침지해서 전해 중합에 의해 도전성 고분자를 중합시키면서 수지층에 침투시켜 도전성 고분자 복합체를 형성한다.

(4) 술폭실기, 카르복실기 등의 극성기를 가진 고분자인 고분자 음이온 막 또는 고분자 음이온과 수지(엘라스토머 등) 예를 들면 고무, 폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐, 페놀수지, 에폭시수지 등의 혼합물 막을 피복한 전극을 도전성 고분자 모노머 용액에 담궈 전해 중합에 의해 도전성 고분자를 중합시키면서 피복층에 침투시켜 도전성 고분자 복합막을 형성한다.

(5) 산화제를 혼합한 수지(엘라스토머 등) 예를 들면 고무, 폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐, 페놀수지, 에폭시수지 등을 전극 위에 피복하고, 도전성 고분자 모노머의 증기를 쐬게 함으로써 중합을 하면서 중합체를 피복층에 침투시켜 도전성 고분자 복합막을 형성한다.

2. 도전성 고분자막 또는 도전성 고분자 복합막을 임시 기판에 에칭할 때의 에칭 레지스트로서 사용하고, 전극 위에 선택적으로 피복하는 방법.

(1) 도전성 고분자(도프되지 않음) 예를 들면, 폴리티오펜 등 거기에 광중합 가능한 에틸렌성 2중 결합을 가진 기를 도입시킨 것, 또는 도전성 고분자(도프되지 않음)와 다른 수지(엘라스토머) 등의 혼합물을 적당한 용매로 용해한다. 그리고, 임시 기판 위에 막 형성 후 패턴 마스크를 통해 자외선을 조사하고, 현상함으로써 에칭 레지스트의 패턴을 형성한 도전성 고분자 막을 얻는다. 그 후에 각종 도펀트를 도핑한다. 이 도전성 고분자 막을 에칭 레지스트로 해서 임시 기판의 에칭을 행하고, 도전성 고분자로 피복된 돌기 전극을 형성한다.

(2) 도전성 고분자(도프되지 않음)에 광가교 가능한 수지를 혼합하고, 이하 2.(1)의 방법에서 도전성 고분자로 피복된 돌기 전극을 형성한다. 상기 수지로는 예를 들면 알킬(메타)아크릴레이트와 (메타)아크릴산의 공축합물, 테트라에틸렌글리콜 및 벤조페논(광 개시제)의 조성물이나 페놀 수지와 오르토나프토퀴논 디아지드 조성물 등이 있다.

(3) 도전성 고분자(도프되지 않음) 막 또는 도전성 고분자(도프되지 않음)와 다른 수지 혼합물 막을 형성하고, 도펀트를 도핑한다. 이 막 위에 감광성 레지스트를 도포 성막하고, 패턴 마스크를 통해 광(자외선 또는 가시 광선)을 조사, 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 이 레지스트 패턴을 마스크로 기초 도전성 고분자 막을 에칭하고, 패턴을 전사한다. 그리고, 이 도전성 고분자 막을 에칭 레지스트로 해서 임시 기판의 에칭을 행하고, 감광성 레지스트를 제거해서 도전성 고분자로 피복한 돌기 전극을 형성한다.

(4) 도전성 고분자(도프되지 않음) 또는 도전성 고분자(도프되지 않음)와 다른 수지의 혼합물과 광에 의해 도펀트를 발생하는 화합물, 예를 들면 트리페닐요오드늄테트라플루오로보레이트를 적당한 용매로 용해한다. 그리고, 막 형성 후에 패턴 마스크를 통해 자외선 조사하고, 광 조사부만 도핑을 행하여 불용화시키며, 계속해서 현상함으로써 패턴 형성된 도전성 고분자를 얻는다. 이하, 2.(1)의 방법으로 도전성 고분자로 피복된 전극 패턴을 형성한다.

돌기 전극 형성 후에 도전성 고분자 층을 형성하는 경우에 관해서 제3도 내지 제12도에 따라 본 발명의 한 실시예를 설명하겠다.

참조 번호(11)로 도시하는 두께 35 내지 70㎛의 전해 동박과 참조 번호(12)로 도시하는 두께 0.1 내지 0.5㎛의 니켈 층으로 된 2층박을 이용한다. 이 니켈면에 레지스트(3)을 라미네이트한다. 레지스트는 예를 들면 히다찌 화성 공업(주) 제품, 상품명 HN 350을 이용한다. 그 후에 적산 노광량 125 내지 130 mJ/㎠의 노광 현상으로 소정의 패턴을 포함하는 네가티브 이미지를 남긴다. 패턴의 네가티브 이미지는 참조 번호(13)으로 도시하는 레지스트 층에 남겨진다. 참조 번호(11, 12)를 전극으로 해서 패턴의 포지티브 이미지를 전기 동도금한다(제3도). 레지스트 박리 후에는 패턴의 포지티브 이미지가 참조 번호(14)로 도시된다(제4도).

이 후에 직경 5mm의 구멍(15)를 확대해서 완성한다(제5도).

제5도에서 형성된 박의 전기 동도금 패턴(14)를 임의의 수지에 매립한다(배선 전사법). 이 때, 패턴 사이에서의 이물이나 유지분 제거를 위해 패턴의 정면(整面) 처리를 네오선뎁(니혼 마루세루사 제품)으로 침지 세정한다. 인장 강도(peeling strength)를 확보하기 위해 패턴동의 산화 처리 및 산화 동의 환원 처리를 행하여 조면(粗面)을 형성한다. 그 후 24시간 이내에 참조 번호(16)으로 도시하는 열 경화성 유리 에폭시 선행 함침(preimpregnation)을 통해 도중 공정에서의 휘어지는 것을 방지하기 위한 35㎛ 전해 동박(17)과 함께 진공 프레스한다(제6도). 이 후에 직경 3.15mm의 드릴 구멍(제1 가이드 구멍)을 만든다(제7도).

참조 번호(11)의 캐리어 에칭을 위치 정도가 양호하게 행하기 위해 참조 번호(14')로 도시하는 직경 4mm의 가이드 마크를 캐리어 측에서 보이도록 한다. 우선, 제6도에서 제작한 금속 캐리어 측에 붙은 산화 처리, 환원 처리 층을 제거하기 위해 파워 연마로 정면한다. 그 후에 레지스트 라미네이트, 그 마크에 연면을 취한 원 패턴을 네가티브 이미지로 남긴다. 노광 현상 후에 알칼리 에칭으로 동 에칭한다. 이 때, 참조 번호(12)로 도시하는 니켈은 에칭되지 않는다. 이 때문에 매립된 동 패턴의 에칭을 방지하고 있다. 이 후에 니켈을 멜텍스사 제품의 니켈 에칭용 A액, B액, 과산화수소수로 제거한다. 레지스트 박리 후에(제8도) 창을 확대해서 완성한 가이드 마크의 패턴(14')를 기준으로 해서 NC 구멍을 확대해서 완성한다. 이 구멍(19)를 제2 가이드 구멍으로 해서 다음의 마스크 위치를 맞추는데 사용한다(제9도).

레지스트의 밀착을 확실하게 하는 파워 연마에 의한 정면을 우선 행한다. 레지스트 라미네이트 후에 제2 가이드 구멍(19)의 위치를 맞추어 마크로 해서 네가티브 이미지를 남긴다. 노광 및 현상 후에 제8도와 같이 동 에칭, 니켈 에칭, 레지스트 박리를 행한다. 캐리어의 동 두께를 제어하면 사이드 에칭의 적은 임의 단면의 돌기 전극(20)이 얻어진다(제10도). 이 돌기 전극(20)은 전사 배선 패턴(4)에 니켈, 금 도금을 한다. 도금 층(21)의 두께는 니켈 층은 2 내지 6㎛, 금 도금 층은 0.1 내지 7㎛가 바람직하다. 외형 가공 후에 소정 인출 배선 및 전극(배선 패턴), 전극 위에 형성된 돌기 전극을 가진 기판이 얻어진다(제11도).

돌기 전극을 아래로 해서 소형의 프레스에 고정한다. 이것과 평행으로 프레스에 붙인 기판의 바로 아래에 도포기(applicator)나 스핀 코팅 머신(spin-coating machine)으로 도전성 수지를 두께 1 내지 30㎛로 피막한 플로팅 유리나 아크릴판 등을 설치한다. 프레스 하강에 의해 돌기 전극에 선택적으로 도전성 수지(22)를 부여할 수 있다. 이에 따라 제12도의 구조를 가진 본 발명의 테스트용 기판이 얻어진다.

본 발명의 테스트용 배선 기판은 피 검사 디바이스 패턴의 좁은 피치에 대응하기가 용이하고, 도전성 금속으로 된 돌기 전극과 그 선단에만 도전성을 손상시키지 않고 탄력성을 가진 수지가 피복되어 있고, 피 검사 디바이스의 표면 전극을 손상시키지 않고 평면 사이에서의 접촉 확도의 변이를 억제함과 동시에 테스트용 배선판 자체의 돌기 전극 수명을 향상시키는 것이다.

Claims (6)

1. 도전성 임시 기판 상에 소정 패턴의 배선을 형성하는 공정, 배선을 절연 기판 속에 매립하는 공정, 사용시에 피테스트용 디바이스 전극에 각각 접촉시키기 위한 돌기 전극으로 되는 부분의 임시 기판을 남기고 그 이외 부분의 도전성 임시 기판을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 테스트용 배선 기판의 제조법.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 임시 기판은 제1층 및 제2층의 적어도 2층을 구비하고, 상기 제1층은 제1의 금속으로 이루어진 층이며, 상기 제2층은 제1의 금속과는 에칭 조건이 다른 제2의 금속으로 이루어진 층이고, 상기 배선을 형성하는 공정은 상기 제1의 금속과는 에칭 조건이 다른 제3의 금속에 의해 상기 제1층 상에 소정 패턴의 배선을 형성하는 공정인 것을 특징으로 하는 전기 테스트용 배선 기판의 제조법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2의 금속과 상기 제3의 금속은 같은 금속인 것을 특징으로 하는 전기 테스트용 배선 기판의 제조법.
4. 임시 기판 상에 소정 패턴의 배선을 형성하는 공정, 배선을 절연 기판 중에 매립하는 공정, 임시 기판을 제거하는 공정, 포토 이미지 가능한 절연 재료를 상기 절연 기판의 배선이 매립된 측에 도포 또는 적층하고, 노광·현상을 행하는 상기 절연 기판의 상기 배선이 매립된 쪽의 표면의 적어도 일부에 도금 레지스트로 이루어진 절연층을 형성하는 공정, 및 상기 배선의 상기 절연층으로 덮혀져 있지 않은 표면에, 도금으로 사용시에 피테스트용 디바이스 전극에 각각 접촉시키기 위한 돌기 전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 테스트용 배선 기판의 제조법.
5. 제1항에 있어서, 돌기 전극의 선단에 도전성 고분자층을 형성하는 공정을 포함하는 전기 테스트용 배선 기판의 제조법.
6. 제4항에 있어서, 돌기 전극의 선단에 도전성 고분자층을 형성하는 공정을 포함하는 전기 테스트용 배선 기판의 제조법.