KR20210054215A - 하이브리드 다층 배선 기판 및 이를 포함하는 프로브 카드 - Google Patents

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KR20210054215A
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Abstract

본 발명은 내구성 및 내화학성을 겸비하는 하이브리드 다층 배선 기판 및 이를 포함하는 프로브 카드에 관한 것이다.

Description

하이브리드 다층 배선 기판 및 이를 포함하는 프로브 카드{HYBRID MULTI LAYER CERAMIC AND PROBE CARD INCLUDING THE SAME}
본 발명은 하이브리드 구조를 갖는 하이브리드 다층 배선 기판 및 이를 포함하는 프로브 카드에 관한 것이다.
최근 반도체 소자의 미소화에 의해 반도체 소자의 전극이 미세화 및 협피치화되고 프로브 카드의 프로브도 가늘게 하는 것이 요구되고 있다. 프로브 카드는 이러한 협피치의 프로브와 PCB기판 간의 피치 간의 차이를 보상해주기 위해 프로브와 PCB기판 사이에 배선 기판을 구비할 수 있다. 배선 기판에는 프로브와 PCB기판을 전기적으로 연결하기 위한 비아도체를 구비하기 위해 관통홀이 구비된다. 이러한 배선 기판의 관통홀도 프로브의 협피치화에 따라 그 피치 간격이 협피치로 요구되는 시점이다.
프로브의 협피치화를 구현하기 위해 종래에는 양극산화막 재질로 구성되는 배선 기판을 사용하였다. 양극산화막 재질의 경우, 관통홀의 협피치화 구현이 쉽고, 열팽창 계수가 낮아 열변형 방지에 효과적일 수 있다.
이러한 양극산화막 재질로 구성되는 배선 기판을 구비하는 프로브 카드에 대한 특허로는 한국공개특허 제10-2017-0139321호(이하, '특허문헌 1'이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 1은 복수개의 단위 양극산화막 시트, 이방성 전도성 페이스트, 및 프로브 탐침을 포함하여 구성될 수 있다. 특허문헌 1은 이방성 전도성 페이스트에 의해 복수개 적층되는 단위 양극산화막 시트가 서로 접합되고 단위 양극산화막시트 내부에 구비되는 전도체에 의해 프로브 탐침이 전기적으로 연결될 수 있다.
프로브 카드(구체적으로 멤스(MEMS) 프로브 카드)는 프로브와 전기적으로 연결되는 접속 패드를 구비하는 측에 멤스 공정이 수행되어 프로브를 구비할 수 있다. 구체적으로, 프로브를 구비하기 위해 접속 패드 상부에 마스킹 재료층을 구비하고 포토레지스트 공정을 통해 접속 패드의 상면이 노출되도록 패터닝한 다음 패터닝된 위치에 금속 물질을 구비하고, 시드층을 증착하여 그 상부에 마스킹 재료층을 구비한 다음 패터닝하고, 패터닝된 위치에 금속 물질을 충진하는 과정이 반복적으로 수행될 수 있다. 그런 다음 금속 물질을 제외한 나머지 부분에 알칼리 용액을 이용하여 에칭 공정을 수행하여 프로브를 형성할 수 있다.
이처럼 멤스 프로브 카드의 경우, 접속 패드의 상부에 프로브를 형성하는 공정이 수행되어 접속 패드와 프로브가 서로 접합될 수 있다. 이 경우, 양극산화막 재질로만 구성되는 배선 기판이 구비될 경우, 알칼리 용액을 이용하여 금속 물질 주변에 존재하는 마스킹 재료층 및 시드층을 제거하는 과정에서 알칼리 용액에 의해 배선 기판이 용해되는 문제가 발생할 수 있다.
양극산화막 재질의 경우, 알칼리 용액에 의해 용해되기 때문에 멤스 프로브 카드와 같이 접속 패드의 상부에 바로 프로브를 형성하여 접합하는 공정에 상대적으로 취약할 수 있다.
한편, 배선 기판은 소결 세라믹 재질로 구성될 수도 있다. 소결 세라믹 재질은 알칼리 용액에 대한 내화학성 측면에서 보다 유리할 수 있다.
이처럼 종래에는 배선 기판이 양극산화막 재질, 소결 세라믹 재질 중 하나로 구성되었으므로 상기한 재질들의 장점을 동시에 이용하는 것이 불가했다. 이로 인해 각 재질의 단점에 따른 문제가 야기되었다.
이에 본 발명의 출원인은 선행 발명들에서는 고려하지 않았던 다층 배선 기판을 제안하고자 한다.
한국공개특허 제10-2017-0139321호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이종 재질의 배선 기판을 접합하여 내구성 및 내화학성이 우수한 하이브리드 다층 배선 기판 및 이를 포함하는 프로브 카드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 하이브리드 다층 배선 기판은, 양극산화막 재질로 구성되고, 제1배선부를 구비하는 양극산화막 배선 기판; 및 소결 세라믹 재질로 구성되고, 상기 제1배선부와 전기적으로 연결되는 제2배선부가 구비되며 상기 양극산화막 배선 기판과 상, 하로 접합되는 소결 세라믹 배선 기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양극산화막 배선 기판은, 제1관통홀 내부에 구비되는 수직 배선부를 포함하는 바디부와, 상기 바디부의 표면에 구비되어 수평 배선부와 상기 수평 배선부 주변에 구비되는 접합층을 포함하는 표층부를 포함하는 단위 양극산화막 배선 기판이 상, 하로 복수개가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 소결 세라믹 배선 기판은, 알루미나 분말 또는 뮬라이트 분말을 포함하는 세라믹 그린 시트를 고온 소결하여 소결된 배선 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1, 2배선부는 Ag, Cu, Au, Pd, Pt를 포함하는 저저항 금속 물질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위 양극산화막 배선 기판은 접합층에 의해 접합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합층은 감광성 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양극산화막 배선 기판은, 제1관통홀 내부에 구비된 수직 배선부를 포함하는 바디부와, 상기 바디부의 적어도 어느 한 표면에 구비되고 수직 배선부와 상기 수직 배선부 주변에 구비되는 제1접합층을 포함하는 제1표층부 및 상기 바디부의 나머지 한 표면에 구비되고 수평 배선부와 상기 수평 배선부 주변에 구비되는 제2접합층을 포함하는 제2표층부를 포함하는 단위 양극산화막 배선 기판이 상, 하로 복수개 적층되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 프로브 카드는 양극산화막 재질로 구성되고, 제1배선부를 구비하는 양극산화막 배선 기판; 소결 세라믹 재질로 구성되고, 상기 제1배선부와 전기적으로 연결되는 제2배선부가 구비되며 상기 양극산화막 배선 기판과 상, 하로 접합되는 소결 세라믹 배선 기판; 상기 양극산화막 배선 기판의 하부에 구비되는 제1접속 패드; 상기 소결 세라믹 배선 기판의 상부에 구비되는 제2접속 패드; 및 상기 제2접속 패드에 전기적으로 연결되는 프로브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 양극산화막 재질의 열변형 방지, 관통홀의 협피치 구현, 우수한 접합 강도를 갖는 구조에 의한 내구성 및 소결 세라믹 재질의 내화학성의 장점을 모두 가질 수 있다. 또한, 서로 접합되는 이종 재질의 배선 기판 각각이 저저항 금속 물질을 구비하게 적합한 구조로 형성되어 전기적 시험에 이용될 경우 전기 신호 전달측면에서 신뢰도가 높아질 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 하이브리드 다층 배선 기판을 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 단위 양극산화막 배선 기판을 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 도이다.
도 3은 서로 다른 층의 수직 배선부 및 수평 배선부를 접합하기 위한 접합 방법의 실시 예를 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 소결 세라믹 배선 기판을 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 하이브리드 다층 배선 기판을 개략적으로 도시한 도이다.
도 6은 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판을 구비하는 프로브 카드를 개략적으로 도시한 도이다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 부재들 및 영역들의 두께 및 폭 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다.
또한, 도면에 도시된 홀의 개수는 예시적으로 일부만을 도면에 도시한 것이다. 따라서 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함되는 것이다.
다양한 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시 예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조 번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시 예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 하이브리드 다층 배선 기판(100)을 개략적으로 도시한 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 양극산화막(112) 재질로 구성되고, 제1배선부(111)를 구비하는 양극산화막 배선 기판(110) 및 소결 세라믹 재질로 구성되고, 제1배선부(111)와 전기적으로 연결되는 제2배선부(121)가 구비되며 양극산화막 배선 기판(110)과 상, 하로 접합되는 소결 세라믹 배선 기판(120)을 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 제1배선부(111)는 양극산화막 배선 기판(110)의 제1관통홀(112b)에 구비되는 수직 배선부(113) 및 수직 배선부(113)와 연결되도록 양극산화막(112)의 상면에 구비되는 수평 배선부(114)로 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 제1실시 예의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 복수개의 단위 양극산화막 배선 기판(10)이 상, 하로 적층되어 접합층(115)에 의해 접합됨으로써 형성되는 양극산화막 배선 기판(110)의 상부에 소결 세라믹 배선 기판(120)을 구비하여 형성될 수 있다. 이 경우, 본 발명에서는 하나의 예로서 소결 세라믹 배선 기판(120)이 양극산화막 배선 기판(110)의 상부에 구비되는 것으로 도시하여 설명하지만, 프로브(190)를 구비하는 구조에 따라 소결 세라믹 배선 기판(120)은 양극산화막 배선 기판(110)의 하부에 구비될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120)은 접합층(115)에 의해 서로 접합될 수 있다. 다만, 양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120)의 접합 방법은 이에 한정되지 않으며 공지된 이종 재질의 배선 기판 접합 방법으로 접합될 수도 있다.
본 발명에서는 하나의 예로서 접합층(115)을 구비하여 양극산화막 배선 기판(110) 및 소결 세라믹 배선 기판(120)이 서로 접합되도록 하고, 이로 인해 각각의 배선 기판(110, 120)이 틈새없이 접합되어 접합 강도가 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
접합층(115)은 감광성 재료일 수 있고 하나의 예로서 (DFR; Dry Film Photoresist)일 수 있다.
한편, 접합층(115)은 열경화성 수지일 수 있다. 이 경우, 열경화성 수지 재료로서는 폴리이미드 수지, 폴리퀴놀린 수지, 폴리아미드이미드 수지, 에폭시 수지, 포리페닐렌 에테를 수지 및 불소수지 등일 수 있다.
양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120)은 적어도 어느 하나의 표면에 접합층(115)이 구비됨으로써 서로 접합될 수 있다. 접합층(115)이 구비되는 양극산화막 배선 기판(110) 또는 소결 세라믹 배선 기판(120)의 표면은 양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120)이 서로 접촉되는 측의 표면일 수 있다.
다만, 소결 세라믹 배선 기판(120)의 표면에 접합층(115)을 구비할 경우, 바람직하게는 소결 세라믹 배선 기판(120)의 표면에 제2배선부(121)와 연결되도록 수평 배선부를 구비하고, 수평 배선부 주변에 접합층이 구비되는 구조를 형성하도록 구비할 수 있다. 이는 소결 세라믹 배선 기판(120)과 양극산화막 배선 기판(110)을 접합층(115)에 의해 접합할 경우, 틈새없이 서로 접합될 수 있는 구조를 형성하기 위함일 수 있다. 이와 같은 구조는 제2배선부(121)가 구비된 소결 세라믹 배선 기판(120)의 표면에 접합층을 형성하고 제2배선부(121)와 대응되는 위치에 접합층을 패터닝한 다음 패터닝된 위치에 수평 배선부를 형성함으로써 형성될 수 있다.
본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 예로서 양극산화막 배선 기판(110)의 상부 표면에 접합층(115)이 구비될 수 있다. 양극산화막 배선 기판(110)의 표면에 소결 세라믹 배선 기판(120)과 접합하기 위한 접합층(115)을 구비할 경우, 양극산화막 배선 기판(110)의 표면에는 도 1에 도시된 바와 같이, 수평 배선부(114) 및 수평 배선부(114) 주변에 구비되는 접합층(115)이 구비될 수 있다.
이와는 달리, 수직 배선부(113) 및 수직 배선부(113) 주변에 구비되는 접합층(115)이 구비될 수도 있다. 다시 말해, 양극산화막 배선 기판(110)의 표면에 소결 세라믹 배선 기판(120)과 접합하기 위한 접합층(115)을 구비할 경우, 양극산화막 배선 기판(110)의 표면에 접합층(115)과 동일 평면상에 구비되는 배선부의 구성은 수직 배선부(113) 또는 수평 배선부(114)일 수 있다. 본 발명에서는 하나의 예로서 양극산화막 배선 기판(110)의 상부 표면에 수평 배선부(114) 및 수평 배선부(114) 주변에 구비되는 접합층(115)이 구비되는 것으로 도시하여 설명한다.
양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120)은 양극산화막 배선 기판(110)의 상부 표면에 구비된 수평 배선부(114)와 동일 평면상에 구비되는 구조로 구비된 접합층(115)에 의해 서로 접합될 수 있다. 양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120)이 접촉되는 면에 수평 배선부(114)와 접합층(115)이 동일 평면상에 구비되는 구조에 의하여 각각의 배선 기판(110, 120)은 틈새없이 서로 접합될 수 있다. 이와 같은 구조는 이종 재질의 배선 기판(110, 120)을 접합하는데 있어서 각각의 배선 기판(110, 120)이 서로 박리되는 것을 방지하여 우수한 접합 강도를 가질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120)은 각각 제조되어 접합층(115)에 의해 서로 접합되는 단계에 의해 접합될 수 있다.
도 2는 양극산화막 배선 기판(110)의 단위 양극산화막 배선 기판(10)을 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 도이고, 도 3은 서로 다른 층의 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 접합하기 위한 접합 방법의 실시 예를 도시한 도이고, 도 4는 소결 세라믹 배선 기판(120)을 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 도이다.
도 2 내지 4를 참조하여 각각의 배선 기판(110, 120)을 제조하는 과정 및 이종의 재질의 배선 기판(110, 120)을 접합하는 과정에 대해 구체적으로 설명한다. 이하에서는 도 2를 참조하여 양극산화막 배선 기판(110)을 제조하는 과정에 대해 먼저 설명하지만, 양극산화막 배선 기판(110) 및 소결 세라믹 배선 기판(120)을 구비하는 순서는 어느 하나의 순서에 한정되지 않는다.
먼저, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 양극산화막 배선 기판(110)을 구성하는 단위 양극산화막 배선 기판(10)을 제조하기 위해 제1관통홀(112b)이 구비되는 양극산화막(112)을 구비할 수 있다. 양극산화막(112)은 낮은 열팽창 계수를 가질 수 있다. 이로 인해 고온의 환경에서 열변형을 방지할 수 있게 된다. 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 프로브(190)를 구비하는 과정이 직접적으로 수행되는 최상부를 제외한 나머지 부분을 단위 양극산화막 배선 기판(10)을 적층하여 형성되는 양극산화막 배선 기판(110)으로 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 프로브(190)가 직접적으로 구비되는 최상부의 면적은 소결 세라믹 배선 기판(120)으로 이루어지고, PCB기판 단자와의 피치 간격을 보상하기 위한 나머지 면적은 양극산화막 배선 기판(110)으로 이루어지는 형태일 수 있다. 이로 인해 하이브리드 다층 배선 기판(100)의 대부분의 면적이 양극산화막(112) 재질로 구성되는 형태이므로 고온의 분위기의 공정에서 상대적으로 유리할 수 있다.
제1관통홀(112b)이 구비되기 전에 양극산화막(112)은 금속을 양극산화하여 형성되어 규치적으로 배열된 다수의 기공홀(112a)이 포함된 형태일 수 있다. 이와 같은 양극산화막 상면에는 감광성 재료가 구비될 수 있다. 감광성 재료는 포토레지스트 공정에 의해 적어도 일부가 패터닝될 수 있다. 양극산화막(112)은 패터닝 과정에 의해 감광성 재료가 제거된 영역을 통해 에칭 공정이 수행될 수 있다. 이와 같은 과정에 의해 양극산화막(112)에 제1관통홀(112b)이 구비될 수 있게 된다.
에칭 공정에 의해 형성되는 제1관통홀(112b)은 그 내벽이 일직선 형태로 수직하게 형성될 수 있다. 이로 인해 양극산화막(112)에 복수개의 제1관통홀(112b)을 협피치로 형성하는 것이 쉬워질 수 있다. 제1관통홀(112b)은 양극산화막(112)의 기공홀(112a)의 직경보다 큰 직경으로 형성될 수 있다.
그런 다음 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 양극산화막(112)의 상부에 접합층(115)을 구비하는 과정이 수행될 수 있다. 단위 양극산화막 배선 기판(10)을 서로 접합하기 위해 구비되는 접합층(115)은 단위 양극산화막 배선 기판(10)이 적층되는 구조에 따라 양극산화막(112)의 적어도 일측에 구비될 수 있다. 도 2(b)에서는 하나의 예로서 양극산화막(112)의 상부에 접합층(115)이 구비될 수 있다. 다만, 단위 양극산화막 배선 기판(10) 제조 방법으로 구비되는 단위 양극산화막 배선 기판(10)이 소결 세라믹 배선 기판(120)과 직접 접촉되어 접합되는 단위 양극산화막 배선 기판(10)일 경우, 바람직하게는 상부 표면에 접합층(115)이 구비될 수 있다.
그런 다음 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 접합층(115)을 패터닝하는 과정이 수행될 수 있다. 접합층(115)은 양극산화막(112)의 상면에 수직 배선부(113)와 연결되도록 수평 배선부(114)를 구비하기 위해 패터닝될 수 있다. 따라서 접합층(115)의 패터닝되는 영역(PF)은 바람직하게는 수직 배선부(113)가 구비되는 제1관통홀(112b)의 수직 투영 영역을 포함할 수 있다. 이로 인해 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 패터닝 영역(PF)과 제1관통홀(112b)이 연통되는 구조가 형성될 수 있다.
패터닝 영역(PF)은 제1관통홀(112b)의 수직 투영 영역을 포함하되, 제1관통홀(112b) 주변에 인접하는 기공홀(112a)의 수직 투영 영역을 포함하여 형성될 수 있다. 이로 인해 제1관통홀(112b) 주변에 인접하는 기공홀(112a)의 상면이 노출되면서 양극산화막(112)의 적어도 일부의 상면이 패터닝 영역(PF)에 의해 노출되는 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 도 2(c)에 도시된 바와 같이 접합층(115)을 패터닝하는 과정에 의해 패터닝 영역(PF)을 형성함으로써 수평 배선부(114)를 형성하는 공간을 구비할 수 있다. 접합층(115)은 패터닝 과정이 수행되어 수평 배선부(114)를 형성하기 위한 공간을 제공한 다음 제거되지 않고 양극산화막(112)의 상면에 그대로 구비되어 패터닝되지 않은 영역에 의해 접합 기능을 수행할 수 있다.
이처럼 본 발명에서 접합층(115)은 수평 배선부(114)를 형성할 수 있는 공간을 제공하는 기능과, 접합 기능을 동시에 수행할 수 있다. 이에 따라 바람직하게는 접합층(115)은 포토레지스트 공정에 의해 패터닝될 수 있는 감광성 특성을 보유하고, 접합 기능을 수행할 수 있는 접합 물질로서의 특성을 보유하는 구성으로 구비될 수 있다.
그런 다음 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 패터닝 영역(PF) 및 제1관통홀(112b)에 한꺼번에 금속 물질을 충진하는 과정이 수행될 수 있다. 이로 인해 수평 배선부(114) 및 수직 배선부(113)가 동시에 형성될 수 있게 된다.
패터닝 영역(PF) 및 제1관통홀(112b)에 충진되는 금속 물질은 Ag, Cu, Au, Pd, Pt를 포함하는 저저항 금속 물질일 수 있다. 저저항 금속 물질은 배선 저항이 낮으므로 전기 신호의 전달 속도를 향상시킬 수 있다. 그 결과 프로브 카드(200)를 이용하는 반도체칩의 전기적 시험에 있어서 보다 유리할 수 있다.
도 2(d)에 도시된 바와 같이, 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)는 한꺼번에 동시에 형성될 수 있다.
이와는 달리, 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)는 도 2(a)를 참조한 설명과 같이 제1관통홀(112b)을 형성한 다음 제1관통홀(112b)에 금속 물질을 충진하여 수직 배선부(113)를 형성하고, 도 2(c)를 참조한 설명과 같이 패터닝 영역(PF)을 형성한 다음 패터닝 영역(PF)에 금속 물질을 충진하여 수평 배선부(114)를 형성하는 과정을 통해 각각 형성될 수도 있다. 다시 말해, 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)는 동시에 형성되거나, 각각 형성되어 연결될 수 있다. 단위 양극산화막 배선 기판(10)에 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 형성함으로써 양극산화막 배선 기판(110)은 제1배선부(111)를 구비할 수 있게 된다. 따라서, 제1배선부(111)는 패터닝 영역(PF) 및 제1관통홀(112b)에 충진되는 Ag, Cu, Au, Pd, Pt를 포함하는 저저항 금속 물질일 수 있다.
한편, 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 형성하기 전에 Cu 등의 금속 분말과 수지를 주성분으로 하는 도체 페이스트 또는 용융시킨 솔더 등이 제1관통홀(112b) 및 패터닝 영역(PF)에 충진될 수도 있다. 이러한 도체 페이스트 또는 용융시킨 솔더 등이 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)로서 기능할 수 있다.
본 발명의 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 양극산화막(112)의 적어도 일측에 접합층(115)을 구비하고, 접합층(115)을 패터닝한 영역(PF)에 수평 배선부(114)를 구비함으로써 동일한 평면상에 접합층(115) 및 수평 배선부(114)를 구비하는 구조를 형성할 수 있다. 이로 인해 복수개가 구비되어 접합층(115)에 의해 서로 접합될 경우, 단위 양극산화막 배선 기판(10)간에 틈새가 존재하지 않을 수 있다. 그 결과 복수개의 단위 양극산화막 배선 기판(10)으로 구성되는 양극산화막 배선 기판(110) 전체의 접합 강도가 우수해질 수 있다.
도 2(d)에 도시된 바와 같이, 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 형성하는 과정에 의해 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 수직 배선부(113)를 포함하는 바디부(BD) 및 수평 배선부(114)와 접합층(115)을 포함하는 표층부(TL)를 구비할 수 있게 된다.
구체적으로, 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 제1관통홀(112b)에 금속 물질이 충진되어 제1관통홀(112b) 내부에 수직 배선부(113)가 형성됨으로써 바디부(BD)가 구비되고, 패터닝 영역(PF)에 금속 물질이 충진되어 수평 배선부(114)가 형성됨으로써 수평 배선부(114)와 수평 배선부(114) 주변에 구비되는 접합층(115)을 포함하는 표층부(TL)가 구비될 수 있게 된다.
이로 인해 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 바디부(BD) 및 표층부(TL)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
도 2(a) 내지 도 2(d)를 참조하여 설명한 바와 같은 제조 과정을 통해 제조된 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 동일한 제조 과정을 복수회 수행하여 복수개가 구비될 수 있다. 그런 다음 복수개 구비된 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 접합층(115)에 의해 접합되는 단계에 의해 서로 접합되어 양극산화막 배선 기판(110)을 구성할 수 있다.
따라서 본 발명의 양극산화막 배선 기판(110)은 제1관통홀(112b) 내부에 구비되는 수직 배선부(113)를 포함하는 바디부(BD)와, 바디부(BD)의 표면에 구비되는 수평 배선부(114)와 수평 배선부(114) 주변에 구비되는 접합층(115)을 포함하는 표층부(TL)를 포함하는 단위 양극산화막 배선 기판(10)이 상, 하로 복수개가 적층되어 형성될 수 있다.
복수개의 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 접합층(115)에 의해 서로 접합되되, 접합층(115)이 구비되지 않는 영역 금속(구체적으로, 각각 다른 층에 구비되는 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114))간의 접합에 의해 틈새없이 접합될 수 있다. 하나의 예로서, 단위 양극산화막 배선 기판(10)의 표층부(TL)의 수평 배선부(114)는 상부에 적층되는 다른 단위 양극산화막 배선 기판(10)의 바디부(BD)의 수직 배선부(113)와 금속 접합될 수 있다. 이러한 금속간의 접합에 의해 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 접합층(115)이 구비되지 않는 영역에서도 접합이 이루어질 수 있다. 이로 인해 단위 양극산화막 배선 기판(10)간의 틈새없는 접합이 구현되어 양극산화막 배선 기판(110)의 접합 강도가 향상될 수 있다.
또한, 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 기공홀(112a)이 형성된 양극산화막(112)으로 구성됨으로써 접합층(115)이 구비되는 층인 표층부(TL)에 구비되는 수평 배선부(114)의 적어도 일부가 기공홀(112a)로 침투되도록 할 수 있다. 이로 인해 접합 면적이 커짐에 따라 양극산화막 배선 기판(110)의 접합 강도가 보다 향상될 수 있다. 다시 도 1을 참조하면, 하나의 예로서 도 1에 도시된 양극산화막 배선 기판(110)은 제1 내지 제3단위 양극산화막 배선 기판(11, 12, 13)으로 구성될 수 있다. 이 경우, 도면상 하방향에서 상방향 순서로 제1 내지 제3단위 양극산화막 배선 기판이 적층될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1단위 양극산화막 배선 기판(11)의 수평 배선부(114)가 이와 대응되는 위치의 제2단위 양극산화막 배선 기판(12)의 양극산화막(112)의 기공홀(112a)로 침투할 수 있다. 또한, 제2단위 양극산화막 배선 기판(12)의 수평 배선부(114)가 이와 대응되는 위치의 제3단위 양극산화막 배선 기판(13)의 양극산화막(112)의 기공홀(112a)로 침투할 수 있다. 이로 인해 앵커링 효과로 접합이 이루어지고 단위 양극산화막 배선 기판(10)의 박리 현상이 방지될 수 있다. 그 결과 양극산화막 배선 기판(110)의 접합 강도가 높아지고 내구성이 보다 우수해질 수 있다.
양극산화막 배선 기판(110)의 각각 다른 층에 구비되는 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 접합하는 금속 접합 방법은 공개된 금속 접합 방법이 이용될 수 있다. 하나의 예로서 금속 물질을 가열하여 용융시켜 접합하는 방법이 이용될 수 있다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 패터닝 영역(PF)에 솔더(180)를 구비하여 서로 다른 층에 구비되는 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 접합할 수 있다. 본 발명은 접합층(115)을 패터닝한 다음 이를 제거하지 않고 그대로 유지하여 이용함으로써 수평 배선부(114) 및 솔더(180)를 구비하기 위한 영역이 형성될 수 있다.
도 3은 서로 다른 층의 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 접합하기 위한 접합 방법의 실시 예를 도시한 도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 다른 층의 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 서로 접합하기 위해 패터닝 영역(PF)에 솔더(180)를 구비할 수 있다. 복수개의 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 동일 평면상에 구비된 접합층(115)에 의해 양극산화막(112)이 접합되고, 솔더(180)에 의해 배선부(구체적으로, 서로 다른 층의 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114))가 접합되어 틈새없이 서로 접합될 수 있다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 솔더(180)는 패터닝 영역(PF)에 구비된 수평 배선부(114)의 상면을 커버하는 형태로 형성될 수 있다. 패터닝 영역(PF)에 커버 형태의 솔더(180a)를 구비할 경우, 커버 형태의 솔더(180a)를 구비하기 전에 패터닝 영역(PF)에 구비되는 수평 배선부(114)를 패터닝 영역(PF)의 깊이보다 낮은 깊이로 형성할 수 있다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 수평 배선부(114)는 패터닝 영역(PF)의 깊이보다 낮은 깊이로 형성되고 이로 인해 패터닝 영역(PF)에는 커버 형태의 솔더(180a)를 구비할 수 있는 여유 공간(181)이 형성될 수 있다. 패터닝 영역(PF)에는 수평 배선부(114)가 형성되고 남은 여유 공간(181)에 수평 배선부(114)를 커버하는 형태의 솔더(180a)가 구비될 수 있다.
이 경우, 패터닝 영역(PF)에 구비되는 커버 형태의 솔더(180a)는 패터닝 영역(PF) 주변에 구비되는 접합층(115)에 의해 오버 플로우가 방지될 수 있다. 이는 접합층(115)이 패터닝 영역(PF) 주변에서 솔더(180a)가 오버 플로우 되지 않도록 댐 기능을 수행하기 때문일 수 있다.
이처럼 패터닝 영역(PF)에 커버 형태의 솔더(180a)가 구비될 경우, 접합층(115)은 수평 배선부(114)와 솔더(180)를 구비할 수 있는 공간을 마련하는 기능을 할 수 있고, 접합 기능 및 솔더(180)의 오버 플로우를 방지하는 기능을 동시에 수행할 수 있다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 패터닝 영역(PF)에 커버 형태의 솔더(180a)를 구비할 경우, 바람직하게는 접합층(115)은 열압착에 의한 탄성 변형이 가능한 재질로 구성될 수 있다. 이로 인해 단위 양극산화막 배선 기판(10)을 서로 접합하는 과정에서 커버 형태의 솔더(180a)가 구비된 다음 남은 높이만큼 접합층(115)이 탄성 변형되면서 단위 양극산화막 배선 기판(10)이 틈새없이 접합될 수 있다.
패터닝 영역(PF)에 구비되는 솔더(180)는 수평 배선부(114)의 상면에 아일랜드 형태로 형성될 수도 있다. 도 3(b)를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3(b)에 도시된 바와 같이, 패터닝 영역(PF)에 수평 배선부(114)가 형성된 다음 구비되는 여유 공간(181)에 아일랜드 형태의 솔더(180b)가 구비될 수 있다.
이 경우, 솔더(180b)를 구비하기 위한 여유 공간(181)은 접합층(115)을 패터닝한 다음 제거하지 않고 그대로 유지하여 이용함으로써 형성될 수 있다.
아일랜드 형태의 솔더(180b)는 용융되어 여유 공간(181)에 충진될 수 있다. 이 때 아일랜드 형태의 솔더(180b)가 구비되는 패터닝 영역(PF)의 주변에 접합층(115)이 아일랜드 형태의 솔더(180b)가 용융되면서 오버 플로우되지 않도록 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
아일랜드 형태의 솔더(180b)에 의해 서로 다른 층의 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)가 접합되면서 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 틈새없이 서로 접합될 수 있게 된다.
도 4은 본 발명의 소결 세라믹 배선 기판을 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 도이다.
소결 세라믹 배선 기판(120)은 알루미나 분말 또는 뮬라이트 분말을 포함하는 세라믹 그린 시트를 고온 소결하여 소결된 배선 기판일 수 있다. 이와 같은 소결 세라믹 배선 기판(120)에 제2관통홀(120a)을 형성하고 제2관통홀(120a) 내부에 제2배선부(121)를 구비할 수 있다. 도 4을 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 알루미나 분말 또는 뮬라이트 분말을 포함하는 세라믹 그린 시트를 고온 소결하여 소결 세라믹 배선 기판(120)을 구비할 수 있다. 세라믹 그린 시트는 기계적 강도가 높은 기판을 구비하는 측면에서 바람직하게는 1350℃~1600℃의 고온에서 소결될 수 있다. 하나의 예로서 세라믹 그린 시트를 소결하는 온도가 1400℃일 경우, 도 4(a)에 도시된 세라믹 그린 시트는 1400℃에서 소결된 소결 세라믹 배선 기판(120)일 수 있다.
그런 다음 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제2관통홀(120a)이 형성될 수 있다. 고온 소결된 소결 세라믹 배선 기판(120)에 제2관통홀(120a)을 형성하는 방법으로는 바람직하게는 레이저 또는 드릴을 이용하는 기계적 가공 방법이 이용될 수 있다.
그런 다음 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 제2관통홀(120a)에 제2배선부(121)를 형성하는 과정이 수행될 수 있다. 제2관통홀(120a)에 금속 물질이 충진될 수 있다. 제2관통홀(120a)에 충진되는 금속 물질은 소결 세라믹 배선 기판(120)을 소결한 온도보다 낮은 온도에서 소결 가능한 금속 물질일 수 있다. 구체적으로 Ag, Au, Pd, Pt를 포함하는 저저항 금속 물질일 수 있다.
그런 다음 소결 세라믹 배선 기판(120)을 소결한 온도보다 낮은 온도에서 제2관통홀(120a)의 금속 물질이 소결될 수 있다. 제2배선부(121)를 형성하는 온도는 바람직하게는 800℃~1000℃일 수 있다. 소결 세라믹 배선 기판(120)을 소결하는 온도보다 상대적으로 낮은 온도로 제2관통홀(120a)의 금속 물질을 소결시킴으로써, 소결 세라믹 배선 기판(120)에는 저저항 금속 물질을 구비하는 것이 가능할 수 있다.
이와 같은 과정에 의해 제2배선부(121)가 형성될 수 있다. 제2배선부(121)를 형성하는 금속 물질은 Ag, Au, Pd, Pt를 포함하는 저저항 금속 물질일 수 있다.
전술한 양극산화막 배선 기판(110)의 제1배선부(111) 및 제2배선부(121)는 동일한 금속 물질로 구성될 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)을 구성하는 제1, 2배선부(111, 121)는 Ag, Au, Pd, Pt를 포함하는 저저항 금속 물질일 수 있다.
양극산화막 배선 기판(110) 및 소결 세라믹 배선 기판(120)은 각각 제조되지만 각각에 구성되는 배선부(구체적으로 제1배선부(111) 및 제2배선부(121))가 저저항 금속 물질로 동일하게 구비될 수 있다. 이러한 배선 기판(110, 120)이 접합 단계에 의해 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)으로 제조될 경우, 제1, 2배선부(111, 121)는 전기적으로 연결되는 구조로 형성될 수 있다. 제1, 2배선부(111, 121)는 동일하게 저저항 금속 물질로 구비되므로 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 우수한 전기 전달 신호의 효과를 얻을 수 있다.
도 4(a) 내지 도 4(c)를 참조하여 설명한 바와 같은 제조 과정을 통해 제2관통홀(120a) 내부에 제2배선부(121)가 구비되는 소결 세라믹 배선 기판(120)이 제조될 수 있다. 소결 세라믹 배선 기판(120)은 고온 소결되는 과정에 의해 소결됨으로써 알칼리 용액에 대한 내화학성이 우수할 수 있다.
본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 내화학성이 우수한 소결 세라믹 배선 기판(120)을 프로브(190)가 직접적으로 접합되어 구비되는 측에 구비할 수 있다. 이로 인해 접합 강도가 높고 열변형 방지 측면에서 유리하나 알칼리 용액에 대한 내화학성이 상대적으로 낮은 양극산화막 배선 기판(110)의 단점이 보완되어 하이브리드 구조의 다층 배선 기판이 구현될 수 있게 된다.
본 발명은 양극산화막 배선 기판(110) 및 소결 세라믹 배선 기판(120) 각각을 제조하는 과정에 의해 각각의 배선 기판(110, 120)을 구비한 다음 이를 접합하는 단계를 수행할 수 있다. 이 경우, 양극산화막 배선 기판(110) 및 소결 세라믹 배선 기판(120)은 접합층(115)에 의해 접합될 수 있다.
양극산화막 배선 기판(110) 및 소결 세라믹 배선 기판(120)을 접합하는 단계에서는, 소결 세라믹 배선 기판(120)과 직접적으로 접촉되는 측의 단위 양극산화막 배선 기판(10)의 수평 배선부(114)와 소결 세라믹 배선 기판(120)의 제2배선부(121)가 연결되는 구조를 형성하여 양극산화막 배선 기판(110) 및 소결 세라믹 배선 기판(120)을 접합하는 과정이 수행될 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면 양극산화막 배선 기판(110)의 상부에 소결 세라믹 배선 기판(120)이 구비될 수 있다. 소결 세라믹 배선 기판(120)과 직접적으로 접촉되는 측의 단위 양극산화막 배선 기판(10)은 제3단위 양극산화막 배선 기판(13)일 수 있다. 이 경우, 소결 세라믹 배선 기판(120)은 양극산화막 배선 기판(110)의 상부에 구비되되, 제3단위 양극산화막 배선 기판(13)의 수평 배선부(114)와 소결 세라믹 배선 기판(120)의 제2배선부(121)가 연결되는 구조로 구비될 수 있다.
그런 다음 제3단위 양극산화막 배선 기판(13)의 표층부(TL)에 구비되는 수평 배선부(114) 및 수평 배선부(114) 주변에 구비되는 접합층(115)에 의해 양극산화막 배선 기판(110)와 소결 세라믹 배선 기판(120)이 접합되는 과정이 수행될 수 있다. 이 경우, 소결 세라믹 배선 기판(120)의 제2배선부(121)와, 제2배선부(121)와 접합되는 양극산화막 배선 기판(110)의 수평 배선부(114)는 도 3을 참조한 바와 같은 솔더(180) 접합 방식 또는 적합한 금속 물질 접합 방법을 통해 틈새없이 서로 접합될 수 있다. 제2배선부(121)와 수평 배선부(114)를 접합하는 솔더(180)는 솔더(180)가 구비되는 공간을 제공해주는 양극산화막 배선 기판(110)의 접합층(115)에 의해 오버 플로우가 방지되어 효과적으로 접합될 수 있다.
이와 같은 구조에 의해 하이브리드 다층 배선 기판(100)에서 양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120)은 전기적으로 연결될 수 있게 된다. 다시 말해, 제3단위 양극산화막 배선 기판(13)의 수평 배선부(114)와 소결 세라믹 배선 기판(120)의 제2배선부(121)가 연결되는 구조에 의해 양극산화막 배선 기판(110)의 제1배선부(111)와 소결 세라믹 배선 기판(120)의 제2배선부(121)의 전기적인 연결이 구현될 수 있게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 프로브(190)가 구비되는 측의 최상부만이 소결 세라믹 배선 기판(120)으로 구성되고, 나머지 부분은 양극산화막 배선 기판(110)으로 구성되는 구조일 수 있다. 이와 같은 구조에 의해 알칼리 용액에 취약할 수 있는 부분의 면적은 내화학성이 높은 소결 세라믹 재질로 이루어지고, 나머지 면적은 접합 강도가 높고 열변형 방지 측면에서도 유리한 양극산화막 재질로 이루어질 수 있게 된다.
이로 인해 프로브(190)를 구비하면서 이용되는 알칼리 용액에 의해 다층 배선 기판이 용해되는 문제는 방지되면서 우수한 접합 강도로 내구성이 높은 구조를 갖는 하이브리드 다층 배선 기판(100)이 구현될 수 있다.
소결 세라믹 배선 기판(120)과 양극산화막 배선 기판(110)을 접합하는 구조는 접합층(115)에 의해 단위 양극산화막 배선 기판(10)간을 접합하는 구조와 동일할 수 있다. 구체적으로, 접합층(115)과 배선부(구체적으로 수평 배선부(114) 또는 수직 배선부(113))를 동일 평면상에 함께 구비되는 구조를 형성하여 각각의 배선 기판(110, 120)을 접합할 수 있다. 각각의 배선 기판(110, 120)이 접합되는 부위의 구조가 동일 평면상에 함께 구비되는 접합층(115) 및 배선부(구체적으로 수평 배선부(114) 또는 수직 배선부(113))의 구조일 경우, 따로 제조된 이종 재질의 배선 기판(110, 120)을 틈새없이 접합되도록 할 수 있다.
이와 같은 구조에 의해 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 하이브리드 다층 배선 기판(100) 자체의 접합 강도가 우수해지고 구조적 측면에서 내구성이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 프로브(190)를 구비하는 측을 소결 세라믹 배선 기판(120)으로 구비하므로 종래의 멤스 공정을 이용하여 프로브(190)를 구비하는 프로브 형성 방법을 그대로 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 하이브리드 다층 배선 기판(100')을 개략적으로 도시한 도이다. 도 5(a)는 제2실시 예의 하이브리드 다층 배선 기판(100')을 구성하는 단위 양극산화막 배선 기판(10')을 도시한 도이고, 도 5(b)는 도 5(a)를 포함하는 제2실시 예의 하이브리드 다층 배선 기판(100')을 도시한 도이다.
제2실시 예의 하이브리드 다층 배선 기판(100')은 양극산화막 배선 기판(110')을 구성하는 복수개의 단위 양극산화막 배선 기판(10')이 제1, 2접합층(150, 160)에 의해 서로 접합된다는 점에서 제1실시 예와 차이가 있다. 이하에서는 제1실시 예와 차이가 있는 특징적인 구성을 중심으로 설명하고 제1실시 예와 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 양극산화막 배선 기판(110')을 구성하는 단위 양극산화막 배선 기판(10')은 양극산화막(112), 양극산화막(112)의 제1관통홀(112b)에 구비되는 수직 배선부(113), 양극산화막(112)의 하부 표면에 구비되는 수직 배선부(113) 및 수직 배선부(113) 주변에 구비되는 제1접합층(150), 양극산화막(112)의 상부 표면에 구비되는 수평 배선부(114) 및 수평 배선부 주변에 구비되는 제2접합층(160)을 포함하여 구성될 수 있다. 단위 양극산화막 배선 기판(10')의 제1, 2접합층(150, 160)은 양극산화막(112)의 표면에 각각 구비될 수 있다. 본 발명에서는 하나의 예로서 양극산화막(112)의 상부 표면에는 제2접합층(160)이 구비되고, 하부 표면에는 제1접합층(150)이 구비되는 것으로 설명한다.
단위 양극산화막 배선 기판(10')은 기공홀(112a)이 포함된 양극산화막(112)의 하부에 제1접합층(150)을 구비하고, 제1접합층(150)을 패터닝하여 제1패터닝 영역이 형성될 수 있다. 그런 다음 제1패터닝 영역을 통해 양극산화막(112)에 제1관통홀(112b)을 구비하는 과정이 수행될 수 있다.
제1관통홀(112b)은 제1패터닝 영역에 의해 에칭 공정이 수행되어 형성되므로 제1패터닝 영역과 동일한 직경으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1관통홀(112b)과 제1패터닝 영역은 일직선 형태로 연통되는 구조를 형성할 수 있다. 단위 양극산화막 배선 기판(10')에서 제1접합층(150)은 제1관통홀(112b)에 구비되는 수직 배선부(113)를 형성하기 위한 마스크로서 기능할 수 있다. 또한, 양극산화막(112)의 하부에서 제거되지 않고 그대로 이용되어 단위 양극산화막 배선 기판(10')을 접합하기 위한 접합 기능을 수행할 수 있다. 이처럼 제1접합층(150)은 수직 배선부(113)를 형성하기 위한 마스크로서의 기능 및 접합 기능을 동시에 수행할 수 있다.
그런 다음 양극산화막(112)의 상부에 제2접합층(160)을 구비하고, 제2접합층(160)을 패터닝하여 제2패터닝 영역이 형성될 수 있다. 제2패터닝 영역은 제1관통홀(112b) 및 제1패터닝 영역의 수직 투영 영역을 포함하여 형성될 수 있다. 이로 인해 제1, 2패터닝 영역 및 제1관통홀(112b)이 서로 연통되는 구조가 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의해 다음으로 수행되는 제1, 2패터닝 영역 및 제1관통홀(112b)에 금속물질을 한꺼번에 충진하는 과정에 쉽게 수행될 수 있다.
제1, 2패터닝 영역 및 제1관통홀(112b)에 금속 물질이 한번에 충진되면서 제1관통홀(112b) 및 제1패터닝 영역에는 수직 배선부(113)가 형성되고 제2패터닝 영역에는 수평 배선부(114)가 형성될 수 있다. 금속 물질이 충진되는 과정에 의해 단위 양극산화막 배선 기판(10')에는 양극산화막(112)의 하부 표면에 구비되고 수직 배선부(113) 및 수직 배선부(113) 주변에 구비되는 제1접합층(150)으로 구성되는 제1표층부(TL1) 및 양극산화막(112)의 상부 표면에 구비되고 수평 배선부(114) 및 수평 배선부(114) 주변에 구비되는 제2접합층(160)으로 구성되는 제2표층부(TL2)가 형성될 수 있다.
이와는 달리, 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)는 각각 형성될 수도 있다.
수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)가 각각 형성될 경우, 수직 배선부(113)는 제1관통홀(112b)을 형성한 다음 제1관통홀(112b)에 금속 물질을 충진하는 과정이 수행됨으로써 형성될 수 있다. 그런 다음 제2접합층(160)을 구비한 다음 제2패터닝 영역을 형성하고 제2패터닝 영역에 금속 물질을 충진함으로써 수직 배선부(113)와 연결되도록 수평 배선부(114)를 형성할 수 있다.
수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)는 각각 형성되어 연결되거나 동시에 형성되어 연결될 수 있다. 다만, 양극산화막(112) 상부에 제2접합층(160)을 먼저 구비하고, 하부에 제1접합층(150)을 구비할 경우, 제1, 2패터닝 영역 및 제1관통홀(112b)이 연통되는 구조가 형성되므로 바람직하게는 금속 물질을 한꺼번에 충진하여 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 동시에 형성하는 과정이 수행될 수 있다. 이처럼 단위 양극산화막 배선 기판(10')은 단위 양극산화막 배선 기판(10')의 구조에 따라 보다 효율적인 방법으로 제조될 수 있다.
위와 같은 과정을 수행함으로써 양극산화막 배선 기판(110')을 구성하는 단위 양극산화막 배선 기판(10')이 도 5(a)에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.
단위 양극산화막 배선 기판(10')은 제1실시 예의 단위 양극산화막 배선 기판(10)과 같이 제1, 2접합층(150, 160)에 의해 솔더(180)를 구비할 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 이로 인해 서로 다른 층의 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 접합할 수 있다. 구체적으로, 솔더(180)는 수평 배선부(114)를 구비하는 제1, 2패터닝 영역에 구비될 수 있다. 따라서, 제1, 2접합층(150, 160)은 각각 수직 배선부(113)와 수평배선부(114)를 형성하기 위한 공간을 구비할 수 있는 마스크의 기능, 서로 다른 단위 양극산화막 배선 기판(10')의 접합 기능 및 솔더(180)를 구비하기 위한 공간을 제공하는 기능을 동시에 수행할 수 있다. 또한, 제1, 2패터닝 영역 주변에서 댐 기능을 수행하여 솔더(180)의 오버 플로우를 방지하는 기능도 수행할 수 있다.
솔더(180)는 도 3에 도시된 바와 같이, 커버 형태의 솔더(180a) 또는 아일랜드 형태의 솔더(180b)로 구비되거나 적합한 형태로 구비되어 각각 다른층의 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114)를 틈새없이 서로 접합시킬 수 있다.
도 5(a)에 도시된 바와 같은 단위 양극산화막 배선 기판(10')은 하나의 예로서 상, 하 반전시킨 형태로 도 5(b)에 도시된 바와 같이 제2실시 예의 하이브리드 다층 배선 기판(100')에 구비될 수 있다. 이 경우, 도 5(b)에 구비되는 단위 양극산화막 배선 기판(10')은 하나의 예로서 구비된 구조일 수 있다. 단위 양극산화막 배선 기판(10')은 각 층의 수직 배선부(113)의 피치 간격이 다르게 구비되는 양극산화막 배선 기판(10')의 층간의 수직 배선부(113)의 피치 간격을 보상하기에 적합한 구조로 구비될 수 있다.
도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제2실시 예의 하이브리드 다층 배선 기판(100')을 구성하는 양극산화막 배선 기판(110')은 제1관통홀(112b) 내부에 구비되는 수직 배선부(113)를 포함하는 바디부(BD)와, 바디부(BD)의 적어도 어느 한 표면에 구비되고 수직 배선부(113)와 수직 배선부(113) 주변에 구비되는 제1접합층(150)을 포함하는 제1표층부(TL1) 및 바디부(BD)의 나머지 한 표면에 구비되고 수평 배선부(114)와 수평 배선부(114) 주변에 구비되는 제2접합층(160)을 포함하는 제2표층부(TL2)를 포함하는 단위 양극산화막 배선 기판(10')이 상, 하로 복수개가 적층되어 형성될 수 있다.
제2실시 예를 구성하는 단위 양극산화막 배선 기판(10')은 양극산화막(112)의 상, 하부에 각각 제1, 2접합층(150, 160)이 구비되어 양극산화막 배선 기판(110')의 적층 구조에서 접합층(구체적으로 제1, 2접합층(150, 160))에 의해 접합되는 면적이 넓어질 수 있다. 이로 인해 구조적 측면에서 보다 우수한 접합 강도를 갖는 양극산화막 배선 기판(110')을 제조할 수 있게 된다.
도 5(b)를 참조하여 설명하면, 제2실시 예를 구성하는 양극산화막 배선 기판(110')은 제1, 2접합층(150, 160)에 의해 접합되는 면적이 금속(구체적으로 수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114))간의 접합 면적보다 넓게 형성될 수 있다. 다시 말해, 양극산화막 배선 기판(110')은 금속(수직 배선부(113) 및 수평 배선부(114))간에 접합이 이루어지는 면적을 제외한 나머지 면적이 접합층(구체적으로, 제1, 2접합층(150, 160) 중 적어도 하나) 및 금속이 접합되는 면적과, 접합층과 접합층(구체적으로, 제1, 2접합층(150, 160))이 접합되는 면적으로 이루어질 수 있다. 이로 인해 양극산화막 배선 기판(110') 자체의 접합 강도가 보다 향상되는 구조가 형성될 수 있다. 그 결과 내구성이 높은 양극산화막 배선 기판(110')이 구현될 수 있게 된다.
이와 같은 구조의 양극산화막 배선 기판(110')의 상부에 소결 세라믹 배선 기판(120)이 구비되어 제1접합층(150)에 의해 접합될 수 있다. 이 경우, 양극산화막 배선 기판(110')과 소결 세라믹 배선 기판(120)의 접합 구조는 양극산화막 배선 기판(110')의 접합 구조와 동일한 접합 구조일 수 있다. 구체적으로, 동일한 평면상에 접합층(구체적으로, 제1접합층(150))과 배선부(구체적으로 수직 배선부(113))가 함께 구비되는 구조일 수 있다. 이와 같은 구조에 의해 양극산화막 배선 기판(110')과 소결 세라믹 배선 기판(120)은 틈새없이 서로 접합될 수 있게 된다. 그 결과 하이브리드 다층 배선 기판(100')을 구성하는 이종 재질의 배선 기판(110', 120)의 접합 강도가 향상될 수 있게 된다.
양극산화막 배선 기판(110')과 소결 세라믹 배선 기판(120)이 접합됨으로써 하이브리드 다층 배선 기판(100')은 최상부에 소결 세라믹 배선 기판(120)이 구비되는 구조일 수 있다. 이로 인해 프로브(190)를 구비하기 위한 멤스 공정에서 사용되는 알칼리 용액에 의해 프로브(190)가 구비되는 측의 다층 배선 기판(100')의 표면이 용해되는 문제가 방지될 수 있게 된다. 다시 말해, 본 발명은 프로브(190)를 구비하는 측의 최상부를 소결 세라믹 배선 기판(120)으로 구성하고, 나머지 부분을 양극산화막 배선 기판(10')으로 구성하는 구조에 의해 우수한 접합 강도에 따른 내구성 및 내화학성을 겸비할 수 있게 된다.
도 6는 본 발명의 제1실시 예의 하이브리드 다층 배선 기판(100)을 구비하는 프로브 카드(200)를 개략적으로 도시한 도이다. 이 경우, 도 6에서는 하나의 예로서 제1실시 예의 하이브리드 다층 배선 기판(100)이 프로브 카드(200)에 구비되는 것으로 도시하여 설명하였지만, 제2실시 예의 하이브리드 다층 배선 기판(100')이 프로브 카드(200)에 구비되어 내구성 및 내화학성을 겸비한 프로브 카드(200)를 구성할 수 있다.
프로브 카드(200)는 프로브(17)를 다층 배선 기판(100)에 설치하는 구조 및 프로브(200)의 구조에 따라 수직형 프로브 카드(VERTICAL TYPE PROBE CARD), 컨틸레버형 프로브 카드(CANTILEVER TYPE PROBE CARD), 멤스 프로브 카드(MEMS PROBE CARD, 200)로 구분될 수 있다. 본 발명에서는 하나의 예로서 다층 배선 기판상에 프로브(190)를 구비하기 위한 공정이 수행되는 멤스 프로브 카드(200)에 하이브리드 다층 배선 기판(100)이 구비되는 것으로 설명한다. 바람직하게는 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 다층 배선 기판상에 멤스 공정을 수행하여 프로브(190)를 구비하는 프로브 카드에 구비될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프로브 카드(200)는 양극산화막(112) 재질로 구성되고, 제1배선부(111)를 구비하는 양극산화막 배선 기판(110), 소결 세라믹 재질로 구성되고, 제1배선부(111)와 전기적으로 연결되는 제2배선부(121)가 구비되며 양극산화막 배선 기판(110)과 상, 하로 접합되는 소결 세라믹 배선 기판(120), 양극산화막 배선 기판(110)의 하부에 구비되는 제1접속 패드(130), 소결 세라믹 배선 기판(120)의 상부에 구비되는 제2접속 패드(140) 및 제2접속 패드(140)에 전기적으로 연결되는 프로브(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(200)는 하나의 예로서 제1 내지 제3단위 양극산화막 배선 기판(11, 12, 13)으로 구성되는 양극산화막 배선 기판(110)의 상부에 소결 세라믹 배선 기판(120)이 접합되어 구비되는 하이브리드 다층 배선 기판(100)을 구비할 수 있다.
하이브리드 다층 배선 기판(100)은 양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120) 사이에 구비되는 접합층(115) 및 수평 배선부(114)가 동일 평면상에 구비되는 구조에 의하여 서로 접합될 수 있다. 이로 인해 이종 재질의 배선 기판(110, 120)이 틈새 없이 접합되어 이종 재질로 구성되는 하이브리드 다층 배선 기판(100)의 접합 강도가 향상될 수 있다. 또한, 양극산화막 배선 기판(110)과 소결 세라믹 배선 기판(120)을 접합하는 구조(구체적으로, 수평 배선부(114) 및 접합층(115)이 동일 평면상에 구비되는 구조)와 동일한 구조로 복수개의 단위 양극산화막 배선 기판(11, 12, 13)이 접합되어 형성되는 양극산화막 배선 기판(110)이 소결 세라믹 배선 기판(120)을 상면에서 지지하는 구조에 의해 구조적 측면에서 내구성이 더욱 높아질 수 있다.
본 발명의 프로브 카드(200)에 구비되는 하이브리드 다층 배선 기판(100)은 최상부에 소결 세라믹 배선 기판(120)이 구비됨으로써 상부 표면이 소결 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 이로 인해 알칼리 용액에 대한 내화학성이 높은 표면이 형성될 수 있다. 그 결과 종래의 멤스 공정에 의한 프로브(190) 제작시 다층 배선 기판의 용해 문제없이 프로브(190)를 구비할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명의 프로브 카드(200)는 하이브리드 다층 배선 기판(100)을 구비함으로써 양극산화막 재질의 열변형 방지, 관통홀의 협피치 구현, 우수한 접합 강도를 갖는 구조에 의한 내구성 및 소결 세라믹 재질의 내화학성의 장점을 모두 가질 수 있다.
또한, 하이브리드 다층 배선 기판(100)을 구성하는 이종 재질의 배선 기판(110, 120)은 저저항 금속 물질을 구비하기에 적합한 구조로 형성될 수 있다. 따라서 본 발명의 하이브리드 다층 배선 기판(100)을 구비하는 프로브 카드(200)는 전기적 시험의 전기 신호 전달측면에서 신뢰도가 높아질 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 하이브리드 다층 배선 기판
110: 양극산화막 배선 기판 120: 소결 세라믹 배선 기판
115: 접합층
150: 제1접합층 160: 제2접합층
190: 프로브 200: 프로브 카드

Claims (8)

  1. 양극산화막 재질로 구성되고, 제1배선부를 구비하는 양극산화막 배선 기판; 및
    소결 세라믹 재질로 구성되고, 상기 제1배선부와 전기적으로 연결되는 제2배선부가 구비되며 상기 양극산화막 배선 기판과 상, 하로 접합되는 소결 세라믹 배선 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 다층 배선 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극산화막 배선 기판은,
    제1관통홀 내부에 구비되는 수직 배선부를 포함하는 바디부와, 상기 바디부의 표면에 구비되는 수평 배선부와 상기 수평 배선부 주변에 구비되는 접합층을 포함하는 표층부를 포함하는 단위 양극산화막 배선 기판이 상, 하로 복수개가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 다층 배선 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소결 세라믹 배선 기판은,
    알루미나 분말 또는 뮬라이트 분말을 포함하는 세라믹 그린 시트를 고온 소결하여 소결된 배선 기판인 것을 특징으로 하는 하이브리드 다층 배선 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2배선부는 Ag, Cu, Au, Pd, Pt를 포함하는 저저항 금속 물질인 것을 특징으로 하는 하이브리드 다층 배선 기판.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 단위 양극산화막 배선 기판은 접합층에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 다층 배선 기판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접합층은 감광성 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 다층 배선 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 양극산화막 배선 기판은
    제1관통홀 내부에 구비되는 수직 배선부를 포함하는 바디부와, 상기 바디부의 적어도 어느 한 표면에 구비되고 수직 배선부와 상기 수직 배선부 주변에 구비되는 제1접합층을 포함하는 제1표층부 및 상기 바디부의 나머지 한 표면에 구비되고 수평 배선부와 상기 수평 배선부 주변에 구비되는 제2접합층을 포함하는 제2표층부를 포함하는 단위 양극산화막 배선 기판이 상, 하로 복수개가 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 다층 배선 기판.
  8. 양극산화막 재질로 구성되고, 제1배선부를 구비하는 양극산화막 배선 기판;
    소결 세라믹 재질로 구성되고, 상기 제1배선부와 전기적으로 연결되는 제2배선부가 구비되며 상기 양극산화막 배선 기판과 상, 하로 접합되는 소결 세라믹 배선 기판;
    상기 양극산화막 배선 기판의 하부에 구비되는 제1접속 패드;
    상기 소결 세라믹 배선 기판의 상부에 구비되는 제2접속 패드; 및
    상기 제2접속 패드에 전기적으로 연결되는 프로브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 카드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11437196B2 (en) * 2019-01-31 2022-09-06 Point Engineering Co., Ltd. Multilayer ceramic substrate and probe card including same

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KR20170139321A (ko) 2016-06-09 2017-12-19 (주)포인트엔지니어링 프로브 카드용 기판 및 이를 이용한 프로브 카드

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