JP2011009698A - 配線基板およびプローブカードならびに電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線基板の配線層間に生じる浮遊容量を小さくすることで、より高速な素子の検査や、高速の検査ができる高信頼性の配線基板を提供する。
【解決手段】 第１の配線基板１の下面の複数の第１の接続配線１ａと第２の配線基板２の上面の複数の第２の接続配線３ａとが接続されて成り、第２の配線基板２は複数のセラミック配線基板３が互いに側面で接合された配線基板である。複数のセラミック配線基板３はそれぞれの寸法が小さいので、第２の内部配線３ｂに接続される第２の接続配線３ａの寸法を小さくしても、その上に第１の配線基板１を確実に接続することができるとともに、第２の接続配線３ａが小さくなることによって、第２の接続配線３ａと第２の内部配線３ｃとの間に発生する浮遊容量を減少させることができるので、より高速の信号を入出力することのできる配線基板となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プローブカードに用いられる配線基板または半導体素子や圧電振動子等の電子部品を搭載するための配線基板、ならびにそのような配線基板を用いたプローブカードおよび電子装置に関する。

近年、電子機器の小型化・高密度化に伴い、電子機器に使用される半導体素子のみならず、その半導体素子が搭載されるパッケージや配線基板、あるいは半導体素子の電気的な検査をするためのプローブカードに対しても、配線の微細化および高密度化が要求されている。また、半導体素子の高速化に伴って高周波信号の伝送が可能であることも求められており、プローブカードに対しては平坦性に優れていることも求められている。

このような要求に応えるものとして、微細なパターン加工が可能であり、平坦性および高周波特性に優れた基板として、研磨加工により平坦化したセラミック基板上に薄膜導体と薄膜の絶縁層とを複数層形成した多層配線部を形成した、いわゆるビルドアップ方式の配線基板がある（例えば、特許文献１を参照。）。図８は、従来の配線基板の一例を示す断面図である。従来の配線基板は、複数のセラミック絶縁層13ｄと内部配線13ｂおよび外部配線13ｃとから成るセラミック配線基板13の上面の、内部配線13ｂが露出した部分の上に薄膜で接続用配線層11ａを形成し、さらにその上に絶縁樹脂層11ｄと配線層11ｃとを交互に積層して形成されていた。そして、絶縁樹脂層11ｄの上下に位置する配線層13はビア導体11ｂにより接続されているものであった。

特開2004−214586号公報

しかしながら、従来の配線基板は、セラミック配線基板13の焼結収縮ばらつきによる寸法ばらつきが±0.2％程度発生することから、研磨加工により平坦化したセラミック配線
基板13上に露出する内部配線13ｂの位置も同様にばらつきがあるものであった。そのため、セラミック配線基板13の内部配線13ｂと接続する接続用配線層11ａを形成する場合は、セラミック配線基板13の収縮ばらつきを考慮して、その大きさを大きくする必要があった。例えば、寸法ばらつきがない場合であればセラミック基板13の内部配線13ｂの露出する部分の径が100μｍである場合には、接続用配線層11ａを形成する際の位置合わせのずれ
が±50μｍであるとすると、接続用配線層11ａの直径を200μｍにすれば、内部配線13ｂ
の露出する部分のすべてが接続用配線層11ａと接続される。これに対して、セラミック配線基板13の寸法ばらつきが±0.2％程度発生する場合には、200ｍｍ角のセラミック配線基板の場合であれば、配線基板の中心から最も離れた角部では、配線基板の中心を基準とした位置ずれが±280μｍ程度発生する可能性があり、同様に接続用配線層11ａを形成する
際の位置合わせにおけるずれである±50μｍを考慮すると、内部配線13ｂの露出する部分の径が同じく100μｍである場合には、接続用配線層11ａの直径を760μｍ程度と大きくすることが必要となる。

このように、積層された樹脂絶縁層11ｄの下面、すなわちセラミック配線基板13の表面の接続用配線層11ａが大きくなると、接続用配線層11ａと配線層11ｃや内部配線13ｂとの間に浮遊容量が発生しやすくなる。さらに、接続用配線層11ａとセラミック配線基板13の
内部配線13ｂとの間には絶縁樹脂層11ｄに比較して比誘電率の大きいセラミック絶縁層13ｄが存在するので、これらの間に発生する浮遊容量が大きいものとなってしまうという問題点があった。浮遊容量が大きいと、配線基板に流れる信号の立ち上がりが悪くなるために信号の高速伝送ができず、検査の高速化が妨げられることとなる。そして、半導体ウエハの大きさはより大きくなる傾向があり、ウエハの大きさに合わせてプローブカードも大きくして、プローブカード用の配線基板を大型にすると、セラミック配線基板13の収縮ばらつきによる影響が大きくなるので、上記のような問題はより顕著となる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、配線基板の浮遊容量を小さくすることで、より高速な素子の検査や、高速に検査のできる高信頼性の配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、第１の配線基板の下面の複数の第１の接続配線と第２の配線基板の上面の複数の第２の接続配線とが接続されて成り、前記第２の配線基板は複数のセラミック配線基板が互いに側面で接合されたものであることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、上記構成において、前記第１の接続配線と前記第２の接続配線とが導電性接合材で接合され、該導電性接合材の周囲の前記第１の配線基板と前記第２の配線基板との間が樹脂で充填されていることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、上記各構成において、前記第２の配線基板は、隣接する２つの前記セラミック配線基板間において、内側に位置する前記セラミック配線基板は上面の外側の辺よりも下面の外側の辺が外側に位置し、外側に位置する前記セラミック配線基板は、上面の内側の辺よりも下面の内側の辺が外側に位置しているとともに、内側に位置する前記セラミック配線基板の端部に外側に位置する前記セラミック配線基板の端部が重なっていることを特徴とするものである。

また、本発明のプローブカードは、上記各構成の本発明の配線基板と、前記第１の配線基板の上面の外部配線に接続されたプローブピンとを具備することを特徴とするものである。

また、本発明の電子装置は、上記各構成の本発明の配線基板と、前記第１の配線基板の上面の外部配線に接続された電子部品とを具備することを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、第２の配線基板は複数のセラミック配線基板が互いに側面で接合されたものであることから、それら複数のセラミック配線基板はそれぞれの寸法が小さいので、各セラミック配線基板内において第２の内部配線の焼成収縮ばらつきに起因する位置ずれは小さいものとなり、位置ずれが小さい第２の内部配線が形成されたセラミック配線基板を互いに側面で接合して成る第２の配線基板においても第２の内部配線の位置ずれは小さいものとなる。そのため、第２の内部配線に接続される第２の接続配線の寸法を小さくしても、その上に第１の配線基板の第１の接続配線を確実に接続することができるとともに、第１の接続配線および第２の接続配線が小さくなることによって、第１の接続配線と第１の内部配線との間および第２の接続配線と第２の内部配線との間に発生する浮遊容量を減少させることができるので、より高速の信号を入出力することのできる配線基板となる。

また、本発明の配線基板によれば、上記構成において、第１の接続配線と第２の接続配線とが導電性接合材で接合され、導電性接合材の周囲の第１の配線基板と第２の配線基板
との間が樹脂で充填されているときには、第１の配線基板と第２の配線基板との導電性接合材による接続を樹脂により補強することができるとともに、第１の配線基板と第２の配線基板との間の空間が樹脂により充填されることによって配線基板の強度が向上するので、第１の配線基板と第２の配線基板との接続信頼性が向上するとともに、第１の配線基板の上面の外部配線にプローブを形成してプローブカードとした場合には、ウエハの電気的測定をする際に各プローブに加わる応力によって配線基板が変形してプローブのウエハとの接続が不安定になる可能性が低減された配線基板となる。

また、本発明の配線基板は、上記各構成において、第２の配線基板は、隣接する２つのセラミック配線基板間において、内側に位置するセラミック配線基板は上面の外側の辺よりも下面の外側の辺が外側に位置し、外側に位置するセラミック配線基板は、上面の内側の辺よりも下面の内側の辺が外側に位置しているとともに、内側に位置するセラミック配線基板の端部に外側に位置するセラミック配線基板の端部が重なっているときには、第２の配線基板の隣接する２つのセラミック配線基板の間において、内側のセラミック配線基板の外側に位置する第２の接続配線と外側のセラミック配線基板の内側に位置する第２の接続配線との間隔をより小さくすることができるので、設計の自由度の大きい配線基板となる。

また、本発明のプローブカードは、上記各構成の本発明の配線基板と、第１の配線基板の上面の外部配線に接続されたプローブピンとを具備することから、より高速の検査が可能な、あるいはより高速の信号で動作する素子の検査をすることが可能なプローブカードとなる。

また、本発明の電子装置は、上記各構成の本発明の配線基板と、第１の配線基板の上面の外部配線に接続された電子部品とを具備することから、より高速な信号で動作する電子装置となる。

（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、(ｂ)は本発明の配線基板における第２の配線基板の一例を示す上面図である。 （ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図であり、(ｂ)は（ａ）の第２の配線基板の上面図である。 本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。 本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。 （ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図であり、(ｂ)は（ａ）の第２の配線基板の上面図である。 （ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図であり、(ｂ)は（ａ）の第２の配線基板の上面図である。 （ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図であり、(ｂ)は（ａ）の第２の配線基板の上面図である。 （ａ）は従来の配線基板の一例を示す断面図であり、(ｂ)は従来の配線基板におけるセラミック配線基板の一例を示す上面図である。

本発明の配線基板ならびにそれを用いたプローブカードおよび電子装置について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図１（ｂ）は本発明の配線基板における第２の配線基板の一例を示す上面図である。図２〜図４は、それぞれ、本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。図５〜図７は、それぞれ（ａ）は本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の第２の配線基板の上面図である。図１〜図７に
おいて、１は第１の配線基板、１ａは第１の接続配線、１ｂは第１の内部配線、１ｃは第１の外部配線、１ｄは第１の絶縁層、１ｅは樹脂配線層、２は第２の配線基板、３はセラミック配線基板、３ａは第２の接続配線、３ｂは第２の内部配線、３ｃは第２の外部配線、３ｄは第２の絶縁層、３ｅは第２の配線基板２の側面に形成した凹部、４は接合材、５は樹脂である。また、図５〜図７において、各セラミック配線基板３の下面を破線で示している。

図１に示す例では、配線基板の最表面の外部配線１ｃは縦横に７つ並んでおり、第１の絶縁層１ｄは１層、セラミック配線基板３のセラミック絶縁層３ｄも３層と、簡略化した例を示している。配線基板に搭載する電子部品の端子の数や、プローブカードで検査するウエハ上の半導体素子の数および半導体素子の端子の数、およびそれらの配置に応じて、第１の接続配線１ａ，第１の内部配線１ｂ，第１の外部配線１ｃ，第１の絶縁層１ｄ，第２の接続配線３ａ，第２の内部配線３ｂ，第２の外部配線３ｃおよび第２の絶縁層３ｄの大きさや配置が設定される。

本発明の配線基板は、図１〜図７に示す例のように、第１の配線基板１の下面の複数の第１の接続配線１ａと第２の配線基板２の上面の複数の第２の接続配線３ａとが接続されて成り、前記第２の配線基板２は複数のセラミック配線基板３が互いに側面で接合されたものであることを特徴とするものである。このような構成であることから、複数のセラミック配線基板３はそれぞれの寸法が小さいので、各セラミック配線基板３内において第２の内部配線３ｂの焼成収縮ばらつきに起因する位置ずれは小さいものとなり、位置ずれが小さい第２の内部配線３ｂが形成されたセラミック配線基板３を互いに側面で接合して成る第２の配線基板２においても第２の内部配線３ｂの位置ずれは小さいものとなる。そのため、第２の内部配線３ｂに接続される第２の接続配線３ａの寸法を小さくしても、その上に第１の配線基板１の第１の接続配線１ａを確実に接続することができるとともに、第１の接続配線１ａおよび第２の接続配線３ａが小さくなることによって、第１の接続配線１ａと第１の内部配線１ｂとの間および第２の接続配線３ａと第２の内部配線３ｃとの間に発生する浮遊容量を減少させることができるので、より高速の信号を入出力することのできる配線基板となる。

また、本発明の配線基板は、図２および図３に示す例のように、上記構成において、第１の接続配線１ａと第２の接続配線３ａとが導電性接合材４で接合され、この導電性接合材４の周囲の第１の配線基板１と第２の配線基板２との間が樹脂５で充填されていることが好ましい。このような構成としたときには、第１の配線基板１と第２の配線基板２との導電性接合材４による接続を樹脂５により補強することができるとともに、第１の配線基板１と第２の配線基板２との間の空間が樹脂５により充填されることによって配線基板の強度が向上するので、第１の配線基板１と第２の配線基板２との接続信頼性が向上するとともに、第１の配線基板１の上面の外部配線１ｃにプローブを形成してプローブカードとした場合には、ウエハの電気的測定をする際に各プローブに加わる応力によって配線基板が変形してプローブのウエハとの接続が不安定になる可能性が低減された配線基板となる。

図３に示す例は、図２に示す例に対して、第１の配線基板１の上面にさらに樹脂配線層１ｅを形成したものであり、例えば、第１の配線基板１の上に従来のビルドアップ方式により樹脂配線層１ｅを形成した例である。図４に示す例は、第１の配線基板１を図３に示す例における樹脂配線層１ｅと同様のものとした例である。すなわち、従来のビルドアップ方式の配線基板のセラミック配線基板を、複数のセラミック配線基板３が互いに側面で接合されて成る第２の配線基板２としたものである。

また、本発明の配線基板は、図５〜図７に示す例のように、上記各構成において、第２
の配線基板２は、隣接する２つのセラミック配線基板３・３間において、内側に位置するセラミック配線基板３は上面の外側の辺よりも下面の外側の辺が外側に位置し、外側に位置するセラミック配線基板３は、上面の内側の辺よりも下面の内側の辺が外側に位置しているとともに、内側に位置するセラミック配線基板３の端部に外側に位置するセラミック配線基板３の端部が重なっていることが好ましい。このような構成としたときには、第２の配線基板２の隣接する２つのセラミック配線基板３・３の間において、内側のセラミック配線基板３の外側に位置する第２の接続配線３ａと外側のセラミック配線基板３の内側に位置する第２の接続配線３ａとの間隔をより小さくすることができるので、設計の自由度の大きい配線基板となる。

図５に示す例では、第２の配線基板２は、縦横に３枚ずつ合計９枚のセラミック配線基板３が配列されて、側面で互いに接合されている。この例の場合は、中央のセラミック配線基板３はその縦方向や横方向に位置するセラミック配線基板３より内側に位置するので、上面の４つの辺よりも下面の４つの辺全てが外側に位置している。この中央のセラミック配線基板３の右横に位置するセラミック配線基板３は、中央のセラミック配線基板３に対しては外側に位置するので、上面の内側の辺（左側の辺）よりも下面の内側の辺（左側の辺）が外側（右側）に位置している。また、この右横のセラミック配線基板３はその上に位置する配線基板３および下に位置する配線基板３（図５（ｂ）における右上および右下に位置する配線基板３）に対しては内側に位置するので、右横のセラミック配線基板３の上面の上下の辺よりも下面の上下の辺は外側に位置している。

図６に示す例では、第２の配線基板２は、縦横に４枚ずつ合計16枚のセラミック配線基板３が配列されて、側面で互いに接合されている。この例の場合は、中央の４枚のセラミック配線基板３間においては、互いにどちらが内側ということはないので、中央の４枚のセラミック配線基板３の内側の辺は上下面で同じ位置にある、言い換えれば、中央の４枚のセラミック配線基板３のそれぞれ同士が接合される側面は、主面に対して垂直に形成されている。同様に、中央の４枚のセラミック配線基板３の縦方向（上下）および横方向（左右）に位置する、それぞれ２枚のセラミック配線基板３・３間においても同様である。

図７に示す例では、図６に示す例と同様に、第２の配線基板２は、縦横に４枚ずつ合計16枚のセラミック配線基板３が配列されているが、図６に示す例では第２の接続配線２ａは縦横に６個合計36個が配列されているのに対して、図７に示す例では第２の接続配線２ａは縦横に７個合計49個が配列されている。そして、中央の４枚のセラミック配線基板３は、左上のセラミック配線基板３には縦横に２個の合計４個の第２の接続配線２ａが形成され、右上のセラミック配線基板３には縦に２個、横に３個の合計６個の第２の接続配線２ａが形成され、左下のセラミック配線基板３には縦に３個、横に２個の合計６個の第２の接続配線２ａが形成され、右下のセラミック配線基板３には縦３個、横に３個の合計９個の第２の接続配線２ａが形成されている。各セラミック配線基板３間の隙間は、縦横にそれぞれ３本の線状に形成されているが、このうちの縦方向、横方向それぞれの中央に位置する隙間に面するセラミック配線基板３の側面は、主面に対して垂直に形成される。これは、この横方向の中央に位置する隙間に沿って右側に縦方向に配列された第２の接続配線３ａは横方向の中心に位置するので縦方向にのみ展開され、縦方向の中央に位置する隙間に沿って下側に横方向に配列された第２の接続配線３ａは縦方向の中心に位置するので横方向にのみ展開されるからである。

第２の配線基板２の上面に縦横に配列された第２の接続配線３ａは、第２の内部配線３ｂによって第２の接続配線３ａの並びの中心からの放射線方向に展開されて、第２の接続配線３ａの並びより大きい間隔で配列された第２の外部配線３ｃに接続されるので、これに対応するように、図５〜図７に示す例のように、セラミック配線基板３の上面の辺に対して下面の辺が外側に位置するようになっている。

セラミック配線基板３の上面の辺よりも下面の辺が外側に位置する場合は、そのようになっている部分の側面は、図５および図７に示す例では断面では階段状になっており、図６に示す例では断面では直線状の斜面になっている。

外側のセラミック基板３の上面の内側の辺と下面の内側の辺とを結ぶ線（図５（ａ）に示す２点鎖線）と上面との間の角度（図５（ａ）に示す角度α）、あるいは側面が斜面の場合であれば外側のセラミック基板３の上面と側面との間の角度（図６（ａ）に示す角度α）は、30度以上90度未満とするのがよい。第２の接続配線３ａの間隔を小さくする効果はこの角度αが小さいほど大きいものとなる。しかしながら、この角度αが30度未満であると、外側のセラミック基板３の内側の上面と側面との間の角部の角度αが小さすぎで、角部近傍では第２の絶縁層３ｄの厚みが薄くなることから、角部近傍が割れやすくなるとともに、第２の内部配線３ｂを形成することができなくなるので第２の接続配線３ａを第２の配線基板２のより内側に（外側のセラミック基板３の上面の内側の辺の近くに）形成することができなくなってしまう。例えば、セラミック基板３の厚みが３ｍｍで、この角度αが80度である場合には、下面の内側の辺よりも上面の内側の辺が約0.5ｍｍ内側に位
置することとなるので、第２の接続配線３ａも同様に約0.5ｍｍ内側に配置することがで
きる。また、セラミック基板３の厚みが同じく３ｍｍで、この角度αが45度である場合には、下面の内側の辺よりも上面の内側の辺が３ｍｍ内側に位置し、角度αが30度である場合には、下面の内側の辺よりも上面の内側の辺が約5.2ｍｍ内側に位置することとなる。
この角度αに対応する、内側のセラミック基板３の上面の外側の辺と下面の外側の辺とを結ぶ線（図５（ａ）に示す２点鎖線）と下面との間の角度（図５（ａ）に示す角度β）、あるいは側面が斜面の場合であれば内側のセラミック基板３の下面と側面との間の角度（図６（ａ）に示す角度β）も同様になる。

第１の配線基板１は、第１の接続配線１ａ等の配線の位置が正確に形成されたものであればよく、第１の絶縁層１ｄは、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，ムライト質焼結体あるいはガラスセラミックス等のセラミックス、あるいは、ポリイミド樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，全芳香族ポリエステル樹脂，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂，エポキシ樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリキノリン樹脂あるいはフッ素樹脂等の絶縁性の樹脂から成るものである。第１の絶縁層１ｄが絶縁性の樹脂から成る場合は、図４に示す例のようなビルドアップ方式で作製されるもの以外に、例えば銅貼り積層板を使用した樹脂多層配線基板であってもよい。第２の配線基板２はセラミック配線基板３を接合して成るものであるので、第１の配線基板１と第２の配線基板本２との間の熱膨張係数を近いものとすると、両者の間の接続信頼性が高いものとなるので、第１の絶縁層１ｄはセラミック配線基板３の第２の絶縁層３ｄの熱膨張係数とより近似した熱膨張係数を有するセラミックスから成るものが好ましい。また、本発明の配線基板をプローブカードに用いる場合は、第１の配線基板は熱膨張係数がウエハを形成するシリコン（Ｓｉ）に近い、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体またはガラスセラミックスが好ましい。これは、第１の絶縁層１ｄがこのようなセラミックスから成るものであると、配線基板上にプローブ端子を形成する際に、プローブ端子やプローブ端子の接合部に加わる、プローブ端子とともに接合されるウエハと配線基板との熱膨張差による熱応力が比較的小さなものとなるからである。また、プローブカードとして用いた場合に、半導体素子の電気特性の測定時における熱負荷に対する熱変形を有効に防止でき、さらに、高い熱伝達性により内部に熱を滞留させることがない。

このような第１の配線基板１は、以下の方法により製作される。例えば、第１の絶縁層１ｄが酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バインダおよび
溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、第１の絶縁層１ｄとなる複数のセラミックグリーンシートを作製する。これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによって、第１の絶縁層１ｄが作製される。

次に、第１の絶縁層１ｄにレーザで貫通孔を形成して、この貫通孔を導体ペーストで充填して、貫通孔と重なるように第１の絶縁層１ｄの上下面に導体ペーストを第１の外部配線１ｃおよび第１の接続配線１ａのパターン形状にスクリーン印刷法などの塗布方法によって印刷塗布する。これを焼成することによって、酸化アルミニウム質焼結体から成る第１の絶縁層１ｄにメタライズ導体から成る第１の接続配線１ａ、第１の内部配線１ｂおよび第１の外部配線が形成された第１の配線基板１が作製される。また、第１の外部配線１ｃおよび第１の接続配線１ａは後述するように薄膜で形成すると、より微細な配線を形成できるので好ましい。このように、第１の絶縁層１ｄがセラミックスから成る場合であっても、予め焼成した第１の絶縁層１ｄに第１の接続配線１ａ、第１の内部配線１ｂおよび第１の外部配線１ｃを形成することによって、第１の接続配線１ａ等の配線の位置精度が高いものとすることができる。なお、各配線層を形成する前に第１の絶縁層１ｄの上面を研磨することによって平坦にしておくと、図３に示す例のように、その上に樹脂配線層１ｅを形成しやすく、また配線基板の上面が平坦になるので、よりプローブカードに適した配線基板とすることができる。第１の配線基板１の接続配線１ａおよび外部配線１ｃの表面には、腐食防止のためや第２の配線基板２あるは電子部品またはプローブとの接続性を向上させるために、厚さ１μｍ〜10μｍ程度のニッケルめっき層および厚さ0.1μｍ〜３
μｍ程度の金めっき層を順次形成するとよい。

図３に示す例のように、第１の配線基板１の上にさらに樹脂配線層１ｅを形成する場合は、樹脂配線層１ｅの最上面の配線層が第１の外部配線１ｃとなるので、第１の配線基板１の上に第１の外部配線１ｃを絶縁基体の表面に形成しなくてもよい。

第１の配線基板１の上にさらに樹脂配線層１ｅを形成するには、第１の配線基板１の上に絶縁樹脂層および配線層を交互に積層することで形成することができる。

樹脂配線層１ｅの絶縁樹脂層は、ポリイミド樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，全芳香族ポリエステル樹脂，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂，エポキシ樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリキノリン樹脂あるいはフッ素樹脂等の絶縁性の樹脂から成るものである。

樹脂配線層１ｅの絶縁樹脂層が、例えば、ポリイミド樹脂からなる場合には、ワニス状のポリイミド前駆体を第１の配線基板１の上面にスピンコート法，ダイコート法，カーテンコート法あるいは印刷法等の塗布法により塗布し、しかる後、400℃程度の熱で硬化さ
せてポリイミド化させることによって、10μｍ〜50μｍ程度の厚みに形成する。あるいは、上記樹脂から成る10μｍ〜50μｍ程度のフィルムの下面に、シロキサン変性ポリアミドイミド樹脂，シロキサン変性ポリイミド樹脂，ポリイミド樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂あるいはエポキシ樹脂等の樹脂接着剤を乾燥厚みで５μｍ〜20μｍ程度にドクターブレード法等の塗布法にて塗布して乾燥させることで接着剤層を形成し、これを第１の配線基板１の上に重ねて加熱プレスすることで形成する。

樹脂配線層１ｅの配線層の形成は、まず、蒸着法，スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法等の薄膜形成法により、絶縁樹脂層２の主面の全面に、0.1μｍ〜３μｍ
程度の厚みの、例えばクロム（Ｃｒ）−Ｃｕ合金層やチタン（Ｔｉ）−Ｃｕ合金層から成る下地導体層を形成する。次に、下地導体層の上に配線層３のパターン形状の開口を有するレジスト膜を形成して、このレジスト膜をマスクとしてめっき等で銅や金等の電気抵抗
の小さい金属から成る、２μｍ〜10μｍ程度の厚みの主導体層を形成する。そして、レジスト膜を剥離除去し、下地導体層の露出した部分をエッチングにより除去することで、配線層が形成される。最上層の配線層は外部配線１ｃとなるので、上記と同様に、めっき法によりニッケルや金のめっき層を形成するとよい。または、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）等を用いて形成した配線層の形状の凹部を充填して配線層を形成することによって、配線層が絶縁樹脂層に埋め込まれた形にしてもよい。

次に、配線層が形成された絶縁樹脂層の上に、さらに絶縁樹脂層を形成する。絶縁樹脂層を形成する方法は、上述したワニス状の樹脂を塗布する方法、または樹脂フィルムに接着剤層を形成して加熱プレスする方法のどちらを用いてもよい。いずれの方法においても、絶縁樹脂層にビア導体および配線層を形成して上記工程を必要な絶縁樹脂層の数だけ繰り返すことで、複数の絶縁樹脂層が形成される。フィルムの樹脂を用いる方法は、複数のフィルムを一括してプレスすることが可能であり、１層毎に塗布および硬化を行なう必要がないので、製造工程を短くすることができる。

絶縁樹脂層にはビア導体が形成されるので、この部分には例えば、直径20μｍ〜100μ
ｍの貫通孔が形成される。この貫通孔の形成方法は、絶縁樹脂層に開口を有するレジスト膜を形成するとともにこのレジスト膜の開口に位置する絶縁樹脂層２をエッチングすることによって、あるいはレーザを使って直接絶縁樹脂層の一部を除去することによって形成される。このときのレーザにはエキシマレーザまたはＣＯ_２レーザ等を用いることができるが、貫通孔の内壁の形状を垂直に近く調整でき、さらに貫通孔の内壁面を滑らかに加工できる紫外線レーザで形成しておくのが望ましい。あるいは、ワニス状の樹脂を塗布する方法の場合であれば、感光性の樹脂を用いて、例えば露光により貫通孔が形成される部分以外を硬化させて、貫通孔が形成される部分の樹脂をエッチングにより除去することにより貫通孔を形成してもよい。

ビア導体は、配線層を形成する前に、例えば、銅等の金属粉末と樹脂を主成分とする導体ペーストを絶縁樹脂層の貫通孔に充填しておくことにより、図３に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものが形成される。あるいは、配線層を形成する際に、貫通孔の内面にも下地導体層および主導体層を形成することにより、配線層と同時に形成してもよい。この場合のビア導体は、絶縁樹脂層の貫通孔の内面に被着して形成され、貫通孔は導体により充填されたものとはならない。主導体層を形成する際のめっき厚みを厚くすると、図３に示す例のような、貫通孔が導体により充填されたものとすることができる。ビア導体を配線層と同時に形成する場合は、貫通孔の内面に薄膜により下地導体層を良好に形成することができるように、貫通孔は絶縁樹脂層の上面側の方が大きくなるような形状にするのが好ましい。このような形状の貫通孔は、エッチングにより貫通孔を形成する場合はエッチング条件により、レーザにより貫通孔を形成する場合はレーザの出力等の調節により、感光性樹脂を用いる場合は露光条件やエッチング条件により形成することができる。

このような絶縁樹脂層、ビア導体および配線層の形成を必要な数だけ繰り返すことによって、配線基板１の上に樹脂配線層１ｅが形成される。

図４に示す例のような、第１の配線基板１を樹脂配線層１ｅと同様のものとした例の場合は、上記の樹脂配線層１ｅの形成と同様の方法で第２の配線基板２の上に形成すればよい。このときの第２の接続配線３ａは、第２の内部配線３ｂの第２の配線基板２（セラミック配線基板３）の上面に露出した部分となり、第１の接続配線１ａと第２の接続配線２ａとの接続は、第２の接続配線３ａの上に第１の接続配線１ａを形成することにより行なわれるので、図１〜図３に示す例のように、導電性接合材４を用いる必要はない。

従来の配線基板においては、セラミック配線基板の外寸（Ｌ）を200ｍｍ角の同時焼成
基板の場合は、0.2％の焼成収縮ばらつきが発生すると、収縮ばらつきの影響の一番大き
くなる角部における、セラミック配線基板の内部配線の貫通導体が上面に露出する部分の、セラミック配線基板の中心に対する位置ばらつき（Ｕ）は±280μｍ程度発生する。貫
通導体の直径（Ｄｖ）が100μｍである場合には、セラミック配線基板の表面に形成する
薄膜による接続配線の位置ずれ（Ｓ）が±50μｍであるとすると、接続配線の外径（Ｄｐ＝（Ｕ＋Ｓ）×２＋Ｄｖ）を760μｍとすれば、セラミック配線基板の貫通導体が接続配
線の径内に収まるようになる。

このような従来の配線基板に対して、例えば、従来のセラミック配線基板の外寸の約１／３である65ｍｍ角の外寸を有するセラミック配線基板３を、図１に示す例のように縦横に９枚並べて接合して成る第２の配線基板２を用いる場合であれば、１つのセラミック配線基板３において、0.2％の焼成収縮ばらつきによる内部配線３ｂの位置ばらつき（Ｕ）
は±90μｍ程度となる。上記の従来の配線基板と同様にセラミック配線基板３の第２の内部配線３ｂの貫通導体の直径（Ｄｖ）が100μｍであれば、セラミック配線基板３の表面
に形成する薄膜による第２の接続配線３ａの外径（Ｄｐ）を380μｍとすればセラミック
配線基板３の貫通導体が第２の接続配線３ａの径内に収まるようになる。このように、第２の接続配線３ａの面積が従来の場合に比べ約１／４に減少するので、第２の接続配線３ａと他の配線との間に発生する浮遊容量も約１／４に減少させることができる。

第２の配線基板２は、複数のセラミック配線基板３が互いに側面で接合されたものである。第２の配線基板２のセラミック配線基板３の外形寸法を小さくすればするほど、内部配線３ｂの位置ばらつきが小さくなるので第２の接続配線３ａを小さくすることができ、配線の浮遊容量を小さくできるが、多数に分割すると製品の作製工数が増えてしまうので、セラミック配線基板３は、従来のセラミック配線基板が分割されていない場合に対して第２の接続配線３ａの面積を約40％にすることができる４分割（縦横にそれぞれ２列）から、第２の接続配線３ａの面積を約17％にできる25分割（縦横にそれぞれ５列）程度とすることが好ましい。なお、位置合わせでずれる可能性のある寸法の±50μｍを考慮して第２の接続配線３ａより第１の接続配線１ａを100μｍ程度小さい寸法としておくと、接続
時に位置ずれしたとしても第１の接続配線１ａと第２の接続配線３ａの投影面積が増えることによって浮遊容量が増えることが無いので好ましい。

セラミック配線基板３は、図１〜図５に示す例のように、複数のセラミック絶縁層３ｄで構成し、第２の内部配線３ｂを展開することで、第２の外部配線３ｃの間隔を大きくすることができる。第１の配線基板１の上面の第１の外部配線１ｃの間隔が大きい場合は、第２の内部配線３ｂを展開する必要がないので、第２の絶縁層３ｄは１層で構成してもよい。第２の外部配線３ｃは、配線基板を外部回路に接続するためのものである。第２の内部配線３ｂは、第２の接続配線３ａと第２の外部配線３ｃとを電気的に接続するためのものであり、第２の絶縁層３ｄ・３ｄ間の内部配線層と、第２の絶縁層３ｄを貫通して内部配線層間や内部配線層と第２の外部配線３ｃとを接続する貫通導体とがある。

セラミック配線基板３の第２の絶縁層３ｄは、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，ムライト質焼結体あるいはガラスセラミックス等のセラミックスから成るものである。プローブカードに用いる場合は、熱膨張係数がウエハを形成するシリコン（Ｓｉ）に近い、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体またはガラスセラミックスが好ましい。第２の絶縁層３ｄがこのようなセラミックスから成るものであると、配線基板上にプローブ端子を形成する際に、プローブ端子やプローブ端子の接合部に加わる、プローブ端子とともに接合されるウエハと配線基板との熱膨張差による熱応力が比較的小さなものとなるので好ましい。また、プローブカードとして用いた場合に、半導体素子の電気特性の測定時におけ
る熱負荷に対する熱変形を有効に防止でき、さらに、高い熱伝達性により内部に熱を滞留させることがない。

セラミック配線基板３の第２の内部配線３ｂおよび第２の外部配線３ｃは、第２の絶縁層３ｄと同時焼成により形成される、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金，銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），金（Ａｕ），銀−パラジウム（Ｐｄ）合金等の金属を主成分とするメタライズからなるものである。

このようなセラミック配線基板３は、以下の方法により製作される。例えば、第２の絶縁層３ｄが酸化アルミニウム質焼結体で形成される場合には、まず、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムの原材料粉末に適当な有機バインダおよび溶媒を添加混合して泥漿状となすとともに、これをドクターブレード法等によってシート状に成形し、第２の絶縁層３ｄとなる複数のセラミックグリーンシートを作製する。

次に、セラミックグリーンシートの第２の内部配線３ｂの貫通導体が形成される所定位置に適当な打ち抜き加工により貫通孔を形成するとともに、貫通孔に導体ペーストを充填する。また、スクリーン印刷法等によって、セラミックグリーンシートの所定位置に第２の内部配線３ｂの内部配線層または第２の外部配線３ｃとなる導体ペースト層を10μｍ〜20μｍの厚みに形成する。導体ペーストは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），モリブデン−マンガン（Ｍｏ−Ｍｎ）合金等の融点の高い金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを混練することによって作製される。

最後に、これらセラミックグリーンシートを重ね合わせて圧着して積層体を作製し、この積層体を1500℃〜1600℃程度の高温で焼成することによって、セラミック配線基板３が作製される。セラミック配線基板３の上面は、セラミック配線基板３の上面を研磨することによって平坦にしておくと、その上に図４に示す例のような第１の配線基板１を形成しやすく、また配線基板の上面が平坦になるので、よりプローブカードに適した配線基板とすることができる。このような場合は、セラミック配線基板３の第２の接続配線３ａは焼成して得られた配線基板の上に後から形成すればよい。セラミック配線基板３の外部配線１ｃの表面には、腐食防止のためや外部回路との接続性を向上させるために、厚さ１μｍ〜10μｍ程度のニッケルめっき層および厚さ0.1μｍ〜３μｍ程度の金めっき層を順次形
成するとよい。

セラミック配線基板３の側面が階段状であるときには、グリーンシートの端面をずらして重ね合わせて圧着して積層体作製すればよい。あるいは、側面が主面に対して垂直な積層体またはセラミック配線基板３を作製した後に、研削加工することで側面を階段状にしてもよい。セラミック配線基板３の側面が斜面であるときも同様に、研削加工することで側面を斜面にすればよい。

セラミック配線基板３を作製する際に、第２の絶縁層３ｄがガラスセラミックスから成る場合であれば、セラミックグリーンシートが焼結する温度では焼結収縮しない、アルミナ等を主成分とする拘束グリーンシートを積層体の両面に積層して焼成すると、拘束グリーンシートによってセラミックグリーンシートは積層面方向の焼結収縮が抑えられるので、平面方向の収縮が小さく、収縮ばらつきや寸法精度がより良好なセラミック配線基板３が得られるので好ましい。

複数のセラミック配線基板３を互いに側面で接合するには、複数のセラミック配線基板３を、上面の接続配線３ａを位置合わせして隙間を空けて配列し、その隙間に液状の接合材６を注入することによって行なわれる。接合材６はエポキシ樹脂等の接着剤を用いればよい。接合材６が硬化することによって、複数のセラミック配線基板３が一体となった第
２の配線基板２となる。このときの隙間は、不要に大きいと接続配線３ａの間隔が大きいものになり、第２の配線基板２も大きいものとなってしまうので小さい方がよいが、接合材６の充填性を考慮すると0.1ｍｍ〜0.5ｍｍ程度であるのが好ましい。

なお、図２（ｂ）および図５（ｂ）に示す例のように、セラミック配線基板３の隣接するセラミック配線基板３と接合される側面に凹部３ｅを形成しておくと、２つのセラミック配線基板３・３間に液状の接合材６を注入し易くなるのでよい。特に、図５（ｂ）に示す例のように、セラミック配線基板３の接合される側面が階段状である場合は効果的である。また、図２（ｂ）および図５（ｂ）に示す例のように、セラミック配線基板３の側面の凹部３ｅは、外側のセラミック配線基板３の内側の側面に形成するとより効果的である。また、内側のセラミック配線基板３の外側の側面にも形成してもよい。このような凹部３ｅは、セラミックグリーンシートに打ち抜き加工をすることによって予め形成しておいてもよいし、積層体またはセラミック配線基板３を作製した後に、研削加工によって形成してもよい。凹部３ｅの形状は、図２（ｂ）および図５（ｂ）に示す例のように、角部のない半円状の溝であると接合材６を注入しやすいので好ましい。

第１の配線基板１の下面の複数の第１の接続配線１ａと第２の配線基板２の上面の複数の第２の接続配線３ａとの接続は、図１〜図５に示す例のように、導電性接合材４を介して行なわれる。導電性接合材４としては、例えば、金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）合金または鉛―錫（Ｐｂ−Ｓｎ）合金等の金属から成るはんだや、エポキシ系等の樹脂に銀（Ａｇ）等の金属粉末のような導電性粒子を分散させた導電性樹脂が挙げられる。

例えば、導電性接合材４としてはんだを用いる場合であれば、はんだペーストをセラミック配線基板３の第２の接続配線３ａの上あるいは第１の配線基板１の第１の接続配線１ａの上に塗布し、第２の接続配線３ａと第１の接続配線１ａとの間にはんだペーストを挟むように、第１の配線基板１と第２の配線基板２と位置合わせしてリフロー加熱することによって接続することができる。第２の接続配線３ａの上あるいは第１の接続配線１ａの上にはんだペーストを塗布してリフローなどにより加熱して有機成分を除去することによってはんだバンプ等のはんだ層を形成しておいて、第１の配線基板１と第２の配線基板２とを位置合わせして、再度リフロー加熱等によってはんだ層を再溶融させて接続してもよい。はんだ層の形成は、蒸着法，スパッタリング法，イオンプレーティング法等の薄膜形成法あるいはめっき法により行なってもよい。また、リフロー加熱に代えてヒーターブロックによる加熱でもよい。

例えば、導電性接合材４として導電性樹脂を用いる場合であれば、導電性樹脂ペーストをセラミック配線基板３の第２の接続配線３ａの上あるいは第１の配線基板２の第１の接続配線１ａの上に塗布し、第２の接続配線３ａと第１の接続配線１ａとの間に導電性樹脂ペーストを挟むように位置合わせして、加熱して硬化することによって接続することができる。

図２および図３に示す例のように、導電性接合材４の周囲の第１の配線基板１と第２の配線基板２との間を樹脂５で充填するには、例えば液状のエポキシ樹脂を第１の配線基板１と第２の配線基板２との間の隙間に注入して硬化させることにより行なえばよい。あるいは、セラミック配線基板３もしくは第１の配線基板１に樹脂５を注入するための貫通孔を形成しておいて、この貫通孔から第１の配線基板１と第２の配線基板２との間に液状の樹脂５を注入してもよい。このようにすると、配線基板が大型の場合であっても均一かつ短時間で充填することができるとともに、樹脂５による第１の配線基板１と第２の配線基板２との接合強度もわずかではあるが向上するので好ましい。

また、第１の配線基板１と第２の配線基板２とを接続してこれらの間を樹脂５で充填し
た後に、上下面を研磨してから第１の外部配線１ｃおよび第２の外部配線３ｃを形成してもよい。このようにすることによって、配線基板の平面度、平行度を精密に制御することができる。

樹脂５は流動性や熱膨張係数を調整するための、セラミック粉末等から成るフィラーを含むものであってもよい。配線基板がプローブカードに用いられる場合は、配線基板には耐熱性、高剛性、あるいは反りが小さいことが要求されるので、樹脂５は、耐熱性および剛性が高く、熱膨張係数がセラミック配線基板３に近いものが好ましい。そのため、樹脂５は、コージェライト，チッカ珪素，窒化アルミニウムあるいは炭化珪素等の比較的熱膨張係数の小さい無機粉末から成る充填材を添加したエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂あるいはポリアミドイミド樹脂等を使用することが好ましい。

樹脂５の充填は、第１の配線基板１と複数のセラミック配線基板３とを接続した後に、セラミック配線基板３同士の接合と同時に行なうこともできる。例えば、互いに接合していない複数のセラミック配線基板３と第１の接続配線１ａとを上述したようにして接合する。このとき複数のセラミック配線基板３・３同士の間には隙間ができる。この隙間から、例えば液状のエポキシ樹脂を注入して、セラミック配線基板３・３間の隙間および第１の配線基板１と複数のセラミック配線基板３との間をエポキシ樹脂で埋めて硬化させることによって行なうことができる。この場合も樹脂５を注入するための貫通孔をセラミック配線基板３もしくは第１の配線基板１に形成しておいてもよい。また、この場合も、第１の配線基板１とセラミック配線基板３とを接続してセラミック配線基板３・３間および第１の配線基板１とセラミック配線基板３との間を樹脂５で充填した後に、上下面を研磨してから第１の外部配線１ｃおよび第２の外部配線３ｃを形成してもよい。

このように、複数のセラミック配線基板３・３同士の接合の前に、第１の配線基板１と複数のセラミック配線基板３との接続を行なう場合は、第１の接続配線１ａに対する第２の接続配線３ａの位置合わせを複数のセラミック配線基板３毎に行なうことができる。そのため、複数のセラミック配線基板３・３同士を接合する際の位置ずれを含む第２の配線基板２と第１の配線基板１とを接続する場合に比べて、より正確な第１の接続配線１ａと第２の接続配線３ａとの位置合わせができるので好ましい。

本発明のプローブカードは、上記構成の本発明の配線基板と、第１の配線基板１の上面の外部配線１ｃに接続されたプローブピンとを具備することを特徴とするものである。このことにより、より高速の検査が可能な、あるいはより高速の信号で動作する素子の検査をすることが可能なプローブカードとなる。

プローブ端子は、例えば、以下のようにして作製され、本発明の配線基板に取り付けられる。まず、シリコンウエハの１面にエッチングにより複数のプローブピンの雌型を形成し、雌型を形成した面にめっき法によりニッケルから成る金属を被着させるとともに雌型をニッケルで埋め込み、埋め込まれたニッケル以外のウエハ上のニッケルをエッチング等の加工を施すことにより除去して、ニッケル製プローブピンが埋設されたシリコンウエハを作製する。このシリコンウエハに埋設されたニッケル製プローブピンを配線基板の最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３にはんだ等の接合材で接合する。そして、シリコンウエハを水酸化カリウム水溶液で除去することによって、プローブカードが得られる。

本発明の電子装置は、上記構成の本発明の配線基板と、第１の配線基板１の上面の前記外部配線１ｃに接続された電子部品とを具備することを特徴とするものである。このことにより、より高速な信号で動作する電子装置となる。

電子部品は、例えばＩＣチップ等の半導体素子や水晶振動子等の圧電振動子であり、チ
ップコンデンサ等の受動素子も必要に応じて搭載される。このような電子部品の配線層３への接続は、はんだ付けや導電性接着剤による接着、およびワイヤボンディングにより行なわれる。

１：第１の配線基板
１ａ：第１の接続配線
１ｂ：第１の内部配線
１ｃ：第１の外部配線
１ｄ：第１の絶縁層
１ｅ：樹脂配線層
２：第２の配線基板
３：セラミック配線基板
３ａ：第２の接続配線
３ｂ：第２の内部配線
３ｃ：第２の外部配線
３ｄ：第２の絶縁層
３ｅ：凹部
４：導電性接合材
５：樹脂
６：接合材

Claims (5)

1. 第１の配線基板の下面の複数の第１の接続配線と第２の配線基板の上面の複数の第２の接続配線とが接続されて成り、前記第２の配線基板は複数のセラミック配線基板が互いに側面で接合されたものであることを特徴とする配線基板。
2. 前記第１の接続配線と前記第２の接続配線とが導電性接合材で接合され、該導電性接合材の周囲の前記第１の配線基板と前記第２の配線基板との間が樹脂で充填されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記第２の配線基板は、隣接する２つの前記セラミック配線基板間において、内側に位置する前記セラミック配線基板は上面の外側の辺よりも下面の外側の辺が外側に位置し、外側に位置する前記セラミック配線基板は、上面の内側の辺よりも下面の内側の辺が外側に位置しているとともに、内側に位置する前記セラミック配線基板の端部に外側に位置する前記セラミック配線基板の端部が重なっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板と、前記第１の配線基板の上面の前記外部配線に接続されたプローブピンとを具備することを特徴とするプローブカード。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板と、前記第１の配線基板の上面の前記外部配線に接続された電子部品とを具備することを特徴とすることを特徴とする電子装置。

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