JP5383447B2

JP5383447B2 - 配線基板およびプローブカードならびに電子装置

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Publication number: JP5383447B2
Application number: JP2009264489A
Authority: JP
Inventors: 徹長岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: JP2011108959A

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、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５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18と内部配線15および外部配線17とから成るセラミック配線基板11の上面に、絶縁樹脂層12と配線層13とを交互に積層して形成されていた。そして、絶縁樹脂層12の上下に位置する配線層13同士、および最下層の絶縁樹脂層12の上面の配線層13とセラミック配線基板11の上面の接続配線16とは、ビア導体14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、最下層の絶縁樹脂層12に形成されたビア導体14とセラミック配線基板11の上面に形成された接続配線16との接続部に、絶縁樹脂層12の熱膨張係数とセラミック配線基板11の熱膨張係数との差による熱応力が加わりやすいものであった。これは、セラミック配線基板11の上面の接続配線16はその厚みが薄く、絶縁樹脂層12に比べてセラミック配線基板11のセラミック絶縁層18との接合強度が高いので、接続配線16の熱膨張の挙動はセラミック配線基板11（セラミック絶縁層18）の挙動に準じた挙動を示し、ビア導体14は絶縁樹脂層12内に形成されているので絶縁樹脂層12の挙動に準じた挙動を示すことから、最下層の絶縁樹脂層12に形成されたビア導体14とセラミック配線基板11の上面に形成された接続配線16との接合界面の位置が、セラミック配線基板11と絶縁樹脂層12との間の熱応力が大きくなる位置と実質的に一致するからである。

このような従来の配線基板に対して、配線層13のさらなる微細化が求められており、ビア導体14のセラミック配線基板11の上面の接続配線16との接続部が、例えば直径50μｍ程度以下の小さいものとなると、ビア導体14とセラミック配線基板11の上面に形成された接続配線16との接続強度が小さくなる。また、半導体素子の電気的な検査はウエハ上の多数の半導体素子をプローブカードにて同時に行なうが、半導体素子のコスト低下のためにこのウエハの大きさが大きくなると、プローブカードも大型にする必要があり、プローブカード用の配線基板が大型になると、ビア導体14のセラミック配線基板11の上面の接続配線16との接続部に加わる熱応力も大きいものとなる。そのため、最下層の絶縁樹脂層12のビア導体14とセラミック配線基板11の上面の接続配線16との間で断線しやすくなるという問題があった。

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、絶縁樹脂層とセラミック配線基板との間に熱応力が発生したとしても、配線が破断してしまう可能性がより低減された、プローブカードとして用いるのにも好適な、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、セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、前記絶縁樹脂層の上下に位置する前記配線層間がビア導体で接続されており、最下層の前記絶縁樹脂層に形成された複数の前記ビア導体と、前記セラミック配線基板の内部から上面に引き出された複数の内部配線の端部とが電気的に接続されている配線基板であって、前記セラミック配線基板の上面に、前記複数のビア導体と前記複数の内部配線の端部との複数の接続部のそれぞれを離間して取り囲むように、前記絶縁樹脂層の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい材料から成る複数の凸部が形成されており、前記複数の凸部は、互いに独立して設けられていることを特徴とするものである。

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、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層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。

本発明の電子装置は、上記構成の本発明の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層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、セラミック配線基板の上面に、ビア導体と内部配線の端部との接続部を離間して取り囲むように、前記絶縁樹脂層の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい材料から成る凸部が形成されていることから、最下層の絶縁樹脂層に形成されたビア導体と内部配線の端部との接続部は凸部の内側に位置するとともに、その周囲の絶縁樹脂は絶縁樹脂よりヤング率の大きい材料から成る凸部によって固定されて変形し難いので、ビア導体と内部配線の端部との接続部に加わる熱応力が低減され、断線してしまう可能性が低減された高信頼性の配線基板となる。

本発明のプローブカードによれば、上記構成の本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層の上面の配線層に接続されたプローブピンとを具備することから、大型のウエハに対応する大型のものであっても、温度変化によって配線が破断してしまう可能性が低減された高信頼性のプローブカードとなる。

本発明の電子装置によれば、上記構成の本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層の上面の配線層に接続された電子部品とを具備することから、温度変化により配線が破断してしまう可能性が小さいので、微細配線の半導体素子のようなより小型の電子部品が搭載された、より小型で高信頼性の電子装置となる。

（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セラミック配線基板の上面図である。（ａ）は図１（ｂ）のＡ部を拡大して示す上面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の配線基板の実施の形態の他の例の要部を拡大して示す上面図である。（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の配線基板の要部を拡大して示す断面図である。本発明の配線基板の他の例の要部を拡大して示す断面図である。従来の配線基板の一例を示す断面図である。

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に示す例では、配線基板の最表面の配線層３は16個で、絶縁樹脂層２は３層、セラミック配線基板１のセラミック絶縁層８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、絶縁樹脂層２、配線層３、ビア導体４、内部配線５および外部配線７の大きさや配置が設定される。

また、図１〜図４に示す例では、最下層の絶縁樹脂層２に形成されたビア導体４と内部配線５の端部とは、接続配線６を介して接続されている。内部配線５とセラミック絶縁層８とが同時焼成により形成されるセラミック配線基板１は、その作製工程において、焼結収縮ばらつきによる寸法ばらつきが発生することから、セラミック配線基板１上に露出する内部配線５の位置も同様にばらつきがある。このばらつきを吸収してビア導体４と内部配線５との接続を確実なものとするためには、接続配線６を介して接続するのが好ましい。最下層の絶縁樹脂層２のビア導体４を、位置のばらつきがある内部配線５に合わせて形成する場合であれば、接続配線６を介さずにビア導体４と内部配線５の端部とを直接接続してもよい。この場合は、最下層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３の形状をセラミック配線基板１の内部配線５の位置ばらつきに応じた形状にするか、位置ばらつきを吸収できるように大きいものとする必要があり、生産性が低下したり、微細な配線の引き回しが困難となったりする可能性があるので、接続配線６を設けるのが好ましい。

セラミック配線基板１は、セラミックスから成る絶縁基体と、その表面に形成された外部配線７および内部に形成された内部配線５とを有する。絶縁基体を図１に示す例のように複数のセラミック絶縁層８で構成して内部配線５を展開することで、セラミック配線基板１の下面の外部配線７の間隔を大きくすることができる。絶縁樹脂層２の上面の配線層３の間隔が大きい場合は、内部配線５を展開する必要がないので、セラミック絶縁層８は１層で構成してもよい。セラミック絶縁層８が１層である場合は、絶縁基体を作製した後に絶縁基体に内部配線５を形成することができるので、内部配線５の位置精度が高いものとなり、接続配線６を小さくしたり、省いたりすることができる。

セラミック配線基板１の下面の外部配線７は、配線基板を外部回路に接続するためのものである。内部配線５は、セラミック配線基板１の下面の外部配線７と絶縁樹脂層２に形成された配線層３等とを電気的に接続するためのものであり、セラミック絶縁層８・８間の内部配線層と、セラミック絶縁層８を貫通して内部配線層間や内部配線層と外部配線７とを接続する内部貫通導体とがある。図１〜図４に示す例において、最下層の絶縁樹脂層２に形成されたビア導体４が電気的に接続される内部配線５の端部とは、最上層のセラミック絶縁層８に形成された内部貫通導体の上端部となる。

セラミック配線基板１のセラミック絶縁層８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，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。セラミック絶縁層８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１の内部配線５および外部配線７は、セラミック絶縁層８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成るものである。

このようなセラミック配線基板１は、以下の方法により製作される。例えば、セラミック絶縁層８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（アルミナ），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、セラミック絶縁層８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内部貫通導体が形成される所定位置に金型等を用いた打ち抜き加工やレーザ加工によって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内部配線層あるいは外部配線７となる導体ペースト層を10〜20μｍ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り作製される。

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１が作製される。セラミック配線基板１の外部配線７の表面には、腐食防止や外部回路との接続性のために、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層および厚さ0.1〜３μｍ程度の金めっき層を順次形成するとよい。内部配線５のセラミック配線基板１の上面に露出する部分（内部配線５の端部）にも同様のめっき層を形成してもよい。

セラミック絶縁層８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り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、平面方向の収縮が小さく収縮ばらつきや寸法精度が良好なセラミック配線基板１が得られるので好ましい。

セラミック絶縁層８が１層である場合は、まず、セラミックグリーンシートを積層して所定の厚みとなるような積層体を作製するか、原料粉末に適当な有機バインダを加えたものを金型プレスで成型体を作製して、焼成することで絶縁基体を作製する。次に、絶縁基体にブラスト加工やレーザ加工によって内部配線５（内部貫通導体）を形成するための貫通孔を形成する。ブラスト加工は、貫通孔を形成する部分に開口を有する、例えばレジスト膜等からなるマスクを絶縁基体の上面に配置しておいて行なう。貫通孔の形成前または形成後に、絶縁基体の少なくとも上面を研磨によって平坦に研磨しておくと、配線基板の平坦性を高めることができるとともに、絶縁樹脂層２を良好に形成することができるので好ましい。貫通孔を有する絶縁基体は、セラミックグリーンシートやセラミックグリーンシートの積層体に打ち抜き加工やレーザ加工によって貫通孔を形成しておく、あるいは粉末のプレス成型の際に金型によって貫通孔を形成しておくことでも作製することができる。この場合は、焼成収縮による内部配線５を形成するための貫通孔の位置ずれが発生するので、上記のように、絶縁基体を作製した後に貫通孔を形成するのがより好ましい。そして、内部配線５となる導体ペーストを印刷法等の埋め込み方法によって貫通孔を充填し、スクリーン印刷法等によって外部配線７となる導体ペースト層を形成して、熱処理することによって、メタライズから成る内部配線５および外部配線７を有するセラミック配線基板１が作製される。この場合も外部配線７の表面および内部配線５の端部にも上記と同様のめっき層を形成してもよい。

セラミック配線基板１の上面の接続配線６は、外部配線７と同様に、セラミック絶縁層８と同時焼成で形成してもよいし、接続配線６を有さないセラミック配線基板１を作製して、その上面を研磨するなどして平坦にした後に、いわゆるモリマン法等のメタライズ法で形成してもよい。あるいは、接続配線６を有さないセラミック配線基板１を作製して、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によって形成してもよい。外部配線７も同様に、薄膜形成法によって形成してもよい。メタライズ法の場合は、例えば、スクリーン印刷法等によってセラミック配線基板１の所定位置にタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の金属粉末と適当な樹脂バインダおよび溶剤とを含む導体ペーストを塗布し、1400℃以上の高温で熱処理することによって作製される。接続配線６の表面にも上記と同様のめっき層を形成してもよい。薄膜形成法の場合は、セラミック配線基板１の上面の全面に、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し、その上に接続配線６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接続配線６が形成される。その表面には、さらに、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。

セラミック配線基板１の上面の凸部９は、ビア導体４と内部配線５の端部との接続部を取り囲むように形成されており、図１に示す例のように、複数の接続部のそれぞれを離間して取り囲むように、絶縁樹脂層２の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい材料で複数形成されているものである。

凸部９の平面視の形状は、図２（ａ）に示す例のように、１つの環状の凸部９であってもよいし、図２（ｂ）に示す例のように、環状の凸部９が複数に分断されたようなもの、あるいは図２（ｃ）に示す例のように、複数の凸部９が接続部を取り囲むように配置されたものであってもよい。図２（ａ）に示す例のように、凸部９が環状の突起状のものであると、内部配線５と接続されているビア導体４の周囲の絶縁樹脂２は、その周囲の全てにおいて凸部９によって固定されることとなり、平面方向におけるどの方向からの応力に対しても、凸部９によって固定されて変形し難いものとなるので好ましい。この場合の凸部９の平面視の形状は、特に制限はなく、円形や楕円形あるいは長円形のような円形状や四角形や六角形のような多角形状の環状であってもよいが、通常は、横断面形状が円形であるビア導体４に対して接続部を中心とする円形であると、接続部から凸部９までの距離が等しくなるので、特定の方向からの応力に対して絶縁樹脂が変形しやすくなることがなく、また、角部がないことによって絶縁樹脂を凸部９の内側に充填しやすいことから、図２（ａ）に示す例のような接続部を取り囲むような円形に凸部９を形成したものであるのが好ましい。

図２（ｂ）や図２（ｃ）に示す例のように、複数の凸部９で接続部を取り囲むような場合は、複数の凸部９の間隔は小さいほうが好ましく、各凸部９の中心と接続部の中心とを結ぶ線に沿った方向の長さ（図２（ｃ）に示す例であれば凸部９の直径）よりも小さいのが好ましい。また、複数の凸部９は、その形状は特に制限はないが、それぞれの形状は同じで大きさが等しく、接続部の中心を中心とする円周上に等間隔に配置することで、特定の方向からの応力に対して絶縁樹脂が変形しやすくなることがない。このとき、例えば図１に示す例のような配線基板の場合は、それぞれの接続部から配線基板の中心に向かう方向の熱応力が大きくなるので、それぞれの接続部と配線基板の中心とを通る直線上に凸部９を配置するのが好ましい。また、凸部９が複数からなる場合の各凸部９の平面視の形状（横断面形状）は、特に制限はなく、図２（ｃ）に示す例のような円形や楕円形あるいは長円形のような円形状以外にも、四角形や六角形のような多角形状であってもよい。上記と同様に凸部９の内側への絶縁樹脂の充填性を考慮すると角部の角度が大きい（90度以上）形状、あるいは角部がない形状であるのが好ましい。

また、複数の凸部９を配置する場合は、図２（ｄ）に示す例のように、接続部を凹部９の外側で２重に取り囲み、接続部の中心からの放射線上に凸部９が位置するように配置すると、環状の凸部９と同様に、接続部の周囲をもれなく取り囲むことができるので好ましい。図２（ｄ）に示す例では、外側の凸部９の形状と内側の凸部９の形状とは異なっているが、例えば、外側の凸部９の形状も内側と同様に環状の突起を複数に分断したような形状にするなど、内側と外側とで凸部９の形状が同じであってもよい。

凸部９は、絶縁樹脂層２の絶縁樹脂の種類にもよるが、その幅（図３（ａ）に示すＷ）、具体的には、図２（ａ）および（ｂ）に示す例のような環状の凸部９の場合の凸部９の、内側（接続部側）の面から凸部９の外側の面までの距離、あるいは図２（ｃ）に示す例のような場合の凸部９の直径は、0.1ｍｍ〜0.5ｍｍ程度で、高さ（図３（ａ）に示すＨ）が最下層の絶縁樹脂層２の厚み（図３（ａ）に示すＴ）の１／３〜２／３程度であるのがよい。凸部９の幅Ｗが0.1ｍｍよりも小さいと、接続部に対して加わる応力の方向の凸部９の厚みが小さくなるので凸部９が変形しやすくなってしまい、ビア導体４と内部配線５の端部との接続部に加わる応力を抑えることが困難となる。一方、凸部９の幅Ｗが0.5ｍｍよりも大きいと凸部９の大きさが大きくなって配線を高密度に配置することができなくなる。また、凸部９の高さＨが絶縁樹脂層２の厚みＴの１／３よりも低いと、凸部９よりも上方のヤング率の小さい絶縁樹脂２を介して応力が凸部９の内側へ伝わりやすくなって、ビア導体４と内部配線５の端部との接続部が固定され難くなり、一方、凸部９の高さＨが絶縁樹脂層２の厚みＴの２／３よりも高いと凸部９の上の絶縁樹脂層２の厚みが薄くなって、この部分の絶縁樹脂層２が破れやすくなるので、その上面の配線層３が破断してしまう場合がある。そして、ビア導体４の接続部から凸部９までの距離（図３に示すＤ）が0.3ｍｍよりも大きいと凸部９によって接続部の周囲の絶縁樹脂が固定され難くなるので0.3ｍｍ程度までであるのがよく、また、接続部は接続配線６上に位置するので、凸部９は接続配線６の外側に形成される。

凸部９は、絶縁樹脂層２の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい材料から成るものであり、ガラス，セラミックス，樹脂，メタライズ金属およびこれらの混合物で形成すればよい。固定材料９のヤング率は、好ましくは絶縁樹脂層２の絶縁樹脂のヤング率の２倍程度以上であるのがよい。凸部９がガラス，セラミックス，メタライズ金属およびこれらの混合物から成る場合は、凸部９は後述するような絶縁樹脂層２の絶縁樹脂よりもヤング率が大きいもの（絶縁樹脂の10倍以上）となる。凸部９が樹脂から成る場合には、例えば、絶縁樹脂層２の絶縁樹脂にポリアミドイミド樹脂（ヤング率：３ＧＰａ）を用いて、凸部９にポリイミド樹脂（ヤング率：12ＧＰａ）を用いる場合が挙げられる。また、凸部９の樹脂成分としては絶縁樹脂層２と同じものを用いて、アルミナやシリカ（ＳｉＯ_２）等の絶縁性の無機粉末から成るフィラーを添加することでヤング率を大きくしたものを用いてもよい。例えば、ヤング率が３ＧＰａのポリアミドイミド樹脂に対して、フィラーとして30質量％の溶融シリカ粉末を加えることによってヤング率は約10ＧＰａとなる。このようなフィラーを添加することによって凸部９の熱膨張係数をセラミック絶縁層８の熱膨張係数に近づけることができ、凸部９とセラミック絶縁層８との接合がより強固となるので、凸部９内の絶縁樹脂の固定の信頼性を高めることができる。

凸部９が樹脂から成る場合は、例えば、液状の熱硬化性の樹脂をセラミック配線基板１上にスクリーン印刷法で所定形状に印刷塗布して加熱によって硬化させることで形成すればよい。セラミック配線基板１の上面に感光性樹脂を塗布してフォトリソグラフィ法で所定形状の凸部９に形成すると、図３（ａ）に示す例のようにシャープなエッジ形状とすることができる。あるいは、セラミック配線基板１の上面に感光性樹脂を塗布して、フォトリソグラフィ法で凸部９の形状の孔を形成して、セラミック配線基板１の上面に直接マスクを形成し、孔を液状の樹脂で充填して硬化させた後にマスクを除去してもよい。

凸部９がガラスやセラミックスから成る場合は、セラミック配線基板１の上にこれらを主成分とするペーストをスクリーン印刷法等の方法で所定形状に印刷塗布して、ペーストをセラミック配線基板１の上面に焼き付ければよい。このときの加熱によってセラミック配線基板１が反る等の変形が生じないように、セラミック配線基板１の焼成温度よりも低い温度で焼付けるのが好ましい。例えば低融点ガラスと、セラミック絶縁層８と熱膨張係数を合わせるためのアルミナ粉末等のフィラーおよび可塑剤、有機溶剤等を混合した低融点ガラスペーストを、ビア導体４と内部配線５の端部との接続部を離間して取り囲むような形状にスクリーン印刷等の方法でセラミック絶縁層８の上面に印刷塗布し、低融点ガラスの融点付近の温度でグレーズしてやればよい。

凸部９がメタライズ金属から成る場合は、上述したメタライズ法で接続配線６を形成する方法と同様にして形成することができ、メタライズ法で接続配線６を形成する際に同時に凸部９を形成してもよい。

スクリーン印刷法等によって樹脂やガラスから成る凸部９を形成すると図３（ｂ）に示す例のように凸部９の上面側のエッジ部分にＲが付きやすく（丸みが付きやすく）、凸部９にＲが付くと絶縁樹脂２を固定する効果が低下しやすくなるが、絶縁樹脂やガラスに対して50体積％以上のフィラーを加えて凸部９を形成すると、凸部９の表面にフィラーによる凹凸が形成されることで、凸部９の上部にＲが形成されても絶縁樹脂を固定する効果が低下しにくくなるので好ましい。なお、メタライズから成る凸部９の場合は、印刷法で形成しても、通常はその表面にメタライズ金属による凹凸が形成される。

絶縁樹脂層２は、ポリイミド樹脂，ポリアミドイミド樹脂，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，フッ素樹脂等の絶縁樹脂から成るものである。

セラミック配線基板１の上に絶縁樹脂層２を形成するには、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セラミック配線基板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・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程度のシートの下面に、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，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、これをセラミック配線基板１の上に重ねて加熱プレスすることで形成する。いずれの方法においても、絶縁樹脂層２にビア導体４および配線層３を形成して上記工程を必要な絶縁樹脂層２の数だけ繰り返すことで複数の絶縁樹脂層２が形成される。フィルム形状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２にはビア導体４が形成されるので、この部分には例えば直径が20μｍ〜100μｍの貫通孔が形成される。この貫通孔の形成方法は、まず絶縁樹脂層２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い、直接絶縁樹脂層２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，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。

配線層３の形成は、まず、蒸着法やスパッタリング法、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）−銅（Ｃｕ）合金層やチタン（Ｔｉ）−銅（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って除去することで、配線層３が形成される。最上層の配線層３の表面には、外部配線７と同様に、めっき法によってニッケルや金のめっき層を形成するとよい。

配線層３は、図４に示す例のように、絶縁樹脂層２に配線層３と同形状の凹部を形成しておき、その凹部内に配線層３を形成すると、絶縁樹脂層２の上面と配線層３の上面との間に段差がなく平坦になるので、複数の絶縁樹脂層２を積層しても配線基板の上面は平坦となり、最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３に電子部品やプローブピンをより良好に接続することが可能となるので好ましい。絶縁樹脂層２に凹部を形成するには、絶縁樹脂層２の表面に配線層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、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のエッチング法によって絶縁樹脂層２の露出した部分の表面を除去して形成すればよい。

ビア導体４は、配線層３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２の貫通孔に充填しておくことによって、図１〜図４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。導体ペーストは、銅等の金属粉末と樹脂と溶媒から成り、貫通孔に充填した後に乾燥させることによって固化するものである。あるいは、配線層３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って、配線層３と同時に形成してもよい。この場合のビア導体４は、絶縁樹脂層２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１〜図４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４を配線層３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、図１〜図４に示す例のように、貫通孔は絶縁樹脂層２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、エッチングによって貫通孔を形成する場合はエッチング条件により、レーザによって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、所望の大きさや形状の貫通孔を形成することができる。

本発明のプローブカードは、上記のような本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３に接続されたプローブピンとを具備するものである。プローブピンは、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って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って除去して、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、上記のような本発明の配線基板と、最上層の絶縁樹脂層２の上面の配線層３に接続された電子部品とを具備するものである。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、あるいはワイヤボンディングによって行なわれる。

１：セラミック配線基板
２：絶縁樹脂層
３：配線層
４：ビア導体
５：内部配線
６：接続配線
７：外部配線
８：セラミック絶縁層
９：凸部

Claims

セラミック配線基板の上面に複数の絶縁樹脂層と複数の配線層とが交互に積層され、前記絶縁樹脂層の上下に位置する前記配線層間がビア導体で接続されており、最下層の前記絶縁樹脂層に形成された複数の前記ビア導体と、前記セラミック配線基板の内部から上面に引き出された複数の内部配線の端部とが電気的に接続されている配線基板であって、
前記セラミック配線基板の上面に、前記複数のビア導体と前記複数の内部配線の端部との複数の接続部のそれぞれを離間して取り囲むように、前記絶縁樹脂層の絶縁樹脂よりもヤング率の大きい材料から成る複数の凸部が形成されており、前記複数の凸部は、互いに独立して設けられていることを特徴とする配線基板。
請求項１に記載の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層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。
請求項１に記載の配線基板と、最上層の前記絶縁樹脂層の上面の前記配線層に接続された電子部品とを具備することを特徴とする電子装置。