JP2018179578A - 回路基板、回路基板の製造方法及び電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】導体ピンの接続部に発生する応力に起因した損傷が抑えられる回路基板を実現する。【解決手段】回路基板であるプローブカード1は、例えば、ガラス層52と、その上に設けられ、樹脂部51cを有するガラス層51と、樹脂部51cを貫通する導体ビア30と、導体ビア30上及び樹脂部51c上に設けられた導体ピンであるプローブピン40とを含む。プローブカード1によれば、半導体素子の電気検査時にその端子とプローブピン40とを圧接する際、プローブピン40の付け根41及びその周辺に発生する応力が樹脂部51cによって緩和され、応力に起因した損傷が抑えられる。【選択図】図3
Description
本発明は、回路基板、回路基板の製造方法及び電子装置に関する。
LSI(Large Scale Integration)等の半導体素子の電気検査に、その半導体素子の端子に対応して設けられた導体ピン(プローブピン、コンタクトピン等とも称される)を備えた回路基板(プローブカード等とも称される)を用いる技術が知られている。測定装置に接続された回路基板が備える導体ピンが、それに対応する、ウェハ状態の又は個片化された半導体素子の端子に圧接され、その半導体素子の電気検査が行われる。
半導体素子の電気検査に用いられる回路基板の、その導体ピンに接続される導体ビア及び配線を形成する層として、ガラス層を用いると、その平坦性及び微細加工性の観点から、配線の微細化及び高密度化、それによる層数の低減が図られる。
しかし、ガラス層上に直に導体ピンを設けると、その導体ピンを半導体素子の端子と圧接した際、その導体ピンとガラス層との接続部位に発生する応力によってガラス層が損傷し、それに起因してその導体ピンによる測定が精度良く行えなくなる恐れがある。
一観点によれば、第1ガラス層と、前記第1ガラス層上に設けられ、樹脂部を有する第1層と、前記樹脂部を貫通する導体ビアと、前記導体ビア上及び前記樹脂部上に設けられた導体ピンとを含む回路基板が提供される。
また、一観点によれば、上記のような回路基板の製造方法、及び上記のような回路基板とそれに接続された測定装置とを備える電子装置が提供される。
導体ピンの接続部に発生する応力に起因した損傷が抑えられる回路基板が実現される。また、そのような回路基板を備える電子装置が実現される。
はじめに、プローブカードを用いた半導体素子の電気検査の一例について述べる。
図1は電気検査の説明図である。図1では、プローブカード及び半導体素子についてはそれらの要部断面を模式的に図示している。
図1は電気検査の説明図である。図1では、プローブカード及び半導体素子についてはそれらの要部断面を模式的に図示している。
電気検査の対象である半導体素子100は、例えば、LSI等の半導体チップであり、その表面100aに、電極パッド等の複数の端子110を有する。尚、電気検査の対象とされる半導体素子100は、個片化前のウェハ状態にある半導体素子100でもよく、個片化後の半導体素子100でもよい。
半導体素子100の電気検査に用いる検査装置200aは、プローブカード300及びそれに接続された測定装置400を備える。
プローブカード300には、例えば、プリント基板が用いられる。プローブカード300は、絶縁層310、絶縁層310内に設けられた配線320及び導体ビア330、絶縁層310の一方の表面310aに設けられたプローブピン340、及び絶縁層310の他方の表面310bに設けられた測定用端子350を含む。絶縁層310には、エポキシ樹脂等の樹脂材料が用いられる。配線320、導体ビア330、プローブピン340及び測定用端子350には、銅(Cu)等の金属材料が用いられる。プローブカード300の一方の表面310a側に設けられるプローブピン340(その先端)は、電気検査を行う半導体素子100の端子110と対応する位置に設けられる。プローブカード300の他方の表面310b側に設けられる測定用端子350に、測定装置400がケーブル410で接続される。
プローブカード300には、例えば、プリント基板が用いられる。プローブカード300は、絶縁層310、絶縁層310内に設けられた配線320及び導体ビア330、絶縁層310の一方の表面310aに設けられたプローブピン340、及び絶縁層310の他方の表面310bに設けられた測定用端子350を含む。絶縁層310には、エポキシ樹脂等の樹脂材料が用いられる。配線320、導体ビア330、プローブピン340及び測定用端子350には、銅(Cu)等の金属材料が用いられる。プローブカード300の一方の表面310a側に設けられるプローブピン340(その先端)は、電気検査を行う半導体素子100の端子110と対応する位置に設けられる。プローブカード300の他方の表面310b側に設けられる測定用端子350に、測定装置400がケーブル410で接続される。
電気検査の際には、プローブカード300のプローブピン340が半導体素子100の端子110に接触される。そして、測定装置400からプローブカード300に所定の電気信号が送られ、プローブカード300から、その配線320、導体ビア330及びプローブピン340を通じて、半導体素子100の、対応する端子110に電気信号が入力される。その入力を受けて、半導体素子100の端子110から出力される電気信号が、対応するプローブピン340を通じてプローブカード300に送られ、更にプローブカード300から測定装置400に送られて、測定装置400により測定される。例えば、この測定装置400での測定結果に基づき、半導体素子100の合否判定が行われる。
プローブカード300を用いた半導体素子100の電気検査では、プローブカード300の複数のプローブピン340を、半導体素子100の対応する複数の端子110に、接触抵抗を抑えて同時に接触させるため、圧力500がかけられる。このようにプローブピン340と端子110とが圧接された状態で、電気検査が行われる。半導体素子100には、数百個〜数千個といった多数の端子110が設けられる場合があり、このような多数の端子110と多数のプローブピン340との圧接時には、数kg〜数十kgといった高い圧力500がかけられることもある。
一方、電気検査を行う半導体素子100の端子110の数が増大すると、それらに対応して設けられるプローブカード300のプローブピン340の数も増大する。その結果、プローブピン340に繋がる導体ビア330及び配線320を設けるための絶縁層310の層数も増大し、例えば、プローブカード300の層数が50層〜60層になることもある。プローブカード300の層数の増大は、その大型化を招き、また、ビルドアップ形成或いは積層プロセスの各々について、絶縁層310に対する配線320及び導体ビア330の形成に高い精度が要求されてくる。そのため、プローブカード300の形成において、そのコストの増大や歩留りの低下を招く恐れがある。
プローブカードの層数を低減する方法の1つとして、プローブピンに繋がる導体ビア及び配線を設けるための絶縁層に、ガラス基材(ガラス基板)を用いる方法が考えられる。
図2はガラス層を用いたプローブカードの説明図である。図2(A)には、プローブカードとそれが接続される半導体素子の要部断面を模式的に図示している。図2(B)には、図2(A)のX部を拡大して模式的に図示している。
図2はガラス層を用いたプローブカードの説明図である。図2(A)には、プローブカードとそれが接続される半導体素子の要部断面を模式的に図示している。図2(B)には、図2(A)のX部を拡大して模式的に図示している。
図2(A)及び図2(B)に示すプローブカード300Aでは、配線320及び導体ビア330、並びにプローブピン340及び測定用端子350が設けられる絶縁層として、ガラス層310Aが用いられる。一例として図2(B)には、積層された4層のガラス層311、ガラス層312、ガラス層313及びガラス層314を図示している。ガラス層311〜314は、各々の間に介在される接着層360によって接着される。
ガラスは、平坦性が高く、微細加工が行い易いため、樹脂をプローブカードの絶縁層に用いる場合に比べて、配線及び導体ビアの微細化及び高密度化を図ることができる。
例えば、絶縁層にガラス層310Aを用いたプローブカード300Aでは、プリント基板の上記プローブカード300に比べて、配線320及び導体ビア330について、数倍の微細化及び高密度化を図ることができる。絶縁層にガラス層310Aを用い、配線320及び導体ビア330を微細化及び高密度化することで、より少ない層数のプローブカード300Aを形成することが可能になる。更に、半導体素子100に設けられる微細ピッチの端子110に対応して、プローブカード300Aのプローブピン340を高密度で形成することが可能になる。
例えば、絶縁層にガラス層310Aを用いたプローブカード300Aでは、プリント基板の上記プローブカード300に比べて、配線320及び導体ビア330について、数倍の微細化及び高密度化を図ることができる。絶縁層にガラス層310Aを用い、配線320及び導体ビア330を微細化及び高密度化することで、より少ない層数のプローブカード300Aを形成することが可能になる。更に、半導体素子100に設けられる微細ピッチの端子110に対応して、プローブカード300Aのプローブピン340を高密度で形成することが可能になる。
しかし、プローブカード300Aのガラス層310Aのうち、プローブピン340側のガラス層311上に直に、一部を接触させてプローブピン340を設けると、プローブピン340と半導体素子100の端子110とを、圧力500をかけて圧接した際、ガラス層311が損傷する恐れがある。
即ち、端子110と圧接された際にプローブピン340にかかる力で、プローブピン340の付け根341及びその周辺には、応力、例えば、横方向(平面方向)の応力が発生する。このような応力がガラス層311に発生すると、プローブピン340の付け根341やその周辺に、クラック等の損傷600が発生する場合がある。ガラス層311に発生した損傷600が、ガラス層311から更に内層へと広がることも起こり得る。
応力によってガラス層311に損傷600が発生すると、その損傷600付近のプローブピン340の支えが弱まり、そのプローブピン340に対して圧力500による力が十分にかからず、対応する端子110との接触抵抗の増大や対応する端子110と接触しないことが起こり得る。プローブピン340と端子110との間の接触抵抗の増大は、半導体素子100の測定精度の低下、それによる半導体素子100の合否判定精度の低下を招く恐れがある。
以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような構成を採用し、プローブカードの応力による損傷、及びそれに起因した測定精度の低下等を抑える。
まず、第1の実施の形態について説明する。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図3は第1の実施の形態に係るプローブカードの一例を示す図である。図3(A)には、プローブカードの一例のプローブピン側から見た要部平面を模式的に図示し、図3(B)には、プローブカードの一例の要部断面を模式的に図示している。図3(B)は、図3(A)のL3−L3断面模式図である。
図3(A)及び図3(B)に示すプローブカード1(回路基板)は、絶縁層10、配線20、導体ビア30、及びプローブピン40(導体ピン)を含む。
プローブカード1では、その絶縁層10として、積層された複数のガラス層50が用いられる。図3(B)には一例として、積層された4層のガラス層51、ガラス層52、ガラス層53及びガラス層54を図示している。プローブカード1に含まれるガラス層50群の層数は、4層には限定されない。各ガラス層50には、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス、アルカリフリーガラス等の各種ガラス材料が用いられる。
プローブカード1では、その絶縁層10として、積層された複数のガラス層50が用いられる。図3(B)には一例として、積層された4層のガラス層51、ガラス層52、ガラス層53及びガラス層54を図示している。プローブカード1に含まれるガラス層50群の層数は、4層には限定されない。各ガラス層50には、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス、アルカリフリーガラス等の各種ガラス材料が用いられる。
配線20は、図3(B)に示すように、絶縁層10に含まれるガラス層50群(この例ではガラス層51〜54)の全部の層又は一部の層(1層又は複数層)に設けられる。例えば、所定のガラス層50のその一方の表面50b上に、所定のパターン形状を有する配線20が設けられる。配線20には、各種導体材料、例えば、Cu等の金属材料が用いられる。このほか、配線20には、複数種の金属を含む合金材料や、樹脂中に導電性フィラーが含有された導電性ペースト等の導体材料が用いられてもよい。配線20が設けられたガラス層50は、その上又は下に積層される他のガラス層50と、介在される接着層60によって接着される。接着層60には、樹脂等の各種接着材料が用いられる。
導体ビア30は、図3(B)に示すように、接着層60で接着されたガラス層50群の各配線20から、プローブピン40側の最表層のガラス層50であるガラス層51の表面51aまで延びるように設けられる。各導体ビア30は、それが接続される配線20から、表面51aに至るまでのガラス層50、又はガラス層50及び接着層60を貫通する。導体ビア30には、各種導体材料、例えば、Cu等の金属材料が用いられる。このほか、導体ビア30には、複数種の金属を含む合金材料や、樹脂中に導電性フィラーが含有された導電性ペースト等の導体材料が用いられてもよい。
プローブピン40は、図3(A)及び図3(B)に示すように、ガラス層51の表面51aに、各配線20に繋がる導体ビア30に対応して、ガラス層51の外方に突出するように、設けられる。プローブピン40には、例えば、Cu等の各種金属材料が用いられる。
図3(A)及び図3(B)に示すように、プローブピン40側の最表層のガラス層51は、プローブピン40が設けられる部位に、その表面51aから内層の他のガラス層50側に凹んだ凹部51bを有する。凹部51bは、平面視でプローブピン40よりも大きなサイズとされ、プローブピン40の付け根41の外形サイズよりも大きな開口サイズ(表面51aにおける開口サイズ)とされる。凹部51b内には、樹脂部51cが設けられる。配線20に繋がる導体ビア30は、樹脂部51cを貫通し、ガラス層51の表面51aに達する。表面51aから突出するプローブピン40は、凹部51b内の樹脂部51cを貫通する導体ビア30上、及び導体ビア30の周囲の樹脂部51c上に設けられ、導体ビア30及びその周囲の樹脂部51cによって支持される。
図3(A)に示した凹部51bの平面形状は一例であって、例示のような円形状に限らず、略円形状、矩形状、略矩形状等、各種平面形状が採用され得る。また、図3(B)に示した凹部51bの断面形状も一例であって、例示のような円弧状に限らず、各種断面形状が採用され得る。凹部51bの形状については更に後述する。
図4は第1の実施の形態に係る樹脂部の説明図である。図4(A)及び図4(B)にはそれぞれ、樹脂部及びその周辺部の要部断面を模式的に図示している。
凹部51b内に設けられる樹脂部51cには、例えば、図4(A)に示すように、樹脂材料51caが用いられる。樹脂材料51caには、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等、各種樹脂材料が用いられる。
凹部51b内に設けられる樹脂部51cには、例えば、図4(A)に示すように、樹脂材料51caが用いられる。樹脂材料51caには、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等、各種樹脂材料が用いられる。
また、樹脂部51cには、例えば、図4(B)に示すように、各種樹脂材料51caに、絶縁性又は導電性のフィラー51cbが含有されたものが用いられてもよい。樹脂材料51caに含有されるフィラー51cbとしては、例えば、セラミックス粒子、金属粒子等の粒子状フィラーや、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維等の繊維状フィラー等が挙げられる。
樹脂部51cには、その弾性率が、ガラス層51に用いられるガラスの弾性率、及び樹脂部51c上に設けられるプローブピン40の弾性率よりも低くなるような材料が用いられる。例えば、樹脂部51cには、その弾性率が、プローブピン40の弾性率の10分の1以下となるような材料が用いられる。樹脂部51cは、用いる樹脂材料の種類や組成、フィラーを含有させる場合にはその種類や含有量によって、凹部51b内への充填性、弾性率を調整することができる。
上記のような構成を有するプローブカード1が用いられ、半導体素子の電気検査が行われる。
図5は第1の実施の形態に係るプローブカードを用いた電気検査の説明図である。図5(A)には、プローブカードとそれが接続される半導体素子の要部断面を模式的に図示し、併せてプローブカード1に接続された測定装置を模式的に図示している。図5(B)には、図5(A)のY部を拡大して模式的に図示している。
図5は第1の実施の形態に係るプローブカードを用いた電気検査の説明図である。図5(A)には、プローブカードとそれが接続される半導体素子の要部断面を模式的に図示し、併せてプローブカード1に接続された測定装置を模式的に図示している。図5(B)には、図5(A)のY部を拡大して模式的に図示している。
電気検査の対象である半導体素子100は、例えば、LSI等の半導体チップであり、その表面100aに、電極パッド等の複数の端子110を有する。尚、電気検査の対象とされる半導体素子100は、個片化前のウェハ状態にある半導体素子100でもよく、個片化後の半導体素子100でもよい。
半導体素子100の電気検査に用いる検査装置200は、上記のようなプローブカード1、及びそれに接続された測定装置400を備える。
電気検査の際には、プローブカード1が、そのプローブピン40が設けられたガラス層51側を、半導体素子100の端子110が設けられた表面100a側に向けて、配置される。そして、所定の圧力500がかけられて、プローブカード1のプローブピン40と、対応する半導体素子100の端子110とが圧接される。これにより、プローブカード1及び半導体素子100が、互いのプローブピン40(並びにそれらに接続された配線20と導体ビア30)及び端子110を通じて、電気的に接続される。プローブカード1の測定用端子15にケーブル410で接続された測定装置400から、プローブカード1を通じて半導体素子100に所定の電気信号が入力され、その入力を受けて半導体素子100からプローブカード1に出力される電気信号が測定装置400で測定される。このようにして半導体素子100の電気検査が行われる。
電気検査の際には、プローブカード1が、そのプローブピン40が設けられたガラス層51側を、半導体素子100の端子110が設けられた表面100a側に向けて、配置される。そして、所定の圧力500がかけられて、プローブカード1のプローブピン40と、対応する半導体素子100の端子110とが圧接される。これにより、プローブカード1及び半導体素子100が、互いのプローブピン40(並びにそれらに接続された配線20と導体ビア30)及び端子110を通じて、電気的に接続される。プローブカード1の測定用端子15にケーブル410で接続された測定装置400から、プローブカード1を通じて半導体素子100に所定の電気信号が入力され、その入力を受けて半導体素子100からプローブカード1に出力される電気信号が測定装置400で測定される。このようにして半導体素子100の電気検査が行われる。
プローブカード1では、内層の配線20に繋がる導体ビア30と接続されたプローブピン40の付け根41の端部が、ガラス層51に設けられた、より低弾性率の樹脂部51c上に位置する。そのため、プローブカード1のプローブピン40が、半導体素子100の端子110と圧力500によって圧接される際には、プローブピン40の付け根41及びその周辺に発生する応力が、樹脂部51cによって緩和される。
ここで、プローブピン40の付け根41及びその周辺に発生する応力を解析した結果について述べる。
図6は応力解析モデルを示す図である。図6(A)及び図6(B)にはそれぞれ、プローブカードの要部断面を斜視で模式的に図示している。
図6は応力解析モデルを示す図である。図6(A)及び図6(B)にはそれぞれ、プローブカードの要部断面を斜視で模式的に図示している。
図6(A)には、比較のため、プローブピンが設けられるガラス層に樹脂部を設けない、上記図2(B)に示したようなプローブカード300Aに相当するモデルを示している。図6(B)には、プローブピンが設けられるガラス層に樹脂部を設ける、上記図3(A)及び図3(B)に示したようなプローブカード1に相当するモデルを示している。
図6(A)に示す、上記プローブカード300Aに相当するモデル70は、ガラス層311及びガラス層312、接着層360、これらを貫通する導体ビア330、並びに導体ビア330上に設けられたプローブピン340を含む。このモデル70では、プローブピン340の付け根341の端部が、ガラス層311の表面311a上に位置し、ガラス層311と接する。
図6(B)に示す、上記プローブカード1に相当するモデル71は、ガラス層51及びガラス層52、接着層60、ガラス層51に設けられた樹脂部51c、これらを貫通する導体ビア30、並びに導体ビア30上及び樹脂部51c上に設けられたプローブピン40を含む。このモデル71では、プローブピン40の付け根41の端部が、ガラス層51の表面51aに露出する樹脂部51c上に位置し、樹脂部51cと接する。
図7は応力解析結果を示す図である。
図7(A)には、上記図6(A)に示すモデル70に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン340を設けたガラス層311の応力解析結果を示している。図7(B)には、上記図6(B)に示すモデル71に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。
図7(A)には、上記図6(A)に示すモデル70に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン340を設けたガラス層311の応力解析結果を示している。図7(B)には、上記図6(B)に示すモデル71に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。
上記モデル70(図6(A))のように、プローブピン340の付け根341の端部がガラス層311と接する場合、ガラス層311には、図7(A)に示すように、プローブピン340の付け根341及びその周辺に相当する部位Pに大きな応力が発生する。特に、プローブピン340の付け根341には応力が集中する。
これに対し、上記モデル71(図6(B))のように、プローブピン40の付け根41の端部がガラス層51に設けた樹脂部51cと接する場合、図7(B)に示すように、プローブピン40の付け根41及びその周辺に相当する部位Qに発生する応力が緩和される。
このように、プローブピン40が設けられるガラス層51に樹脂部51cを設け、プローブピン40の付け根41の端部が樹脂部51c上に位置するようにすることで、プローブピン40が接続されるガラス層51に発生する応力を緩和することができる。これにより、ガラス層51に発生するクラック等の損傷(図2(B)に示したような損傷600)を抑えることが可能になる。
プローブカード1では、このように樹脂部51cによって、プローブピン40と端子110との圧接時(図5)の応力が緩和され、クラック等の損傷が抑えられることで、プローブピン40の支えの脆弱化が抑えられ、端子110との接触抵抗の増大が抑えられる。これにより、半導体素子100の性能を精度良く測定することが可能になり、電気検査による半導体素子100の合否判定を精度良く行うことが可能になる。
続いて、上記のようなプローブカード1の形成方法の一例について説明する。
図8〜図10は第1の実施の形態に係るプローブカードの形成方法の一例を示す図である。図8(A)〜図8(C)、図9(A)〜図9(C)及び図10(A)〜図10(C)にはそれぞれ、プローブカード形成の各工程の要部断面を模式的に図示している。
図8〜図10は第1の実施の形態に係るプローブカードの形成方法の一例を示す図である。図8(A)〜図8(C)、図9(A)〜図9(C)及び図10(A)〜図10(C)にはそれぞれ、プローブカード形成の各工程の要部断面を模式的に図示している。
プローブカード1の形成では、例えば、まず図8(A)に示すような多層ガラス基板1aが準備される。ここでは一例として、4層のガラス層50(ガラス層51〜54)を含む多層ガラス基板1aを図示している。多層ガラス基板1a(及び多層ガラス基板1aから形成されるプローブカード1)に含まれるガラス層50群の層数は、4層には限定されない。
多層ガラス基板1aは、最表層となるガラス層51を除くガラス層50群(この例ではガラス層52〜54)が、介在される接着層60によって接着された積層体1bを含む。積層体1b内の所定のガラス層50群に、所定のパターン形状を有する配線20が設けられる(この例ではガラス層52,53に設けられた配線20を図示)。積層体1bの内層に位置する配線20には、ガラス層50、又はガラス層50と接着層60とを貫通するように設けられた導体ビア30(上記図3(B)に示した導体ビア30の一部)が接続される。このような導体ビア30が設けられた積層体1bの上に、接着層60により、所定のパターン形状を有する配線20が設けられた最表層のガラス層51が接着され、図8(A)に示すような多層ガラス基板1aとされる。
尚、ガラス層50には、各種ガラス材料が用いられ、例えば、その厚さは約100μmとされる。接着層60には、各種接着材料が用いられ、例えば、その厚さは約10μmとされる。配線20及び導体ビア30には、各種導体材料が用いられる。
上記のような多層ガラス基板1aの準備後、図8(B)に示すように、その準備された多層ガラス基板1aの表面(ガラス層51の表面51a及びガラス層54の表面50b)に、レジスト2が形成される。例えば、レジスト2として、ドライフィルムレジストが形成される。
レジスト2の形成後、図8(C)に示すように、形成されたレジスト2に対して露光及び現像が行われ、ガラス層51の、後述の凹部51bを形成する領域に、開口部2aが形成される。
レジスト2の開口部2aの形成後、図9(A)に示すように、開口部2aが形成されたレジスト2をマスクとし、ガラス層51の、開口部2aから露出する部位が、ガラス溶解性のエッチング液を用いたウェットエッチングによって除去される。ガラス溶解性のエッチング液としては、例えば、フッ酸を含むエッチング液が用いられる。これにより、ガラス層51に、凹部51bが形成される。例えば、ガラス層51に、その表面51aにおける開口サイズが、直径約150μmの凹部51bが形成される。また、一例として、ガラス層51には、それを貫通しない深さの凹部51bが形成される。
ウェットエッチング後には、図9(B)に示すように、そのマスクに用いられたレジスト2が、剥離等によって除去される。
ここでは、レジスト2をマスクとしたウェットエッチングによって凹部51bを形成する例を示したが、炭酸ガスレーザーや紫外線(Ultra Violet;UV)レーザーを用いたレーザー加工、或いはサンドブラスト加工によって、凹部51bを形成してもよい。
ここでは、レジスト2をマスクとしたウェットエッチングによって凹部51bを形成する例を示したが、炭酸ガスレーザーや紫外線(Ultra Violet;UV)レーザーを用いたレーザー加工、或いはサンドブラスト加工によって、凹部51bを形成してもよい。
ウェットエッチング等による凹部51bの形成後、図9(C)に示すように、その凹部51b内に、ガラス層51及び後述のプローブピン40よりも低弾性率を有する所定の樹脂材料が充填される。例えば、熱硬化性、熱可塑性若しくは紫外線硬化性の樹脂材料、又はそのような樹脂材料にフィラーが含有されたものが、凹部51b内に充填される。樹脂材料は、例えば、スクリーン印刷法によって凹部51b内に充填され、充填後、その樹脂材料に応じた方法で硬化される。凹部51b内に所定の樹脂材料が充填され、硬化されることで、ガラス層51に、その表面51aに露出する樹脂部51cが形成される。
樹脂部51cの形成後、図10(A)に示すように、樹脂部51c及びそれが設けられたガラス層51を貫通し、配線20に通じる孔3(ビアホール)、又は内層の配線20と接続された導体ビア30に通じる孔3(ビアホール)が形成される。孔3は、樹脂部51cの外縁よりも内側の領域に形成される。孔3は、炭酸ガスレーザー等を用いたレーザー加工によって形成され、例えば、その開口サイズは直径約80μmとされる。
孔3の形成後、図10(B)に示すように、その孔3内に所定の導体材料が形成される。例えば、孔3内に、メッキ法によってCu等の金属材料が形成される。或いは、孔3内に、スクリーン印刷法によって導電性ペーストが充填され、充填後、その導電性ペーストに含まれる樹脂材料が硬化される。孔3内に所定の導体材料が形成されることで、多層ガラス基板1a内の各配線20と接続され、ガラス層51の表面51aまで延びる導体ビア30が形成される。
導体ビア30の形成後、図10(C)に示すように、導体ビア30上及び樹脂部51c上に、プローブピン40が形成される。一例として、まず、樹脂部51cの外縁よりも内側に、樹脂部51cを貫通する導体ビア30を覆うように、パッド部40aが形成され、次いで、そのパッド部40a上に、ピン部40bが形成される。例えば、導体ビア30上及び樹脂部51c上に、メッキ法によってCu等の金属材料が形成されることで、パッド部40aが形成され、そのパッド部40a上に、メッキ法によってCu等の金属材料が形成されることで、ピン部40bが形成される。パッド部40aは、例えば、直径約100μmのサイズで形成され、ピン部40bは、例えば、直径約50μm、長さ約50μmのサイズで形成される。樹脂部51c上及び導体ビア30上にパッド部40aが形成され、そのパッド部40a上にピン部40bが形成されることで、パッド部40a及びその上のピン部40bを有するプローブピン40が形成される。
以上のような工程により、ガラス層51の、導体ビア30上及び樹脂部51cに、プローブピン40が設けられた、プローブカード1が形成される。プローブピン40の付け根41の端部が樹脂部51c上に位置することで、プローブピン40が電気検査対象である半導体素子と圧接される際の応力が樹脂部51cで緩和され、ガラス層51の損傷が抑えられるプローブカード1が実現される。
プローブカード1のガラス層51に設けられる樹脂部51c(及びそれが設けられる凹部51b)の形状は、上記の例に限定されない。樹脂部51cは、例えば、次の図11に示すような形状とすることもできる。
図11は第1の実施の形態に係るプローブカードの変形例を示す図である。図11(A)〜図11(D)にはそれぞれ、プローブカードの要部断面を斜視で模式的に図示している。
ここでは、ガラス層51及びガラス層52、接着層60、ガラス層51に設けられた樹脂部51c、これらを貫通する導体ビア30、並びに導体ビア30上及び樹脂部51c上に設けられたプローブピン40の下部を図示している。
樹脂部51cは、図11(A)に示すように、ガラス層51の表面51aから内部にかけて、テーパー状に外形サイズが小さくなる形状とすることができる。樹脂部51cはまた、図11(B)に示すように、ガラス層51の表面51aから内部にかけて、波状に湾曲して外形サイズが小さくなる形状であって、ガラス層51の導体ビア30との接触部位に形成される角を抑えた形状とすることができる。樹脂部51cはまた、図11(C)に示すように、ガラス層51の表面51aから、円柱状にガラス層51を貫通する形状とすることができる。樹脂部51cはまた、図11(D)に示すように、ガラス層51の表面51aから、テーパー状に外形サイズが小さくなってガラス層51を貫通する形状とすることができる。
図11(A)〜図11(D)に示すような形状の樹脂部51cを有するプローブカード1を形成する場合には、ガラス層51に、形成する各樹脂部51cに応じた形状の凹部51bを形成すればよい(図8(C)、図9(A)及び図9(B)の工程に相当)。形成した凹部51bに樹脂材料を充填して硬化することによって樹脂部51cを形成し(図9(C)の工程に相当)、それを貫通する導体ビア30を形成し(図10(A)及び図10(B)の工程に相当)、導体ビア30上及び樹脂部51c上にプローブピン40を形成する(図10(C)の工程に相当)。
図12はプローブカードの変形例についての応力解析結果を示す図である。
図12(A)には、上記図11(A)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。図12(B)には、上記図11(B)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。図12(C)には、上記図11(C)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。図12(D)には、上記図11(D)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。
図12(A)には、上記図11(A)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。図12(B)には、上記図11(B)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。図12(C)には、上記図11(C)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。図12(D)には、上記図11(D)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1に対して一定の圧力を加えた時の、プローブピン40を設けたガラス層51の応力解析結果を示している。
上記図11(A)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1の場合、プローブピンがガラス層に接する場合(図7(A))に比べ、図12(A)に示すように、プローブピン40の付け根41及びその周辺に相当する部位Q1に発生する応力が緩和される。上記図11(B)〜図11(D)に示したような樹脂部51cを有するプローブカード1でも同様に、それぞれ図12(B)〜図12(D)に示すように、プローブピン40の付け根41及びその周辺に相当する部位Q2〜Q4に発生する応力が緩和される。ガラス層51の導体ビア30との接触部位に角が形成されるのを抑えた形状とすると、応力の発生及び集中が、より効果的に抑えられる。
このように、プローブカード1のプローブピン40が設けられるガラス層51には、各種形状の凹部51b及び樹脂部51cを設けることができる。また、上記のような半導体素子100の電気検査時にかけられる圧力500に基づき、凹部51b及び樹脂部51cの形状を選択し、プローブピン40が設けられるガラス層51に発生する応力及びその分布を調整することもできる。
次に、第2の実施の形態について説明する。
図13は第2の実施の形態に係るプローブカードの一例を示す図である。図13には、プローブカードの一例の要部断面を模式的に図示している。
図13は第2の実施の形態に係るプローブカードの一例を示す図である。図13には、プローブカードの一例の要部断面を模式的に図示している。
図13に示すプローブカード1A(回路基板)は、ガラス層51の表層に樹脂部51cが設けられた構成を有する点で、上記第1の実施の形態で述べたプローブカード1と相違する。ガラス層51の表層に設けられた樹脂部51cを貫通するように、内層の配線20と接続された導体ビア30が設けられ、導体ビア30上及びその周囲の樹脂部51c上にプローブピン40が設けられる。
ガラス層51の表層に設けられる樹脂部51cには、上記同様、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料、或いは各種樹脂材料に所定のフィラーが含有されたものが用いられる。樹脂部51cには、その弾性率が、ガラス層50及びプローブピン40の弾性率よりも低くなるような材料が用いられる。
この図13に示すようなプローブカード1Aでは、ガラス層51の表層に樹脂部51cが設けられるため、上記第1の実施の形態で述べたような、ガラス層51に対するエッチング等による凹部51bの形成を省略することができる。そのため、簡便且つ低コストでプローブカード1Aを実現することが可能になる。
プローブカード1Aでは、導体ビア30と接続されたプローブピン40の付け根41の端部が、ガラス層51の表層に設けられた、より低弾性率の樹脂部51c上に位置する。そのため、電気検査時に、プローブカード1Aのプローブピン40が、半導体素子の端子と圧接される際には、プローブピン40の付け根41及びその周辺に発生する応力が、樹脂部51cによって緩和される。これにより、ガラス層51に発生するクラック等の損傷、それによるプローブピン40の支えの脆弱化、半導体素子の端子との接触抵抗の増大が抑えられ、半導体素子の測定精度、合否判定精度の向上が図られる。
次に、第3の実施の形態について説明する。
図14は第3の実施の形態に係るプローブカードの一例を示す図である。図14には、プローブカードの一例の要部断面を模式的に図示している。
図14は第3の実施の形態に係るプローブカードの一例を示す図である。図14には、プローブカードの一例の要部断面を模式的に図示している。
図14に示すプローブカード1B(回路基板)は、ガラス層52上に積層される、プローブピン40が設けられる層が、樹脂部51cとされている点で、上記第1の実施の形態で述べたプローブカード1と相違する。ガラス層52上に積層された樹脂部51cを貫通するように、内層の配線20と接続された導体ビア30が設けられ、導体ビア30上及びその周囲の樹脂部51c上にプローブピン40が設けられる。
ガラス層52上に積層される樹脂部51cには、上記同様、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料、或いは各種樹脂材料に所定のフィラーが含有されたものが用いられる。樹脂部51cには、その弾性率が、ガラス層50及びプローブピン40の弾性率よりも低くなるような材料が用いられる。
この図14に示すようなプローブカード1Bでは、ガラス層52上に樹脂部51cが積層されるため、上記第1の実施の形態で述べたような最表層のガラス層51を省略し、更にそれに対するエッチング等による凹部51bの形成を省略することができる。そのため、簡便且つ低コストでプローブカード1Bを実現することが可能になる。
プローブカード1Bでは、導体ビア30と接続されたプローブピン40の付け根41の端部が、ガラス層52上に積層された、より低弾性率の樹脂部51c上に位置する。そのため、電気検査時に、プローブカード1Bのプローブピン40が、半導体素子の端子と圧接される際には、プローブピン40の付け根41及びその周辺に発生する応力が、樹脂部51cによって緩和される。これにより、クラック等の損傷、それによるプローブピン40の支えの脆弱化、半導体素子の端子との接触抵抗の増大が抑えられ、半導体素子の測定精度、合否判定精度の向上が図られる。
1,1A,1B,300,300A プローブカード
1a 多層ガラス基板
1b 積層体
2 レジスト
2a 開口部
3 孔
10,310 絶縁層
15,350 測定用端子
20,320 配線
30,330 導体ビア
40,340 プローブピン
40a パッド部
40b ピン部
41,341 付け根
50,51,52,53,54,310A,311,312,313,314 ガラス層
50b,51a,100a,310a,310b,311a 表面
51b 凹部
51c 樹脂部
51ca 樹脂材料
51cb フィラー
60,360 接着層
70,71 モデル
100 半導体素子
110 端子
200,200a 検査装置
400 測定装置
410 ケーブル
500 圧力
600 損傷
P,Q,Q1,Q2,Q3,Q4 部位
1a 多層ガラス基板
1b 積層体
2 レジスト
2a 開口部
3 孔
10,310 絶縁層
15,350 測定用端子
20,320 配線
30,330 導体ビア
40,340 プローブピン
40a パッド部
40b ピン部
41,341 付け根
50,51,52,53,54,310A,311,312,313,314 ガラス層
50b,51a,100a,310a,310b,311a 表面
51b 凹部
51c 樹脂部
51ca 樹脂材料
51cb フィラー
60,360 接着層
70,71 モデル
100 半導体素子
110 端子
200,200a 検査装置
400 測定装置
410 ケーブル
500 圧力
600 損傷
P,Q,Q1,Q2,Q3,Q4 部位
Claims (8)
- 第1ガラス層と、
前記第1ガラス層上に設けられ、樹脂部を有する第1層と、
前記樹脂部を貫通する導体ビアと、
前記導体ビア上及び前記樹脂部上に設けられた導体ピンと
を含むことを特徴とする回路基板。 - 前記第1層は、第2ガラス層と、前記第2ガラス層に設けられた凹部とを有し、前記凹部内に前記樹脂部を有することを特徴とする請求項1に記載の回路基板。
- 前記樹脂部は、前記第1層の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項1又は2に記載の回路基板。
- 前記樹脂部は、前記第1層を貫通することを特徴とする請求項1又は2に記載の回路基板。
- 前記樹脂部は、フィラーを含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の回路基板。
- 第1ガラス層上に、樹脂部を有する第1層を形成する工程と、
前記樹脂部を貫通する導体ビアを形成する工程と、
前記導体ビア上及び前記樹脂部上に導体ピンを形成する工程と
を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。 - 前記第1層を形成する工程は、
前記第1ガラス層上に第2ガラス層を形成する工程と、
前記第2ガラス層に凹部を形成する工程と、
前記凹部内に前記樹脂部を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項6に記載の回路基板の製造方法。 - 回路基板と、
前記回路基板に接続され、前記回路基板に第1信号を入力し、前記回路基板から出力される第2信号を測定する測定装置と
を備え、
前記回路基板は、
第1ガラス層と、
前記第1ガラス層上に設けられ、樹脂部を有する第1層と、
前記樹脂部を貫通する導体ビアと、
前記導体ビア上及び前記樹脂部上に設けられた導体ピンと
を含むことを特徴とする電子装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017075049A JP2018179578A (ja) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | 回路基板、回路基板の製造方法及び電子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017075049A JP2018179578A (ja) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | 回路基板、回路基板の製造方法及び電子装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018179578A true JP2018179578A (ja) | 2018-11-15 |
Family
ID=64274994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017075049A Withdrawn JP2018179578A (ja) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | 回路基板、回路基板の製造方法及び電子装置 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018179578A (ja) |
-
2017
- 2017-04-05 JP JP2017075049A patent/JP2018179578A/ja not_active Withdrawn
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