TWI749359B - 配線基板 - Google Patents

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Abstract

提供一種可抑制包含陶瓷基板之配線基板整體的翹曲，且提高金屬構件的接合強度之配線基板。

本揭示的一態樣係具備陶瓷基板和第1樹脂基板及第2樹脂基板之配線基板，該陶瓷基板具有以陶瓷為主成分之陶瓷絕緣層、和配置於陶瓷絕緣層的配線，該第1樹脂基板及第2樹脂基板分別具有以樹脂為主成分的樹脂絕緣層、和配置在樹脂絕緣層的配線。配線基板進一步具備安裝於第2樹脂基板之金屬構件。

第1樹脂基板係重疊於陶瓷基板的單面。第2樹脂基板係重疊於陶瓷基板之與第1樹脂基板相反側的面，並且具有配置在陶瓷基板之相反側的面之金屬製的接合用墊。金屬構件係藉由硬焊或焊接而與接合用墊接合。

Description

配線基板
本揭示係關於配線基板。
探針卡(probe card)係用以對形成有複數個半導體元件的晶圓進行電性檢查之治具。探針卡係具有安裝有複數個探針之探針卡用配線基板。探針卡用配線基板係在陶瓷基板的表面重疊有樹脂基板者，且設有用以將探針安裝於樹脂基板上的墊(pad)。
探針卡用配線基板中，例如可能因為陶瓷基板的些微變形，產生探針的位置偏移，而使檢查精度降低。於是，為了一邊矯正變形一邊將探針卡用配線基板固定於檢查裝置的測試頭，例如複數個螺絲(screw)係以固定具的形式設置於探針卡用配線基板。
配線基板係透過複數個螺絲固定於測試頭，藉此可矯正變形，並可抑制對於晶圓之位置偏移。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-90067號公報
[發明欲解決之課題]
在上述之探針卡用配線基板中，由於陶瓷基板與樹脂基板之間的熱膨脹率的差大，故可能因溫度變化的關係而產生翹曲。此翹曲係可藉由在陶瓷基板的兩面配置樹脂基板而受到抑制。
如此，在陶瓷基板的兩面設有樹脂基板的探針卡用配線基板中，上述的螺絲被安裝於樹脂基板。然而，若將螺絲以樹脂系接著劑接合於樹脂基板，因反覆加熱及冷卻的熱循環會導致接著劑劣化，因此螺絲的接合強度會降低。
又，此種金屬構件之接合強度的降低，在探針卡用配線基板以外的用途之配線基板中，也可能產生在積層於陶瓷基板的樹脂基板上安裝有金屬構件之情況。
本揭示之一態樣的目的在提供一種一邊抑制包含陶瓷基板之配線基板整體的翹曲，一邊提高金屬構件的接合強度之配線基板。
[用以解決課題之手段]
本揭示的一態樣係具備陶瓷基板、和第1樹脂基板及第2樹脂基板之配線基板，該陶瓷基板具有以陶瓷為主成分之至少一個陶瓷絕緣層、和配置於至少一個陶瓷絕緣層的配線，該第1樹脂基板及第2樹脂基板分別具有以樹脂為主成分的至少一個樹脂絕緣層、和配置在至少一個樹脂絕緣層的配線。
配線基板進一步具備安裝於第2樹脂基板之至少一個金屬構件。第1樹脂基板係重疊於陶瓷基板的單面。第2樹脂基板係重疊於陶瓷基板之與第1樹脂基板相反側的面，並且具有配置在陶瓷基板之相反側的面之至少一個金屬製的接合用墊。至少一個金屬構件係藉由硬焊或焊接而與至少一個接合用墊接合。
根據此種構成，藉由利用第1樹脂基板及第2樹脂基板夾持陶瓷基板，可抑制配線基板整體的翹曲。又，金屬構件係藉由硬焊或焊接而接合於第2樹脂基板，故可抑制經過熱循環時之金屬構件的接合強度降低。
在本揭示的一態樣中，第1樹脂基板及第2樹脂基板每一者的至少一個樹脂絕緣層亦可以聚醯亞胺為主成分。根據此種構成，可確保金屬構件之硬焊或焊接時之樹脂絕緣層的耐熱性，並提高第1樹脂基板及第2樹脂基板的耐化學性。
在本揭示的一態樣中，至少一個陶瓷絕緣層亦可以氧化鋁或低溫共燒陶瓷(low temperature co-fired ceramic)為主成分。根據此種構成，可降低陶瓷基板之製造成本。
本揭示的一態樣，亦可具備至少一個固定用金屬零件，作為至少一個金屬構件。根據此種構成，可得到能夠提高晶圓的檢查精度之可靠性高的探針卡用配線基板。
在本揭示的一態樣中，至少一個陶瓷絕緣層的熱膨脹率亦可為6×10-6m/K以下。根據此種構成，可促進抑制配線基板整體的翹曲。
[用以實施發明的形態]
以下，使用圖面，說明關於適用本揭示的實施形態。 ［1.第1實施形態］ ［1-1.構成］ 圖1及圖2所示之配線基板1係具備陶瓷基板2、第1樹脂基板3、第2樹脂基板4、及複數個金屬構件5。
本實施形態的配線基板1，係為了將形成有複數個半導體元件的晶圓進行電性檢查而使用之探針卡用配線基板。配線基板1係藉由安裝複數個探針而供作晶圓的檢查。此外，圖1中，配線基板1的平面形狀係圓形，惟配線基板1的形狀不限定於圓形，亦可對應檢查對象的晶圓形狀來適當地設計。
＜陶瓷基板＞ 陶瓷基板2係具有以陶瓷作為主成分的複數個陶瓷絕緣層21A、21B、21C、21D、和配置於此等陶瓷絕緣層21A、21B、21C、21D的配線。
在此，「主成分」係指包含90質量%以上的成分。此外，圖2中，陶瓷絕緣層設為4層，惟陶瓷絕緣層亦可為4層以外，陶瓷絕緣層亦可為單層。
圖2中，在陶瓷基板2所具有的配線中，僅圖示將各陶瓷絕緣層貫通於厚度方向的複數個導體(亦即，通路)22。複數個導體22係分別將第1樹脂基板3的配線、和第2樹脂基板4的配線電性連接。
以陶瓷基板2所具有的配線的材質而言，可舉出例如：鎢(W)、鉬(Mo)、錳(Mn)、銅(Cu)、銀(Ag)、此等的合金等。在此等之中，從燒成時之耐熱性的觀點來看，可較佳地使用鎢。
構成各陶瓷絕緣層的陶瓷並無特別限定，氧化鋁、低溫共燒陶瓷(LTCC)、中溫共燒陶瓷(MTCC)等。在此等之中，較佳為氧化鋁或LTCC。藉由使用氧化鋁，可降低陶瓷基板2的製造成本。又，藉由使用LTCC，可降低陶瓷基板2的燒成溫度，所以可使用銅合金(例如Cu-W)作為配線。其結果，可一邊降低陶瓷基板2的製造成本，一邊提高配線的導電性。
以各陶瓷絕緣層的熱膨脹率而言，較佳為3×10-6 m/K以上6×10-6 m/K以下。若各陶瓷絕緣層的熱膨脹率過大，則會有因第1樹脂基板3及第2樹脂基板4的熱膨脹差的關係，而容易在配線基板1產生翹曲之虞。
＜第1樹脂基板＞ 第1樹脂基板3具有：以樹脂為主成分之複數個樹脂絕緣層31A、31B；和配置於此等樹脂絕緣層31A、31B的配線。此外，圖2中，在第1樹脂基板3所具有的配線中，僅圖示複數個探針墊32。
第1樹脂基板3係重疊於陶瓷基板2的單面。具體而言，第1樹脂基板3係藉由設置於與陶瓷基板2重疊的面之熱熔接層的熔接，而接合於陶瓷基板2的表面。
圖2中，第1樹脂基板3的樹脂絕緣層係設為2層，惟樹脂絕緣層亦可為2層以外，樹脂絕緣層亦可為單層。
第1樹脂基板3的各樹脂絕緣層，係以在後述的金屬構件5之硬焊或焊接時不會熔融的(亦即，熔點比硬焊材或焊料的熔點還高)樹脂作為主成分。以此種樹脂而言，可舉出例如聚醯亞胺等。在此等之中，從耐化學性的觀點來看，較佳為聚醯亞胺。
第1樹脂基板3所具有的配線，除了含有複數個探針墊32以外，亦可含有貫通各樹脂絕緣層的導體、配置於各樹脂絕緣層的表面之配線圖案等。以第1樹脂基板3所具有的配線的材質而言，可舉出例如W、Mo、Mn、Cu、Ag及此等的合金等。
複數個探針墊32係分別為供安裝晶圓檢查用的探針之端子。各探針墊32係透過第1樹脂基板3的內部配線、陶瓷基板2的配線、及第2樹脂基板4的內部配線，與後述之第2樹脂基板4的各電極墊42電性連接。
<第2樹脂基板>
第2樹脂基板4係具有：以樹脂為主成分的複數個樹脂絕緣層41A、41B；配置於此等樹脂絕緣層41A、41B的配線；及複數個接合用墊43。此外，圖2中，在第2樹脂基板4所具有的配線中，僅圖示複數個電極墊42。
第2樹脂基板4係重疊在陶瓷基板2之與第1樹脂基板3相反側的面。具體而言，第2樹脂基板4係藉由設置在與陶瓷基板2重疊的面之熱熔接層的熔接，而接合於陶瓷基板2的背面。
圖2中，第2樹脂基板4的樹脂絕緣層係設為2層，惟樹脂絕緣層亦可為2層以外，樹脂絕緣層亦可為單層。第2樹脂基板4的各樹脂絕緣層，係可使用與使用於第1樹脂基板3之各樹脂絕緣層的樹脂相同者。尤其，從耐化學性的觀點來看，各樹脂絕緣層亦可設成以聚醯亞胺為主成分。
第2樹脂基板4所具有的配線，除了含有複數個電極墊42以外，亦可含有貫通各樹脂絕緣層的導體、配置於各樹脂絕緣層的表面之配線圖案等。以第2樹脂基板4所具有的配線的材質而言，可舉出例如：W、Mo、Mn、Cu、Ag、此等的合金等。
複數個電極墊42係如圖3所示，分別為將複數個平面電極墊排列成格子狀之所謂LGA。複數個平面電極墊係分別與檢查對象的半導體元件對應而設置。
複數個接合用墊43係配置在第2樹脂基板4之與陶瓷基板2的相反側的面(亦即，樹脂絕緣層41A的露出面)。後述之複數個金屬構件5係逐一地接合於各接合用墊43。
複數個接合用墊43係金屬製。各接合用墊43亦可使用與第2樹脂基板4的配線相同的材料。藉此，可將複數個接合用墊43與例如複數個電極墊42同時形成。
又，複數個接合用墊43沒有與第2樹脂基板4的配線導通。如圖3所示，各接合用墊43係在最表層的樹脂絕緣層41A上，與周圍的電極墊42分離而配置。
此外，圖1中，複數個接合用墊43中，一部分的接合用墊43係以被電極墊42圍繞的方式配置，剩餘的接合用墊43係配置在電極墊42的外側，惟此等的配置充其量僅為一例。又，接合用墊43的平面形狀不限定為圓形。亦即，複數個接合用墊43的配置及形狀係可任意地設計。
<金屬構件>
複數個金屬構件5係至少表面以金屬構成的構件。本實施形態中，複數個金屬構件5係用以將配線基板1固定於檢查裝置的測試頭之固定用金屬零件，具體而言，為金屬螺絲。但是，作為金屬構件5，亦可使用螺絲以外的固定用金屬零件。
各金屬構件5的材質並無特別限定，惟從保持配線基板1的位置精度之觀點來看，較佳為熱膨脹率小的材質。以此種材質而言，可舉出例如：科伐合金(Ni-Co合金)。
各金屬構件5係如圖2所示，透過接合金屬6，與各接合用墊43藉由硬焊或焊接而接合。接合金屬6為硬焊材或焊料。作為硬焊材或焊料，較佳為熔點比第1樹脂基板3及第2樹脂基板4的樹脂絕緣層低者，可使用例如AuSn。
<製造方法>
配線基板1，例如可藉由具備以下步驟的製造方法獲得：形成陶瓷基板2之步驟；將第1樹脂基板3及第2樹脂基板4接合於陶瓷基板2之步驟；及安裝複數個金屬構件5之步驟。
在形成陶瓷基板2的步驟中，準備未燒成的複數個陶瓷生胚薄片，將導電性糊料印刷於各個陶瓷生胚薄片。藉由將此等陶瓷生胚薄片於重疊的狀態下燒成，可得到陶瓷基板2。
在將第1樹脂基板3及第2樹脂基板4接合於陶瓷基板2的步驟中，首先，以週知方法準備形成有配線之第1樹脂基板3及第2樹脂基板4。此等樹脂基板在隔介熱熔接層重疊 於陶瓷基板2的狀態下進行加熱及加壓，藉此第1樹脂基板3及第2樹脂基板4被接合於陶瓷基板2。此外，在陶瓷基板2的接合面，亦可設置將表面藉由蝕刻而粗化的金屬墊作為定錨(anchor)。
在安裝複數個金屬構件5的步驟中，係在接合於陶瓷基板2之第2樹脂基板4的各接合用墊43上，透過硬焊材或焊料載置金屬構件5。在此狀態下，以硬焊材或焊料之熔點以上的溫度進行加熱，藉此將複數個金屬構件5分別接合於接合用墊43。
〔1-2.效果〕
根據以上詳述的實施形態，可得到以下的效果。
(1a)藉由利用第1樹脂基板3及第2樹脂基板4夾持陶瓷基板2，可抑制配線基板1整體的翹曲。又，由於金屬構件5係藉由硬焊或焊接而接合於第2樹脂基板4，故可抑制經由熱循環時之金屬構件5的接合強度降低。
〔2.其他實施形態〕
以上，雖說明關於本揭示的實施形態，惟本揭示並不限定於上述實施形態，當然可採用各種形態。
(2a)上述實施形態的配線基板1亦可適用於探針卡以外的用途。例如，配線基板1亦可具備例如導線(lead)等的導通用構件，作為與接合用墊43接合的金屬構件5。又，第1樹脂基板3亦可未必具備複數個探針墊32。
(2b)亦可使複數個構成要素分擔上述實施形態中的一個構成要素所具有的功能，或使一個構成要素統合複數個構成要素所具有的功能。又，亦可省略上述實施形態之構成的一部分。又，亦可將上述實施形態之構成的至少一部分，對其他的上述實施形態之構成作附加、置換等。此外，從記載於申請專利範圍的文辭特定的技術思想所包含的所有態樣乃係本揭示的實施形態。
1:配線基板 2:陶瓷基板 3:第1樹脂基板 4:第2樹脂基板 5:金屬構件 6:接合金屬 21A、21B、 21C、21D:陶瓷絕緣層 22:導體 31A、31B:樹脂絕緣層 32:探針墊 41A、41B:樹脂絕緣層 42:電極墊 43:接合用墊
圖1係實施形態之配線基板的示意平面圖。
圖2係圖1的II-II線之示意的部分剖面圖。
圖3係圖1的配線基板中之接合用墊周邊之示意的部分放大平面圖。
1:配線基板
2:陶瓷基板
3:第1樹脂基板
4:第2樹脂基板
5:金屬構件
6:接合金屬
21A、21B、
21C、21D:陶瓷絕緣層
22:導體
31A、31B:樹脂絕緣層
32:探針墊
41A、41B:樹脂絕緣層
42:電極墊
43:接合用墊

Claims (4)

  1. 一種配線基板，其具備：陶瓷基板，具有以陶瓷為主成分之至少一個陶瓷絕緣層、和配置於前述至少一個陶瓷絕緣層的配線；及第1樹脂基板及第2樹脂基板，分別具有以樹脂為主成分的至少一個樹脂絕緣層、和配置在前述至少一個樹脂絕緣層的配線，在該配線基板中，進一步具備安裝於前述第2樹脂基板之至少一個金屬構件，前述第1樹脂基板係重疊於前述陶瓷基板的單面，前述第2樹脂基板係重疊於前述陶瓷基板之與前述第1樹脂基板相反側的面，並且具有配置在前述陶瓷基板之相反側的面之至少一個金屬製的接合用墊，前述配線基板包含接合金屬，該接合金屬係為硬焊材或焊料，前述金屬構件係透過前述接合金屬藉由硬焊或軟焊而與前述接合用墊接合，前述金屬構件係用以將前述配線基板固定於檢查裝置的測試頭之固定用零件。
  2. 如請求項1之配線基板，其中前述第1樹脂基板及前述第2樹脂基板每一者的前述至少一個樹脂絕緣層係以聚醯亞胺為主成分。
  3. 如請求項1或2之配線基板，其中前述至少一個陶瓷絕緣層係以氧化鋁或低溫共燒陶瓷為主成分。
  4. 如請求項1或2之配線基板，其中前述至少一個陶瓷絕緣層的熱膨脹率為6×10-6m/K以下。
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