JP2010177383A 多層セラミック基板及びその製造方法並びにプローブカード

要約
【課題】層間接続導体の突き出しが抑制でき、寸法精度に優れる多層セラミック基板、及びその製造方法、並びにその多層セラミック基板を備えるプローブカードを提供する。【解決手段】本発明の多層セラミック基板は、複数のセラミック層と、該セラミック層の層間に配設された複数の内層導体と、該内層導体同士を接続した層間接続導体と、を備えると共に、焼成されて上記セラミック層となるグリーンシートと、焼成されて上記内層導体となる未焼成内層導体材料と、焼成されて上記層間接続導体となる未焼成層間接続導体材料と、が一体焼成されてなる多層セラミック基板であって、上記グリーンシートの焼成収縮開始温度をT(℃)とし、上記未焼成内層導体材料の焼成収縮開始温度をT(℃)とし、上記未焼成層間接続導体材料(C)の焼成収縮開始温度をT(℃)とした場合に、100≦T−T、及び0≦T−T≦200を満たすことを特徴とする。【選択図】図1
発明の詳細な説明
[0001]本発明は多層セラミック基板及びその製造方法並びにプローブカードに関する。更に詳しくは、層間接続導体の突き出しが抑制された多層セラミック基板及びその製造方法、並びにその多層セラミック基板を備えたプローブカードに関する。
[0002]近年、ICの動作確認検査として、Siウェハー単位での検査が多くなっている。その際、Siウェハーの大型化が進み、現在ではφ300mm(12inch)ウェハー対応が必要とされている。そして、これらのSiウェハー単位での検査には、プローブカードといわれるウェハー検査用測定治具が用いられている。このプローブカードは、ウェハーに形成されたパッドと接触する接続端子が形成されている。これらのプローブカードは、上記パッドと上記接続端子との繰り返し接触に対する十分な強度を確保する必要があり、強度に優れるセラミック基板を用いたプローブカードが要求されている。しかし、通常の平面方向にも収縮する焼成方法を用いたセラミック基板の製造方法においては、焼成時の収縮バラツキが生じることにより、ウェハーに形成されたパッドとの接触に必要な寸法精度を有するプローブカードを得ることは困難である。高い寸法精度を達成することができる焼成方法としては、無収縮焼成方法が知られている。
[0003]その無収縮焼成方法の中でも、グリーンシートを積層した積層体の表裏面に、積層体を焼成する温度では焼結されない材質で形成された焼成収縮抑制層を積層し、グリーンシート積層体の収縮時の積層平面方向への収縮を抑制することにより、高い寸法精度を実現する方法が提案されている。更に、基板の内層に平面方向の収縮を抑制するような拘束用のシートを配置し、焼成時にグリーンシート中のガラス粉末を収縮抑制層の間に拡散させることにより、収縮抑制層ごと焼成し、平面方向の収縮の小さい基板を得る無収縮焼成方法がある。しかし、上記の方法等により、平面方向の収縮を抑制しながら焼成する方法では、グリーンシートは焼成時に収縮し、緻密化することから、平面方向の収縮が少ないほど厚み方向への収縮が大きくなる恐れがある。
[0004]また、通常の平面方向にも収縮する焼成方法では、内部に配置される導体も平面方向及び厚み方向に均等に収縮する。即ち、セラミック層(グリーンシート)及び導体材料が、同様に平面方向及び厚み方向に均等に収縮するため、焼成後のセラミック層と導体との間には隙間や突き出しは見られない。しかし、上記の無収縮焼成方法においては、セラミック層(グリーンシート)の平面方向への収縮を抑制するために、厚み方向へ大きく収縮する。一方、導体材料は平面方向及び厚み方向へ均等に収縮しようとするため、セラミック層と導体との間に隙間及び突き出しが生じてしまう恐れがある。従って、セラミック層と導体との間に隙間及び突き出しを抑制する方法として、導体とセラミック層との間の収縮挙動の合わせこみをする方法、並びに厚み方向の収縮のミスマッチで発生する層間接続導体の突き出しに対する構造面及び材料での検討がされている。例えば、下記特許文献1及び2である。
[0005]特開2004−214582号公報特開平9−69687号公報
[0006]上記特許文献1では、配線密度の低い場合には、層間接続導体の配置を工夫することで、その突き出しが抵減され、層間接続導体に接続する内部配線導体の変形や断線を防止することができる。しかし、配線密度が高い場合には、十分に層間接続導体をずらすことが出来ず、内部配線導体の変形や断線を防止することができない。また、上記特許文献2では、内部に金属箔を用いることにより、その金属箔により層間接続導体の厚み方向への突き出しを抑制することができる。しかし、金属箔によるパターン形成は露光及び現像等の多くの手間がかかる上に、必要の無いパターン部分の金属成分が、現像の際に取り除かれ捨てられてしまう恐れがある。また、導体への添加物を適宜調整することにより、セラミックとの収縮タイミングを調整し、層間接続導体の厚み方向の収縮挙動を調整する方法も採られているが、層間接続導体パターン(接続長さ)の変動等により、突き出しの量が左右される恐れもある。
[0007]本発明は上記に鑑みてなされたものであり、層間接続導体の突き出しが抑制でき、更には、高い寸法精度を有する多層セラミック基板、及びその製造方法、並びにその多層セラミック基板を備えるプローブカードを提供することを目的とする。
[0008]即ち、本発明は以下の通りである。本発明の多層セラミック基板は、(1)複数のセラミック層と、該セラミック層の層間に配設された複数の内層導体と、該内層導体同士を接続した層間接続導体と、を備えると共に、焼成されて上記セラミック層となるグリーンシートと、焼成されて上記内層導体となる未焼成内層導体材料と、焼成されて上記層間接続導体となる未焼成層間接続導体材料と、が一体焼成されてなる多層セラミック基板であって、上記グリーンシートの焼成収縮開始温度をT<sub>A</sub>(℃)とし、上記未焼成内層導体材料の焼成収縮開始温度をT<sub>B</sub>(℃)とし、上記未焼成層間接続導体材料の焼成収縮開始温度をT<sub>C</sub>(℃)とした場合に下記(1)及び(2)を満たす。(1);100≦T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>(2);0≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦200
[0009]ここで、(2)上記未焼成内層導体材料及び上記未焼成層間接続導体材料は、共に、導電性粉末とガラス粉末とを含有し、上記未焼成内層導体材料に含まれるガラス粉末(G<sub>B</sub>)と、上記未焼成層間接続導体材料に含まれるガラス粉末(G<sub>C</sub>)と、のガラス組成が異なる。
[0010]ここで、(3)上記ガラス粉末(G<sub>B</sub>)及びガラス粉末(G<sub>C</sub>)を構成するガラスは共に、Si、Al及びBを含み、且つ、該各ガラス全体を100質量%とした場合に、SiをSiO<sub>2</sub>換算で、AlをAl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>換算で、BをB<sub>2</sub>O<sub>3</sub>換算で、合計70質量%以上含有するホウケイ酸系ガラスである。
[0011]ここで、(4)上記ガラス粉末(G<sub>B</sub>)を構成するガラスの軟化点をTG<sub>B</sub>(℃)とし、上記ガラス粉末(G<sub>C</sub>)を構成するガラスの軟化点をTG<sub>C</sub>(℃)とした場合に、TG<sub>C</sub>−TG<sub>B</sub>≧0である。
[0012]ここで、(5)上記未焼成内層導体材料に含有された上記導電性粉末(M<sub>B</sub>)及び上記未焼成層間接続導体材料に含有された上記導電性粉末(M<sub>C</sub>)が共に、銀粒子であり、上記導電性粉末(M<sub>B</sub>)の平均粒径をRM<sub>B</sub>(μm)とし、上記導電性粉末(M<sub>C</sub>)の平均粒径をRM<sub>C</sub>(μm)とした場合に、RM<sub>B</sub>/RM<sub>C</sub>≦0.5である。
[0013]ここで、(6)上記RM<sub>B</sub>は0.5〜1.5μmである。
[0014]ここで、(7)上記(1)乃至(6)のうちのいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法であって、複数の上記グリーンシートと、該グリーンシートの層間に配設された複数の上記未焼成内層導体材料からなる未焼成内層導体と、該未焼成内層導体同士を接続した上記層間接続導体材料からなる未焼成層間接続導体と、を備えた積層体を得る積層体形成工程と、上記積層体の表裏両面に焼成収縮抑制層を積層する拘束工程と、上記焼成収縮抑制層を備えた上記積層体を焼成して焼成体を得る焼成工程と、上記焼成体の表裏両面から上記焼成収縮抑制層を除去する除去工程と、上記焼成体の表面及び/又は裏面に外層導体を形成する外層導体形成工程と、を備えることを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
[0015]ここで、(8)上記(1)乃至(6)のうちのいずれかに記載の多層セラミック基板を備えることを特徴とするプローブカード。
[0016]本発明の多層セラミック基板によれば、クラック及び隙間を抑制しつつ、層間接続導体の突き出しが抑制されることによって内部導体の変形が抑制され、高い寸法精度を有しながら、内層導体及び層間接続導体等の内部導体の信頼性に優れた多層セラミック基板とすることができる。未焼成内層導体材料と未焼成層間接続導体材料とが、導電性粉末とガラス粉末とを含有し、含まれるガラス粉末の組成が異なる場合は、未焼成内層導体材料の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>と層間接続導体材料の焼成収縮開始温度T<sub>C</sub>との差を十分確保することができ、より層間接続導体の突き出しが抑制できる。上記未焼成内層導体材料に含まれるガラス粉末(G<sub>B</sub>)を構成するガラスの軟化点をTG<sub>B</sub>(℃)とし、上記未焼成層間接続導体材料に含まれるガラス粉末(G<sub>C</sub>)を構成するガラスの軟化点をTG<sub>C</sub>(℃)とした場合に、TG<sub>C</sub>−TG<sub>B</sub>≧0である場合、未焼成内層導体材料の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>と層間接続導体材料の焼成収縮開始温度T<sub>C</sub>との差を十分確保することができ、より層間接続導体の突き出しが抑制できる。
[0017]未焼成内層導体材料に含有された上記導電性粉末(M<sub>B</sub>)及び未焼成層間接続導体材料に含有された上記導電性粉末(M<sub>C</sub>)が共に銀粒子であり、導電性粉末(M<sub>B</sub>)の平均粒径をRM<sub>B</sub>(μm)とし、上記導電性粉末(M<sub>C</sub>)の平均粒径をRM<sub>C</sub>(μm)とした場合に、RM<sub>B</sub>/RM<sub>C</sub>≦0.5である場合、未焼成内層導体材料の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>と層間接続導体材料の焼成収縮開始温度T<sub>C</sub>との差を十分確保することができ、より層間接続導体の突き出しが抑制できる。
[0018]本発明の多層セラミック基板の製造方法によれば、層間接続導体の突き出しが抑制され、更には、内部導体の変形が抑制され、セラミック層と内部導体との隙間が生じることがなく、高い寸法精度を有する多層セラミック基板を確実に製造することができる。本発明のプローブカードによれば、高い電気的信頼性と、高い寸法精度と十分な強度とを兼ね備えたプローブカードを提供することができる。
[0019]本多層セラミック基板を模式的に示す断面図である。本多層セラミック基板の製造方法に係る工程の説明図である。本多層セラミック基板の製造方法に係る図2に続く工程の説明図である。本多層セラミック基板の製造方法に係る図3に続く工程の説明図である。実施例1におけるグリーンシート、未焼成内層導体材料及び未焼成層間接続導体材料の各収縮挙動とその相関を示すグラフである。比較例1におけるグリーンシート、未焼成内層導体材料及び未焼成層間接続導体材料の各収縮挙動とその相関を示すグラフである。層間接続導体により内層導体の突き出しを説明する説明図である。本プローブカードを模式的に示す断面図である。
[0020]本発明について、以下詳細に説明する。[1]多層セラミック基板本発明の多層セラミック基板(以下、「多層基板」ともいう。)は、複数のセラミック層と、該セラミック層の層間に配設された複数の内層導体と、該内層導体同士を接続した層間接続導体と、を備えると共に、焼成されて上記セラミック層となるグリーンシートと、焼成されて上記内層導体となる未焼成内層導体材料と、焼成されて上記層間接続導体となる未焼成層間接続導体材料と、が一体焼成されてなる多層基板であって、上記グリーンシートの焼成収縮開始温度をT<sub>A</sub>(℃)とし、上記未焼成内層導体材料の焼成収縮開始温度をT<sub>B</sub>(℃)とし、上記未焼成層間接続導体材料の焼成収縮開始温度をT<sub>C</sub>(℃)とした場合に下記(1)及び(2)を満たすことを特徴とする。(1);100≦T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>(2);0≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦200尚、内層導体及び層間接続導体の両方含む導体を単に「内部配線導体」ともいい、内層導体材料及び層間接続導体材料の両方含む導体材料を単に「導体材料」ともいう。
(1)セラミック層及びグリーンシート(A)また、セラミック層はガラスとセラミックフィラーとが含有される。各セラミック層の成分は同じであってもよく異なってもよい。尚、隣接するセラミック層同士が同じ成分の場合、別体のグリーンシートであっても、焼成により一体となる場合ある。しかし、本発明では、各グリーンシートに由来する層を各々「セラミック層」として表現する。
[0021]このセラミック層を構成するガラスの組成は、Si、Al及びBが含有される。そして、ガラス全体を100質量%とした場合に、SiをSiO<sub>2</sub>換算で、AlをAl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>換算で、BをB<sub>2</sub>O<sub>3</sub>換算で、合計70質量%以上含有するホウケイ酸系ガラスであり、特に上記合計が70〜90質量%であることが好ましい。
[0022]更に、このガラスには、Si、Al及びB以外に、アルカリ土類金属元素を含有することが好ましい。アルカリ土類金属元素は1種のみ用いてもよく2種以上を併用してもよい。アルカリ土類金属元素のなかでは、Ca、Ba及びSrが好ましく、その含有量は、ガラス全体を100質量%とし、アルカリ土類金属元素を酸化物(CaはCaO、BaはBaO、SrはSrO)換算で3〜30質量%が好ましい。
[0023]また、このガラスは、Si、Al、B及びアルカリ土類金属元素以外に、遷移金属元素及び/又はアルカリ金属元素を含有してもよい。遷移金属元素としては、Pb及びZn等が挙げられる。これらの遷移金属元素は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよく、その含有量は、ガラス全体を100質量%とし、遷移金属元素を各々の最も安定な酸化物(PbはPbO、ZnはZnO等)に換算して3〜20質量%が好ましい。一方、アルカリ金属元素としては、Na及びKが挙げられる。これらのアルカリ金属元素は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよく、その含有量は、ガラス全体を100質量%とし、アルカリ金属元素を酸化物(NaはNa<sub>2</sub>O、KはK<sub>2</sub>O等)に換算して0.5〜10質量%が好ましい。
[0024]上記セラミックフィラーはセラミック層の機械的特性及び誘電特性等の各種特性を制御するために用いられる。セラミックフィラーの種類は、アルミナ、チタニア、チタン酸塩(チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム及びチタン酸バリウム等)、ムライト、ジルコニア、石英、ガーナイト、コーディエライト、フォルステライト、ワラストナイト、アノーサイト、エンスタタイト、ジオプサイト、アーケルマナイト、ゲーレナイト並びにスピネル等の各種セラミックスからなるフィラーが挙げられる。これらのセラミックフィラーは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらのなかではムライトフィラーが好ましい。
[0025]このセラミックフィラーの粒径は、平均粒径0.5〜5μmであることが好ましく、平均粒径1〜4μmがより好ましく、平均粒径1〜3μmが更に好ましい。この平均粒径はセラミック層の鏡面研磨断面における顕微鏡を用いた拡大画像上で、任意の100個のセラミックフィラーについて測定された最大径の平均値として算出する。
[0026]セラミック層に含有されるガラス及びセラミックフィラーの各々含有量は、ガラスとセラミックフィラーとの合計を100質量%とした場合に、ガラスが30〜70質量%且つセラミックフィラーが70〜30質量%である。この含有量は、ガラスが40〜60質量%且つセラミックフィラーが40〜60質量%であることが好ましく、ガラスが45〜55質量%且つセラミックフィラーが45〜55質量%がより好ましい。ガラスの上記含有量が30〜70質量%では、本多層基板を、低温、特に1000℃以下で焼成して得ることができる。更に、セラミック層全体を100質量%とした場合に、ガラスとセラミックフィラーとを合計で80質量%以上(100質量%であってもよい)含有し、90〜100質量%であることが好ましく、95〜100質量%であることがより好ましい。
[0027]また、焼成により上記セラミック層となるグリーンシートは、上記セラミックフィラーと、上記ガラスとなるガラス粉末とを含有する。グリーンシートに含まれるセラミックフィラーの粒径は、平均粒径1〜10μmであることが好ましく、平均粒径2〜5μmがより好ましく、平均粒径2〜3μmが更に好ましい。この平均粒径はレーザー光回折法による。一方、グリーンシートに含まれるガラス粉末の粒径は、平均粒径1〜10μmであることが好ましく、平均粒径2〜5μmがより好ましく、平均粒径2.5〜4μmが更に好ましい。この平均粒径はレーザー光回折法による。
[0028]また、グリーンシートには、ガラス粉末及びセラミックフィラー以外に、有機成分を含有する。有機成分としては、有機バインダ及び可塑剤が挙げられる。有機バインダとしては、アクリル系樹脂、アルキルセルロース(エチルセルロース、メチルセルロース)及びニトロセルロース等のセルロース類、ポリメチルメタクリレート等のアクリルエステル系樹脂、ポリビニルブチラール等のブチラール系樹脂、フェノール系樹脂、及びポリエステル系樹脂(アルキド樹脂等)などが挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。有機バインダの含有量は、グリーンシート全体の20〜30体積%である。
[0029]また、可塑剤は用いる有機バインダの種類に応じた適当な有機バインダを用いることが好ましい。更に、可塑剤は有機バインダ全体を100質量%とした場合に20〜60質量%の割合で含有することが好ましい。尚、グリーンシートの収縮開始温度等については、他の収縮開始温度等及びこれらとの相関と共に後述する。
(2)内層導体及び未焼成内層導体(B)上記「内層導体」は、セラミック層の層間に配設された導体であり、未焼成内層導体材料を前記グリーンシートに印刷し同時焼成されてなる導体である。導体として、常温における抵抗は8μΩ・cm以下である。この内層導体は導電成分とガラスとが含有される。各内層導体を構成する成分は同じであってもよく異なってもよい。
[0030]この内層導体を構成する導電成分の種類は、Ag、Cu、Ni、Au、Pd、W、Mo、Al、Sn、Zn、Co、Cr、Ti、Ta、W及びIn等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合には合金であってもよい。一方、ガラスの組成は、Si、Al及びBが含有され、ガラス全体を100質量%とした場合に、SiをSiO<sub>2</sub>換算で、AlをAl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>換算で、BをB<sub>2</sub>O<sub>3</sub>換算で、合計70質量%以上含有するホウケイ酸系ガラスであることが好ましく、特に上記合計が70〜90質量%であることが好ましい。更に、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、アルカリ金属元素も含有することができる。また、内層導体に含まれるガラスとセラミック層に含まれるガラスとは同じ種類であってもよく異なっていてもよい。
[0031]内層導体に含有される導体成分及びガラスの各々含有量は、導電成分を100質量%とした場合に、ガラスが0〜10質量%であり、0.5〜5質量%が好ましく、0.5〜3質量%がより好ましい。ガラスを上記範囲で含有することで本多層基板の製造時の各部の焼成収縮開始温度をより好適に制御でき、結果として突き出しの発生を防止できる。更に、内層導体全体を100質量%とした場合に、導電成分とガラスとを合計で80質量%以上(100質量%であってもよい)含有し、90〜100質量%であることが好ましく、95〜100質量%であることがより好ましい。
[0032]また、未焼成内層導体材料は、上記導電成分(導電性粉末として含有)及び上記ガラス(ガラス粉末として含有)を含有する。このうち未焼成内層導体に含まれるガラス粉末の粒径は、平均粒径1〜5μmであることが好ましく、平均粒径1〜3μmがより好ましく、平均粒径2〜3μmが更に好ましい。この平均粒径はレーザー光回折式粒度分布測定によるD<sub>50</sub>の値である。
[0033]また、未焼成内層導体材料には、導電性粉末及びガラス粉末以外に、有機成分を含有する。有機成分については前記グリーンシートと同種である。但し、有機バインダの含有量は、未焼成内層導体材料の15体積%以下が好ましく、溶剤は有機バインダ全体を100質量%とした場合に300〜500質量%の割合で含有することが好ましい。
[0034]ペースト状又はスラリー状の未焼成内層導体材料の粘度は、ブルックフィールドHBTにおける25℃、10rpmでの粘度が5,000Pa・s以下(通常、50Pa・s以上)であることが好ましく、100〜1,000Pa・sがより好ましい。
[0035]尚、未焼成内層導体材料の収縮開始温度、未焼成内層導体材料に含まれるガラスの軟化点、未焼成内層導体材料に含まれる導電性粉末の粒径等については、他の導体材料等との相関と共に後述する。
(3)層間接続導体及び未焼成層間接続導体(C)上記「層間接続導体」は、内層導体同士を接続する導体であり、内層導体と後述の外層導体とを接続する導体も含む。この層間接続導体は、グリーンシートに予め形成されたスルーホール及び/又はビアホール内にペースト状又はスラリー状の未焼成層間接続導体材料を充填してグリーンシートと同時焼成されてなる。導体として、常温における抵抗は、8μΩ・cm以下である。
[0036]この層間接続導体の構成は、導電成分とガラスとが含有される。各層間接続導体を構成する成分は異なってもよい。この層間接続導体を構成する導電成分の種類は、内層導体を構成する導電成分と層間接続導体を構成する導電成分とは同じであってもよく異なっていてもよい。また、層間接続導体を構成するガラスの種類は、内層導体を構成する導電成分と層間接続導体を構成する導電成分とは同じであってもよく異なっていてもよい。
[0037]また、焼成により上記層間接続導体となる未焼成層間接続導体材料は、上記導電成分(導電性粉末として含有)及び上記ガラス(ガラス粉末として含有)を含有する。このうち未焼成層間接続導体に含まれるガラス粉末の粒径は、平均粒径2〜10μmであることが好ましく、平均粒径3〜8μmがより好ましく、平均粒径3〜5μmが更に好ましい。この平均粒径はレーザー光回折式粒度分布測定によるD<sub>50</sub>の値である。
[0038]また、未焼成層間接続導体材料には、導電性粉末及びガラス粉末以外に有機成分を含有する。有機成分及び含有量については前記未焼成内層導体におけると同様である。この場合のペースト状又はスラリー状の未焼成層間接続導体材料の粘度は、ブルックフィールドHBTにおける25℃、1rpmでの粘度が10,000Pa・s以下(通常、500Pa・s以上)であることが好ましく、1,000〜3,000Pa・sがより好ましい。また、スルーホール及びビアホールの開口径は50〜200μmが好ましく、50〜150μmがより好ましい。また、そのアスペクト比(孔長さ/開口径)は0.5〜3が好ましく、0.5〜1.5がより好ましい。
[0039]尚、未焼成層間接続導体材料の収縮開始温度、未焼成層間接続導体材料に含まれるガラスの軟化点、未焼成層間接続導体材料に含まれる導電性粉末の粒径等については、他の導体材料等との相関と共に後述する。
(4)グリーンシート、未焼成内層導体材料及び未焼成層間接続導体材料の焼成開始温度の相関グリーンシート(A)の焼成収縮開始温度T<sub>A</sub>(℃)、未焼成内層導体材料(B)の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>(℃)、未焼成層間接続導体材料(C)の焼成収縮開始温度T<sub>C</sub>(℃)は、100≦T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>、且つ、0≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦200である。即ち、内層導体材料(B)と層間接続導体材料(C)との収縮挙動差を100≦T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>として積極的に形成する一方で、グリーンシートと導体材料との収縮挙動差は0≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦200として大きく乖離させることなく制御し、層間接続導体による突き出しを抑制して内層導体の変形及び断線を防止しつつ、多層基板のクラックも抑制する。
[0040]上記相関のうち、T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>が100℃以上であれば、層間接続導体材料(C)よりも内層導体材料(B)の方が早く焼成収縮を開始することとなると共に、層間接続導体材料(C)の焼成収縮が開始されるまでの間に、内層導体を適度に緻密化させて剛性を付与し、層間接続導体材料の焼成収縮が始まるとその突き出しを阻止することができる。T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>が100℃未満であると、内層導体に剛性が付与される前に層間接続導体材料(C)の収縮が始まり、突き出しによる内層導体の変形及び断線を十分に抑制できなくなる傾向にある。このT<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>は、通常、T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>≦100であり、更に、200≦T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>≦100が好ましく、150≦T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>≦100がより好ましい。これらの範囲では上記効果をより顕著に得ることができる。
[0041]一方、0≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦200であれば、グリーンシート(A)と内層導体材料(B)とは同時に焼成収縮を開始するか、又は、温度差200℃の範囲で内層導体材料(B)がグリーンシート(A)よりも先に焼成収縮を開始することとなる。この範囲では大きな内部応力の発生を防止してクラック及び隙間を十分に防止できる。このT<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>が200℃を越えて、その温度差が大きくなるに従い、次第にグリーンシート(A)と導体材料(B及びC)との収縮挙動の乖離が過度に大きくなり、クラックや隙間を十分に防止できなくなる傾向にある。このT<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>は、更に、50≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦150が好ましく、100≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦150がより好ましい。これらの範囲では上記効果をより顕著に得ることができる。
[0042]尚、本発明にいう焼成収縮開始温度は、以下の方法で測定した温度とする。即ち、熱機械分析(TMA)装置を用い、2mm×2mm×20mmの柱状に成形した測定試験片を大気雰囲気下、室温から毎分10℃/分の昇温速度で900℃まで加熱した際に、焼結が開始されることによって生じた収縮が0.5%に達したときの温度を収縮開始温度とした。測定条件は、プローブ種;アルミナ、荷重方向;高さ方向、荷重の大きさ;9.8×10<sup>−4</sup>Nとした。
[0043]また、上記各焼成収縮挙動は各材料に含有させるガラスの組成物及びその軟化点、さらに、導体材料についてはこれに含まれる導電性粉末の粒径により調整することができる。このうち未焼成内層導体材料に含まれるガラス粉末(G<sub>B</sub>)のガラス組成と、未焼成層間接続導体材料に含まれるガラス粉末(G<sub>C</sub>)のガラス組成とは、異なることが好ましい。つまり、Si、Al及びBの含有割合、アルカリ土類金属元素の種類及び/又は含有割合、遷移金属元素の種類及び/又は含有割合、アルカリ金属元素の種類及び/又は含有割合、のうちの少なくともいずれかが異なることが好ましい。上記ホウケイ酸系ガラスの範囲内で他の点において異なることで、T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>≦100且つ0≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦200を達成し易いからである。
[0044]更に、ガラス粉末(G<sub>B</sub>)を構成するガラスの軟化点TG<sub>B</sub>(℃)と、ガラス粉末(G<sub>C</sub>)を構成するガラスの軟化点TG<sub>C</sub>(℃)とは、TG<sub>C</sub>−TG<sub>B</sub>≧0であることが好ましい。これによりT<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>≦100をより達成し易いからである。この軟化点の差は、0≦TG<sub>C</sub>−TG<sub>B</sub>≦80がより好ましく、20≦TG<sub>C</sub>−TG<sub>B</sub>≦50が特に好ましい。
[0045]尚、本発明にいうガラスの軟化点は、以下の方法で測定した温度とする。即ち、JIS R3103−1に準拠し、直径0.65mmのガラス繊維を引き伸ばし、端を溶かして丸めた23.5mmのサンプルを5℃/分で加熱し、0.5分間ごとに先端部分の伸びを測定してその伸び速度が1mm/minとなった温度を軟化点とした。
[0046]また、未焼成内層導体材料(B)に含有される導電性粉末(M<sub>B</sub>)及び未焼成層間接続導体材料(C)に含有される導電性粉末(M<sub>C</sub>)について、その組成については前述の通りであり、特にAgが好ましいことも前述の通りである。更に、この導電性粉末の各々粒径は、未焼成内層導体材料(B)に含まれる導電性粉末(M<sub>B</sub>)の平均粒径RM<sub>B</sub>(μm)と、未焼成層間接続導体材料(C)に含まれる導電性粉末(M<sub>C</sub>)の平均粒径RM<sub>C</sub>(μm)と、を比較した場合に、RM<sub>B</sub>がRM<sub>C</sub>より小さいほうが好ましく、更にはRM<sub>B</sub>/RM<sub>C</sub>≦0.5がより好ましく、RM<sub>B</sub>/RM<sub>C</sub>≦0.3が特に好ましい。前記好ましい範囲では、T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>≦100且つ0≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦200を達成し易いからである。
[0047]更に、上記RM<sub>B</sub>及び上記RM<sub>C</sub>は、共に、0.1〜5.0μmであり、0.2〜4.0μmが好ましく、0.3〜3.5μmがより好ましく、0.5〜2.7μmが特に好ましい。特にRM<sub>B</sub>は0.5〜1.5μmが好ましく、0.5〜1.2μmがより好ましく、0.7〜1.2μmが特に好ましい。前記好ましい範囲では、T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>≦100且つ0≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦200を達成し易いからである。尚、前記各平均粒径及び後記の粒度分布はレーザー回折式粒度分布測定で得られ、このうち平均粒径は粒度分布におけるD<sub>50</sub>の値である。
(5)セラミック層、内層導体及び層間接続導体の概形本発明の多層基板1は、図1に例示されるように、セラミック層11、内層導体12及び層間接続導体13を備える。更に、この多層基板1は、これらの構成以外にも外層導体14(ランド及びシールド層など)を備えることもできる。この多層基板をプローブカードとして利用する場合には、正方形、八角形ないしは円形とすることが好ましい。また、この場合の平面積は、例えば、300mm<sup>2</sup>とすることができ、更には1000mm<sup>2</sup>とすることができる。
[0048]上記外層導体は、多層基板の表面及び/又は裏面に形成された導体である。この外層導体は、(1)導電成分を焼き付けて形成されたものでもよく、(2)めっき形成されたものでもよく、(3)導電成分からなる導体箔を貼着して形成されたものでもよく、(4)グリーンシート上の必要な場所に導体材料を印刷したのち焼成して形成されたものでもよい。尚、外層導体の上記導電成分には上記内層導体及びビア導体と同様の導電成分を用いることができる。また、外層導体は、1層のみからなる導体であってもよく、2層以上からなる複層の導体(内層がニッケル導体であり外層が金導体である複層の導体など)であってもよい。
[0049]上記多層基板を構成する上記セラミック層11の厚さは、例えば、0.1〜0.3mmである。セラミック層11の層数は、5〜50層である。上記内層導体12の厚さは5〜15μmとすることができ、更には5〜40μmとすることができる。この場合には内層導体全体の厚みを所定の厚みにすることはもちろんのこと、層間接続導体と接する部分(層間接続導体の径に対して0〜300μm広い範囲)のみの厚みを厚くすることも可能である。部分的に厚みを厚くする手法としては、所定の内層導体バターンを形成した後、厚みを厚くしたい部分のみのパターンを別途形成することで得ることができる。更に、内層導体の層数セラミック層11よりも1〜10層少ない総数とすることができる。上記層間接続導体の形状は円柱状である。その直径は50〜150μmとすることができ、更には50〜250μmとすることができる。そのピッチ(層間接続導体同士の中心間距離)は、150〜250μmとすることができ、更には130〜700μmとすることができる。
[0050]無収縮焼成法を用いて製造した多層基板において、図7に例示されるように、層間接続導体13の突き出しによる内部配線導体の変形(図7の符合Y部)及び断線(図7の符合X部)を防止するには、層間接続導体材料よりも先に内層導体材料の焼成収縮を開始させ、適度に緻密化させて内層導体12に剛性を付与し、層間接続導体13による突き出しを阻止する(図8)ことが有効な手段であると考え、内層導体材料と層間接続導体材料との収縮挙動差を積極的に生じさせた。
[0051]更に、グリーンシートと導体材料との相関においては、これらの収縮挙動差が大きく乖離すると、焼成後の多層基板内に生じる応力によってクラック及び隙間が発生するおそれがあるため、グリーンシートと導体材料との収縮挙動の乖離を抑えつつ、内層導体材料と層間接続導体材料の収縮挙動差を制御することで、層間接続導体による突き出しを抑制して内層導体の変形及び断線を防止しつつ、多層基板のクラックも抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
[2]多層セラミック基板の製造方法本発明の多層基板の製造方法は、上述の多層基板の製造方法であって、複数の上記グリーンシート(A)と、該グリーンシートの層間に配設された複数の上記未焼成内層導体材料(B)からなる未焼成内層導体と、該未焼成内層導体同士を接続した上記層間接続導体材料(C)からなる未焼成層間接続導体と、を備えた積層体を得る積層体形成工程と、上記積層体の表裏両面に収縮抑制層を積層する拘束工程と、上記焼成収縮抑制層を備えた上記積層体を焼成して焼成体を得る焼成工程と、上記焼成体の表裏両面から上記焼成収縮抑制層を除去する除去工程と、を備えることを特徴とする。グリーンシート、未焼成内層導体及び未焼成層間接続導体については、既に述べた前述の記載をそのまま適用できる。また、図2に、製造工程のフローにより示す。
(1)積層体形成工程グリーンシート21にメカニカルパンチ、レーザー及びドリル等を用いて貫通孔22(スルーホール及び/又はビアホール)を穿孔し(貫通孔形成工程PR1)、該貫通孔22に未焼成層間接続導体材料(C)をスクリーン印刷法及び/又は圧入印刷法等により充填して未焼成層間接続導体を形成し(未焼成層間接続導体形成工程PR2)、その後、未焼成層間接続導体31が形成されたグリーンシート21の表面及び/又は裏面に、未焼成内層導体材料(B)を用いてスクリーン印刷法及び転写法等によって未焼成内層導体41を形成する(未焼成内層導体形成工程PR3)。未焼成層間接続導体21及び未焼成内層導体41が形成されたグリーンシート21を複数積層して積層体5を形成する(積層工程PR4)。
(2)拘束工程上記積層体5の表裏両面に、積層体5の焼成温度で焼結されない材料で構成される収縮抑制層6を必要に応じて加圧、加熱して積層する(上記拘束工程PR5)。また、積層体5の焼成温度で焼結されないとは、収縮抑制層に含まれるセラミック粉末の粒子同士が焼成による癒着を生じないことである。
[0052]収縮抑制層は、前記グリーンシートと同様に、通常、セラミックフィラーと有機成分とが含まれる。また、ガラス粉末は含まれてもよく含まれなくてもよいが、ガラス粉末が含まれる場合にはセラミック層との癒着を抑制するために少量とすることが好ましく、通常、セラミックフィラーとガラス粉末との合計を100質量%とした場合、ガラス粉末は5質量%以下であり、好ましくは2質量%以下である。また、収縮抑制層に含まれるセラミックフィラーはその焼結開始温度が、グリーンシートに含まれる焼結性粉末(グリーンシートの焼成温度で焼結されるガラス粉末)のものよりも高い非焼結性粉末である。この非焼結性粉末はどのような成分からなる粉末であってもよいが、通常、焼結開始温度が1000℃以上であるセラミック粉末が好ましい。このような非焼結性粉末としては、アルミナ粉末、窒化珪素粉末、窒化硼素粉末、炭化珪素粉末及び炭化タングステン粉末等が挙げられる。収縮抑制層は、この非焼結性粉末と有機成分とを混合して収縮抑制層用スラリーを調製し、これを前記グリーンシートにおけると同様にシート状に成形して得ることができる。
[0053]収縮抑制層の厚さは特に限定されず、グリーンシート及び収縮抑制層の各々の組成、並びにグリーンシートの厚さ等により設定することができる。即ち、例えば、グリーンシートと収縮抑制層との厚さは同じであってもよいが、通常、この収縮抑制層の厚さは、グリーンシートよりも厚く、グリーンシートの1.5〜3倍であることが好ましい。
(3)焼成工程その後、積層体5の焼成温度では焼結されない収縮抑制層6を表裏面に備える積層体を1050℃以下で、加重をかけて焼成する(焼成工程PR6)。加重をかけることで、収縮抑制層6にて拘束される平面方向の収縮をより確実に抑制することが可能となる。また、この焼成は無加重で行うこともできる。無加重とは、焼成時に加重を行わず、更に、収縮抑制層以外の自重以外のものを積層体5に負荷しないことである。
(4)除去工程上記除去工程(図3のPR7)において、焼成工程(図3のPR6)を行った後に、収縮抑制層6を除去する。収縮抑制層6の除去方法は、熱衝撃を用いる方法及び道具を用いて掻き取る方法等が挙げられる。このうち熱衝撃を用いる方法は、焼成工程(図3のPR6)を経た焼成体(収縮抑制層6を伴った多層基板1)を25〜100℃の範囲の温度に保持した後、保持した温度よりも10℃以上低い冷却媒体(水など)に曝し、その温度差による熱衝撃によって焼結時の残留応力が開放されることで収縮抑制層6が除去される方法である。一方、道具を用いて掻き取る方法としては、例えば、液体(水など)及び/又は粉体(アルミナ粉末など)等をスプレーガン等により吹き付けて除去する方法、並びに、硬質なへら及び刷毛等を用いて掻き取る方法等が挙げられる。
(5)その他の工程本発明の製造方法では、上記各工程以外にも他の工程を備えることができる。他の工程としては、収縮抑制層6を除去した後に、得られた多層基板1の表面及び/又は裏面を研磨材を用いて研磨する表面研磨工程(図4のPR8)が挙げられる。表面研磨工程を行うことで、表面の凹凸を平坦化された表面研磨後の多層セラミック基板1’が得られ、その表面への外層導体14の形成をより確実且つ容易とすることができる。
[0054]更に、多層基板1の表面及び/又は裏面に外層導体14を形成する外層導体形成工程(図4のPR9)を備えることができる。この外層導体14は、導電材料を焼き付けて形成してもよく、未焼成内層導体材料(B)と同様の材料を必要な場所に印刷した後、焼成して形成してもよい。この工程を行うことで、外層導体14を有する多層基板1"を得ることができる。
[3]プローブカード本発明のプローブカードは、上述の多層基板を備えることを特徴とする。更に、このプローブカードは、上記外層導体14に検査プローブを備えることができる。
[0055]このプローブカードは、図8に例示されるように、多層基板1、メタルフレーム75及び接続端子(検査プローブ)71を備える。また、メタルフレーム75は、多層基板1と、それに接続端子74を介して電気的に接続されるプリント基板72と、を保持している。このプローブカードにおける、通電検査(電気検査)の検査信号は、プローブカードが接続される検査装置(図示せず。)から、プリント基板72に備えられた検査装置側の接続端子73へ送られ、更に、プリント基板72と接続端子74とを介して、多層基板1に接続される検査プローブ71へ送られる。
[0056]このプローブカードは、上述の多層基板を備えることから、高い寸法精度と十分な強度とを兼ね備える。本発明のプローブカードにより、ウェハーテストを行う場合、ウェハー上に製作された集積回路の導通検査を的確におこなうことができ、集積回路の良品及び不良品の選別を確実に行うことができる。
[0057]以下、実施例により本発明を具体的に説明する。[1]多層セラミック基板(実施例1〜7及び比較例1〜3)の作製(1)ガラス粉末の調整SiO<sub>2</sub>粉末、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉末、B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉末、CaO粉末、BaO粉末、SrO粉末、PbO粉末、ZnO粉末、Na<sub>2</sub>O粉末及びK<sub>2</sub>O粉末を、表1に示す割合で混合して混合粉末を得た。得られた混合粉末を加熱溶融させた後、水に投入して急冷により水砕してガラスフリットを得た。得られたガラスフリットをボールミルにて更に粉砕し、平均粒径3μmのガラス粉末を得た。各ガラス粉末のガラス軟化点Tsを測定し、その結果を表1に併記する。
[0058]
(2)グリーンシート(A)の作製セラミックフィラーとしてムライト粉末(平均粒径2μm、比表面積3.0m<sup>2</sup>/g)を用意した。更に、シート成形時の有機バインダ成分及び可塑剤成分として、アクリル樹脂及びフタル酸ジ−2−エチルヘキシルを用意した。そして、先に得られたガラス粉末(7)又は(8)と、ムライト粉末との質量比率が1:1となるように秤量した後、アルミナ製ポットに投入し混合した。更に、アクリル樹脂120gと、適当なスラリー粘度及びシ−ト強度を付与するのに必要な溶剤(メチルエチルケトン)及び可塑剤(DOP)とを上記ポットに投入し、5時間混合して、セラミックスラリーを得た。得られたスラリーをドクターブレード法により縦横各々200mm且つ厚さ0.15mmのシート状に成形してグリーンシートを得た。ガラス粉末(7)を用いたグリーンシートを(A−1)とし、ガラス粉末(8)を用いたグリーンシートを(A−2)とした。
(3)収縮抑制層の作製アルミナ粉末(平均粒径3μm、比表面積1.0m<sup>2</sup>/g)を用意し、上記(2)と同様にしてスラリーを得た。得られたスラリーをドクターブレード法により縦横各々200mm且つ厚さ0.30mmのシート状に成形して収縮抑制層を得た。
(4)内層導体材料(B)の作製表2に示す平均粒子径のAg粉末100質量%に対して、上記(1)で得られたガラス粉末を2質量%添加した。尚、用いたガラス粉末は表2に併記する。そして、上記により得られた混合粉末(Ag粉末及びガラス粉末)に、更に、樹脂としてエチルセルロース樹脂と、溶剤としてターピネオールとを加え、3本ロールミルにより混練して、内層導体材料(B1)〜(B7)を調製した。また、内層導体材料(B)の作製に用いたAg粉末の平均粒子径、用いたガラス粉末の種類、用いたガラス粉末のガラス軟化点、ガラス粉末の添加量、及び各内層導体材料の収縮開始温度を表2に併記する。
[0059]
(5)層間接続導体材料(C)の作製表3に示す平均粒子径のAg粉末100質量%に対して、上記(1)で得られたガラス粉末を5質量%添加した。尚、用いたガラス粉末は表3に併記する。そして、上記により得られた混合粉末(Ag粉末及びガラス粉末)に、更に、樹脂としてエチルセルロース樹脂と、溶剤としてターピネオールとを加え、3本ロールミルにより混練して、層間接続導体材料(C1)〜(C6)を調製した。また、層間接続導体材料(C)の作製に用いたAg粉末の平均粒子径、用いたガラス粉末の種類、用いたガラス粉末のガラス軟化点、ガラス粉末の添加量、及び各内層導体材料の収縮開始温度を表3に併記する。
[0060]
(6)積層体の形成(積層体形成工程)上記(2)で得られた複数のグリーンシートにCO<sub>2</sub>レーザーを用いて、貫通孔を形成し、その貫通孔に上記(5)で得られた層間接続導体材料(C)を充填し、未焼成層間接続導体部を形成した。更に、そのグリーンシートの表面にスクリーンマスクを用いて、上記(4)で得られた内層導体材料(B)により未焼成内層導体層を形成した。その後、上記により、未焼成層間接続導体部及び未焼成内層導体層が形成されたグリーンシート20枚を積層し、加圧、加温して、そのグリーンシートが密着された積層体を得た。
(7)収縮抑制層の積層(拘束工程)上記(6)で得られた積層体の両面に、上記(3)で得られた収縮抑制層を積層し、加圧、加温して、収縮抑制層を備える積層体を得た。
(8)焼成(焼成工程)上記(7)で得られた収縮抑制層を備える積層体を焼成炉に収容し、焼成炉において、0.2MPaの圧力で荷重をしつつ、850℃で、30分間焼成を行い、収縮抑制層を備える積層体を焼結させた。
(9)収縮抑制層の除去上記(8)における焼成後の積層体の両面にノズルから水流を吹き付け、収縮抑制層を除去した。また、収縮抑制層を除去した積層体の表面の付着物をウェットブラストにより除去し、焼結後の表面を研磨し、表4に示す実施例1〜7及び比較例1〜3の多層基板を製造した。その後、各多層基板の表面に導体を形成した。
[0061]
[2]多層セラミック基板の評価(1)収縮挙動評価実施例1及び比較例1で用いた、グリーンシート用スラリー、内層導体材料(B)、及び層間接続導体材料(C)について、それぞれ2mm×2mm×20mmの柱状に成形し、それらを室温から、毎分10℃/分で、900℃まで昇温させた。そして、熱分析装置(TMA)により、900℃まで昇温させた際の収縮挙動を測定した。尚、得られた収縮挙動の測定値による収縮挙動の相関を示すグラフを、それぞれ図5及び図6に示す。
(2)導通検査評価実施例1〜7及び比較例1〜3で得られた、層間接続導体及び配線導体が2箇所以上接続した配線の導通を確認し、断線の有無を確認した。導通検査(断線等による導通不良の有無)は、1ロット(20個)すべてを、測定装置として4端子抵抗計(日置電機製 ミリオームテスター)を用いて行った。全く導通しないもの、及び導通しても抵抗値が5Ω以上であるものは、導通不良とした。尚、実施例1〜7及び比較例1〜3について、導通検査評価の結果として、導通不良発生率を表5に併記する。
(3)切断面の外観観察評価実施例1〜7及び比較例1〜3で得られた多層基板を基板中心部から20mm以内の範囲の部分で切り出し、その切断面を研磨した。そして、切断面を光学顕微鏡で倍率450倍に拡大して観察し、層間接続導体と配線導体の接続部分の形状を確認した。切断面の外観観察評価では、内層導体への層間接続導体の突き出し量を配線変形量(μm)として測定した。この配線変形量とは、図7に示すように、層間接続導体の突き出しによって変形された配線の変形量「L」(μm)である。また、セラミック層と層間接続導体との境界面、又はセラミック層と内層導体の端面との境界面におけるクラック及び隙間の発生の有無を評価した。このクラック及び隙間の発生の有無は以下の様にして行った。即ち、切断面を観察したサンプルを蛍光探傷液の入った容器に浸漬し、容器ごと真空脱泡装置中で100Paに減圧し、20分放置した。放置の後サンプルは蛍光探傷液より取り出した後、その表面のみをエタノールのついた布にて拭取り乾燥した。得られたサンプルをUVライトの元で光学顕微鏡を用い150倍にて観察し、クラック及び隙間に進入した蛍光探傷液の発光の有無を確認した。尚、実施例1〜7及び比較例1〜3について、切断面の外観観察評価として、内層導体への層間接続導体の突き出し範囲、及びクラック及び隙間の発生の有無を表5に併記する。
[0062]
[0063]表5の結果より、実施例1〜7のいずれにおいても、内層導体材料(B)の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>が、層間接続導体材料(C)の焼成収縮開始温度T<sub>C</sub>より、100℃以上高い収縮開始温度であり、且つ内層導体材料(B)の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>がグリーンシート(A)の焼成収縮開始温度T<sub>A</sub>よりも高い温度であり、T<sub>A</sub>とT<sub>B</sub>との差が200℃以下である、グリーンシート及び導体材料から形成された多層基板では、導通不良の発生率が0%であり、内部配線導体の変形や断線が発生していないことが分かる。また、実施例1〜7においては、配線変形量がいずれも18μm以下であり、多層基板内の層間接続導体の突き出しが確実に抑制されていることが分かる。更に、実施例1〜7においては、いずれもクラック及び隙間は発生しておらず、寸法精度に優れる多層基板が得られていることが分かる。
[0064]一方、内層導体材料(B)の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>と、層間接続導体材料(C)の焼成収縮開始温度T<sub>C</sub>と、の差が100℃未満である比較例1では、導通不良の発生率が50%であり、調製された多層基板の半数が、内部配線導体の変形や断線等により導通不良を生じていることが分かる。また、比較例1では、配線変形量が35μmであり、多層基板内の層間接続導体の突き出しが抑制されていないことが分かる。更に、内層導体材料(B)の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>が、層間接続導体材料(C)の焼成収縮開始温度T<sub>C</sub>より低く、且つ内層導体材料(B)の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>と、グリーンシート(A)の焼成収縮開始温度T<sub>A</sub>と、の差が200℃以上である比較例2では、導通不良の発生率が85%であり、調製された多層基板の多くが、内部配線導体の変形や断線等により導通不良を生じている。また、配線変形量が45μmであり、多層基板内の層間接続導体の突き出しが抑制されていないことが分かる。
[0065]また、図3(実施例1)のグラフより、内層導体材料(B)の焼成収縮開始温度が、グリーンシート用スラリー、及び層間接続導体材料(C)の焼成収縮開始温度より低い。そして、グリーンシート用スラリー、及び層間接続導体材料(C)の収縮開始が、内層導体材料(B)の収縮開始から収縮完了される間のほぼ中間であることが分かる。これにより、内層導体材料(B)が、一定の剛性を得た状態で、グリーンシート用スラリー及び層間接続導体材料(C)が収縮開始されていることが分かる。一方、図4(比較例1)のグラフでは、内層導体材料(B)が、十分に剛性を得ていない状態で、グリーンシート用スラリー及び層間接続導体材料(C)が、収縮を開始していることが分かる。
[0066]以上より、内層導体材料(B)の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>が、層間接続導体材料(C)の焼成収縮開始温度T<sub>C</sub>より、100℃以上高い収縮開始温度であり、且つ内層導体材料(B)の焼成収縮開始温度T<sub>B</sub>がグリーンシート(A)の焼成収縮開始温度T<sub>A</sub>よりも高い温度であり、T<sub>A</sub>とT<sub>B</sub>との差が200℃以下である、グリーンシート及び導体材料から形成された多層基板では、層間接続導体の突き出しの抑制に優れ、内部配線導体の変形や断線等が発生することなく、高い寸法精度を有する多層基板とすることができる。
[0067]本発明は、電子部品関連分野において広く利用される。例えば、本発明は、電子部品、ICパッケージ、並びにウェハー上に回路の形成が完成した段階で、ウェハーを個々のチップごとに切り離す前に行うテスト(ウェハーテスト)で用いるプローブカード等に利用される。
[0068]1;多層セラミック基板、1’;表面研磨後の多層セラミック基板、11";外部導体を有する多層セラミック基板、1a;層間接続導体による突き出しがある形態、1b;層間接続導体による突き出しがない形態、11;セラミック層、12;内層導体、13;層間接続導体、14;外層導体、21;グリーンシート、22;貫通孔、31;未焼成層間接続導体、41;未焼成内層導体、5;積層体(未焼成積層体)、6;焼成収縮抑制層、71;検査プローブ、72;プリント基板、73;装置側接続端子、74接続端子、75;メタルフレーム、PR1;貫通孔形成工程、PR2;未焼成層間接続導体形成工程、PR3;未焼成内層導体形成工程、PR4;積層工程、PR5;拘束工程、PR6;焼成工程、PR7;除去工程、PR8;表面研磨工程、PR9;外層導体形成工程、X;内層導体の断線、Y;内層導体の変形。
特許請求の範囲
[0001]1.複数のセラミック層と、該セラミック層の層間に配設された複数の内層導体と、該内層導体同士を接続した層間接続導体と、を備えると共に、焼成されて上記セラミック層となるグリーンシートと、焼成されて上記内層導体となる未焼成内層導体材料と、焼成されて上記層間接続導体となる未焼成層間接続導体材料と、が一体焼成されてなる多層セラミック基板であって、上記グリーンシートの焼成収縮開始温度をT<sub>A</sub>(℃)とし、上記未焼成内層導体材料の焼成収縮開始温度をT<sub>B</sub>(℃)とし、上記未焼成層間接続導体材料の焼成収縮開始温度をT<sub>C</sub>(℃)とした場合に下記(1)及び(2)を満たすことを特徴とする多層セラミック基板。(1);100≦T<sub>C</sub>−T<sub>B</sub>(2);0≦T<sub>A</sub>−T<sub>B</sub>≦200
[0002]2.上記未焼成内層導体材料及び上記未焼成層間接続導体材料は、共に、導電性粉末とガラス粉末とを含有し、上記未焼成内層導体材料に含まれるガラス粉末(G<sub>B</sub>)と、上記未焼成層間接続導体材料に含まれるガラス粉末(G<sub>C</sub>)と、のガラス組成が異なる請求項1に記載の多層セラミック基板。
[0003]3.上記ガラス粉末(G<sub>B</sub>)及びガラス粉末(G<sub>C</sub>)を構成するガラスは共に、Si、Al及びBを含み、且つ、該各ガラス全体を100質量%とした場合に、SiをSiO<sub>2</sub>換算で、AlをAl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>換算で、BをB<sub>2</sub>O<sub>3</sub>換算で、合計70質量%以上含有するホウケイ酸系ガラスである請求項2に記載の多層セラミック基板。
[0004]4.上記ガラス粉末(G<sub>B</sub>)を構成するガラスの軟化点をTG<sub>B</sub>(℃)とし、上記ガラス粉末(G<sub>C</sub>)を構成するガラスの軟化点をTG<sub>C</sub>(℃)とした場合に、TG<sub>C</sub>−TG<sub>B</sub>≧0である請求項2又は3に記載の多層セラミック基板。
[0005]5.上記未焼成内層導体材料に含有された上記導電性粉末(M<sub>B</sub>)及び上記未焼成層間接続導体材料に含有された上記導電性粉末(M<sub>C</sub>)が共に、銀粒子であり、上記導電性粉末(M<sub>B</sub>)の平均粒径をRM<sub>B</sub>(μm)とし、上記導電性粉末(M<sub>C</sub>)の平均粒径をRM<sub>C</sub>(μm)とした場合に、RM<sub>B</sub>/RM<sub>C</sub>≦0.5である請求項2乃至4のうちのいずれかに記載の多層セラミック基板。
[0006]6.上記RM<sub>B</sub>は0.5〜1.5μmである請求項5に記載の多層セラミック基板。
[0007]7.請求項1乃至6のうちのいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法であって、複数の上記グリーンシートと、該グリーンシートの層間に配設された複数の上記未焼成内層導体材料からなる未焼成内層導体と、該未焼成内層導体同士を接続した上記層間接続導体材料からなる未焼成層間接続導体と、を備えた積層体を得る積層体形成工程と、上記積層体の表裏両面に焼成収縮抑制層を積層する拘束工程と、上記焼成収縮抑制層を備えた上記積層体を焼成して焼成体を得る焼成工程と、上記焼成体の表裏両面から上記焼成収縮抑制層を除去する除去工程と、上記焼成体の表面及び/又は裏面に外層導体を形成する外層導体形成工程と、を備えることを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
[0008]8.請求項1乃至6のうちのいずれかに記載の多層セラミック基板を備えることを特徴とするプローブカード。
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