JP2012047720A - プローブカード用セラミック基板の製造方法及びプローブカード用セラミック基板 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はプローブカード用セラミック基板の製造方法及びプローブカード用セラミック基板に関する。
【解決手段】導電性物質で充填されたビア電極が形成されたプローブカード用セラミック基板を設ける段階と、上記セラミック基板とビア電極の間に発生したボイドに熱硬化性樹脂を含む充填物質を充填する段階と、上記補助充填剤を硬化させる段階とを含むプローブカード用セラミック基板の製造方法が提供される。
本発明によると、ビア電極とセラミック基板の間に形成されたボイドが除去されるため、ビア電極とプローブチップの間の固着強度を強化することができ、ビア電極の周辺が陷沒するような不良を防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明はプローブカード用セラミック基板の製造方法及びプローブカード用セラミック基板に関し、より具体的には、セラミック基板に形成されたボイドを除去してプローブチップの固着強度を高めたセラミック基板の製造方法及びセラミック基板に関する。

一般的な半導体テスト装置はテスター（Ｔｅｓｔｅｒ）、パフォーマンスボード（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｂｏａｒｄ）、プローブカード（Ｐｒｏｂｅ ｃａｒｄ）、チャック（Ｃｈｕｃｋ）及びプローバー（Ｐｒｏｂｅｒ）を備え、ウェーハ（Ｗａｆｅｒ）に製造されたチップ（Ｃｈｉｐ）の電気的な特性をテストする。また、半導体テスト装置であるプローブカードはテスターで発生した信号（Ｓｉｇｎａｌ）をパフォーマンスボードを通じて伝達を受け、それをウェーハ内のチップのパッド（Ｐａｄ）に伝達する役割及びチップのパッドから出力される信号をパフォーマンスボードを通じてテスターに伝達する役割をする。

従来のプローブカードは、プローブカードの中央部に開口部が形成され、信号線が形成されたプローブ基板と、プローブ基板の開口部に結合されるプローブチップ固定台と、プローブチップ固定台の底面に固定されるプローブチップで構成されている。

最近では、製品の高集積化及び小型化の傾向に伴ってテストされるチップのサイズが小さくなり、これをテストするためのプローブカードのパターン及びビア電極も小型化されつつある。

プローブカードの小型化と熱衝撃に対する信頼性のために、セラミックを利用した基板が用いられている。

セラミック基板の主成分は、低温同時焼成が可能なガラス（ｇｌａｓｓ）が多量に含まれたセラミック組成物である。

低温同時焼成セラミック（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｅｒ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｎ、ＬＴＣＣ）基板を製造する方法は様々であるが、そのうち、焼成時にセラミック基板が収縮するか否かによって収縮工法及び無収縮工法に分類することができる。

収縮工法によりセラミック基板を製造する場合、セラミック基板の収縮によって内部電極パターン及びビア電極の位置精度が低くなるため、位置精度を高めるために無収縮工法でセラミック基板を製造する。

無収縮工法により製造されるセラミック基板において、各層を成すセラミックグリーンシートは一部をパンチしてビアホールを形成した後、ビアホール内に導体ペーストを充填することでビア電極部を形成し、ビア電極部はセラミックグリーンシートに形成された内部電極と外部電極を電気的に連結する機能をする。

しかし、このような無収縮工法を用いてセラミック基板を製造する際にも、焼成時にセラミック積層体を成すセラミックグリーンシートとビア電極部、外部電極部、内部電極部が異なる材質で形成されるため、その界面で収縮特性の差及び熱膨脹係数の差により基板表面にボイドが形成される。

このようなボイドによりセラミックグリーンシートとボイドの間に十分な界面結合が形成されず、プローブチップの固着強度が弱くなり、ビア電極の周辺が陥没する不良が生じ、プローブ基板の信頼性を低下させるという問題点が発生する。

韓国特許公開第２０００−００１５７２３号公報 韓国特許公開第２００３−００５４０６６号公報 特開平１１−１４５２１４号公報

本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、本発明の目的はセラミック基板の内部のボイドを除去し、プローブチップとセラミック基板の固着強度を向上させることであり、特に、信頼度の高いプローブカード用セラミック基板を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態はビア電極が形成されたセラミック基板を設ける段階と、セラミック基板とビア電極の間に発生したボイドに熱硬化性樹脂を含む充填物質を充填する段階と、充填物質を硬化させる段階とを含むプローブカード用セラミック基板の製造方法を提供する。

上記充填物質は、スクリーン印刷または走査方法により充填されることができる。
上記充填物質を硬化させた後、上記セラミック基板の表面を研磨する段階をさらに含むことができる。

上記導電性物質はＡｇまたはＣｕであることができる。また、上記熱硬化性樹脂はポリイミドであることができる。上記充填物質はＡｇまたはＣｕパウダーを含むことができる。また、上記充填物質はセラミックパウダーを含むことができ、３００乃至４００℃で硬化されることができる。

上記充填物質は、上記セラミック基板の表面に形成されたボイドにも充填されることができる。

上記の目的を達成するために、本発明の他の実施形態は、ガラスが含まれたセラミック組成物からなるセラミック基板と、導電性物質で充填され、上記セラミック基板との間に形成されたボイドに熱硬化性樹脂を含む充填物質で充填されたビア電極を含むプローブカード用セラミック基板を提供する。

上記熱硬化性樹脂はポリイミドであることができ、上記充填物質はＡｇパウダーまたはＣｕパウダーを含むことができる。また、上記充填物質はセラミックパウダーを含むことができる。

また、上記充填物質はセラミック基板の表面に形成されたボイドに充填されることができる。

本発明の一実施形態によると、セラミック基板の内部のボイドが除去され、プローブチップとセラミック基板の固着強度が向上し、基板が平坦化され、特に、信頼度の高いプローブカード用セラミック基板及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態によるプローブカードを示す断面図である。 本発明の一実施形態によりセラミック基板のボイドを除去する工程を示す工程の流れ図である。 本発明の一実施形態によりセラミック基板のボイドを除去する工程を示す工程の流れ図である。 本発明の一実施形態によりセラミック基板のボイドを除去する工程を示す工程の流れ図である。 本発明の一実施形態によりセラミック基板のボイドを除去する方法を示すフローチャートである。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。

しかし、本発明の実施形態は様々な形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に、本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及びサイズなどは、より明確な説明のために誇張されることがあり、図面上に同じ図面符号で表示される要素は同じ要素である。

図１は、本発明の一実施形態によるプローブカードを示す断面図である。

本発明の一実施形態によるとプローブカードはビア電極が形成されたプローブ基板１３と、上記プローブ基板１３に結合されるプローブチップ１５で構成される。

プローブカードのテスターで発生した信号はパフォーマンスボードを通じてプローブ基板の外部電極パッドに伝達され、該伝達された信号は基板の内部で複数のビア電極１１と内部電極パターンを通過し、プローブチップ１５によりチップパッドに伝達される。

また、チップパッドから出力される信号はプローブチップ１５、プローブ基板の外部及び内部電極パターン、ビア電極を通過してパフォーマンスボードにより再びテスターに伝達される。

これにより、半導体テスト装置はこのような信号の入出力によってウェーハに製造されたチップの良否を選別する。

最近では、半導体チップの高集積化に伴い半導体チップパッドが微細化するだけでなく、これらの間の間隔も減少している。これによりプローブカードのプローブチップ１５は半導体ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を利用し、微細プローブの形成技術が適用されるＭＥＭＳ工程によりプローブチップが製作される。

ＭＥＭＳ工程により製作されたプローブチップは、電極パッド１２が付着されたビア電極１１に付着される。しかし、半導体チップパッドが微細化するにつれ、プローブ基板１３に形成されたビア電極も小さくなり、ビア電極とプローブ基板１３の間には、ビア電極を充填している導電性物質とプローブ基板を形成するセラミック素材の間の収縮率の差によりボイド（ｖｏｉｄ）が形成される。

上記ビア電極１１の周辺に形成されたボイドは、プローブチップ１５と電極パッド１２の間が十分に結合できないようにする。ここで、本発明は上記ビア電極１１の周辺に形成されたボイドを充填物質で充填し、プローブチップ１５と電極パッド１２の固着強度を強化させ、ビア電極１１の周辺が陷沒するという現象を防止することができる。

図２ａ乃至図２ｃは、本発明の一実施形態により誘電物質からなるセラミック基板のボイドを除去する工程を示す工程の流れ図である。

図２ａを参照すると、プローブカード用セラミック基板１００に複数のビア電極１１０が形成され、上記複数のビア電極１１０にはボイドＶが発生したビア電極１１０’がある。

上記ビアホールに導電性物質を充填して複数のビア電極１１０を形成する。

上記導電性物質は、電気伝導性に優れた銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などの物質からなることができる。

本発明の一実施形態によると、上記ビア電極１１０が形成されたセラミック基板１００は、その後、焼成及び研磨などの過程を経て平坦化される。

上記のような方法により製造されたセラミック基板１００には、焼成過程中にビア電極１１０に充填された導電性物質とセラミック基板１００の間の収縮率の差によりボイド（ｖｏｉｄ）が発生する。

ボイドＶは上記ビア電極１１０とセラミック基板１００の境界面に生じた間隙などを指し示すもので、ボイドが形成されると、その後のビア電極とプローブチップの間の結合強度を低下させ、ビア電極の周辺部が陷沒し、基板の不良を引き起こす。

図２ｂを参照すると、セラミック基板１００に形成されたボイドＶを充填して上記セラミック基板１００の屈曲を除去するために、充填物質１３０を充填する。

上記充填物質１３０は、研磨が完了した基板の表面に形成されたボイドＶに、スクリーン印刷または走査方法により充填されることができるが、これに制限されない。

微細に形成された上記ボイドＶにスクリーン印刷または直接走査する方式で充填物質１３０を充填するため、基板上にボイドＶが不規則に形成されても、それぞれのボイドＶの位置及びサイズに応じて正確に充填物質１３０を充填することができる。

上記充填物質１３０は熱硬化性樹脂を含む物質で、その後の硬化過程を通じて基板に固着される。上記充填物質１３０はポリイミドを含む熱硬化性樹脂であって、耐熱性及び耐化学性に優れた物質を用いることが好ましく、耐熱性及び耐化学性に優れた物質が基板に充填されるため、基板の信頼度を向上させることができる。

一方、上記充填物質１３０に金属パウダーまたはセラミックパウダーのような物質を含ませることで、充填物質１３０の充填密度を高めることもできる。

本発明の一実施形態によると、上記充填物質１３０はＡｇパウダーまたはＣｕパウダーを含むことができる。ＡｇパウダーまたはＣｕパウダーのようなビア電極１１０を構成する伝導性物質が含まれるため、充填物質１３０がボイドに充填された場合は、ビア電極１１０に付着してビア電極の一部を構成することができる。

本発明の他の実施形態によると、上記充填物質１３０はセラミックパウダーを含むことができる。セラミックパウダーのようなセラミック基板を構成する物質を含む充填物質１３０がボイドに充填された場合は、セラミック基板の一部を構成する役割をすることができる。

また、上記充填物質１３０はビア電極１１０の周辺に形成されたボイドＶだけでなく、セラミック基板の表面に形成されたボイドに充填され、基板の表面を滑らかにする役割をすることもできる。

上記充填物質１３０を充填した後、上記充填物質１３０を硬化させる。好ましくは、ポリイミドで構成された熱硬化性樹脂をオーブンで、約３００℃乃至４００℃の温度で、約１時間硬化させる。

上記充填物質１３０はパウダーを含む液体状態で充填されるため、３００乃至４００℃で硬化されることができる。上記充填物質１３０はパウダーを含むため、低い温度で硬化されることができ、低い温度で硬化されるため、セラミック基板に熱工程により及ぼす効果を最小化することができる。

好ましくは、上記充填物質１３０を硬化させた後、上記セラミック基板１００の表面を研磨する段階をさらに含むことができる。

本発明の一実施形態によると、不規則に形成されたボイドＶを充填するためにそれぞれのボイドＶの位置及びサイズに合わせてスクリーン印刷または走査方法で充填物質１３０を充填する。上記充填物質１３０が上記セラミック基板１００の表面に突出して形成されると、上記セラミック基板１００に屈曲が形成され、後にプローブチップを付着する際、固着強度を低下させることができる。

従って、上記セラミック基板１００を平らにするために、上記セラミック基板１００の表面を研磨する工程をさらに行う。このような研磨工程を通じて上記セラミック基板１００の表面は平らになる。

上記のような方法により硬化が完了すると、ＭＥＭＳ工程を通じてビア電極にプローブチップを付着し、プローブカードを完成する。

本発明の一実施形態により製造されたプローブカードは、上記ビア電極と上記プローブチップの固着強度を強化させ、ビア電極の周辺にボイドが形成されることを防止し、ビア電極の周辺が陷沒して基板の不良が発生することを防止することができる。

図３は、本発明の一実施形態によるセラミック基板のボイドを除去する方法を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態によると、複数のビアホールに導電性物質を充填して焼成し、複数のビア電極が形成されたセラミック基板を用意する（Ｓ１０）。上記ビアホールに充填される導電性物質はＡｇまたはＣｕのような電気伝導性の良い物質からなることができる。

焼成過程中に、ビア電極とセラミック基板の間にボイドが形成されると、上記ボイドは充填物質で充填される（Ｓ２０）。

上記ボイドには、スクリーン印刷または走査方法を通じてそれぞれのボイドの位置及びサイズに合わせて適当な量の充填物質を充填することができる。

上記充填物質はポリイミドのような熱硬化性樹脂であってもよく、上記充填物質にはＡｇパウダーまたはＣｕパウダーが混合されてボイドに充填され、ビア電極を補助する役割をすることができる。

また、上記充填物質にはセラミックパウダーが混合されてボイドに充填され、セラミック基板と上記ビア電極を充填したり、基板の表面に形成されたボイドを充填して基板の表面を平らにする役割をすることができる。

その後、上記充填物質が充填されたボイドは硬化段階を経る（Ｓ３０）。また、更なる研磨などの工程を通じてセラミック基板の表面を平坦化する工程を行った後、ＭＥＭＳ工程を通じてプローブチップを付着し、プローブカードを完成する。

本発明の一実施形態によると、ボイドが充填物質で充填されるため、ビア電極の周辺にボイドにより発生していた基板の不良を無くすことができ、ＭＥＭＳプローブピンを形成するための表面積を高め、プローブピンとビア電極の間の固着強度を高めることができる。

また、上記充填物質はポリイミドのような接合力に優れ、耐化学性に強い物質であるため、基板の信頼度を向上させることができる。

また、充填物質はビア電極を補助するように形成されるため、ビア電極で連結されるパターンの電気的抵抗を減らすことができ、プローブカード用多層電子部品の製作時にインピーダンスマッチングにおいて、有利な製作及び設計が可能となる。

Claims (14)

1. ビア電極が形成されたセラミック基板を設ける段階と、
   前記セラミック基板とビア電極の間に発生したボイドに熱硬化性樹脂を含む充填物質を充填する段階と、
   前記充填物質を硬化させる段階と、
   を含むプローブカード用セラミック基板の製造方法。
2. 前記充填物質はスクリーン印刷または走査方法により充填される、請求項１に記載のプローブカード用セラミック基板の製造方法。
3. 前記充填物質を硬化させた後、前記セラミック基板の表面を研磨する段階をさらに含む、請求項１に記載のプローブカード用セラミック基板の製造方法。
4. 前記ビア電極はＡｇまたはＣｕを含む導電性物質からなる、請求項１に記載のプローブカード用セラミック基板の製造方法。
5. 前記熱硬化性樹脂はポリイミドである、請求項１に記載のプローブカード用セラミック基板の製造方法。
6. 前記充填物質はＡｇまたはＣｕパウダーを含む、請求項１に記載のプローブカード用セラミック基板の製造方法。
7. 前記充填物質はセラミックパウダーを含む、請求項１に記載のプローブカード用セラミック基板の製造方法。
8. 前記充填物質は３００乃至４００℃で硬化される、請求項１に記載のプローブカード用セラミック基板の製造方法。
9. 前記充填物質は前記セラミック基板の表面に形成されたボイドに充填される、請求項１に記載のプローブカード用セラミック基板の製造方法。
10. ガラスが含まれたセラミックからなるセラミック基板と、
    導電性物質で充填され、前記セラミック基板と前記導電性物質との間に形成されたボイドに熱硬化性樹脂を含む充填物質が充填されたビア電極と、
    を含むプローブカード用セラミック基板。
11. 前記熱硬化性樹脂はポリイミドである、請求項１０に記載のプローブカード用セラミック基板。
12. 前記充填物質はＡｇパウダー及びＣｕパウダーの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載のプローブカード用セラミック基板。
13. 前記充填物質はセラミックパウダーを含む、請求項１０に記載のプローブカード用セラミック基板。
14. 前記充填物質はセラミック基板の表面のボイドに充填される、請求項１０に記載のプローブカード用セラミック基板。

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