JP6092729B2 - プローブカード及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はプローブカード及びその製造方法に関する。

配線基板などの被検査対象の電気特性の測定は、被検査対象の多数の電極パッドにプローブカードの接触端子を接触させて導通をとることにより行われる。

特開昭５９−１５４０５４号公報 特開平９−２２９９６３号公報 特開２０００−２９４３１１号公報 特開２００３−１７４１２０号公報

被検査対象の電気特性を精度よく測定する方法として、被検査対象の一つの電極パッドに、隣接する２つの接触端子を接触させて電気測定を行う４端子検査がある。４端子検査用のプローブカードでは、接触端子のさらなる狭ピッチ化が必要であり、従来の製造方法では対応することが困難である。

接触端子の狭ピッチ化を可能にして４端子検査を実現できるプローブカード及びその製造方法を提供することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された配線層とを備えた配線基板と、前記配線基板の絶縁層及び配線層を厚み方向に貫通し、平面視して四角形で形成された開口部であって、前記開口部の四辺の側面が階段状に形成されて階段面を備えた前記開口部と、前記配線基板の開口部の側面の階段面に形成された第１接続パッドと、前記配線基板の開口部の側面の階段面に形成された第２接続パッドであって、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドとは前記開口部の四辺の対向する階段面に対向するように配置され、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドが前記開口部の内面から露出し、かつ、前記配線層に接続された構造を有する前記第２接続パッドと、前記配線基板の開口部に形成され、前記第１接続パッド及び第２接続パッドを埋め込む樹脂部と、前記樹脂部に埋め込まれ、一端が前記第１接続パッドに接続され、他端が前記樹脂部の下面から突出する突出部となった第１ボンディングワイヤであって、前記樹脂部の下面は前記第１接続パッド及び前記第２接続パッドが配置された面と反対面であることを含む前記第１ボンディングワイヤと、前記第１ボンディングワイヤの突出部は、側面の全体が樹脂部から露出するように前記樹脂部の下面から下側に突出する第１接触端子であって、前記第１接触端子と前記第１ボンディングワイヤとは同じ金属からなる一本のボンディングワイヤから形成される前記第１接触端子と、前記樹脂部に埋め込まれ、一端が前記第２接続パッドに接続され、他端が前記樹脂部の下面から突出する突出部となった第２ボンディングワイヤと、前記第２ボンディングワイヤの突出部は、側面の全体が樹脂部から露出するように前記樹脂部の下面から下側に突出する第２接触端子であって、前記第２接触端子と前記第２ボンディングワイヤとは同じ金属からなる一本のボンディングワイヤから形成される前記第２接触端子とを有し、前記第１接触端子及び第２接触端子の各直径は、前記樹脂部に埋め込まれた第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤの各直径と同じであり、前記第１ボンディングワイヤ及び前記第２ボンディングワイヤは平面視で一本のライン上に延在し、前記第１接触端子及び前記第２接触端子が前記一本のラインに並んで配置されており、先端側に前記第１接触端子を備えた前記第１ボンディングワイヤは、先端側に前記第２接触端子を備えた前記第２ボンディングワイヤに対向して配置され、前記第１ボンディングワイヤと前記第２ボンディングワイヤとの間隔が前記先端側の位置になるにつれて狭くなるように配置され、前記第１接触端子及び第２接触端子は、被検査対象の一つの電極パッドに対してペアで接触するプローブカードが提供される。

また、その開示の他の観点によれば、絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された配線層と、前記絶縁層及び配線層を厚み方向に貫通し、平面視して四角形で形成された開口部であって、前記開口部の四辺の側面が階段状に形成されて階段面を備えた前記開口部と、前記開口部の側面の階段面に形成された第１接続パッドと、前記開口部の側面の階段面に形成された第２接続パッドであって、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドとは前記開口部の四辺の側面の対向する階段面に対向するように配置され、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドが前記開口部の内面から露出し、かつ、前記配線層に接続された構造を有する前記第２接続パッドとを備えた配線基板を用意する工程と、前記配線基板を金属基材の上に接着する工程と、前記第１接続パッドと前記金属基材の端子位置とを第１ボンディングワイヤで接続し、前記第２接続パッドと前記金属基材の端子位置とを第２ボンディングワイヤで接続して、前記金属基材の端子位置に、前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤに繋がる接合部を形成する工程と、前記配線基板の開口部内に、前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤを埋め込む樹脂部を形成する工程と、前記金属基材を除去する工程と、前記樹脂部の下面から研磨して前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤから前記接合部を除去することにより、前記第１接続パッドに接続される第１ボンディングワイヤと、前記第２接続パッドに接続される第２ボンディングワイヤとに分離する工程と、前記樹脂部を下面から除去して、前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤの先端部を前記樹脂部の下面からそれぞれ突出させて第１接触端子及び第２接触端子を得る工程とを有し、前記第１接触端子及び第２接触端子の各直径は、前記樹脂部に埋め込まれた第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤの各直径と同じであり、前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤは一本のライン上に延在し、前記第１接触端子及び第２接触端子が前記ライン上に並んで配置され、かつ、前記第１接触端子及び第２接触端子は、被検査対象の一つの電極パッドに対してペアで接触するプローブカードの製造方法が提供される。

以下の開示によれば、プローブカードを製造する際には、まず、開口部を備えた配線基板を金属基材の上に接着する。次いで、配線基板の第１接続パッドと、開口部内の金属基材の端子位置と、開口部を介して第１接続パッドと対向する領域に配置された第２接続パッドとをワイヤで順に接続する。

次いで、ワイヤを樹脂部で封止し、金属基材を除去した後に、樹脂部を下面から研磨して接合部を除去して、第１接続パッドに接続される第１ワイヤと、第２接続パッドに接続される第２ワイヤとに分離する。その後に、第１、第２ワイヤの先端部を樹脂部の下面からそれぞれ突出させて第１、第２接触端子を得る。これによって、一つの端子位置に４端子検査用の２つの接触端子を近距離で分離させて集約することができる。

また、他の態様では、第１接触端子及び第２接触端子からなるペアの接触端子が、ワイヤの延在方向と直交する方向に千鳥配列される。以上により、４端子検査用のペアの接触端子のさらなる狭ピッチ化を図ることができる。

図１（ａ）〜（ｆ）は第１実施形態のプローブカードの製造方法を示す断面図（その１）である。 図２（ａ）〜（ｃ）は第１実施形態のプローブカードの製造方法を示す断面図（その２）である。 図３（ａ）及び（ｂ）は第１実施形態のプローブカードの製造方法を示す断面図（その３）である。 図４（ａ）は図３（ｂ）の金接合部が金ワイヤの延在方向と直交する方向に一列で配置された様子を部分平面図、図４（ｂ）は図３（ｂ）の金接合部が金ワイヤの延在方向と直交する方向に千鳥配列された様子を部分平面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は第１実施形態のプローブカードの製造方法を示す断面図（その４）である。 図６は第１実施形態のプローブカードを示す断面図である。 図７（ａ）は図６のプローブカードを上側からみた縮小平面図であり、図７（ｂ）は図６のプローブカードを下側からみた縮小平面図である。 図８（ａ）は図６の第１、第２接触端子からなるペアの端子が金ワイヤの延在方向と直交する方向に一列で配置された様子を示す部分平面図、図８（ｂ）は図６の第１、第２接触端子からなるペアの端子が金ワイヤの延在方向と直交する方向に千鳥配列された様子を示す部分平面図である。 図９は図６のプローブカードで配線基板の電気特性を測定する様子を示す断面図である。 図１０（ａ）及び（ｂ）は第２実施形態のプローブカードの製造方法を示す断面図である。 図１１は第２実施形態のプローブカードを示す断面図である。

以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１〜図５は第１実施形態のプローブカードの製造方法を示す図、図６は第１実施形態のプローブカードを示す図である。本実施形態では、プローブカードの製造方法を説明しながらプローブカードの構造について説明する。

第１実施形態のプローブカードの製造方法では、図１（ａ）に示すように、まず、厚みが２００μｍ程度の銅（Ｃｕ）箔１０を用意する。銅箔１０の代わりに、ニッケル（Ｎｉ）箔などを使用してもよい。

次いで、図１（ｂ）に示すように、銅箔１０上の四角状の中央領域にめっきレジスト層１１をフォトリソグラフィによって形成する。さらに、図１（ｃ）に示すように、銅箔１０をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、銅箔１０の露出面に銅層１２を形成する。銅層１２の厚みは、１０μｍ〜１００μｍ程度に設定される。

その後に、図１（ｄ）に示すように、めっきレジスト層１１が除去される。これにより、銅箔１０の周縁部に枠状の銅層１２が厚く形成されて、銅層１２の中央領域に凹部１２ａが形成される。

この方法の他に、厚みの厚い銅箔１０の上に、中央領域に開口部が設けられたレジスト層をパターニングし、そのレジスト層をマスクにして銅箔１０を厚みの途中までエッチングすることにより、凹部を形成してもよい。

次いで、図１（ｅ）に示すように、銅箔１０の中央領域に開口部１３ａが配置されためっきレジスト層１３をフォトリソグラフィによって形成する。めっきレジスト層１３の開口部１３ａは、銅層１２の凹部１２ａよりも内側に配置される。具体的には、めっきレジスト層１３は、銅層１２の凹部１２ａの内壁面及び底面の外周部を覆うように配置される。

続いて、図１（ｆ）に示すように、銅箔１０をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、めっきレジスト層１３の開口部１３ａ内の銅箔１０の上に金層１４を形成する。その後に、図２（ａ）に示すように、めっきレジスト層１３が除去される。

これにより、銅層１２の凹部１２ａ内の銅箔１０上に金層１４が配置された状態となる。金層１４は、銅箔１０の上にワイヤボンディング法で金ワイヤを接合する際の密着層として形成され、その厚みは、例えば１００ｎｍ〜４００ｎｍ程度に設定される。

図１（ｅ）のめっきレジスト層１３の形成時に、後述する金ワイヤを接合する位置に合わせて複数のパッド形状の開口パターンを形成し、金めっき層１４をその開口パターンに形成してもよい。

以上のように、本実施形態では、金属基材の好適な一例として、銅箔１０の周縁部に枠状の銅層１２が積層され、銅層１２の凹部１２ａの底に金層１４が形成されたものを使用する。銅箔１０の代わりにニッケル箔を使用する場合は、銅層１２の代わりに枠状のニッケル層を同様に電解めっきで形成してもよい。

次いで、図２（ｂ）に示すように、厚み方向に貫通する四角状の開口部５ａが中央に設けられた枠状の配線基板５を用意する。配線基板５では、第１絶縁層２１の上に第１配線層３１が形成されている。

第１絶縁層２１の上には、第１配線層３１に到達する第１ビアホールＶＨ１が設けられた第２絶縁層２２が形成されている。第２絶縁層２２の上には第１ビアホールＶＨ１を介して第１配線層３１に接続される第２配線層３２が形成されている。

さらに同様に、第２絶縁層２２の上には、第２配線層３２に到達する第２ビアホールＶＨ２が設けられた第３絶縁層２３が形成されている。第３絶縁層２３の上には第２ビアホールＶＨ２を介して第２配線層３２に接続される第３配線層３３が形成されている。

第１〜第３絶縁層２１，２２，２３は樹脂などから形成され、第１〜第３配線層３１，３２、３３は銅などから形成される。

配線基板５の開口部５ａの側面は階段状に形成されている。第１絶縁層２１は第２絶縁層２２の端から内側に突き出る枠状の第１階段面Ｓ１を備えている。また、第２絶縁層２２は第３絶縁層２３の端から内側に突き出る枠状の第２階段面Ｓ２を備えている。そして、第１階段面Ｓ1及び第２階段面Ｓ２に第１接続パッドＰ１がそれぞれ形成されている。

さらに、配線基板５の第１接続パッドＰ１が配置された枠領域に開口部５ａを介して対向する枠領域も同様な構造を有し、第１階段面Ｓ1及び第２階段面Ｓ２に第２接続パッドＰ２がそれぞれ形成されている。

第１、第２接続パッドＰ１、Ｐ２は、第１、第２配線層３１、３２にそれぞれ繋がっている。また、第１、第２接続パッドＰ１、Ｐ２は、表面にニッケル／金めっき層などのコンタクト層（不図示）を備えている。

このように、第１接続パッドＰ１と第２接続パッドＰ２とは開口部５ａを介して対向する領域に配置されている。本実施形態では、配線基板５の少なくとも一対の対向する枠領域に第１接続パッドＰ１と第２接続パッドＰ２がそれぞれ配置されていればよいが、配線基板５の他の一対の対向する枠領域も同様な構造になっていてもよい。

配線基板５の開口部５ａの面積は、前述した銅層１２の凹部１２ａの面積よりも一回り大きな面積に設定される。

配線基板５としては各種のものを使用できるが、例えば、ガラスエポキシ樹脂を基板として使用するプリント配線板を使用することで低コスト化を図ることができる。

このようにして、開口部５ａと、その周囲の一領域に配置された第１接続パッドＰ１と、開口部５ａを介して第１接続パッドＰ１と対向する領域に配置された第２接続パッドＰ２とを含む配線基板５を用意する。

そして、図２（ｃ）に示すように、図２（ａ）の構造体の銅層１２の上に図２（ｂ）の配線基板５の下面を接着層（不図示）によって接着する。これにより、配線基板５の開口部５ａ内に銅箔１０上の金層１４が露出した状態となる。接着層としては、例えば、エポキシ樹脂系の接着シート、又はエポキシ樹脂系の液状の接着剤などが使用される。

次いで、図３（ａ）に示すように、ワイヤボンディング法に基づいて、ワイヤボンダのキャピラリ（不図示）からはみ出した第１金ワイヤ１６ａの先端部を放電により球状に丸める。そして、キャピラリを下降して第１金ワイヤ１６ａの先端球状部を配線基板の第１接続パッドＰ１に接触させ、加圧しながら加熱及び超音波振動を行うことによって、第１金ワイヤ１６ａを第１接続パッドＰ１に接合する。

続いて、図３（ａ）に図３（ｂ）を加えて参照すると、キャピラリを上昇させ、第１金ワイヤ１６ａを銅箔１０上の金層１４に移動し、第１金ワイヤ１６ａを金層１４に同様に接合させる。これにより、金層１４の上に第１金ワイヤ１６ａに繋がる金接合部Ｃを形成する。

金層１４の表面には、各接触端子が配置される多数の端子位置Ａが画定されており、第１金ワイヤ１６ａが金層１４の所定の端子位置Ａに接合されて金接合部Ｃが配置される。例えば、一つの端子位置は、被検査対象の一つの電極パッドの区画に対応する。

続いて、図３（ｂ）に示すように、キャピラリを上昇させ、第１金ワイヤ１６ａを切らずに配線基板５の第２接続パッドＰ２に移動して第２金ワイヤ１６ｂとして延ばし、第２金ワイヤ１６ｂを第２接続パッドＰ２に接合させる。その後に、第２金ワイヤ１６ｂが切断される。

上記したワイヤボンディング法の一連のステップを繰り返すことにより、配線基板５の各第１接続パッドＰ１と、金層１４の各端子位置Ａと、各第２接続パッドＰ２とをそれぞれ順次接合する。図３（ｂ）では図示されていないが、配線基板５の第２階段面Ｓ２上の第１接続パッドＰ１及び第２接続パッドＰ２にも、同様に、金接合部Ｃに接合された金ワイヤ１６が接合される。

図４（ａ）は、金層１４の各端子位置Ａに形成された金接合部Ｃの配列の様子を示す部分平面図である。図４（ａ）に示すように、各金ワイヤ１６は、平面視して一本のラインＬｘ上にそれぞれ延在し、相互に平行に並んで配列される。そして、各端子位置Ａに配置された金接合部Ｃは、金ワイヤ１６の延在方向と直交する方向Ｄに一列になって配置されている。

本実施形態では、後述するように、最終的には、一つの端子位置Ａに配置された金接合部Ｃの両側に繋がる２本の第１、第２金ワイヤ１６ａ，１６ｂの金接合部Ｃとの付け根部分がペアの接触端子となり、４端子検査に対応するようになっている。

金接合部Ｃの配置ピッチＰｘ（図４（ａ））はワイヤボンディング技術の限界スペックにより決定される。直径が１０μｍ〜２０μｍの金ワイヤ１６を使用する場合は、ワイヤの配置ピッチを４０μｍ程度以下に狭ピッチ化することが可能である。

本実施形態のワイヤボンディング法を採用しない場合は、４端子検査用のペアの接触端子の間隔もワイヤボンディング技術の限界スペックにより決定され、図４（ａ）の配置ピッチＰｘと同等になる。このため、配置ピッチＰｘ内に２つの接触端子を形成することはできず、狭ピッチでの４端子検査を実現することは困難である。

また、金ワイヤ１６を金接合部Ｃで、一度、切断する場合は、金ワイヤ１６の端部が潰れて広がるように切断される。このため、一本のラインＬｘ上に形成された第１、第２金ワイヤ１６ａ，１６ｂと平行に複数の金ワイヤ１６を配置する際に、隣接するライン同士の干渉を防ぐため、潰れて広がる分だけ配置ピッチＰｘを広く設定する必要が生じる。

しかし、本実施形態では、金ワイヤ１６を金接合部Ｃで切断せず、連続して一本のラインＬｘとして形成することで、金接合部Ｃでの潰れによる広がりがなく、隣接するライン同士を狭ピッチで配置することができる。

また、端子位置Ａにおいて、金ワイヤ１６を切断せずに連続して一本のラインＬｘ上に第１、第２ワイヤ１６ａ，１６ｂを形成することで、端子位置Ａに対する第１ワイヤ１６ａ及び第２ワイヤ１６ｂの位置ずれを防止することができる。これにより、端子位置Ａが狭ピッチであっても、一つの端子位置Ａに２つの接触端子を対応させて配置することができる。

図４（ｂ）に示すように、さらなる狭ピッチ化を図る場合は、金ワイヤ１６の一本おきに、金接合部Ｃの位置を金ワイヤ１６の延在方向にずらして配置して千鳥配列とする。

これにより、図４（ａ）の金接合部Ｃの配置ピッチＰｘの半分の位置に金接合部Ｃをさらに配置できるので、配置ピッチＰｙを図４（ａ）の配置ピッチＰｘの半分の２０μｍ程度とすることができる。この場合も、各金ワイヤ１６は、平面視して一本のラインＬｘ上に延在する。

このように、金接合部Ｃを金ワイヤ１６の延在方向と直交する方向Ｄに２列に分けて配置して千鳥配列とすることにより、金接合部Ｃの配置ピッチＰｙの狭ピッチ化を図ることができる
接触端子の数によって配線基板５の階段面の数が調整される。本実施形態では、２つの第１、第２階段面に接続パッドを配置しているが、接触端子の数に合わせて、階段数を増やすことで接続パッドの数を増加させることができる。

本実施形態では、ワイヤボンディング法で信頼性よく銅箔１０の表面に金接合部Ｃを接合するために、密着層として銅箔１０の上に金層１４を形成している。しかし、必ずしも、密着層として金層１４は必要ではなく、金層１４を省略して、銅箔１０の表面に金接合部Ｃを直接接合することも可能である。

また、金層１４の代わりに銀（Ａｇ）層を密着層として形成してもよい。

また、金ワイヤ１６の代わりに銅ワイヤを使用し、銅箔１０の上に銅接合部を形成してもよい。銅ワイヤを使用する場合においても、銅箔１０の上に密着層として金層又は銀層を形成することが好ましい。

次いで、図５（ａ）に示すように、複数の金ワイヤ１６が配置された配線基板５の開口部５ａに粘度の低い液状樹脂を塗布して開口部５ａ内に液状樹脂を充填する。その後に、液状樹脂を加熱処理によって硬化させることにより、複数の金ワイヤ１６を樹脂部４０の中に埋め込む。

樹脂部４０は弾性を有する樹脂材料又はゴム材料から形成される。好適な一例としては、シリコーン系の低弾性樹脂又はフッ素ゴムなどのヤング率が１ＭＰａ〜１０ＭＰａの材料が使用される。あるいは、アクリル系の低弾性樹脂、又はウレタンゴムなどを使用してもよい。

次いで、図５（ｂ）に示すように、銅箔１０及び銅層１２をウェットエッチングにより除去する。銅のエッチャントとしては、塩化第二鉄水溶液、又は塩化第二銅水溶液などがある。これにより、金層１４、樹脂部４０及び配線基板５の第１絶縁層２１に対して銅箔１０及び銅層１２を選択的に除去することができる。

これによって、樹脂部４０の周縁側の下面と金層１４の下面が露出した状態となる。樹脂部４０は、図１（ｄ）の銅層１２の凹部１２ａに対応する突出部４０ｘを備えて露出する。

あるいは、銅箔１０の代わりに、ニッケル箔を使用する場合は、エッチャントとして、過酸化水素水と硝酸の混合液などが使用され、同様に下地に対して選択的に除去することができる。

金属基材として、銅箔１０やニッケル箔をベースにしたものを例示するが、金層１４、樹脂部４０及び配線基板５の第１絶縁層２１に対して選択的に除去できる金属であればよく、他の金属材料を使用することも可能である。

次いで、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の構造体の下面側において、金層１４及び樹脂部をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により研磨し、さらに露出する金接合部Ｃが完全に除去されるまで研磨する。

これにより、金ワイヤ１６から金接合部Ｃが除去されたことで、第１接続パッドＰ１に接続された第１金ワイヤ１６ａと、第２接続パッドＰ２に接続された第２金ワイヤ１６ｂとに分離されて独立した状態となる。

この時点では、第１、第２金ワイヤ１６ａ，１６ｂの先端部は樹脂部４０内に埋設された状態となっており、第１、第２金ワイヤ１６ａ，１６ｂの研磨面と樹脂部４０の研磨面とが面一となる。

次いで、図６に示すように、図５（ｃ）の構造体の下面側の樹脂部４０をドライエッチングにより所定の厚み分だけ金ワイヤ１６に対して選択的に除去する。第１、第２金ワイヤ１６ａ，１６ｂの先端部が分離して独立した状態で露出する厚み分を樹脂部４０の下面から除去する。

ドライエッチングとしては、ＣＦ₄／Ｏ₂系のエッチングガスを使用する等方性エッチングが好適に採用される。

これにより、第１、第２金ワイヤ１６ａ，１６ｂの先端部が樹脂部４０の下面からそれぞれ突出して第１接触端子Ｔ１及び第２接触端子Ｔ２が得られる。樹脂部４０の下面からの第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２の突出高さＨは、例えば０．１μｍ程度であるが、１０μｍ〜２０μｍ程度で突出させてもよい。

以上により、第１実施形態のプローブカード１が得られる。

図６に示すように、第１実施形態のプローブカード１は、前述した図２（ｂ）で説明した中央に開口部５ａが設けられた枠状の配線基板５を備えている。配線基板５には、開口部５ａを介して対向する領域に第１接続パッドＰ１及び第２接続パッドＰ２がそれぞれ配置されている。

配線基板５の開口部５ａには樹脂部４０が充填されている。樹脂部４０は配線基板５の下面から突出する突出部４０ｘを備えている。そして、樹脂部４０に第１金ワイヤ１６ａ及び第２金ワイヤ１６ｂが埋め込まれている。第１金ワイヤ１６ａは、一端が、第１接続パッドＰ１に接続され、他端が、樹脂部４０の下面から突出して第１接触端子Ｔ１となっている。

また、第２金ワイヤ１６ｂは、一端が、第２接続パッドＰ２に接続され、他端が、樹脂部４０の下面から突出して第２接触端子Ｔ２となっている。

図７（ａ）は図６を上面側Ｕからみた縮小平面図、図７（ｂ）は図６を下面側Ｌからみた縮小平面図である。

図６に図７（ａ）を加えて参照すると、配線基板５の中央の四角状の開口部５ａに樹脂部４０が充填されている。また、配線基板５の四辺の枠領域に第３配線層３３（パッド）がそれぞれ並んで配置されている。

また、図６に図７（ｂ）を加えて参照すると、樹脂部４０の突出部４０ｘの下面の各端子位置Ａに第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ配置され、第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２からなるペアの端子が一列に並んで配置されている。

本実施形態のプローブカード１は４端子検査に対応するようになっている。第１接触端子Ｔ１及び第２接触端子Ｔ２が４端子検査用のペアの端子であり、被検査対象の一つの電極パッドに対応する端子位置Ａに分離されて集約されている。

図６及び図７（ｂ）に示すように、一つの端子位置Ａに４端子検査用の２つの第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２が近距離で並んで配置される。図６の第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２の間隔Ｄは、例えば、２μｍ〜５μｍ程度設定される。

図８（ａ）には、前述した図４（ａ）のように金接合部Ｃを一列で配置した場合に得られる接触端子の配列の様子が示されている。図８（ａ）は図６を上面側から透視的にみた部分平面図である。図８（ａ）において、金ワイヤ１６の部分は白抜きで示され、第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２の部分は塗りつぶし部で示されている。

図６に図８（ａ）を加えて参照すると、第１ワイヤ１６ａ及び第２ワイヤ１６ｂは、一本のラインＬｘ上に延在している。第１ワイヤ１６ａの先端部からなる第１接触端子Ｔ１と、第２ワイヤ１６ｂの先端部からなる第２接触端子Ｔ２とが、そのラインＬｘ上の端子位置Ａに並んで配置されている。

また、第１ワイヤ１６ａ及び第２ワイヤ１６ｂからなる複数のペアのワイヤが、配線基板５の開口部５ａ内で平行に並んで配置されている。そして、第１接触端子Ｔ１及び第２接触端子Ｔ２からなるペアの端子が、第１、第２ワイヤ１６ａ，１６ｂの延在方向と直交する方向Ｄに一列に並んで配置されている。

また、図８（ｂ）には、前述した図４（ｂ）のように金接合部Ｃを千鳥配列した場合に得られる接触端子の配列の様子が示されている。図８（ｂ）においても、金ワイヤ１６の部分は白抜きで示され、第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２の部分は塗りつぶし部で示されている。

図８（ｂ）に示すように、上記した図８（ａ）と同様に、第１ワイヤ１６ａ及び第２ワイヤ１６ｂは、一本のラインＬｘ上に延在している。第１ワイヤ１６ａの先端部からなる第１接触端子Ｔ１と、第２ワイヤ１６ｂの先端部からなる第２接触端子Ｔ２とが、そのラインＬｘ上の端子位置Ａに並んで配置されている。

前述した図４（ｂ）では、端子位置Ａを千鳥配列で画定し、その端子位置Ａに金接合部Ｃを配置したので、金接合部Ｃが除去されて得られる２つの第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２においても千鳥配列で配置される。

このようにして、第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２からなる複数のペアの端子が、第１、第２金ワイヤ１６ａ，１６ｂの延在方向と直交する方向Ｄに２列で配置されて千鳥配列されている。

前述した図４（ｂ）で説明したように、端子位置Ａを千鳥配置とすることにより、２つの第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２からなるペアの端子同士の配置ピッチＰｙを図８（ａ）のペアの端子同士の配置ピッチＰｘの半分に狭くすることができる。

また、図６の部分拡大断面図に示すように、各接触端子Ｔの先端の接触面ＣＳは平坦面となっている。さらに、接触端子Ｔは金ワイヤ１６の先端部からなるので、樹脂部４０から突出する接触端子Ｔの直径Ｗ１は、樹脂部４０内に埋設された金ワイヤ１６の直径Ｗ２と同じである。

また、２つの第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２は、先端側になるにつれてそれらの間隔が狭くなるように、相互に逆の方向に傾斜している。

本実施形態では、接触端子Ｔとして、従来技術と違って、金ワイヤ１６よりも太い球形状などの端子を用いないため、一つの接触端子Ｔの直径を小さくすることができる。このため、２つの第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２を狭い間隔で並べたペアの接触端子Ｔを形成することができる。その結果、被検査対象の電極パッドの狭ピッチ化にも対応できる４端子検査用のプローブカードを構築することができる。

複数の金ワイヤ１６は樹脂部４０の中に埋め込まれて樹脂部４０で保持されている。樹脂部４０はシリコーン系の低弾性樹脂やフッ素ゴムなどから形成され、適度な弾性を有する。

金ワイヤ１６は樹脂部４０の中で引き回しされて、金ワイヤ１６の先端部が樹脂部４０の突出部４０ｘの下面から突出して接触端子Ｔとなっている。これにより、弾性を有する樹脂部４０を下側に押圧する際に、各接触端子Ｔに適切な接触圧をかけることができる。

樹脂部４０の突出部４０ｘを備えることで、樹脂部４０がより弾性変形しやすくなり、接触端子Ｔの被検査対象への接触を安定させることできる。

なお、樹脂部４０の突出部４０ｘが不要な場合は、突出部４０ｘを省略してもよい。この場合は、前述した図１（ｂ）〜図１（ｄ）の工程が省略され、図６のプローブカード１において、樹脂部４０の下面と配線基板５の下面とが面一の構造になる。

また、本実施形態のプローブカード１は、接触端子Ｔ及び、接触端子Ｔと配線基板５とを電気的に接続するための配線を単一の金ワイヤ１６によって一体的に形成することができる。このため、プローブカードを歩留りよく低コストで製造することができる。

次に、第1実施形態のプローブカード１を使用して被検査対象の電気特性を測定する方法について説明する。

図９に示すように、プローブカード１の第３配線層３３（パッド）に計測器などの検査用装置（不図示）の端子が電気的に接続され、検査用装置からプローブカード１を介して被検査対象に各種の試験信号が供給されて被検査対象の電気特性が測定される。

図９には、インターポーザなどの配線基板の電気特性を測定する例が示されている。ステージ６の上に配置された測定用の配線基板５０の電極パッド５２にプローブカード１の接触端子Ｔが接触するように、プローブカード１を配線基板５０の上に配置する。

図９の部分拡大図に示すように、本実施形態のプローブカード１は４端子検査に対応するようになっている。測定用の配線基板５０の一つの電極パッド５２に、第１金ワイヤ１６ａに接続された第1接触端子Ｔ１と、別の第２金ワイヤ１６ｂに接続された第２接触端子Ｔ２とが分離された状態でペアになって接触する。

例えば、第1接触端子Ｔ１に接続される回路が電流供給回路となり、第２接触端子Ｔ２に接続される回路が電圧測定回路となる。

一般的な２端子検査では、プローブカード１の配線抵抗、及び接触端子Ｔと測定用の配線基板５０の電極パッド５２との接触抵抗を含むため、配線基板５０のみの抵抗値を精密に測定することは困難である。

しかし、４端子検査を採用することにより、電流を流す回路と電圧を測定する回路とを独立させるため、配線抵抗や接触抵抗を無視できるようなり、配線基板５０の抵抗値を精密に測定することができる。

さらに、プローブカード１の樹脂部４０の上に押圧機構５４を配置し、樹脂部４０を下側に押圧する。押圧機構５４の押圧力は、ロードセルなどの荷重検出手段で検出されて調整される。

前述したように、樹脂部４０は適度な弾性を有するため、押圧機構５４からの押圧力に追随して全ての接触端子Ｔを適度な接触圧で配線基板５０の電極パッド５２に押し付けることができる。

しかも、樹脂部４０は配線基板５の下面から突き出る突出部４０ｘを備えているので、樹脂部４０がより弾性変形しやすくなり、接触端子Ｔの接触の安定性を向上させることができる。

このように、本実施形態のプローブカード１は、接触端子Ｔの接触圧を調整するための押圧機構５４を備えている。これにより、検査用装置から電流を配線基板５０に供給することに基づいて、配線基板５０の抵抗値の測定などの電気的な検査を信頼性よく行うことができる。

本実施形態では、配線基板５０の電極パッド５２がエリアアレイ状に配置されている場合は、一列ずつスキャンさせることで、配線基板５０の全ての電極パッド５２の電気特性を測定することができる。

なお、本実施形態では、被検査対象として、インターポーザなどの配線基板５０を例示した。この他に、半導体回路が形成されたシリコンウェハなどの半導体基板、あるいは、配線基板に半導体チップが実装されたモジュール基板などの各種の電子部品の電気的な検査に使用することができる。

また、本実施形態の製造方法を使用して、２端子検査用のプローブカードを製造してもよい。

（第２実施形態）
図１０は第２実施形態のプローブカードの製造方法を示す図、図１１は第２実施形態のプローブカードを示す図である。第２実施形態では、絶縁被覆付きの金ワイヤを使用する。

第２実施形態のプローブカードの製造方法では、図１０（ａ）示すように、第１実施形態で使用した金ワイヤ１６の代わりに、絶縁被覆付きの金ワイヤ６６を使用する。絶縁被覆付きの金ワイヤ６６は、金ワイヤ部６６ａと、その外面に被覆された樹脂などからなる絶縁被覆部６６ｂとにより形成される。

そして、第１実施形態の図３（ａ）〜図３（ｂ）と同様に、配線基板５の第１接続パッドＰ１と、金層１４の端子位置Ａと、第２接続パッドＰ２とを絶縁被覆付きの金ワイヤ６６で接続する。絶縁被覆付きの金ワイヤ６６では、ワイヤボンディングする際に絶縁被覆部６６ｂが破れて金ワイヤ部６６ａが各箇所に接合される。

このようにして、第１実施形態と同様に、配線基板５の第１接続パッドＰ１と、銅箔１０上の金層１４の各端子位置Ａと、第２接続パッドＰ２とが金ワイヤ部６６ａで接合され、金層１４の各端子位置Ａに金接合部Ｃが形成される。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、第１実施形態の図５（ａ）〜図５（ｃ）と同一の工程を遂行することにより、絶縁被覆付きの金ワイヤ６６の研磨面と樹脂部４０の研磨面とを面一にする。

その後に、図１１に示すように、第１実施形態の図６と同様な方法により、樹脂部４０の下面から樹脂部４０をドライエッチングによって所定の厚み分だけ除去する。金ワイヤ部６６ａの先端部が分離して独立した状態で露出する厚み分を樹脂部４０の下面から除去する。

このとき、金ワイヤ部６６ａを被覆する絶縁被覆部６６ｂが樹脂部４０と同時にエッチングされて除去され、金ワイヤ部６６ａの先端部が露出する。

これにより、樹脂部４０の下面から金ワイヤ部６６ａの先端部が突出して、各端子位置Ａに第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ得られる。以上により、第２実施形態のプローブカード２が製造される。

図１１の部分拡大断面図に示すように、各接触端子Ｔの先端の接触面ＣＳは平坦面となっている。さらに、接触端子Ｔは金ワイヤ部６６ａの先端部からなるので、樹脂部４０から突出する接触端子Ｔの直径Ｗ３は、樹脂部４０内に埋設された金ワイヤ部６６ａの直径Ｗ４と同じである。

また、２つの第１、第２接触端子Ｔ１，Ｔ２は、先端側になるにつれてそれらの間隔が狭くなるように、相互に逆の方向に傾斜している。

第２実施形態では、絶縁被覆付きの金ワイヤ６６を使用するので、ワイヤ同士が接触しても電気ショートが発生するおそれがない。このため、ワイヤ同士の接触を気にする必要がないので、ワイヤの引き回しの自由度を向上させることができる。従って、狭ピッチでのワイヤボンディングが可能になり、接触端子のさらなる狭ピッチ化を図ることができる。

第２実施形態のプローブカード２は、第１実施形態のプローブカード１と同様な効果を奏する。

１，２，…プローブカード、５…配線基板、５ａ，１３ａ…開口部、６…ステージ、１０…銅箔、１１，１３…めっきレジスト層、１２…銅層、１２ａ…凹部、１４…金層、１６…金ワイヤ、１６ａ…第１金ワイヤ、１６ｂ…第２金ワイヤ、２１…第１絶縁層、２２…第２絶縁層、２３…第３絶縁層、３１…第１配線層、３２…第２配線層、３３…第３配線層、４０…樹脂部、４０ｘ…突出部、５０…測定用の配線基板、５２…電極パッド、５４…押圧機構、６６…絶縁被覆付の金ワイヤ、６６ａ…金ワイヤ部、６６ｂ…絶縁被覆部、Ａ…端子位置、Ｃ…金接合部、ＣＳ…接触面、Ｐ１…第１接続パッド、Ｐ２…第２接続パッド、Ｓ１…第１階段面、Ｓ２…第２階段面、Ｔ…接触端子、Ｔ１…第１接触端子、Ｔ２…第２接触端子、ＶＨ１…第１ビアホール、ＶＨ２…第２ビアホール。

Claims (10)

1. 絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された配線層とを備えた配線基板と、
   前記配線基板の絶縁層及び配線層を厚み方向に貫通し、平面視して四角形で形成された開口部であって、前記開口部の四辺の側面が階段状に形成されて階段面を備えた前記開口部と、
   前記配線基板の開口部の側面の階段面に形成され、前記配線層に接続された構造を有する第１接続パッドと、
   前記配線基板の開口部の側面の階段面に形成された第２接続パッドであって、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドとは前記開口部の四辺の側面の対向する階段面に対向するように配置され、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドが前記開口部の内面から露出し、かつ、前記配線層に接続された構造を有する前記第２接続パッドと、
   前記配線基板の開口部に形成され、前記第１接続パッド及び第２接続パッドを埋め込む樹脂部と、
   前記樹脂部に埋め込まれ、一端が前記第１接続パッドに接続され、他端が前記樹脂部の下面から突出する突出部となった第１ボンディングワイヤであって、前記樹脂部の下面は前記第１接続パッド及び前記第２接続パッドが配置された面と反対面であることを含む前記第１ボンディングワイヤと、
   前記第１ボンディングワイヤの突出部は、側面の全体が樹脂部から露出するように前記樹脂部の下面から下側に突出する第１接触端子であって、前記第１接触端子と前記第１ボンディングワイヤとは同じ金属からなる一本のボンディングワイヤから形成される前記第１接触端子と、
   前記樹脂部に埋め込まれ、一端が前記第２接続パッドに接続され、他端が前記樹脂部の下面から突出する突出部となった第２ボンディングワイヤと、
   前記第２ボンディングワイヤの突出部は、側面の全体が樹脂部から露出するように前記樹脂部の下面から下側に突出する第２接触端子であって、前記第２接触端子と前記第２ボンディングワイヤとは同じ金属からなる一本のボンディングワイヤから形成される前記第２接触端子と
   を有し、
   前記第１接触端子及び第２接触端子の各直径は、前記樹脂部に埋め込まれた第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤの各直径と同じであり、
   前記第１ボンディングワイヤ及び前記第２ボンディングワイヤは平面視で一本のライン上に延在し、前記第１接触端子及び前記第２接触端子が前記一本のラインに並んで配置されており、
   先端側に前記第１接触端子を備えた前記第１ボンディングワイヤは、先端側に前記第２接触端子を備えた前記第２ボンディングワイヤに対向して配置され、前記第１ボンディングワイヤと前記第２ボンディングワイヤとの間隔が前記先端側の位置になるにつれて狭くなるように配置され、
   前記第１接触端子及び第２接触端子は、被検査対象の一つの電極パッドに対してペアで接触することを特徴とするプローブカード。
2. 前記第１接触端子及び第２接触端子の先端の接触面は、平坦面となっていることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
3. 前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤからなる複数のペアのボンディングワイヤが、前記配線基板の開口部内に平行に並んで配置されており、
   前記第１接触端子及び第２接触端子からなるペアの接触端子が、前記ボンディングワイヤの延在方向と直交する方向に一列に並んで配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブカード。
4. 前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤからなる複数のペアのボンディングワイヤが、前記配線基板の開口部内に平行になって並んで配置されており、
   前記第１接触端子及び第２接触端子からなるペアの接触端子が、前記ボンディングワイヤの延在方向と直交する方向に千鳥配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブカード。
5. 前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤは、絶縁被覆付ワイヤであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプローブカード。
6. 絶縁層と、
   前記絶縁層の上に形成された配線層と、
   前記絶縁層及び配線層を厚み方向に貫通し、平面視して四角形で形成された開口部であって、前記開口部の四辺の側面が階段状に形成されて階段面を備えた前記開口部と、
   前記開口部の側面の階段面に形成された第１接続パッドと、
   前記開口部の側面の階段面に形成された第２接続パッドであって、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドとは前記開口部の四辺の側面の対向する階段面に対向するように配置され、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドが前記開口部の内面から露出し、かつ、前記配線層に接続された構造を有する前記第２接続パッドと
   を備えた配線基板を用意する工程と、
   前記配線基板を金属基材の上に接着する工程と、
   前記第１接続パッドと前記金属基材の端子位置とを第１ボンディングワイヤで接続し、前記第２接続パッドと前記金属基材の端子位置とを第２ボンディングワイヤで接続して、前記金属基材の端子位置に、前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤに繋がる接合部を形成する工程と、
   前記配線基板の開口部内に、前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤを埋め込む樹脂部を形成する工程と、
   前記金属基材を除去する工程と、
   前記樹脂部の下面から研磨して前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤから前記接合部を除去することにより、前記第１接続パッドに接続される第１ボンディングワイヤと、前記第２接続パッドに接続される第２ボンディングワイヤとに分離する工程と、
   前記樹脂部を下面から除去して、前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤの先端部を前記樹脂部の下面からそれぞれ突出させて第１接触端子及び第２接触端子を得る工程と
   を有し、
   前記第１接触端子及び第２接触端子の各直径は、前記樹脂部に埋め込まれた第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤの各直径と同じであり、
   前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤは一本のライン上に延在し、前記第１接触端子及び第２接触端子が前記ライン上に並んで配置され、かつ、
   前記第１接触端子及び第２接触端子は、被検査対象の一つの電極パッドに対してペアで接触することを特徴とするプローブカードの製造方法。
7. 前記第１接触端子及び第２接触端子の先端の接触面は、平坦面となっていることを特徴とする請求項６に記載のプローブカードの製造方法。
8. 前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤからなる複数のペアのボンディングワイヤが、前記配線基板の開口部内に平行に並んで配置され、
   前記第１接触端子及び第２接触端子からなるペアの接触端子が、前記ボンディングワイヤの延在方向と直交する方向に一列に並んで配置されることを特徴とする請求項６又は７に記載のプローブカードの製造方法。
9. 前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤからなる複数のペアのボンディングワイヤが、前記配線基板の開口部内に平行になって並んで配置され、
   前記第１接触端子及び第２接触端子からなるペアの接触端子が、前記ボンディングワイヤの延在方向と直交する方向に千鳥配列されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のプローブカードの製造方法。
10. 前記第１ボンディングワイヤ及び第２ボンディングワイヤは、絶縁被覆付ワイヤであることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載のプローブカードの製造方法。

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