陶瓷、探针引导构件、探针卡及封装检查用插座制造技术

一种陶瓷，其以质量％计含有：Si

Ceramic, probe guide component, probe card and socket for package inspection

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷、探针引导构件、探针卡及封装检查用插座
本专利技术涉及一种陶瓷、探针引导构件、探针卡及封装检查用插座。
技术介绍
例如，在IC芯片的检查工序中，使用探针卡。图1示出了探针卡的结构示例的截面图，图2示出了探针引导器的结构示例的俯视图。如图1和图2所示，探针卡10是一种检查用具，具备针状的探针11以及具有用于穿插各探针11的多个贯通孔12a的探针引导器(探针引导构件)12。并且，IC芯片14的检查是通过使多个探针11与硅晶圆13上形成的IC芯片14接触来进行的。专利文献1例举了一种以氮化珪素25～60质量％和氮化硼40～75质量％的混合物为主要原料的陶瓷。另外，专利文献2公开了涉及易切削性陶瓷的技术方案，其特征在于，主要成分由氮化硼30～50质量％和氧化锆50～70质量％构成。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2005-226031号公报专利文献2:国际公开第2002/082592号
技术实现思路
专利技术要解决的问题随着近年来元件的微细化、高性能化，对于用于其检查装置的探针引导器，要求具有与硅晶圆13同等程度的热膨胀率，能够承受探针负载的机械强度(弯曲强度)，能够高精度地大量加工用于穿过微小探针的孔等。例如，IC芯片检查工序的检查效率取决于可与IC芯片同时接触的探针的个数。因此，近年来，通过微机电系统(MEMS，MicroElectroMechanicalSystems)，高密度地竖立设置几万个微小探针的探针卡不断实用化。如上述图2所示，在探针引导器12上，需要在与探针卡10的各探针11对应的位置设置贯通孔12a。根据其检查装置的规格不同，探针卡10的探针11的设置位置、形状等也各式各样，相应地，贯通孔12a的设置位置、形状等也各式各样。例如，探针11为针状的情况下，采用圆形的孔作为贯通孔12a；需要根据探针11的形状，形成各种形状的贯通孔12a。孔的内径、孔的间距也取决于探针11的种类和配置，例如，有时将直径50μm的贯通孔以60μm间距(贯通孔间的壁厚为10μm左右)设置。这种小的贯通孔需要设置几万个。因此，要求是易于进行精密加工的材料。尤其是在探针引导器12的贯通孔12a与探针11接触时，如果产生微粒，有时会导致元件受损或检查失败，探针卡10的维修保养次数增加。因此，还要求探针引导器12的贯通孔12a内表面的粗糙度小，即加工表面光滑。在此，随着IC芯片的线路微细化，要求探针数量增加，并且探针接触的焊盘间距离(间距)变窄，要求探针的位置精度进一步提高。为了应对该窄间距，进一步要求探针小型化，另外，开始使用各种形状的探针。另一方面，在用于探针引导器的材料方面，以提高探针位置精度为目的，产生了降低厚度、形成与探针的形状变化相对应的微细孔等需求。但是，如果降低探针引导器用材料的厚度，则部件的强度下降，承受不住探针负载而发生变形，其结果导致探针的位置精度下降。另外，有时探针引导器用材料会破损。为了应对这些要求，对于探针引导器，要求具有极其优异的机械特性。以上，主要对探针引导器进行了说明，但作为要求同样性能的用途，还有封装检查用插座等检查用插座。在此，专利文献1和2中记载的陶瓷虽然具有与硅同等程度的热膨胀系数，并具有一定的机械强度和易切削性，但对于加工表面的光滑度完全没有考虑。本专利技术的目的在于提供一种具有与硅同等程度的热膨胀系数和优异的机械强度、能够高精度地实现精细加工且加工表面光滑、使用时能够抑制微粒产生的陶瓷、采用该陶瓷的探针引导构件、探针卡和检查用插座。用于解决问题的方案本专利技术人等为了实现上述的目的，立足于通过将高膨胀陶瓷的ZrO2复合于高强度陶瓷的Si3N4，从而得到具有与硅晶圆同等程度的热膨胀率且高强度的陶瓷，深入反复研究，结果得到下述的认知。(a)由于Si3N4复合有ZrO2的陶瓷材料是极其硬的材料，因此难以通过机械加工形成微细孔。为此，优选以激光加工制作微细孔来得到探针引导器板。(b)但是，仅仅单纯进行激光加工，难以使加工表面(例如，探针引导器的贯通孔内表面)光滑。为此，使其含有规定量的氧化物。作为氧化物，可列举出MgO、Y2O3、CeO2、CaO、HfO2、TiO2、Al2O3、SiO2、MoO3、CrO、CoO、ZnO、Ga2O3、Ta2O5、NiO和V2O5等。本专利技术基于上述认知而完成，主要内容为下述的技术方案。(1)一种陶瓷，其以质量％计含有：Si3N4：20.0～60.0％；ZrO2：25.0～70.0％；以及，选自MgO、Y2O3、CeO2、CaO、HfO2、TiO2、Al2O3、SiO2、MoO3、CrO、CoO、ZnO、Ga2O3、Ta2O5、NiO和V2O5中的1种以上：5.0～15.0％。(2)根据上述(1)的陶瓷，其以质量％计含有：选自MgO、Y2O3、CeO2、CaO和HfO2中的1种以上；以及，选自TiO2、Al2O3、SiO2、MoO3、CrO、CoO、ZnO、Ga2O3、Ta2O5、NiO和V2O5中的1种以上。(3)根据上述(1)或(2)的陶瓷，其中，ZrO2的晶相为：正方晶、正方晶和单斜晶、立方晶、立方晶和正方晶、或者立方晶和单斜晶。(4)根据上述(1)～(3)中任一项的陶瓷，其中，ZrO2的晶相为立方晶。(5)根据上述(1)～(4)中任一项的陶瓷，其在-50～500℃下的热膨胀系数为3.0×10-6～6.0×10-6/℃，且三点弯曲强度为700MPa以上。(6)一种探针引导构件，其是用于对探针卡的探针进行引导的探针引导构件，所述探针引导构件具备：使用上述(1)～(5)中任一项的陶瓷而得到的板状的主体部；以及，所述主体部中用于穿插所述探针的多个贯通孔和/或狭缝。(7)根据上述(6)的探针引导构件，其中，所述多个贯通孔的内表面和/或所述狭缝的内表面的表面粗糙度以Ra计为0.25μm以下。(8)一种探针卡，其具备：多个探针；以及，上述(6)或(7)的探针引导构件。(9)一种封装检查用插座，其使用上述(1)～(5)中任一项的陶瓷。专利技术的效果根据本专利技术，能够得到具有与硅同等程度的热膨胀系数和优异的机械强度、能够高精度地实现精细加工、且加工表面光滑、使用时能够抑制微粒产生的陶瓷，作为探针引导构件、探针卡和检查用插座尤其有用。附图说明图1是探针卡的结构示例的截面图。图2是探针引导器的结构示例的俯视图。图3是从上方拍摄的实施例6的微细加工后的孔的照片。图4是从上方拍摄的比较例3的微细加工后的孔的照片。图5是从上方拍摄的比较例4的微细加工后的孔的照片。图6是从实施例6的微细加工后的孔的内表面拍摄的照片。图7是从比较例5的微细加工后的孔的内表面拍摄的照片。图8是激光加工时的状态的示意图。具体实施方式...

【技术保护点】
1.一种陶瓷，其以质量％计含有：/nSi

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171110 JP 2017-2177001.一种陶瓷，其以质量％计含有：
Si3N4：20.0～60.0％；
ZrO2：25.0～70.0％；以及，
选自MgO、Y2O3、CeO2、CaO、HfO2、TiO2、Al2O3、SiO2、MoO3、CrO、CoO、ZnO、Ga2O3、Ta2O5、NiO和V2O5中的1种以上：5.0～15.0％。


2.根据权利要求1所述的陶瓷，其以质量％计含有：
选自MgO、Y2O3、CeO2、CaO和HfO2中的1种以上；以及，
选自TiO2、Al2O3、SiO2、MoO3、CrO、CoO、ZnO、Ga2O3、Ta2O5、NiO和V2O5中的1种以上。


3.根据权利要求1或2所述的陶瓷，其中，ZrO2的晶相为：正方晶、正方晶和单斜晶、立方晶、立方晶和正方晶、或者立方晶和单斜晶。

【专利技术属性】
技术研发人员：山岸航，森一政，卫藤俊一，
申请(专利权)人：飞罗得材料技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP