(57)【要約】【課題】  基板の封止方法および発光ダイオードデバイスの作製方法を提供する。【解決手段】  本発明は、  （ａ１）基板の上面上に実装された複数のチップを有する基板を提供することと、  （ｂ１）ドライフィルムフォトレジストを基板の上面上に圧着してフォトレジスト層を形成することと、  （ｃ１）マスクを介してフォトレジスト層を光源で露光して未露光フォトレジスト領域と露光フォトレジスト領域とを形成することと、  （ｄ１）フォトレジスト層を現像して未露光フォトレジスト領域の下側部分を露出させることと、  （ｅ１）成形材料を用いて基板の上面を成形することと、  （ｆ１）成形材料を硬化させることと、  （ｇ１）フォトレジスト除去剤を用いて未露光フォトレジスト領域を基板から除去することと、を含む、基板の封止方法に関する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ１）基板の上面上に実装された複数のチップを有する基板を提供することと、
（ｂ１）ドライフィルムフォトレジストを前記基板の上面上に圧着してフォトレジスト層を形成することと、
（ｃ１）マスクを介して前記フォトレジスト層を光源で露光して未露光フォトレジスト領域と露光フォトレジスト領域とを形成することと、
（ｄ１）前記フォトレジスト層を現像して前記未露光フォトレジスト領域の下側部分を露出させることと、
（ｅ１）成形材料を用いて前記基板の上面を成形することと、
（ｆ１）前記成形材料を硬化させることと、
（ｇ１）フォトレジスト除去剤を用いて前記未露光フォトレジスト領域を前記基板から除去することと、
を含む、基板の封止方法。
【請求項２】
前記基板が、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）ガラスおよびセラミックスからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チップがフリップチップ方式で前記基板上に実装される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記チップがワイヤーボンド方式で前記基板上に実装される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記チップがＬＥＤチップである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
工程（ｄ１）が、０．１〜１．５ｖ／ｖ％の濃度を有する炭酸ナトリウムの水性溶液を現像液として用いることにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｅ１）で、前記成形材料が、前記基板の上面上に実装された前記チップ上にコンフォーマルコーティングを形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
工程（ｆ１）の硬化が、前記基板を加熱することにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
工程（ｆ１）の硬化が、前記基板を光源で露光することにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｇ１）で使用される前記フォトレジスト除去剤が、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とポリ（プロピレングリコール）ジアミン（ＰＰＧ−ジアミン）とジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）との混合物である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
（ａ２）フリップチップ方式で基板の上面上に実装された複数のＬＥＤチップを有する基板を提供することと、
（ｂ２）ドライフィルムフォトレジストを前記基板の上面上に圧着してフォトレジスト層を形成することと、
（ｃ２）マスクを介して前記フォトレジスト層を光源で露光して未露光フォトレジスト領域と露光フォトレジスト領域とを形成することと、
（ｄ２）前記フォトレジスト層を現像して前記未露光フォトレジスト領域の下側部分を露出させることと、
（ｅ２）成形材料を用いて前記基板の上面を成形することと、
（ｆ２）前記成形材料を硬化させることと、
（ｇ２）フォトレジスト除去剤を用いて前記未露光フォトレジスト領域を前記基板から除去することと、
を含む、ＬＥＤデバイスの作製方法。
【請求項１２】
前記基板が、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）ガラスおよびセラミックスからなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
工程（ｄ２）が、０．１〜１．５ｖ／ｖ％の濃度を有する炭酸ナトリウムの水性溶液を現像液として用いることにより行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
工程（ｅ２）で、前記成形材料が、前記基板の上面上に実装された前記チップ上にコンフォーマルコーティングを形成する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
工程（ｆ２）の硬化が、前記基板を加熱することにより行われる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
工程（ｆ２）の硬化が、前記基板を光源で露光することにより行われる、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライフィルムフォトレジストとフォトリソグラフィー技術とを利用することによる基板の封止に関する。さらに、本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスの作製に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤーボンディングは、１９５０年代以降、電子パッケージおよび電子アセンブリーの主流の作製プロセスになっている。ワイヤーボンディングは、非常に微細なボンディングワイヤーを介して電子デバイス中のマイクロ電子素子の電気的接続を提供する。このボンディングワイヤーは、通常、直径が１〜３ミルであり、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、または銅（Ｃｕ）で作製される。ワイヤーボンディングに現在使用されている方法としては、たとえば、熱圧着法、超音波法、およびサーモソニック法が挙げられる。ワイヤーボンディングに関する出版物としては、たとえば、（特許文献１）が挙げられる。ワイヤーボンディングは、以下の共通の欠点を有することが明らかにされている。
・ワイヤーボンドパッドのクレータリングまたはピーリング
・ワイヤーボンドの破損（ウィークボンドまたはボンドリフトを生じる）
・統一性のないテール（周囲回路上の他のボンドまたはトレースとの短絡の原因となる）
・不十分な溶接（ウィークボンドを生じる）
・ボンドパッド上への不適切な定置（短絡および不良溶接部を生じる）
【０００３】
そのほかに、従来のワイヤーボンディングパッケージは、片面冷却型であり、通常、ヒートシンキングを必要とするので、余分の基板スペースが必要になる。
【０００４】
過去５０年間にわたり、半導体工業の発展は、実にめざましいものであり、集積回路（ＩＣ）の集積化、超小型化、および熱放散が等しくめざましい進歩を遂げたことにより大きく歩みを進めてきた。ワイヤーボンディングは、もはや現代の電子パッケージおよび電子アセンブリーのニーズを満たさない。
【０００５】
したがって、フリップチップパッケージングが代替として開発されてきた。フリップチップパッケージングは、多くの利点、たとえば、良好な伝導性、良好な熱放散、および最小限のチップサイズを提供する。それに加えて、フリップチップパッケージングは、標準的なワイヤーボンディングよりも優れた便益を提供する。たとえば、フリップチップパッケージングは、標準的なワイヤーボンディングでは達成できないハイピンアウトデザインおよびハイスピードデザインの作製を可能にする。さらに、フリップチップパッケージングは、素子と基板との間の電子信号の伝送距離を低減する。現在では、フリップチップパッケージングは、電子パッケージおよび電子アセンブリーの作製に広く使用されている。
【０００６】
環境的損傷および機械的損傷からＩＣパッケージを保護するためにコンフォーマルコーティングを形成することが一般に知られている。コンフォーマルコーティングは、ＩＣパッケージ内に収容された素子を湿分、溶媒侵食などから守ることにより、素子の寿命を長くする。コンフォーマルコーティングは、通常、ディップ塗布、スプレー塗布、または単純なフロー塗布により適用される。しかしながら、ＩＣパッケージの望ましくない部分上に形成されたコーティングは、機械な力の印加たとえばスカーピング（ｓｃａｒｐｉｎｇ）を行わないかぎり、容易に除去することができない。
【０００７】
基板の望ましくない領域のレジスト層を容易に除去しうる基板の封止方法が依然として必要とされている。
【０００８】
他の態様では、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、発光デバイスとして広く使用されてきた半導体素子である。先行技術のデバイスの１つでは、適正な光出力を生成するために単一のハウジング内で多数のＬＥＤが利用される。このタイプのＬＥＤの欠点は、光出力が不十分であることである。この欠点に対処するために、多数のＬＥＤの代替として単一のＬＥＤを使用することが提案されている。たとえば、（特許文献２）には、多数のＬＥＤがそれぞれそれ自体のドーム（レンズ）を有して含まれる増強された光出力のＬＥＤデバイスが開示されている。しかしながら、そのようなタイプのＬＥＤは、光出力が電力消費に対して最適化されないうえにより高い電流を必要とする。
【０００９】
白色光を発するＬＥＤが望ましい。白色光を生成するために、均一に混合されたさまざまな色彩の光、たとえば、赤色光、緑色光、および青色光を発する複数のＬＥＤチップを収容した発光パッケージを作製することが知られている。また、ＬＥＤの作製でコンフォーマルコーティング技術を利用することも知られている。たとえば、（特許文献３）には、青色波長またはそれよりも短い波長を有する光を発するＬＥＤダイを提供することと、ＬＥＤ光を白色光の第１の色成分に変換する第１の蛍燐光体を用いてＬＥＤダイの複数の表面上にコンフォーマルコーティングを施すことと、伝送バインダー中の第２の蛍燐光体を用いてコンフォーマルコーティングを有するＬＥＤダイを実質的に封止することと、を含む、白色光ＬＥＤの製造方法が開示されている。（特許文献３）では、フォトレジストは、支持基板の表面を覆うように堆積され、そして蛍燐光体が堆積されるＬＥＤダイの表面から除去される。次に、ＬＥＤダイは、蛍燐光体を用いてＬＥＤの表面にコンフォーマルコーティングを施すために、荷電蛍燐光体粒子を含有する溶液中に浸漬される。（特許文献３）の方法の欠点は、非常に薄肉のコンフォーマル蛍燐光体層コーティングに好適であるにすぎないうえにシリコン系封止材料が唯一のＵＶ感光性タイプであることである。
【００１０】
コンフォーマルコーティング技術に加えて、スクリーン印刷技術も、各ＬＥＤ上にコンフォーマルコーティングを提供するためにＬＥＤの作製に一般に利用される。たとえば、（特許文献４）には、スクリーン印刷用ステンシルが使用される電気基板の作製方法が教示されている。しかしながら、スクリーン印刷技術は、正確なアライメントを必要とするので、加工の難しさを増大させる。さらに、スクリーン印刷技術で使用されるステンシルは、加熱時に膨張しかつ冷却時に収縮する傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，８５８，４７４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／００６４４２０Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／００４５７６１Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４７８，６９９号明細書
【特許文献５】米国特許第６，２８６，９４１Ｂ１号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第１８５４８６４Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ＬＥＤは、最適化された光出力を生成可能でありかつアライメントに伴う問題を生じることなく製造可能であることが望ましい。また、製造コストは削減可能であることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ドライフィルムフォトレジストとフォトリソグラフィー技術とを利用することによる基板の封止に関する。本発明はさらに、ＬＥＤデバイスの作製に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】本発明に係る方法を説明するための断面図である。
【図１ｂ】本発明に係る方法を説明するための断面図である。
【図１ｃ】本発明に係る方法を説明するための断面図である。
【図１ｄ】本発明に係る方法を説明するための断面図である。
【図１ｅ】本発明に係る方法を説明するための断面図である。
【図２】本発明に係る方法を用いて封止されたチップの上面の写真である。
【図３】本発明に係る方法を用いて封止された他のチップの上面の写真である。
【図４】シリコン蛍燐光体を用いて封止された最終チップデバイスの写真である。
【図５】本発明に係る方法を用いて封止されたチップの断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、
（ａ１）基板の上面上に実装された複数のチップを有する基板を提供することと、
（ｂ１）ドライフィルムフォトレジストを基板の上面上に圧着してフォトレジスト層を形成することと、
（ｃ１）マスクを介してフォトレジスト層を光源で露光して未露光フォトレジスト領域と露光フォトレジスト領域とを形成することと、
（ｄ１）フォトレジスト層を現像して未露光フォトレジスト領域の下側部分を露出させることと、
（ｅ１）成形材料を用いて基板の上面を成形することと、
（ｆ１）成形材料を硬化させることと、
（ｇ１）フォトレジスト除去剤を用いて未露光フォトレジスト領域を基板から除去することと、
を含む、基板の封止方法を提供する。
【００１６】
電子素子の作製に有用な基板であればいずれも、本発明に適用可能である。たとえば、基板は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）ガラス、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、ＧａＮ、サファイア、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、またはセラミックスでありうる。
【００１７】
工程（ａ１）では、フリップチップ方式またはワイヤーボンディング方式でチップを基板上に実装することが可能である。チップは、ＬＥＤチップ、ＣＭＯＳイメージセンサーチップでありうる。
【００１８】
公知のネガ型ドライフィルムフォトレジストであればいずれも、本発明に係る工程（ｂ１）に適用可能である。市販のドライフィルムフォトレジストの例としては、感光性アクリレートのＤｕＰｏｎｔ社製Ｒｉｓｔｏｎ（登録商標）、ＭＰＦ（登録商標）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
工程（ｃ１）では、マスクは、不透過性特徴部と透過性特徴部とからなる任意の所望のパターンを担持可能である。パターンは、光源で露光されるフォトレジストの領域を規定する。光源は、たとえば、赤外光、広帯域紫外光、深紫外光、極紫外光、ｅビーム、およびＸ線でありうる。
【００２０】
工程（ｄ１）は、現像液を用いて行われる。公知の現像液であればいずれも、本発明に係る工程（ｄ１）に適用可能である。好ましくは、０．１〜１．５ｖ／ｖ％の濃度を有する炭酸ナトリウムの水性溶液を現像工程で使用する。
【００２１】
工程（ｅ１）は、公知の成形方式であればいずれの方式でも、たとえば、インクジェット印刷またはスクリーン印刷により、行うことが可能である。この工程をインクジェット印刷により行う場合、たとえば（特許文献５）に開示される印刷装置を使用することが可能である。
【００２２】
公知の成形材料であればいずれも、本発明に適用可能である。好適な成形材料としては、シリコン、エポキシ、およびアクリレートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、成形材料は、基板の上面上に実装されたチップ上にコンフォーマルコーティングを形成する。
【００２３】
工程（ｆ１）は、工程（ｅ１）で記載した成形材料の性質に依存して、基板を加熱するかまたは基板を以上に述べた光源で露光することにより、行うことが可能である。
【００２４】
工程（ｇ１）では、フォトレジスト除去剤は、４０〜１００℃で１０〜６０分間、好ましくは７０℃かつ２０分間の条件下の、１〜６０％のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）と１〜５０％のポリ（プロピレングリコール）ジアミン（ＰＰＧ−ジアミン）と１０〜３０％のジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）と１〜２０％のＫＯＨとの混合物である。図１ａ〜１ｅでは、図１ａに示されるように複数のチップ１２を基板１１の上面上に実装し、そして図１ｂに示されるようにフォトレジスト１３を基板１１の上面に圧着する。露光工程および現像工程の後、図１ｃに示されるように未露光フォトレジスト領域の下側部分が露出される。次に、図１ｄに示されるように、基板１１の上面上に実装されたチップ１２に成形材料を適用してコンフォーマルコーティング１５を形成する。図１ｅでは、未露光フォトレジスト領域を基板１１の上面から除去する。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態によれば、チップはＬＥＤチップであり、かつ成形材料は１種以上の蛍燐光体を含有する。この態様では、本発明は、
（ａ２）フリップチップ方式で基板の上面上に実装された複数のＬＥＤチップを有する基板を提供することと、
（ｂ２）ドライフィルムフォトレジストを基板の上面上に圧着してフォトレジスト層を形成することと、
（ｃ２）マスクを介してフォトレジスト層を光源で露光して未露光フォトレジスト領域と露光フォトレジスト領域とを形成することと、
（ｄ２）フォトレジスト層を現像して未露光フォトレジスト領域の下側部分を露出させることと、
（ｅ２）１種以上の蛍燐光体を含有する成形材料を用いて基板の上面を成形することと、
（ｆ２）成形材料を硬化させることと、
（ｇ２）フォトレジスト除去剤を用いて未露光フォトレジスト領域を基板から除去することと、
を含む、ＬＥＤデバイスの作製方法を提供する。
【００２６】
工程（ｅ２）では、ＬＥＤデバイスの作製に適用可能な公知の蛍燐光体であればいずれも、本発明に使用可能である。代表的な蛍燐光体は、たとえば、（特許文献６）に見られる。
【実施例】
【００２７】
以下の実施例を参照すれば、本発明が明らかになるであろう。ただし、これらの実施例は、単なる例示にすぎず、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定するものとみなされるべきものではない。
【００２８】
実施例１
・ドライフィルムラミネーション
フリップチップが実装された１枚のサファイア基板を用意し、そしてＤＩ水で洗浄して汚染原因になりうる物質を除去する。ドライフィルムフォトレジストラミネーターの速度、温度、および圧力を、それぞれ、１ｍ／分未満、１２０℃未満、および４ｋｇ／ｃｍ2未満に制御する。Ｇ２
【００２９】
・露光および現像
ＵＶ露光ユニットおよびフォトリソグラフィーマスクを用いてドライフィルムフォトレジスト（ＤｕＰｏｎｔ社製ＭＰＦ（登録商標）ＷＢ２１００）を有する基板を露光し、次に、３０℃未満で１％炭酸ナトリウムによりフォトレジストを現像して次のプロセスに供される残留フォトレジスト領域を規定する。
【００３０】
・スクリーン印刷および硬化
１００ｍｌビーカー中で１部の蛍燐光体粉末を５部の未硬化シリコン溶液と混合する。スクリーン印刷機のスキージーを用いて基材上のフォトレジストバイア／トレンチ中に蛍燐光体シリコン溶液を印刷し、次に、シリコンを１５０℃未満で８時間硬化させる。
【００３１】
・フォトレジスト除去
シリコンを十分に硬化させた後、ＤｕＰｏｎｔ社製ＥＫＣ８３０除去剤を用いて８０℃未満で１５分間かけてドライフィルムフォトレジストを剥離し、次に、ＤＩ水で基板を濯いで残留溶媒を除去する。
【００３２】
実施例２
・ドライフィルムラミネーション
１枚のガラスウェーハを用意し、そしてそれをＤＩ水で洗浄して汚染原因になりうる物質を除去する。ドライフィルムフォトレジストラミネーターの速度、温度、および圧力を、それぞれ、２ｍ／分未満、１０５℃未満、および３ｋｇ／ｃｍ2未満に制御する。
【００３３】
・露光および現像
ＵＶ露光ユニットおよびフォトリソグラフィーマスクを用いてドライフィルムフォトレジスト（ＤｕＰｏｎｔ社製ＭＰＦ（登録商標）ＷＢＲ２１２０）を有する基板を露光し、次に、３０℃未満で１％炭酸ナトリウムによりフォトレジストを現像して次のプロセスに供される残留フォトレジスト領域を規定する。
【００３４】
・スクリーン印刷および硬化
１００ｍｌビーカー中で１部の蛍燐光体粉末を５部の未硬化シリコン溶液と混合する。スクリーン印刷機のスキージーを用いて基材上のフォトレジストバイア／トレンチ中に蛍燐光体シリコン溶液を印刷し、次に、シリコンを１５０℃未満で８時間硬化させる。
【００３５】
・フォトレジスト除去
シリコンを十分に硬化させた後、ＤｕＰｏｎｔ社製ＥＫＣ８３０除去剤を用いて６０℃未満で１５分間かけてドライフィルムフォトレジストを剥離し、次に、ＤＩ水で基板を濯いで残留溶媒を除去する。
【００３６】
実施例３
・ドライフィルムラミネーション
５μｍ〜１５０μｍの範囲内のトポグラフィーを有する１枚のシリコン基板を用意し、次に、ＤＩ水で洗浄して汚染原因になりうる物質を除去する。ドライフィルムフォトレジストラミネーターの速度、温度、および圧力を、それぞれ、０．５ｍ／分未満、１２０℃未満、および５ｋｇ／ｃｍ2未満に制御する。
【００３７】
・露光および現像
ＵＶ露光ユニットおよびフォトリソグラフィーマスクを用いてドライフィルムフォトレジスト（ＤｕＰｏｎｔ社製ＭＰＦ（登録商標）ＷＢＲ２１２０）を有する基板を露光し、次に、３０℃未満で１％炭酸ナトリウムによりフォトレジストを現像して次のプロセスに供される残留フォトレジスト領域を規定する。
【００３８】
・スクリーン印刷および硬化
１００ｍｌビーカー中で１部の蛍燐光体粉末を５部の未硬化シリコン溶液と混合する。スクリーン印刷機のスキージーを用いて基材上のフォトレジストバイア／トレンチ中に蛍燐光体シリコン溶液を印刷し、次に、シリコンを１５０℃未満で８時間硬化させる。
【００３９】
・フォトレジスト除去
シリコンを十分に硬化させた後、ＤｕＰｏｎｔ社製ＥＫＣ８３０除去剤を用いて１００℃未満で６０分間かけてドライフィルムフォトレジストを剥離し、次に、ＤＩ水で基板を濯いで残留溶媒を除去する。
【符号の説明】
【００４０】
１１  基板
１２  チップ
１３  フォトレジスト
１５  コンフォーマルコーティング
【図１ａ】
2010147455.tif 000002
【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010147455.tif 000009
【図５】
2010147455.tif 000010
【外国語明細書】
2010147455000001.pdf