(57)【要約】【課題】高電力電子デバイスの熱放散の要求を満足する非円柱ビア構造、及びこの非円柱ビア構造を有する伝熱促進基板を提供する。【解決手段】非円柱ビア構造を有する伝熱促進基板が、絶縁基材上に堆積させた少なくとも１つの金属層、及び複数の熱チャンネルを具え、熱チャンネルのそれぞれが、絶縁基材を貫通する少なくとも１つのスルーパターン、及びこのスルーパターン内に堆積させた導電材料によって構成される。このスルーパターンは、熱放散用の少なくとも１つの細長い孔を有する非円柱ビア構造として働き、電子デバイスの動作温度を低下させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱促進基板内に用いるのに適した非円柱ビア構造であって、
前記伝熱促進基板は電子デバイスを支持し、かつ少なくとも１つの金属層及び複数の熱チャンネルを有し、
前記熱チャンネルのそれぞれが、前記伝熱促進基板を貫通する少なくとも１つのスルーパターン、及びこのスルーパターン内に堆積させた導電材料を具え、
前記スルーパターンが、少なくとも１つの細長い孔を有する前記非円柱ビア構造として機能することを特徴とする非円柱ビア構造。
【請求項２】
前記細長い孔が、複数の連続パルス波を用いたエッチング処理を実行することによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の非円柱ビア構造。
【請求項３】
前記細長い孔が、前記細長い孔の長さ方向に沿って配置された複数の円柱ビアによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の非円柱ビア構造。
【請求項４】
前記細長い孔の長さ方向の両端が半円形を有することを特徴とする請求項１に記載の非円柱ビア構造。
【請求項５】
前記スルーパターンが、棒形、十字形、Ｘ字形、Ｙ字形、Ｔ字形、Ｌ字形、Ｕ字形、Ｈ字形、「王」字形、またはこれらの形の少なくとも２つの組合せであることを特徴とする請求項１に記載の非円柱ビア構造。
【請求項６】
前記導電材料が銅を含むことを特徴とする請求項１に記載の非円柱ビア構造。
【請求項７】
電子デバイスを支持するのに適した伝熱促進基板において、
絶縁基材上に堆積させた少なくとも１つの金属層と；
複数の熱チャンネルとを具え、前記複数の熱チャンネルのそれぞれが、前記絶縁基材を貫通する少なくとも１つのスルーパターン、及びこの少なくとも１つのスルーパターン内に堆積させた導電材料を具え、
前記スルーパターンが、少なくとも１つの細長い孔を有する非円柱ビア構造として機能することを特徴とする伝熱促進基板。
【請求項８】
前記細長い孔が、複数の連続パルス波を用いたエッチング処理を実行することによって形成されたことを特徴とする請求項７に記載の伝熱促進基板。
【請求項９】
前記細長い孔が、前記細長い孔の長さ方向に沿って配置された複数の円柱ビアによって形成されることを特徴とする請求項７に記載の伝熱促進基板。
【請求項１０】
前記細長い孔の長さ方向の両端が半円形を有することを特徴とする請求項７に記載の伝熱促進基板。
【請求項１１】
前記スルーパターンが、棒形、十字形、Ｘ字形、Ｙ字形、Ｔ字形、Ｌ字形、Ｕ字形、Ｈ字形、「王」字形、またはこれらの形の少なくとも２つの組合せであることを特徴とする請求項７に記載の伝熱促進基板。
【請求項１２】
前記導電材料が銅を含むことを特徴とする請求項７に記載の伝熱促進基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、中華民国特許出願公開第９７１１８５４８号、２００８年５月２０日出願に基づいて優先権を主張する。この特許出願の全文は、参考文献として本明細書に含め、本明細書の一部をなす。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は伝熱促進基板に関するものである。特に、本発明は、非円柱ビア構造を有する伝熱促進基板に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
（関連技術の説明）
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、主にIII−V属またはII−VI属化合物半導体材料及びデバイスの構造を調整することによって形成される発光デバイスである。ＬＥＤの動作原理及び構造は慣用のタングステン電球の動作原理及び構造とは異なるので、ＬＥＤは、高い電力消費、高い熱放射、弱い衝撃抵抗、及び短い寿命という欠点を有する慣用のタングステン電球に比べて、小さい体積、耐久性、低い駆動電圧、速い応答速度、及び良好な衝撃抵抗を含む多数の利点を有する。従って、ＬＥＤは、携帯通信装置、交通標識、屋外広告板、車両用照明、照明器具、等を含む種々の電子製品に広く応用されている。
【０００４】
それでもなお、製造技術の発展と共にＬＥＤの発光効率及び輝度は徐々に改善され、従ってすべての種類の製品の要求に従い、ＬＥＤの用途を拡大している。換言すれば、ＬＥＤの輝度を増加させるためには、ＬＥＤの外部パッケージの課題を解決すべきであり、そして、満足な輝度を特徴とするＬＥＤを製造するためには、高電力及び高い動作電流を有するＬＥＤの設計も要求される。しかし、電力及び動作電流を増加させる環境下では、ＬＥＤはより熱を発生し、従ってその性能は過熱との妥協となりやすく、さらに悪いことには、過熱はＬＥＤの故障さえも生じさせる。
【０００５】
図１は、従来の伝熱促進基板の概略図である。熱放散能力を改善するために、従来の伝熱促進基板１００上に配置された金属層１１０を貫通する複数の円柱ビア１３０は、絶縁基材１２０中に形成されることが多い。円柱ビア１３０は熱放散孔として機能する。これに加えて、円柱ビア１３０はその内部に導電材料を有し、この導電材料は、発光デバイス（図示せず）が発生した熱を、円柱ビア１３０を通して伝導させ放散させて、発光デバイスの動作温度を低下させる。
【０００６】
それでもなお、ビア１３０及びその内部の導電材料は円柱構造を有し、熱放散機能を個別に実行する。その結果、熱放散の能力が限定され、ビア１３０は比較的少量の熱を発生する発光デバイスに適用することができるに過ぎない。それ自体は、高電力発光デバイスの熱放散の要求を満足することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（発明の概要）
本発明は、高電力電子デバイスの熱放散の要求を満足するための非円柱ビア構造、及びこの非円柱ビア構造を有する伝熱促進基板に指向したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、伝熱促進基板内に用いるのに適した非円柱ビア構造が提供される。伝熱促進基板は電子デバイスを支持し、少なくとも１つの金属層及び複数の熱チャンネルを有する。これらの熱チャンネルはそれぞれ、伝熱促進基板を貫通する少なくとも１つのスルー（貫通）パターン、及びこのスルーパターン内に堆積させた導電材料を含む。ここでは、このスルーパターンは、少なくとも１つの細長い孔を有する非円柱ビア構造として機能する。
【０００９】
本発明では、電子デバイスを支持するのに適した伝熱促進基板も提供される。この伝熱促進基板は、絶縁基材上に堆積させた少なくとも１つの金属層、及び複数の熱チャンネルを含む。これらの熱チャンネルはそれぞれ、絶縁基材を貫通する少なくとも１つのスルーパターン、及びこのスルーパターン内に堆積させた導電材料を含む。ここでは、このスルーパターンは、少なくとも１つの細長い孔を有する非円柱ビア構造として機能する。
【００１０】
本発明の好適例によれば、この細長い孔は、複数の連続パルス波を用いて伝熱促進基板をアブレート（瞬間加熱除去）することによって形成される。これに加えて、この細長い孔は、細長い孔の長さ方向に沿って配置した複数の円柱ビアによって形成される。他方では、細長い孔の長さ方向の両端は、例えば半円形を有する。
【００１１】
本発明の好適例によれば、上記スルーパターンは棒形、十字形、Ｘ字形、Ｙ字形、Ｔ字形、Ｌ字形、Ｕ字形、Ｈ字形、「王」字形、あるいはこれらの形の少なくとも２つの組合せである。
【００１２】
本発明の好適例によれば、上記導電材料は電気メッキ処理を実行することによって形成され、上記導電材料は例えば銅である。
【００１３】
本発明では、細長い孔を有する非円柱ビア構造が提供され、従って、上記熱チャンネルは比較的大きい熱放散面積を占め、かつ好適な熱放散効率を有し、これにより高電力電子デバイスの熱放散の要求を満足することができる。
【００１４】
本発明の上述した特徴及び他の特徴をより良く理解できるようにするために、以下に図面を参照した実施例を詳細に説明する。
【００１５】
本明細書の一部を構成するこれらの図面は、本発明のさらなる理解を与えるために本明細書に含める。ここで、これらの図面は本発明の実施例を示し、その説明と共に本発明の原理を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の伝熱促進基板の概略図である。
【図２】図２Ａは、本発明による非円柱ビア構造を製造する方法を例示する概略図であり、図２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、本発明の３つの実施例のそれぞれによる、図２Ａに示す非円柱ビア構造を例示する上面図である。
【図３】本発明による非円柱ビア構造を製造する方法を例示する概略図である。
【図４】図４Ａは、本発明による非円柱ビア構造を有する伝熱促進基板を例示する図であり、図４Ｂ、４Ｃは、本発明の２つの実施例のそれぞれによる、図４Ａに示す金属パターン層を例示する上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図２Ａ、図３、及び図４Ａはそれぞれ、本発明による非円柱ビア構造を製造する方法（図２Ａ、図３）、及び本発明による非円柱ビア構造を有する伝熱促進基板を例示する概略図である。この実施例では、レーザー・アブレーション（瞬間加熱除去）技術を適用して非円柱ビア構造を形成し、このことは本発明の限定として考えるべきでない。当業者に知られているフォトリソグラフィ技術及び化学エッチング技術も、本発明による伝熱促進基板を形成するために適用することができる。
【００１８】
図２Ａを参照すれば、絶縁基材２２０上の金属層２１０がレーザーによってアブレートされ、少なくとも１つの非円柱ビア構造２３０が絶縁基材２２０中に形成される。金属層２１０は例えば銅製である。しかし、金属層２１０は一層またはより多数の層に限定されず、製品の要求により変更することができる。これに加えて、絶縁基材２２０は、例えばエポキシ樹脂等のようなポリマー基材とすることができる。高エネルギー状態に励起したレーザービーム２０を金属層２１０に当てると、所定の深さ及び幅を有する非円柱ビア構造２３０を形成することができる。このことは、レーザービーム２０の径は不変のままであり、レーザービーム２０のエッチングの深さ及びエッチング速度は制御することができるからである。従って、本発明では、レーザーピックアップを移動して所定の向きに進めて、連続パルス波を放射して、細長い孔を有する非円柱ビア構造２３０を形成することができる。換言すれば、エッチング処理を連続的に実行することによって形成され、長さ方向に沿って配置された複数の円柱ビアが一緒になって細長い孔を形成する。その結果、この細長い孔はある長さを有し、そしてこの細長い孔の長さ方向の両端は一対の半円を形成する。これに加えて、この細長い孔の幅はレーザービーム２０の径にほぼ等しい。
【００１９】
図２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄは、本発明の３つの実施例のそれぞれによる、図２Ａに示す非円柱ビア構造を例示する上面図である。図２Ｂに示すように、非円柱ビア構造２３０によって形成されたスルーパターンは、例えば棒形パターン２４２及び２つの十字形パターン２４４から成る。これとは対照的に、図２Ｃに示すように、非円柱ビア構造２３０によって形成されたスルーパターンは、例えば４つのＴ字形パターン２４６及び１つのＨ字形パターン２４８から成る。もちろん、この実施例では、図２Ｄに示すように、Ｘ字形パターン、Ｙ字形パターン、Ｌ字形パターン、Ｕ字形パターン、「王」字形パターン、あるいはこれらの形の少なくとも２つの組合せを有するパターンのような他のスルーパターンが適用可能である。
【００２０】
次に、図３では、導電材料２３２を電気メッキによって非円柱ビア構造２３０内に堆積させて、絶縁基材２２０を貫通する複数の熱チャンネル２３４（点線）を形成する。導電材料２３２は例えば銅であり、電気メッキによって金属層２１０及び２１２上及び非円柱ビア構造２３０内の全体に堆積させることができる。その後に、エッチング処理を実行して、残った導電材料２３２ａ及び残った金属層２１０ａ及び２１２ａが一緒になって、図４Ａに示す２つの金属パターン層２３６及び２３８を形成する。従って、上部金属パターン層２３６と下部金属パターン層２３８とは、電子デバイスの熱放散経路として機能する熱チャンネル２３４を通して導通する。
【００２１】
図４Ｂ及び４Ｃは、本発明の２つの実施例のそれぞれによる、図４Ａに示す金属パターン層を例示する上面図である。図４Ｂでは、金属パターン層２３６は、２つの細長い電極パターン２３６ａと２３６ｂとに分割され、図２Ｂに示す非円柱ビア構造内の棒形パターン２４２及び十字形パターン２４４（点線）は、それぞれ電極パターン２３６ａ及び２３６ｂ内に配置されている。これに加えて、図４Ｃでは、金属パターン層２３６は、例えば２つの矩形電極パターン２３６ｃと２３６ｄとに分割され、図２Ｃに示す非円柱ビア構造内のＴ字形パターン２４６及びＨ字形パターン２４８（点線）はそれぞれ、電極パターン２３６ｃ及び２３６ｄ内に配置されている。図４Ａの伝熱促進基板２００自体は、電子デバイス（図示せず）を支持するために用いることができ、これら２つの電極パターンのそれぞれを電子デバイスに電気接続して、電子デバイスに動作電流を入力することによって電子デバイスが発光または信号を伝送することができる。例えば、この電子デバイスは発光デバイス、無線周波数（ＲＦ）デバイス、チップスケールのパッケージまたはクワッド・フラット・ノンリード（正方形平面型リード線無し）（ＱＦＮ：Quad Flat Non-lead）チップパッケージである。
【００２２】
以上より、導電材料を非円柱ビア構造内に堆積させることによって形成した熱チャンネルは比較的大きい熱放散面積を占め、好適な熱放散効率を有し、その結果、電子デバイスが発生する熱を、非円柱形の熱チャンネルを通して急速に放散させることができる、ということが推論される。これにより、電子デバイスの動作温度の低下を促進することができる。
【００２３】
以上を踏まえて、本発明による非円柱ビア構造及びこの非円柱ビア構造を有する伝熱促進基板は、好適な熱放散効率を有し、高電力電子デバイスのパッケージ構造内に用いるのに適している。電子デバイス自体は、液晶ディスプレイ内のバックライトモジュールまたは白色照明のようなより多数の製品に応用することができる。これに加えて、この伝熱促進基板は、プリント回路基板、ＩＣキャリア（担体）、またはノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）に応用可能である。
【００２４】
本発明の範囲を逸脱することなしに、本発明に種々の変更及び変形を加えることができることは、当業者にとって明らかである。以上のことを考慮すれば、本発明の変更及び変形が請求項及びその等価物の範囲内に入るならば、本発明はこれらの変更及び変形をカバーする。
【符号の説明】
【００２５】
２０  レーザービーム
１００  伝熱促進基板
１１０  金属層
１２０  絶縁基材
１３０  円柱ビア
２１０  金属層
２１０ａ  残った金属層
２１２  金属層
２１２ａ  残った金属層
２２０  絶縁基材
２３０  非円柱ビア構造
２３２  導電材料
２３２ａ  残った導電材料
２３４  熱チャンネル
２３６  金属パターン層
２３６ａ，２３６ｂ  細長い電極パターン
２３６ｃ，２３６ｄ  矩形電極パターン
２３８  金属パターン層
２４２  棒形パターン
２４４  十字形パターン
２４６  Ｔ字形パターン
２４８  Ｈ字形パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2011061021000001.pdf