(57)【要約】【課題】製造コストを削減し、且つ封止厚みを減少可能な半導体装置、当該半導体装置を使用した半導体モジュール、及び前記半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】複合基板と、チップと、封止層と、第１回路層と、第２回路層とを備える。複合基板は、一方の面に下開口が形成されているコア板、コア板の他方の面に設けられておりコア板とは反対側の面に下開口と対向する上開口が形成されている導性絶縁層、および、コア板と熱伝導性絶縁層とを貫通する貫通孔を有する。チップは、複合基板の熱伝導性絶縁層内に埋設されている。第１回路層は、熱伝導性絶縁層の上開口が形成されている面である上面、貫通孔内、及び、コア板の下開口が形成されている面である下表面に配置されている。第２回路層はコア板の下表面に配置され、コア板の下開口を経由してチップの下電極と電気的接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合基板、チップ、封止層、第１回路層、および第二回路層を備え、
前記複合基板は、一方の面に下開口が形成されているコア板、当該コア板の他方の面に設けられており前記コア板とは反対側の面に前記下開口と対向する上開口が形成されている熱伝導性絶縁層、および、前記コア板と前記熱伝導性絶縁層とを貫通する貫通孔を有し、
前記チップは、前記複合基板の前記熱伝導性絶縁層内に埋設されており、上電極及び下電極を有し、前記上電極が前記熱伝導性絶縁層の前記上開口に対応し、前記下電極が前記コア板の他方の面に固定されており前記コア板の前記下開口に対応しており、
前記封止層は、前記チップの前記上電極が露出するよう前記チップの一部を覆い、
前記第１回路層は、前記熱伝導性絶縁層の前記上開口が形成されている面である上面、前記貫通孔内、及び、前記コア板の前記下開口が形成されている面である下表面に配設されており、前記熱伝導性絶縁層の前記上開口を経由して前記チップの前記上電極と電気的に接続されており、
前記第２回路層は、前記コア板の前記下表面に配設されており、前記コア板の前記下開口を経由して、前記チップの前記下電極と電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記コア板は、絶縁層、上導電層、および下導電層を有し、
前記上導電層及び前記下導電層は、それぞれ、前記絶縁層の一方の面および他方の面に設けられており、
前記下開口は、前記下導電層及び前記絶縁層を貫通して前記上導電層を露出し、
前記上導電層は、前記チップの前記下電極を固定し、且つ前記第２回路層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記熱伝導性絶縁層の前記上面に、前記第１回路層を覆う第１溶接防止層が設けられており、
前記コア板の前記下表面に、前記第１回路層と前記第２回路層を覆う第２溶接防止層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１回路層は、前記コア板の前記下表面に第１接点を形成し、
前記第２回路層は、前記コア板の前記下表面に第２接点を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記熱伝導性絶縁層は、ＲＣＣ銅箔であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記熱伝導性絶縁層は、可撓性セラミック熱伝導性粘着膜であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】
請求項１に記載された半導体装置を複数備え、
隣り合う二つの前記半導体装置は、相互に接続されており、且つ、間にスクライブラインが設けられていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項８】
前記コア板は、絶縁層、上導電層、および下導電層を有し、
前記上導電層及び前記下導電層は、それぞれ、前記絶縁層の一方の面および他方の面に設けられており、
前記下開口は、前記下導電層及び前記絶縁層を貫通して前記上導電層を露出し、
前記上導電層は、前記チップの前記下電極を固定し、且つ前記第２回路層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項７記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記熱伝導性絶縁層の前記上面に、前記第１回路層を覆う第１溶接防止層が設けられており、
前記コア板の前記下表面に、前記第１回路層と前記第２回路層を覆う第２溶接防止層が設けられている
ことを特徴とする請求項7記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記第１回路層は、前記コア板の下表面に第１接点を形成し、
前記第２回路層は、前記コア板の下表面に第２接点を形成する、
ことを特徴とする請求項７記載の半導体モジュール。
【請求項１１】
前記熱伝導性絶縁層は、ＲＣＣ銅箔であることを特徴とする請求項７記載の半導体モジュール。
【請求項１２】
前記熱伝導性絶縁層は、可撓性セラミック熱伝導性粘着膜であることを特徴とする請求項７記載の半導体モジュール。
【請求項１３】
チップの下電極をコア板の上導電層に固定するステップＡと、
前記チップを覆うように封止層を設けるステップＢと、
熱伝導性絶縁層を前記コア板に圧接し、前記チップを前記熱伝導性絶縁層内に埋設するステップＣと、
前記熱伝導性絶縁層及び前記コア板を加工することで貫通孔を形成し、且つ、前記熱伝導性絶縁層及び前記封止層の前記チップとは反対側の面である上面を加工して上開口を形成し、前記熱伝導性絶縁層の前記上開口を経由して前記チップの上電極を露出させ、前記コア板の前記チップとは反対側の面である下表面を加工して下開口を形成し、前記コア板の前記下開口を経由して前記コア板の上導電層を露出させるステップＤと、
前記熱伝導性絶縁層の前記上面、前記貫通孔内及び前記コア板の前記下表面に導電材をメッキし、前記導電材をパターン化し、第１回路層及び第２回路層をそれぞれ形成し、前記第１回路層を前記チップの前記上電極と電気的に接続させ、前記第２回路層を前記コア板の前記上導電層と電気的に接続させるステップＥと、
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ステップＡにおいて、前記チップにフラックスを付けた後、前記チップを前記コア板の前記上導電層に配置し、高温圧接法により前記チップの前記下電極を前記コア板の前記上導電層に固定することを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ステップＡにおいて、ハンダを前記コア板の前記上導電層に塗布し、前記チップを前記コア板の前記上導電層に配置した後、リフローハンダ付けを行い、前記チップの前記下電極を前記コア板の前記上導電層に固定することを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ステップＢにおいて、封止層を設けた後、黒色酸化処理を行うことを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記ステップＤにおいて、レーザー加工により、前記貫通孔、前記上開口、及び前記下開口を形成することを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記ステップＥにおいて、前記導電材をめっきする前に、プラズマを使用してレーザー加工後のスミア除去処理を行うことを特徴とする請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記ステップＥにおいて、前記導電材をパターン化した後、前記熱伝導性絶縁層の前記上面に第１溶接防止層を配設し前記第１回路層を覆い、前記コア板の前記下表面に第２溶接防止層を配設し前記第１回路層及び前記第２回路層を覆うことを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記ステップＥにおいて、前記第１溶接防止層と前記第２溶接防止層を配設した後、前記第１回路層と前記第２回路層にそれぞれ化学金属層を形成することで第１接点及び第２接点を形成することを特徴とする請求項１９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記熱伝導性絶縁層は、ＲＣＣ銅箔であることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記熱伝導性絶縁層は、可撓性セラミック熱伝導性粘着膜であることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ封止技術に関し、特に半導体装置、当該半導体装置を使用する半導体モジュール、及び前記半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光ダイオードの封止製造工程は、発光ダイオードチップを基板上に固定した後、次にワイヤボンディング方式を利用して複数のリード線（例えば金属コード）を発光ダイオードと基板の間に接続し、最後に封止粘着体（例えば、エポキシ樹脂）を利用して、発光ダイオードチップを封止する。しかし、この封止構造はチップの回路導通のニーズ及びリード線の接続関係のために、全体の厚みを有効に減少できず、製品に応用する際に競争力に欠けるという欠点を有する。
【０００３】
上記課題を解決するために、特許文献1に記載の発明では、ダイの配置を二つの上下に積層するように基板内に配置し、更に単一面又は両面のリディストリビューション層（Redistribution Layer，RDL）により全体の封止構造の厚みを削減する。
【０００４】
しかし、この従来の特許案の製造工程は非常に複雑であり、実際に、削減できる厚みの効果も限定され、真に製造コストを削減し、封止の厚みを削減できるという目的は達成できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】中華民国公開特許第201013858号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、製造コストを削減し、且つ封止厚みを減少可能な半導体装置、当該半導体装置を使用した半導体モジュール、及び前記半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、複合基板と、チップと、封止層と、第１回路層と、第２回路層とを備える。複合基板は、一方の面に下開口が形成されているコア板、コア板の他方の面に設けられておりコア板とは反対側の面に下開口と対向する上開口が形成されている導性絶縁層、および、コア板と熱伝導性絶縁層とを貫通する貫通孔を有する。チップは、複合基板の熱伝導性絶縁層内に埋設されており、上電極及び下電極を有する。チップの上電極は、熱伝導性絶縁層の上開口に対応する。チップの下電極はコア板の他方の面に固定されており、コア板の下開口に対応する。封止層は、チップの一部を覆い、チップの上電極が露出する。第１回路層は、熱伝導性絶縁層の上開口が形成されている面である上面、貫通孔内、及び、コア板の下開口が形成されている面である下表面に配置され、熱伝導性絶縁層の上開口を経由してチップの上電極と電気的に接続されている。第２回路層はコア板の下表面に配置され、コア板の下開口を経由してチップの下電極と電気的に接続されている。
【０００８】
本発明の半導体モジュールは、少なくとも二つの半導体装置を備える。隣り合う二つの半導体装置は、相互に接続されており、間にスクライブラインが設けられている。よって、ダイシングソーにより単一の半導体装置を分離する。
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法は、ステップＡ、ステップＢ、ステップＣ、ステップＤ、およびステップＥを含む。ステップＡは、チップの下電極をコア板の上導電層に固定する。ステップＢは、封止層を設置してチップを覆う。ステップＣは、熱伝導性絶縁層をコア板に圧接して、チップを熱伝導性絶縁層内に埋設する。ステップＤは、熱伝導性絶縁層及びコア板に貫通孔を形成し、熱伝導性絶縁層及び封止層のチップとは反対側の面である上面に上開口を形成し、上開口を経由してチップの上電極を露出させ、コア板のチップとは反対側の面である下表面に下開口を形成し、下開口を経由してコア板の上導電層を露出させる。ステップＥは、熱伝導性絶縁層の上面、貫通孔内及びコア板の下表面に導電材をメッキし、導電材をパターン化し、第１回路層及び第２回路層をそれぞれ形成し、第１回路層および第２回路層をそれぞれチップの上電極及びコア板の上導電層に電気的に接続させる。
【００１０】
これにより、本発明の半導体装置は単一の基板を使用して、半導体装置の製造工程を完成できる。従来のワイヤボンド接続製造工程又は従来の製造方法と比較して、本発明の半導体装置は、製造工程を簡略化し、製造コストを削減し、封止体積を減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による半導体モジュールを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による半導体装置を示す模式図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（一実施形態）
本発明の一実施形態による半導体装置、半導体モジュール、および半導体装置の製造方法を図１〜図３Ｂに基づいて説明する。
図１を参照すると、図中に示された半導体モジュール１０は、複数の半導体装置１２を接続してなり、隣り合う二つの半導体装置１２との間に、スクライブライン１４を有し、ダイシングソー（図示せず）により単一半導体装置１２を切り出して分離する。更に、図２を参照すると、本発明の半導体装置１２は、複合基板２０と、チップ３０と、封止層４０と、第１回路層５０と、第２回路層６０とを含む。
【００１３】
複合基板２０は、コア板２１と、熱伝導性絶縁層２２と、コア板２１及び熱伝導性絶縁層２２を貫通するビア孔２３とを有する。コア板２１は、絶縁層２４と、上導電層２５と、下導電層２６とを有し、上導電層２５及び下導電層２６は、それぞれ絶縁層２４の上、下表面に設けられる。この他、コア板２１は、下開口２７を有し、下開口２７は、下導電層２６及び絶縁層２４を貫通して上導電層２５を露出する。熱伝導性絶縁層２２は、コア板２１の上表面に設けられ、且つ熱伝導性絶縁層２２の上面に上開口２８を設ける。上開口２８はコア板２１の下開口２７に対向する。この他、熱伝導性絶縁層２２は、ＲＣＣ銅箔又は可撓性セラミック熱伝導性粘着膜であってもよく、そのうち、ＲＣＣ銅箔が好ましい。
【００１４】
チップ３０（ここでは発光ダイオードを例とする）を複合基板２０の熱伝導性絶縁層２２内に埋設し、且つ上電極３２（ここでは正極とする）及び下電極３４（ここでは負極とする）を有する。チップ３０の上電極３２は熱伝導性絶縁層２２の上開口２８に対応し、チップ３０の下電極３４はコア板２１の上導電層２５に固定され且つコア板２１の下開口２７に対応する。
【００１５】
封止層４０の一部は、チップ３０を覆い、チップ３０の上電極３２を露出して、チップ３０が製造中に腐食又は剥離現象が発生することを回避する。
【００１６】
第１回路層５０は、熱伝導性絶縁層２２の上面、ビア孔２３内及びコア板２１の下表面に配置され、且つ熱伝導性絶縁層２２の上開口２８とチップ３０の上電極３２により電気的接続を形成する。
【００１７】
第２回路層６０は、コア板２１の下表面に配置され、且つコア板２１の下開口２７を介してコア板２１の上導電層２５と電気的に接続され、第２回路層６０とチップ３０の下電極３４との間にコア板２１の上導電層２５を介して電気的接続を形成する。
【００１８】
上記構造の他、本発明の半導体装置は、更に、第１溶接防止層８０と、第２溶接防止層８２とを提供し、第１溶接防止層８０は熱伝導性絶縁層２２の上面に配設され且つ第１回路層５０を覆い、第１回路層５０に対し絶縁保護効果を提供し、第２溶接防止層８２は、コア板２１の下表面に配設され且つ第１回路層５０と第２回路層６０を覆い、第１回路層５０と第２回路層６０に絶縁保護効果を提供する。
【００１９】
これにより、第１回路層５０の第１接点５２及び第２回路層６０の第２接点６２に順電圧を加えた場合、電流が第１回路層５０からチップ３０の上電極３２に流れ、次にチップ３０を通過した後、更にチップ３０の下電極３４から第２回路層６０に流れてチップ３０に光線を発出させる。
【００２０】
以上が本発明の半導体モジュール１０の詳細な構造である。以下において、更に、本発明の半導体モジュール１０の製造方法について、図３ＡからＢに示すように説明を行う。
【００２１】
ステップＡ：チップ３０の下電極３４をコア板２１の上導電層２５に固定する。このステップにおいて二つの固定方法を有する。第１の方法は、先ずチップ３０にフラックスを付けた後、コア板２１の上導電層２５に配置した後、更に高温圧接法によりチップ３０の下電極３４をコア板２１の上導電層２５に固定する方法である。第２の方法は、先ずハンダをコア板２１の上導電層２５に塗布し、更に、チップ３０をコア板２１の上導電層２５に配置した後、リフローハンダ付けを行い、チップ３０の下電極３４をコア板２１の上導電層２５に固定する方法である。
【００２２】
ステップＢ：チップ３０を覆うように封止層４０を設ける。次に、チップ３０を封止層４０とともに黒色酸化処理を行う。この時の封止層４０は、チップ３０が黒色酸化処理の過程において腐食や破損することを防止する。
【００２３】
ステップＣ：熱伝導性絶縁層２２をコア板２１の上表面に圧接して、チップ３０を熱伝導性絶縁層２２内に埋設する。この時の封止層４０はまたチップ３０が熱伝導性絶縁層２２を圧接する過程において剥離現象が発生することを防止する。
【００２４】
ステップＤ：ＣＯ２レーザーにより熱伝導性絶縁層２２及びコア板２１を加工してビア孔２３を設け、且つ、熱伝導性絶縁層２２の上面及び封止層４０の上面を加工して上開口２８を設けて、チップ３０の上電極３２を上開口２８を経由して外へ露出させ、更に、コア板２１の下表面を加工して下開口２７を設け、下開口２７を経由してコア板２１の上導電層２５を外へ露出させる。
【００２５】
ステップＥ：プラズマ９０を使用してレーザードリル後のスミア除去処理を行い、次に、熱伝導性絶縁層２２の上面、ビア孔２３内及びコア板２１の下表面に導電材（好ましくは銅）をメッキするとともに、導電材をパターン化して、第１回路層５０及び第２回路層６０をそれぞれ形成して、上開口２８を経由して第１回路層５０をチップ３０の上電極３２と電気的に接続し、又、下開口２７を経由して第２回路層６０をコア板２１の上導電層２５と電気的に接続させる。第１回路層５０と第２回路層６０の配設が完了した後、更に、第１溶接防止層８０を熱伝導性絶縁層２２の上面に配設して第１回路層５０を覆うとともに、第２溶接防止層８２をコア板２１の下表面に配設して、第１回路層５０と第２回路層６０を覆い、最後に、それぞれ第１回路層５０と第２回路層６０に対して、化学金属層を形成して、第１接点５２と第２接点６２とする。このように、本発明の半導体装置１２の製造が完了する。
【００２６】
以上より、本発明の半導体装置１２は単一のコア板２１と熱伝導性絶縁層２２から成る複合基板２０を使用して、チップ３０の封止プロセスが完成できる。従来のワイヤボンディングプロセス又は従来の特許が使用する二つの上下に積層した基板及び新たに層を配分する配設設計と比較して、本発明の半導体装置１２は、製造プロセスが非常に簡単であるだけでなく、製造コストも有効に削減でき、同時に、封止体積を有効に減少でき、本発明の目的が達成できる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  半導体モジュール、
１２  半導体装置、
１４  スクライブライン、
２０  複合基板、
２１  コア板、
２２  熱伝導性絶縁層、
２３  ビア孔（貫通孔）、
２４  絶縁層、
２５  上導電層、
２６  下導電層、
２７  下開口、
２８  上開口、
３０  チップ、
３２  上電極、
３４  下電極、
４０  封止層、
５０  第１回路層、
５２  第１接点、
６０  第２回路層、
６２  第２接点、
８０  第１溶接防止層、
８２  第２溶接防止層、
９０  プラズマ。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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