(57)【要約】本発明は基板（２）の表面及び基板（２）上に配置された少なくとも１つの部品（３）、特に半導体チップの表面、又はそのいずれか一方の表面上に少なくとも１つの電気的接触面（１）を接触させるための方法に関する。この方法は、基板（２）及び部品の接触面（１）を有する表面上に電気的絶縁性の合成物質材料からなる少なくとも１つの絶縁箔（４）を真空下で層形成する工程と、絶縁箔（４）に窓（６）を開けることによって表面上の接触すべき接触面（１）を露出させる工程とを含む。本発明は、露出した接触面（１）と絶縁箔（４）上の少なくとも１つのメタライゼーション膜（５）との面状の接触形成を特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（２）の表面及び基板（２）上に配置された少なくとも１つの部品（３）の表面又はそのいずれか一方の表面上に少なくとも１つの電気的接触面（１）を接触させるための方法であって、
基板（２）と部品の接触面（１）を有する表面上に電気的絶縁性の合成物質材料からなる少なくとも１つの絶縁箔（４）を真空下で層形成する工程と、絶縁箔（４）に窓（６）を開けることで表面上の接触すべき接触面（１）を露出させる工程を含む方法において、
露出した接触面（１）と、絶縁箔（４）上の少なくとも１つのメタライゼーション膜（５）との面状の接続を行う工程を有することを特徴とする電気接触面の接触形成方法。
【請求項２】
メタライゼーション膜（５）を、少なくとも１つの絶縁箔（４）の少なくとも一方の表面側に層形成の前又は後に設けることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
メタライゼーション膜（５）を、露出後更に層形成する絶縁箔（４）の接触面（１）に向いた表面側に層形成前に取り付けることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
異なる表面側のメタライゼーション膜（５）を互いに電気的に結合することを特徴とする請求項１から３の１つに記載の方法。
【請求項５】
絶縁箔（４）がポリイミド、ポリエチレン、ポリフェノール、ポリエーテルエーテルケトン、エポキシの少なくとも１つをベースとする合成物質材料からなり、片側又は両側のメタライゼーション（５）として銅、アルミニウム、鉄、銀の少なくとも１つを使用することを特徴とする請求項１から４の１つに記載の方法。
【請求項６】
絶縁箔（４）のメタライゼーション膜（５）を全面に、部分面に、又は予備成形して、特に導体路の形に設けることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の方法。
【請求項７】
絶縁箔（４）のメタライゼーション膜（５）をレーザ、打抜き、又は湿式化学的方法によって成形することを特徴とする請求項１から６の１つに記載の方法。
【請求項８】
各露出した接触面（１）の面状の接触形成を、メタライゼーション膜（５）を有するメタライズした絶縁箔（４）の熱成形、熱プレス、ろう付け、溶接、接着の少なくとも１つを用いて実施することを特徴とする請求項１から７の１つに記載の方法。
【請求項９】
面状の接触形成のために、少なくとも１つのメタライゼーション膜（５）を有するメタライズした付加の結合箔（４b）を用いることを特徴とする請求項１から８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
メタライゼーション膜（５）を有するメタライズされた絶縁箔（４）を、基板（２）の外縁を越えて露出し成形されて外部接続部に結合するために作り出すことを特徴とする請求項１から９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
更に、最上部の絶縁箔（４）上に絶縁性の被覆（７）を取り付ける工程および
絶縁性の被覆（７）上に金属層（８）を取り付け、気密封止を作るため基板（２）の縁部領域に直接の金属接続を用いて金属層（８）の直接接触を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項１から１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
更に、気密封止の上方及び基板（２）の下方、又はそのいずれか一方に、少なくとも１つの冷却体（９）を取り付ける工程を含むことを特徴とする請求項１から１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
基板（２）の表面及び基板（２）上に配置された少なくとも１つの部品（３）、特に半導体チップの表面又はそのいずれか一方の表面上に少なくとも１つの電気的接触面（１）を有する装置において、
基板（２）及び部品（３）の表面上に少なくとも１つの電気的絶縁性の絶縁箔（４）が真空下で層形成されており、
少なくとも１つのメタライゼーション膜（５）が絶縁箔（４）の少なくとも１つの表面側上に取り付けられており、
絶縁箔（４）が接触面（１）からメタライゼーション膜（５）へ窓（６）を備え、
窓において接触面（１）がメタライゼーション膜（５）と面状に接続された
ことを特徴とする電気的接触面を有する装置。
【請求項１４】
メタライゼーション膜（５）を有するメタライズされた絶縁箔（４）が、外部接続に結合するため基板（２）の外縁を越えて露出しかつ成形されて形成されたことを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
更に、絶縁性の被覆（７）が最上部の絶縁箔（４）上に取り付けられ、
金属層（８）が絶縁性の被覆（７）上に取り付けられ、その際装置の気密封止を形成するため、基板（２）の縁部領域への直接の金属接続を用いて金属層（８）の直接接触が作られた
ことを特徴とする請求項１３又は１４記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの冷却体（９）が、気密封止の上方及び基板（２）の下方、又はそのいずれか一方に配置されたことを特徴とする請求項１５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つ又は複数の電気的接触面を、基板の表面及び少なくとも１つの部品の表面、又はそのいずれか一方の表面上に接触させるため、電気的絶縁性の合成物質材料からなる少なくとも１つの絶縁箔を基板及び部品の表面に真空下で層形成する工程を使用し、１つ又は複数の接触面を有する表面を絶縁箔が密に隣接して覆い、かつこの表面上に付着する方法に関する。
【０００２】
国際公開第０３／０３０２４７号パンフレットは、別の工程、即ち箔にそれぞれ窓を開けることによって表面上の各接触すべき接触面を露出させ、各露出した接触面を導電性の材料からなる層と面状に接触させる工程を含む接触形成方法を開示している。この方法によれば、面状の接触形成後、導電性の材料からなる層の上、又は層の中、又は層の上及び中に少なくとも１つの導体路が作られる。多層装置を製造するためには、層形成、露出、接触形成及び導体路の作り出しが数回にわたって実施される。
【０００３】
従来の接触法において不利な点は、接触形成、特に基板の表面上の部品の接触形成に費用がかかりすぎることである。即ち多数のプロセス工程を必要とする。
【０００４】
本発明の課題は、従来の方法の欠点を克服し、基板表面上の接触面の接触形成、特に基板表面上の部品上の接触面の接触形成を簡単化することにある。
【０００５】
この課題は、請求項１に従う方法及び請求項１３に従う装置によって解決される。有利な実施形態はその他の請求項に示す。
【０００６】
本発明は、基板構造のみの接触形成、又は基板上の少なくとも１つの部品の接触形成、又は基板と共同の少なくとも１つの部品の接触形成に役立つ。その際、電気的絶縁性の合成物質材料からなる少なくとも１つの絶縁箔を基板ないし部品の表面上に、特に真空下で層形成して、絶縁箔がその下にそれぞれある表面を密に接して覆い、この表面に付着するようにすることができる。
【０００７】
層形成の前又は後に、絶縁箔の少なくとも一方の表面側に形成される少なくとも１つのメタライゼーション膜が用意される。このメタライゼーション膜は導体路又は導体路構造ないし接触構造を用意するのに用いられる。これらの結合構造は、従来方法によって層形成の前に既に形成できるものである。その際、一方の側にメタライゼーション膜、又は両側にメタライゼーション膜を有する箔を絶縁箔上に作ることができる。メタライズされた絶縁箔として、特に合成物質箔の全面に、部分面に、又は導体路で、予備成形された銅被覆が適している。特に特有の電気抵抗又は加工性において比肩し得る他の金属を同様に用いることができる。窓は簡単な方法で例えば打抜きによって機械的に、例えばエッチングによって化学的に、又は例えばレーザ、プラズマ孔開けによって物理的に、各層形成工程の前又は後に作り得る。接触形成は、メタライゼーション膜を電気的接触面に対し導き入れることによって、又は電気的接触面をタライゼーション膜へ引出すことによって実施できる。接触形成は好適な圧力及び温度で行われる。面状の接触が有利である。部品としては電子式部品、発光ダイオード、半導体チップないしパワー半導体チップが適している。従来の接触法の多数のプロセス工程は行わなくてよい。
【０００８】
基板としては、有機質又は無機質の基台上の任意の回路担体が対象となる。そのような基板は、例えばＰＣＢ（プリント基板）、ＤＣＢ（直接接合銅）基板、ＩＭ（絶縁金属）基板、ＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミックス）基板、及びＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス）基板である。
【０００９】
層形成は真空プレスで行うとよい。そのため、真空深絞り、油圧式真空プレス、真空ガス圧プレス又は類似の層形成法が使用できる。圧力はアイソスタチックに加えるとよい。層形成は、例えば１００〜２５０℃の温度で、１０5〜１０6Ｐａの圧力で行える。層形成の正確なプロセスパラメータ、即ち圧力、温度、時間等は、特に基板、絶縁箔の合成物質材料のトポロジー及び絶縁箔の厚みに依存する。
【００１０】
面状の接触形成のため、導電性材料の物理的又は化学的堆積を行うとよい。物理的方法はスパッタリング及び蒸着（Physical Vapor Deposition、PVD）である。化学的堆積はガス相から（Chemical Vapor Deposition、CVD）ないし液相から（Liquid Phase Chemical Vapor Deposition）で行える。また先ずこれらの方法の一つにより薄い導電性の部分層を設け、次いでその上にそれより厚い導電性の部分層を電気的に堆積することもできる。
【００１１】
本発明に従う方法では、１つ又は複数の半導体チップ、特にパワー半導体チップを装備した表面を有し、該半導体チップの各々に各１つ又は複数の接触すべき接触面が存在する基板を使用するのが好ましくかつ有利であり、その際少なくとも１つの絶縁箔の表面上に真空下で層を形成し、その結果絶縁箔はこの表面を各半導体チップ及び各接触面を含めて密接して覆い、かつこの表面上に各半導体チップを含めて付着する。
【００１２】
その際絶縁箔は、例えば約５mm迄の高低差を克服し得るように形成される。高低差はとりわけ基板のトポロジーによって、また基板上に配置された半導体チップによって引き起こされる。同様にＳＭＤ（表面実装デバイス）部品を、例えばろう付けして取り付けることができる。
【００１３】
絶縁箔は任意の熱可塑性物質、デュオプラスト及びそれらの混合物からなり得る。箔として、本発明に従う方法では、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェノール、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及びエポキシの少なくとも１つをベースとする合成物質材料が有利にかつ好ましく用いられる。その際箔は表面への付着性を改善するため接着性被覆を備え得る。
【００１４】
有利な構成形態では、メタライゼーション膜を接触面に反対向きの表面側の電気的絶縁性の合成物質材料からなる別の層形成された絶縁箔上に層形成前に取り付ける。この付加の絶縁箔は開口を持たず、開口の領域にメタライゼーション膜を有するとよい。
【００１５】
有利な構成形態に従えば、１つ又は複数のパワー半導体チップを装備した表面を有する基板が用いられる。
【００１６】
有利な構成形態に従えば、異なる表面側のメタライゼーション膜は互いに電気的に結合される。これは接触ピンを介して行うことができる。
【００１７】
別の有利な構成形態に従えば、ポリイミド、ポリエチレン、ポリフェノール、ポリエーテルエーテルケトン、及びエポキシの少なくとも１つをベースとする合成物質材料からなる絶縁箔、及び片側又は両側のメタライゼーション膜として銅、アルミニウム、鉄、及び銀の少なくとも１つ、又は適当な電気導体が用いられる。合成物質箔は従って一方の表面側又は両表面側を金属で被覆することができる。基本的に純粋の金属層も使用できる。
【００１８】
別の有利な構成形態に従えば、絶縁箔のメタライゼーション膜は全面に、部分面に、又は予備成形して設けられる。結合構造は、従来の方法で基板上に取り付け可能な電気的又は電子的部品の必要な結合に対応する。金属構造は例えばフォトリソグラフィープロセスを用いて作り出すことができる。従来の構造化方法を同様に使用し得る。
【００１９】
絶縁箔のメタライゼーション膜は、レーザーアブレーション、打抜き、エッチングによって、又はフォトリソグラフィープロセスによって成形することができる。
【００２０】
各露出した接触面の面状接触形成は、メタライゼーション膜を有するメタライズされた絶縁箔の熱プレス、ろう付け、溶接、接着の少なくとも１つを用いて実施できる。
【００２１】
面状の接触形成のために、少なくとも１つのメタライゼーション膜を有するメタライズされた付加の結合箔を使用できる。結合箔はろう付け又は接着によって固定できる。
【００２２】
別の有利な構成形態では、各露出した接触面の接触形成を、メタライズした絶縁箔、即ちメタライゼーション膜を有する絶縁箔のろう付け、接着の少なくとも一方を用いて実施する。接触形成は面状に行う。接触形成はメタライズされた絶縁箔から露出した接触面中へ行い得る。逆の場合、即ち露出した接触面を外方に向け金属導体路に迄引出すことも、同様に接触面を対応して用意することにより実施可能である。
【００２３】
別の有利な構成形態では、絶縁層列の層形成を、多層構造を作り出すべく繰り返す。同じように、それにより絶縁層厚を増すこともできる。
【００２４】
別の有利な構成形態では、例えば特に２５〜２５０μmの範囲の厚み（ｄ）を持ったメタライズした絶縁箔を用いる。
【００２５】
別の有利な構成形態では、最上部の絶縁箔の基板と反対側に絶縁性の被覆を更に取り付け、この絶縁性の被覆上に金属層を取り付けて気密封止を作り出しかつ基板の縁部領域への直接の金属接続を用いて金属層の直接接触を形成する。金属層は機械的な保護のためのキャップとして役立ち、熱を導出する性質を持っている。金属層とメタライゼーション膜を有するメタライズされた絶縁箔との間で、絶縁性の被覆は電気絶縁に役立つ。
【００２６】
別の有利な構成形態では、気密封止部に上方から冷却体を取り付け、基板に下方から冷却体を取り付け処置の少なくとも一方を行う。この結果周囲への熱の排出を改善できる。
【００２７】
別の有利な構成形態は、上述の方法を用いて作った装置に関する。
【００２８】
図を用い、本発明の有利な実施形態を詳細に説明する。
【００２９】
図１は、基板２の表面又は基板上に配置された少なくとも１つの部品３の表面又はそれら両表面上に少なくとも１つの電気的接触面１を持つ、実施例に従う装置の構造を示す。基板２及び部品３の表面上には少なくとも１つの電気的絶縁性の絶縁箔４が存在し、この絶縁箔はその下にある表面と密に接して付着し、真空下で層形成されている。少なくとも１つのメタライゼーション膜５が、少なくとも１つの絶縁箔４の少なくとも１つの表面側に設けられている。絶縁箔４は接触面１に少なくとも１つの窓６を有し、該窓を経て接触面１はメタライゼーション膜５と面状に接触している。更に絶縁性の被覆７が絶縁箔４上に、また金属層８が絶縁性の被覆７上に設けられており、その際装置の気密封止を形成すべく、金属層の直接接触が基板の縁部領域への直接の金属接続を用いて形成されている。冷却体９がそれぞれ気密封止の上方及び基板の下方に配置されている。
【００３０】
図２は、少なくとも１つの絶縁箔４の窓６を通しての接触形成に係る実施形態を示す。例えば各露出した接触面１の接触形成は、メタライズされた絶縁箔４aのろう付け又は接着を用いて行われる。それと置換可能な結合方法も同様に使用できる。接触は面状に行われる。接触はメタライズされた絶縁箔４aから露出した接触面内へ行うことができる。逆の場合、即ち露出している接触面１から外方へメタライゼーション膜５迄メタライズされた結合箔４bを引出すこと（単独に又は接触面１の継続として設けられる）は、接触面１を然るべく用意することによって同じように実施可能である。
【００３１】
図３は、メタライズされた絶縁箔４aが、どのように基板２の外縁を越えて露出し成形されて、外側にある接続部に結合するため使用し得るかを示す。それによって、同じように高低差を調整できる。この柔軟性のある接触形成の方法は、付加のプラグ結合又はそれに比肩し得る結合処理と置換できるか又はそれらを補足する。箔の厚み及び銅の厚みは、それぞれの機械的、電気的、熱的及びそれらと比較の対象になり得る要求に応じて適合させ得る。図３に従えば、絶縁箔４上のメタライゼーション膜を備える絶縁箔４aは、基板２の左側で基板２から非付着性、例えば四フッ化エチレン樹脂構造を持つ支え１０を越えて造られている。絶縁箔４及び４aが露出し又は基板２から突出するように作ることで、四フッ化エチレン樹脂層１０を絶縁箔４及び４aから取り外すか分離することができる。
【００３２】
図４は図３の著しく簡略化した平面図である。露出した絶縁箔４及び４aが明らかに認められる。これらはそれぞれ基板２の面を越えている。更に絶縁性の被覆７上に金属層８を用いて装置の密封被覆を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に従う装置ないし方法の第１の実施例の説明図である。
【図２】本発明に従う装置ないし方法の第２の実施例の説明図である。
【図３】本発明に従う装置の第３の実施例の説明図である。
【図４】本発明に従う装置の第３の実施例の簡略化した平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  接触面、２  基板、３  部品、４  絶縁箔、４a  メタライゼーション膜を有する絶縁箔、５  金属導体路、６  窓、７  絶縁性の被覆、８  金属層、９  冷却体、１０  支え
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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