(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属層、第２金属層および前記第１金属層ならびに前記第２金属層間に配置される絶縁層を有する基板を提供するステップであって、前記第２金属層の厚さが前記第１金属層の厚さよりも大きく、かつ前記第２金属層が頂面および前記頂面に対向する底面を有する、ステップと、
前記第１金属層および前記絶縁層を貫通して第１開口を形成するステップであって、前記第１開口が前記第2金属層の前記頂面の一部分を露出させる、ステップと、
前記第１金属層をパターン化して、少なくとも前記第１開口に隣接する一対の第１パターンと、この一対の第１パターンから隔てられた第２パターンと、を有すると共に、前記一対の第１パターンと前記第２パターンとの間の一部分の前記絶縁層の表面は露出されているパターン化導電層を形成するステップと、
該パターン化導電層を形成した後に、前記第２金属層の前記底面に複数の第２開口を形成するステップであって、前記第２金属層が前記第２開口によって複数の熱伝導ブロックに分割されるとともに、前記第２開口が前記第１開口に連通していない、ステップと、
前記パターン化導電層の全ておよび前記第１開口によって露出される前記第２金属層の前記頂面に金属材料から成る表面保護層を形成する、ステップと、
を含むパッケージキャリアの製造方法。
【請求項２】
前記基板を提供するステップが、前記絶縁層および前記絶縁層の２つの対向する側面にそれぞれ位置する前記第１ならびに第２金属層を提供する、ステップと、
熱圧着処理を実施して前記第１金属層、前記絶縁層ならびに前記第２金属層が統合されて前記基板を形成する、ステップと、
を含む請求項１に記載したパッケージキャリアの製造方法。
【請求項３】
前記第１開口を形成するステップが、ルーティングまたはレーザードリルを含む請求項１に記載したパッケージキャリアの製造方法。
【請求項４】
前記第２金属層の厚さが前記第１金属層の厚さの１００倍以下である請求項１に記載したパッケージキャリアの製造方法。
【請求項５】
前記第１金属層の材料が銅箔である請求項１に記載したパッケージキャリアの製造方法。
【請求項６】
前記第２金属層の材料が銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む請求項１に記載したパッケージキャリアの製造方法。
【請求項７】
前記絶縁層の材料が樹脂、液晶ポリマーまたはポリイミドを含む請求項１に記載したパッケージキャリアの製造方法。
【請求項８】
前記第２開口を形成するステップが、フォトリソグラフィーおよびエッチング処理、機械ドリル処理またはレーザードリル処理を含む請求項１に記載したパッケージキャリアの製造方法。
【請求項９】
前記表面保護層を形成するステップが、電気メッキを含む請求項１に記載したパッケージキャリアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体構造およびその製造方法に関する。特に、パッケージキャリア（package carrier）およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップパッケージは、チップに適切な信号経路、熱伝達経路およびチップ構造の保護を提供する。従来のワイヤーボンディング（wire bonding）技術が採用される時、リードフレーム（leadframe）がしばしばチップのキャリア（carrier）として提供される。チップの接点密度（contact density）が次第に増大し、リードフレームでは更に高い接点密度を提供できないので、高い接点密度を備えるパッケージ基板（package substrate）に置き換えられてきているとともに、金属導電ワイヤーまたはバンプ（bump）のような導電媒体によってチップがパッケージ基板上にパッケージされる。
【０００３】
周知の発光ダイオード（light emitting diode = LED）において、LEDチップが使用される前にLEDチップをパッケージすることが必要であるとともに、LEDチップは、発光する時に、大量の熱を発生させる。もしも付与された熱が散熱できずにLEDパッケージ構造中に継続して蓄積されれば、LEDパッケージ構造の温度が増大する。このように、加熱されたLEDチップが輝度を減衰させ、寿命を短縮させ、永久的な損傷さえ受ける。従ってヒートシンク（heat sink  散熱装置）が現在のLEDパッケージ構造中に組み込まれてLEDチップの熱を発散させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のパッケージ基板は、複数のパターン化導電層と少なくとも１つの絶縁層とからなる。絶縁層が電気的絶縁のために２つの隣接するパターン化導電層間に配置される。熱伝導ブロックが粘着層を介してパッケージ基板の下表面に固定される。多くの場合、LEDチップがパッケージ基板に電気接続されるとともに、LEDチップにより発生された熱は、パターン化導電層および絶縁層から熱伝導ブロックへ伝導されることができる。しかしながら、粘着層および絶縁層の熱伝導率が好ましくないので、LEDチップにより発生された熱が絶縁層ならびに粘着層から熱伝導ブロックへ伝導される時、熱抵抗（heat resistance）が増大し、不満足な散熱へと導かれる。従って、LEDチップにより発生された熱を外界へ如何に有効な方法で散熱させるかがこの領域の研究者および設計者の焦点となっている。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、熱発生素子を積載するのに適したパッケージキャリアを提供することにある。
【０００６】
この発明は、さらにパッケージキャリアの製造方法を提供することにある。製造方法を提供することによって、上記したパッケージキャリアを形成することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の実施形態中、パッケージキャリアの製造方法が提供される。パッケージキャリアの製造方法が以下のステップを含む。基板が提供される。基板が第１金属層と第２金属層と第１金属層および第２金属層間に配置される絶縁層とを含む。第２金属層の厚さが第１金属層の厚さより大きく、かつ第２金属層が頂面および頂面に対向する底面を有する。第１金属層および絶縁層を貫通する第１開口が形成される。第１開口が第２金属層の頂面の一部分を露出させる。第１金属層がパターン化されてパターン化導電層を形成する。複数の第２開口が第２金属層の底面上に形成される。第２金属層が第２開口によって複数の熱伝導ブロックに分割され、かつ第２開口が第１開口に連通しない。表面保護層（surface passivation layer）がパターン化導電層および第１開口によって露出された第２金属層の頂面に形成される。
【０００８】
この発明の実施形態に従い、基板を提供するステップが、絶縁層の２つの対向する側面に位置する絶縁層および第１ならびに第２金属層をそれぞれ提供することを含む。熱圧着処理を実施して第１金属層、絶縁層および第２金属層が統合されて基板を形成することを含む。
【０００９】
この発明の実施形態に従い、第１開口を形成するステップがスタンピング、ルーティングまたはレーザードリルを含む。
【００１０】
この発明の実施形態に従い、第２金属層の厚さが第１金属層の厚さの１〜１００倍である。
【００１１】
この発明の実施形態に従い、第１金属層の材料が銅箔である。
【００１２】
この発明の実施形態に従い、第２金属層の材料が銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む。
【００１３】
この発明の実施形態に従い、絶縁層の材料が樹脂、液晶ポリマー（liquid crystal polymer = LCP）またはポリイミド（polyimide = PI）を含む。
【００１４】
この発明の実施形態に従い、第２開口を形成するステップがフォトリソグラフィーおよびエッチング処理、機械ドリル色またはレーザードリル処理を含む。
【００１５】
この発明の実施形態に従い、表面保護層を形成する方法が電気メッキを含む。
【００１６】
この発明の実施形態中、熱発生素子を積載することに適したパッケージキャリアが提供される。パッケージキャリアが絶縁層とパターン化導電層と熱伝導ブロックと表面保護層とを含む。絶縁層が上表面、上表面に対向する下表面および上表面ならびに下表面を連結する第１開口を有する。パターン化導電層が絶縁層の上表面に配置され、かつ第１開口を露出させる。熱伝導ブロックが絶縁層の下表面に配置される。また、熱伝導ブロックが頂面、頂面に対向する底面および複数の第２開口を有する。第１開口が熱伝導ブロックの頂面の一部分を露出させてデバイスボンディング領域を定義するとともに、第２開口が第１開口と連通しない。表面保護層がパターン化導電層および第１開口により露出された熱伝導ブロックの頂面の一部分上に配置される。熱発生素子がデバイスボンディング領域上方に対応するように位置する表面保護層上に配置される。
【００１７】
この発明の実施形態に従い、第１金属層の材料が銅箔である。
【００１８】
この発明の実施形態に従い、第２金属層の材料が銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む。
【００１９】
この発明の実施形態に従い、絶縁層の材料が樹脂、ＬＣＰ（liquid crystal polymer = LCP液晶ポリマー）またはＰＩ（polyimide = PI  ポリイミド）を含む。
【発明の効果】
【００２０】
以上の観点から、この発明の実施形態中に述べられたパッケージキャリアは、それぞれの厚さを有する２つの異なる金属層によって形成される。従って、相対的に厚い金属層が熱伝導ブロックとして機能することができる。また、相対的に厚い金属層の表面を開口により露出することができ、かつ露出された表面をデバイスボンディング領域として供することができる。熱発生素子がパッケージキャリア上に配置される時、熱発生素子が熱伝導ブロックに配置される、つまり、デバイスボンディング領域に配置される。従って、熱発生素子によって発生された熱は、絶縁膜および粘着層により遮断されることなく、急速に外界へ伝導されることができる。そのように、この発明の実施形態中に述べられたパッケージキャリアは、熱発生素子によって発生された熱を効率よく散熱できるとともに、熱発生素子の効率性および寿命を共に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】この発明の実施形態にかかるパッケージキャリアの製造方法を示す概略的な断面図である。
【図１Ｂ】この発明の実施形態にかかるパッケージキャリアの製造方法を示す概略的な断面図である。
【図１Ｃ】この発明の実施形態にかかるパッケージキャリアの製造方法を示す概略的な断面図である。
【図１Ｄ】この発明の実施形態にかかるパッケージキャリアの製造方法を示す概略的な断面図である。
【図１Ｅ】この発明の実施形態にかかるパッケージキャリアの製造方法を示す概略的な断面図である。
【図２】この発明の実施形態にかかる図１Ｅに描かれた熱発生素子を積載するパッケージキャリアを示す概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１Ａから図１Ｅは、この発明の実施形態にかかるパッケージキャリアの製造方法を示す概略的な断面図である。図１Ａにおいて、この実施形態のパッケージキャリアの製造方法中、第１金属層１１０と、第２金属層１２０と、第１金属層１１０および第２金属層１２０間に配置された絶縁層１３０とが提供される。第２金属層１２０が頂面１２２と頂面１２２に対向する底面１２４とを有する。絶縁層１３０が上表面１３２と上表面１３２に対向する下表面１３４とを有する。特に、この実施形態中、第２金属層１２０の厚さＴ２が第１金属層１１０の厚さＴ１よりも大きい。望ましくは、第２金属層１２０の厚さＴ２が第１金属層１１０の厚さＴ１の１〜１００倍である。また、第１金属層１１０の材料が銅箔（copper foil）であり、第２金属層１２０の材料が例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金または良好な導電性を備える他の金属である。絶縁層１３０の材料が例えば樹脂、ＬＣＰ（liquid crystal polymer  液晶ポリマー）またはＰＩ（Polyimide  ポリイミド）である。
【００２３】
図１Ｂにおいて、熱圧着処理が実施され、第１金属層１１０と絶縁層１３０と第２金属層１２０とが結合されて基板１０１を形成する。即ち、熱圧着処理が実施されることによって第１金属層１１０が絶縁層１３０の上表面１３２に固定され、かつ第２金属層１２０が絶縁層１３０の下表面１３４に固定される。
【００２４】
図１Ｃにおいて、第１金属層１１０および絶縁層１３０を貫通する第１開口Ｓ１が形成される。第１開口Ｓ１が第２金属層１２０の頂面１２２の一部分を露出させてデバイスボンディング領域１２３を定義する。この実施形態中、第１開口Ｓ１が例えばスタンプ（stamping   打ち抜き）処理、ルーティング（routing  溝掘り）処理、レーザードリル（laser drilling）処理または他の適切な処理を実施することによって形成される。
【００２５】
図１Ｄに描いたように、第１金属層１１０がパターン化されてパターン化導電層１１０‘を形成する。パターン化導電層１１０‘が絶縁層１３０の上表面１３２の一部分を露出させる。
【００２６】
図１Ｄにおいて、複数の第２開口Ｓ２が第２金属層１２０の底面１２４に形成される。第２金属層１２０が第２開口Ｓ２によって複数の熱伝導ブロック１２６に分割されるとともに、第２開口Ｓ２が第１開口Ｓ１に連通していない。即ち、第２開口Ｓ２が第２金属層１２０の頂面１２２に連通していない。ここで、第２開口Ｓ２を有する第２金属層１２０は、熱伝導ブロック１２０‘として作用することができ、かつ第２開口Ｓ２は、流体通路（fluid passage）として供することができる。また、この実施形態に従って、第２開口Ｓ２は、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチング処理、機械ドリル処理またはレーザードリル処理を実施することによって形成される。
【００２７】
説明すべきことは、この実施形態において、たとえ第２開口Ｓ２が形成される前にパターン化導電層１１０‘が形成されるにしても、パターン化導電層１１０‘および第２開口Ｓ２の形成ステップがこれに制限されるものではないことである。別な実施形態に従えば、パターン化導電層１１０‘は、また第２開口Ｓ２が形成された後に、形成されることができる。さらに別な実施形態中、パターン化導電層１１０‘および第２開口Ｓ２は、もしもエッチング速度が良く監視されるならば、同期して形成されることができる。要するに、パターン化導電層１１０‘ならびに第２開口Ｓ２を順番に形成することは、例示であり、図１Ｅこの発明への制限と解釈すべきではない。
【００２８】
図１Ｅに描いたように、表面保護層１４０は、パターン化導電層１１０‘および第１開口Ｓ１によって露出される第２金属層１２０の頂面１２２に形成される。言い換えれば、表面保護層１４０は、パターン化導電層１１０‘上ならびにデバイスボンディング領域１２３中に位置する。ここで、表面保護層１４０は、パターン化導電層１１０‘および第１開口Ｓ１によって露出された第２金属層１２０の頂面１２２を保護するために供されて、酸化速度を低減させる。この実施形態中、表面保護層１４０の材料は、例えば、ニッケルゴールド（nickel gold）であり、かつ表面保護層１４０は、例えば、電気メッキによって形成される。これで、パッケージキャリア１００の製造が実質的に完了する。
【００２９】
この実施形態のパッケージキャリア１００は、構造的にパターン化導電層１１０‘と、熱伝導ブロック１２０’と、絶縁層１３０と、表面保護層１４０とを含む。絶縁層１３０は、上表面１３２と下表面１３４（図１Ａまたは図１Ｂを参照）と、上表面１３２と下表面１３４を連結する第１開口Ｓ１とを有する。パターン化導電層１１０‘は、絶縁層１３０の上表面１３２上に配置されて第１開口Ｓ１を露出する。熱伝導ブロック１２０’は、絶縁層１３０の下表面１３４上に配置されて頂面１２２と底面１２４と複数の第２開口Ｓ２を有する。特に、第１開口Ｓ１が熱伝導ブロック１２０’の頂面１２２の一部分を露出させて、デバイスボンディング領域１２３を定義するとともに、第２開口Ｓ２が第１開口Ｓ１に連通していない。表面保護層１４０がパターン化導電層１１０‘および第１開口Ｓ１によって露出された熱伝導ブロック１２０’の頂面１２２上に配置される。つまり、表面保護層１４０がデバイスボンディング領域１２３中に配置される。
【００３０】
図２は、この発明の実施形態にかかる図１Ｅに描かれた熱発生素子を積載するパッケージキャリアを示す概略的な断面図である。図２において、この実施形態中、パッケージキャリア１００は、熱発生素子２０を積載するのに適したものである。熱発生素子２０が対応するようにデバイスボンディング領域１２３上方に位置される表面保護層１４０上に配置される。ここで、熱発生素子２０は、例えば、電子チップまたは光電デバイスであり、この発明を制限するものと解釈してはならない。例を挙げて言えば、電子チップが集積回路、例えば、チップモジュールまたはグラフィックチップ、メモリーチップ、半導体チップなどを含む単一チップである。光電デバイスは、例えば、発光ダイオード（LED）、レーザーダイオードまたはガス放電光源（gas discharge light source）である。この実施形態中、熱発生素子２０は、例えば、発光ダイオード（LED）である。
【００３１】
詳細に言えば、熱発生素子２０は、例えば、半導体チップであり、ボンディングワイヤー２２を介してワイヤーボンディングによって表面保護層１４０に電気接続することができる。あるいは、熱発生素子２０とボンディングワイヤー２２とパッケージキャリア１００の一部分とが成形化合物（molding compound）２４によって封入（encapsulated）でき、熱発生素子２０とボンディングワイヤー２２とパッケージキャリア１００間の電気接続を確保する。また、熱発生素子２０は、対応するようにデバイスボンディング領域１２３上方に位置される表面保護層１４０上に直接配置できる。即ち、熱発生素子２０は、金属材料（例えば、ニッケルゴールド）から成り、かつ熱伝導ブロック１２０’上方に位置する表面保護層１４０上に配置される。それにより、熱発生素子２０によって発生された熱は、熱伝導ブロック１２０’および金属材料から成る表面保護層１４０を介して急速に外界へ伝導されることができる。関連技術と比較して、この実施形態中、粘着層を介して熱伝導ブロックを余分にパッケージキャリアの底面に取り付ける必要がないとともに、熱発生素子２０によって発生される熱を絶縁層および粘着層を介して伝導する必要がない。その結果、パッケージキャリア１００は、熱発生素子２０によって発生される熱を効果的に散熱できるだけでなく、熱発生素子２０の効率ならびに寿命を向上させることができる。さらに、製造コストを削減することができる。
【００３２】
注意すべきことは、熱発生素子２０およびパッケージキャリア１００を結合する方法と熱発生素子２０の形態とは、この発明を限定するためのものではないことである。この実施形態中に述べられた熱発生素子２０は、ワイヤーボンディングによりパッケージキャリア１００の表面保護層１４０に電気接続されるものの、別な実施形態中の熱発生素子２０は、また多数のバンプ（図示せず）を介してフリップチップボンディング（flip-chip bonding）によってデバイスボンディング領域１２３上方に位置する表面保護層１４０に電気接続されることもできる。この発明の別な実施形態中、熱発生素子２０は、チップパッケージ（図示せず）であることができ、かつ表面実装技術（surface mount technology = SMT）を実行することによってパッケージキャリア１００に組み込まれる。熱発生素子２０およびパッケージキャリア１００を結合する方法と熱発生素子２０の形態とは、典型的なものであり、この発明を限定するためのものではない。
【００３３】
以上のように、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【符号の説明】
【００３４】
２０    熱発生素子
２２    ボンディングワイヤー
２４    成形化合物（molding compound）
１００    パッケージキャリア
１０１    基板（図１Ｂ）
１１０    第１金属層
１１０‘    パターン化導電層
１２０    第２金属層
１２０‘    熱伝導ブロック
１２２    頂面
１２３    デバイスボンディング領域
１２４    底面
１２６    熱伝導ブロック
１３０    絶縁層
１３２    上表面
１３４    下表面
１４０    表面保護層
Ｓ１    第１開口
Ｓ２    第２開口
Ｔ１，Ｔ２    厚さ
【図１Ａ】
0005686672.tif 000002
【図１Ｂ】
0005686672.tif 000003
【図１Ｃ】
0005686672.tif 000004
【図１Ｄ】
0005686672.tif 000005
【図１Ｅ】
0005686672.tif 000006
【図２】
0005686672.tif 000007