(57)【要約】  セラミック本体（１）と、当該セラミック本体（１）の少なくとも１つの外表面上の有機表面構造体（２）とを備え、当該有機表面構造に、外側再分配層（３）が一体化される、基板に関する。
2021530863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック本体と、前記セラミック本体の少なくとも第１外表面上の有機表面構造体と、を備え、前記有機表面構造体に外側再分配層が一体化されている、基板。
【請求項２】
前記有機表面構造体が、複数の有機層を含む、請求項１に記載の、基板。
【請求項３】
前記有機表面構造体の前記有機層の主成分が各々、フォトレジスト、及び充填ポリマーを含む群から選択される、異なる有機材料を含む、請求項１又は２に記載の、基板。
【請求項４】
前記セラミック本体の少なくとも前記第１外表面に、保護層と有機表面構造体とが適用され、ここで、前記保護層は、前記セラミック本体の少なくとも前記第１外表面と、前記有機表面構造体の間にあり、主成分として、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＮ、及びガラスを含む群から選択される有機材料を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項５】
前記セラミック本体の熱導電率が、８Ｗ／ｍ・Ｋより高い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項６】
前記セラミック本体の前記主成分が、ＺｎＯ−Ｂｉ、ＺｎＯ−Ｐｒ、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌＮを含む群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項７】
前記セラミック本体が、バリスタセラミック、ＮＴＣ−セラミック、及びＰＴＣ−セラミックを含む群から選択される、機能性セラミックを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項８】
前記セラミック本体が、内側再分配層、及びビアス（Ｖｉａｓ）を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項９】
前記セラミック本体が、一体化されたサージ保護体を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項１０】
前記有機表面構造体の熱膨張率が、最大±１ｐｐｍ／Ｋの偏差で前記セラミック本体の熱膨張率に対応する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項１１】
前記セラミック本体が、複数のセラミック層を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項１２】
前記セラミック本体の全部、又は部分が、有機回路基板に埋め込まれており、前記有機回路基板の前記熱膨張率は、最大±１ｐｐｍ／Ｋの偏差で、前記セラミック本体の熱膨張率に対応する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項１３】
前記セラミック本体、及び前記有機回路基板には、少なくとも外表面に、一体化された外側再分配層がある、有機表面構造体を備える、請求項１２に記載の、基板。
【請求項１４】
前記セラミック本体、及び前記有機回路基板が、外側再分配層、及び／又は内側再分配層により、互いに導電的に接続されている、請求項１２又は１３に記載の、基板。
【請求項１５】
前記外側再分配層は第１金属で構成され、かつ、前記内側再分配層は第２金属で構成されるが、前記第１金属は、前記第２金属とは異なる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の、基板。
【請求項１６】
前記第１金属、及び前記第２金属は、銅、及び銀を含む金属の群から選択される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の、基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック本体を含む、基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板は、集積回路等のマイクロエレクトロニクス部品や、LED等のパワー半導体を配置し、接続する、工業生産で汎用される部品である。この方法で設置されたマイクロエレクトロニクス部品とパワー半導体は、その後、他の電子部品に容易に一体化されうる。
【０００３】
他の電子部品の小型化や性能に関する要望が益々高まっており、基板の特定領域に配置しうるマイクロエレクトロニクス部品とパワー半導体の数を増やす必要がある。その結果、基板の特定領域の再分配層の数や、基板材料の熱導電率に対する要望が高まる。特に基板材料の熱導電率は重要な要素である。
基板の特定領域に配置される必要がある、マイクロエレクトロニクス部品とパワー半導体の数が増えると、部品の過熱を防ぐために、マイクロエレクトロニクス部品とパワー半導体で発生した熱を、より効率的に放散する必要がある。
【０００４】
従来の基板はしばしば、ポリマーベースの複合材料で構成されており、これは、十分数の再分配層が可能になるものの、熱導電率は極めて低かった。その結果、再分配層の数が十分数あるにもかからわず、基板に配置されうるマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体の数が制限されてしまい、さらなる小型化が困難になっていた。
【０００５】
十分数の再分配層は、本明細書では、他の部品を小型化、及び／又は性能向上しうるように、基板の所定の表面に配置されうる、マイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体の数をふやすことができるような、多数の再分配層をいう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来基板では、導電率を向上させるために、金属堆積物を含む基板を用いてきた。当該基板は、その設計のため、金属堆積領域に、スルーメッキを施したり、当該基板の内部に再分配層を設けることができず、これにより、当該基板の所定の表面に配置されうるマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体の数が減少した。このため、これ以上小型化することが困難になる。さらに、当該基板の熱導電率が、７〜８Ｗ／ｍ・Ｋに制限されるため、さらなる小型化、及び性能向上は難しくなる。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、熱導電率が、８Ｗ／ｍ・Ｋより高く、かつ、十分数の再分配層を提供しうる、基板の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
当該課題は、本発明によれば、請求項１に記載された基板により達成された。当該基板のさらなる実施形態は、さらなる請求項に見出すことができる。
【０００９】
本発明によれば、セラミック本体と、前記セラミック本体の少なくとも第１外表面上の有機表面構造体と、を備える、基板が提供される。前記有機表面構造体には、外側再分配層が一体化されている。セラミック本体と有機表面構造体の組み合わせにより、これらの材料の利点を組み合わせることができる。したがって、当該セラミック本体の熱導電率は、従来のポリマーベースの基板よりもはるかに高い。さらに、当該有機表面構造体によれば、十分数の外側再分配層を設けることができ、これにより、さらなる小型化、及び性能向上が可能となる。
【００１０】
さらに、本発明の当該基板の有機表面構造体は、多数の有機層を含みうる。当該有機表面構造体の多層構造は、有機表面構造体の単層構造と比較して、本発明の基板の所定の表面上の当該外側再分配層の数を、さらに増やすことができる。それにより、本発明の基板の当該所定の表面上にマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体の数を増やすことができ、さらなる小型化が可能になる。さらに、本発明の基板の当該所定の表面上に配置される、マイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体の数がより多くなると、マイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体が配置された、本発明の当該基板を含む、さらなる部品の性能もまた、高められうる。たとえば、所定の表面を備えるＬＥＤモジュール内のＬＥＤの数を増やすことができれば、ＬＥＤモジュールの特性を向上させることができる。
【００１１】
さらに、本発明の当該基板の当該有機表面構造体の当該有機層は、各々異なる有機材料を主成分として含むことができる。換言すれば、各有機層の組成は、異なってよい。それにより、熱膨張、光吸収、及び反射等の当該有機層の特性を調整して、所望の要件を達成させることができる。
【００１２】
特に、本発明の当該基板の当該有機表面構造体の当該主成分は、フォトレジスト、及び充填ポリマーを含む群から選択されることができる。
【００１３】
充填ポリマーは、当該ポリマーの特性を高める充填剤を含む、ポリマーである。１の実施形態では、本発明の当該基板は、有機表面構造体の主成分に、セラミック粒子で充填された、充填ポリマーを含むことで、熱導電率を高めることができる。それにより、本発明の当該基板上に配置された、マイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体の、過熱からの保護を高めることができる。
【００１４】
フォトレジストを用いると、本発明の当該基板の当該有機表面構造体を、きわめて容易、かつ正確に形成することができる。それにより、個々の再分配層間の距離をかなり狭めることができ、さらなる小型化、及び／又は性能向上が可能となる。
【００１５】
好ましい１の実施形態では、本発明の当該基板の当該セラミック本体の第１外表面上に、保護層を適用することができる。当該保護層上に、当該有機表面構造体が適用される。換言すれば、当該保護層は、当該セラミック本体の当該第１外表面と当該有機表面構造体との間にある。当該保護層、及び有機表面構造体の上記の構成は、当該セラミック本体の２以上の外表面に同様に用いることができる。
【００１６】
当該保護層は、例えば、用いられる溶媒のために、当該の有機表面構造体の製造中に起こりうる腐食から、当該セラミック本体にを保護する。当該保護層は、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＮ、及びガラスを含む群から選択される無機材料を含んでよい。
【００１７】
さらに、本発明の当該基板の当該有機表面構造体の熱膨張率は、当該セラミック本体の熱膨張率に対応することができる。当該有機表面構造体の熱膨張率の、当該セラミック本体の熱膨張率に対する偏差は、
最大±１ｐｐｍ／Ｋである。特に、当該有機表面構造体の熱膨張率は、２〜１２ｐｐｍ／Ｋの範囲であることができる。当該有機表面構造体、及び本発明の当該基板の当該セラミック本体の熱膨張率がきわめて類似するため、例えば、パワー半導体からの放出熱のため、熱応力中の当該有機表面構造体と、当該セラミック本体との間の張力（電圧）が大幅に減少する。それにより、本発明の当該基板の耐久性が高まる。
【００１８】
さらに、本発明の当該基板の当該セラミック本体の熱導電率は、８Ｗ／ｍ・Ｋより高くてよい。好ましい１の実施形態では、本発明の当該基板の当該セラミック本体の熱導電率は、２０Ｗ／ｍ・Ｋ、特に、１００Ｗ／ｍ・Ｋより高くてよい。このように熱導電率が高いと、当該基板に配置されたマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体から、得られた熱を効率よく放散することができる。それにより、実際上、当該担体上に配置された部品が過熱することはなく、さらなる小型化、及び性能向上が可能となりうる。
【００１９】
本発明の当該基板の当該セラミック本体の主成分を、ＺｎＯ−Ｂｉ、ＺｎＯ−Ｐｒ、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌＮを含む群から選択することと、当該セラミック本体の熱導電率を高くすることができる。
【００２０】
さらに、本発明の当該基板の当該セラミック本体は、主成分として、熱導電性機能性セラミックを含むことができる。機能性セラミックとは、ある技術分野における使用に最適化された特性が備わるセラミックである。例えば、機能性セラミックは、昇温により電気伝導度が上昇することができる。本発明の当該基板の当該セラミック本体は、主成分として、負の温度係数（ＮＴＣ）を備えるセラミック（ＮＴＣ−セラミック）、正の温度係数（ＰＴＣ）を備えるセラミック（ＰＴＣ−セラミック）、及びバリスタセラミックを含む群から選択される、機能性セラミックを含むことができる。
【００２１】
特に、バリスタセラミックを用いると、本発明の当該基板の当該セラミック本体内が過電圧から保護される。当該基板上に注意深く部品を配置することにより、過電圧に対する保護が不要となる。その結果、発明の当該基板、及び当該基板上に配置されるマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体を小型化することができる。
【００２２】
さらに、本発明の当該基板の当該セラミック本体は、内側再分配層、及びビアス（Ｖｉａｓ）を備えることができる。特に、内側再分配層が存在する場合、本発明の当該基板の当該セラミック本体に、パワー半導体、又は集積回路への電力線等の高応力線を、一体化することができる。本発明の当該基板の当該セラミック本体の熱導電率は、従来のポリマーベースの基板の熱導電率よりも高いため、そのような電力線の放出熱は、効率よく放散されて、本発明の当該基板に配置されたマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体に発生する過熱を効果的に阻害することができる。
【００２３】
本発明の当該基板の当該セラミック本体が、複数のセラミック層を備えることで、当該内側再分配層及び当該セラミック本体の一体化による過電圧から保護することができる。
【００２４】
さらに、本発明の当該基板の当該セラミック本体の全部、又は部分を、有機回路基板に埋め込むことができる。特に、当該有機回路基板の主成分は、例えば、エポキシ樹脂、及びガラス繊維の複合材料を含むことができる。
【００２５】
特に、当該有機回路基板の熱膨張率は、当該有機回路基板の熱膨張率が、当該セラミック本体の熱膨張率と最大で±１ｐｐｍ／Ｋ異なる程度に、当該セラミック本体の熱膨張率に対応させることができる。それにより、例えば、ＬＥＤによる、本発明の当該基板と当該有機回路基板の間の熱負荷による応力が、大幅に阻害される。そのため、当該有機回路基板の全部、又は部分が埋め込まれた、本発明の当該基板の耐用年数を、延ばすことができる。
【００２６】
さらに、当該有機回路基板はまた、有機表面構造体、外側再分配層、及び内側再分配層を含むことができる。本発明の当該基板の当該セラミック本体、及び当該有機回路基板は、内側再分配層、及び外側再分配層により、互いに導電的に接続されることができる。
【００２７】
さらに、本発明の当該基板、及び／又は前記有機回路基板には、第１金属で構成された外側再分配層と、第２金属で構成された内側再分配層とがあってよく、ここで、当該第１金属は、当該第２金属とは異なる。当該第１金属、及び当該第２金属は、銅、及び銀を含む金属の群から選択されることができる。このように異なる金属を用いることができる点で、当該内側再分配層、及び外側再分配層の熱膨張率を、それらが組み込まれている材料に最適化することができる。それにより、本発明の当該基板の機械的負荷が軽減されて、本発明の当該基板の耐久性が向上する。
【００２８】
本発明の当該基板は、従来方法によっても製造することができる。そのような方法の一つとして、例えば、以下の副工程があげられる：
-  セラミック本体を供給する工程、
-  当該セラミック本体の第１外表面上に、保護層を適用する工程、
-  当該保護層に第１有機層を適用する工程であって、ここで、外側再分配層の部分となる当該保護層の範囲は、被覆されないか、又は、当該被覆が除去される、工程、
-   第１金属層を、当該第１有機層、及び当該外側再分配層の部分となる当該保護層の領域に適用する工程、
-  当該第１金属層に第２有機層を適用する工程であって、ここで、当該外側再分配層の部分となる当該保護層の範囲、及び当該外側再分配層の部分となる当該第１有機層の範囲は被覆されない工程、
-  当該保護層の範囲、及び当該外側再分配層が形成される当該第１有機層に、第２金属層を適用する工程、
-  当該第２有機層、及び当該第１金属層を除去して、当該外側再分配層を形成する工程であって、当該第１金属層のうち、当該外側再分配層が形成されない範囲のみが、除去される。さらに、当該外側再分配層が形成される、当該保護層、及び第１有機層の当該範囲は、各領域間が導電的に接触されるように、形成される。
【００２９】
上記の副工程を繰り返し、再分配層のために、構造化された金属化を行うことにより、第２又はそれ以上のレベルを、製造することができる。
【００３０】
本発明は、例示的な実施形態および関連する図に基づいて、以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の当該基板の１の実施形態を示す概略断面図である。
【図２】内側再分配層を備える、本発明の当該基板の１の実施形態を示す概略断面図である。
【図３】内側再分配層、及び一体化された過電圧保護体を備えた、本発明の当該基板の１の実施形態を示す概略断面図である。
【図４】有機回路基板が埋め込まれた、本発明の当該基板の１の実施形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図中には、同一要素、類似、又は明らかに同一の要素には、同一の符号が付されている。当該図、及び図中の比率は縮尺どおりではない。
【００３３】
図１は、セラミック本体１、並びに第１外表面９上、及びセラミック本体１の第２外表面１０上に保護層１２を備える、本発明の基板の１の実施形態の概略断面図を示す。さらに、有機表面構造体２が、当該保護層１２上に形成される。当該保護層１２の厚さは、例えば、１００ｎｍで、例えば、ＳｉＮを含む。当該保護層１２は、当該セラミック本体１を、例えば、当該有機表面構造体２の製造に用いられる、攻撃的な溶媒による腐食から保護する。さらに、当該有機表面構造体２に外側再分配層３が一体化される。当該第１外表面９、及び当該第２外表面１０の当該有機表面構造体２により、当該第２外表面１０に形成された接点５により、バイアス４を介して、当該第１外表面９に配置されたマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体（図示せず）に、接続することが可能となる。このような接続により、例えば、比較的大きな接続距離が長い接続レベルから、比較的接続距離が短い接続レベルへの移行が可能になる。さらに、主成分としての当該セラミック本体は、熱導電率が１００Ｗ／ｍ・Ｋより高い、ＡｌＮを含む。これにより、当該基板に配置されたマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体（図示せず）から放出された熱を、きわめて効率的に放散することができる。それにより、同時に、過熱も効率よく防止される。十分数の外側再分配層３が可能な、当該有機表面構造体２と組みわせると、当該基板に配置された部品間の距離が短くなり、それにより、さらなる小型化、及び性能向上が可能となる。
【００３４】
図２は、基板のさらなる実施形態を示す、概略断面図である。図１による実施形態に加えて、当該セラミック本体１は、内側再分配層６を備える。当該内側再分配層６により、当該セラミック本体１に、熱導電率が従来のポリマーベースの基板よりも優れた強力な応力線を、一体化しうる。これにより、当該基板に配置されたマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体（図示せず）が、さらなる過熱から保護される。それにより、基板の所定の表面の、当該基板に配置されたマイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体の数を増やすことができる。それにより、過熱それ自体が、効率よく防止される。これにより、基板の構造を小型化しうる。
【００３５】
図３は、基板のさらなる実施形態を示す、概略断面図である。図２に関する記載に加えて、当該セラミック本体は、サージ保護体７を含む。このため、当該セラミック本体１は、例えば、その主成分がＺｎＯ−Ｐｒである、バリスタセラミックを備える。当該セラミック本体１に、当該サージ保護体７を組み込むことにより、当該サージ保護体７を、当該基板上のの当該外表面の別個の部品として含む必要がなくなる。それにより、当該基板に配置されうる、マイクロエレクトロニクス部品、及びパワー半導体用領域が増える。
【００３６】
図４は、図３の基板と同様に構成されてよい、が、有機回路基板８の表面１１の凹部に埋め込まれた、基板のさらなる実施形態を示す、概略断面図である。当該セラミック本体の当該第１外表面９上に適用される、当該保護層１２は、回路基板８の表面１１と同一平面上にある。当該有機回路基板８の主成分は、例えば、エポキシ樹脂、及びガラス繊維を含むことができる。図面３に記載された基板と同様の当該基板、及び当該有機回路基板８は、ともに外側再分配層３が一体化された有機表面構造体２を備える。図面３に記載された基板と同様な当該基板、及び当該有機回路基板８は、内側再分配層６、及び外側再分配層３を介して、互いに導電的に接続されている。当該有機回路基板に当該基板が埋め込まれているため、特に、セラミック本体１、及び有機回路基板８を標準サイズにすることが可能となり、それにより、例えば、当該セラミック本体１等を特別な大きさで製造する必要がなくなり、製造が簡素化されることで、費用が削減される。
【符号の説明】
【００３７】
１      セラミック本体
２      有機表面構造体
３      外側再分配層
４      ビアス
５      接点
６      内側再分配層
７      サージ保護体
８      有機回路基板
９      第１外表面
１０      第２外表面
１１      表面有機回路基板
１２      保護層
【図１】
2021530863.tif 000003
【図２】
2021530863.tif 000004
【図３】
2021530863.tif 000005
【図４】
2021530863.tif 000006
【国際調査報告】
2021530863.tif 000007
2021530863.tif 000008
2021530863.tif 000009
2021530863.tif 000010