(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップチップのパッケージ方法であって、パッケージ基板の表面に金属層が設けられており、
フリップチップの周囲にパッケージ基板を設置するステップＳ１と、
フリップチップの電極表面とパッケージ基板の金属層が設けられた表面に金属導電膜をコーティングするステップＳ２と、
金属導電膜の表面にフォトレジストを塗布するステップＳ３と、
マスクアライナにおいて、フォトリソグラフィプレート上での電極構造とフリップチップの電極構造をアライメントして露光及び現像し、フリップチップの電極表面とパッケージ基板の表面が同一領域にあるフォトレジスト構造モールドを得ると共に、フリップチップの電極間の絶縁箇所をフォトレジストが被覆するようにするステップＳ４と、
前記金属導電膜を電極とし、前記フォトレジスト構造モールド内におけるフリップチップの電極表面およびパッケージ基板の表面に同時に金属を電鋳して、前記フォトレジスト構造モールド内を前記金属で覆われるようにし、フリップチップの電極とパッケージ基板との間の前記金属による電気的な接続を実現するステップＳ５と、
ステップＳ４で前記絶縁箇所を被覆するフォトレジストおよびフォトレジストで被覆される金属導電膜を除去するステップＳ６とを含むことを特徴とする、フリップチップのパッケージ方法。
【請求項２】
前記金属導電膜は、フリップチップの電極表面およびパッケージ基板の表面の上方に位置するクロム導電層と、前記クロム導電層の上方に位置する金導電層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のパッケージ方法。
【請求項３】
前記金導電層は、厚さが２０〜４００ｎｍであり、前記クロム導電層は、厚さが２０〜４００ｎｍであることを特徴とする、請求項２に記載のパッケージ方法。
【請求項４】
ステップＳ３において、シャロートレンチ方式で前記フォトレジストを塗布することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のパッケージ方法。
【請求項５】
ステップＳ３において、スピン方式で、２００〜６０００回転／分の回転速度で前記フォトレジストを塗布することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のパッケージ方法。
【請求項６】
前記電鋳した金属は、銅、ニッケルまたは金であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のパッケージ方法。
【請求項７】
ステップＳ６は、
ゾル溶液で前記絶縁箇所を被覆しているフォトレジストを溶解するステップＳ６１と、
金腐食液によりフォトレジストで被覆されている金導電層を腐食するステップＳ６２と、
クロム腐食液により金導電層で被覆されているクロム導電層を腐食するステップＳ６３とを含むことを特徴とする、請求項２または３に記載のパッケージ方法。
【請求項８】
前記フリップチップの電極表面に金属層を設置することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のパッケージ方法。
【請求項９】
前記フリップチップの電極表面に金属層を設置しないことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のパッケージ方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、出願日が２０１５年９月１１日である中国特許出願ＣＮ２０１５１０５７９９５５.１の優先権を主張する。本出願は、前記中国特許出願の全文を引用する。
［技術分野］
【０００２】
本発明は、フリップチップのパッケージ方法に関し、特に、電鋳技術によるフリップチップのパッケージ方法に関する。
［背景技術］
【０００３】
フリップチップ技術の発展、特に半導体ＬＥＤ（発光ダイオード）照明の普及に伴い、半導体ＬＥＤチップに、一般的に共晶材、ソルダーペースト、銀ペーストという３つのダイボンド方式を利用するフリップパッケージが用いられる傾向があった。フリップチップにおける正極と負極との間の距離が極めて大きくなることはないので、いずれの方式であっても高精密なダイボンドが必要になる。フリップ共晶技術は、高価な製造設備や材料によってコストが高く、コストパフォーマンスの利点が示されず、また、ソルダーペーストおよび銀ペーストによるパッケージ方式のいずれも信頼性が低いこと及び熱伝導性が悪いことにより、ハイパワーのフリップチップパッケージに使用されないので、フリップＬＥＤ技術が登場して以来、時間が長く経過したが、様々な要因に制限されてあまり普及されなかった。
【０００４】
このような３つの既存のフリップチップパッケージの結合方式の他に、新たに出現した電磁パルス溶接結合方式があり、例えば、中国特許出願「フリップチップパッケージ方法」（公開番号がＣＮ１０３０９４１３５Ａである）に記述されたこのような結合方式のメリットは、チップ電極と基板電極との間が原子的に連続されてハイパワーのフリップチップの放熱に非常に役立つことにあるが、研発過程において、電磁パルス溶接方式による結合の場合にチップ電極と基板電極とのアライメント精度がパッケージ効率および製品に影響を及ぼす重要な要因になることを発見した。また、その他のパッケージ方式として、例えば、中国特許出願「フリップチップのパッケージ方法及び装置」（公開番号がＣＮ１０４６５８９２９Ａである）では、使用するチップと金属基板との結合を実現した上、更にレーザー切断などによって金属基板をチップ上での電極間の絶縁領域に沿って、対応するチップの電極間の電気接続の切断することを実現するようにチップの電極間の電気接続を切断する方法があるが、該方法によれば、この切断操作によってチップに大きな応力を発生させるおそれがあり、金属の切断操作のみであるが、すでに固定されている２つの電極によってチップに悪影響を及ぼす可能性がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の解決しようとする技術的課題は、従来技術におけるフリップチップの既存パッケージ結合方式に存在する多くの欠陥を克服するためのフリップチップのパッケージ方法を提供することにある。
【０００６】
本発明は、以下のような技術的手段によって前記技術的課題を解決する。
本発明は、フリップチップの電極表面およびパッケージ基板の表面に同時に金属を電鋳し、フリップチップの電極とパッケージ基板との間の前記金属による接続を実現することを含むことを特徴とする、フリップチップのパッケージ方法を提供する。
【０００７】
好ましくは、前記フリップチップのパッケージ方法は、
フリップチップの周囲にパッケージ基板を設置するステップＳ１と、
好ましくは、フリップチップがパッケージ基板に埋め込まれ且つフリップチップの電極表面とパッケージ基板の表面が同一平面にあるようにし、
フリップチップの電極表面とパッケージ基板の表面に金属導電膜をコーティングするステップＳ２と、
金属導電膜の表面にフォトレジストを塗布するステップＳ３と、
マスクアライナにおいて、フォトリソグラフィプレート上での電極構造とフリップチップの電極構造をアライメントしてフォトエッチングし、露光及び現像した後に、フリップチップの電極表面とパッケージ基板の表面が同一領域にあるフォトレジスト構造モールドを得ると共に、フリップチップの電極間の絶縁箇所をフォトレジストが被覆するようにするステップＳ４と、
前記金属導電膜を電極とし、前記フォトレジスト構造モールド内におけるフリップチップの電極表面およびパッケージ基板の表面に同時に前記金属を電鋳して、前記フォトレジスト構造モールド内を前記金属で覆われるようにし、フリップチップの電極とパッケージ基板との間の前記金属による接続を実現するステップＳ５と、
ステップＳ４で前記絶縁箇所を被覆するフォトレジストおよびフォトレジストで被覆される金属導電膜を除去するステップＳ６とを含む。
【０００８】
好ましくは、ステップＳ６の後に、
前記パッケージ基板を除去するステップＳ７を更に含む。
好ましくは、ステップＳ１は、
フリップチップの電極表面とシリコンチップの表面が接するように、シリコンチップの表面に複数のフリップチップをアレイ状に配列するステップＳ１１と、
フリップチップのアレイ表面に有機ガラスを鋳込み、有機ガラスの表面を平らにして有機ガラスを硬化乾燥させることにより、パッケージ基板になる有機シートを形成するステップＳ１２と、
フリップチップがパッケージ基板に埋め込まれ且つフリップチップの電極表面とパッケージ基板の表面が同一平面にあるように、シリコンチップを除去するステップＳ１３とを含む。
【０００９】
好ましくは、ステップＳ１１において、隣接する２つのフリップチップ間の距離が６ｍｍである。
好ましくは、ステップＳ１２において、有機シートの厚さが２ｍｍである。
【００１０】
好ましくは、ステップＳ１３において、研削や化学方式でシリコンチップを除去する。
好ましくは、前記金属導電膜は、フリップチップの電極表面およびパッケージ基板の表面の上方に位置するクロム導電層と、前記クロム導電層の上方に位置する金導電層とを含む。
【００１１】
好ましくは、前記金導電層は、厚さが２０〜４００ｎｍであり、好ましくは、５０ｎｍであり、前記クロム導電層は、厚さが２０〜４００ｎｍであり、好ましくは、２０ｎｍである。
【００１２】
好ましくは、前記フォトレジストは、ＡＺ４６２０フォトレジスト、ＡＺ-５０ＸＴフォトレジスト、ＳＵ８フォトレジスト或はＰＭＭＡ（有機ガラス）フォトレジストである。但し、上記のフォトレジストのいずれも市販により入手することができる。
【００１３】
好ましくは、ステップＳ３において、シャロートレンチ方式で前記フォトレジストを塗布する。
好ましくは、ステップＳ３において、スピン方式で、２００〜６０００回転／分の回転速度、好ましくは、１０００回転／分の回転速度で前記フォトレジストを塗布する。
【００１４】
好ましくは、前記金属は、銅、ニッケルまたは金である。
好ましくは、ステップＳ６は、
ゾル溶液で前記絶縁箇所を被覆しているフォトレジストを溶解するステップＳ６１と、
金腐食液によりフォトレジストで被覆されている金導電層を腐食するステップＳ６２と、
クロム腐食液により金導電層で被覆されているクロム導電層を腐食するステップＳ６３とを含む。
【００１５】
好ましくは、前記フリップチップの電極表面に金属層を設置するか或いは設置しない。
好ましくは、前記パッケージ基板の表面に金属層を設置するか或いは設置しない。
【００１６】
本発明の肯定的、進歩的な効果は、本発明は電鋳とリソグラフィー技術を利用することにより、電極構造のチップにおける位置精度を正確に保つことによって、フリップチップ電極間の微細なピッチへの要求を満たすと共に、厚膜フォトレジストプロセスを用い、電極と基板の間に良好な金属接続を実現でき、それにより、ハイパワーのフリップチップからの熱量をタイムリーに放出することができ、熱抵抗を効率的に低下させると共に、プロセスを簡略化して、生産効率を向上させることにある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法のフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１０１を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１０２を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１０３を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１０４を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１０５を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１０６を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１０７を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１０８を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１０９を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例１に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ１１０を行った後に得られた製品の構造模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法のフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２０１を行った後に得られた中間製品の平面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２０１を行った後に得られた中間製品の側面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２０２を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２０３を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２０５を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２０６を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２０８を行った後に得られた中間製品の平面図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２０８を行った後に得られた中間製品の側面図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２０９を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２１０を行った後に得られた中間製品の構造模式図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施例２に係るフリップチップのパッケージ方法においてステップ２１１を行った後に得られた製品の構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施例により本発明を更に説明するが、それにより本発明は前記実施例の範囲に制限されるものではない。
実施例１
図１に示すように、本実施例によるフリップチップのパッケージ方法は以下のステップを含む。
【００１９】
ステップ１０１であって、フリップチップ１の電極表面とシリコンチップ２の表面が接するように、シリコンチップ２の表面に複数のフリップチップ１をアレイ状に配列し、隣接する２つのフリップチップ１間の距離は６ｍｍが好ましく、ステップ１０１を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図２に示す通りであり、
ステップ１０２であって、フリップチップ１のアレイ表面に有機ガラス３を鋳込み、２ｍｍの厚さの有機シートを１つ形成するように有機ガラス３の表面を平らにしてそれを硬化乾燥させ、前記有機シートをパッケージ基板とし、ステップ１０２を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図３に示す通りであり、
ステップ１０３であって、フリップチップ１がパッケージ基板に埋め込まれ、且つフリップチップの電極表面とパッケージ基板の表面が同一平面にあるように、シリコンチップ２を除去し、具体的に研削や化学方式で除去し、それにより、フリップチップ１のアレイ埋め込み型パッケージ基板を得ると共に、フリップチップ１の電極表面がパッケージ基板の表面に十分に重ね合うようになり、ステップ１０３を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図４に示す通りであり、
ステップ１０４であって、電鋳プロセスの電極として、フリップチップ１の電極表面とパッケージ基板の表面に、フリップチップ１の電極表面およびパッケージ基板の表面の上方に位置するクロム導電層５と該クロム導電層５の上方に位置する金導電層４を含む金属導電膜をコーティングし、好ましくは、上記の金導電層４の厚さが５０ｎｍであり、上記のクロム導電層５の厚さが２０ｎｍであり、ステップ１０４を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図５に示す通りであり、
ステップ１０５であって、金属導電膜の表面（具体的には、上記の金導電層４）にフォトレジスト６を塗布し、本実施例の前記フォトレジストはＡＺ４６２０フォトレジストであり、具体的にスピン方式で１０００回転／分の回転速度で前記ＡＺ４６２０フォトレジストを塗布し、そして、９０℃のオーブンでベーキングし、ステップ１０５を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図６に示す通りであり、
ステップ１０６であって、マスクアライナにおいて、フォトリソグラフィプレート上での電極構造とフリップチップ１の電極構造をアライメントしてフォトエッチングし、露光及び現像した後に、フリップチップ１の電極表面とパッケージ基板の表面が同一領域にあ
るフォトレジスト構造モールドを得ると共に、フリップチップ１の電極間の絶縁箇所をフォトレジスト６が被覆するようにし、ステップ１０６を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図７に示す通りであり、
ステップ１０７であって、前記金属導電膜でフォトレジスト構造モールド内における銅電鋳を成長させ、具体的な操作は、前記金属導電膜を電極とし、前記フォトレジスト構造モールド内におけるフリップチップ１の電極表面およびパッケージ基板の表面に同時に金属銅７を電鋳し、時間及び成長速度を制御することにより、フリップチップ１の電極表面と対応するパッケージ基板が同一領域にあるフォトレジスト構造モールド内を金属銅７で覆われるように確保し、フリップチップ１の電極とパッケージ基板との間の金属銅７による接続を実現し、ステップ１０７を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図８に示す通りであり、
ステップ１０８であって、ゾル溶液により露光されていないフォトレジスト６を溶解し、ステップ１０８を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図９に示す通りであり、
ステップ１０９であって、金腐食液によりステップ１０８で除去されたフォトレジストの下に被覆されている金導電層を腐食すると共に、クロム腐食液により金導電層で被覆されているクロム導電層を腐食することによって、フリップチップ電極間の電気接続を切断し、ステップ１０９を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図１０に示す通りであり、
ステップ１１０であって、有機ガラス溶媒にて、上記の有機シート（即ち、パッケージ基板）を溶解することによって、フリップチップ２のパッケージを完了し、ステップ１１０を行った後に得られた製品の構造模式図が図１１に示す通りである。
【００２０】
なお、本実施例において、上記のフリップチップは、具体的に、ＬＥＤフリップチップであってもよく、具体的な実施過程において、上記のフリップチップ１の電極表面自体は金属層を設置してもよく、設置しなくてもよく、上記のパッケージ基板の表面自体も金属層を設置してもよく、設置しなくてもよい。
【００２１】
実施例２
本実施例と実施例１の相違は、本実施例では前記パッケージ基板としてセラミックパッケージ基板を利用することにあり、図１２に示すように、本実施例によるフリップチップのパッケージ方法は以下のステップを含む。
【００２２】
ステップ２０１であって、複数のフリップチップ１をセラミックパッケージ基板８に埋め込み、本実施例の前記フリップチップは具体的には１ｍｍの長さ、１ｍｍの幅、０.３５ｍｍの厚さのＬＥＤフリップチップであり、型番は具体的にはＣＲＥＥＤＡ１０００であり、具体的な操作は、フリップチップ１の厚さよりもやや大きい厚さ（約０.６ｍｍ）のセラミックパッケージ基板８を設置し、それぞれのセラミックパッケージ基板８のユニット中心に、チップの形状に一致するがサイズが少し大きい空洞切欠きを設け、セラミックパッケージ基板８の一側面に、フリップチップ１の２つの電極に対応し且つ互いに絶縁した金属層及び金属層に金属で接続されたスルーホールを設置することにより外部ヒートシンクとし、ステップ２０１を行った後に得られた中間製品の平面図および側面図のそれぞれは図１３および１４に示す通りであり、
ステップ２０２であって、セラミックパッケージ基板８の金属層が設けられた一面をシリコンチップ表面に下向きに配置し、フリップチップ１の電極表面をセラミックパッケージ基板８の空洞に下向きに入れ、フリップチップ１の出光表面に蛍光ゲル９を塗布し、或いは蛍光膜を設置してもよく、ステップ２０２を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図１５に示す通りであり、
ステップ２０３であって、セラミックパッケージ基板８の空洞にシリカゲル１０を鋳込み、鋳込み材料を硬化乾燥させることにより、フリップチップ１とセラミックパッケージ基板８をシリカゲル１０で固定し、ステップ２０３を行った後に得られた中間製品の構造
模式図が図１６に示す通りであり、
ステップ２０４であって、シリコンチップを、研削や化学方式で除去することで、フリップチップ１がシリカゲル１０によりセラミックパッケージ基板８に固定されたアレイを得ると共に、フリップチップ１の電極表面がセラミックパッケージ基板８の表面に十分に重ね合うようになり、
ステップ２０５であって、セラミックパッケージ基板８の金属層が設けられた一面及びフリップチップ１の電極表面に同様に金導電層４とクロム導電層５とを含む前記金属導電膜を設置し、具体的な設置は実施例１のステップ１０４と同様であり、ステップ２０５を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図１７に示す通りであり
ステップ２０６であって、金属導電膜の表面（具体的に、前記金導電層４）に、フォトレジスト６を塗布し、行う方式は実施例１のステップ１０５と同様であり、ステップ２０６を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図１８に示す通りであり、
ステップ２０７であって、マスクアライナにおいて、フォトリソグラフィプレート上での電極構造の一部とフリップチップ１上での電極構造をアライメントしてフォトエッチングし、そして、フリップチップ１の一方の電極Ｎと対応するセラミックパッケージ基板８の表面金属が一方の領域内にあり、他方の電極Ｐの対応するセラミックパッケージ基板８の表面金属が他方の領域内にあるように露光させ、
ステップ２０８であって、露光したフォトレジストを現像し、単一のフリップチップの電極表面と対応するセラミックパッケージ基板８の表面が同一領域にあるフォトレジスト構造モールドを得ると共に、フリップチップ１の電極間の絶縁箇所をフォトレジスト６が被覆するようにし、ステップ２０８を行った後に得られた中間製品の平面図および側面図はそれぞれ図１９および２０に示す通りであり、
ステップ２０９であって、前記金属導電膜でフォトレジスト構造モールド内における銅電鋳を成長させ、具体的な操作は実施例１のステップ１０７と同様であり、ステップ２０９を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図２１に示す通りであり、
ステップ２１０であって、ゾル溶液により露光されていないフォトレジスト６を溶解し、ステップ２１０を行った後に得られた中間製品の構造模式図が図２２に示す通りであり、
ステップ２１１であって、腐食液によりステップ２１０で除去されたフォトレジストの下に被覆されている金導電層を腐食すると共に、クロム腐食液により金導電層に被覆されているクロム導電層を腐食することによって、フリップチップ電極間の電気接続を切断し、ステップ２１１を行った後に得られた製品の構造模式図が図２３に示す通りである。
【００２３】
以上は本発明の具体的な実施形態を記述したが、これらは例示的な説明に過ぎず、本発明の保護範囲は添付された請求の範囲によって限定されることは当業者ならば理解すべきである。当業者は、本発明の原理や主旨を逸脱しない限り、それらの実施形態について様々な変更、修正を行うことができ、それらの変更、修正のいずれも本発明の保護範囲に含まれる。
【図１】
0006777742.tif 000002
【図２】
0006777742.tif 000003
【図３】
0006777742.tif 000004
【図４】
0006777742.tif 000005
【図５】
0006777742.tif 000006
【図６】
0006777742.tif 000007
【図７】
0006777742.tif 000008
【図８】
0006777742.tif 000009
【図９】
0006777742.tif 000010
【図１０】
0006777742.tif 000011
【図１１】
0006777742.tif 000012
【図１２】
0006777742.tif 000013
【図１３】
0006777742.tif 000014
【図１４】
0006777742.tif 000015
【図１５】
0006777742.tif 000016
【図１６】
0006777742.tif 000017
【図１７】
0006777742.tif 000018
【図１８】
0006777742.tif 000019
【図１９】
0006777742.tif 000020
【図２０】
0006777742.tif 000021
【図２１】
0006777742.tif 000022
【図２２】
0006777742.tif 000023
【図２３】
0006777742.tif 000024