(57)【要約】【課題】  強化散熱型パッケージ構造及びその形成方法を提供する。【解決手段】  本方法は、上表面と下表面とを有するプリント回路板を提供し、上表面は、直接パッケージ区と第一外部素子接触区とを備え、直接パッケージ区は、チップ装着区とチップ装着区の外側の第一接点を備え、チップ装着区は、プリント回路板を貫穿する中空構造を備え、第一外部素子接触区は第二接点を備え、第一接点と第二接点を電気的に接続する工程と、相対する第一表面と第二表面を備える導熱基板を提供する工程と、導熱基板の第一表面とプリント回路板の下表面を積層し、導熱基板の一部分をプリント回路板の中空構造から露呈させる工程と、第一チップと導熱基板を粘合し、第一チップ上に少なくとも一つのボンディングパッドを備えさせる工程と、第一接点とボンディングパッド間に連接導体を形成し、第一接点とボンディングパッドとを電気的に接続させる工程と、隔絶構造を形成し、第一チップ、ボンディングパッド、連接導体、第一接点と大気を隔絶する工程と、を有する。【選択図】        図２６
2005123559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化散熱型パッケージ構造の形成方法であって、
（ａ）上表面と下表面とを有するプリント回路板を提供し、前記上表面は、直接パッケージ区と第一外部素子接触区とを備え、前記直接パッケージ区は、チップ装着区と前記チップ装着区の外側に位置する第一接点とを備え、前記チップ装着区は、前記プリント回路板を貫穿する中空構造を備え、前記第一外部素子接触区は前記第一接点と電気的に接続している第二接点を備える工程と、
（ｂ）相対する第一表面と第二表面を備える導熱基板を提供する工程と、
（ｃ）前記導熱基板の第一表面と前記プリント回路板の下表面を積層すると共に、少なくとも前記導熱基板の一部分を前記プリント回路板の前記中空構造から露呈させる工程と、
（ｄ）少なくとも一つのボンディングパッドを備える第一チップを、前記プリント回路板の前記中空構造を通して、前記導熱基板に粘合させる工程と、
（ｅ）前記第一接点と前記ボンディングパッドとの間に連接導体を形成し、前記第一接点と前記ボンディングパッドとを電気的に接続させる工程と、
（ｆ）隔絶構造を形成し、前記第一チップ、前記ボンディングパッド、前記連接導体、および前記第一接点と、大気とを隔絶する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記プリント回路板は、更に、第二外部素子接触区を備え、
前記第二外部素子接触区は第三接点を備え、
前記第三接点は、前記第一接点および／または前記第二接点と電気的に接続し、
且つ、前記工程（ｄ）の前に、更に、（ｇ）第二外部素子を提供し、前記第三接点と前記第二外部素子とを電気的に接続する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程（ｇ）は、
（ｇ１）はんだ材料を前記第三接点上に形成する工程と、
（ｇ２）前記第二外部素子を前記第三接点上に配置する工程と、
（ｇ３）前記はんだ材料をリフローし、前記第二外部素子を前記第三接点と電気的に接続させる工程と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（ｇ）は、更に、洗浄工程（ｇ４）を含み、前記プリント回路板を洗浄することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記工程（ｇ）は、更に、ダム状構造を形成する工程を含み、前記ダム状構造は、前記プリント回路板の上表面から突出し、前記チップ装着区を囲繞すると共に、前記チップ装着区を露呈させることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第二外部素子は、被動素子、第二半導体チップ、少なくとも一つの第三半導体チップをパッケージしたパッケージ体、或いは、上記の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記工程（ｃ）は、更に、
（ｃ１）前記プリント回路板の下表面に可積層ゲル材を形成する工程と、
（ｃ２）前記導熱基板の第一表面と前記プリント回路板の下表面とを結合する工程と、
（ｃ３）積層工程により、前記可積層ゲル材を硬化させると共に、前記導熱基板と前記プリント回路板を固定する工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記導熱基板には、ダイボンディング層が設置してあり、且つ、前記導熱基板と前記プリント回路板とを積層する時、前記中空構造は少なくとも一部分のダイボンディング層を露呈させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記工程（ｃ）の前、更に、ダイボンディング層を前記導熱基板上に形成する方法を含み、
且つ、前記前記導熱基板と前記プリント回路板を積層する時、前記中空構造は、少なくとも一部分のダイボンディング層を露呈させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
更に、工程（ｉ）を含み、その工程（ｉ）は、
（ｉ１）導熱ゲル材を前記導熱基板の前記第二表面に形成する工程と、
（ｉ２）散熱媒体を提供し、前記導熱ゲル材により、前記導熱基板と前記散熱媒体を連結する工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第一チップは、更に、イメージセンサを備え、且つ、前記絶縁構造を形成する時、前記イメージセンサと大気を隔絶することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記工程（ｄ）の前に、更に、ダム状構造を形成する工程（ｊ）を含み、
前記ダム状構造は、前記プリント回路板の上表面から突出し、前記チップ装着区を囲繞すると共に、前記チップ装着区を露呈させるが、前記ダム状構造はチップパッケージ区と大気とを隔絶させないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記工程（ｆ）は、更に、透光蓋を前記ダム状構造上に形成する工程を有し、
前記半導体チップ、前記ボンディングパッド、前記連接導体、前記イメージセンサ、および前記第一接点と、大気とを隔絶することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）において、前記プリントの回路板の前記中空構造から露呈する部分の前記導熱基板は、前記第一チップより大きい一面積を備え、前記第一チップが前記導熱基板に粘合される時、前記第一チップは前記導熱基板に完全に粘合することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一チップは、ボンディング工程により、前記プリント回路板上に粘合されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
強化散熱型パッケージ構造であって、
上表面と下表面とからなり、前記上表面は、直接パッケージ区と第一外部素子接触区とを備え、前記直接パッケージ区は、チップ装着区と前記チップ装着区の外側に位置する第一接点を備え、前記チップ装着区は、前記プリント回路板を貫穿する中空構造を備え、前記第一外部素子接触区は第二接点を備え、且つ、前記第一接点と前記第二接点を電気的に接続するプリント回路板と、
相対する第一表面と第二表面を備え、前記第一表面と前記プリント回路板の前記下表面が積層し、且つ、一部分が前記プリント回路板の前記中空構造から露呈する導熱基板と、
前記中空構造から露呈している前記導熱基板上に粘合してあり、且つ、少なくとも一つのボンディングパッドを備える第一チップと、
前記第一接点と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する連接導体と、
前記第一チップ、前記ボンディングパッド、前記連接導体、および前記第一接点と、大気とを隔絶する隔絶構造と、
を有することを特徴とする構造。
【請求項１７】
前記導熱基板は、金属板、或いはセラミック板、或いは、高散熱性基板であることを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項１８】
前記導熱基板と前記プリント回路板との間に、更に、ダイボンディング層を備え、且つ、前記ダイボンディング層の一部分は前記プリント回路板の前記中空構造から露呈していることを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項１９】
前記ダイボンディング層は、ニッケル／金層、スズ鉛合金層、含銀合金層、及び、含銅合金層の中から選択できることを特徴とする請求項１８に記載の構造。
【請求項２０】
前記プリント回路は、更に、第二外部素子接触区を備え、
前記第二外部素子接触区は、前記チップ装着区および前記第一外部素子接触区以外の区域に位置し、
且つ、前記第二外部素子接触区は第三接点を備え、
前記第三接点は前記第一接点および／または前記第二接点と電気的に接続することを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項２１】
更に、第二外部素子を備え、第二外部素子は、前記第三接点に電気的に接続することを特徴とする請求項２０に記載の構造。
【請求項２２】
前記第二外部素子は、被動素子、第二半導体チップ、少なくとも一つの第三半導体チップをパッケージしたパッケージ体、或いは、これらの組み合わせであるであることを特徴とする請求項２１に記載の構造。
【請求項２３】
前記第一チップは、更に、イメージセンサを備え、且つ、前記隔絶構造は、前記イメージセンサと大気とを隔絶させることを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項２４】
更に、ダム状構造を含み、前記ダム状構造は、前記プリント回路板の上表面から突出し、前記チップ装着区を囲繞すると共に、前記チップ装着区を露呈させることを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項２５】
前記絶縁構造は、更に、透光蓋を前記ダム状構造上に形成し、前記半導体チップ、前記ボンディングパッド、前記連接導体、前記イメージセンサ、および前記第一接点と、大気とを隔絶することを特徴とする請求項２４に記載の構造。
【請求項２６】
前記隔絶構造は、エポキシ樹脂をベースにした不燃性樹脂、ドライクラッド、ポリイミド、ポリエステル、及びICパッケージ使用の封止剤成型材料から選択されることを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項２７】
前記隔絶構造は、熱硬化性のエポキシ、ポリイミド、ポリエステル、或いは、封止剤成型材料から選択できることを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項２８】
前記第一外部素子は、プリント回路板に形成された挿入式コネクタピン、或いは、はんだ材料で溶接するコネクタ素子であることを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項２９】
前記第一外部素子は、プリント回路板、或いはコネクタであることを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項３０】
前記プリント回路板と前記導熱基板との間に、更に、積層材料を備え、且つ、前記積層材料は、積層工程の後、硬化して、前記プリント回路板と前記導熱基板とを結合することを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【請求項３１】
更に、
前記導熱基板の第二表面上に設置される導熱ゲル材と、
前記導熱ゲル材により、前記導熱基板に連結される散熱媒体と、
を有することを特徴とする請求項１６に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体パッケージ構造及びその製造工程に関するものであって、特に、強化散熱型パッケージ構造及びその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
公知の半導体パッケージ体は、一般の電子製品のプリント回路板に連接される。このパッケージ体は、通常、表面実装技術（ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｕｎｔ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＳＭＴ）により、回路板の上に実装される。具体的には、いわゆるソルダーペーストと呼ばれるはんだ材料をプリント回路板のボンディングパッドに形成し、半導体パッケージ体をプリント回路板上に配置し、半導体パッケージ体上の接点を、はんだ材料と、プリント回路板のボンディングパッドとにより、プリント回路板の内部線路に導通させる。最後に、リフローの熱工程により、プリント回路板と半導体パッケージ体とを、はんだ材料の融点の温度以上加熱し、融化したはんだ材料が、半導体パッケージ体上の接点とプリント回路板のボンディングパッドとを確実に溶接する。一つの電子製品を完成させる時、半導体パッケージ体は、少なくとも一回のリフロー熱工程を経ている。
【０００３】
スズ鉛共晶合金をはんだ材料とすると、その融点は、約１８３℃であり、リフロー熱工程中の最高温度は、通常、２２０℃〜２４０℃である。近来、ヨーロッパ連合および日本は、グリーン製品に対し、無鉛はんだ材料の使用を要求し、常用のスズ銀、或いは、スズ銀ー銅系の無鉛はんだ材料を例とすると、その融点は、２１５℃〜２２０℃で、リフローの熱工程中の最高温度は、通常、２５０℃まで達する。熱工程の温度は、半導体パッケージ体とプリント回路板の熱変形を引き起こし、両者の間に残留熱応力が存在させる。このため、半導体パッケージ体自身、及び、組み立て後の電子製品の信頼度にも、悪影響がある。
【０００４】
又、特に、デジタルカメラやその他のデジタル画像を取り込む電子製品に応用する画像ＩＣは、デジタル画像を取り込むのに用いるイメージセンサを備える。しかし、イメージセンサは、熱に対し非常に敏感な素子であるため、画像ＩＣのパッケージ体は、リフローの熱工程の後、内部のイメージセンサを損害しやすく、それゆえ、更には、画像ＩＣのパッケージ体本体、及び画像ＩＣのパッケージ体を備える電子製品の信頼度にも悪影響がある。
【０００５】
この他、電子製品の軽、薄、短、および小型化への趨勢に伴って、半導体チップは、限られた面積の半導体基板中に、更に多くの電子素子を配置しなければならない。パッケージ体の散熱性の問題は非常に大きな課題である。非画像ＩＣのパッケージ体にとって、パッケージ体の封止体（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）上に、散熱片、或いは散熱器（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）を設置し、半導体チップが生成する熱を外界に伝導することが出来る。パッケージ体とプリント回路板との接点中に、導熱させるための熱接点を設け、半導体チップが生成する熱をプリント回路板に伝導することも出来る。しかし、封止体上に散熱片、或いは散熱器を設置すると、半導体パッケージ工程において、封止体を形成する工程が複雑化する。散熱片、或いは散熱器と封止体間の接合問題は、外界の水分が上述の二者の接合面に沿って封止体に進入して、封止体の信頼度に悪影響が出る恐れがある。封止体とプリント回路板との接点中に、導熱させるための熱接点を設ける場合、半導体チップが生成する熱が伝わるプリント回路板の熱伝導路径の断面積は限りがあり、封止体の散熱性にも限りがある。
【０００６】
画像ＩＣのパッケージ体において、画像ＩＣは透明物質で覆蓋されたもので、イメージセンサにより外界の画像を取り込んでデジタル画像とさせるものである。このため、上述の透明物質上に、散熱片、或いは散熱器を設置するのに適さない。よって、公知の画像ＩＣの散熱は、プリント回路板上で導熱させる熱接点だけに頼って散熱するので、その効果には限りがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、本発明は、強化散熱型パッケージ構造及びその形成方法を提供し、パッケージされた半導体チップにリフローの温度循環を経過させないようにして、半導体チップ、パッケージ構造自身、及び組み立て後の電子製品の信頼度を向上させることを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、強化散熱型パッケージ構造及びその形成方法を提供し、半導体チップの散熱能力を向上させる以外に、パッケージ構造の強度と信頼度を強化することをもうひとつの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明は、強化散熱型（thermal  enhanced）パッケージ構造の形成方法を提供する。本発明の方法は、以下の工程を含む。
（ａ）上表面と下表面とを有するプリント回路板を提供し、上表面は、直接パッケージ区と、第一外部素子接触区を備える。直接パッケージ区は、チップ装着区とチップ装着区の外側に位置する第一接点を備え、チップ装着区は、プリント回路板を貫穿する中空構造を備える。第一外部素子接触区は第二接点を備え、且つ、第一接点と第二接点は電気的に接続されている。
（ｂ）導熱基板を提供し、相対する第一表面と第二表面を備えている。
（ｃ）導熱基板の第一表面とプリント回路板の下表面を積層すると共に、導熱基板の一部分をプリント回路板の中空構造から露呈させる。
（ｄ）少なくとも一つのボンディングパッドを備える第一チップを、プリント回路板の中空構造を通して、導熱基板に粘合させる。
（ｅ）第一接点とボンディングパッド間に連接導体を形成し、第一接点とボンディングパッドとを電気的に接続させる。
（ｆ）隔絶構造を形成し、第一チップ、ボンディングパッド、連接導体、第一接点と大気を隔絶して、強化散熱型パッケージ構造を形成する。
【００１０】
本発明の強化散熱型パッケージ構造は、プリント回路板と、導熱基板と、第一チップと、連接導体と、隔絶構造と、を有する。プリント回路板は上表面と下表面とからなり、上表面は、直接パッケージ区と、第一外部素子接触区を備える。直接パッケージ区は、チップ装着区とチップ装着区の外側に位置する第一接点を備え、チップ装着区は、プリント回路板を貫穿する中空構造を備える。第一外部素子接触区は第二接点を備え、且つ、第一接点と第二接点は電気的に接続されている。
【００１１】
導熱基板は、相対する第一表面と第二表面を備え、導熱基板の第一表面とプリント回路板の下表面を積層すると共に、導熱基板の一部分がプリント回路板の中空構造から露呈される。
【００１２】
第一チップは、中空構造で導熱基板に粘接する。第一チップ上に少なくともボンディングパッドを備える。連接導体は、第一接点とボンディングパッドとを電気的に接続する。隔絶構造は、第一チップ、ボンディングパッド、連接導体、第一接点と大気を隔絶する。
【発明の効果】
【００１３】
半導体チップの散熱能力を向上させ、パッケージ構造の強度と信頼度を強化することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を、図面に示す実施例に基づき説明する。
第一実施例：
【００１５】
本発明の第一実施例による強化散熱型パッケージ構造の形成方法は、非画像ＩＣの半導体チップに適用されるパッケージ構造の形成方法であって、以下の工程を参照して説明される。
【００１６】
図１〜図１８は、それぞれ、本発明の第一実施例による強化散熱型パッケージ構造の形成方法の工程を示すと共に、その工程により製造される強化散熱型パッケージ構造を示す上視図とその断面図である。
【００１７】
まず、図１、及び、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である図２を参照する。最初に、上表面４０１と下表面４０２を備えるプリント回路板４００を提供する。図１は、上表面４０１を示す図である。図１および図２で示されるように、プリント回路板４００は、直接パッケージ区４１０と、第一外部素子接触区４２０とを備え、プリント回路板４００上に、要求に応じて、第二外部素子接触区４３０を付加しても良い。
【００１８】
直接パッケージ区４１０は、チップ装着区４１１と、チップ装着区４１１の外側に位置する第一接点４１３とを備える。チップ装着区４１１は、プリント回路板４００を貫穿する中空構造４１２を備える。第一外部素子接触区４２０は、第二接点４２１を備え、且つ、第一接点４１３は、回路板線路４７０により、第二接点４２１と電気的に接続されている。
【００１９】
第二外部素子接触区４３０は、第三接点４３１と第三接点４３２とを備え、それぞれ、要求に応じて、第一接点４１３及び／或いは、第二接点４２１と電気的に接続させても良い。この他、要求に応じて、直接パッケージ区４１０は、第三接点４４１と第三接点４４２を備えても良い、同様に、それぞれ、要求に応じて、第一接点４１３及び／或いは、第二接点４２１に電気的に接続されても良い。
【００２０】
続いて、図３、及び、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である図４を参照する。相対する第一表面４５１と第二表面４５２とを備える導熱基板４５０を提供する。図３で示されるように、本実施例において、導熱基板４５０の第一表面４５１上にダイボンディング層４５５を設置し、且つ、後続で、導熱基板４５０とプリント回路板４００とを積層（ｌａｍｉｎａｔｅ）する時、ダイボンディング層４５５の一部分が中空構造４１２中に露呈して、更に後続の工程で、半導体チップ４６０（図９、図１０で示される）と導熱基板４５０との間の結合性を高める。
【００２１】
導熱基板４５０は、金属板、セラミック板、或いは、その他の高散熱性（高放熱性）の基板で構成してある。ダイボンディング層４５５は、ニッケル／金層、スズ鉛合金層、含銀合金層、及び、含銅合金層の中から選択できる。ダイボンディング層４５５は、先に、導熱基板４５０上に形成することが出来る。本技術を熟知する者なら、例えば、電気鍍金、スパッタリング、化学気相蒸着、或いは、その他の方式により、ダイボンディング層４５５を導熱基板４５０に形成することが出来る。
【００２２】
その後、図５、及び、図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である図６を参照する。導熱基板４５０の第一表面４５１とプリント回路板４００の下表面４０２を積層すると共に、導熱基板４５０の少なくとも一部分をプリント回路板４００の中空構造４１２から露呈させる。本実施例中で、中空構造４１２から露呈する導熱基板４５０の面積は、半導体チップ４６０（図９、図１０で示される）の面積より大きく（この時、中空構造４１２の面積は、半導体チップ４６０の面積より大きい）、後続の工程で、半導体チップ４６０を導熱基板４５０に粘合（接着、粘着、接合あるいは接続など）する時、半導体チップ４６０は導熱基板４５０に完全に粘合し、最後に完成するパッケージ構造の信頼度を向上させる。
【００２３】
図５および図６で示される積層工程中、まず、プリント回路板４００の下表面４０２に、例えば、含銀粉であるエポキシ等の積層ゲル材（図示しない）を形成する。次に、導熱基板４５０の第一表面４５１とプリント回路板４００の下表面４０２とを結合する。最後に、導熱基板４５０の第一表面４５１とプリント回路板４００の下表面４０２の接合面を押圧すると共に、１２０℃を超過しない温度に上昇させて、上述の積層ゲル材を硬化（ｃｕｒｉｎｇ）させ、積層工程を完了する。
【００２４】
この他、この技術を熟知する者なら、中空構造４１２により露呈する導熱基板４５０の面積を、半導体チップ４６０の面積より小さくするか、或いは、中空構造４１２の面積を、半導体チップ４６０の面積より小さくするなどの、設計を変更が行える。このようにして、中空構造４１２により露呈する導熱基板４５０の面積が、半導体チップ４６０の面積より小さい時、半導体チップ４６０と導熱基板４５０の接触面積が減少して、散熱効果を低下させる。中空構造４１２の面積が、半導体チップ４６０の面積より小さい時、半導体チップ４６０と導熱基板４５０の接触面積が減少し、且つ、半導体チップ４６０と導熱基板４５０との間に厚い積層ゲル材を形成しなければならず、積層ゲル材内に気泡が生じる恐れが増加する。
【００２５】
図７、及び、図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である図８を参照する。本発明において、要求に応じて、それぞれ、第三接点４３１、４３２、４４１、４４２（図１参照）と電気的に接続する第二外部素子３１、３２、４１、４２を提供しても良い。第二外部素子３１、３２、４１、４２は、被動素子、第二半導体チップ、少なくとも一つの第三半導体チップをパッケージしたパッケージ体、或いは、上記の組み合わせである。
【００２６】
本実施例において、第二外部素子３１、３２、４１、４２は、どれも、被動素子である。この他、公知のＳＭＴ工程により、第二外部素子３１、３２、４１、４２をそれぞれ、第三接点４３１、４３２、４４１、４４２上に電気的に接続してもよい。例えば、型紙印刷法（ｓｔｅｎｃｉｌ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）により、はんだ材料（図示しない）を形成しても良い。このはんだ材料は、たとえば含鉛、或いは、不含鉛のスズ合金である。
【００２７】
続いて、第二外部素子３１、３２、４１、４２をそれぞれ、第三接点４３１、４３２、４４１、４４２上に配置し、最後に、温度をはんだ材料の融点以上上昇させて、はんだ材料をリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）し、第二外部素子３１、３２、４１、４２をそれぞれ、第三接点４３１、４３２、４４１、４４２上に電気的に接続させる。要求に応じて、プリント回路板４００の洗浄工程を付加しても良い。注意すべきことは、前記リフローは、半導体チップ４６０を粘合する前に実施することである。
【００２８】
その後、図９、及び、図９のＡ−Ａ線に沿った断面図である図１０を参照する。半導体チップ４６０は、プリント回路板４００の中空構造４１２から露呈した導熱基板４５０に粘合される。半導体チップ４６０上に、少なくとも一つのワイヤーボンディングパッド（ｗｉｒｅ  ｂｏｎｄ  ｐａｄ）４６２を備える。半導体チップ４６０と導熱基板４５０との粘合方式は、ダイボンディング（ｄｉｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）で、つまり、中空構造４１２で露呈した導熱基板４５０上に、例えば、含銀粉、或いは、不含銀粉のエポキシ等の粘合材料（図示しない）を形成した後、１２０℃を超過しない温度まで加熱し、粘合材料を硬化させ、半導体チップ４６０と導熱基板４５０との粘合が完了する。この時、半導体チップ４６０と導熱基板４５０との間の結合強度は、ダイボンディング層４５５により増強され、本発明の第一実施例による強化散熱型パッケージ構造の形成方法の歩留まり率、及び製品の信頼度を向上させる。
【００２９】
その後、図１１、及び、図１１のＡ−Ａ線に沿った断面図である図１２を参照する。第一接点４１３とボンディングパッド４６２との間に、連接導体４６４を形成し、第一接点４１３とボンディングパッド４６２とを電気的に接続する。連接導体４６４は、通常、金、或いは、その合金で構成されるが、場合によっては、アルミ材質の連接導体４６４で構成されても良い。この時、回路板線路４７０により、第二接点４２１を、半導体チップ４６０にそれぞれ、電気的に接続させる。
【００３０】
続く工程では、隔絶構造を形成し、半導体チップ４６０、ボンディングパッド４６２、連接導体４６４、および第一接点４１３と、大気とを隔絶する。隔絶構造の形成方法は、ディスペンシング、射出成型のモールド成形（ｍｏｌｄｉｎｇ）であり、それぞれ、図１３、及び図１３のＡ−Ａ線に沿った断面図である図１４中に示されると共に、図１５及び図１５のＡ−Ａ線に沿った断面図である図１６で示される。
【００３１】
図１３および図１４中に、ディスペンシング方式により形成される封止体４４０を、上述の隔絶構造とする方法が示される。本工程中、ディスペンシング方式を使用し、例えば、エポキシ、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、或いは、封止剤成型材料（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ  ｍｏｌｄｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）等の、熱固性で高粘性の液体ゲルを、直接パッケージ区４１０上に覆蓋する。その結果、半導体チップ４６０、ボンディングパッド４６２、連接導体４６４、第一接点４１３、および第二外部素子４１、４２と、大気とは隔絶される。なお、第二外部素子４１、４２は、工程で要求され装着されるものであるため、大気から隔絶されても良い。
【００３２】
この他、液体ゲルは、直接パッケージ区４１０付近の導熱基板４５０の一部分を覆蓋してもよい。その後、加熱して、液体ゲルを硬化させ、封止体４４０になる。このように、本発明の第一実施例の強化散熱型パッケージ構造１が構成される。
【００３３】
図１５および図１６には、射出成型のモールド方式により、封止体４４０’を隔絶構造とする方法が示される。本工程中、まず、プリント回路板４００のプロファイル、散熱基板４５０のプロファイル、封止体４４０’の所定形状、及びその他の因素に従って、図示されないモールドチェスト（ｍｏｌｄ  ｃｈｅｓｔ）を設計する。モールドチェストは、封止体４４０’の所定形状と適合するチャンバを備え、プリント回路板４００とモールドチェストとを積層し、チャンバを直接パッケージ区４１０上に覆蓋させ、直接パッケージ区４１０付近の導熱基板４５０の一部分を一緒に覆蓋してもよい。その後、例えば、エポキシ、ポリイミド、ポリエステル、或いは、封止剤成型材料等の固体ゲル材料を提供し、１５０〜２００℃の温度で高圧を施圧して液化させた後、チャンバ中に流入し、直接パッケージ区４１０上を覆蓋する。液化後の固体ゲル材料は、直接パッケージ区４１０付近の導熱基板４５０の一部分を覆蓋すると共に、固化して、封止体４４０’を形成してもよい。
【００３４】
このようにして、半導体チップ４６０、ボンディングパッド４６２、連接導体４６４、第一接点４１３、および第二外部素子４１、４２と、大気とは隔絶される。最後に、封止体４４０’の性質に応じて、加熱して硬化させる。これにより、本発明の第一実施例の強化散熱型パッケージ構造２が構成される。
【００３５】
図１７および図１８はそれぞれ、本発明の第一実施例の強化散熱型パッケージ構造１、２の応用例を示している。導熱ゲル材４９５は強化散熱型パッケージ構造１、２の導熱基板４５０の第二表面４５２上に形成され、且つ、導熱ゲル材４９５により、導熱基板４５０と散熱媒体４９０とを連結する。散熱媒体４９０は、散熱器、プリント回路板、或いは、その他の、強化散熱型パッケージ構造１、２から生成される熱量を受け入れることが出来る装置である。
【００３６】
この他、プリント回路板４００上の第二接点４２１は、通称、ゴールドフィンガーと呼ばれる接点で、手で強化散熱型パッケージ構造１、２を挿入し、例えば、もう一つのプリント回路に形成された挿入式コネクタピン（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ  ｐｉｎ）、或いは、コネクタ（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）等の第一外部素子に固定して、電気的に接続し、手で強化散熱型パッケージ構造１、２を引き抜くことが出来る。又、図２７で示されるように、コネクタ４８０を第二接点４２１上に溶接して、手でもう一つのプリント回路等の第一外部素子を挿入すると共に、コネクタ４８０に固定し、強化散熱型パッケージ構造１、２を、第二接点４２１により、もう一つのプリント回路板上のゴールドフィンガー形式の接点に電気的に接続させる。
【００３７】
上述のコネクタ４８０が第二接点４２１上に溶接する工程は、好ましくは、図９および図１０で示される工程の前に実行し、半導体チップ４６０と導熱基板４５０との結合後の熱工程を減少して、本発明の第一実施例の強化散熱型パッケージ構造１、２の信頼度を向上させる。
【００３８】
上述のように、本発明の第一実施例の強化散熱型パッケージ構造１、２によれば、半導体チップ４６０はプリント回路板４００上に直接パッケージされ、且つ、プリント回路板４００は第二接点４２１を備え、強化散熱型パッケージ構造１、２を手で第一外部素子に固定すると共に、電気的に接続する。第二接点４２１上にコネクタ４８０を形成する時、第一外部素子を手で、強化散熱型パッケージ構造１、２に固定すると共に、電気的に接続する。この他、半導体チップ４６０は、パッケージ、電子製品と組み立ての過程において、リフローの温度循環を経ず、半導体チップ４６０、強化散熱型パッケージ構造１、２、及び組み立て後の電子製品の信頼度を向上する。
【００３９】
この他、本発明の第一実施例の強化散熱型パッケージ構造１、２により、封止体４４０、或いは、４４０’上に散熱片、或いは、散熱器を装着しないで、散熱の目的を達成し、図１３および図１４、或いは、図１５および図１６で示される封止工程を簡潔にし、外部の水気が、封止体４４０、或いは、４４０’から強化散熱型パッケージ構造１、２に進入するのを防止して、強化散熱型パッケージ構造１、２の歩留まり率、及び製品の信頼度を向上する。この他、熱伝導路径の断面積は、半導体チップ４６０全体の面積にまで増加し、強化散熱型パッケージ構造１、２の散熱能力を向上する。更に、散熱基板４５０は、半導体チップ４６０が生成する熱量を外界に伝導する以外に、強化散熱型パッケージ構造１、２を支承、強化することが出来る。
第二実施例：
【００４０】
本発明の第二実施例による強化散熱型パッケージ構造の形成方法は、画像ＩＣの半導体チップに適用されるパッケージ構造の形成方法であって、プリント回路板と導熱基板の結合とその前の工程は、第１実施例中の、図１〜図６（第二外部素子３１、３２、４１、４２がない状況）、或いは、図１〜図８（第二外部素子３１、３２、４１、４２がある状況）の工程と完全に同じである故に、ここに詳述しない。
【００４１】
図１９〜図２６は、それぞれ、第二実施例による強化散熱型パッケージ構造の形成方法の工程を示し、その工程で形成される強化散熱型パッケージ構造を示す上視図とその断面図である。
【００４２】
図１９、及び、図１９のＢ−Ｂ線に沿った断面図である図２０において、図１〜図８で示される同様の工程の後、ダム状構造（ｄａｍ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）７４０が形成される。ダム状構造７４０は、プリント回路板７００の上表面から突出し、チップ装着区７１１を囲繞すると共に、チップ装着区７１１を露呈させる。ダム状構造７４０は、直接パッケージ区７１０付近の導熱基板７５０の一部分を覆蓋する。ダム状構造７４０は、ＦＲ４樹脂（エポキシ樹脂をベースにした不燃性（ｆｌａｍｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ）樹脂）、ＦＲ５樹脂、ビスマレイミド／トリアジンＢＴ樹脂（ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ  ｔｒｉａｚｉｎｅ）、ドライクラッド｛Ｄｒｉｃｌａｄ（商品名、ＩＢＭが発明した）｝、ポリイミド、ポリエステル、或いは、封止体４４０、或いは、４４０’と同じである半導体パッケージが使用する封止剤で構成してある。
【００４３】
その後、図２１、及び、図２１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である図２２に示すように、半導体チップ７６０はプリント回路板７００の中空構造７１２に粘合され、半導体チップ７６０と導熱基板７５０を粘合させる。半導体チップ７６０上に、少なくとも一つのボンディングパッド７６２とイメージセンサ（ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ）７６６を備える。半導体チップ７６０と導熱基板７５０の粘合方式は、ダイボンディング（ｄｉｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）で、つまり、中空構造７１２により露呈した導熱基板７５０上に、例えば、含銀粉、或いは、不含銀粉のエポキシ等の粘合材料（図示しない）が形成された後、１２０℃を超過しない温度に加熱し、粘合材料を硬化させ、半導体チップ７６０と導熱基板７５０との粘合が完了する。この時、半導体チップ７６０と導熱基板７５０間の結合強度は、ダイボンディング層７５５により増強され、本発明の第二実施例による強化散熱型パッケージ構造の形成方法の歩留まり率、及び製品の信頼度を向上する。
【００４４】
その後、図２３、及び、図２３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である図２４を参照する。第一接点７１３とボンディングパッド７６２との間に連接導体７６４を形成し、第一接点７１３とボンディングパッド７６２とを電気的に接続する。連接導体７６４は、通常、金、或いは、その合金で構成されるが、場合によっては、アルミ材質の連接導体７６４で構成されても良い。この時、回路板線路７７０により、第二接点７２１は、半導体チップ７６０にそれぞれ電気的に接続する。
【００４５】
その後、図２５、及び、図２５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である図２６を参照する。透光蓋７４５をダム状構造７４０上に形成し、半導体チップ７６０、ボンディングパッド７６２、連接導体７６４、イメージセンサ７６６、第一接点７１３、および第二外部素子４１、４２と、大気とは隔絶される。熱硬化性粘着層（熱効果性樹脂）、或いは、紫外線の照射で反応する紫外線硬化性樹脂の粘着層（図示しない）を、ダム状構造７４０上に形成することが出来る。更に、透光蓋７４５をダム状構造７４０上に配置し、最後に、上述の粘着層の性質に従って加熱、或いは、紫外線を照射して硬化させ、透光蓋７４５をダム状構造７４０上に固定する。これにより、本発明の第二一実施例の強化散熱型パッケージ構造３が構成される。
【００４６】
本発明の実施例による強化散熱型パッケージ構造３の応用例は、図１７および図１８と同じであり、ここに詳述しない。
【００４７】
この他、プリント回路板７００上の第一外部素子接触区７２０の第二接点７２１は、通称、ゴールドフィンガーと呼ばれる接点で、手で強化散熱型パッケージ構造３を挿入し、例えば、もう一つのプリント回路に形成された挿入式コネクタピン（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ  ｐｉｎ）、或いは、コネクタ（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）等の第一外部素子に固定して、電気的に接続し、手で強化散熱型パッケージ構造３を引き抜くことが出来る。又、図２７で示されるように、コネクタ７８０を第二接点７２１上に溶接して、手でもう一つのプリント回路等の第一外部素子を挿入すると共に、コネクタ７８０に固定し、強化散熱型パッケージ構造３は、第二接点７２１により、もう一つのプリント回路板上のゴールドフィンガー形式の接点に電気的に接続する。手でもう一つのプリント回路板上からコネクタ７８０を引き抜くことが出来る。上述のコネクタ７８０が第二接点７２１上に溶接する工程は、好ましくは、図２１および図２２で示される工程の前に実行し、半導体チップ７６０と導熱基板７５０結合後の熱工程を減少して、本発明の第二実施例の強化散熱型パッケージ構造３の信頼度を向上させる。
【００４８】
上述のように、本発明の第二実施例の強化散熱型パッケージ構造３では、半導体チップ７６０はプリント回路板７００上に直接パッケージされ、且つ、プリント回路板７００は、第二接点７２１を備え、強化散熱型パッケージ構造３を手で第一外部素子に固定すると共に、電気的に接続する。第二接点７２１上にコネクタ７８０を形成する時、第一外部素子を手で、強化散熱型パッケージ構造３に固定すると共に、電気的に接続させる。半導体チップ７６０は、パッケージ、電子製品と組み立ての過程において、リフローの温度循環を経ず、半導体チップ７６０、強化散熱型パッケージ構造３、及び組み立て後の電子製品の信頼度を向上すると共に、熱に敏感なイメージセンサ７６６に対し、リフロー等の熱工程における損害を回避し、本発明の目的を達成する。
【００４９】
この他、第１実施例による強化散熱型パッケージ構造３により、熱伝導路径の断面積は半導体チップ７６０全体の面積にまで増加し、強化散熱型パッケージ構造３の散熱能力を向上する。更に、散熱基板７５０は、半導体チップ７６０が生成する熱量を外界に伝導する能力以外に、強化散熱型パッケージ構造３を支承、強化することが出来る。
【００５０】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第一実施例による強化散熱型パッケージ構造の形成方法を示す説明図であり、プリント回路基板の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１の続きの工程で用いる導熱基板の平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図３の続きの工程を示すパッケージ構造の平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】図５の続きの工程を示すパッケージ構造の平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図９】図７の続きの工程を示すパッケージ構造の平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１１】図９の続きの工程を示すパッケージ構造の平面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１３】図１１の続きの工程を示すパッケージ構造の平面図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１５】図１３の続きの工程を示すパッケージ構造の平面図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１７】本発明の第一実施例の強化散熱型パッケージ構造の応用例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第一実施例の強化散熱型パッケージ構造の応用例を示す断面図である。
【図１９】本発明の第二実施例に係る強化散熱型パッケージ構造の形成方法の工程を示し、その工程で形成される強化散熱型パッケージ構造の平面図である。
【図２０】図１９のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２１】図１９の続きの工程を示すパッケージ構造の平面図である。
【図２２】図２１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２３】図２１の続きの工程を示すパッケージ構造の平面図である。
【図２４】図２３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２５】図２３の続きの工程を示すパッケージ構造の平面図である。
【図２６】図２５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２７】本発明の第一、第二実施例による強化散熱型パッケージ構造の形成方法中の付加工程を示した断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
３１、３２、４１、４２…第二外部素子
４３１、４３２、４４１、４４２…第三接点
４０１…上表面
４０２…下表面
４１０、７１０…直接パッケージ区
４１１、７１１…チップ装着区
４１２、７１２…中空構造
４１３、７１３…第一接点
４２０、７２０…第一外部素子接触区
４２１、７２１…第二接点
４３０…第二外部素子接触区
４３１、４３２、４４１、４４２…第三接点
４４０、４４０’…  封止体
４５０、７５０…導熱基板
４５１…第一表面
４５２…第二表面
４５５、７５５…ダイボンディング層
４６０、７６０…半導体チップ
４６２、７６２…ボンディングパッド
４６４、７６４…連接導体
４７０、７７０…回路板線路
４８０、７８０…コネクタ
４９０…散熱導体
４９５…導熱ゲル
７４０…ダム状構造
７４５…透光蓋
７６６…イメージセンサ
【図１】
2005123559.tif 000003
【図２】
2005123559.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005123559.tif 000009
【図８】
2005123559.tif 000010
【図９】
2005123559.tif 000011
【図１０】
2005123559.tif 000012
【図１１】
2005123559.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005123559.tif 000016
【図１５】
2005123559.tif 000017
【図１６】
2005123559.tif 000018
【図１７】
2005123559.tif 000019
【図１８】
2005123559.tif 000020
【図１９】
2005123559.tif 000021
【図２０】
2005123559.tif 000022
【図２１】
2005123559.tif 000023
【図２２】
2005123559.tif 000024
【図２３】
2005123559.tif 000025
【図２４】
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【図２５】
2005123559.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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