JP4959387B2 - 絶縁構造体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、高温工程に適した絶縁構造体及びその製造方法に関するものであって、より詳しくは、従来のエポキシ樹脂を絶縁層として使用することなく、陽極酸化法を用いて金属酸化物を絶縁層として用いることにより、後続して高温工程に符合することの出来る絶縁構造体及びその製造方法に関する。
現在使用される様々な基板或いはそれに等しいパッケージを他の基板或いはパッケージに取り付ける際に、ソルダーペースト或いは導電性ペースト、熱融着法を用いて取り付ける。この際、ペースト或いは導電性物質が、相違する電気的性質を有する部分と電気的に連結されることを防ぐため、電気的絶縁層(ソルダーレジスト、絶縁フィルムなど)を導電性物質の表面上に形成する。
現在、基板或いはパッケージの電気的絶縁のために、光に反応する物質である液状のエポキシ型或いはフィルムを用いてソルダーレジスタを形成することが一般である。このようなソルダーレジスタを形成する通常の工程が図1に図示されている。図1のように、従来には、その両面に所定の伝導性パターン3を有する基板1の両面にソルダーレジスタ形成用樹脂5を塗布する。以後、このような樹脂5を露光、現像し、硬化させることにより、所望のソルダーレジスタパターンを形成することが出来た。
ところが、上記絶縁材であるソルダーレジスタは、材料の特性上熱に弱く、従って、現在のようにパッケージ製作に要される高温工程においては、熱的変形によりデラミネーション(delamination)現象が生じ、これは基板の信頼性に好ましくない結果をもたらす。また、一般エポキシ系の物質は、熱抵抗が高く熱を発生させる素子の熱放出にも適していない。
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためのものであって、従来の工程とは異なって電気的絶縁のために、アルミニウムのような陽極酸化が可能な金属をPVD法で蒸着した後、これを陽極酸化を通じて非伝導性物質に変形しこれを絶縁層として用いることにより、従来の高温工程から引き起こされる問題を解決することが出来る絶縁構造体及びその製造方法を提供することに目的がある。
上記目的を達成すべく、本発明は、少なくともその一面に素子の電気的連結のための伝導性パターンが形成された基材と、上記伝導性パターン上の所定の位置に陽極酸化法にて形成されたAl、Ti及びMgからなるグループのうち選択された1種の金属酸化物層パターンと、を含む高温工程に適した絶縁構造体に関する。
また本発明は、少なくともその一面に素子の電気的連結のための伝導性パターンが形成された基材を備える工程と、上記伝導性パターンが形成された基材上にAl、Ti及びMgからなるグループのうち選択された1種の金属をPVD法にて蒸着することにより金属蒸着層を形成する工程と、上記金属蒸着層を陽極酸化法を用いて酸化させ金属酸化物層を形成する工程と、上記金属酸化物層上に感光性フィルムを塗布した後、露光、現像することにより所定の感光性フィルムパターンを形成する工程と、上記感光性フィルムパターンが形成された基材表面をエッチング処理して上記金属酸化物層を除去することにより、上記伝導性パターン上に所望の金属酸化物層パターンを形成する工程と、を含む高温工程に適した絶縁構造体の製造方法に関する。
本発明は、絶縁層として陽極酸化法にて形成された金属酸化物層を用いることにより、従来のエポキシ絶縁層を使用する際に引き起こされた高温或いは微細パターン形成の制約問題を解決することが出来る。また、従来の低温工程に比べて300℃以上の工程も可能で、絶縁層の厚さも電気的特性を考慮して十分調節可能である。尚、本発明の陽極酸化による金属酸化物絶縁層は、熱伝達特性が従来に比べて改善され熱発生素子の熱放出にも有用な効果がある。
以下、添付の図面を参照に本発明を詳しく説明する。図2は、本発明の一実施例による絶縁構造体の概略断面図である。図2に示された通り、本発明の絶縁構造体10は、少なくともその一面に、素子の電気的な連結のための伝導性パターン13が形成された基材11と、そして上記伝導性パターン上の所定の位置に陽極酸化法にて形成されたAl、Ti及びMgからなるグループのうち選択された1種の金属酸化物層パターン15と、を含んで構成される。
本発明において上記基材11は、その両面に伝導性パターンの形成が可能であるものを称し、本発明は、これの具体的な種類に制限されない。例えば、上記基材11はエポキシ樹脂で組成されることができ、また通常のPCB内の絶縁層あるいは酸化物からなることも出来る。またSiなどのような金属基板であることも出来る。
また本発明において、上記素子の電気的な連結のための伝導性パターン13は、通常使用されている基板、パッケージ、或いはこれと類似な役割をする構造において電気的連結をする金属を言い、本発明はこのような金属の具体的な種類に制限されない。
好ましくは、上記伝導性パターン13をAl、Ag、Cu、Pt、Au及びNiのうち選択された1種の金属で形成する。そして本発明において上記素子は、パワーチップ或いはLED素子のうち一つであることが好ましい。
また、本発明の絶縁構造体10は、上記伝導性パターン上の所定の位置に陽極酸化法にて形成された絶縁層である金属酸化物層パターン15と、を含んで構成される。この際、上記金属酸化物層15は、Al、Ti及びMgからなるグループのうち選択された1種の金属を陽極酸化法を用いて酸化させ形成することが好ましい。
さらに、本発明の絶縁構造体は、上記金属酸化物層パターン15上に形成された上部基板(未図示)を含むことが出来る。そして上記素子がLED素子であれば、上記上部基板は反射板(reflector)であることが好ましい。
そして上記上部基板と上記酸化物層パターン15は、溶融接着(eutectic bonding)で相互取り付けられていることが好ましい。より好ましくは、上記溶融接着としてAu/Snを用いる。
次に、本発明の絶縁構造体の製造方法を説明する。図3(a)乃至図3(f)は、本発明の一実施例による絶縁構造体の製造工程図である。図3(a)に示された通り、本発明では、先ず、少なくともその一面に素子の電気的な連結のための伝導層パターン120が形成された基材110を備える。上述の通り、本発明では上記基材110の具体的な種類に制限されず、少なくともその一面に伝導層パターンが形成できるものであれば何れも可能である。また上記伝導性パターン120も上述の通り組成されることが出来る。そして本発明において上記素子は、パワーチップ或いはLED素子のうち一つであることが好ましい。
次いで、本発明では、上記伝導性パターン120が形成された基材上にAl、Ti及びMgからなるグループのうち選択された1種の金属をPVD法にて蒸着することにより金属蒸着層を形成する。このような金属は後続の工程により容易に陽極酸化されることが出来る。
一方、本発明は、上記PVD法の種類、その具体的な工程条件に制限はされないが、好ましくはスパッタリングやエバポレーション法を用いて上記金属を蒸着する。
次に、本発明では上記基材上の金属蒸着層を通常の陽極酸化法を用いて酸化させることにより、図3(b)のように、金属酸化物層130に変化させる。即ち、その表面に金属蒸着層が形成された基材を陽極として電解浴に浸漬した後、電解反応させる通常の陽極酸化法を用いて容易に金属酸化物層130が得られる。
そして本発明では、図3(c)のように、上記金属酸化物層130上に感光性フィルム150を塗布した後、露光、現像することにより、図3(d)のように、所定の感光性フィルムパターン150’を形成する。
続いて、図3(e)のように、上記感光性フィルムパターン150’が形成された基材表面をエッチング処理することにより、上記金属酸化物層130を除去する。本発明では、このようなエッチング方法として通常の化学的エッチング法を用いることが出来るが、これに限られない。
次いで、本発明では、図3(f)のように、上記感光性フィルムパターン150’を除去することにより、上記伝導性パターン120上の所定の位置に形成された金属酸化物層パターン130’を有する絶縁構造体100を製造することが出来る。
さらに、本発明では、本発明の絶縁構造体は、上記金属酸化物層パターン130’上に図示されていない上部基板をさらに取り付けることが出来る。そして上記素子がLED素子であれば、上記上部基板は反射板(reflector)であることが好ましい。
そして上記上部基板と上記酸化物層パターン130’は、溶融接着(eutectic bonding)にて相互取り付けることが好ましい。より好ましくは、Au/Snを用いて溶融接着させる。
上記のように備えられた本発明の絶縁構造体は、高温で進行されるWLP(wafer level package)から各素子と素子との電気的連結時に効果的な絶縁を提供することができ、尚、絶縁層としてエポキシ樹脂を用いた従来技術から引き起こされた問題を効果的に克服することが出来る。
以下、実施例を通じて本発明を詳しく説明する。その両面に所定の銅伝導性パターンが形成されたSi基板を備えた後、その表面にAlをスパッタリングしてAl蒸着層を形成した。次いで、上記Al蒸着層を通常の陽極酸化法を用いてAl酸化物層に変化させた後、その酸化物層上に感光性フィルムを塗布した。続いて、上記感光性フィルムを露光、現像してパターンを形成した後、その表面をエッチングすることにより、上記伝導性パターン上にAl酸化物層パターンを形成した。次いで、高温で進行されるWLP(Wafer Level Package)において、上記製造された絶縁層であるAl酸化物層パターン上に、Au/Sn溶融接着を通じて上部基板を取り付けた。
図4は、本発明の絶縁構造体を用いて高温で進行されるWLP(Wafer Level Package)において素子間電気的連結を示した概略図である。図4に示された通り、図面符号210はWLPにおいて素子が形成或いは実装されるベースウェーハで、220は伝導性パターン、230は素子、250はAl酸化物層パターン、270は上部基板(即ち、上部パッケージのためのウェーハ)、そして290は溶融接着のための接合層を示す。
ところが、このようなウェーハレベルでの接合工程時、素子同士の電気的連結のためには、上記接合層290を電気的配線と電気的に絶縁する層が必要である。本実施例では、絶縁層としてAl酸化物層250を用いることにより、エポキシ層を絶縁層として用いる従来のWLP(wafer level package)から引き起こされた溶融接着時のガス発生、熱変形などのような問題を効果的に解決することが出来る。
図5は、図4の連続的な配列を示した図面である。一方、図6は、伝導性パターン上にLED素子310が搭載された場合であって、この場合には、Al酸化物層330上に反射板350が溶融接着されたことを表している。
上述の通り、本発明は好ましい実施例を通じて詳しく説明されたが、本発明はこのような実施例の内容に制限されない。本願が属する技術分野において通常の知識を有している者であれば、実施例に提示されなくとも添付の請求項の記載範囲内で様々な本願発明に関する変形や変更が可能で、これらも本願発明の技術的範囲に属することは自明である。
絶縁層としてソルダーレジスタを形成する従来の絶縁構造体の製造工程図である。 本発明の一実施例による絶縁構造体の概略図である。 本発明の一実施例による絶縁構造体の製造工程図である。 本発明の一実施例による絶縁構造体の製造工程図である。 本発明の一実施例による絶縁構造体の製造工程図である。 本発明の一実施例による絶縁構造体の製造工程図である。 本発明の一実施例による絶縁構造体の製造工程図である。 本発明の一実施例による絶縁構造体の製造工程図である。 本発明の絶縁構造体を用いてWLP(Wafer Level Package)においてセル同士の電気的連結を示した概略図である。 図4の連続的な配列図である。 本発明の絶縁構造体を用いてLEDの電気的連結の連続的配列を示した概略図である。

Claims (9)

  1. 素子の実装領域を有し、前記素子と電気的に連結される伝導性パターンが、少なくとも一方の面に形成された基材と、
    Ti及びMgからなるグループから選択される1種の金属の金属酸化物であり、前記伝導性パターン上に陽極酸化法にて形成され、前記伝導性パターンに接する金属酸化物層パターンと、
    前記金属酸化物層パターン上に形成された上部基板と、
    を含み、
    前記金属酸化物層パターンは、前記実装領域とは異なる領域である前記上部基板と接着する接着領域に形成される、
    絶縁構造体。
  2. 前記素子は、パワーチップ或いはLED素子のうち一つであることを特徴とする
    請求項1に記載の絶縁構造体。
  3. 前記上部基板と前記金属酸化物層パターンは、Au/Sn溶融接着(eutectic bonding)で相互取り付けられ形成されていることを特徴とする
    請求項1または請求項2に記載の絶縁構造体。
  4. 前記素子がLED素子で、前記上部基板は反射板(reflector)であることを特徴とする
    請求項1から請求項3までの何れか一項に記載の絶縁構造体。
  5. 前記基材は、Si基板であることを特徴とする
    請求項1から請求項のうち何れか一項に記載の絶縁構造体。
  6. 素子の実装領域を有し、前記素子と電気的に連結される伝導性パターンが、少なくとも一方の面に形成された基材を準備する工程と、
    前記伝導性パターンが形成された基材上にAl、Ti及びMgからなるグループから選択される1種の金属をPVD法にて蒸着することにより金属蒸着層を形成する工程と、
    前記金属蒸着層を、陽極酸化法を用いて酸化させ金属酸化物層を形成する工程と、
    前記金属酸化物層上に感光性フィルムを塗布した後、露光および現像することにより感光性フィルムパターンを形成する工程と、
    前記感光性フィルムパターンが形成された基材表面をエッチング処理して前記金属酸化物層を除去することにより、金属酸化物層パターンを形成する工程と、
    前記金属酸化物層パターン上に上部基板をさらに取り付ける工程と、
    を含み、
    前記金属酸化物層パターンは、前記伝導性パターン上の前記実装領域とは異なる領域である前記上部基板と接着する接着領域に形成される、
    絶縁構造体の製造方法。
  7. 前記PVD法は、スパッタリングとエバポレーションのうち何れか一つであることを特徴とする
    請求項に記載の絶縁構造体の製造方法。
  8. 前記上部基板と前記金属酸化物層パターンは、Au/Sn溶融接着で取り付けられることを特徴とする
    請求項6または請求項7に記載の絶縁構造体の製造方法。
  9. 前記素子がLED素子で、前記上部基板は反射板(reflector)であることを特徴とする
    請求項6から請求項8までの何れか一項に記載の絶縁構造体の製造方法。
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