JP6952845B2 - 回路基板、パッケージおよびそれらの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベアダイを収容するための回路基板であって、回路基板が２つの層を含み、回路基板の両層のうち少なくとも１つの層が少なくとも導電性であって、好ましくは少なくとも導電性の材料で形成され、回路基板の第１の面に配置されており、前記両層が中間空間を規定し、前記中間空間が第１の絶縁材料で完全に充填されている、回路基板に関する。

さらに、本発明は、そのような回路基板の製造方法であって、前記方法ではプレートが準備され、前記プレートが２つの層を含み、前記プレートの両層のうち少なくとも一方が、少なくとも導電性であって前記プレートの第１の面に配置されており、前記両層が中間空間を規定し、前記中間空間が第１の絶縁材料で好ましくは完全に充填されている、回路基板の製造方法に関する。

前記プレートの第１の絶縁材料は、いわゆる未加工状態の第１の絶縁材料であると理解すべきである。それは、例えば、多かれ少なかれ形状の安定したシート材料であってよい。それは、塗布された位置で少なくとも導電性の状態に留まり、流れ去ってしまわない限り、例えば、ペースト状で存在してもよく、粘性であっても、延性であってもよい。

さらに、本発明は、前述の回路基板と少なくとも１つのベアダイとを備えたパッケージに関する。

さらに、本発明は、そのようなパッケージの製造方法であって、前記方法が前述の回路基板の製造方法と同じタイプのプレート、すなわち、２つの層を含むプレートを前提とし、前記プレートの両層のうち少なくとも一方が、少なくとも導電性であって前記プレートの第１の面に配置されており、前記両層が中間空間を規定し、前記中間空間が第１の絶縁材料で好ましくは完全に充填されている、パッケージの製造方法に関する。

さらに、本発明は、少なくとも１つの前述の回路基板および／又はパッケージを備えたコンバータに関する。

上述の様式の回路基板は、従来技術から知られている（例えば、非特許文献１参照）。

上記非特許文献１には、例えば、回路基板内に埋め込まれた半導体ダイを有する回路基板が開示されている。半導体ダイ（電子デバイス）は、それの１つの面に複数の接続部を有する。このデバイス面における接続部は、通常、レーザドリルで開けた貫通接触部（ビア）を介してのみ接触することができる。

しかし、このようなビアの生成は、さまざまの点に関して欠点を有する。第１には、はんだ付けの結果、ビアの領域に、当該技術分野ではボイド集合として知られている空洞が生じる。第２には、一般に少なくともトランジスタの場合にスイッチング電流がビアによって導かれるので、ビアによって通電容量が制限される。第３には、ビアが導体路への良好な熱結合を制限するため、ベアダイがレーザドリルで形成されたビアのある側で不十分にしか放熱することができず、それゆえ銅層もしくはデバイス接続部に対して電気的には十分な結合が達成できても、熱的には不足する結合しか達成できない。この場合、放熱は殆どデバイスの裏面からしか行うことができない。

両面で冷却できる解決策は、その間にデバイスを挿入して平面的に接触させることができる２つの回路基板もしくは導電パターン又はリードフレームを必要とする。しかし、このような解決策は技術的に複雑である。第４には、漏れインダクタンスがビアによって影響される。第５には、チップパッドにおけるブラインドビアのレーザドリル加工は、非常に時間がかかり、エラーが発生しやすい工程段階である。

L.Boettcher; D. Manessis; A.Ostmann; S.Karaszkiewicz; H.Reichl 共著の学術論文「Embedding of Chips for System in Package realization - Technology and Applications. 2008 3rd International Microsystems, Packging, Assembly & Circuits Technology Conference (2008)（パッケージ実現のためのチップの埋め込み−技術と応用２００８ 第３回国際マイクロシステム、パッケージング、アセンブリ＆回路技術会議（２００８））」、第３８３〜３８６頁、ＩＳＳＮ２１５０−５９３４

本発明の課題は、簡単な回路基板プロセスによって製造することができ、ベアダイの収容後に両面での平面的な接触を可能にする電子デバイスを収容するための回路基板を提供することである。

この課題は、上述のタイプの回路基板に関しては、本発明によれば、回路基板は、回路基板の少なくとも導電性の層が変形領域内に窪みを有するように変形された少なくとも１つの変形領域を有し、回路基板の少なくとも導電性の層が、前記窪み内に導体路パターンを有し、前記窪みが第２の絶縁材料で充填されており、回路基板の前記第１の面と反対側の第２の面が前記変形領域内に凹部を有し、前記凹部内にベアダイを装着してその際に回路基板の前記第１の面に配置された前記少なくとも導電性の層に、好ましくは導電性および熱伝導性の層に、特に前記導体路パターンに電気的に接触させることができるように、前記凹部が形成されていることによって解決される。この場合に、前述の回路基板へのベアダイの装着よび接触の際に、前記凹部の形状が変更されないことが好ましい。

本発明に関連して、「ベアダイ」という用語は、パッケージ化されていない電子デバイス、例えばパワー半導体スイッチ、チップ、もしくはベアチップを意味すると理解すべきである。

本発明は、回路基板が、少なくとも導電性の層が配置されている第１の面においては、窪み、好ましくは導体路パターンを備えた窪みを有し、そして前記第１の面と反対側の第２の面においては、前記窪みと反対側の領域内に、電子デバイスを収容して前記電子デバイスを導体路パターンに接触させるための凹部を有するならば、回路基板においてビアを省略することができるという知見に基づいている。電子デバイスを収容するための凹部とは、電子デバイスの形状および大きさに適合した凹部を意味する。

さらに、本発明は、上述の回路基板を製造するために、（第１の絶縁材料の半仕上げ品を有する）プレートの変形加工よって、例えばプレートのプレス加工中に、窪みを有する上述の変形領域が形成されると共に、プレートの窪みと反対側において、電子デバイスを収容するための凹部が生成され、そして前記窪みの生成と前記変形との時間的順序は変更可能であるという知見に基づいている。

そのうえ、本発明は、同じプレートと、装着されるべき電子デバイスとから出発して、例えば、硬化および変形の前に電子デバイスを凹部に嵌合して、好ましくは、少なくとも導電性のプレートと接触させるならば、例えばビア穿孔を不要にすることができるパッケージを作製することができるという知見に基づいている。

好ましい実施形態では、前記導体路パターンは、前記窪みの底部に形成することができる。これは、簡単で正確なエッチング法の使用を可能にする。導体路のレーザーダイレクトストラクチャリングも考えられ得る。

材料の節約に関しては、また、回路基板の接触パターンが（表面上）第２の絶縁材料を問題にしないままであることを可能にするためには、前記窪みのみが第２の絶縁材料で充填されており、すなわち、前記窪みが最大限でその縁部までしか充填されておらず、前記第１の面において窪みの外側に生じる第２の絶縁材料が存在しないのが適切である。

両面での放熱に関しては、前記第２の層が少なくとも熱伝導性の材料で作られているのが、適切である。

前記第２の層は、回路基板のコアと同じ材料、すなわち第１の絶縁材料から形成されていると考えられ得る。

回路基板を両面で接触させる可能性に関しては、前記第２の層が導電性の材料からなるのが有利である。

好ましい実施形態では、前記両層が同一の材料、好ましくは金属、特に銅で作られている。これによって、２層式又は両面式の回路基板を製造することができる。このような回路基板は、例えば、内部層として多層構造（マルチレイヤーとも呼ばれる）用のベースを成すことができる。

回路基板の前記第１の面と反対側の第２の面が、変形領域内に盛り上がった部分を有し、前記凹部がその盛り上がった部分内に形成されているならば、回路基板の製作を簡素化することができる。

第１の絶縁材料は、熱変形可能なプラスチック、好ましくはプリプレグ材料、例えばガラス繊維強化プリプレグ材料、例えばガラス繊維強化積層材料であると有利である。回路基板の製造には、熱可塑性前駆体を有する熱変形可能な材料が特に適している。

好ましい実施形態において、第２の絶縁材料が、樹脂又はプリプレグ材料であると有利である。第２の絶縁材料は、例えば、熱硬化性樹脂、好ましくはフェノール樹脂又はエポキシドであるとよい。第２の絶縁材料は、例えば、液体前駆体を有する化学硬化性材料であるとよい。

回路基板へのベアダイの装着に関しては、前記凹部の底部が、少なくとも部分的に、回路基板の第１の面に配置された少なくとも導電性の材料からなる層によって形成されているのが適切である。その場合に、導体路パターンが前記窪みの底部に形成されているならば、さらに別の利点がもたらされる。

さらに、ベアダイを嵌め込むことができる側に前記凹部が開いており、嵌め込み後も開いたままであるのが適切である。

回路基板は、上記のように形成された凹部を複数有することができることは言うまでもない。各凹部内には少なくとも１つの電子デバイスを装着することができる。異なる凹部には、例えばラテラル型又はトランスバーサル型のデバイスのような異なるタイプの電子デバイスを装着することができる。

さらに、前記課題は、本発明によれば、上述のタイプの（回路基板の）製造方法に関しては、この方法が、
前記プレートを硬化するステップであって、その硬化時に、前記プレートの少なくとも１つの領域が、次のように変形される、すなわち、前記領域内に前記少なくとも導電性の層が窪みを有するように変形される、ステップと、
前記プレートの前記第１の面と反対側の第２の面に凹部を形成するステップと、
導体路パターンを好ましくは少なくとも前記窪み内において得るために前記少なくとも導電性の層をパターニングするステップであって、前記窪みと前記凹部とが互いに対向しており、前記凹部内にベアダイを装着して、回路基板の前記第１の面に配置された前記少なくとも導電性の材料からなる前記少なくとも導電性の層、特に前記導体路パターンと電気的に接触させることができる、ステップと、
前記窪みを、好ましくは前記窪みの縁部まで、第２の絶縁材料で充填するステップと、
を含むことによって解決される。

ここで付記しておくに、「硬化／変形」、すなわち、安定した結合の維持と、「形成」と、「パターニング」とのステップの順序は異なってもよい。順序にかかわらず、第１の絶縁材料がまだ硬化していないプレート（半完成品）、すなわち、「未加工状態」にあるプレートから出発することができる。

各順序は特有の利点を有する。どの材料が第１の絶縁材料として使用されるかに応じて、ステップのいずれか一方の順序が有利であることが判明した。例えば、ガラス繊維強化プリプレグ材料を第１の絶縁材料として使用する場合、まず凹部を形成し、それからプレートを、例えばプレス加工により変形および硬化させるのが適切である。というのは、ガラス繊維強化プリプレグ材料は、十分に機械的に安定／寸法的に安定であり、それゆえ、形成された凹部は、硬化および変形後に、安定した結合にて維持されたままであるからである。他の材料、例えば、安定化ガラス繊維織物を含まず、他の充填剤を有する樹脂のみからなるプリプレグの場合には、まず、安定な結合体が生じるようにプレートを変形および硬化させ、その後に相応の凹部を形成するのが適切である。これとは関係なく、前記少なくとも導電性の層は、「硬化／変形」および「形成」の前に既に、生成することができる。

大量生産プロセスの場合には、コスト上の理由から、パターニングはエッチングによって行われるとよい。しかし、レーザを用いてパターニングし、特にレーザーダイレクトストラクチャリング法を用いることも考えられ得る。

さらに、変形をプレス加工中に行うこと、すなわち、前記変形領域が形成されるようにプレートをプレス加工することも可能である。プレス加工とは、プリント基板製造における標準的な工程である、圧力と温度下でのプレス加工を意味すると理解すべきである。

前記凹部の生成がフライス加工又は打ち抜き加工によって行われるならば、さらに別の利点がもたらされる。この場合、回路基板の第１の面に配置された少なくとも導電性の層に達するまで、切削又は打ち抜きが行われることが好ましい。

さらに、前記課題は、上述の回路基板と、少なくとも１つの電子デバイス、例えばベアダイとを含むパッケージであって、前記電子デバイスが、前記凹部に装着されて前記少なくとも導電性の層と電気的に接触しているか、もしくは電気的に接続されているパッケージによって解決される。

（内部にベアダイが収容されている）前記凹部が、少なくとも部分的に第３の絶縁材料で充填されていると有利である。第３の絶縁材料は、例えば、第２の絶縁材料とほぼ同じ特性を有し、例えば、化学的に硬化する材料および／又は液状前駆体を有する材料であるとよい。

さらに、第３の絶縁材料は、第１の絶縁材料の成分からなっていてもよい。これは、まずベアダイが凹部に嵌め込まれて接触させられ、その後で、安定した結合を得るために、ベアダイを嵌め込まれたプレートが、例えばプレス加工により硬化および変形される場合に起こり得る。このプロセスは、パッケージ製造プロセスに関連して、さらに詳細に説明する。ベアダイが複数の電気接続部（チップボンドパッド）を有し、これらの電気接続部が導体路パターンに接触する場合には、これが実用的である。

好ましい実施形態において、ベアダイは、ラテラル型デバイス、例えばＧａＮデバイスとして、又はバーチカル型もしくはトランスバーサル型デバイス、例えばＩＧＢＴデバイスとして構成することができる。

ベアダイもしくはパッケージのより良い放熱を可能にするために、パッケージにおいて付加的な回路基板が設けられているか、カバーがヒートスプレッダとしてパッケージに取り付けられているか、そのうちいずれか一方又は両方であること適切である。当該回路基板および／又は前記カバーは、回路基板の前記第１の面と反対の方を向いているベアダイ面、すなわち裏面に取り付けられている。

さらに、付加的な回路基板は、ベアダイから放熱をさせると共に、前記ベアダイを電気的に絶縁するように構成されている。

前記第２の層も導電性である場合には、付加的な回路基板が、例えば、パッド又はバンプなどによって、前記第２の層に電気的に接続されているのが適切である。この場合、ベアダイは、付加的な回路基板によって、電気的に接触させられるとよい。

好ましい実施形態では、パッケージが表面実装デバイスとして構成されている。

また、前記課題は、上述の種類のパッケージ製造方法に関しては、本発明によれば、前記方法が、
前記プレートを硬化するステップであって、その硬化時に、前記少なくとも導電性の層が前記プレートの少なくとも１つの領域内に窪みを有するように、前記プレートの少なくとも１つの領域が変形される、ステップと、
前記プレートの前記第１の面と反対側の第２の面に凹部を形成するステップと、
少なくとも１つのベアダイを前記凹部内に装着するステップと、
導体路パターンを得るために前記少なくとも導電性の層をパターニングするステップであって、前記窪みと前記凹部とが互いに対向しており、前記少なくとも１つのベアダイが前記少なくとも導電性の層と電気的に接触し、前記導体路パターンが好ましくは少なくとも前記窪み内に配置されており、特に前記少なくとも１つのベアダイが前記導体路パターンと電気的に接触する、ステップと、
前記窪みを第２の絶縁材料で充填するステップと、
を含むことによって解決される。

ここで協調しておくに、上述のパッケージ製造方法におけるステップの順序は、同様に変更することができる。

例えば、方法の好ましい形態では、まず、前記準備されたプレートに前記凹部が、好ましくは打ち抜き加工により形成され、次いで、前記装着されたプレートを得るために前記凹部内に前記少なくとも１つのベアダイが装着され、次いで、前記少なくとも１つの変形領域を得るために、前記装着されたプレートが、好ましくはプレス加工によって、硬化されて、その際に変形される。その変形領域内に、前記少なくとも導電性の層が、前記凹部と反対側の位置に前記窪みを有する。さらに、変形時に前記少なくとも１つのベアダイが第１の絶縁材料で絶縁されるのが適切であり、この例では、上述の第３の絶縁材料は第１の絶縁材料の成分からなる。装着された（かつ接触させられた）ベアダイは、上述のステップ順序の場合に、同時に空洞又は窪みの生成時にＺ方向、従ってプレートに対して横方向に、一緒に移動され、第１の絶縁材料から成分が、凹部とベアダイ輪郭との間のすき間に流れ込み、又は凹部の輪郭が温度および圧力下でベアダイの輪郭に適応する。

このような一連の工程は、例えば、第１の絶縁材料として使用されるプリプレグ材料がガラス繊維強化されており、例えば、まだ架橋されていない樹脂およびガラス繊維の積層体である場合に有利である。このようなプリプレグ材料を有するプレートは、「原状態」において可撓性であり、例えば凹部もしくは窓を作り出すために、種類に応じて、既にこの状態で加工することができる。ここでプレートが（圧力および温度下で）プレス加工されると（標準プリント基板プロセス）、樹脂が流れ始め、１つ又は複数の層に付着して硬化する。これにより安定した結合が生じる。この段階の間に、空洞もしくは窪みを得るために、成形（前記少なくとも１つの領域の変形）も行うことができる。プリプレグ材料がガラス繊維強化されていることによって、前もって形成された、好ましくは打ち抜きにより形成された凹部は、プレスおよび硬化後にも維持されたままである。

他の好ましい実施形態では、まず、領域内に少なくとも導電性の層が前記窪みを有する少なくとも１つの変形領域を得るために、前記準備されたプレートが、好ましくはプレス加工によって、硬化されてその際に変形されるならば、有利である。少なくとも１つの変形領域を有するプレートが、安定した結合体として生成される。次いで、前記プレートの第１の面とは反対側の第２の面において、前記窪みとは反対側の位置に、好ましくは深フライス加工により、前記凹部が形成される。次いで、前記少なくとも１つのベアダイが少なくとも導電性の層と電気的に接触するように、前記少なくとも１つのベアダイが前記凹部に挿入される。この順序は、とりわけ、第１の絶縁材料として使用されるプリプレグ材料が、安定化ガラス繊維組織を含まず、他の充填剤を有する樹脂のみからなる場合に、特に有用であることが判明した。寸法安定性の欠如のため、そこでは生の状態での加工は非常に困難である。この場合、前記凹部の形成は、好ましくは裏面側での深いフライス加工により、特に少なくとも導電性の層に到達するまで、硬化後にはじめて、すなわち結合の継続維持後に行うのが、より容易になる。

本方法の好ましい実施形態では、追加的に凹部が第３の絶縁材料で少なくとも部分的に充填される。これは、とりわけ、前記プレートが硬化変形された後にはじめて前記凹部が形成される場合に特に有用である。

以下において、図面に示されている例示的な実施形態に基づいて、他の利点と一緒に本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、回路基板を斜め上から見た斜視図である。 図２は、図１の回路基板を切断面と共に斜め上から見た斜視図である。 図３は、図１の回路基板を斜め下から見た斜視図である。 図４は、図３の回路基板を切断面と共に示す斜視図である。 図５は、図３の回路基板を示す断面図である。 図６は、回路基板の他の実施形態を示す横断面図である。 図７は、未加工状態の第１の絶縁材料を有するプレートを示す斜視図である。 図８は、硬化された第１の絶縁材料を有する変形プレートを示す斜視図である。 図９は、図８のプレートを切断面と共に示す斜視図である。 図１０は、図８のプレートを示す断面図である。 図１１は、導体路パターンを有する図８のプレートを示す斜視図である。 図１２は、図１１のプレートを示す断面図である。 図１３は、第２の絶縁材料で充填された窪みを有する図１１のプレートを示す斜視図である。 図１４は、図１３のプレートを切断面と共に示す斜視図である。 図１５は、図１３のプレートを示す断面図である。 図１６は、回路基板の裏面に凹部を有する図１３のプレートを示す斜視図である。 図１７は、図１６の回路基板を切断面と共に示す斜視図である。 図１８は、図１６の回路基板を示す断面図である。 図１９は、図１乃至５もしくは図１６乃至１８の回路基板と絶縁されたベアダイとを有するパッケージを切断面と共に示す斜視図である。 図２０は、図１乃至５もしくは図１６乃至１８の回路基板と絶縁されたベアダイとを有するパッケージを示す断面図である。 図２１は、図６の回路基板とベアダイとを有するパッケージを示す横断面図である。 図２２は、付加的な回路基板を有するパッケージを示す横断面図である。 図２３は、付加的な回路基板を有するパッケージを示す横断面図である。 図２４は、装着されるべき回路基板を斜め下から見た斜視図である。 図２５は、図２４の回路基板を切断面と共に示す斜視図である。 図２６は、装着のために準備されているベアダイと共に図２４の回路基板を示す断面図である。 図２７は、絶縁されていないベアダイを装着された図２４の回路基板を有するパッケージを示す斜視図である。 図２８は、図２７のパッケージを切断面と共に示す斜視図である。 図２９は、図２７のパッケージを示す断面図である。 図３０は、絶縁されたベアダイを有する図２７のパッケージを示す斜視図である。 図３１は、図３０のパッケージを切断面と共に示す斜視図である。 図３２は、図３０のパッケージを示す断面図である。 図３３は、複数の回路基板を有する回路基板モジュールを示す斜視図である。 図３４は、プリント基板上に実装されたパッケージを示す断面図である。

以下において、特に明記されていない限り、同一の参照符号は同一の要素を示す。

まず、図１乃至６を参照する。図１乃至５は、第１の実施形態による回路基板１の異なる図を示す。図６は、第２の実施形態による回路基板１００の断面図である。以下の説明は、回路基板の両方の実施形態に関する。これらの実施形態の間の相違点は、個別に指摘する。回路基板１，１００は、２つの層２，３を有し、回路基板１，１００の２つの層のうち少なくとも１つの層２は、少なくとも導電性の材料からなる。この材料は銅であることが好ましい。他の導電性の材料、例えばアルミニウムのような金属、又は合金の使用も考えられる。少なくとも導電性の層２は、回路基板１，１００の第１の面７に取り付けられる。

層２，３の間に、中間空間４が規定されている。第２の層３は、誘電体から成り、例えば第１の絶縁材料から形成されていてもよい。しかし、好ましくは、少なくとも導電性の層２および３、例えば銅層が使用される。

中間空間４は、いわゆるコアを形成する第１の絶縁材料５で充填されている（図５および図６参照）。第１の絶縁材料５は、一般に誘電材料（誘電体）であり、一方では、回路基板１，１００に堅牢性および硬度を与え、他方では、その前段階又はその未加工状態（まだ架橋又は硬化されていない）で、少なくとも熱可塑的に変形させることができる。第１の絶縁材料５は、例えば、ポリアミドのような熱可塑性樹脂、又は例えば、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂であるとよい。この場合に、格別に好ましい材料は、例えば、ガラス繊維強化プリプレグ材料、特にガラス繊維強化積層品である。ここで強調しておくに、他の材料が熱可塑性前駆体を有していて、加熱、照射、又は（例えば熱供給下での）化学反応による形状付与後に少なくとも２つの反応物質を硬化させることができさえすれば、回路基板１，１００のためのコアとして、その他の多くの材料を使用することができる。

さらに、回路基板１，１００は、少なくとも１つの変形された領域６，６００を有し、その変形領域６，６００は、前記変形領域内に窪み８を有するように変形されている。上方から見ると（図１又は図２）、窪み８は、変形領域６，６００の上面７の全体にわたって延在することができる。窪み８の形状は、例えば、長方形の、特に正方形の凹所の形状に、ほぼ対応することができる。例えば、図示するように、断面が台形状である浴槽の形状を有することができる（図２）。ここで強調しておくに、変形領域は、第１の面（上面）７のみならず、コア５および好ましくは回路基板１の第２の面（裏面）１１も含む。変形領域６，６００は、空間寸法Ｄおよび深さｈを有する（図１０参照）。寸法Ｄは、およそ０．５〜５ｃｍ、特に１．５ｃｍであるとよい。例えば、上方から見て正方形の変形領域の場合（図示せず）、寸法Ｄは、両水平方向で等しく、例えば１．５ｃｍ ×１．５ｃｍとすることができる。好ましい実施形態では、深さｈは約２００〜３００マイクロメートルである。変形領域６，６００の側面（すなわち、導電性の層２の変形されていない領域と窪み８の底部との間の移行部）は、窪み底部に向かって下降しており、約２０〜３０度の勾配を有するとよい。導電性の層２の変形されていない領域に対して側面の異なる傾斜角αを実現することは十分に可能である。しかし、例えば９０度の急峻すぎる角度の場合には、層もしくは箔の亀裂の危険が存在する。

この場合、回路基板１の第１の面７と反対側の第２の面１１（裏面）は、第１の実施形態によれば、窪み８に対応した、好ましくは合同の、盛り上がった部分１４を有する。第２の実施形態による回路基板１００の第２の面１１０は平坦である。

回路基板１，１００の第１の面７は、少なくとも窪み８内においてパターニング（パターン化もしくはパターン形成）されており、導体路パターン９を有する。導体路パターン９は、窪み８の底部に形成されていることが好ましい。導体路パターン９は、例えば、エッチング技術／サブトラクティブ法により、又はさらにレーザの助けにより、例えばレーザーダイレクトストラクチャリング法により生成することができる。特に、図３乃至５において、貫通溝、すなわち、（文脈では）第１の層２を貫通する溝を、第１の層２に導入することができることが明確に分かる。用途に応じて、導体路パターン９は、さまざまの形状を有することができる。図示の例では、貫通溝は、例えば正弦波状の波形である。導体路パターン９は、回路基板１，１００に装着されるべき半導体ダイ上の対向輪郭（接触面の輪郭）に対応し、対応する接触点を有することが好ましい。導体路パターンの幾何学的形状は、一般に、装着されるべき半導体ダイの接続部の幾何学的接触面に依存する。

窪み８は、第２の絶縁材料１０で充填されている。窪み８の周縁上には第２の絶縁材料１０が存在しないように、窪み８のみが充填されていることが好ましい（例えば、図１乃至６参照）。第２の絶縁材料１０は、室温（約２５℃）でも塗付することができる。また、第２の絶縁材料１０を加熱して、分配、噴射又はドクターブレード法によって塗布することも考えられ得る。これは、材料の具体的な選択に依存する。

第２の絶縁材料１０は同様に誘電体であることが好ましい。この点において特に好ましいのは、化学的硬化材料、例えば液体前駆体を有する硬化性ポリマー、特に１成分又は２成分エポキシ樹脂である。また、第２の絶縁材料１０として、物理的に固まる材料又は熱可塑性材料を使用することも考えられ得る。プリプレグ材料（既製の半完成品）が同様に第２の絶縁材料１０の機能を果たすことができる。

変形領域６，６００において、回路基板１，１００の第２の面１１，１１０（裏面）は凹部１２を有し、凹部１２は、前記凹部内にベアダイ１３が装着されて、それによって回路基板１，１００の第１の面７に設けられた少なくとも導電性の層２と電気的に接触させられ得るように成形されている（例えば、図５参照）。その際に、ベアダイ１３は、ベアダイ１３と凹部壁との間に空隙が残るように、凹部１２内に収容されているとよい。

回路基板１，１００は、上述のように形成された複数の変形領域６，６００と、複数の凹部１２とを有し、従って、複数のベアダイを装備することができることは、自明である（図３３参照）。各凹部には、それぞれ１つの電子デバイスを装着することができる。異なる凹部には、異なるタイプの電子デバイス、例えば、ＧａＮのようなラテラル型デバイス、又はＩＧＢＴのようなトランスバーサル型デバイスを装着することができる。この例（図３３）において、回路基板１，１００が一対でハーフブリッジを形成するように接続されているならば、有用である。

第２の層３は、少なくとも熱伝導性の材料から形成することができる。この第２の層は、回路基板１，１００のコアと同じ材料、すなわち第１の絶縁材料５から形成されていることが考えられ得る。第２の層３については、熱と電流の両方を伝導できる材料を使用することが好ましいので、一方では、回路基板１，１００が両面で（電気）接触可能であり、他方では、第２の層３を介して熱を効率的に放散させることもできる。このような材料としては、金属、特に銅が適している。

また、図１乃至５は、凹部１２が盛り上がった部分１４に形成され得ることを示している。一般に、凹部１２は、回路基板１，１００の裏面における、窪み８とは反対側の位置に形成されている。

図３乃至６において、凹部１２は、凹部１２の底部１５が回路基板１，１００の第１の面７に取り付けられた少なくとも導電性の材料からなる層２によって少なくとも部分的に形成されるように、深く形成し得ることが、特によく分かる。これは、回路基板１，１００上のベアダイ１３の特に好ましいボンディングを可能にする。

図７乃至１８は、例えば、上述した図１乃至５の回路基板を製造するために使用することができる方法のそれぞれのステップの後に生じる中間生成物を示す。

この方法は、以下のステップを含む。１つのステップにおいて、例えばまだプレス加工されていないプレートが準備され、前記プレートは、２つの層２，３を含み、両層２，３の少なくとも一方は、上述の少なくとも導電性の材料、例えば銅からなる。この導電性の層２は、プレートの第１の面７に配置されている。層２，３の間で中間空間４が規定されており、この中間空間４は第１の絶縁材料５で完全に充填されている。このようなプレートは、しばしば母材と呼ばれる。その際に、第１の絶縁材料５は、それの準備段階にあって、未加工状態の材料である。例えば、第１の絶縁材料５は、ペーストの形態で第１の層２に塗布されていてもよい。このようなプレートは図７に示されており、第２の層３は原理的に第１の絶縁材料５からなっていてよいことに留意されたい。（第２の）層３は、導電性の材料から、例えば銅から形成することもできる。

別のステップ（ステップＡ）では、プレートは硬化され、プレートの少なくとも１つの領域６は、少なくとも導電性の層２が変形領域６内に窪み８を有するように変形される（図８乃至１０）。これは、プレス加工によって行うことができる。回路基板１の少なくとも１つの領域６は、回路基板１の第２の面（裏面）１１が変形領域６内に盛り上がった部分１４を有するように変形することができる。例えば、既に、２つの（例えば、銅からなる）層２，３と第１の絶縁材料５（例えば、プリプレグ材料）とからなる母材をプレスする間に、プレートの所望の領域を変形させることができる。

別のステップ（ステップＢ）では、プレートの第１の面７と反対側の第２の面（裏面）１１に凹部１２が形成される。

ステップＡおよびＢの時間的順序は、自由に選択可能であり、説明の導入部で既に説明したように、主として、どの材料が第１の絶縁材料として使用されるかに依存する。例えば、ガラス強化プリプレグの場合、順序Ｂ−Ａが順序Ａ−Ｂよりも適している。さらに、第１の絶縁材料５が未加工状態で粘性ペーストの形状を有する場合には、順序Ａ−Ｂがより好適である。

ステップＡおよびＢの順序に関係なく、窪み８および凹部１２を変形領域６，６００内に生成することによって、窪み８と凹部１２とを互いに対向させることができ、少なくとも１つの電子デバイス、例えばベアダイ１３を、凹部１２内に装着して、回路基板１の第１の面７に取り付けられた少なくとも導電性の層２と、すなわち窪み８の底部と、電気的に接触させることができる。

第２の面１１が前述の盛り上がった部分１４を有する場合、凹部１２は、その盛り上がった部分１４に形成される。凹部１２は、回路基板１の第１の面７に設けられた少なくとも導電性の材料からなる層２に達するほど深く形成するのが有利であり、それによって、例えば、ベアダイ１３のボンディングパッド（電気接続部）１７を、少なくとも１つの層２の導電性の材料に直接配置することができる。

凹部１２の生成は、特に順序Ａ−Ｂの場合、深フライス加工によって行われ、又は、特に順序Ｂ−Ａの場合、打ち抜き加工によって行われるとよい。

導体路パターン９を得るために、本方法の１つのステップにおいて、少なくとも導電性の層２の少なくとも一部がパターニングされる。この作業ステップは、例えばステップＡの直後に行うことができ、それによって図１１および図１２に示す中間製品を得ることができる。この場合に、導電性の層２は、既に変形された領域６において、好ましくは窪み８の底部においてパターニングされる。その際に、例えばエッチング技術を使用するとよい。

しかし、導電性の層のパターニングは、ステップＡおよび／又はＢの前に行われることも考えられ得る。このような場合には、導体路パターン９が既に存在するプレート領域に窪み８もしくは凹部１２が形成される（凹部１２は、導体路パターン９とは反対側のプレート面に形成される）。

別のステップでは、窪み８は、好ましくはその縁部まで第２の絶縁材料１０で埋めることができる。このようにして、導体路パターン９の個々の導体路間の電圧フラッシュオーバを回避すると共に、漏れ電流を低減することができる。

図１９乃至２１は、例えば、上述した回路基板１，１００を使用して得られるパッケージを示す。このようなパッケージ１０００，１００１は、例えば、回路基板１又は１００と、回路基板１，１００上に装着されている少なくとも１つのベアダイ１３とを含む。

したがって、ベアダイ１３は、凹部１２内に配置され、少なくとも導電性の層２に電気的に接続されている。この目的のために、ベアダイ１３は、例えば、導体路パターン９の導体路に接触している複数の前述の電気接続部１７を有するとよい。

必要に応じて、ベアダイ１３は、ベアダイ１３と凹部１２の壁との間に任意に存在する空隙も、ベアダイ１３と凹部１２の底部のうちベアダイ１３と接触しない部分との間に任意に存在する空隙も、少なくとも部分的に第３の絶縁材料１６で充填することによって、絶縁することができる。このようにして、例えば、ベアダイ１３の異なる接続部１７（ボンディングパッド）を互いに電気的に絶縁することができる。第３の絶縁材料１６（誘電体）は、第１の絶縁材料および第２の絶縁材料が選択されているのと同一の物質グループから選択されていることが好ましい。３つの絶縁材料のすべてが異なる、又は同じであることが考えられ得る。また、第２の絶縁材料１０のみが第３の絶縁材料１６と同一であることも考えられ得る。

既に述べたように、ベアダイ１３は、例えば、ラテラル型デバイス、例えばＧａＮデバイスとして、又はバーチカル型デバイス、例えばＩＧＢＴデバイスとして、設計することができる。

さらに、パッケージ１０００，１００１の場合、付加的な回路基板１８を設けることができる（図２２および２３参照）。これは、例えばセラミック回路基板、例えばＤＣＢ（直接銅ボンディング）回路基板とすることができる。付加的な回路基板１８は、ベアダイ１３の両面のうち次の面に、すなわち、回路基板１，１００の第１の面７および（図１９乃至２１に示す例によれば）ボンディングパッド１７とは反対側の面に、取り付けることができる。付加的な回路基板１８の主要な機能は、例えば、パッケージ１０００，１００１の放熱であり得る。これに加えて、付加的な回路基板１８は、ベアダイ１３の電気絶縁のために使用することができる。それによって、図２２に見られるように、片側接触可能なパッケージ１０００が得られる。

第２の層３が導電性である場合、付加的な回路基板１８は、（例えば、パッド１９又はバンプ等によって）第２の層３に電気的に接続することができる。この場合、付加的な回路基板１８は、パッケージ１０００からの熱を放出し、同時に、パッケージ１０００を両側で（電気的に）接触させることができる（図２３参照）。

さらに、層２および３は、（絶縁材料５を貫通するビアを介して）電気的に接続することができる。これは、半導体ダイの裏面側のパッドを上面側のパッドの電位上に配置する場合に特に有利である。特に、ラテラル型デバイス（ＧａＮ）の場合、スイッチング中におけるダイ内の容量性電荷移動損失を低減するためには、このパッドをソース電位に置くのが適切である。しかし、これは、半導体アーキテクチャ／構造に依存し、一般的に通用する規則を示すものではない。

パッケージ１０００，１００１は、表面実装型デバイスもしくはＳＭＤ (英語：Surface−Mounted Device）として設計されているとよい。図３４は、パッケージ１０００を装着したプリント基板の一例を示す。この場合、パッケージ１０００は、例えば、好ましくは少なくとも１つの層２上に配置される他の接続部２０によって、特に容易にプリント基板上に装着することができる。

図２４乃至３２には、パッケージ１０００（例えば、図２０による）を製造するための例示的な方法の個々の方法ステップにおける中間生成物を示す。そのパッケージは、１つの回路基板１，１００と１つのベアダイ１３から出発することができる（図２４乃至２６参照）。回路基板１，１００は、例えば、前述の回路基板製造方法によって得ることができる。次に、ベアダイ１３が少なくとも導電性の層２と電気的に接触するように、１つのベアダイ１３が凹部１２に嵌め込むことができる。その後、凹部１２を少なくとも部分的に第３の絶縁材料１６で充填することができ、それによって、ベアダイ１３と、凹部１２の境界をなす表面との間の前述の空隙（図２７乃至２９）を埋めて、ベアダイ１３の接続部１７を互いに絶縁することができる（図３０乃至３２）。

未加工状態の前記プレートと、１つの電子デバイス、例えば１つのベアダイとから出発することができる既述のパッケージ製造方法の好ましい実施形態は、図示されていない。既に説明したように、この実施形態では、まず、準備されたプレートに、好ましくは打ち抜き加工により凹部を形成する。次いで、装着されたプレートを得るために、半完成品において第１の絶縁材料によって作成された凹部にベアダイを装着する（かつ接触させる）。次いで、その装着されたプレートは、好ましくはプレス加工によって、硬化され、かつその際に変形させられ、その結果、少なくとも１つの変形領域が生じ、その変形領域内に、少なくとも導電性の層が、前記凹部と反対側の位置に窪みを有する。硬化および変形を行う際に、例えば圧力および温度下でプレス加工する際に、加熱された第１の絶縁材料が、ベアダイと少なくとも導電性の層との間の空隙に流れ込み、ベアダイを少なくとも部分的に封入して絶縁することができる。従って、別の絶縁材料（例えば第３の絶縁材料）による更なる絶縁は、省略することができる。このようにして、例えば、図２１のパッケージ１００１を生成することができる。

図３３は、複数の変形領域６，６００を有する回路基板１，１００を示す。このような回路基板１，１００は、モジュール／クラスタ状構造を可能にする。回路基板１，１００は、ハーフブリッジを形成するためにペアで接続されている。

本発明の分野および範囲を逸脱することなく、上述の回路基板、パッケージ又はその製造方法において部品の変更および／又は追加を行い得ることは明らかである。また、本発明を幾つかの具体例を参照して説明したが、当業者は、特許請求の範囲に記載された特性を有し、従ってそれによって定められる全ての保護範囲に含まれる多くの他の相応の形態の回路基板、パッケージ、又はそれらの製造方法を確実に得ることができることも同様に明らかである。

要約すれば、本発明は、ベアダイを収容するための回路基板１，１００に関し、回路基板１，１００は２つの層２，３を含み、回路基板１，１００の両層のうち少なくとも１つの層２は、少なくとも導電性であって、回路基板１，１００の第１の面７に設けられており、両層２，３は中間空間４を規定し、前記中間空間４は第１の絶縁材料５で完全に充填されており、回路基板１，１００は、回路基板１，１００の少なくとも導電性の層２が、変形領域６，６００内に窪み８を有するように変形された少なくとも１つの領域６，６００を有し、回路基板１，１００の少なくとも導電性の層２は、少なくとも窪み８内に導体路パターン９を有し、窪み８は、第２の絶縁材料１０で充填されており、回路基板１，１００の第１の面７とは反対側の第２の面１１，１１０は、前記変形領域６，６００内に、次のように成形された凹部１２を有する、すなわち、その凹部１２内にベアダイ１３が装着されて、その際に回路基板１，１００の第１の面７に設けられた少なくとも導電性の層２と電気的に接触させられ得るように成形された凹部１２を有する。

特許請求範囲における符号は、本発明のより良い理解のためにのみ用いられており、決して本発明の限定を意味するものではない。

Claims (15)

1. ベアダイを収容するための回路基板（１，１００）であって、
   前記回路基板（１，１００）が第１及び第２の層（２，３）を含み、
   前記回路基板（１，１００）の前記第１の層（２）が導電性であって前記回路基板（１，１００）の第１の面（７）に配置されており、
   前記第１及び第２の層（２，３）が中間空間（４）を規定し、前記中間空間（４）が第１の絶縁材料（５）で充填されており、前記回路基板（１，１００）は、前記回路基板（１，１００）の前記第１の層（２）が、変形領域（６，６００）内に窪み（８）を有するように変形された少なくとも１つの変形領域（６，６００）を有し、
   前記回路基板（１，１００）の前記第１の層（２）が、少なくとも前記窪み（８）内に導体路パターン（９）を有し、
   前記窪み（８）が第２の絶縁材料で充填されており、
   前記回路基板（１，１００）の前記第１の面（７）と反対側の第２の面（１１，１１０）が、前記変形領域（６，６００）内に凹部（１２）を有し、
   前記凹部（１２）は、前記凹部（１２）内にベアダイ（１３）を装着して、その際に回路基板（１，１００）の前記第１の面（７）に配置された前記第１の層（２）に電気的に接触させることができるように形成されている、
   回路基板（１，１００）。
2. 前記第２の層（３）が、少なくとも熱伝導性および／又は導電性の材料からなる、請求項１に記載の回路基板。
3. 前記第１の絶縁材料（５）が、熱変形可能なプラスチックである、請求項１又は２記載の回路基板。
4. 前記第２の絶縁材料（１０）が、樹脂又はプリプレグ材料である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路基板。
5. 前記凹部（１２）の底部（１５）が、少なくとも部分的に、前記回路基板（１，１００）の前記第１の面（７）に配置された前記第１の層（２）によって形成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回路基板。
6. ベアダイ（１３）を収容するための請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路基板（１，１００）の製造方法であって、
   プレートを準備するステップであって、前記プレートが第１及び第２の層（２，３）を含み、前記プレートの前記第１の層（２）が、導電性であって、前記プレートの第１の面（７）に配置されており、前記第１及び第２の層（２，３）が中間空間（４）を規定し、前記中間空間（４）が第１の絶縁材料（５）で充填されている、ステップと、
   前記プレートを硬化するステップであって、その硬化時に、前記プレートの少なくとも１つの領域（６，６００）が次のように変形される、すなわち、前記領域（６，６００）内に前記第１の層（２）が窪み（８）を有するように変形される、ステップと、
   前記プレート（７）の前記第１の面（７）と反対側の第２の面（１１，１１０）に凹部（１２）を形成するステップと、
   導体路パターン（９）を少なくとも前記窪み（８）内において得るために前記第１の層（２）をパターニングするステップであって、前記窪み（８）と前記凹部（１２）とが互いに対向しており、前記凹部（１２）内にベアダイ（１３）を装着して、前記回路基板（１，１００）の前記第１の面（７）に配置された前記第１の層（２）に電気的に接触させることができる、ステップと、
   前記窪み（８）を第２の絶縁材料（１０）で充填するステップと、
   を含む方法。
7. 前記硬化および変形は、プレス加工によって行われる、請求項６に記載の方法。
8. 前記凹部（１２）の形成が、深フライス加工又は打ち抜き加工によって行われる、請求項６又は７に記載の方法。
9. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路基板と、少なくとも１つのベアダイ（１３）とを含むパッケージであって、
   前記ベアダイ（１３）が、前記凹部（１２）に装着されて前記第１の層（２）と電気的に接触している、パッケージ。
10. 前記凹部（１２）が、少なくとも部分的に第３の絶縁材料（１６）で充填されている、請求項９記載のパッケージ。
11. 前記ベアダイ（１３）が複数の電気接続部（１７）を有し、
    前記電気接続部（１７）が前記導体路パターン（９）に接触している、請求項９又は１０に記載のパッケージ。
12. 前記回路基板（１，１００）の前記第１の面（７）とは反対の方を向いているベアダイ（１３）の面に取り付けられている付加的な回路基板（１８）が設けられている、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のパッケージ。
13. パッケージを製造する方法であって、
    プレートを準備するステップであって、前記プレートが２つの層（２，３）を含み、前記プレートの両層（２，３）のうち少なくとも１つが、少なくとも導電性であって、前記プレートの第１の面（７）に配置されており、前記両層（２，３）が中間空間（４）を規定し、前記中間空間（４）が第１の絶縁材料（５）で充填される、ステップと、
    前記プレートを硬化するステップであって、その硬化時に、前記少なくとも導電性の層（２）が前記プレートの少なくとも１つの領域（６，６００）内に窪み（８）を有するように、前記プレートの少なくとも１つの領域（６，６００）が変形する、ステップと、
    前記プレートの前記第１の面（７）と反対側の第２の面（１１，１１０）に凹部（１２）を形成するステップと、
    少なくとも１つのベアダイ（１３）を前記凹部（１２）内に装着するステップと、
    導体路パターン（９）を得るために、前記少なくとも導電性の層（２）をパターニングするステップであって、前記窪み（８）と前記凹部（１２）とが互いに対向しており、前記少なくとも１つのベアダイ（１３）が前記少なくとも導電性の層（２）と電気的に接触し、前記導体路パターン（９）が少なくとも前記窪み（８）内に配置されており、前記少なくとも１つのベアダイ（１３）が前記導体路パターン（９）と電気的に接触する、ステップと、
    前記窪み（８）を第２の絶縁材料（１０）で充填するステップと、
    を含む方法。
14. まず、前記準備されたプレートに前記凹部（１２）が、打ち抜き加工により形成され、その後、装着されたプレートを得るために前記凹部（１２）内に前記少なくとも１つのベアダイ（１３）が装着され、その後、前記装着されたプレートが、硬化され、その硬化時に変形させられ、その硬化および変形は、前記少なくとも導電性の層（２）が前記凹部（１２）と反対側の位置に前記窪み（８）を有する前記少なくとも１つの変形領域（６，６００）を得るために、プレス加工によって行われ、前記変形の際に前記少なくとも１つのベアダイ（１３）が前記第１の絶縁材料（５）で絶縁されるか、
    又は、
    まず、前記準備されたプレートが、硬化され、その硬化時に変形させられ、その硬化および変形は、前記少なくとも導電性の層（２）が前記窪み（８）を有する前記少なくとも１つの変形領域（６，６００）を得るために、プレス加工によって行われ、その後、前記凹部（１２）が、前記プレートの第１の面（７）と反対側の第２の面（１１，１１０）において前記窪み（８）と反対側の位置に、深フライス加工により形成され、その後、前記少なくとも１つのベアダイ（１３）が前記少なくとも導電性の層（２）に電気的に接触するように、前記少なくとも１つのベアダイ（１３）が前記凹部（１２）内に装着される、請求項１３記載の方法。
15. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路基板および／又は請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のパッケージを備えるコンバータ。
    

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