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JP5442777B2 - パッケージ構造およびその製造方法 - Google Patents

パッケージ構造およびその製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、パッケージ構造及びその製造方法に関する。特に、比較的薄い厚みを有するパッケージ構造およびパッケージ構造の製造方法に関する。
チップパッケージの目的は、露出されたチップを保護し、チップ接点の密度を低下させ、かつチップによって発生される熱を有効に放散させることを目指している。 チップをパッケージする一般的な方法は、チップの接点はパッケージキャリアに電気接続することが可能であるように、ワイヤーボンディング又はフリップチップボンディングによってチップをパッケージキャリアに形成することである。換言すれば、次の階層の外部デバイスの接点の供給に応じるので、チップの接点はパッケージキャリアを通して再供給されることが可能となる。
一般的に、パッケージキャリアを形成するには、コア誘電層は通常コアな材質として提供され、パターン回路層およびパターン誘電層は、フルアディティブプロセス、セミアディティブプロセス、サブトラクティブプロセス、または他のいくつかのプロセスを実行することで、コア誘電層に交互に積み重ねられる。それにより、コア誘電層の厚みは、パッケージキャリア全体の厚みの大部分に相当する。その結果、コア誘電層の厚みを効果的に減少させることが出来なければ、パッケージ構造全体の厚みを減少させることは非常に困難になる。
そこで、この発明の目的は、比較的薄い厚みを有するパッケージ構造を提供することにある。
この発明の目的は、パッケージ構造の製造方法をさらに提供することにある。その製造方法を適用することにより、前述のパッケージ構造を形成することができる。
この発明の実施形態で、パッケージ構造の製造方法が提供される。製造方法によって、金属基板が提供される。金属基板は、第１表面、第２表面、および第１表面及び第２表面を接続する側面を有する。第１および第２表面は互いに背向している。第１表面、第２表面、及び側面を覆うシード層は既に金属基板上に形成されている。パターン回路層は金属基板の第１表面に位置するシード層の一部に形成される。第１パターンドライフィルム層は、金属基板の第１表面に位置するシード層の他の部分に形成される。表面保護層は、電気めっき遮蔽膜として第１パターンドライフィルム層を用い、パターン回路層に電気めっきされている。第１パターンドライフィルム層は除去される。チップボンディングプロセスは表面保護層にチップを電気的に接続するために実行される。封止材は金属基板上に形成される。封止材はチップ、表面保護層、およびパターン回路層をカプセル化する。金属基板およびシード層は、封止材の底面およびパターン回路層の下表面を露出するために除去される。
この発明の実施形態によると、パターン回路層を形成するステップは、電気めっき遮蔽膜として第１パターンドライフィルム層を用い、シード層の一部にパターン回路層を電気めっきすることを含む。ここで、シード層の一部は第１パターンドライフィルム層によって露出される。
この発明の実施形態によると、パターン回路層を形成するステップにおいて、金属層はシード層に形成される。金属層はシード層を覆う。第２パターンドライフィルム層は第１表面に位置する金属層の一部に形成される。第１表面に位置するシード層の他の部分を露出させるために、金属層の他の部分は、エッチング遮蔽膜として第２パターンドライフィルム層を用いて除去される。パターン回路層が形成される。第２パターンドライフィルム層が除去される。
この発明の実施形態によると、表面保護層はニッケル層、金層、銀層、又はニッケルパラジウム金層を含む。
この発明の実施形態によると、チップボンディングプロセスはワイヤーボンディングプロセス、又はフリップチップボンディングを含む。
この発明の実施形態において、パッケージ回路層、チップ、および封止材を含むパッケージ構成が提供される。チップはパターン回路層に電気接続される。封止材はチップおよびパターン回路層をカプセル化し、パターン回路層の下表面を露出する。
この発明の実施形態によると、パッケージ構造はさらにパターン回路層に配置された表面保護層を含む。
この発明の実施形態によると、表面保護層はニッケル層、金層、銀層、又はニッケルパラジウム金層を含む。
この発明の実施形態によると、チップはワイヤーボンディングプロセス、又はフリップチップボンディングによってパターン回路層に電気接続される。
この発明の実施形態によると、パターン回路層の下表面および封止材の底面は実質的に同一平面上にある。
金属基板は、上記のこの発明の実施形態によるとキャリアとして提供され、パターン回路層はめっき工程、又はサブトラクティブプロセスを実行することで形成される。チップが完全にパッケージされた後、金属基板およびシード層は除去される。従って、コア誘電層を有する従来のパッケージ構造と比較すると、この発明の実施形態で述べているパッケージ構造は、比較的薄い厚みを有することが出来る。その上、チップはパターン回路層に配置され、封止材はパターン回路層の下表面を露出する。もちろん、チップから発生した熱はパターン回路層を通して外部環境に急速に伝送させることが出来る。その結果、この発明の実施形態で述べているパッケージ構造は、望ましい熱放散率を達成することが出来る。
この発明の実施形態にかかるパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。 この発明の実施形態にかかるパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。 この発明の実施形態にかかるパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。 この発明の実施形態にかかるパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。 この発明の実施形態にかかるパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。
この発明の別の実施形態にかかるパッケージ構造を示す断面図である。
この発明の別の実施形態にかかるパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。 この発明の別の実施形態にかかるパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。 この発明の別の実施形態にかかるパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。 この発明の別の実施形態にかかるパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。
図１Ａ〜図１Ｅは、この発明の実施形態にかかるパッケージ構造を製造する方法を示す概略的な断面図である。図１Ａにおいて、この実施形態にかかるパッケージ構造を製造する方法中、金属基板１１０が提供される。ここで、シード層１２０は金属基板１１０にすでに形成されている。詳細には、この実施形態に基づいて、金属基板１１０は、第１表面１１２と、第２表面１１４と、第１表面１１２及び第２表面１１４を接続する側面１１６と、第１表面１１２及び第２表面１１４を貫通する少なくとも一つの位置決め孔１１８とを有する。ここで、第１表面１１２と第２表面１１４は互いに背向になっている。金属基板１１０の材料は、本発明への制限として構成されるべきではない銅、アルミニウム、又は合金（銅合金又はアルミニウム合金）など、高い熱伝導率を有する金属を含む。例えば、シード層１２０は化学合金層で、シード層１２０は第１表面１１２、第２表面１１４、側面１１６、そして金属基板の位置決め孔１１８の内壁に電気めっきされている。
図１Ｂにおいて、パターンドライフィルム層１３０はシード層１２０に形成されている。ここで、パターンドライフィルム層１３０はシード層１２０の一部を露出している。詳細には、金属基板１１０の第２表面１１４の上に位置するシード層１２０及び両端にある位置決め孔１１８の両方をパターンドライフィルム層１３０が完全に覆っているが、パターンドライフィルム層１３０は金属基板１１０の第１表面１１２の上に位置するシード層１２０の一部を露出している。
図１Ｂにおいて、パターン回路層１４０は、パターンドライフィルム層１３０によって露出されたシード層１２０の一部に形成される。この実施形態中、例えば、金属めっきプロセスは、金属基板１１０の第１表面１１２の上に位置し、パターンドライフィルム層１３０によって露出されたシード層１２０の一部にあるパターン回路層１４０に電気めっきするために、パターンドライフィルム層１３０を用いて実行される。パターン回路層１４０の走査線の幅や厚みは、この実施形態のパターンドライフィルム層１３０を抑制することによって調整可能である。ここでは、例えば、パターン回路層１４０の走査線の幅は３０ μm未満であり、したがって、この実施形態のパターン回路層１４０は、通常の回路層と比較すると精細な回路層であると考えることができる。
図１Ｃにおいて、表面保護層１５０はパターン回路層１４０に形成される。表面保護層１５０は、例えば、ニッケル層、金層、銀層、ニッケルパラジウム金層、又は他の適切な物質の層であり、この発明を限定するものと解釈されてはならない。パターンドライフィルム層１３０は第１表面１１２、第２表面１１４、及び金属基板１１０の位置決め孔１１８の内壁に位置するシード層１２０を露出するために削除される。
図１Ｄにおいて、チップボンディングプロセスはチップ１６０ａをパターン回路層１４０の上部に位置する表面保護層１５０に電気的に接続するために実行される。この実施形態におけるチップボンディングプロセスは、例えば、ワイヤーボンディングプロセスである。特に、パターン回路層１４０にはチップパッド１４２及び少なくとも一つのパッド１４４を含む。チップ１６０ａはチップパッド１４２に配置され、チップ１６０ａはボンディングワイヤー１７０を通してパッド１４４に電気接続する。チップ１６０ａは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ、レイザーダイオードチップ、グラフィックチップ、メモリーチップ、半導体チップ等々を含む、チップモジュール又は個別チップである。
図１Ｄにおいて、封止材１８０は金属基板１１０に形成され、封止材１８０はチップ１６０ａ、ボンディングワイヤー１７０、表面保護層１５０、パターン回路層１４０及びシード層１２０をカプセル化する。
図1Ｄ及び図１Ｅで表示されたように、単一化プロセスは位置決め孔１１８に沿って金属基板１１０を切るために実行される。封止材１８０の底面及びパターン回路層１４０の下表面１４６を露出するために、第１表面１１２、第２表面１１４及び金属基板１１０の位置決め孔１１８の内壁を覆う金属基板１１０及びシード層１２０を除去する。ここで、パッケージ構造１００aの作製が実質的に完了する。
図１Ｅにおいて、この実施形態のパッケージ構造１００ａはパターン回路層１４０、表面保護層１５０、チップ１６０ａ、ボンディングワイヤー１７０、及び封止材１８０を含む。パターン回路層１４０はチップパッド１４２及びパッド１４４を含む。チップ１６０ａはチップパッド１４２に配置され、ボンディングワイヤ１７０を通してパターン回路層１４０に電気接続する。表面保護層１５０はパターン回路層１４０に配置される。表面保護層１５０の一部はチップ１６０ａとチップパッド１４２の間に位置する。ボンディングワイヤ１７０はチップ１６０ａとパッド１４４上部に位置する表面保護層１５０を接続する。表面保護層１５０は、例えば、ニッケル層、金層、銀層、ニッケルパラジウム金層、又は他の適切な物質の層である。封止材１８０はチップ１６０ａ、ボンディングワイヤー１７０、表面保護層１５０、パターン回路層１４０をカプセル化し、パターン回路層１４０の下表面１４６を露出する。詳細には、パターン回路層１４０の下表面１４６及び封止材１８０の底面１８２は実質的に同一平面上にある。
この実施形態のパッケージ構造１００ａの製造方法に基づいて、チップ１６０ａが完全にパッケージされた後(すなわち、封止材１８０が形成される)、金属基板１１０及び金属基板１１０を覆うシード層１２０が除去される。それにより、コア誘電層を有する従来のパッケージ構造と比較すると、この発明の実施形態で述べているパッケージ構造１００ａは金属基板１１０を有さないため比較的薄い厚みを有することが出来る。除去した金属基板１１０は再度使用することが出来る。それに応じて、コア誘電層を有する従来のパッケージ構造の材料費と比較すると、この実施形態のパッケージ構造１００ａの材料費の方が下がる。その上、チップ１６０ａはパターン回路層１４０に配置され、封止材１８０はパターン回路層１４０の下表面１４６を露出する。その結果、チップ１６０ａによって発生された熱はパターン回路層１４０を通して外部環境に急速に伝送させることが出来る。その結果、この実施形態で述べているパッケージ構造１００ａは望ましい熱放散率を達成することが出来る。それに加え、この実施形態によると、パターン回路層の走査線の幅や厚みはパターンドライフィルム層１３０によって制御することが可能で、従って、必要となる精細な回路層が形成される。
この実施形態のチップ１６０ａは、ワイヤーボンディングによって、パッド１４４の上部(すなわち、パターン回路層１４０)に位置し、表面保護層１５０に電気接続しているが、チップ１６０ａとパターン回路層１４０を繋げる方法はこの発明で限定しない。この発明のほかの実施形態に基づくと、図１Ｆに示したようにパッケージ構造１００ｂのチップ１６０ｂは、フリップチップボンディングによって、パターン回路層１４０ｂの上部に位置する表面保護層１５０に電気接続している。すなわち、チップ１６０ａとパターン回路層１４０を繋げる方法は、例示であって、この発明に対する限定と解釈されるべきでない。
パッケージ構造１００ｃ及びその製造方法は以下の実施形態に述べられる。前の実施形態で提供されたある幾つかの参照番号や記述は、以下の例示実施形態においても適応されることを言及する。同じ参照番号は同じ又は似た構成要素を示し、同じ技術内容の記述は省略する。前述の例示実施形態は省略箇所の記述の参照とすることができるので、従って、省略箇所は以下の例示実施形態で再度記述することは無い。
図２Ａから図２Ｄはこの発明の他の実施形態に基づくパッケージ構造の製造方法を示す断面図である。図２Ａにおいて、この実施形態のパッケージ構造の製造方法では、シード層１２０ａが形成される金属基板１１０が提供される。シード層１２０ａはシード層１２２及び電気めっきシード層を覆うニッケル層１２４から成る。シード層１２０ａは第１表面１１２、第２表面１１４、及び金属基板１１０の側面１１６を覆う。
図２Ａで表示されたように、金属層１４０ａはシード層１２０ａのニッケル層１２４上に形成される。ここで、金属層１４０ａはシード層１２０ａを覆い、金属層１４０ａの厚みはシード層１２０ａよりも厚くなる。
図２Ａから図２Ｂにおいて、パターンドライフィルム層１３０ｃは金属基板１１０の第１表面１１２に位置する金属層１４０ａの一部に形成される。第１表面１１２に位置するシード層１２０ａの一部を露出するために、エッチング遮蔽膜としてパターンドライフィルム層１３０ｃを用いて金属層１４０ａの他の部分が除去され、パターン回路層１４０ｃが形成される。すなわち、この実施形態では、パターン回路層１４０ｃはサブトラクティブプロセスを実行することで形成される。パターンドライフィルム層１３０ｃはパターン回路層１４０ｃを露出するために除去される。
図２Ｃにおいて、パターンドライフィルム層１３０は、第１表面１１２上に位置し、パターン回路層１４０ｃによって露出されたシード層１２０ａの露出箇所に形成され、ドライフィルム層１３０ｄは第２表面１１４に位置するシード層１２０ａに形成される。ドライフィルム層１３０ｄは第２表面１１４に位置するシード層１２０ａを完全に覆う。表面保護層１５０はエッチング遮蔽膜としてパターンドライフィルム層１３０を用いてパターン回路層１４０ｃに電気めっきされる。
パターンドライフィルム層１３０及びドライフィルム層１３０ｄは除去され、チップボンディングプロセス(例えば、ワイヤーボンディングプロセス)は、チップ１６０ｃを表面保護層１５０に電気的に接続するために実行される。封止材１８０は金属基板１１０に形成され、チップ１６０ｃ、表面保護層１５０及びパターン回路層１４０ｃをカプセル化する。金属基板１１０及びシード層１２０ａは封止材１８０の底面１８２とパターン回路層１４０ｃの下表面１４６ｃを露出するために除去される。ここで、図２Ｄに描いたパッケージ構造１００ｃが完全に形成される。この時、パターン回路層１４０ｃの下表面１４６ｃ及び封止材１８０の底面１８２は実質的に同一平面上にある。
この実施形態のパッケージ構造１００ｃの製造方法によって、パッケージ１６０ｃが完全にパッケージされた後(すなわち、封止材１８０が形成される)、金属基板１１０と金属基板１１０を覆うシード層１２０ａが除去される。それにより、コア誘電層を有する従来のパッケージ構造と比較すると、この発明のこの実施形態で述べたパッケージ構造１００ｃは、金属基板１１０を有さないため比較的薄い厚みを有することが出来る。除去した金属基板１１０は再度使用することが出来る。それに応じて、コア誘電層を有する従来のパッケージ構造の材料費と比較すると、この実施形態のパッケージ構造１００ｃの材料費の方が下がる。その上、チップ１６０ｃはパターン回路層１４０ｃに配置され、封止材１８０はパターン回路層１４０ｃの下表面１４６ｃを露出する。従って、チップ１６０ｃによって発生された熱はパターン回路層１４０ｃを通して外部環境に急速に伝送させることが出来る。その結果、この実施形態に述べたパッケージ構造１００ｃは望ましい熱放散率を達成することが出来る。
要約すると、この発明の実施形態で金属基板はキャリアとして提供され、パターン回路層はめっき工程又はサブトラクティブプロセスを実行することで形成される。チップが完全にパッケージされた後、金属基板とシード層は除去される。それにより、コア誘電層を有する従来のパッケージ構造と比較すると、この発明の実施形態に記述されたパッケージ構造はキャリアを有さないため、比較的薄い厚みを有すことが出来る。その上、チップはパターン回路層に配置され、封止材はパターン回路層の下表面を露出する。従って、チップによって発生された熱は、パターン回路層を通して外部環境に急速に伝送させることが出来る。その結果、この発明の実施形態に述べたパッケージ構造は望ましい熱放散率を達成することが出来る。さらに、パターン回路層の走査線の幅や厚みはこの発明のパターンドライフィルム層によって制御することが可能で、従って、必要となる精細な回路層が形成される。
以上のように、この発明を上記実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
本発明は、比較的薄い厚みを有することが可能なパッケージ構造及び製造方法に関するものである。
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ：パッケージ構造
１１０：金属基板
１１２：第１表面
１１４：第２表面
１１６：側面
１１８：位置決め孔
１２０、１２０ａ：シード層
１３０、１３０ｃ：パターンドライフィルム層
１３０ｄ：ドライフィルム層
１４０、１４０ｂ、１４０ｃ：パターン回路層
１４０ａ：金属層
１４２：チップパッド
１４４：パッド
１４６、１４６ｃ：下表面
１５０：表面保護層
１６０ａ、１６０ｂ、１６０c：チップ
１７０：ボンディングワイヤー
１８０：封止材
１８２：底面

Claims (9)

  1. 互いに背向する第１表面及び第２表面、並びに当該第１表面及び当該第２表面を接続する側面を有し、前記第１表面、前記第２表面、及び前記側面を電気めっきされた化学合金層であるシード層が覆う金属基板を提供するステップと、
    前記金属基板の前記第１表面に位置する前記シード層の他の部分に第１パターンドライフィルム層を形成するステップと、
    前記第１パターンドライフィルム層を電気めっき遮蔽膜として用いて前記第１パターンドライフィルム層によって露出された前記シード層の一部にパターン回路層を形成した後、続いて前記パターン回路層に表面保護層を電気めっきするステップと、
    前記第１パターンドライフィルム層を除去するステップと、
    チップを前記表面保護層に電気的に接続するためにチップボンディングプロセスを実行するステップと、
    前記金属基板に封止材を形成し、前記封止材が前記チップ、前記表面保護層、及びパターン回路層をカプセル化することと、
    前記チップから発生した熱を前記表面保護層及び前記パターン回路層を通して外部環境に伝送させるために、前記金属基板及び前記シード層を除去することにより、前記封止材の底面及び前記パターン回路層の下表面を露出させるステップと、
    を備え、
    前記金属基板を提供するステップの後、且つ前記表面保護層を電気めっきするステップの前に、前記金属基板の前記第１表面に位置する前記シード層の一の部分に前記パターン回路層を形成するステップを更に備えるパッケージ構造の製造方法。
  2. 前記パターン回路層のステップが、
    前記シード層に金属層を形成し、当該金属層が前記シード層を覆うここと、
    前記第１表面に位置する前記金属層の一の部分に第２パターンドライフィルム層を形成することと、
    前記第２パターンドライフィルム層をエッチング遮蔽膜として用いて前記金属層の他の部分を除去して、前記第１表面に位置する前記シード層の前記他の部分を露出すること、及び前記パターン回路層を形成することと、
    前記第２パターンドライフィルム層を除去することと
    を含む請求項１に記載のパッケージ構造の製造方法。
  3. 前記表面保護層がニッケル層、金層、銀層又はニッケルパラジウム金層を含む請求項１または２に記載のパッケージ構造の製造方法。
  4. 前記チップボンディングプロセスがワイヤボンディングプロセス、又はフリップチップボンディングプロセスを含む請求項１から３の何れか１項に記載のパッケージ構造の製造方法。
  5. 前記パターン回路層と、
    前記パターン回路層に電気接続する前記チップと、
    前記チップ及び前記パターン回路層をカプセル化し、前記パターン回路層の前記下表面を露出する前記封止材と
    を含む請求項１に記載の製造方法を適用することによって形成されるパッケージ構造。
  6. 更に、前記パターン回路層に位置する前記表面保護層を含む請求項５に記載のパッケージ構造。
  7. 前記表面保護層がニッケル層、金層、銀層又はニッケルパラジウム金層を含む請求項５または６に記載のパッケージ構造。
  8. ワイヤーボンディング又はフリップチップボンディングによって前記パターン回路層に電気接続する前記チップを含む請求項５から７の何れか１項に記載のパッケージ構造。
  9. 前記パターン回路層の前記下表面及び前記封止材の前記底面は同一平面上にある請求項５から８の何れか１項に記載のパッケージ構造。
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