[發明專利]發熱元件搭載用基板及其制造方法以及半導體封裝件

無效

• 申請號: 201210375167.7
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN103107271A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 今井升;伊坂文哉;松尾長可;根本正德;田野井稔
• 申請（專利權）人: 日立電線株式會社
• 主分類號: H01L33/62
• 分類號: H01L33/62
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶;於毓楨

技術領域

本發明涉及用于安裝發熱元件的發熱元件搭載用基板及其制造方法以及半導體封裝件。

背景技術

發熱元件（伴隨發熱的元件）中，最近從節能、減少CO₂的觀點出發，對LED（Light?Emitting?Diode，發光二極管）元件的關注度提高。尤其是對于將電極全部配置在同一個面內的倒裝型LED元件，由于能夠從主要的發光面側排除電極、金屬線，因此認為有利于提高發光效率（1m/W），從而關注度高。在該倒裝型LED元件中，為了抑制元件的熱損失增加，并在高電流側也不會使發光效率降低，重要的是有效地除掉發光時產生的熱而防止元件溫度的過度上升。因此，安裝倒裝型LED元件的配線基板的散熱性變得重要，所以提出了使用由導熱性良好的陶瓷構成的配線基板的發光裝置（例如，參照專利文獻1）。

專利文獻1所公開的發光裝置具備：在第一面及第二面上形成有配線圖案的陶瓷基座（submount）；以及倒裝安裝在陶瓷基座的第一面上的LED元件。

但是，專利文獻1所公開的發光裝置存在如下問題。

（1）材料費高

對于陶瓷基座，要求對LED元件產生的熱有效地進行散熱的功能，所以若芯片的發熱量變大，則在使用廉價的氧化鋁的情況下熱導率小至20W/mk左右成為問題，并且也會出現不得不使用熱導率超過200W/mk那樣的高價的氮化鋁的情況。

（2）配線形成加工費高

在逐漸提高LED元件的發光效率的過程中，還設想到若LED元件減小至例如1.0mm見方以下，且LED元件的安裝面的電極圖案變得復雜，則需要例如50μm以下的微細的配線間間隙。這樣一來，若是采用金屬膏料的印刷和燒結之類的對于陶瓷而言為一般的方法來形成配線的方法，則很難對應，需要蒸鍍、濺射等氣相法，進而需要使用光刻法的配線形成方法。而且，陶瓷基板必須以一塊為60mm見方左右的小面積的基板為單位來進行作業，所以從作業效率的觀點考慮配線形成加工費也容易升高。

于是，研究作為通用的配線基板的剛性基板、柔性基板、金屬基底基板、TAB等，但是用作這些基板的電絕緣材料的樹脂的熱導率低至例如0.2W/mk程度，這經常成為問題。當然，也正在開發熱導率高的樹脂，但比起高價，為2～10W/mk程度的熱導率，遠遠不及氮化鋁。因此，在通用配線基板的兩面上設置配線圖案，并盡量設置很多填充通孔，想要獲得在填充通孔整體的導熱量，但是在想要通過熱導率高的銅鍍覆來填充通孔時，存在圖案面上也被鍍銅而導致圖案變厚的問題，所以通孔的直徑通常設計為例如直徑0.03mm左右。在此情況下，為了填充通孔，需要通孔的半徑即0.015mm以上的厚度的鍍覆，由于鍍覆時圖案面也被鍍覆大致相同的厚度的量，所以存在配線間的間隙變化，或者鍍覆厚度的不均導致配線厚度的不均的問題。

另外，在此狀態下為了增大通孔的總截面積，需要非常多的通孔數，從而設置通孔的加工費變高。而且，存在即使設置很多通孔，在提高熱導率方面也出現界限的問題。例如，在倒裝型LED元件的電極的大小為直徑0.08mm的情況下，如果對于與其相同截面積的通孔，要用配線基板側的直徑0.03mm的通孔來確保，則大致需要7個。而且，為了維持通孔的形狀，7個不能貼緊配置，所以在通孔與通孔之間設置例如0.05mm以上的間隙。這樣一來，在倒裝型LED元件的偏離了直徑0.08mm的電極的投影面內的部分也要配置通孔，所以來自電極的熱在配線基板的銅圖案中水平地傳導之后，分流到沒有位于電極正下方的通孔。此時，水平地傳導熱的部分的銅為了形成微細的圖案而存在不能做厚的限制，而且從電極到通孔的距離也通常比通孔的高度長，所以作為其結果，與將直徑0.08mm以上的填充通孔配置在倒裝型LED元件的直徑0.08mm的電極的正下方的情況相比，熱阻變大。

（3）設計的通用性降低

另外，為了避免上述的問題，需要根據倒裝型LED元件的電極的配置來布置配線基板的通孔，所以存在基座、配線基板的設計沒有通用性的問題。

于是，可考慮使用專利文獻2那樣的埋入鍍覆。該專利文獻2所公開的半導體裝置用帶狀載體具備：絕緣基材；形成于絕緣基材的第一面上的配線圖案；形成于絕緣基材的開口部（通孔）；以及以與配線圖案接觸的方式填充于絕緣基材的開口部的由鍍覆形成的導體層。

在專利文獻2的情況下，一個通孔可以做得較大，但是在使通孔與通孔的間隔為例如200μm以下時存在困難，所以倒裝型LED元件的電極布置越微細就越難對應。另一方面，安裝倒裝型LED元件的基板的背面側多采用簡單的長方形的配線圖案，以使不易因回流焊而產生問題。