JP6317989B2 - 配線基板 - Google Patents
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Description
なお、添付図面は、部分的に拡大して示している場合があり、寸法,比率などは実際と異なる場合がある。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部のハッチングを省略している。
以下、第一実施形態を説明する。
図1(a)は第一実施形態の配線基板の概略平面図を示す。図1(b)は、配線基板に半導体素子を実装した半導体パッケージの概略断面図を示す。
配線基板10は、放熱板20、接着層30、配線層41,42,43、接着層50、絶縁層60、貫通配線71,72,73,74,75、パッド81,82,83,84,85、保護層90を有している。配線基板10において、配線層41,42,43、絶縁層60、貫通配線71〜75、パッド81〜85、保護層90を含む部分を配線部Z1と称する場合がある。つまり、配線基板10は、放熱板20と、放熱板20に接着層30を介して接続された配線部Z1とを有している。
図1(b)に示すように、配線層41は、貫通配線71の下端に接続されている。貫通配線71の上面にはパッド81が形成され、そのパッド81には半導体素子100の裏面100bが接着層101を介して接続されている。したがって、本実施形態において、配線層41は、半導体素子100と熱的に接続された配線(熱拡散用配線)である。
先ず、絶縁層60としてたとえばリール状(テープ状)のフィルムを準備し、絶縁層60の下面60bに接着剤を塗布または接着フィルムを貼付して接着層50を形成する。そして、絶縁層60及び接着層50を貫通する貫通孔61〜65をたとえばパンチングにより形成する。次に、接着層50に銅箔などを貼付して金属層を形成し、所定の温度に加熱して接着層50を硬化させる。次に、たとえば、金属層を給電層とする電解めっき法により、貫通孔61〜65内にめっき金属を充填して貫通配線71〜75を形成する。そして、金属層を例えばウエットエッチングによりパターニングして配線層41〜43を形成する。
図3に示すように、比較例の配線基板510は、絶縁層540を有している。配線層571〜573は、絶縁層540の上面に接着層560を介して設けられており、互いに独立している。絶縁層540の上面には保護層590が形成されている。保護層590に形成した開口部により配線層571〜573が部分的に露出され、その露出した配線層571〜573にパッド581〜585が形成されている。絶縁層540を厚さ方向に貫通する貫通孔に貫通配線550が形成されている。貫通配線550の上端は配線層571に接続されている。絶縁層540は、接着層530を介して放熱板520の上面に接着されている。そして、パッド581の上面に半導体素子(図示略)が実装される。この比較例の配線基板510において、半導体素子の熱は、配線層571、貫通配線550、接着層530を介して放熱板520へ伝達され、放熱板520から放熱される。
配線基板10に実装された半導体素子100は、半導体パッケージ1外部の電源や駆動回路等から供給される駆動電圧に基づいて動作する。たとえば、発光素子は、カソード端子とアノード端子の間に供給される所定の電位差に応じて光を放射する。半導体素子100は、このような動作に応じて発熱する。半導体素子100の熱は、パッド81及び貫通配線71を介して配線層41に伝わり、更に、配線層41から接着層30を経由して放熱板20に伝わり、放熱板20により放熱される。
(1−1)配線層41は絶縁層60の下面60bに設けられ、接着層30に埋設されている。配線層41は、絶縁層60の貫通孔61に設けられた貫通配線71と、貫通配線71の上端に設けられたパッド81を介して半導体素子100と熱的に接続される。パッド81及び貫通配線71は、平面視において、半導体素子100より大きく形成されている。そして、配線層41は、板状に形成され、貫通配線71より大きく形成されている。したがって、配線層41と接着層30の接触面積は、図3に示す比較例と比して大きい。このため、半導体素子100からの熱を効率よく放熱板20へと伝達することができる。
以下、第二実施形態を説明する。
なお、この実施形態において、上記実施形態と同じ構成部材については同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。
図4(b)に示すように、この半導体パッケージ2は、配線基板210と、配線基板210に実装された半導体素子110を有している。
接着層220は、絶縁層230の下側の面である下面230bに、配線層41〜43を接着する。接着層220の材料としては、上記第一実施形態の接着層50の材料と同じものを用いることができる。絶縁層230の下面230bは、接着層220と接着層30を介して放熱板20の上面20aに接着されている。配線層41〜43は、接着層30に埋設されている。
半導体素子110は、素子形成面110a(図では下面)に、半導体素子110の回路素子(たとえば、発光素子等)に接続された端子(電気接続用端子)と、回路素子と電気的に接続されない非接続端子(熱拡散用端子)を有している(図示略)。熱拡散用端子は、バンプ111を介してパッド251と接続されている。電気接続用端子は、図4(b)に示すバンプ112,113を介してパッド252,254と電気的に接続されている。
たとえば半導体素子110が発光素子の場合、電気接続用端子は、アノード端子とカソード端子である。発光素子である半導体素子110は、両端子の間に供給される所定の電位差に応じて光を放射する。半導体素子110は、このような動作に応じて発熱する。半導体素子110の熱は、熱拡散用端子からバンプ111、パッド251、貫通配線241を介して配線層41に伝わり、さらに配線層41から接着層30を経由して放熱板20に伝わり、放熱板20により放熱される。つまり、半導体素子110はバンプ111、パッド251、貫通配線241を介して、接着層30に埋設された配線層41と熱的に接続されている。
貫通配線241〜245の上面を覆うパッド251〜255は、絶縁層230を覆う保護層260の上面よりも突出している。パッド251,252,254には、半導体素子110がバンプ111〜113を介して接続される。保護層260がパッド251,252,254より高いと、パッド251,252,254に接続するためのバンプ等の高さを高くする必要がある。したがって、パッド251,252,254は、保護層260の上面260aから突出しているため、低い接続端子の半導体素子110を実装することができる。
(2−1)配線層41は絶縁層230の下面230bに設けられ、接着層30に埋設されている。配線層41は、絶縁層230の貫通孔231に設けられた貫通配線241とパッド251を介して半導体素子110と熱的に接続される。半導体素子110の熱は、パッド251、貫通配線241、配線層41、接着層30を介して放熱板20に伝達される。比較例の場合、貫通配線550の下端が接着層530と接触するのみであるため、貫通配線550が熱伝達におけるボトルネックとなる。しかし、本実施形態は、貫通配線241及び配線層41はたとえば銅であり、接着層30より熱電度率が高い。そして、配線層41と接着層30との間の接触面積は、図3に示す比較例よりも大きい。したがって、本実施形態の貫通配線241はボトルネックとならず、効率よく熱伝達を行うことができる。
次に、上記各実施形態に対する変形例を説明する。なお、以下の説明及び図面は、上記第一実施形態の配線基板10に対応しているが、上記第二実施形態に対して同様に変更することが可能である。なお、以下の説明において、上記各実施形態と同じ部材については同じ符号を付して説明の全てまたは一部を省略する場合がある。また、説明に現れない部材については符号を省略することがある。
・上記各形態の配線基板を、複数の半導体素子を実装可能としてもよい。
・上記各形態の配線基板を、半導体素子を含むモジュールを搭載するものとしてもよい。モジュールとしてたとえば、基板上に形成された配線に実装された半導体素子と、半導体素子を封止する樹脂と、樹脂から露出する外部接続端子とを有するものを挙げることができる。また、別のモジュールとしてたとえば、基板上に形成された配線に実装された半導体素子と、基板上の半導体素子の外周側に搭載されたリフレクタと、半導体素子及びリフレクタを封止する樹脂と、樹脂から露出する外部接続端子とを有するものを挙げることができる。
20 放熱板
30 接着層(第2の接着層)
41 配線層(第1の配線層)
42,43 配線層(第2の配線層)
50 接着層(第1の接着層)
60 絶縁層
71 貫通配線(第1の貫通配線)
72,74 貫通配線(第2の貫通配線)
81 パッド(第1のパッド)
82,84 パッド(第2のパッド)
90 保護層
91 開口部(第1の開口部)
92,94 開口部(第2の開口部)
100 半導体素子
110 半導体素子
210 配線基板
220 接着層(第1の接着層)
230 絶縁層
241 貫通配線(第1の貫通配線)
242,244 貫通配線(第2の貫通配線)
251 パッド(第1のパッド)
252,254 パッド(第2のパッド)
260 保護層
261 開口部(第1の開口部)
262,264 開口部(第2の開口部)
Claims (5)
- 半導体素子または半導体素子を含むモジュールが搭載される配線基板であって、
放熱板と、
前記放熱板上に接着層を介して設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の前記接着層の側の面に設けられ、前記接着層に埋設された第1の配線層及び第2の配線層と、
前記絶縁層を厚さ方向に貫通する第1の貫通孔を充填するように設けられ、前記第1の配線層に接続され、前記半導体素子または前記モジュールと熱的に接続される第1の貫通配線と、
前記絶縁層を厚さ方向に貫通する第2の貫通孔を充填するように設けられ、前記第2の配線層に接続され、前記半導体素子または前記モジュールと電気的に接続される第2の貫通配線と、
前記絶縁層から露出する前記第1の貫通配線の表面を覆う第1のパッドと、
前記絶縁層から露出する前記第2の貫通配線の表面を覆う第2のパッドと、
を有し、
前記第1の貫通配線及び前記第1のパッドはそれぞれ複数設けられ、複数の前記第1の貫通配線は、1つの前記第1の配線層に接続され、複数の前記第1のパッドはそれぞれ前記半導体素子または前記モジュールに熱的に接続され、
前記第2の貫通配線及び前記第2のパッドはそれぞれ複数設けられ、複数の前記第2の貫通配線は、1つの前記第2の配線層に接続され、複数の前記第2のパッドはそれぞれ第2のバンプを介して前記半導体素子または前記モジュールに電気的に接続されること、を特徴とする配線基板。 - 前記第1の配線層は、平面視において前記第1の貫通配線より大きく形成されること、を特徴とする請求項1に記載の配線基板。
- 前記接着層は、
前記第1の配線層及び前記第2の配線層を前記絶縁層に接着する第1の接着層と、
前記第1の接着層、前記第1の配線層及び前記第2の配線層を前記放熱板に接着する第2の接着層と、を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板。 - 前記絶縁層上に設けられ、前記第1の貫通配線を露出する第1の開口部と、前記第2の貫通配線を露出する第2の開口部を備えた保護層を有すること、を特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記半導体素子は発光素子であり、前記保護層は反射膜であること、を特徴とする請求項4に記載の配線基板。
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