微电子互连基底和封装技术制造技术

技术编号:5762096 阅读:203 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
描述了一种用于单个二极管或二极管阵列的LED(发光二极管)基底和封装。于此描述了一种基底(200),该基底在裸片和基底的底面之间具有低热路径的直接的金属连接。基底包括由阳极氧化铝隔离结构(204)围住的铝传导区(202)。得到的基底和封装提供所需的电互联和增强的热性能,同时保持优越的力学性能。相同的基底和封装概念能够应用于需要高热传导率的基底和封装的其它高功率装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请涉及用于诸如发光二极管(LED)和其它高功率微电路裸片或 模块的电子元件的微电子互连基底和封装技术
技术介绍
微电子封装和互连技术已经经历了进化的和革命性的变化,以服务于 电子设备中小型化的趋势,其现在在军事、无线通讯、工业及消费应用中 非常明显。该趋势受到了多种力量的驱动,包括对大小和重量及成本和美 学的专家需求,其己经导致了集成电路的封装中及电子基板和电路板上的 连接中的多种创新的发展。需要封装的微电子装置的范例存在于从简单的发光二极管(LED)裸 片(其本质上是具有两个端子的二极管结)到复杂的微处理器(pP)集成 电路芯片(ICC,或IC)(具有与其它元件接口所需的多个输入和输出端子) 的整个范围。广义上,微电子封装能够简单地视作将IC (或裸片)与诸如电力源 (例如电源、电磁等)、输入装置(例如键盘、鼠标等)、及输出装置(例 如监视器、调制解调器、天线等)的外围设备的真实世界接合的途径。 为实现这,需要将IC (或裸片)与外围设备连接(本质上,向IC输入信号 和从IC输出信号),及提供操作电力给IC,并且这典型地利用导线或印刷 线路板(PWB)上的导电迹线实现。在一些简单的半导体裸片及大多数复杂IC中,主要的热管理挑战是减 小从热源(裸片或IC)到外部世界的热路径的热阻,在外部世界,热能够 通过空气(或制冷剂)对流、传导和通过辐射被带走。 一个主要的该热路 径,并且在在热阻减小努力的前线,是在基底(板,芯片载体或多层 互连板载体、基底或内插板)的方向上,热的裸片安装在该基底上。该 基底能够是多种类型的PWB (印刷线路板)、BGA (球栅阵列)基底。典型地需要热管理的半导体裸片的范例是发光二极管(LED)。发光二极管(LED)的主要性能测量是光度效率(photometric efficiency),即输入能量到可见光的转换。光度效率与LED的结温成反比。 LED封装的主要考虑是保持裸片为凉的以提供好的综合性能。当应用发射 高光度能量的LED阵列时,通过应用高热传导率的封装来冷却LED装置的 需求是关键的并且重要性在增长。通常地,高功率LED和LED阵列封装在 专门的热沉组件上并且应用封装高功率微电路或LED领域技术人员已知的 多种冷却途径。发光二极管(LED)应用于宽广的应用范围,比如用于液晶显示器的 背光照明,汽车工业中的车灯,多种其它显示器和其它光源。紧接着最近 的能够发射更高光度能量的新生代高功率LED的出现,应用领域己经得到 了显著增长并且继续显著增长。LED封装中的另一考虑是在期望的方向上导引发射的光。这经常通过 将LED裸片安装到腔壁用作反射镜和透镜座的腔内来实现。典型地,腔填 充有用作透镜和密封剂材料的聚合物透明材料。向模制材料添加一些添加 剂,有时用于移动或过滤发射的光,以获得用于特定应用的期望的光波长。描述LED封装技术的范例参考可以在US专利6562643号、6274924 号及6603258号中找到,于此通过引用将其全文并入。以上提到了其上安装有热的裸片的基底(板,芯片载体或多 层互连板载体、基底或内插板)。该基底能够是多种类型的例如PWB (印 刷线路板)或BGA (球栅阵列)基底。互连基底的一个功能是扩展间距, 也就是说,进行相对非常靠近的连接(诸如IC上的焊盘)和将它们扩展开 用于连接到其它装置(诸如PWB或BGA基底)。另一功能是转变一种类型 的连接到另一种类型的连接,例如从来自IC的丝焊到安装装置的表面的焊 料突起。存在互连基底的许多范例(或子集), 一个范例是内插板(interposer)。 通常地,内插板在IC和封装之间提供电连接,可以执行间距扩展功能,典 型地不转变联结类型(更确切地,在输入侧和输出侧都具有 一种连结类型),并且经常提供热管理功能。简单地说,互连基底的基本目的是将两个电子元件与彼此电连结。例如,如果具有穿过PWB上的两个孔到PWB的下侧上的导体的简单的两端 子装置(诸如具有两个引线的简单的电阻),这是相对直接的,甚至如果在 PWB上存在需要通过两端子装置的主体部分下(没有连结到两端子装置) 的导电迹线。然而,利用具有许多端子(例如,输入/输出(I/O)连结)的 更复杂的电子装置,不可避免地需要许多渡线以实现信号(次要程度地, 电力)的复杂布线。对此拓扑问题的解决方案是多层互连技术。为了理解多层互连技术,想象如果你具有(通过类比)包括车道(道 路、街道和公路)、地铁系统、和空中交通的运输网络。街道和公路典型地 位于地球表面,并且有时必须相互交叉。可以通过停止灯和停止标记来控 制十字路口,并且一条街道上的交通必须被打断以容许交叉街道上的交通 流动,在电子世界中不是非常有用的概念。桥容许一条道路从另一条道路 以上通过,并且交通能够流动,而在每条道路上都没有来自其它道路的停 止千扰。与公路相交的桥的范例类似于早期(20世纪60年代)的包括具有 一级互联的简单的单边电路板(在电路板的背侧上的图案化的导电迹线) 的晶体管收音机。渡线典型地通过简单的跳线实现,桥可以说电连 结板的前侧上的两条导电迹线。飞机从头顶飞过(在地平面以上),不受道路交通(在地平面处)的影 响。许多飞机在多条航线并且在多个高度占据空域。它们能够容易地彼此 通过(以安全的姿态分开)。它们在不同的层飞行。层(和其中的航空 器)能够相对容易地在相互之上或之下通过。但是从一层中的飞机到另一 层中的飞机实际上不可行(实际上不可能)。所需要的是一层上的航线和另 一层中的航线之间的,也许甚至到由数个中间层分开的层的一些魔力 的导管。(已知,在至少一个场合,绝技人员已经成功地从一个航空器跳伞 到在较低水平面的另一航空器上。没有类比是完美的。)在多层互联技术中,存在由介电材料层从彼此分开的数个(导电迹线 的)金属层。(有点象一层蛋糕或烤宽面条)。具有数十个交替的介电和导 电层的多层互联基底是普遍的,并且典型地许多层需要实现复杂的布线方 案(示意性地讲,许多渡线)。每个多层互联技术中的关键部件是过孔——由介电材料分开的两 相邻金属层的导电迹线之间的电连接。在传统的基底技术中,介电薄片用作基底材料,其中,使用钻孔(刻 蚀或冲孔)和孔电镀工艺形成过孔。(过孔有点象用于鞋带的金属孔眼。)在多层基底技术中, 一种过孔是盲孔,其延伸穿过给定的介电层 到达内部金属层上的导电迹线,而不是完全通过整个基底。另一盲孔可以 从导电迹线上不同的位置延伸穿过余下的介电层,这对于间距扩展,或仅 仅对实现复杂互联是有用的。过孔在两个不同(典型地相邻)的金属层上的导电迹线之间提供电连 接,并且还能够起从安装在基底上的操作电子装置将热导走的作用。典型 地,利用基于介电材料的基底(诸如陶瓷基底),大量的基底体积是不良热 传导陶瓷材料,在此情况下,能够形成和填充过孔以改善热传导。在以下专利和公开中描述了 ALOXTM基底技术US专利5661341号、 US专利6448510号、US专利6670704号、国际专利公幵WO00/31797号、 国际专利公开WO04/049424号。ALOXTM基底技术是开发用于微电子封装应用的独特的多层基底技术。 ALOXTM基底技术不需要钻孔和孔电镀——过孔是固体全铝的并且电介质 是高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互联基底上的电子元件组件,包括: 安装到所述互联基底的顶面的电子元件;以及 所述电子元件和所述基底的底面之间的直接金属热路径;

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-10-6 60/723,9221、一种互联基底上的电子元件组件,包括安装到所述互联基底的顶面的电子元件;以及所述电子元件和所述基底的底面之间的直接金属热路径;2、 如权利要求l所述的组件,其中所述电子元件包括LED,并且还包括所述基底上的用于操作所述LED的驱动模块。3、 如权利要求l所述的组件,其中-所述基底是阀金属基底,其已被阳极氧化以限定至少一个电隔离的导 电区域,所述导电区域从所述基底第一表面到其第二表面完全延伸通过所述基底;并且所述至少一个电隔离的导电区域包括所述电子元件和所述基底的 所述底面之间的所述直接的金属热路径。4、 如权利要求l所述的组件,其中-所述电隔离的导电区域由延伸通过所述基底的垂直隔离结构限定。5、 如权利要求l所述的组件,其中所述隔离结构具有圆形形状。6、 如权利要求l所述的组件,其中-所述隔离结构为环形形式。7、 如权利要求l所述的组件,其中所述基底是阀金属基底,其已被阳极氧化以限定至少一个电隔离的导 电区域,所述导电区域从所述基底第一表面到其第二表面完全延伸通过所述基底;所述隔离结构限定并围绕、及电隔离所述电隔离的导电区域。8、 如权利要求l所述的组件,其中所述电隔离的导电区域由延伸通过所述基底的垂直隔离结构限定;以及还包括水平隔离区域,侧向地延伸越过所述基底的顶面,从所述垂直隔离结 构的一侧朝向垂直隔离环的相对侧。9、 如权利要求l所述的组件,其中所述电隔离的导电区域由延伸通过所述基底的垂直隔离结构限定;以及还包括水平隔离区域,侧向地延伸越过所述基底的顶面,从所述垂直隔离结 构的一侧朝向垂直隔离环的相对侧。10、 如权利要求l所述的组件,其中所述电隔离的导电区域由延伸通过所述基底的垂直隔离结构限定;以及还包括水平隔离区域,侧向地延伸越过所述基底的顶面,从所述垂直隔离结构的一侧朝向垂直隔离环的相对侧;以及第二水平隔离区域,侧向地延伸越过所述基底的底面,从所述垂直隔 离结构的一侧朝向所述垂直隔离环的相对侧。11、 如权利要求l所述的组件,还包括 在所述基底的所述顶面上的涂敷金属。12、 如权利要求l所述的组件,还包括 在所述基底的所述底面上的涂敷金属。13、 如权利要求1所述的组件,还包括 所述基底的所述顶面上的第一涂敷金属;以及 所述基底的所述底面上的第二涂敷金属。14、 如权利要求13所述的组件,其中所述第一和第二涂敷金属的至少一个完全延伸越过所述电隔离的导电 区域。15、 如权利要求13所述的组件,其中 所述第二涂敷金属比所述第一涂敷金属厚。16、 一种互联基底包括铝基底,被选择性地阳极氧化以形成彼此由隔离区域电隔离的导电区 域;以及至少一个导电区域由至少一个隔离区域完全围住在所述基底内。17、 一种用于安装电子元件在互联基底上的方法,包括 提供阀金属基底;选择性地阳极氧化所述基底以限定至少一个电隔离的导电区域,所述 导电区域从所述基底第一表面到其第二表面完全延伸通过所述基底; 在所述基底的所述第一表面中形成腔;其中,所述至少一个电隔离的导电区域位于所述腔内;以及 在所述腔中安装电子元件。18、 如权利要求17所述的方法,其中 所述阀金属是铝。19、 如权利要求17所述的方法,其中 所述电子元件是LED。20、 如权利要求17所述的方法,还包括用聚合物透明材料填充所述腔。21、 如权利要求17所述的方法,其中所述基底包括平的薄片。22、 如权利要求17所述的方法,其中所述基底具有厚度,以及 所述腔的深度近似为所述基底的厚度的一半。23、 如权利要求17所述的方法,还包括在所述基底的所述第一表面上提供第一涂敷金属。24、 如权利要求17所述的方法,还包括在所述基底的所述第二表面上提供第二涂敷金属。25、 如权利要求17所述的方法,还包括抛光以给予所述腔反射表面。26、 如权利要求17所述的方法,其中其中,所述腔通过选自包含钻孔、冲孔、化学刻蚀形成和电化学刻蚀 的组的工艺形成。27、 如权利要求17所述的方法,其中所述腔在阳极氧化之前形成。28、 如权利要求17所述的方法,其中所述腔在阳极氧化之后形成。29、 如权利要求17所述的方法,其中 两个电隔离的导电区域位于所述腔内; 还包括电连接所述电子元件到所述腔内的所述两个导电区域。30、 如权利要求17所述的方法,还包括在所述基底的所述第二表面上提供导电迹线,与所述腔内的所述两个 导电区域连接。31、 如权利要求17所述的方法,还包括在所述基底中形成多个所述腔,每个腔具有分离的铝导电区域,所述 导电区域从所述基底第一表面到其所述第二表面完全延伸通过所述基底。32、 一种方法,用于安装电子元件在互联基底上,包括 提供阀金属基底;选择性地阳极氧化所述基底以限定至少一个电隔离的导电区域,所述 导电区域从所述基底第一表面到其第二表面完全延伸通过所述基底; 在所述基底的所述第一表面中形成腔;其中,所述腔通过选自包含钻孔、冲孔、化学刻蚀形成和电化学刻蚀 的组的工艺形成。33、 如权利要求32所述的方法,其中 所述腔在阳极氧化之前形成。34、 如权利要求32所述的方法,其中 所述腔在阳极氧化之后形成。35、 如权利要求32所述的方法,其中 至少一个电隔离的导电区域位于所述腔内。36. 一种形成互联基底的方法,包括 提供阀金属基底;选择性地阳极氧化所述基底以限定至少一个电隔离的导电区域,所述 导电区域从所述基底第一表面到其第二表面完全延伸通过所述基底;其中-在阳极氧化之前,在选择的区域减薄所述基底。37、 如权利要求36所述的方法,其中仅从所述基底的一个表面执行所述阳极氧化。38、 如权利要求36所述的方法,还包括 在所述基底的另一表面上形成的腔。39、 如权利要求36所述的方法,其中 从所述基底的两个表面执行所述阳极氧化。40、 如权利要求36所述的方法,其中 在减薄所述基底后执行所述阳极氧化。41、 如权利要求40所述的方法,其中 在所述减薄的区域执行阳极氧化。42、 一种用于安装电子元件的互联基底,包括阀金属基底,其已被氧化以限定至少一个电隔离的导电区域,所述导电区域从所述基底第一表面到其第二表面完全延伸通过所述基底; 形成在所述基底的所述第一表面中的腔;以及 其中,所述至少一个导电区域位于所述腔内。43、 如权利要求42所述的互联基底,其中 存在多个腔;以及还包括安装在所述腔中的电子元件。44、 如权利要求42所述的互联基底,还包括: 安装在所述腔中的电子元件。45、 如权利要求44所述的互联基底,还包括:填充所述腔的聚合物透明材料。46、 如权利要求44所述的互联基底,其中 所述电子元件是LED。47、 如权利要求42所述的互联基底,还包括: 安装在所述腔中的电子元件;其中-所述电子元件是MOSFET。48、 如权利要求42所述的互联基底,还包括 安装在所述腔中的电子元件;其中-所述电子元件包括裸片,其热功率超过预定的每裸片面积的热水平。49、 一种形成互联基底的方法,包括 提供阀金属基底选择性地阳极氧化所述基底以形成隔离区域,在其上能够形成导电迹 线;以及在所述隔离区域上形成导电迹线。50、 如权利要求49所述的方法,其中所述隔离区域的宽度大于所述导电迹线的宽...

【专利技术属性】
技术研发人员:U米尔斯基S涅夫厅L富雷尔
申请(专利权)人:微部件有限公司
类型:发明
国别省市:IL[以色列]

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