埋込アンテナを伴うリードレスチップキャリアの構造および製造方法
基板は半導体ダイを受けるための上面を有する。アンテナが基板の下面にパターニングされる。アンテナをビアと結合し、さらにこのビアを通じて基板上信号ボンディングパッドおよび半導体ダイ上信号ボンディングパッドに結合することによって、アンテナへの接近が可能となる。一実施例では、基板の中に少なくとも１つのビアがある。この少なくとも１つのビアは、半導体ダイの信号ボンディングパッドと印刷回路板との電気的接続をもたらす。上記少なくとも１つのビアは、基板上ボンディングパッドと印刷回路板との電気的接続をもたらす。上記少なくとも１つのビアはさらに、半導体ダイの信号ボンディングパッドと、印刷回路板に電気的に接続されたランドとの間に電気的接続をもたらす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本願は、２０００年１１月１５日に出願され、本願の譲受人に譲渡された、「リードレスチップキャリアの設計および構造（Leadless Chip Carrier Design and Structure）」と題された係属中の親出願連続番号第０９／７１３，８３４号の部分的継続出願であり、かつその出願日の利益を主張し、これにて引用により完全に援用する。
【０００２】
１．発明の分野
本発明は一般的に半導体チップ実装の分野に属する。より特定的に本発明は、リードレスチップキャリアの設計および構造の分野に属する。
【背景技術】
【０００３】
２．背景技術
半導体製造業界は、ダイの小型化および複雑化への要求と常に直面している。また、この小型化され複雑化したダイはより高い周波数で走らなければならない。装置の小型化、複雑化および高速化の要求はその結果として、ダイそのものの製造に新たな困難を引起こしたばかりでなく、ダイを収容して「オフチップ」装置との電気的接続を行なうのに用いられる種々のパッケージ、構造またはキャリアの製造においても新たな困難を引起こしている。
【０００４】
たとえば、より高い周波数に対する要求は、とりわけ「オンチップ」寄生および「オフチップ」寄生を最小限に抑えなければならないことを意味する。たとえば寄生インダクタンス、静電容量および抵抗はいずれも、ダイおよびその関連のオフチップ構成要素の電気的性能に悪影響を与えるため、これらを最小限に抑える必要がある。ＲＦ（「無線周波数」）半導体装置は高い周波数で走るため、これら装置（すなわちＲＦ装置）は、極めて低い寄生を特に必要とする装置の重要なカテゴリを構成している。
【０００５】
最近、個別の半導体パッケージに対して、表面実装型のチップおよびチップキャリアが普及している。個別の半導体パッケージは典型的に、個別の半導体パッケージを印刷回路板に実装して電気的に接続するための多数の「ピン」を有し、これは「フットプリント」とも呼ばれる比較的大きな空間を必要とし得る。また、表面実装型の装置およびチップキャリアなどの代替案が普及してきたさらなる理由としては、個別の半導体パッケージの製造にかかる費用および時間や、印刷回路板に多数の孔を穿孔するのにかかる費用および時間がある。
【０００６】
さまざまなチップキャリア設計を達成する種々の試みが当該技術で行われている。「電子部品及び配線基板装置」と題され、南真澄を発明者の１人とする、１９９８年１１月２４日に公開の日本国特許公開番号第１０３１３０７１号では、半導体素子が発する熱を放熱処理する構造が開示されている。この構造は、配線基板に形成され金属を充填した貫通孔を設けており、これがベアチップから放出された熱を、配線基板の下面にある放熱パターンを通じて放熱板へと伝達させる。
【０００７】
「電子部品搭載用基板」と題され、藤川治を発明者の１人とする、１９９０年２月２７日公開の日本国特許公開番号第０２０５８３５８号では、基板であって、その金属めっきされた上面と下面との間に挟まれた８個の熱伝導性樹脂充填孔を含む中心区域を伴うものが開示されている。この後、基板の金属めっきされた上面の中心区域に電子部品を銀ペースト接着剤で取付けることにより、放熱および湿気に対する抵抗を改良させる。
【０００８】
「積層ガラスセラミック回路基板」と題され、宮西健次を発明者の１人とする、１９９７年６月１０日公開の日本国特許公開番号第０９１５３６７９号では、７層の積み重ねられたガラスセラミック層を含む積層ガラスセラミック回路基板が開示されている。この積み重ねられた多層ガラスセラミック回路基板はさらに、金または銅を含むいくつかのビアホールを備えており、上面および下面にある表面導体がこのビアホールを覆っている。上部の導体はＩＣチップのヒートシンクとして機能する。
【０００９】
「半導体装置」と題され、吉田一男を発明者の１人とする、１９９８年１２月１８日公開の日本国特許公開番号第１０３３５５２１号では、セラミック基板に形成されたサーマルビアが開示されており、半導体チップはこのサーマルビアの上に搭載される。サーマルビアの孔の上部は、径方向で外方に行くにつれて浅くなるようにセラミック基板に形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
印刷回路板上にチップを搭載するための従来のチップキャリア構造にはいくつかの欠点がある。たとえば従来のチップキャリアはなおあまりに多くの寄生を導入し、ダイへの接地接続のインダクタンスおよび抵抗はなお低いものではない。さらに、従来のチップキャリアの放熱能力は極めて限られたものであり、これに付随して、劣悪な放熱の結果としての信頼性の問題を抱えている。たとえばＲＦ用途などの高周波用途では、単一のダイによって数ワットの電力が生成される。半導体ダイおよびチップキャリアは異なった材料からなり、その各々が異なる熱膨張係数を有するため、これらはダイの生成する熱に対して異なった反応を示す。その結果としての熱応力のため、ダイとチップキャリアとの間に亀裂が生じたり、これらが分離したりするおそれがあり、結果として電気的および機械的故障を招くことがある。したがって熱を首尾よく放熱することは重要事であり、新規の構造および方法を必要としている。
【００１１】
また、小型化、複雑化および高速化した、高周波数で動作する装置、たとえば無線通信装置およびBluetooth RF送受信機などにおける要件の結果として、小型アンテナに対する需要が増大している。こうして、無線通信装置の小型化により、小型アンテナであって、このアンテナに結合された半導体ダイを収容する同じ「パッケージ」に統合されたものに対する需要が生じている。上述のように、小型化・複雑化し高周波数で動作する半導体ダイにおいては、半導体ダイを支持し、収容し、かつこれを印刷回路板と電気的に接続し、同時に寄生が低く放熱が効率的でインダクタンスおよび抵抗の低い接地を提供する構造が必要とされている。
【００１２】
したがって、半導体ダイを収容し、支持し、これを構造内に埋込まれたアンテナと電気的に接続する、新規で信頼性の高い構造および方法であって、個別の半導体パッケージおよび従来のチップキャリアの抱えていた問題を克服するものが必要とされている。より特定的には、半導体ダイを収容し、支持し、これと電気的に接続された構造にアンテナを埋込むための、新規で信頼性の高い構造および方法であって、寄生が低く放熱が効率的でインダクタンスおよび抵抗の低い接地を提供するものが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の概要
本発明は、埋込アンテナを伴うリードレスチップキャリアの構造および製造方法に向けられたものである。本発明は、半導体ダイが生じさせる熱の効率的な放熱を可能にする構造を開示する。本発明はさらに、埋込アンテナを含む構造であって、寄生が低く、インダクタンスおよび抵抗の低い接地接続を半導体ダイに与える構造を開示する。
【００１４】
一実施例で本発明は、半導体ダイを受けるための上面を有する基板を備える。たとえばこの基板は、ポリテトラフルオロエチレン材料またはＦＲ４系の積層材料などの有機材料を含み得る。別の例として、基板はセラミック材料を含み得る。本発明の一局面に従うと、基板の下面にアンテナがパターニングされる。アンテナをビアに結合し、さらにビアを通じて基板上信号ボンディングパッドおよび半導体ダイ上信号ボンディングパッドに結合することによって、アンテナへ容易に接近可能となる。
【００１５】
一実施例で本発明は、基板内の少なくとも１つのビアを備える。本発明の少なくとも１つのビアは、半導体ダイの信号ボンディングパッドと印刷回路板との間に電気的接続をもたらす。上記少なくとも１つのビアは、銅などの導電性および熱伝導性材料を含み得る。上記少なくとも１つのビアは、基板上ボンディングパッドと印刷回路板との間に電気的接続をもたらす。基板上ボンディングパッドは、信号ボンディングワイヤによって半導体ダイの信号ボンディングパッドに接続される。上記少なくとも１つのビアはさらに、半導体ダイの信号ボンディングパッドと、印刷回路板に電気的に接続されたランドとの間に電気的接続をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
発明の詳細な説明
本発明は、埋込アンテナを伴うリードレスチップキャリアの構造および製造方法に向けられたものである。以下の記載は、本発明のさまざまな実施例および実現例にかかわる特定の情報を含む。当業者であれば、この出願で具体的に述べるものとは異なる態様で本発明が実施可能であることが理解できるであろう。さらに、本発明を不明瞭にすることを避けるために、本発明の特定の詳細のうちいくつかについては述べない。この出願に記載されない特定の詳細は当業者の知識に属する。
【００１７】
この出願における図面およびその添付の詳細な説明は、本発明の例示的な実施例に向けられたものにすぎない。簡潔さを保つため、本発明の原理を用いる本発明の他の実施例については、この出願において特定的に記載せず、ここにある図面で特定的に説明しない。
【００１８】
図１の構造１００は、本発明の一実施例に従う例示的な構造の断面図を示す。構造１００は、図１の印刷回路板（「ＰＣＢ」）１５０に取付けられたものとして示される。構造１００を参照して、半導体ダイ１１０はダイ取付部１１２によってダイ取付パッド１１１に取付けられる。なお半導体ダイ１１０などの「半導体ダイ」を、この出願においては「チップ」または「半導体チップ」とも称する。ダイ取付パッド１１１はＡＵＳ−５はんだマスクであることができ、これ（すなわちダイ取付パッド１１１）は、半導体ダイ１１０直下のはんだマスクの部分を指す。はんだマスクの形成およびパターニングについてはこの出願の後の段落でより詳細に述べる。しかしながら、ダイ取付パッド１１１ははんだマスク以外の材料を含むこともある。ダイ取付パッド１１１の厚みはたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。ダイ取付部１１２は、銀充填のエポキシまたはビスマレミド（bismalemide）を含み得る。一般にダイ取付部１１２は、導電性または電気的に絶縁性の熱硬化性接着剤、またはその組合せであり得る。しかし本発明の本実施例では、ダイ取付部１１２は導電性および熱伝導性である。
【００１９】
基板１２０の上面１１８にはんだマスク１１３が塗布される。はんだマスク１１３の厚みはたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。はんだマスク１１３はＡＵＳ−５であり得る。しかしはんだマスク１１３は他の材料を含むこともある。基板１２０の下面１２４にははんだマスク１１５が塗布される。はんだマスク１１５の厚みもまたたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。はんだマスク１１５もまたＡＵＳ−５であり得る。しかしはんだマスク１１５は他の材料を含んでもよい。基板１２０の上面１１８上に支持パッド１１７が作製され、一実施例で支持パッド１１７は銅であり得る。しかし支持パッド１１７は他の材料を含んでもよい。たとえば支持パッド１１７はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金であり得る。なお本発明の一実施例では、半導体ダイ１１０は支持パッド１１７に直接はんだ付けされ得る。支持パッド１１７の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。
【００２０】
基板１２０の上面１１８上に基板上ダウンボンディング区域１１４が作製される。図１の構造１００では、基板上ダウンボンディング区域１１４は、ニッケルめっきした銅を含み得る。基板上ダウンボンディング区域１１４はさらに、ニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上ダウンボンディング区域１１４は他の金属を含んでもよい。たとえば基板上ダウンボンディング区域１１４はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金であり得る。基板上ダウンボンディング区域１１４の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。半導体ダイ１１０上においては、ダウンボンディングワイヤ１１６の第１の端部が半導体ダイ上接地ボンディングパッド１０８に接着される。ダウンボンディングワイヤ１１６の第２の端部は基板上ダウンボンディング区域１１４に接着される。ダウンボンディングワイヤ１１６は金であり得るが、アルミニウムなど他の金属を含んでもよい。ダウンボンディングワイヤ１１６の直径はおよそ３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。
【００２１】
基板１２０は、ポリテトラフルオロエチレンなどの２層有機積層体を含み得る。しかし基板１２０は、ＦＲ４系の積層体など他の有機材料を含んでもよい。本発明の一実施例では、基板１２０はセラミック材料であり得る。図１の構造１００では、基板１２０の厚み１２２はおよそ２００．０ミクロンである。しかし基板１２０の厚みは本発明の他の実施例では異なり得る。
【００２２】
図１を引続き参照して、第１の複数のビアとも称されるビア１２８、ならびに第２の複数のビアとも称されるビア１２６およびビア１３０が基板１２０の中に位置している。ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は、基板１２０の上面１１８から下面１２４に延在する。ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は熱伝導性材料を含み得る。ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は銅を含むことができ、実際に例示的な構造１００では、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は銅で充填される。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８を他の材料で充填してもよい。本発明の別の実施例では、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は金属で完全には充填されないこともある。一般にビア１２８、ビア１２６およびビア１３０は類似の構造を有する。このため、説明のための例として例示的なビア１２６の構造について、図２Ａおよび図２Ｂを参照してより詳細に、具体的には破線１４２で囲まれた領域に関して説明する（破線１４２は図２Ｂの破線２４２で囲まれた領域に対応する）。
【００２３】
図１に示すように、半導体ダイ１１０上にある半導体ダイ上信号ボンディングパッド１０４には、信号ボンディングワイヤ１３４の第１の端部が接着される。信号ボンディングワイヤ１３４の第２の端部は基板上信号ボンディングパッド１３２に接着される。信号ボンディングワイヤ１３４は金であり得るが、アルミニウムなど他の金属を含んでもよい。信号ボンディングワイヤ１３４の直径は３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。図１でさらに示されるように、半導体ダイ１１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド１０６には、信号ボンディングワイヤ１４０の第１の端部が接着される。信号ボンディングワイヤ１４０の第２の端部は基板上信号ボンディングパッド１３８に接着される。信号ボンディングワイヤ１４０は金であり得るが、アルミニウムなど他の金属を含んでもよい。信号ボンディングワイヤ１４０の直径は３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。
【００２４】
図１において、基板上信号ボンディングパッド１３２は基板１２０の上面１１８上に作製される。構造１００において、基板上信号ボンディングパッド１３２はニッケルめっきした銅を含み得る。基板上信号ボンディングパッド１３２はさらに、ニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上信号ボンディングパッド１３２は他の金属を含んでもよい。たとえば基板上信号ボンディングパッド１３２はアルミニウム、モリブデン、タングステンまたは金であり得る。基板上信号ボンディングパッド１３２の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。図１の構造１００では、基板上信号ボンディングパッド１３２はビア１３０と重なる。本発明の別の実施例では、基板上信号ボンディングパッド１３２はビア１３０と重なるのでなくビア１３０に「当接（abut）」する。
【００２５】
基板上信号ボンディングパッド１３２と同様に、基板上信号ボンディングパッド１３８が基板１２０の上面１１８上に作製される。構造１００では、基板上信号ボンディングパッド１３８はニッケルめっきした銅を含み得る。基板上信号ボンディングパッド１３８はさらに、ニッケルめっきした銅の上の金めっきの層を含み得る。しかし基板上信号ボンディングパッド１３８は他の金属を含んでもよい。たとえば基板上信号ボンディングパッド１３８はアルミニウム、モリブデン、タングステンまたは金であり得る。基板上信号ボンディングパッド１３８の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。構造１００において、基板上信号ボンディングパッド１３８はビア１２６と重なる。本発明の別の実施例では、基板上信号ボンディングパッド１３８はビア１２６に当接する。
【００２６】
やはり図１に示すように、ランド１４４が基板１２０の下面１２４に作製される。構造１００において、ランド１４４は銅を含み得る。しかしランド１４４は、アルミニウム、モリブデン、タングステン、または金など他の金属を含んでもよい。ランド１４４の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。ランド１４４ははんだ１４７によって印刷回路板（「ＰＣＢ」）１５０に取付けられる。しかしランド１４４をＰＣＢ１５０に取付けるためには、当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。構造１００において、ランド１４４はビア１２６と重なる。本発明の別の実施例では、ランド１４４はビア１２６と重なるのでなくビア１２６に当接する。
【００２７】
ランド１４４と同様に、ランド１４６が基板１２０の下面１２４に作製される。構造１００において、ランド１４６は銅であり得る。しかしランド１４６はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金など他の金属を含んでもよい。ランド１４４の作製については後に図５を参照してより詳細に説明する。図１の構造１００において、ランド１４６ははんだ１４７によってＰＣＢ１５０に取付けられる。しかしランド１４６をＰＣＢ１５０に取付けるためには、当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。構造１００において、ランド１４６はビア１３０と重なる。本発明の別の実施例では、ランド１４４はビア１２６に当接し得る。
【００２８】
図１でさらに示されるように、基板１２０の下面１２４に対して放熱層１４８が作製される。構造１００において、放熱層１４８は銅であり得る。しかし放熱層１４８はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金など他の金属を含んでもよい。例示的な構造１００において、放熱層１４８ははんだ１４７によってＰＣＢ１５０に取付けられる。しかし放熱層１４８をＰＣＢ１５０に取付けるためには、当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。放熱層１４８の作製については図５を参照して詳細に説明することになる。
【００２９】
図２Ａは、図１の領域１４２に対応する図２Ｂの領域２４２の上面図を示す。具体的には、基板２２０、ビア２２６および基板上信号ボンディングパッド２３８はそれぞれ、図１の基板１２０、ビア１２６および基板上信号ボンディングパッド１３８に対応する。図２Ａはさらにビアホール２６２を示す。図２Ａの線１−１に沿った断面図である図１ではビアホール２６２は見えない。これに対し、図２Ｂは図２Ａの線Ｂ−Ｂに沿った断面図であるため、図２Ｂではビアホール２６２が見える。ビア２２６、ボンディングパッド２３８およびビアホール２６２については、後に図２Ｂを参照して詳細に説明する。
【００３０】
図２Ｂは図２Ａの線Ｂ−Ｂに沿った領域２４２の断面図を示す。一方、図１の領域１４２は図２Ａの線１−１に沿った断面図を示す。具体的には、上面２１８、基板２２０、下面２２４、ビア２２６、基板上信号ボンディングパッド２３８、およびランド２４４はそれぞれ、図１の上面１１８、基板１２０、下面１２４、ビア１２６、基板上信号ボンディングパッド１３８、およびランド１４４に対応する。
【００３１】
図２Ｂにおいて、ランドパッド厚み２５２はおよそ１２．７〜３０．０ミクロンであり得る。ビア穿孔直径２５４は１５０．０ミクロンであり、一方でボンディングパッド厚み２５６はおよそ１２．７〜３０．０ミクロンであり得る。ビア壁厚み２５８はおよそ２０．０ミクロンであり得る。ビアホール直径２６０はおよそ１１０．０ミクロンであり得る。なお説明を簡単にする目的から、図２Ａおよび図２Ｂのこれらさまざまな寸法は同じ割合で描かれてはいない。
【００３２】
ビア２２６の作製は基板２２０で始まる。本発明の一実施例では、基板２２０の上面２１８および下面２２４に銅を積層し得る。基板２２０の上面２１８および下面２２４に積層された銅の厚みはたとえば１５．０ミクロンであり得る。しかし基板２２０の上面２１８および下面２２４には他の金属を積層してもよい。たとえば、基板２２０の上面２１８および下面２２４に積層される金属はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金であり得る。次に、ビア穿孔直径２５４を有するビア開口部が、予め定められた場所で基板２２０を通じて穿孔される。次に基板２２０を銅めっきし、ビア壁厚み２５８に対応してビア開口部の内側に銅の層を形成する。しかし基板２２０を他の金属でめっきしてもよい。こうして、図２Ａおよび図２Ｂに示すビアホール直径２６２を有するビア２２６が作製される。ビア２２６を作製する上述のプロセスは、図１の構造１００のビア１３０およびビア１２８の作製にも当てはまる。
【００３３】
図３の構造３００は、「鋸歯切り分け（saw singulation）」工程の終了後における、本発明の一実施例に従う例示的な構造の上面図を示し、この鋸歯切り分け工程は、簡単には基板１２０（図１）をダイシングして、図３の構造３００に対応する図１の構造１００などの「切り分けられた」構造を達成することに関する。鋸歯切り分け工程は、図５を参照してより詳細に説明するプロセスにおける最後の工程の１つである。したがって構造３００は、図１の基板１２０に対応する基板３２０を備える。しかし、図１の構造１００とは対照的に、構造３００では基板上ボンディングパッドはビアと重なるのでなくこれに当接する。たとえば基板上信号ボンディングパッド３３８は、ビア３２６と重なるのではなくこれに当接するように示される。これは図１の基板上信号ボンディングパッド１３８とは対照的であり、基板上信号ボンディングパッド１３８はビア１２６に当接するのではなくこれと重なるように示されている。構造３００を引続き参照して、基板上信号ボンディングパッド３３８にはボンディングワイヤ３４０の第１の端部が接着される。半導体ダイ３１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド３０６には、ボンディングワイヤ３４０の第２の端部が接着される。なお図３では、簡潔さを保つため、ビア３２６、基板上信号ボンディングパッド３３８、ボンディングワイヤ３４０、および半導体ダイ上信号ボンディングパッド３０６のみについてここで具体的に述べる。
【００３４】
図３の構造３００の形状は正方形であり得る。たとえば、切り分けられた構造３００の構造３２０の辺３８４および辺３８６は各々４．０ミリメートルであり得る。他の例としては、他の正方形「パッケージサイズ」は５．０ミリメートル×５．０ミリメートル、６．０ミリメートル×６．０ミリメートル、または７．０ミリメートル×７．０ミリメートルであり得る。別の実施例では、構造３００の形状は矩形であり得る。矩形の実施例の「パッケージサイズ」は３．９ミリメートル×４．９ミリメートルであり得る。他の例としては、矩形の実施例の他の「パッケージサイズ」は４．４ミリメートル×６．５ミリメートルまたは４．４ミリメートル×７．８ミリメートルであり得る。
【００３５】
図４の構造４００は、「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例に従う例示的な構造の底面図を示す。構造４００は図１の基板１２０に対応する基板４２０を備える。しかし図１の構造１００とは対照的に、構造４００ではランドはビアと重なるのでなくこれに当接する。たとえばランド４４４はビア４２６と重なるのでなく、これに当接するように示される。これは図１のランド１４４とは対照的であり、ランド１４４はビア１２６に当接するのではなくこれと重なるように示されている。さらに、ランドおよびビアを放熱層と接続するトレース、たとえば図４のトレース４１４，４３０，４３６，４４２は、図１の構造１００では示されていない。
【００３６】
次に図４をより詳細に説明すると、図４は基板４２０の下面４２４を示す。ランド４１２，４２８，４３２，４４０，４４４はそれぞれビア４０２，４２５，４３４，４３８，４２６に当接する。トレース４１４はビア４０２と放熱層４４８とを接続する。トレース４３６はビア４３４と放熱層４４８とを接続する。トレース４３０はランド４２８と放熱層４４８とを接続する。トレース４４２はランド４４０と放熱層４４８とを接続する。したがって、ビア４０２，４２５，４３４，４３８はそれぞれトレース４１４，４３０，４３６，４４２によって放熱層４４８と接続される。図４に示す実施例では、「ランドピッチ」４４５はたとえば５００．０ミクロンであり、「ランド幅」４４６はたとえば２５０．０ミクロンであり得る。なお図４では、簡潔さを保つために、ビア４０２，４２５，４２６，４３４，４３８およびランド４１２，４２８，４３２，４４０，４４４のみについてここで具体的に述べる。別の実施例では、図４のトレース４１４，４３０，４３６，４４２などの「接地トレース」は全く用いられない。こうして図４のランド４１２，４２８，４３２，４４０は、図４の放熱層４４８などの接地に接続されず、通常の「信号」ランドとして用いられることになる。
【００３７】
次に、図５を参照して、図１の構造１００を作製するプロセスの例を述べる。このプロセスは工程５０２から始まる。工程５０４で、銅積層基板のストリップにビア開口部を穿孔する。このストリップはたとえば１８インチ×２４インチパネルの銅積層基板であり得る。図１の基板１２０は、銅積層基板のストリップの１区画に対応する。典型的に、銅積層基板のストリップ上には構造１００の多数のユニットが組立てられる。組立プロセスにおける後の工程で、構造１００の多数の組立ユニットが個々のユニットへと分割される。銅積層基板に穿孔されたビア開口部の直径はおよそ１５０．０ミクロンであり得る。
【００３８】
典型的に、すべてのビア開口部が多数のダイヤモンドビットを用いて一度に穿孔される。工程５０６で、無電解めっき浴内でビア開口部の側壁を銅めっきする。背景として、無電解めっきとは、還元化学浴を用いてさまざまな材料の表面上に銅、ニッケル、銀、金、またはパラジウムなどの金属を堆積させることに関わるめっき方法を指す。無電解めっき浴の結果、ビアは銅積層基板の上面と下面との間に電気伝導および熱伝導を与える。一実施例では、無電解めっきプロセスの終了後、ビアホール直径たとえば図２Ｂのビアホール直径２６０はおよそ１１０．０ミクロンである。
【００３９】
工程５０８で、ビア開口部は銅で充填される。追加の銅をビア開口部に加えることによって、熱の流れのための断面領域を大きくしてビアの熱伝導を増大させる。さらに、電流の流れのための断面領域を大きくすることで、ビアの電気伝導を増大させる。本実施例では、ビア開口部は部分的（またはほぼ完全に）銅で充填されるが、別の実施例ではビア開口部は完全に銅で充填される。本発明の一実施例では、ビアはタングステンで充填される。この実施例のタングステン充填ビアは、ビアに対する直接的な接着を可能にするのに十分強いものである。
【００４０】
工程５１０で、基板の上面および下面にある金属被覆層に、マスクを用いて導電体をパターニングする。本実施例では、金属被覆層は銅であり得る。工程５１２で、過剰な銅をエッチングで除去し、その結果、基板の上面および下面に、印刷回路とも称される画定された金属配線または金属トレースパターンが得られる。たとえば図４の構造４００において、下面４２４にあるパターニングされた金属被覆層は、とりわけ放熱層４４８、ランド４１２，４１８，４２８，４３２，４４０、およびトレース４１４，４３０，４３６，４４２を含む。
【００４１】
工程５１４で、基板の上面および下面にはんだマスクを塗布し、こうして基板の上面および下面に露出したパターニングされた銅を覆う。はんだマスクは、基板の上面に半導体ダイを固着させるのに用いるダイ取付部の接着特性を向上させる。たとえば図１の構造１００において、はんだマスク１１３は、半導体ダイ１１０を基板１２０の上面１１８に固着するダイ取付部１１２の接着性能を向上させる。はんだマスクはさらに、基板上信号ボンディングパッド、基板上ダウンボンディング区域およびランドの汚染を防止する。
【００４２】
工程５１６で、はんだマスクをエッチングで除去して、接着およびはんだ付けが行なわれることになる印刷回路区域の銅を露出させる。たとえばはんだマスクをエッチングで除去して、図１の基板上ダウンボンディング区域１１４、基板上信号ボンディングパッド１３２，１３８、ランド１４４，１４６、および放熱層１４８を露出させる。工程５１８で、接着およびはんだ付けが行なわれることになる印刷回路区域の露出した銅をニッケル層でめっきし、この後ニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を与える。金／ニッケルめっきは露出した銅を酸化から守る。さらに金／ニッケルめっきによって、露出した銅は、印刷回路のボンディングパッドおよび基板上ダウンボンディング区域、たとえば図１の基板上信号ボンディングパッド１３２，１３８および基板上ダウンボンディング区域１１４などに接着できるようになっている。加えて、金／ニッケルめっきによって、露出した銅は、印刷回路ランドおよび放熱層、たとえば図１のランド１１４，１４６および放熱層１４８にはんだ付けできるようになっている。
【００４３】
工程５２０で、ダイ取付パッドに対して半導体ダイがダイ取付材料で取付けられる。図１の構造１００では、たとえばダイ取付パッド１１１に対して半導体ダイ１１０がダイ取付部１１２で取付けられる。上述のように、ダイ取付パッド１１１はＡＵＳ−５はんだマスクであることができ、これ（すなわちダイ取付パッド１１１）は、半導体ダイ１１０直下のはんだマスクの部分を指す。ダイ取付材料たとえば図１に示す取付部１１２は、銀充填エポキシまたはビスマレミドを含み得る。一般にダイ取付材料は、導電性または電気的に絶縁性、熱硬化性接着剤またはこれらの組合せであり得る。本発明の別の実施例では、半導体ダイは支持パッド、たとえば図１の支持パッド１１７に直接はんだ付けされ得る。
【００４４】
工程５２２で、半導体ダイ上ボンディングパッド、たとえば図１の半導体ダイ上信号ボンディングパッド１０４，１０６と、印刷回路ボンディングパッド、たとえば図１の基板上信号ボンディングパッド１３２，１３８との間でワイヤボンディングが行なわれる。図３の構造３００では、たとえば半導体ダイ上ボンディングパッド３０６と基板上信号ボンディングパッド３３８との間でワイヤボンディングが行なわれる。図１の構造１００では、ワイヤボンディング、たとえば信号ボンディングワイヤ１３４，１４０に用いられるボンディングワイヤは金を含み得る。工程５２４で、半導体ダイおよびボンディングワイヤ、たとえば図１の半導体ダイ１１０、信号ボンディングワイヤ１３４，１４０およびダウンボンディングワイヤ１１６を適当な成型材料で封じ込める。この成型材料は、この後の製造プロセスおよび使用の際における化学的汚染または物理的損傷に対する保護を提供する。成型材料はたとえば、多機能エポキシ、ノボラック、およびビフェニル樹脂、またはこれらの組合せなど、さまざまな化学的化合物を含み得る。
【００４５】
工程５２６で、構造１００の多数の組立てられたユニットを含むストリップが鋸歯で切り分けられて個々のユニットとなる。鋸歯切り分けにおいて、構造１００の個々の組立てられたユニットは、構造１００の多数の組立てられたユニットを含むストリップからダイシングされ、結果として構造１００などの多数の構造が得られる。なお、図５を参照して記述したプロセスは図１の構造１００の作製方法の１つにすぎない。さらに当業者には、図５を参照して述べた各々の個々の工程または方法全体に対する変形または変更が明らかである。図１の構造１００を作製する例示的なプロセスは工程５２８で終了する。
【００４６】
図６の構造６００は、「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例に従う例示的な構造の上面図を示す。しかし半導体ダイおよびボンディングワイヤは図６には示さない。構造６００は、図１の基板１２０に対応する基板６２０を備える。しかし図１の構造１００とは対照的に、構造６００では基板上ボンディングパッドはトレースによってビアと接続される。たとえばトレース６１０は基板上信号ボンディングパッド６３８とビア６２６とを接続する。対照的に図１の構造１００では、ボンディングパッドはビアと重なる。たとえば基板上信号ボンディングパッド１３８は図１のビア１２６と重なる。
【００４７】
図６は基板６２０の上面６１８を示す。トレース６０４は基板上ボンディングパッド６０６とビア６０２とを接続する。上述のようにトレース６１０は基板上ボンディングパッド６３８とビア６２６とを接続する。トレース６１６は基板上ボンディングパッド６１７とビア６１４とを接続する。図６はさらにダイ取付パッド６１１の上面図を示す。なお図６では、簡潔さを保つためにビア６０２，６２６，６１４、トレース６０４，６１０，６１６、および基板上ボンディングパッド６０６，６１７，６３８のみについてここで具体的に述べる。
【００４８】
図６の構造６００では、ビア６０２はダイ取付パッド６１１に隣接して位置する。ビア６０２は図１の構造１００における支持パッド１１７などの共通の接地接続（図６には示さず）に接続され得る。ビア６１４はダイ取付パッド６１１の角に位置する。構造６００では、ビア６１４は、図１の構造１００における支持パッド１１７などの共通の接地接続（図６には示さず）に接続され得る。図６の構造６００では、ビア６２６などの「周辺」ビアは、典型的に「信号」ビアとして機能する。
【００４９】
上述のように、図６の構造６００では、トレース６０４，６１０，６１６はそれぞれ基板上ボンディングパッド６０６，６３８，６１７をビア６０２，６２６，６１４に接続する。トレース６０４，６１０，６１６は異なる長さを有する。図６で示すように、ビア６０２，６２６，６１４から、それぞれ基板上ボンディングパッド６０６，６３８，６１７までの距離は異なる。またトレース６０４とトレース６１６との幅は異なる。こうして図６の構造６００は、さまざまな基板上ボンディングパッドおよびビアの位置、トレース長さおよびトレース幅を利用する際の設計上の柔軟性を提供する。
【００５０】
上述のように、構造であって、半導体ダイを収容し、支持し、これを構造内に埋込まれたアンテナと電気的に接続し、一方で寄生が低く放熱が効率的で、インダクタンスおよび抵抗の低い接地を提供する構造が当該技術で必要とされている。図７から図１０を参照して示す本発明の実施例は、当該技術におけるそのような構造への要求に対処する。
【００５１】
図７の構造７００は、本発明の一実施例に従う例示的な埋込アンテナ構造の底面図を示す。構造７００は図１の基板１２０に対応する基板７２０を備える。しかし図１の構造１００とは対照的に、構造７００はアンテナトレース７５４，７５６およびビア７５２を含む。さらに、構造７００の放熱層７４８は正方形リングの形状にされており、これに対して構造１００の放熱層１４８は円盤状となっている。本実施例では、放熱層７４８は、不所望な電磁放射がアンテナトレース７５４，７５６に達するのを防ぐ遮蔽部としても機能する。放熱層７４８はまた、アンテナトレース７５４，７５６から発せられた不所望な電磁放射に対して、これがランド７４６などのランドに達しないように遮蔽する。なお放熱層７４８をこの出願では「遮蔽部」とも称する。
【００５２】
次に図７をより詳細に説明すると、図７は基板７２０の下面７２４を示す。ランド７４４，７４６はそれぞれビア７２６，７３０に当接する。ランド７４４，７４６はそれぞれ図１の構造１００のランド１４４，１４６に対応し、ランド１４４，１４６とほぼ同じ材料を含む。さらに図７に示すように、ランド７４４，７４６，７５８，７６０は基板７２０の下面７２４上に作製される。ランド７４４，７４６，７５８，７６０は銅またはその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステンまたは金などを含み得る。
【００５３】
図７を引続き参照して、ビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は基板７２０の中に位置する。ビア７２６、ビア７３０およびビア７２８はそれぞれ図１の構造１００のビア１２６、ビア１３０およびビア１２８に対応し、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８とほぼ同じ材料を含む。ビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は熱伝導性材料を含み得る。ビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は銅を含むことができ、実際に例示的な構造７００ではビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は銅で充填される。しかしビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は、本発明の範囲から逸脱することなく他の材料で充填されることもある。本発明の別の実施例では、ビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は完全に金属で充填されないこともある。
【００５４】
図７でさらに示すように、放熱層７４８は基板７２０の下面７２４上に作製される。構造７００では、放熱層７４８は銅またはその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含み得る。集合的に「アンテナ構造」とも称されるアンテナトレース７５４，７５６は基板７２０の下面７２４上にパターニングされ、ビア７５２に接続される。本実施例では、アンテナトレース７５４，７５６は「Ｕ」字の形状を有する。実施例によってはアンテナトレース７５４，７５６は異なる形状を有し得る。本実施例では「アンテナ構造」は２本のアンテナトレース、すなわちアンテナトレース７５４，７５６を含むが、別の実施例で「アンテナ構造」は単一のアンテナトレースを含むこともある。アンテナトレース７５４，７５６は銅またはその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含み得る。図７に示す実施例では、ランドピッチ７４５はたとえば５００．０ミクロンであり、ランド幅７４７はたとえば２５０．０ミクロンであり得る。なお図７では、簡潔さを保つためにビア７２６，７２８，７３０，７５２、およびランド７４４，７４６，７５８，７６０のみについてここで具体的に述べる。
【００５５】
図８の構造８００は、図７で構造７００として底面図を示した本発明の埋込アンテナ実施例の断面図を示す。図８の構造８００は、図７の線８−８に沿った構造７００の断面図に対応する。しかし図７の構造７００とは対照的に、構造８００ではランドはビアに当接するのではなくこれと重なる。たとえばランド８４４はビア８２６に当接するのでなくこれと重なるように示される。これは図７のランド７４４とは対照的であり、ランド７４４はビア７２６と重なるのでなくこれに当接するように示される。構造８００の基板８２０は構造７００の基板７２０に対応する。構造８００のビア８２６，８３０およびビア８２８はそれぞれ構造７００のビア７２６，７３０およびビア７２８に対応する。構造８００のランド８４４，８４６はそれぞれ構造７００のランド７４４，７４６に対応する。構造８００のアンテナトレース８５４，８５６はそれぞれ構造７００のアンテナトレース７５４，７５６に対応する。なお図８では、構造８００はＰＣＢ８５０に取付けられたものとして示される。
【００５６】
次に図８をより詳細に説明すると、図８はダイ取付部８１２によってダイ取付パッド８１１に取付けられた半導体ダイ８１０を示す。ダイ取付パッド８１１は図１の構造１００のダイ取付パッド１１１に対応し、ダイ取付パッド１１１とほぼ同じ材料を含む。ダイ取付パッド８１１はＡＵＳ−５はんだマスクであることができ、これ（すなわちダイ取付パッド８１１）は半導体ダイ８１０直下のはんだマスクの部分を指す。しかしダイ取付パッド８１１ははんだマスク以外の材料を含んでもよい。ダイ取付パッド８１１の厚みはたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。ダイ取付部８１２は図１の構造１００のダイ取付部１１２に対応し、ダイ取付部１１２とほぼ同じ材料を含む。ダイ取付部８１２は銀充填エポキシまたはビスマレミドを含み得る。一般にダイ取付部８１２は、導電性または電気的に絶縁性、熱硬化性接着剤またはこれらの組合せであり得る。しかし本発明の本実施例では、ダイ取付部８１２は導電性かつ熱伝導性である。
【００５７】
さらに図８で示すように、基板８２０の上面８１８にはんだマスク８１３が塗布される。はんだマスク８１３は図１の構造１００のはんだマスク１１３に対応し、はんだマスク１１３とほぼ同じ材料を含む。はんだマスク８１３の厚みはたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。はんだマスク８１３はＡＵＳ−５であり得る。しかしはんだマスク８１３は他の材料を含むこともある。基板８２０の下面８２４にはんだマスク８１５が塗布される。はんだマスク８１５の厚みもまたたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。はんだマスク８１５もまたＡＵＳ−５であり得る。しかしはんだマスク８１５は他の材料を含むこともある。基板８２０の上面８１８上に支持パッド８１７が作製され、これは図１の構造１００の支持パッド１１７に対応する。一実施例で支持パッド８１７は銅であり得る。しかし支持パッド８１７は他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金を含むこともある。なお本発明の一実施例では、半導体ダイ８１０は支持パッド８１７に直接はんだ付けされ得る。
【００５８】
基板８２０の上面８１８上に基板上ダウンボンディング区域８１４が作製される。基板上ダウンボンディング区域８１４は図１の構造１００の基板上ダウンボンディング区域１１４に対応し、基板上ダウンボンディング区域１１４とほぼ同じ材料を含む。図８の構造８００では、基板上ダウンボンディング区域８１４はニッケルめっきした銅を含み得る。基板上ダウンボンディング区域８１４はさらにニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上ダウンボンディング区域８１４は他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含み得る。さらに図８で示すように、半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８にダウンボンディングワイヤ８１６の第１の端部が接着され、基板上ダウンボンディング区域８１４にはダウンボンディングワイヤ８１６の第２の端部が接着される。ダウンボンディングワイヤ８１６は図１の構造１００のダウンボンディングワイヤ１１６に対応し、ダウンボンディングワイヤ１１６とほぼ同じ材料を含む。ダウンボンディングワイヤ８１６は金であり得るが、アルミニウムなどその他の金属を含んでもよい。ダウンボンディングワイヤ８１６の直径はおよそ３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。
【００５９】
さらに図８で示すように、基板８２０は図１の構造１００の基板１２０に対応し、基板１２０とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、基板８２０は２層有機積層体、たとえばポリテトラフルオロエチレン、その他の有機材料たとえばＦＲ４系の積層体、またはセラミック材料などを含み得る。図８の構造８００では、基板８２０の厚み８２２はおよそ２００．０ミクロンである。しかし基板８２０の厚みは本発明の他の実施例では異なり得る。
【００６０】
図８を引続き参照して、第１の複数のビアとも称されるビア８２８と、第２の複数のビアとも称されるビア８２６およびビア８３０とが基板８２０の中に位置する。ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は基板８２０の上面８１８から下面８２４に延在する。ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８はそれぞれ図１の構造１００のビア１２６、ビア１３０およびビア１２８に対応し、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８とほぼ同じ材料を含む。ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は熱伝導性材料を含み得る。ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は銅を含むことができ、実際に例示的な実施例８００ではビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は銅で充填される。しかしビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は、本発明の範囲を逸脱することなくその他の材料で充填されることもある。本発明の別の実施例では、ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は金属で完全には充填されないこともある。
【００６１】
図８に示すように、半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド８０４には信号ボンディングワイヤ８３４の第１の端部が接着され、基板上信号ボンディングパッド８３２には信号ボンディングワイヤ８３４の第２の端部が接着される。信号ボンディングワイヤ８３４は図１の構造１００の信号ボンディングワイヤ１３４に対応し、信号ボンディングワイヤ１３４とほぼ同じ材料を含む。信号ボンディングワイヤ８３４は金であり得るが、アルミニウムなどその他の金属を含んでもよい。信号ボンディングワイヤ８３４の直径は３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。さらに図８で示すように、半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド８０６には信号ボンディングワイヤ８４０の第１の端部が接着され、基板上信号ボンディングパッド８３８には信号ボンディングワイヤ８４０の第２の端部が接着される。信号ボンディングワイヤ８４０は金であり得るが、アルミニウムなどその他の金属を含んでもよい。信号ボンディングワイヤ８４０の直径は３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。
【００６２】
図８において、基板８２０の上面８１８上に基板上信号ボンディングパッド８３２が作製される。基板上信号ボンディングパッド８３２は図１の構造１００の基板上信号ボンディングパッド１３２に対応し、基板上信号ボンディングパッド１３２とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３２はニッケルめっきした銅を含むことができ、さらにニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上信号ボンディングパッド８３２はその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含んでもよい。図８の構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３２はビア８３０と重なる。本発明の別の実施例では、基板上信号ボンディングパッド８３２はビア８３０と重なるのでなくビア８３０に「当接」する。
【００６３】
基板上信号ボンディングパッド８３２と同様に基板上信号ボンディングパッド８３８も基板８２０の上面８１８上に作製される。基板上信号ボンディングパッド８３８は図１の構造１００の基板上信号ボンディングパッド１３８に対応し、基板上信号ボンディングパッド１３８とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３８はニッケルめっきした銅を含み得る。基板上信号ボンディングパッド８３８はさらに、ニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上信号ボンディングパッド８３８はその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含み得る。構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３８はビア８２６と重なる。本発明の別の実施例では、基板上信号ボンディングパッド８３８はビア８２６に「当接」する。
【００６４】
さらに図８に示すように、基板８２０の下面８２４上にランド８４４が作製される。ランド８４４は図１の構造１００のランド１４４に対応し、ランド１４４とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、ランド８４４は銅を含み得る。しかしランド８４４はその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含んでもよい。ランド１４４ははんだ８４７によってＰＣＢ８５０に取付けられる。しかしＰＣＢ８５０にランド８４４を取付けるためには当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。構造８００では、ランド８４４はビア８２６と重なる。本発明の別の実施例では、ランド８４４はビア８２６に「当接」する。
【００６５】
図８を引続き参照して、基板８２０の下面８２４にランド８４６が作製される。ランド８４６は図１の構造１００のランド１４６に対応し、ランド１４６とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、ランド８４６は銅であり得る。しかしランド８４６はその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含んでもよい。図８の構造８００では、ランド８４６ははんだ８５１によりＰＣＢ８５０に取付けられる。しかしＰＣＢ８５０にランド８４６を取付けるためには当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。構造８００では、ランド８４６はビア８３０と重なる。本発明の別の実施例では、ランド８４６はビア８３０に「当接」する。
【００６６】
図８はさらに、図７の放熱層７４８の断面部分８４８を示す。参照を容易にするために、放熱層７４８の断面部分８４８を単に放熱層８４８と称する。図８に示すように、放熱層８４８は基板８２０の下面８２４に対して作製される。図８の構造８００では、放熱層８４８ははんだ８４９によってＰＣＢ８５０に取付けられる。しかしＰＣＢ８５０に放熱層８４８を取付けるためには、当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。
【００６７】
さらに図８では、図７の構造７００のアンテナトレース７５４，７５６に対応するアンテナトレース８５４，８５６の断面部分を示す。しかし参照を容易にするために、図８のアンテナトレース８５４，８５６の断面部分を単にアンテナトレース８５４，８５６と称する。図８は、アンテナトレース８５４，８５６をどのように放熱層８４８で両側から遮蔽するかを示す。具体的には、図８に示すように、ランド８４４，８４６は放熱層８４８によりアンテナトレース８５４，８５６から遮蔽されている。なお放熱層８４８をこの出願では「遮蔽部」とも称する。
【００６８】
図９の構造９００は、図７で構造７００として底面図を示した本発明の埋込アンテナ実施例の別の断面図を示す。図９の構造９００は、図７の線９−９に沿った構造７００の断面図に対応する。図８に示す構造７００の断面図とは対照的に、図９に示す構造７００の断面図は、図７のビア７５２の断面と、アンテナトレース７５４，７５６および放熱層７４８の断面を示す位置で切って見たものである。なお図８に示す構造７００の断面図は、ビア７５２（図７）がある位置で切って見たものではない。
【００６９】
構造９００では、基板９２０は構造７００の基板７２０に対応し、さらに図８の構造８００の基板８２０に対応する。ビア９２６は構造７００のビア７２６に対応し、さらに構造８００のビア８２６に対応する。ビア９５２は構造７００のビア７５２に対応する。ランド９４４，９４６はそれぞれ構造７００のランド７４４，７４６に対応し、さらに構造８００のランド８４４，８４６に対応する。図９はさらに、図７の放熱層７４８の断面部分９４８を示す。参照を容易にするために、放熱層７４８の断面部分９４８を単に放熱層９４８と称する。
【００７０】
さらに図９では、図７の構造７００のアンテナトレース７５４，７５６に対応するアンテナトレース９５４，９５６の断面部分を示す。しかし参照を容易にするために、図９のアンテナトレース９５４，９５６の断面部分を単にアンテナトレース９５４，９５６と称する。図９は、アンテナトレース９５４，９５６をどのように放熱層９４８で両側から遮蔽するかを示す。より具体的には、図９に示すように、ランド９４４，９４６は放熱層９４８によってアンテナトレース９５４，９５６から遮蔽されている。
【００７１】
次に図９の他の要素を説明すると、半導体ダイ９１０がダイ取付部９１２によってダイ取付パッド９１１に取付けられたものとして示される。半導体ダイ９１０、ダイ取付パッド９１１およびダイ取付部９１２はそれぞれ図８の構造８００の半導体ダイ８１０、ダイ取付パッド８１１およびダイ取付部８１２に対応する。基板９２０の上面９１８にははんだマスク９１３が塗布され、基板９２０の下面９２４にははんだマスク９１５が塗布される。構造９００のはんだマスク９１３，９１５はそれぞれ構造８００のはんだマスク８１３，８１５に対応する。基板９２０の上面９１８上には支持パッド９１７が作製され、構造８００の支持パッド８１７に対応する。基板９２０の上面９１８上には基板上ダウンボンディング区域９１４が作製され、構造８００の基板上ダウンボンディング区域８１４に対応する。
【００７２】
さらに図９に示すように、半導体ダイ９１０上にある半導体ダイ上接地ボンディングパッド９０８にはダウンボンディングワイヤ９１６の第１の端部が接着され、基板上ダウンボンディング区域９１４にはダウンボンディングワイヤ９１６の第２の端部が接着される。構造９００のダウンボンディングワイヤ９１６、半導体ダイ上接地ボンディングパッド９０８および半導体ダイ９１０はそれぞれ、図８の構造８００のダウンボンディングワイヤ８１６、半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８および半導体ダイ８１０に対応する。ビア９２６，９５２が基板９２０の中に位置し、基板９２０の上面９１８から下面９２４に延在する。
【００７３】
図９を引続き参照して、半導体ダイ９１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０４には信号ボンディングワイヤ９３４の第１の端部が接着され、基板上信号ボンディングパッド９３２には信号ボンディングワイヤ９３４の第２の端部が接着される。半導体ダイ９１０上にある半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０６には信号ボンディングワイヤ９４０の第１の端部が接着され、基板上信号ボンディングパッド９３８には信号ボンディングワイヤ９４０の第２の端部が接着される。基板９２０の上面９１８上には基板上信号ボンディングパッド９３２，９３８が作製される。
【００７４】
さらに図９で示すように、トレース９１９は基板上信号ボンディングパッド９３２とビア９５２とを接続する。トレース９１９は基板９２０の上面９１８上に作製される。構造９００ではトレース９１９は銅を含み得るが、その他の金属たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金を含んでもよい。基板９２０の下面９２４にはランド９４４，９４６が作製される。図９の構造９００において、ランド９４４，９４６はそれぞれはんだ９４７，９５１によりＰＣＢ９５０に取付けられる。
【００７５】
さらに図９に示すように、基板９２０の下面９２４に対してアンテナトレース９５４，９５６が作製され、ビア９５２によりトレース９１９に接続される。別の実施例（いずれの図面にも示さず）では、アンテナトレース９５４，９５６はＰＣＢ９５０にはんだ付けされ、ＰＣＢ９５０上のトレースによってランド、たとえば図９のランド９４４へ経路付けられる。このような実施例では、放熱層（または「遮蔽部」）９４８内に開口部を設けて、該トレースをアンテナトレース９５４，９５６からランド９４４などのランドへ経路付けできるようにする必要がある。さらにこのような実施例では、アンテナトレース９５４，９５６は、たとえば図９のランド９４４、ビア９２６、基板上信号ボンディングパッド９３８、および信号ボンディングワイヤ９４０を介して、ボンディングパッド、たとえば半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０６に接続され得る。
【００７６】
図１０の構造１０００は、図７で構造７００として底面図を示し、かつ図８および図９で構造８００，９００として２つの例示的な断面図を示した、本発明の埋込アンテナ実施例の上面図を示す。構造１０００は、図９の基板９２０（または図８の基板８２０）に対応する基板１０２０を備える。しかし図９の構造９００および図８の構造８００とは対照的に、構造１０００では、基板上信号ボンディングパッドはビアと重なるのでなくこれに当接する。たとえば基板上信号ボンディングパッド１０３８はビア１０２６と重なるのでなくこれに当接するように示される。これは図９の基板上信号ボンディングパッド９３８とは対照的であり、基板上信号ボンディングパッド９３８はビア９２６に当接するのではなく、これと重なるように示される。同様にこれは図８の基板上信号ボンディングパッド８３８と対照的であり、基板上信号ボンディングパッド８３８はビア８２６に当接するのでなく、これと重なるように示される。
【００７７】
図１０の構造１０００では、半導体ダイ１０１０は図８の構造８００の半導体ダイ８１０に対応し、さらに図９の構造９００の半導体ダイ９１０に対応する。トレース１０１９およびビア１０２６，１０５２はそれぞれ構造９００のトレース９１９およびビア９２６，９５２の上面である。基板上信号ボンディングパッド１０３２，１０３８はそれぞれ図９の構造９００の基板上信号ボンディングパッド９３２，９３８に対応する。信号ボンディングワイヤ１０３４，１０４０はそれぞれ図９の構造９００の信号ボンディングワイヤ９３４，９４０に対応する。なお図１０では、簡潔さを保つためにビア１０２６，１０５２、基板上信号ボンディングパッド１０３２，１０３８および信号ボンディングワイヤ１０３２，１０４０のみについてここで具体的に述べる。
【００７８】
次に図１０をより詳細に説明すると、基板１０２０の上面１０１８に半導体ダイ１０１０が取付けられる。基板上信号ボンディングパッド１０３２には信号ボンディングワイヤ１０３４の第１の端部が接着され、半導体ダイ１０１０上にある半導体ダイ上信号ボンディングパッド１００４には信号ボンディングワイヤ１０３４の第２の端部が接着される。基板上信号ボンディングパッド１０３８には信号ボンディングワイヤ１０４０の第１の端部が接着され、半導体ダイ１０１０上にある半導体ダイ上信号ボンディングパッド１００６には信号ボンディングワイヤ１０４０の第２の端部が接着される。トレース１０１９は基板上信号ボンディングパッド１０３２とビア１０５２とを接続する。図１０の破線で示すように、ビア１０５２、およびトレース１０１９の一部は、半導体ダイ１０１０の下に位置する。なお、構造７００，８００，９００，１０００においてさまざまな図を示した本発明の埋込アンテナ実施例は、図５を参照して記述したものと同様のプロセス工程を用いて作製されるため、これらプロセス工程はここでは繰返さない。
【００７９】
ここで、図７、図８、図９および図１０に示す本発明の埋込アンテナ実施例の電気特性および熱特性について、本発明の埋込アンテナ実施例の特定の例示的な断面図として図８の構造８００を用いて述べる。構造８００では、ダウンボンディングワイヤ８１６は、半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８と、基板上ダウンボンディング区域８１４との電気的接地接続をもたらす。基板上ダウンボンディング区域８１４は半導体ダイ８１０に極めて近接して位置する。基板上ダウンボンディング区域８１４が半導体ダイ８１０に極めて近接して位置していることによって、構造８００では、半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８と基板上ダウンボンディング区域８１４との間の電気的接地接続の長さが最短になる。
【００８０】
支持パッド８１７は、半導体ダイ上接地ボンディングパッドに大きな共通接地接続を与えることで半導体ダイ８１０のための「接地面」として機能する。こうして半導体ダイ上接地パッド８０８は、ダウンボンディングワイヤ８１６によって基板上ダウンボンディング区域８１４に電気的に接続され、この基板上ダウンボンディング区域８１４は支持パッド８１７の一部である。基板上ダウンボンディング区域８１４は支持パッド８１７の一部であるため、構造８００では、半導体ダイ上接地パッド８０８と支持パッド８１７との間の電気的接地接続の長さが最短になる。さらに、ビア８２８は支持パッド８１７と放熱層８４８とを電気的に接続する。こうして基板上ダウンボンディング区域８１４、支持パッド８１７、ビア８２８、および放熱層８４８は一緒になって、半導体ダイ上接地パッド８０８と放熱層８４８との間に、最短の長さで抵抗が低くかつインダクタンスの低い接地接続をもたらす。
【００８１】
加えて、図８の構造８００では、多数のビア８２８を用いることがあり得る。ビア８２８は支持パッド８１７と放熱層８４８との間で並列に電気的に接続されるため、これら（すなわちビア８２８）が支持パッド８１７と放熱層８４８との間にもたらす経路は、単一のビアがもたらすであろう経路よりも抵抗およびインダクタンスがはるかに低い。こうして多数のビア、たとえば図８のビア８２８を用いることで、構造８００における支持パッド８１７と放熱層８４８との間の電気的接地接続は、抵抗が低く、インダクタンスが低く、かつ長さが最短となる。
【００８２】
本発明の利点の１つとして、基板上ダウンボンディング区域８１４が「ダブルボンディング」として知られる手順を可能にするのに十分なサイズなので、ダウンボンディングワイヤ８１６により生じる寄生インダクタンスおよび抵抗をさらに抑制できることがある。「ダブルボンディング」では、半導体ダイ上接地ボンディングパッドと基板上ダウンボンディング区域との間で、２本のダウンボンディングワイヤが並列接続される。構造８００では、たとえば図８の半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８と基板上ダウンボンディング区域８１４との間に２本のダウンボンディングワイヤが接続され得る。半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８と基板上ダウンボンディング区域８１４との間で２本の並列のダウンボンディングワイヤにより生じる寄生インダクタンスおよび抵抗は、単一のダウンボンディングワイヤにより生じる寄生インダクタンスおよび抵抗のおよそ２分の１となる。
【００８３】
図８に示す本発明の実施例では、基板上信号ボンディングパッド８３２，８３８はそれぞれビア８３０，８２６と重なる。またランド８４６，８４４はそれぞれビア８３０，８２６と重なる。こうしてビア８３０，８２６は、それぞれ基板上信号ボンディングパッド８３２，８３８とランド８４６，８４４との間に最短の長さの電気的接続をもたらす。こうしてそれぞれ「重なる」ビア８３０，８２６を利用することで、構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３２，８３８とランド８４６，８４４との間に生じる寄生インダクタンスが最小限に抑えられる。換言すると、ビア８３０，８２６との接続のために配線が必要でないことの結果、他では配線によって導入されるであろう寄生インダクタンスおよび抵抗が減少する。
【００８４】
さらに、図８の構造８００を参照して見たように、本実施例は支持パッド８１７、ビア８２８および放熱層８４８を介して過度の熱を熱伝導により半導体ダイ８１０から除去することを可能にする。構造８００では、ビア８２８は銅などの熱伝導性金属で充填され得る。追加の銅をビア８２８に加えることでその断面積が増大する。こうして、熱を熱伝導できる断面積をより大きくすることによってビア８２８の熱伝導が増大する。構造８００では、支持パッド８１７は銅などの熱伝導性金属であり得る。また、支持パッド８１７の表面積が大きいため、半導体ダイ８１０により生じた熱を伝導させる通路が大きくなる。同様に、アンテナトレース８５４，８５６のための遮蔽部としても用いられる放熱層８４８は銅などの熱伝導性金属であることができ、放熱層８４８の表面積が大きいため、ビア８２８を通って流れる熱を伝導させる通路が大きくなる。ビア８２８はまた、支持パッド８１７と放熱層８４８との間における効率的な「多数」の熱接続をもたらす。こうして支持パッド８１７，ビア８２８および放熱層８４８を利用することで、構造８００において半導体ダイ８１０により生じた熱を放熱するための効果的な機構が得られる。
【００８５】
なお、図８の構造８００およびＰＣＢ８５０の製造に用いられる材料の相違のため、構造８００とＰＣＢ８５０との熱膨張係数（「ＣＴＥ」）には差異が存在することがある。結果として、構造８００が動作的または環境的な要因のために高温になると、構造８００はＰＣＢ８５０とは異なるレートで膨張し得る。構造８００とＰＣＢ８５０との膨張レートの差により、構造８００とＰＣＢ８５０とを接続する「はんだ接合」に、対応する歪みが生じる。「はんだ接合」は、ＰＣＢ８５０とランド８４４，８４６との間の、図８のそれぞれはんだ８４７，８５１と称される個々のはんだ接続、および、ＰＣＢ８５０と放熱層８４８との間の、はんだ８４９とも称されるはんだ接続を含む。しかし放熱層８４８のサイズはランド８４４，８４６よりもはるかに大きい。放熱層８４８のサイズがこのように相対的に大きいため、放熱層８４８は対応してより大きい量の、その「はんだ接合」にかかる全体的な歪みを吸収できる。したがって放熱層８４８は、その「はんだ接合」にかかる大きな量の全体的な歪みを吸収することで、構造８００の物理的信頼性を向上させる。
【００８６】
図９を参照して、アンテナトレース９５４，９５６は、ビア９５２、トレース９１９、基板上信号ボンディングパッド９３２、そして信号ボンディングワイヤ９３４を介して、半導体ダイ９１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０４に電気的に接続されている。換言すると、半導体ダイ９１０は、半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０４、信号ボンディングワイヤ９３４、基板上信号ボンディングパッド９３２、トレース９１９、そしてビア９５２を介して、アンテナトレース９５４，９５６に結合される。半導体ダイ９１０とアンテナトレース９５４，９５６とは支持パッド９１７によって互いから「遮蔽」され、これは図８のビア８２８などのビア（図９には示さず）および放熱層９４８を介して接地接続される。こうして本発明の本実施例は、構造であって、半導体ダイを収容し、支持し、これを構造内に埋込まれたアンテナに電気的に接続する、構造および方法を提供する。さらに本発明の本実施例は、半導体ダイを収容し、支持し、これに電気的に接続される構造およびその中にアンテナを埋込むための方法であって、寄生が低く放熱が効率的でインダクタンスおよび抵抗の低い接地を提供する、構造および方法を提供する。
【００８７】
本発明についての以上の記載から、本発明の概念をその範囲から逸脱することなく実現するためにさまざまな技術が使用可能であることが明らかである。さらに或る実施例を特定的に参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の意味および範囲から逸脱することなく形および詳細において変更を加え得ることが理解できるであろう。たとえば、上述の本発明の例示的な埋込アンテナ実施例では、アンテナ構造は基板の下面にパターニングされているが、アンテナ構造のパターニングを基板の上面に行なっても構わない。ここに記載の実施例は、すべての点において制限的でなく例示的なものと考えられるべきである。さらに、本発明はここに記載した特定の実施例には限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく多くの再構成、変更および代用が可能であることが理解されるべきである。
【００８８】
以上、埋込アンテナを伴うリードレスチップキャリアの構造および製造方法を記載した。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施例における例示的なビアの上面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの断面図である。
【図３】「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例を示す上面図である。
【図４】「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例を示す底面図である。
【図５】本発明の一実施例を作製する例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図６】「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例を示す底面図である。
【図７】本発明の例示的な埋込アンテナ実施例を示す底面図である。
【図８】本発明の例示的な埋込アンテナ実施例を示す断面図である。
【図９】本発明の例示的な埋込アンテナ実施例を示す別の断面図である。
【図１０】本発明の例示的な埋込アンテナ実施例を示す上面図である。
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本願は、２０００年１１月１５日に出願され、本願の譲受人に譲渡された、「リードレスチップキャリアの設計および構造（Leadless Chip Carrier Design and Structure）」と題された係属中の親出願連続番号第０９／７１３，８３４号の部分的継続出願であり、かつその出願日の利益を主張し、これにて引用により完全に援用する。
【０００２】
１．発明の分野
本発明は一般的に半導体チップ実装の分野に属する。より特定的に本発明は、リードレスチップキャリアの設計および構造の分野に属する。
【背景技術】
【０００３】
２．背景技術
半導体製造業界は、ダイの小型化および複雑化への要求と常に直面している。また、この小型化され複雑化したダイはより高い周波数で走らなければならない。装置の小型化、複雑化および高速化の要求はその結果として、ダイそのものの製造に新たな困難を引起こしたばかりでなく、ダイを収容して「オフチップ」装置との電気的接続を行なうのに用いられる種々のパッケージ、構造またはキャリアの製造においても新たな困難を引起こしている。
【０００４】
たとえば、より高い周波数に対する要求は、とりわけ「オンチップ」寄生および「オフチップ」寄生を最小限に抑えなければならないことを意味する。たとえば寄生インダクタンス、静電容量および抵抗はいずれも、ダイおよびその関連のオフチップ構成要素の電気的性能に悪影響を与えるため、これらを最小限に抑える必要がある。ＲＦ（「無線周波数」）半導体装置は高い周波数で走るため、これら装置（すなわちＲＦ装置）は、極めて低い寄生を特に必要とする装置の重要なカテゴリを構成している。
【０００５】
最近、個別の半導体パッケージに対して、表面実装型のチップおよびチップキャリアが普及している。個別の半導体パッケージは典型的に、個別の半導体パッケージを印刷回路板に実装して電気的に接続するための多数の「ピン」を有し、これは「フットプリント」とも呼ばれる比較的大きな空間を必要とし得る。また、表面実装型の装置およびチップキャリアなどの代替案が普及してきたさらなる理由としては、個別の半導体パッケージの製造にかかる費用および時間や、印刷回路板に多数の孔を穿孔するのにかかる費用および時間がある。
【０００６】
さまざまなチップキャリア設計を達成する種々の試みが当該技術で行われている。「電子部品及び配線基板装置」と題され、南真澄を発明者の１人とする、１９９８年１１月２４日に公開の日本国特許公開番号第１０３１３０７１号では、半導体素子が発する熱を放熱処理する構造が開示されている。この構造は、配線基板に形成され金属を充填した貫通孔を設けており、これがベアチップから放出された熱を、配線基板の下面にある放熱パターンを通じて放熱板へと伝達させる。
【０００７】
「電子部品搭載用基板」と題され、藤川治を発明者の１人とする、１９９０年２月２７日公開の日本国特許公開番号第０２０５８３５８号では、基板であって、その金属めっきされた上面と下面との間に挟まれた８個の熱伝導性樹脂充填孔を含む中心区域を伴うものが開示されている。この後、基板の金属めっきされた上面の中心区域に電子部品を銀ペースト接着剤で取付けることにより、放熱および湿気に対する抵抗を改良させる。
【０００８】
「積層ガラスセラミック回路基板」と題され、宮西健次を発明者の１人とする、１９９７年６月１０日公開の日本国特許公開番号第０９１５３６７９号では、７層の積み重ねられたガラスセラミック層を含む積層ガラスセラミック回路基板が開示されている。この積み重ねられた多層ガラスセラミック回路基板はさらに、金または銅を含むいくつかのビアホールを備えており、上面および下面にある表面導体がこのビアホールを覆っている。上部の導体はＩＣチップのヒートシンクとして機能する。
【０００９】
「半導体装置」と題され、吉田一男を発明者の１人とする、１９９８年１２月１８日公開の日本国特許公開番号第１０３３５５２１号では、セラミック基板に形成されたサーマルビアが開示されており、半導体チップはこのサーマルビアの上に搭載される。サーマルビアの孔の上部は、径方向で外方に行くにつれて浅くなるようにセラミック基板に形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
印刷回路板上にチップを搭載するための従来のチップキャリア構造にはいくつかの欠点がある。たとえば従来のチップキャリアはなおあまりに多くの寄生を導入し、ダイへの接地接続のインダクタンスおよび抵抗はなお低いものではない。さらに、従来のチップキャリアの放熱能力は極めて限られたものであり、これに付随して、劣悪な放熱の結果としての信頼性の問題を抱えている。たとえばＲＦ用途などの高周波用途では、単一のダイによって数ワットの電力が生成される。半導体ダイおよびチップキャリアは異なった材料からなり、その各々が異なる熱膨張係数を有するため、これらはダイの生成する熱に対して異なった反応を示す。その結果としての熱応力のため、ダイとチップキャリアとの間に亀裂が生じたり、これらが分離したりするおそれがあり、結果として電気的および機械的故障を招くことがある。したがって熱を首尾よく放熱することは重要事であり、新規の構造および方法を必要としている。
【００１１】
また、小型化、複雑化および高速化した、高周波数で動作する装置、たとえば無線通信装置およびBluetooth RF送受信機などにおける要件の結果として、小型アンテナに対する需要が増大している。こうして、無線通信装置の小型化により、小型アンテナであって、このアンテナに結合された半導体ダイを収容する同じ「パッケージ」に統合されたものに対する需要が生じている。上述のように、小型化・複雑化し高周波数で動作する半導体ダイにおいては、半導体ダイを支持し、収容し、かつこれを印刷回路板と電気的に接続し、同時に寄生が低く放熱が効率的でインダクタンスおよび抵抗の低い接地を提供する構造が必要とされている。
【００１２】
したがって、半導体ダイを収容し、支持し、これを構造内に埋込まれたアンテナと電気的に接続する、新規で信頼性の高い構造および方法であって、個別の半導体パッケージおよび従来のチップキャリアの抱えていた問題を克服するものが必要とされている。より特定的には、半導体ダイを収容し、支持し、これと電気的に接続された構造にアンテナを埋込むための、新規で信頼性の高い構造および方法であって、寄生が低く放熱が効率的でインダクタンスおよび抵抗の低い接地を提供するものが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の概要
本発明は、埋込アンテナを伴うリードレスチップキャリアの構造および製造方法に向けられたものである。本発明は、半導体ダイが生じさせる熱の効率的な放熱を可能にする構造を開示する。本発明はさらに、埋込アンテナを含む構造であって、寄生が低く、インダクタンスおよび抵抗の低い接地接続を半導体ダイに与える構造を開示する。
【００１４】
一実施例で本発明は、半導体ダイを受けるための上面を有する基板を備える。たとえばこの基板は、ポリテトラフルオロエチレン材料またはＦＲ４系の積層材料などの有機材料を含み得る。別の例として、基板はセラミック材料を含み得る。本発明の一局面に従うと、基板の下面にアンテナがパターニングされる。アンテナをビアに結合し、さらにビアを通じて基板上信号ボンディングパッドおよび半導体ダイ上信号ボンディングパッドに結合することによって、アンテナへ容易に接近可能となる。
【００１５】
一実施例で本発明は、基板内の少なくとも１つのビアを備える。本発明の少なくとも１つのビアは、半導体ダイの信号ボンディングパッドと印刷回路板との間に電気的接続をもたらす。上記少なくとも１つのビアは、銅などの導電性および熱伝導性材料を含み得る。上記少なくとも１つのビアは、基板上ボンディングパッドと印刷回路板との間に電気的接続をもたらす。基板上ボンディングパッドは、信号ボンディングワイヤによって半導体ダイの信号ボンディングパッドに接続される。上記少なくとも１つのビアはさらに、半導体ダイの信号ボンディングパッドと、印刷回路板に電気的に接続されたランドとの間に電気的接続をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
発明の詳細な説明
本発明は、埋込アンテナを伴うリードレスチップキャリアの構造および製造方法に向けられたものである。以下の記載は、本発明のさまざまな実施例および実現例にかかわる特定の情報を含む。当業者であれば、この出願で具体的に述べるものとは異なる態様で本発明が実施可能であることが理解できるであろう。さらに、本発明を不明瞭にすることを避けるために、本発明の特定の詳細のうちいくつかについては述べない。この出願に記載されない特定の詳細は当業者の知識に属する。
【００１７】
この出願における図面およびその添付の詳細な説明は、本発明の例示的な実施例に向けられたものにすぎない。簡潔さを保つため、本発明の原理を用いる本発明の他の実施例については、この出願において特定的に記載せず、ここにある図面で特定的に説明しない。
【００１８】
図１の構造１００は、本発明の一実施例に従う例示的な構造の断面図を示す。構造１００は、図１の印刷回路板（「ＰＣＢ」）１５０に取付けられたものとして示される。構造１００を参照して、半導体ダイ１１０はダイ取付部１１２によってダイ取付パッド１１１に取付けられる。なお半導体ダイ１１０などの「半導体ダイ」を、この出願においては「チップ」または「半導体チップ」とも称する。ダイ取付パッド１１１はＡＵＳ−５はんだマスクであることができ、これ（すなわちダイ取付パッド１１１）は、半導体ダイ１１０直下のはんだマスクの部分を指す。はんだマスクの形成およびパターニングについてはこの出願の後の段落でより詳細に述べる。しかしながら、ダイ取付パッド１１１ははんだマスク以外の材料を含むこともある。ダイ取付パッド１１１の厚みはたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。ダイ取付部１１２は、銀充填のエポキシまたはビスマレミド（bismalemide）を含み得る。一般にダイ取付部１１２は、導電性または電気的に絶縁性の熱硬化性接着剤、またはその組合せであり得る。しかし本発明の本実施例では、ダイ取付部１１２は導電性および熱伝導性である。
【００１９】
基板１２０の上面１１８にはんだマスク１１３が塗布される。はんだマスク１１３の厚みはたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。はんだマスク１１３はＡＵＳ−５であり得る。しかしはんだマスク１１３は他の材料を含むこともある。基板１２０の下面１２４にははんだマスク１１５が塗布される。はんだマスク１１５の厚みもまたたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。はんだマスク１１５もまたＡＵＳ−５であり得る。しかしはんだマスク１１５は他の材料を含んでもよい。基板１２０の上面１１８上に支持パッド１１７が作製され、一実施例で支持パッド１１７は銅であり得る。しかし支持パッド１１７は他の材料を含んでもよい。たとえば支持パッド１１７はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金であり得る。なお本発明の一実施例では、半導体ダイ１１０は支持パッド１１７に直接はんだ付けされ得る。支持パッド１１７の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。
【００２０】
基板１２０の上面１１８上に基板上ダウンボンディング区域１１４が作製される。図１の構造１００では、基板上ダウンボンディング区域１１４は、ニッケルめっきした銅を含み得る。基板上ダウンボンディング区域１１４はさらに、ニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上ダウンボンディング区域１１４は他の金属を含んでもよい。たとえば基板上ダウンボンディング区域１１４はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金であり得る。基板上ダウンボンディング区域１１４の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。半導体ダイ１１０上においては、ダウンボンディングワイヤ１１６の第１の端部が半導体ダイ上接地ボンディングパッド１０８に接着される。ダウンボンディングワイヤ１１６の第２の端部は基板上ダウンボンディング区域１１４に接着される。ダウンボンディングワイヤ１１６は金であり得るが、アルミニウムなど他の金属を含んでもよい。ダウンボンディングワイヤ１１６の直径はおよそ３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。
【００２１】
基板１２０は、ポリテトラフルオロエチレンなどの２層有機積層体を含み得る。しかし基板１２０は、ＦＲ４系の積層体など他の有機材料を含んでもよい。本発明の一実施例では、基板１２０はセラミック材料であり得る。図１の構造１００では、基板１２０の厚み１２２はおよそ２００．０ミクロンである。しかし基板１２０の厚みは本発明の他の実施例では異なり得る。
【００２２】
図１を引続き参照して、第１の複数のビアとも称されるビア１２８、ならびに第２の複数のビアとも称されるビア１２６およびビア１３０が基板１２０の中に位置している。ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は、基板１２０の上面１１８から下面１２４に延在する。ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は熱伝導性材料を含み得る。ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は銅を含むことができ、実際に例示的な構造１００では、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は銅で充填される。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８を他の材料で充填してもよい。本発明の別の実施例では、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８は金属で完全には充填されないこともある。一般にビア１２８、ビア１２６およびビア１３０は類似の構造を有する。このため、説明のための例として例示的なビア１２６の構造について、図２Ａおよび図２Ｂを参照してより詳細に、具体的には破線１４２で囲まれた領域に関して説明する（破線１４２は図２Ｂの破線２４２で囲まれた領域に対応する）。
【００２３】
図１に示すように、半導体ダイ１１０上にある半導体ダイ上信号ボンディングパッド１０４には、信号ボンディングワイヤ１３４の第１の端部が接着される。信号ボンディングワイヤ１３４の第２の端部は基板上信号ボンディングパッド１３２に接着される。信号ボンディングワイヤ１３４は金であり得るが、アルミニウムなど他の金属を含んでもよい。信号ボンディングワイヤ１３４の直径は３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。図１でさらに示されるように、半導体ダイ１１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド１０６には、信号ボンディングワイヤ１４０の第１の端部が接着される。信号ボンディングワイヤ１４０の第２の端部は基板上信号ボンディングパッド１３８に接着される。信号ボンディングワイヤ１４０は金であり得るが、アルミニウムなど他の金属を含んでもよい。信号ボンディングワイヤ１４０の直径は３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。
【００２４】
図１において、基板上信号ボンディングパッド１３２は基板１２０の上面１１８上に作製される。構造１００において、基板上信号ボンディングパッド１３２はニッケルめっきした銅を含み得る。基板上信号ボンディングパッド１３２はさらに、ニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上信号ボンディングパッド１３２は他の金属を含んでもよい。たとえば基板上信号ボンディングパッド１３２はアルミニウム、モリブデン、タングステンまたは金であり得る。基板上信号ボンディングパッド１３２の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。図１の構造１００では、基板上信号ボンディングパッド１３２はビア１３０と重なる。本発明の別の実施例では、基板上信号ボンディングパッド１３２はビア１３０と重なるのでなくビア１３０に「当接（abut）」する。
【００２５】
基板上信号ボンディングパッド１３２と同様に、基板上信号ボンディングパッド１３８が基板１２０の上面１１８上に作製される。構造１００では、基板上信号ボンディングパッド１３８はニッケルめっきした銅を含み得る。基板上信号ボンディングパッド１３８はさらに、ニッケルめっきした銅の上の金めっきの層を含み得る。しかし基板上信号ボンディングパッド１３８は他の金属を含んでもよい。たとえば基板上信号ボンディングパッド１３８はアルミニウム、モリブデン、タングステンまたは金であり得る。基板上信号ボンディングパッド１３８の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。構造１００において、基板上信号ボンディングパッド１３８はビア１２６と重なる。本発明の別の実施例では、基板上信号ボンディングパッド１３８はビア１２６に当接する。
【００２６】
やはり図１に示すように、ランド１４４が基板１２０の下面１２４に作製される。構造１００において、ランド１４４は銅を含み得る。しかしランド１４４は、アルミニウム、モリブデン、タングステン、または金など他の金属を含んでもよい。ランド１４４の作製については、後に図５を参照してより詳細に説明する。ランド１４４ははんだ１４７によって印刷回路板（「ＰＣＢ」）１５０に取付けられる。しかしランド１４４をＰＣＢ１５０に取付けるためには、当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。構造１００において、ランド１４４はビア１２６と重なる。本発明の別の実施例では、ランド１４４はビア１２６と重なるのでなくビア１２６に当接する。
【００２７】
ランド１４４と同様に、ランド１４６が基板１２０の下面１２４に作製される。構造１００において、ランド１４６は銅であり得る。しかしランド１４６はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金など他の金属を含んでもよい。ランド１４４の作製については後に図５を参照してより詳細に説明する。図１の構造１００において、ランド１４６ははんだ１４７によってＰＣＢ１５０に取付けられる。しかしランド１４６をＰＣＢ１５０に取付けるためには、当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。構造１００において、ランド１４６はビア１３０と重なる。本発明の別の実施例では、ランド１４４はビア１２６に当接し得る。
【００２８】
図１でさらに示されるように、基板１２０の下面１２４に対して放熱層１４８が作製される。構造１００において、放熱層１４８は銅であり得る。しかし放熱層１４８はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金など他の金属を含んでもよい。例示的な構造１００において、放熱層１４８ははんだ１４７によってＰＣＢ１５０に取付けられる。しかし放熱層１４８をＰＣＢ１５０に取付けるためには、当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。放熱層１４８の作製については図５を参照して詳細に説明することになる。
【００２９】
図２Ａは、図１の領域１４２に対応する図２Ｂの領域２４２の上面図を示す。具体的には、基板２２０、ビア２２６および基板上信号ボンディングパッド２３８はそれぞれ、図１の基板１２０、ビア１２６および基板上信号ボンディングパッド１３８に対応する。図２Ａはさらにビアホール２６２を示す。図２Ａの線１−１に沿った断面図である図１ではビアホール２６２は見えない。これに対し、図２Ｂは図２Ａの線Ｂ−Ｂに沿った断面図であるため、図２Ｂではビアホール２６２が見える。ビア２２６、ボンディングパッド２３８およびビアホール２６２については、後に図２Ｂを参照して詳細に説明する。
【００３０】
図２Ｂは図２Ａの線Ｂ−Ｂに沿った領域２４２の断面図を示す。一方、図１の領域１４２は図２Ａの線１−１に沿った断面図を示す。具体的には、上面２１８、基板２２０、下面２２４、ビア２２６、基板上信号ボンディングパッド２３８、およびランド２４４はそれぞれ、図１の上面１１８、基板１２０、下面１２４、ビア１２６、基板上信号ボンディングパッド１３８、およびランド１４４に対応する。
【００３１】
図２Ｂにおいて、ランドパッド厚み２５２はおよそ１２．７〜３０．０ミクロンであり得る。ビア穿孔直径２５４は１５０．０ミクロンであり、一方でボンディングパッド厚み２５６はおよそ１２．７〜３０．０ミクロンであり得る。ビア壁厚み２５８はおよそ２０．０ミクロンであり得る。ビアホール直径２６０はおよそ１１０．０ミクロンであり得る。なお説明を簡単にする目的から、図２Ａおよび図２Ｂのこれらさまざまな寸法は同じ割合で描かれてはいない。
【００３２】
ビア２２６の作製は基板２２０で始まる。本発明の一実施例では、基板２２０の上面２１８および下面２２４に銅を積層し得る。基板２２０の上面２１８および下面２２４に積層された銅の厚みはたとえば１５．０ミクロンであり得る。しかし基板２２０の上面２１８および下面２２４には他の金属を積層してもよい。たとえば、基板２２０の上面２１８および下面２２４に積層される金属はアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金であり得る。次に、ビア穿孔直径２５４を有するビア開口部が、予め定められた場所で基板２２０を通じて穿孔される。次に基板２２０を銅めっきし、ビア壁厚み２５８に対応してビア開口部の内側に銅の層を形成する。しかし基板２２０を他の金属でめっきしてもよい。こうして、図２Ａおよび図２Ｂに示すビアホール直径２６２を有するビア２２６が作製される。ビア２２６を作製する上述のプロセスは、図１の構造１００のビア１３０およびビア１２８の作製にも当てはまる。
【００３３】
図３の構造３００は、「鋸歯切り分け（saw singulation）」工程の終了後における、本発明の一実施例に従う例示的な構造の上面図を示し、この鋸歯切り分け工程は、簡単には基板１２０（図１）をダイシングして、図３の構造３００に対応する図１の構造１００などの「切り分けられた」構造を達成することに関する。鋸歯切り分け工程は、図５を参照してより詳細に説明するプロセスにおける最後の工程の１つである。したがって構造３００は、図１の基板１２０に対応する基板３２０を備える。しかし、図１の構造１００とは対照的に、構造３００では基板上ボンディングパッドはビアと重なるのでなくこれに当接する。たとえば基板上信号ボンディングパッド３３８は、ビア３２６と重なるのではなくこれに当接するように示される。これは図１の基板上信号ボンディングパッド１３８とは対照的であり、基板上信号ボンディングパッド１３８はビア１２６に当接するのではなくこれと重なるように示されている。構造３００を引続き参照して、基板上信号ボンディングパッド３３８にはボンディングワイヤ３４０の第１の端部が接着される。半導体ダイ３１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド３０６には、ボンディングワイヤ３４０の第２の端部が接着される。なお図３では、簡潔さを保つため、ビア３２６、基板上信号ボンディングパッド３３８、ボンディングワイヤ３４０、および半導体ダイ上信号ボンディングパッド３０６のみについてここで具体的に述べる。
【００３４】
図３の構造３００の形状は正方形であり得る。たとえば、切り分けられた構造３００の構造３２０の辺３８４および辺３８６は各々４．０ミリメートルであり得る。他の例としては、他の正方形「パッケージサイズ」は５．０ミリメートル×５．０ミリメートル、６．０ミリメートル×６．０ミリメートル、または７．０ミリメートル×７．０ミリメートルであり得る。別の実施例では、構造３００の形状は矩形であり得る。矩形の実施例の「パッケージサイズ」は３．９ミリメートル×４．９ミリメートルであり得る。他の例としては、矩形の実施例の他の「パッケージサイズ」は４．４ミリメートル×６．５ミリメートルまたは４．４ミリメートル×７．８ミリメートルであり得る。
【００３５】
図４の構造４００は、「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例に従う例示的な構造の底面図を示す。構造４００は図１の基板１２０に対応する基板４２０を備える。しかし図１の構造１００とは対照的に、構造４００ではランドはビアと重なるのでなくこれに当接する。たとえばランド４４４はビア４２６と重なるのでなく、これに当接するように示される。これは図１のランド１４４とは対照的であり、ランド１４４はビア１２６に当接するのではなくこれと重なるように示されている。さらに、ランドおよびビアを放熱層と接続するトレース、たとえば図４のトレース４１４，４３０，４３６，４４２は、図１の構造１００では示されていない。
【００３６】
次に図４をより詳細に説明すると、図４は基板４２０の下面４２４を示す。ランド４１２，４２８，４３２，４４０，４４４はそれぞれビア４０２，４２５，４３４，４３８，４２６に当接する。トレース４１４はビア４０２と放熱層４４８とを接続する。トレース４３６はビア４３４と放熱層４４８とを接続する。トレース４３０はランド４２８と放熱層４４８とを接続する。トレース４４２はランド４４０と放熱層４４８とを接続する。したがって、ビア４０２，４２５，４３４，４３８はそれぞれトレース４１４，４３０，４３６，４４２によって放熱層４４８と接続される。図４に示す実施例では、「ランドピッチ」４４５はたとえば５００．０ミクロンであり、「ランド幅」４４６はたとえば２５０．０ミクロンであり得る。なお図４では、簡潔さを保つために、ビア４０２，４２５，４２６，４３４，４３８およびランド４１２，４２８，４３２，４４０，４４４のみについてここで具体的に述べる。別の実施例では、図４のトレース４１４，４３０，４３６，４４２などの「接地トレース」は全く用いられない。こうして図４のランド４１２，４２８，４３２，４４０は、図４の放熱層４４８などの接地に接続されず、通常の「信号」ランドとして用いられることになる。
【００３７】
次に、図５を参照して、図１の構造１００を作製するプロセスの例を述べる。このプロセスは工程５０２から始まる。工程５０４で、銅積層基板のストリップにビア開口部を穿孔する。このストリップはたとえば１８インチ×２４インチパネルの銅積層基板であり得る。図１の基板１２０は、銅積層基板のストリップの１区画に対応する。典型的に、銅積層基板のストリップ上には構造１００の多数のユニットが組立てられる。組立プロセスにおける後の工程で、構造１００の多数の組立ユニットが個々のユニットへと分割される。銅積層基板に穿孔されたビア開口部の直径はおよそ１５０．０ミクロンであり得る。
【００３８】
典型的に、すべてのビア開口部が多数のダイヤモンドビットを用いて一度に穿孔される。工程５０６で、無電解めっき浴内でビア開口部の側壁を銅めっきする。背景として、無電解めっきとは、還元化学浴を用いてさまざまな材料の表面上に銅、ニッケル、銀、金、またはパラジウムなどの金属を堆積させることに関わるめっき方法を指す。無電解めっき浴の結果、ビアは銅積層基板の上面と下面との間に電気伝導および熱伝導を与える。一実施例では、無電解めっきプロセスの終了後、ビアホール直径たとえば図２Ｂのビアホール直径２６０はおよそ１１０．０ミクロンである。
【００３９】
工程５０８で、ビア開口部は銅で充填される。追加の銅をビア開口部に加えることによって、熱の流れのための断面領域を大きくしてビアの熱伝導を増大させる。さらに、電流の流れのための断面領域を大きくすることで、ビアの電気伝導を増大させる。本実施例では、ビア開口部は部分的（またはほぼ完全に）銅で充填されるが、別の実施例ではビア開口部は完全に銅で充填される。本発明の一実施例では、ビアはタングステンで充填される。この実施例のタングステン充填ビアは、ビアに対する直接的な接着を可能にするのに十分強いものである。
【００４０】
工程５１０で、基板の上面および下面にある金属被覆層に、マスクを用いて導電体をパターニングする。本実施例では、金属被覆層は銅であり得る。工程５１２で、過剰な銅をエッチングで除去し、その結果、基板の上面および下面に、印刷回路とも称される画定された金属配線または金属トレースパターンが得られる。たとえば図４の構造４００において、下面４２４にあるパターニングされた金属被覆層は、とりわけ放熱層４４８、ランド４１２，４１８，４２８，４３２，４４０、およびトレース４１４，４３０，４３６，４４２を含む。
【００４１】
工程５１４で、基板の上面および下面にはんだマスクを塗布し、こうして基板の上面および下面に露出したパターニングされた銅を覆う。はんだマスクは、基板の上面に半導体ダイを固着させるのに用いるダイ取付部の接着特性を向上させる。たとえば図１の構造１００において、はんだマスク１１３は、半導体ダイ１１０を基板１２０の上面１１８に固着するダイ取付部１１２の接着性能を向上させる。はんだマスクはさらに、基板上信号ボンディングパッド、基板上ダウンボンディング区域およびランドの汚染を防止する。
【００４２】
工程５１６で、はんだマスクをエッチングで除去して、接着およびはんだ付けが行なわれることになる印刷回路区域の銅を露出させる。たとえばはんだマスクをエッチングで除去して、図１の基板上ダウンボンディング区域１１４、基板上信号ボンディングパッド１３２，１３８、ランド１４４，１４６、および放熱層１４８を露出させる。工程５１８で、接着およびはんだ付けが行なわれることになる印刷回路区域の露出した銅をニッケル層でめっきし、この後ニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を与える。金／ニッケルめっきは露出した銅を酸化から守る。さらに金／ニッケルめっきによって、露出した銅は、印刷回路のボンディングパッドおよび基板上ダウンボンディング区域、たとえば図１の基板上信号ボンディングパッド１３２，１３８および基板上ダウンボンディング区域１１４などに接着できるようになっている。加えて、金／ニッケルめっきによって、露出した銅は、印刷回路ランドおよび放熱層、たとえば図１のランド１１４，１４６および放熱層１４８にはんだ付けできるようになっている。
【００４３】
工程５２０で、ダイ取付パッドに対して半導体ダイがダイ取付材料で取付けられる。図１の構造１００では、たとえばダイ取付パッド１１１に対して半導体ダイ１１０がダイ取付部１１２で取付けられる。上述のように、ダイ取付パッド１１１はＡＵＳ−５はんだマスクであることができ、これ（すなわちダイ取付パッド１１１）は、半導体ダイ１１０直下のはんだマスクの部分を指す。ダイ取付材料たとえば図１に示す取付部１１２は、銀充填エポキシまたはビスマレミドを含み得る。一般にダイ取付材料は、導電性または電気的に絶縁性、熱硬化性接着剤またはこれらの組合せであり得る。本発明の別の実施例では、半導体ダイは支持パッド、たとえば図１の支持パッド１１７に直接はんだ付けされ得る。
【００４４】
工程５２２で、半導体ダイ上ボンディングパッド、たとえば図１の半導体ダイ上信号ボンディングパッド１０４，１０６と、印刷回路ボンディングパッド、たとえば図１の基板上信号ボンディングパッド１３２，１３８との間でワイヤボンディングが行なわれる。図３の構造３００では、たとえば半導体ダイ上ボンディングパッド３０６と基板上信号ボンディングパッド３３８との間でワイヤボンディングが行なわれる。図１の構造１００では、ワイヤボンディング、たとえば信号ボンディングワイヤ１３４，１４０に用いられるボンディングワイヤは金を含み得る。工程５２４で、半導体ダイおよびボンディングワイヤ、たとえば図１の半導体ダイ１１０、信号ボンディングワイヤ１３４，１４０およびダウンボンディングワイヤ１１６を適当な成型材料で封じ込める。この成型材料は、この後の製造プロセスおよび使用の際における化学的汚染または物理的損傷に対する保護を提供する。成型材料はたとえば、多機能エポキシ、ノボラック、およびビフェニル樹脂、またはこれらの組合せなど、さまざまな化学的化合物を含み得る。
【００４５】
工程５２６で、構造１００の多数の組立てられたユニットを含むストリップが鋸歯で切り分けられて個々のユニットとなる。鋸歯切り分けにおいて、構造１００の個々の組立てられたユニットは、構造１００の多数の組立てられたユニットを含むストリップからダイシングされ、結果として構造１００などの多数の構造が得られる。なお、図５を参照して記述したプロセスは図１の構造１００の作製方法の１つにすぎない。さらに当業者には、図５を参照して述べた各々の個々の工程または方法全体に対する変形または変更が明らかである。図１の構造１００を作製する例示的なプロセスは工程５２８で終了する。
【００４６】
図６の構造６００は、「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例に従う例示的な構造の上面図を示す。しかし半導体ダイおよびボンディングワイヤは図６には示さない。構造６００は、図１の基板１２０に対応する基板６２０を備える。しかし図１の構造１００とは対照的に、構造６００では基板上ボンディングパッドはトレースによってビアと接続される。たとえばトレース６１０は基板上信号ボンディングパッド６３８とビア６２６とを接続する。対照的に図１の構造１００では、ボンディングパッドはビアと重なる。たとえば基板上信号ボンディングパッド１３８は図１のビア１２６と重なる。
【００４７】
図６は基板６２０の上面６１８を示す。トレース６０４は基板上ボンディングパッド６０６とビア６０２とを接続する。上述のようにトレース６１０は基板上ボンディングパッド６３８とビア６２６とを接続する。トレース６１６は基板上ボンディングパッド６１７とビア６１４とを接続する。図６はさらにダイ取付パッド６１１の上面図を示す。なお図６では、簡潔さを保つためにビア６０２，６２６，６１４、トレース６０４，６１０，６１６、および基板上ボンディングパッド６０６，６１７，６３８のみについてここで具体的に述べる。
【００４８】
図６の構造６００では、ビア６０２はダイ取付パッド６１１に隣接して位置する。ビア６０２は図１の構造１００における支持パッド１１７などの共通の接地接続（図６には示さず）に接続され得る。ビア６１４はダイ取付パッド６１１の角に位置する。構造６００では、ビア６１４は、図１の構造１００における支持パッド１１７などの共通の接地接続（図６には示さず）に接続され得る。図６の構造６００では、ビア６２６などの「周辺」ビアは、典型的に「信号」ビアとして機能する。
【００４９】
上述のように、図６の構造６００では、トレース６０４，６１０，６１６はそれぞれ基板上ボンディングパッド６０６，６３８，６１７をビア６０２，６２６，６１４に接続する。トレース６０４，６１０，６１６は異なる長さを有する。図６で示すように、ビア６０２，６２６，６１４から、それぞれ基板上ボンディングパッド６０６，６３８，６１７までの距離は異なる。またトレース６０４とトレース６１６との幅は異なる。こうして図６の構造６００は、さまざまな基板上ボンディングパッドおよびビアの位置、トレース長さおよびトレース幅を利用する際の設計上の柔軟性を提供する。
【００５０】
上述のように、構造であって、半導体ダイを収容し、支持し、これを構造内に埋込まれたアンテナと電気的に接続し、一方で寄生が低く放熱が効率的で、インダクタンスおよび抵抗の低い接地を提供する構造が当該技術で必要とされている。図７から図１０を参照して示す本発明の実施例は、当該技術におけるそのような構造への要求に対処する。
【００５１】
図７の構造７００は、本発明の一実施例に従う例示的な埋込アンテナ構造の底面図を示す。構造７００は図１の基板１２０に対応する基板７２０を備える。しかし図１の構造１００とは対照的に、構造７００はアンテナトレース７５４，７５６およびビア７５２を含む。さらに、構造７００の放熱層７４８は正方形リングの形状にされており、これに対して構造１００の放熱層１４８は円盤状となっている。本実施例では、放熱層７４８は、不所望な電磁放射がアンテナトレース７５４，７５６に達するのを防ぐ遮蔽部としても機能する。放熱層７４８はまた、アンテナトレース７５４，７５６から発せられた不所望な電磁放射に対して、これがランド７４６などのランドに達しないように遮蔽する。なお放熱層７４８をこの出願では「遮蔽部」とも称する。
【００５２】
次に図７をより詳細に説明すると、図７は基板７２０の下面７２４を示す。ランド７４４，７４６はそれぞれビア７２６，７３０に当接する。ランド７４４，７４６はそれぞれ図１の構造１００のランド１４４，１４６に対応し、ランド１４４，１４６とほぼ同じ材料を含む。さらに図７に示すように、ランド７４４，７４６，７５８，７６０は基板７２０の下面７２４上に作製される。ランド７４４，７４６，７５８，７６０は銅またはその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステンまたは金などを含み得る。
【００５３】
図７を引続き参照して、ビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は基板７２０の中に位置する。ビア７２６、ビア７３０およびビア７２８はそれぞれ図１の構造１００のビア１２６、ビア１３０およびビア１２８に対応し、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８とほぼ同じ材料を含む。ビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は熱伝導性材料を含み得る。ビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は銅を含むことができ、実際に例示的な構造７００ではビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は銅で充填される。しかしビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は、本発明の範囲から逸脱することなく他の材料で充填されることもある。本発明の別の実施例では、ビア７２６、ビア７３０、ビア７５２、およびビア７２８は完全に金属で充填されないこともある。
【００５４】
図７でさらに示すように、放熱層７４８は基板７２０の下面７２４上に作製される。構造７００では、放熱層７４８は銅またはその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含み得る。集合的に「アンテナ構造」とも称されるアンテナトレース７５４，７５６は基板７２０の下面７２４上にパターニングされ、ビア７５２に接続される。本実施例では、アンテナトレース７５４，７５６は「Ｕ」字の形状を有する。実施例によってはアンテナトレース７５４，７５６は異なる形状を有し得る。本実施例では「アンテナ構造」は２本のアンテナトレース、すなわちアンテナトレース７５４，７５６を含むが、別の実施例で「アンテナ構造」は単一のアンテナトレースを含むこともある。アンテナトレース７５４，７５６は銅またはその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含み得る。図７に示す実施例では、ランドピッチ７４５はたとえば５００．０ミクロンであり、ランド幅７４７はたとえば２５０．０ミクロンであり得る。なお図７では、簡潔さを保つためにビア７２６，７２８，７３０，７５２、およびランド７４４，７４６，７５８，７６０のみについてここで具体的に述べる。
【００５５】
図８の構造８００は、図７で構造７００として底面図を示した本発明の埋込アンテナ実施例の断面図を示す。図８の構造８００は、図７の線８−８に沿った構造７００の断面図に対応する。しかし図７の構造７００とは対照的に、構造８００ではランドはビアに当接するのではなくこれと重なる。たとえばランド８４４はビア８２６に当接するのでなくこれと重なるように示される。これは図７のランド７４４とは対照的であり、ランド７４４はビア７２６と重なるのでなくこれに当接するように示される。構造８００の基板８２０は構造７００の基板７２０に対応する。構造８００のビア８２６，８３０およびビア８２８はそれぞれ構造７００のビア７２６，７３０およびビア７２８に対応する。構造８００のランド８４４，８４６はそれぞれ構造７００のランド７４４，７４６に対応する。構造８００のアンテナトレース８５４，８５６はそれぞれ構造７００のアンテナトレース７５４，７５６に対応する。なお図８では、構造８００はＰＣＢ８５０に取付けられたものとして示される。
【００５６】
次に図８をより詳細に説明すると、図８はダイ取付部８１２によってダイ取付パッド８１１に取付けられた半導体ダイ８１０を示す。ダイ取付パッド８１１は図１の構造１００のダイ取付パッド１１１に対応し、ダイ取付パッド１１１とほぼ同じ材料を含む。ダイ取付パッド８１１はＡＵＳ−５はんだマスクであることができ、これ（すなわちダイ取付パッド８１１）は半導体ダイ８１０直下のはんだマスクの部分を指す。しかしダイ取付パッド８１１ははんだマスク以外の材料を含んでもよい。ダイ取付パッド８１１の厚みはたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。ダイ取付部８１２は図１の構造１００のダイ取付部１１２に対応し、ダイ取付部１１２とほぼ同じ材料を含む。ダイ取付部８１２は銀充填エポキシまたはビスマレミドを含み得る。一般にダイ取付部８１２は、導電性または電気的に絶縁性、熱硬化性接着剤またはこれらの組合せであり得る。しかし本発明の本実施例では、ダイ取付部８１２は導電性かつ熱伝導性である。
【００５７】
さらに図８で示すように、基板８２０の上面８１８にはんだマスク８１３が塗布される。はんだマスク８１３は図１の構造１００のはんだマスク１１３に対応し、はんだマスク１１３とほぼ同じ材料を含む。はんだマスク８１３の厚みはたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。はんだマスク８１３はＡＵＳ−５であり得る。しかしはんだマスク８１３は他の材料を含むこともある。基板８２０の下面８２４にはんだマスク８１５が塗布される。はんだマスク８１５の厚みもまたたとえば１０．０〜３０．０ミクロンであり得る。はんだマスク８１５もまたＡＵＳ−５であり得る。しかしはんだマスク８１５は他の材料を含むこともある。基板８２０の上面８１８上に支持パッド８１７が作製され、これは図１の構造１００の支持パッド１１７に対応する。一実施例で支持パッド８１７は銅であり得る。しかし支持パッド８１７は他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金を含むこともある。なお本発明の一実施例では、半導体ダイ８１０は支持パッド８１７に直接はんだ付けされ得る。
【００５８】
基板８２０の上面８１８上に基板上ダウンボンディング区域８１４が作製される。基板上ダウンボンディング区域８１４は図１の構造１００の基板上ダウンボンディング区域１１４に対応し、基板上ダウンボンディング区域１１４とほぼ同じ材料を含む。図８の構造８００では、基板上ダウンボンディング区域８１４はニッケルめっきした銅を含み得る。基板上ダウンボンディング区域８１４はさらにニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上ダウンボンディング区域８１４は他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含み得る。さらに図８で示すように、半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８にダウンボンディングワイヤ８１６の第１の端部が接着され、基板上ダウンボンディング区域８１４にはダウンボンディングワイヤ８１６の第２の端部が接着される。ダウンボンディングワイヤ８１６は図１の構造１００のダウンボンディングワイヤ１１６に対応し、ダウンボンディングワイヤ１１６とほぼ同じ材料を含む。ダウンボンディングワイヤ８１６は金であり得るが、アルミニウムなどその他の金属を含んでもよい。ダウンボンディングワイヤ８１６の直径はおよそ３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。
【００５９】
さらに図８で示すように、基板８２０は図１の構造１００の基板１２０に対応し、基板１２０とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、基板８２０は２層有機積層体、たとえばポリテトラフルオロエチレン、その他の有機材料たとえばＦＲ４系の積層体、またはセラミック材料などを含み得る。図８の構造８００では、基板８２０の厚み８２２はおよそ２００．０ミクロンである。しかし基板８２０の厚みは本発明の他の実施例では異なり得る。
【００６０】
図８を引続き参照して、第１の複数のビアとも称されるビア８２８と、第２の複数のビアとも称されるビア８２６およびビア８３０とが基板８２０の中に位置する。ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は基板８２０の上面８１８から下面８２４に延在する。ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８はそれぞれ図１の構造１００のビア１２６、ビア１３０およびビア１２８に対応し、ビア１２６、ビア１３０およびビア１２８とほぼ同じ材料を含む。ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は熱伝導性材料を含み得る。ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は銅を含むことができ、実際に例示的な実施例８００ではビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は銅で充填される。しかしビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は、本発明の範囲を逸脱することなくその他の材料で充填されることもある。本発明の別の実施例では、ビア８２６、ビア８３０およびビア８２８は金属で完全には充填されないこともある。
【００６１】
図８に示すように、半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド８０４には信号ボンディングワイヤ８３４の第１の端部が接着され、基板上信号ボンディングパッド８３２には信号ボンディングワイヤ８３４の第２の端部が接着される。信号ボンディングワイヤ８３４は図１の構造１００の信号ボンディングワイヤ１３４に対応し、信号ボンディングワイヤ１３４とほぼ同じ材料を含む。信号ボンディングワイヤ８３４は金であり得るが、アルミニウムなどその他の金属を含んでもよい。信号ボンディングワイヤ８３４の直径は３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。さらに図８で示すように、半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド８０６には信号ボンディングワイヤ８４０の第１の端部が接着され、基板上信号ボンディングパッド８３８には信号ボンディングワイヤ８４０の第２の端部が接着される。信号ボンディングワイヤ８４０は金であり得るが、アルミニウムなどその他の金属を含んでもよい。信号ボンディングワイヤ８４０の直径は３０．０ミクロンであり得るが、その他好適な直径であってもよい。
【００６２】
図８において、基板８２０の上面８１８上に基板上信号ボンディングパッド８３２が作製される。基板上信号ボンディングパッド８３２は図１の構造１００の基板上信号ボンディングパッド１３２に対応し、基板上信号ボンディングパッド１３２とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３２はニッケルめっきした銅を含むことができ、さらにニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上信号ボンディングパッド８３２はその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含んでもよい。図８の構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３２はビア８３０と重なる。本発明の別の実施例では、基板上信号ボンディングパッド８３２はビア８３０と重なるのでなくビア８３０に「当接」する。
【００６３】
基板上信号ボンディングパッド８３２と同様に基板上信号ボンディングパッド８３８も基板８２０の上面８１８上に作製される。基板上信号ボンディングパッド８３８は図１の構造１００の基板上信号ボンディングパッド１３８に対応し、基板上信号ボンディングパッド１３８とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３８はニッケルめっきした銅を含み得る。基板上信号ボンディングパッド８３８はさらに、ニッケルめっきした銅の上に金めっきの層を含み得る。しかし基板上信号ボンディングパッド８３８はその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含み得る。構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３８はビア８２６と重なる。本発明の別の実施例では、基板上信号ボンディングパッド８３８はビア８２６に「当接」する。
【００６４】
さらに図８に示すように、基板８２０の下面８２４上にランド８４４が作製される。ランド８４４は図１の構造１００のランド１４４に対応し、ランド１４４とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、ランド８４４は銅を含み得る。しかしランド８４４はその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含んでもよい。ランド１４４ははんだ８４７によってＰＣＢ８５０に取付けられる。しかしＰＣＢ８５０にランド８４４を取付けるためには当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。構造８００では、ランド８４４はビア８２６と重なる。本発明の別の実施例では、ランド８４４はビア８２６に「当接」する。
【００６５】
図８を引続き参照して、基板８２０の下面８２４にランド８４６が作製される。ランド８４６は図１の構造１００のランド１４６に対応し、ランド１４６とほぼ同じ材料を含む。構造８００では、ランド８４６は銅であり得る。しかしランド８４６はその他の金属、たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金などを含んでもよい。図８の構造８００では、ランド８４６ははんだ８５１によりＰＣＢ８５０に取付けられる。しかしＰＣＢ８５０にランド８４６を取付けるためには当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。構造８００では、ランド８４６はビア８３０と重なる。本発明の別の実施例では、ランド８４６はビア８３０に「当接」する。
【００６６】
図８はさらに、図７の放熱層７４８の断面部分８４８を示す。参照を容易にするために、放熱層７４８の断面部分８４８を単に放熱層８４８と称する。図８に示すように、放熱層８４８は基板８２０の下面８２４に対して作製される。図８の構造８００では、放熱層８４８ははんだ８４９によってＰＣＢ８５０に取付けられる。しかしＰＣＢ８５０に放熱層８４８を取付けるためには、当該技術で公知の他の方法を用いてもよい。
【００６７】
さらに図８では、図７の構造７００のアンテナトレース７５４，７５６に対応するアンテナトレース８５４，８５６の断面部分を示す。しかし参照を容易にするために、図８のアンテナトレース８５４，８５６の断面部分を単にアンテナトレース８５４，８５６と称する。図８は、アンテナトレース８５４，８５６をどのように放熱層８４８で両側から遮蔽するかを示す。具体的には、図８に示すように、ランド８４４，８４６は放熱層８４８によりアンテナトレース８５４，８５６から遮蔽されている。なお放熱層８４８をこの出願では「遮蔽部」とも称する。
【００６８】
図９の構造９００は、図７で構造７００として底面図を示した本発明の埋込アンテナ実施例の別の断面図を示す。図９の構造９００は、図７の線９−９に沿った構造７００の断面図に対応する。図８に示す構造７００の断面図とは対照的に、図９に示す構造７００の断面図は、図７のビア７５２の断面と、アンテナトレース７５４，７５６および放熱層７４８の断面を示す位置で切って見たものである。なお図８に示す構造７００の断面図は、ビア７５２（図７）がある位置で切って見たものではない。
【００６９】
構造９００では、基板９２０は構造７００の基板７２０に対応し、さらに図８の構造８００の基板８２０に対応する。ビア９２６は構造７００のビア７２６に対応し、さらに構造８００のビア８２６に対応する。ビア９５２は構造７００のビア７５２に対応する。ランド９４４，９４６はそれぞれ構造７００のランド７４４，７４６に対応し、さらに構造８００のランド８４４，８４６に対応する。図９はさらに、図７の放熱層７４８の断面部分９４８を示す。参照を容易にするために、放熱層７４８の断面部分９４８を単に放熱層９４８と称する。
【００７０】
さらに図９では、図７の構造７００のアンテナトレース７５４，７５６に対応するアンテナトレース９５４，９５６の断面部分を示す。しかし参照を容易にするために、図９のアンテナトレース９５４，９５６の断面部分を単にアンテナトレース９５４，９５６と称する。図９は、アンテナトレース９５４，９５６をどのように放熱層９４８で両側から遮蔽するかを示す。より具体的には、図９に示すように、ランド９４４，９４６は放熱層９４８によってアンテナトレース９５４，９５６から遮蔽されている。
【００７１】
次に図９の他の要素を説明すると、半導体ダイ９１０がダイ取付部９１２によってダイ取付パッド９１１に取付けられたものとして示される。半導体ダイ９１０、ダイ取付パッド９１１およびダイ取付部９１２はそれぞれ図８の構造８００の半導体ダイ８１０、ダイ取付パッド８１１およびダイ取付部８１２に対応する。基板９２０の上面９１８にははんだマスク９１３が塗布され、基板９２０の下面９２４にははんだマスク９１５が塗布される。構造９００のはんだマスク９１３，９１５はそれぞれ構造８００のはんだマスク８１３，８１５に対応する。基板９２０の上面９１８上には支持パッド９１７が作製され、構造８００の支持パッド８１７に対応する。基板９２０の上面９１８上には基板上ダウンボンディング区域９１４が作製され、構造８００の基板上ダウンボンディング区域８１４に対応する。
【００７２】
さらに図９に示すように、半導体ダイ９１０上にある半導体ダイ上接地ボンディングパッド９０８にはダウンボンディングワイヤ９１６の第１の端部が接着され、基板上ダウンボンディング区域９１４にはダウンボンディングワイヤ９１６の第２の端部が接着される。構造９００のダウンボンディングワイヤ９１６、半導体ダイ上接地ボンディングパッド９０８および半導体ダイ９１０はそれぞれ、図８の構造８００のダウンボンディングワイヤ８１６、半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８および半導体ダイ８１０に対応する。ビア９２６，９５２が基板９２０の中に位置し、基板９２０の上面９１８から下面９２４に延在する。
【００７３】
図９を引続き参照して、半導体ダイ９１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０４には信号ボンディングワイヤ９３４の第１の端部が接着され、基板上信号ボンディングパッド９３２には信号ボンディングワイヤ９３４の第２の端部が接着される。半導体ダイ９１０上にある半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０６には信号ボンディングワイヤ９４０の第１の端部が接着され、基板上信号ボンディングパッド９３８には信号ボンディングワイヤ９４０の第２の端部が接着される。基板９２０の上面９１８上には基板上信号ボンディングパッド９３２，９３８が作製される。
【００７４】
さらに図９で示すように、トレース９１９は基板上信号ボンディングパッド９３２とビア９５２とを接続する。トレース９１９は基板９２０の上面９１８上に作製される。構造９００ではトレース９１９は銅を含み得るが、その他の金属たとえばアルミニウム、モリブデン、タングステン、または金を含んでもよい。基板９２０の下面９２４にはランド９４４，９４６が作製される。図９の構造９００において、ランド９４４，９４６はそれぞれはんだ９４７，９５１によりＰＣＢ９５０に取付けられる。
【００７５】
さらに図９に示すように、基板９２０の下面９２４に対してアンテナトレース９５４，９５６が作製され、ビア９５２によりトレース９１９に接続される。別の実施例（いずれの図面にも示さず）では、アンテナトレース９５４，９５６はＰＣＢ９５０にはんだ付けされ、ＰＣＢ９５０上のトレースによってランド、たとえば図９のランド９４４へ経路付けられる。このような実施例では、放熱層（または「遮蔽部」）９４８内に開口部を設けて、該トレースをアンテナトレース９５４，９５６からランド９４４などのランドへ経路付けできるようにする必要がある。さらにこのような実施例では、アンテナトレース９５４，９５６は、たとえば図９のランド９４４、ビア９２６、基板上信号ボンディングパッド９３８、および信号ボンディングワイヤ９４０を介して、ボンディングパッド、たとえば半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０６に接続され得る。
【００７６】
図１０の構造１０００は、図７で構造７００として底面図を示し、かつ図８および図９で構造８００，９００として２つの例示的な断面図を示した、本発明の埋込アンテナ実施例の上面図を示す。構造１０００は、図９の基板９２０（または図８の基板８２０）に対応する基板１０２０を備える。しかし図９の構造９００および図８の構造８００とは対照的に、構造１０００では、基板上信号ボンディングパッドはビアと重なるのでなくこれに当接する。たとえば基板上信号ボンディングパッド１０３８はビア１０２６と重なるのでなくこれに当接するように示される。これは図９の基板上信号ボンディングパッド９３８とは対照的であり、基板上信号ボンディングパッド９３８はビア９２６に当接するのではなく、これと重なるように示される。同様にこれは図８の基板上信号ボンディングパッド８３８と対照的であり、基板上信号ボンディングパッド８３８はビア８２６に当接するのでなく、これと重なるように示される。
【００７７】
図１０の構造１０００では、半導体ダイ１０１０は図８の構造８００の半導体ダイ８１０に対応し、さらに図９の構造９００の半導体ダイ９１０に対応する。トレース１０１９およびビア１０２６，１０５２はそれぞれ構造９００のトレース９１９およびビア９２６，９５２の上面である。基板上信号ボンディングパッド１０３２，１０３８はそれぞれ図９の構造９００の基板上信号ボンディングパッド９３２，９３８に対応する。信号ボンディングワイヤ１０３４，１０４０はそれぞれ図９の構造９００の信号ボンディングワイヤ９３４，９４０に対応する。なお図１０では、簡潔さを保つためにビア１０２６，１０５２、基板上信号ボンディングパッド１０３２，１０３８および信号ボンディングワイヤ１０３２，１０４０のみについてここで具体的に述べる。
【００７８】
次に図１０をより詳細に説明すると、基板１０２０の上面１０１８に半導体ダイ１０１０が取付けられる。基板上信号ボンディングパッド１０３２には信号ボンディングワイヤ１０３４の第１の端部が接着され、半導体ダイ１０１０上にある半導体ダイ上信号ボンディングパッド１００４には信号ボンディングワイヤ１０３４の第２の端部が接着される。基板上信号ボンディングパッド１０３８には信号ボンディングワイヤ１０４０の第１の端部が接着され、半導体ダイ１０１０上にある半導体ダイ上信号ボンディングパッド１００６には信号ボンディングワイヤ１０４０の第２の端部が接着される。トレース１０１９は基板上信号ボンディングパッド１０３２とビア１０５２とを接続する。図１０の破線で示すように、ビア１０５２、およびトレース１０１９の一部は、半導体ダイ１０１０の下に位置する。なお、構造７００，８００，９００，１０００においてさまざまな図を示した本発明の埋込アンテナ実施例は、図５を参照して記述したものと同様のプロセス工程を用いて作製されるため、これらプロセス工程はここでは繰返さない。
【００７９】
ここで、図７、図８、図９および図１０に示す本発明の埋込アンテナ実施例の電気特性および熱特性について、本発明の埋込アンテナ実施例の特定の例示的な断面図として図８の構造８００を用いて述べる。構造８００では、ダウンボンディングワイヤ８１６は、半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８と、基板上ダウンボンディング区域８１４との電気的接地接続をもたらす。基板上ダウンボンディング区域８１４は半導体ダイ８１０に極めて近接して位置する。基板上ダウンボンディング区域８１４が半導体ダイ８１０に極めて近接して位置していることによって、構造８００では、半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８と基板上ダウンボンディング区域８１４との間の電気的接地接続の長さが最短になる。
【００８０】
支持パッド８１７は、半導体ダイ上接地ボンディングパッドに大きな共通接地接続を与えることで半導体ダイ８１０のための「接地面」として機能する。こうして半導体ダイ上接地パッド８０８は、ダウンボンディングワイヤ８１６によって基板上ダウンボンディング区域８１４に電気的に接続され、この基板上ダウンボンディング区域８１４は支持パッド８１７の一部である。基板上ダウンボンディング区域８１４は支持パッド８１７の一部であるため、構造８００では、半導体ダイ上接地パッド８０８と支持パッド８１７との間の電気的接地接続の長さが最短になる。さらに、ビア８２８は支持パッド８１７と放熱層８４８とを電気的に接続する。こうして基板上ダウンボンディング区域８１４、支持パッド８１７、ビア８２８、および放熱層８４８は一緒になって、半導体ダイ上接地パッド８０８と放熱層８４８との間に、最短の長さで抵抗が低くかつインダクタンスの低い接地接続をもたらす。
【００８１】
加えて、図８の構造８００では、多数のビア８２８を用いることがあり得る。ビア８２８は支持パッド８１７と放熱層８４８との間で並列に電気的に接続されるため、これら（すなわちビア８２８）が支持パッド８１７と放熱層８４８との間にもたらす経路は、単一のビアがもたらすであろう経路よりも抵抗およびインダクタンスがはるかに低い。こうして多数のビア、たとえば図８のビア８２８を用いることで、構造８００における支持パッド８１７と放熱層８４８との間の電気的接地接続は、抵抗が低く、インダクタンスが低く、かつ長さが最短となる。
【００８２】
本発明の利点の１つとして、基板上ダウンボンディング区域８１４が「ダブルボンディング」として知られる手順を可能にするのに十分なサイズなので、ダウンボンディングワイヤ８１６により生じる寄生インダクタンスおよび抵抗をさらに抑制できることがある。「ダブルボンディング」では、半導体ダイ上接地ボンディングパッドと基板上ダウンボンディング区域との間で、２本のダウンボンディングワイヤが並列接続される。構造８００では、たとえば図８の半導体ダイ８１０上の半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８と基板上ダウンボンディング区域８１４との間に２本のダウンボンディングワイヤが接続され得る。半導体ダイ上接地ボンディングパッド８０８と基板上ダウンボンディング区域８１４との間で２本の並列のダウンボンディングワイヤにより生じる寄生インダクタンスおよび抵抗は、単一のダウンボンディングワイヤにより生じる寄生インダクタンスおよび抵抗のおよそ２分の１となる。
【００８３】
図８に示す本発明の実施例では、基板上信号ボンディングパッド８３２，８３８はそれぞれビア８３０，８２６と重なる。またランド８４６，８４４はそれぞれビア８３０，８２６と重なる。こうしてビア８３０，８２６は、それぞれ基板上信号ボンディングパッド８３２，８３８とランド８４６，８４４との間に最短の長さの電気的接続をもたらす。こうしてそれぞれ「重なる」ビア８３０，８２６を利用することで、構造８００では、基板上信号ボンディングパッド８３２，８３８とランド８４６，８４４との間に生じる寄生インダクタンスが最小限に抑えられる。換言すると、ビア８３０，８２６との接続のために配線が必要でないことの結果、他では配線によって導入されるであろう寄生インダクタンスおよび抵抗が減少する。
【００８４】
さらに、図８の構造８００を参照して見たように、本実施例は支持パッド８１７、ビア８２８および放熱層８４８を介して過度の熱を熱伝導により半導体ダイ８１０から除去することを可能にする。構造８００では、ビア８２８は銅などの熱伝導性金属で充填され得る。追加の銅をビア８２８に加えることでその断面積が増大する。こうして、熱を熱伝導できる断面積をより大きくすることによってビア８２８の熱伝導が増大する。構造８００では、支持パッド８１７は銅などの熱伝導性金属であり得る。また、支持パッド８１７の表面積が大きいため、半導体ダイ８１０により生じた熱を伝導させる通路が大きくなる。同様に、アンテナトレース８５４，８５６のための遮蔽部としても用いられる放熱層８４８は銅などの熱伝導性金属であることができ、放熱層８４８の表面積が大きいため、ビア８２８を通って流れる熱を伝導させる通路が大きくなる。ビア８２８はまた、支持パッド８１７と放熱層８４８との間における効率的な「多数」の熱接続をもたらす。こうして支持パッド８１７，ビア８２８および放熱層８４８を利用することで、構造８００において半導体ダイ８１０により生じた熱を放熱するための効果的な機構が得られる。
【００８５】
なお、図８の構造８００およびＰＣＢ８５０の製造に用いられる材料の相違のため、構造８００とＰＣＢ８５０との熱膨張係数（「ＣＴＥ」）には差異が存在することがある。結果として、構造８００が動作的または環境的な要因のために高温になると、構造８００はＰＣＢ８５０とは異なるレートで膨張し得る。構造８００とＰＣＢ８５０との膨張レートの差により、構造８００とＰＣＢ８５０とを接続する「はんだ接合」に、対応する歪みが生じる。「はんだ接合」は、ＰＣＢ８５０とランド８４４，８４６との間の、図８のそれぞれはんだ８４７，８５１と称される個々のはんだ接続、および、ＰＣＢ８５０と放熱層８４８との間の、はんだ８４９とも称されるはんだ接続を含む。しかし放熱層８４８のサイズはランド８４４，８４６よりもはるかに大きい。放熱層８４８のサイズがこのように相対的に大きいため、放熱層８４８は対応してより大きい量の、その「はんだ接合」にかかる全体的な歪みを吸収できる。したがって放熱層８４８は、その「はんだ接合」にかかる大きな量の全体的な歪みを吸収することで、構造８００の物理的信頼性を向上させる。
【００８６】
図９を参照して、アンテナトレース９５４，９５６は、ビア９５２、トレース９１９、基板上信号ボンディングパッド９３２、そして信号ボンディングワイヤ９３４を介して、半導体ダイ９１０上の半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０４に電気的に接続されている。換言すると、半導体ダイ９１０は、半導体ダイ上信号ボンディングパッド９０４、信号ボンディングワイヤ９３４、基板上信号ボンディングパッド９３２、トレース９１９、そしてビア９５２を介して、アンテナトレース９５４，９５６に結合される。半導体ダイ９１０とアンテナトレース９５４，９５６とは支持パッド９１７によって互いから「遮蔽」され、これは図８のビア８２８などのビア（図９には示さず）および放熱層９４８を介して接地接続される。こうして本発明の本実施例は、構造であって、半導体ダイを収容し、支持し、これを構造内に埋込まれたアンテナに電気的に接続する、構造および方法を提供する。さらに本発明の本実施例は、半導体ダイを収容し、支持し、これに電気的に接続される構造およびその中にアンテナを埋込むための方法であって、寄生が低く放熱が効率的でインダクタンスおよび抵抗の低い接地を提供する、構造および方法を提供する。
【００８７】
本発明についての以上の記載から、本発明の概念をその範囲から逸脱することなく実現するためにさまざまな技術が使用可能であることが明らかである。さらに或る実施例を特定的に参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の意味および範囲から逸脱することなく形および詳細において変更を加え得ることが理解できるであろう。たとえば、上述の本発明の例示的な埋込アンテナ実施例では、アンテナ構造は基板の下面にパターニングされているが、アンテナ構造のパターニングを基板の上面に行なっても構わない。ここに記載の実施例は、すべての点において制限的でなく例示的なものと考えられるべきである。さらに、本発明はここに記載した特定の実施例には限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく多くの再構成、変更および代用が可能であることが理解されるべきである。
【００８８】
以上、埋込アンテナを伴うリードレスチップキャリアの構造および製造方法を記載した。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施例における例示的なビアの上面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの断面図である。
【図３】「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例を示す上面図である。
【図４】「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例を示す底面図である。
【図５】本発明の一実施例を作製する例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図６】「鋸歯切り分け」工程の終了後における、本発明の一実施例を示す底面図である。
【図７】本発明の例示的な埋込アンテナ実施例を示す底面図である。
【図８】本発明の例示的な埋込アンテナ実施例を示す断面図である。
【図９】本発明の例示的な埋込アンテナ実施例を示す別の断面図である。
【図１０】本発明の例示的な埋込アンテナ実施例を示す上面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および下面を有する基板と、
前記基板の前記上面に取付けられたダイと、
前記基板に取付けられたアンテナと、
前記基板の前記下面に取付けられた印刷回路板と、
前記基板内の第１のビアとを備える構造であって、
前記第１のビアは、ダイ上信号ボンディングパッドと前記印刷回路板との間に電気的接続をもたらす、構造。
【請求項２】
前記アンテナは前記基板の前記下面にパターニングされ、前記アンテナは第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項１に記載の構造。
【請求項３】
前記ダイは半導体ダイである、請求項２に記載の構造。
【請求項４】
前記基板は有機材料を含む、請求項２に記載の構造。
【請求項５】
前記基板はセラミック材料を含む、請求項２に記載の構造。
【請求項６】
前記第１のビアは、第２の基板上信号ボンディングパッドと前記印刷回路板との間に電気的接続をもたらし、前記第２の基板上信号ボンディングパッドは前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項２に記載の構造。
【請求項７】
前記第２の基板上信号ボンディングパッドは、ボンディングワイヤによって前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項６に記載の構造。
【請求項８】
前記第１のビアは、前記ダイ上信号ボンディングパッドとランドとの間に電気的接続をもたらし、前記ランドは前記印刷回路板に電気的に接続される、請求項２に記載の構造。
【請求項９】
前記第１のビアは第２の基板上信号ボンディングパッドとランドとの間に電気的接続をもたらし、前記第２の基板上信号ボンディングパッドは前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続され、前記ランドは前記印刷回路板に電気的に接続される、請求項２に記載の構造。
【請求項１０】
前記第２の基板上信号ボンディングパッドは、ボンディングワイヤによって前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項９に記載の構造。
【請求項１１】
前記第１のビアは熱伝導性材料を含む、請求項２に記載の構造。
【請求項１２】
前記アンテナは、前記基板内の第２のビアによって前記第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項２に記載の構造。
【請求項１３】
さらに、前記基板の前記下面に取付けられた放熱層を含む、請求項２に記載の構造。
【請求項１４】
前記放熱層は前記アンテナのための遮蔽部である、請求項１３に記載の構造。
【請求項１５】
前記アンテナは、前記基板内の第２のビアによって前記第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項１４に記載の構造。
【請求項１６】
前記アンテナは前記基板の前記上面にパターニングされる、請求項１に記載の構造。
【請求項１７】
ダイを受けるための構造の製造方法であって、
基板に第１の孔を穿孔する工程と、
前記第１の孔を金属で充填して第１のビアを形成する工程と、
前記基板にアンテナを取付ける工程と、
前記基板の上面に支持パッドをパターニングし、前記基板の下面に放熱層をパターニングする工程とを含み、前記第１のビアは、前記放熱層と前記支持パッドとの間に電気的接続をもたらし、前記支持パッドは前記ダイを受けるのに好適である、方法。
【請求項１８】
前記取付ける工程は、前記基板の前記下面に前記アンテナをパターニングする工程を含み、前記アンテナは第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ダイは半導体ダイである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板は有機材料を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板はセラミック材料を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
さらに、前記基板の前記下面を印刷回路板に取付ける工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のビアは、第２の基板上信号ボンディングパッドと前記印刷回路板との間に電気的接続をもたらし、前記第２の基板上信号ボンディングパッドはダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の基板上信号ボンディングパッドは、ボンディングワイヤによって前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１のビアはダイ上信号ボンディングパッドとランドとの間に電気的接続をもたらし、前記ランドは前記印刷回路板に電気的に接続される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のビアは第２の基板上信号ボンディングパッドとランドとの間に電気的接続をもたらし、前記第２の基板上信号ボンディングパッドはダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続され、前記ランドは前記印刷回路板に電気的に接続される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の基板上信号ボンディングパッドは、ボンディングワイヤによって前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１のビアは熱伝導性材料を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
前記アンテナは、前記基板内の第２のビアによって前記第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項１８に記載の方法。
【請求項３０】
前記放熱層は前記アンテナのための遮蔽部である、請求項１７に記載の方法。
【請求項３１】
前記取付ける工程は、前記基板の前記下面に前記アンテナをパターニングする工程を含み、前記アンテナは第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記アンテナは、前記基板内の第２のビアによって前記第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記取付ける工程は、前記基板の前記上面に前記アンテナをパターニングする工程を含む、請求項１７に記載の構造。
【請求項１】
上面および下面を有する基板と、
前記基板の前記上面に取付けられたダイと、
前記基板に取付けられたアンテナと、
前記基板の前記下面に取付けられた印刷回路板と、
前記基板内の第１のビアとを備える構造であって、
前記第１のビアは、ダイ上信号ボンディングパッドと前記印刷回路板との間に電気的接続をもたらす、構造。
【請求項２】
前記アンテナは前記基板の前記下面にパターニングされ、前記アンテナは第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項１に記載の構造。
【請求項３】
前記ダイは半導体ダイである、請求項２に記載の構造。
【請求項４】
前記基板は有機材料を含む、請求項２に記載の構造。
【請求項５】
前記基板はセラミック材料を含む、請求項２に記載の構造。
【請求項６】
前記第１のビアは、第２の基板上信号ボンディングパッドと前記印刷回路板との間に電気的接続をもたらし、前記第２の基板上信号ボンディングパッドは前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項２に記載の構造。
【請求項７】
前記第２の基板上信号ボンディングパッドは、ボンディングワイヤによって前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項６に記載の構造。
【請求項８】
前記第１のビアは、前記ダイ上信号ボンディングパッドとランドとの間に電気的接続をもたらし、前記ランドは前記印刷回路板に電気的に接続される、請求項２に記載の構造。
【請求項９】
前記第１のビアは第２の基板上信号ボンディングパッドとランドとの間に電気的接続をもたらし、前記第２の基板上信号ボンディングパッドは前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続され、前記ランドは前記印刷回路板に電気的に接続される、請求項２に記載の構造。
【請求項１０】
前記第２の基板上信号ボンディングパッドは、ボンディングワイヤによって前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項９に記載の構造。
【請求項１１】
前記第１のビアは熱伝導性材料を含む、請求項２に記載の構造。
【請求項１２】
前記アンテナは、前記基板内の第２のビアによって前記第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項２に記載の構造。
【請求項１３】
さらに、前記基板の前記下面に取付けられた放熱層を含む、請求項２に記載の構造。
【請求項１４】
前記放熱層は前記アンテナのための遮蔽部である、請求項１３に記載の構造。
【請求項１５】
前記アンテナは、前記基板内の第２のビアによって前記第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項１４に記載の構造。
【請求項１６】
前記アンテナは前記基板の前記上面にパターニングされる、請求項１に記載の構造。
【請求項１７】
ダイを受けるための構造の製造方法であって、
基板に第１の孔を穿孔する工程と、
前記第１の孔を金属で充填して第１のビアを形成する工程と、
前記基板にアンテナを取付ける工程と、
前記基板の上面に支持パッドをパターニングし、前記基板の下面に放熱層をパターニングする工程とを含み、前記第１のビアは、前記放熱層と前記支持パッドとの間に電気的接続をもたらし、前記支持パッドは前記ダイを受けるのに好適である、方法。
【請求項１８】
前記取付ける工程は、前記基板の前記下面に前記アンテナをパターニングする工程を含み、前記アンテナは第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ダイは半導体ダイである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板は有機材料を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板はセラミック材料を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
さらに、前記基板の前記下面を印刷回路板に取付ける工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のビアは、第２の基板上信号ボンディングパッドと前記印刷回路板との間に電気的接続をもたらし、前記第２の基板上信号ボンディングパッドはダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の基板上信号ボンディングパッドは、ボンディングワイヤによって前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１のビアはダイ上信号ボンディングパッドとランドとの間に電気的接続をもたらし、前記ランドは前記印刷回路板に電気的に接続される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のビアは第２の基板上信号ボンディングパッドとランドとの間に電気的接続をもたらし、前記第２の基板上信号ボンディングパッドはダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続され、前記ランドは前記印刷回路板に電気的に接続される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の基板上信号ボンディングパッドは、ボンディングワイヤによって前記ダイ上信号ボンディングパッドに電気的に接続される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１のビアは熱伝導性材料を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
前記アンテナは、前記基板内の第２のビアによって前記第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項１８に記載の方法。
【請求項３０】
前記放熱層は前記アンテナのための遮蔽部である、請求項１７に記載の方法。
【請求項３１】
前記取付ける工程は、前記基板の前記下面に前記アンテナをパターニングする工程を含み、前記アンテナは第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記アンテナは、前記基板内の第２のビアによって前記第１の基板上信号ボンディングパッドに結合される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記取付ける工程は、前記基板の前記上面に前記アンテナをパターニングする工程を含む、請求項１７に記載の構造。
【図５】
【公表番号】特表２００４−５３７１６９（Ｐ２００４−５３７１６９Ａ）
【公表日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−５１６０８６（Ｐ２００３−５１６０８６）
【出願日】平成１４年６月２６日（２００２．６．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００２／０２４０８０
【国際公開番号】ＷＯ２００３／０１０７９６
【国際公開日】平成１５年２月６日（２００３．２．６）
【出願人】（５０３０３１３３０）スカイワークス ソリューションズ，インコーポレイテッド (30)
【氏名又は名称原語表記】ＳＫＹＷＯＲＫＳ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ，ＩＮＣ．
【公表日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年６月２６日（２００２．６．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００２／０２４０８０
【国際公開番号】ＷＯ２００３／０１０７９６
【国際公開日】平成１５年２月６日（２００３．２．６）
【出願人】（５０３０３１３３０）スカイワークス ソリューションズ，インコーポレイテッド (30)
【氏名又は名称原語表記】ＳＫＹＷＯＲＫＳ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ，ＩＮＣ．
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