专利名称：用于高温条件的绝缘结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于高温条件的绝缘结构及其制造方法，具体地，涉及一种绝缘结构及其制造方法，在该绝缘结构中，通过阳极氧化采用金属氧化物取代传统环氧树脂作为绝缘层，从而适用于随后的高温条件。
背景技术：
当前使用的各种基板或封装件通过采用焊膏、导电膏或热共熔方法接合至另一基板或封装件。这里，电绝缘层(阻焊剂或绝缘膜)形成于导电材料上，以防止膏状物或导电材料电连接至其它导电部件。
传统上，为了使基板或封装件电绝缘，通过对光起反应的液态环氧树脂或膜而形成阻焊剂。图1示出了形成这种阻焊剂的传统工艺。如图1所示，传统上，将用于形成阻焊剂的树脂5施用于基板1的两个表面上，其中每个表面均具有预定的图案3。然后，对树脂5进行曝光、显影和固化，以形成所需的阻焊剂图案。
但是，作为绝缘材料的阻焊剂在热性能方面较弱。因此，目前，在制造封装件所必需的高温条件下，由于热转换，阻焊剂经受分层，从而损害了基板的可靠性。而且，普通的环氧材料呈现出较高的热阻，因此不能充分散去来自器件的热量。
发明内容
因此，为了解决现有技术的上述问题，提出了本发明，因此本发明的一方面在于提供一种绝缘结构及其制造方法，在该绝缘结构中，可阳极氧化的金属(诸如Al)通过用于电绝缘的PVD被沉积，并通过阳极氧化转换成非导电材料，以用作绝缘层，从而克服了与高温条件有关的传统问题。
根据本发明的一方面，用于高温条件的绝缘结构包括基板，具有形成于其至少一个表面上的导电图案，该导电图案用于器件的电连接；以及金属氧化物层图案，其通过阳极氧化形成于导电图案的预定部分上，该金属氧化物层图案包含选自由Al、Ti和Mg组成的组中的一种金属。
根据本发明的另一方面，制造用于高温条件的绝缘结构的方法包括制备基板，该基板具有形成于其至少一个表面上的导电图案，该导电图案用于器件的电连接；将选自由Al、Ti和Mg组成的组中的金属通过PVD沉积在其上形成有导电图案的基板上，以形成金属沉积层；通过阳极氧化对该金属沉积层进行氧化，以形成金属氧化物层；
将感光膜施用在金属氧化物层上，并曝光和显影该感光膜，以形成感光膜图案；以及蚀刻其上形成有感光膜图案的基板的表面，以去除金属氧化物层，从而在导电图案上形成金属氧化物层图案。
从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述和其它的目的、特征和其它优点将变得更容易理解，附图中图1示出了用于制造采用阻焊剂作为绝缘层的绝缘结构的传统方法；图2是示出了根据本发明实施例的绝缘结构的示意图；图3a至图3f示出了根据本发明另一实施例的用于制造绝缘结构的方法；图4是示出了在使用本发明绝缘结构的晶片级封装(WLP)工艺中器件的电连接的示意图；图5示出了图4中所示的那些结构的连续排列；以及图6是示出了使用本发明绝缘结构的LED的电连接的连续排列的示意图。
具体实施例方式
现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
图2是示出了根据本发明实施例的绝缘结构的示意性横截面图。如图2中所示，绝缘结构10包括基板11和金属氧化物层图案15。基板11具有形成于其两个表面上的导电图案，以电连接器件。金属氧化物层图案15通过阳极氧化形成于导电图案13的预定部分上，并且由选自Al、Ti和Mg组成的组中的一种金属制成。
在本发明中，基板11可以具有仅形成于其一个表面上的导电图案，并且本发明的基板不限于特定种类。例如，基板11可以由环氧树脂或氧化物制成。可替换地，基板11可以是普通印刷电路板(PCB)的绝缘层。可替换地，基板11可以是由例如Si制成的金属基板。
而且，在本发明中，用于电连接器件的导电图案13是指用于基板、封装件或一般用途的类似功能结构中的电连接的金属图案。然而，本发明的金属不限于特定种类。
优选地，导电图案13由选自Al、Ag、Cu、Pt、Au和Ni组成的组中的金属制成。而且，根据本发明，优选地，器件或者是功率芯片(power chip)或者是发光二极管(LED)。
此外，本发明的绝缘结构10具有金属氧化物层图案15，即通过阳极氧化而在导电图案的预定部分上形成的绝缘层。这里，优选地，对选自Al、Ti和Mg组成的组中的一种金属进行阳极氧化，以形成金属氧化物层15。
再者，本发明的绝缘结构可以包括设置于金属氧化物层图案15上的上部基板。在器件是发光二极管的情况下，上部基板优选地构造成反射体或反射板。
优选地，上部基板和氧化物层图案15通过共熔接合而接合在一起。更优选地，上部基板和氧化物层图案15通过Au/Sn共熔接合而接合在一起。
然后，将给出关于制造本发明绝缘结构的方法的说明。
图3a至图3f示出了根据本发明实施例的用于制造绝缘结构的方法。
如图3a所示，根据本发明，首先，制备基板110，该基板具有形成于其至少一个表面上的导电图案120，以电连接器件。如上所述，本发明的基板110不限于特定种类，而是所有种类的基板都适用，只要导电层图案可以形成在基板的至少一个表面上即可。此外，导电图案120可以如上所述构造。而且，根据本发明，优选地，器件或者是功率芯片或者是发光二极管。
然后，根据本发明，通过PVD将选自Al、Ti和Mg组成的组中的金属沉积在其上具有导电图案120的基板上，以形成金属沉积层。这种金属在随后的工艺中易于阳极氧化。
同时，本发明不限于PVD工艺类型及其特定的工艺条件。但优选地，通过溅射或蒸发来沉积金属。
随后，根据本发明，通过一般的阳极氧化对基板上的金属沉积层进行氧化，进而转换成金属氧化物层130，如图3b所示。用这种方式，可以通过一般的阳极氧化获得金属氧化物层130。即，将其上形成有金属沉积层的基板浸没在电解槽中，并作为阳极进行电解反应。
然后，根据本发明，如图3c所示，将感光膜150施用在金属氧化物层130上，并对该感光膜进行曝光和显影，以形成感光膜图案150′，如图3d所示。
之后，如图3e所示，对其上具有感光膜图案150′的基板表面进行蚀刻，以去除金属氧化物层130。根据本发明，本发明的蚀刻以一般化学蚀刻作为例子，但不限于此。
接着，如图3f所示，去除感光膜图案150′，以形成绝缘结构100，该绝缘结构具有形成于导电图案120的预定部分上的金属氧化物层图案130′。
此外，根据本发明，绝缘结构可以包括附着于金属氧化物层图案130′上的上部基板(未示出)。在器件是发光二极管的情况下，上部基板优选地构造为反射板。
优选地，通过共熔接合将上部基板和氧化物层图案130′接合在一起。更优选地，通过Au/Sn共熔接合将上部基板和氧化物层图案130′接合在一起。
当用于在高温晶片级封装(WLP)工艺中将器件相互连接起来时，如上所述的本发明绝缘结构确保了有效的绝缘特性。而且，本发明绝缘结构有效地克服了与传统使用环氧树脂作为绝缘层有关的问题。
将借助于实例详细说明本发明。
实例制备Si基板，该基板具有形成于其两个表面上的铜导电图案。然后，将Al溅射在基板上，以形成Al沉积层。之后，使用典型的阳极氧化，将Al沉积层转换成Al2O3氧化物层，并将感光膜施用在该氧化物层上。随后，对感光膜进行曝光和显影，以形成图案，并对Al2O3氧化物层的表面进行蚀刻，以在导电图案上形成Al2O3氧化物层图案。接着，通过高温WLP工艺中的Au/Sn共熔接合，将上部基板接合到Al2O3氧化物层图案(即绝缘层)上。
图4是示出了在高温WLP工艺中使用本发明绝缘结构的器件的电连接的示意图。如图4所示，参考标号210表示形成或安装器件的底部晶片。参考标号220表示导电图案、参考标号230表示器件、参考标号250表示Al2O3氧化物层图案、参考标号270表示上部基板(用于上部封装件的晶片)、以及参考标号290表示用于共熔接合的接合层。
但是，在这种晶片级封装工艺中接合的情况下，器件通过使接合层290与导线电绝缘的层被电连接。在该实例中，采用Al2O3氧化物层250作为绝缘层。这有效地消除了诸如出现气体和热变形之类的问题，这些问题与环氧树脂层用作绝缘层的传统WLP工艺中的共熔接合有关。
图5示出了图4中所示的那些结构的连续排列。
同时，图6示出了安装于导电图案上的LED 310。这里，反射板350共熔接合于Al2O3氧化物层330上。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，通过阳极氧化而形成金属氧化物层，以用作绝缘层。这就解决了伴随环氧树脂绝缘层的传统应用而出现的问题，即在高温条件或形成微型结构图案的过程中受到的限制。而且，与基于低温条件的传统方法不同，本发明能够允许至少300℃的高温条件，并且绝缘层根据电特性可充分调节其厚度。此外，通过阳极氧化而形成的金属氧化物绝缘层比传统的金属氧化物绝缘层在传热特性方面得以改进，从而有效地扩散来自热产生器件的热量。
虽然已经结合优选实施例示出并描述了本发明，但是对本领域技术人员来说很显然，在不背离所附权利要求所限定的本发明精神和范围的前提下，可以进行修改和变化。
权利要求
1.一种用于高温条件的绝缘结构，包括基板，具有形成于其至少一个表面上的导电图案，所述导电图案用于器件的电连接；以及金属氧化物层图案，通过阳极氧化形成于所述导电图案的预定部分上，所述金属氧化物层图案包含选自由Al、Ti和Mg组成的组中的一种金属。
2.根据权利要求1所述的绝缘结构，其中，所述器件包括功率芯片或发光二极管。
3.根据权利要求1所述的绝缘结构，进一步包括设置于所述金属氧化物层图案上的上部基板。
4.根据权利要求3所述的绝缘结构，其中，所述上部基板和所述金属氧化物层图案通过Au/Sn共熔接合被接合在一起。
5.根据权利要求3所述的绝缘结构，其中，所述器件包括发光二极管，并且所述上部基板包括反射板。
6.根据权利要求1所述的绝缘结构，其中，所述基板是Si基板。
7.一种制造用于高温条件的绝缘结构的方法，包括制备基板，所述基板具有形成于其至少一个表面上的导电图案，所述导电图案用于器件的电连接；将选自由Al、Ti和Mg组成的组中的金属通过PVD沉积在其上形成有所述导电图案的所述基板上，以形成金属沉积层；通过阳极氧化对所述金属沉积层进行氧化，以形成金属氧化物层；将感光膜施用在所述金属氧化物层上，并曝光和显影所述感光膜，以形成感光膜图案；以及蚀刻其上形成有所述感光膜图案的所述基板的表面，以去除所述金属氧化物层，从而在所述导电图案上形成金属氧化物层图案。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述PVD是溅射或蒸发。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括将上部基板附着于所述金属氧化物层图案上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述上部基板和所述金属氧化物层图案通过Au/Sn共熔接合而接合在一起。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述器件包括发光二极管，并且所述上部基板包括反射板。
全文摘要
本发明公开了一种用于高温条件的绝缘结构及其制造方法。在该绝缘结构中，基板具有形成于其至少一个表面上的导电图案，该导电图案用于器件的电连接。金属氧化物层图案通过阳极氧化形成在导电图案的预定部分上，该金属氧化物层图案由选自Al、Ti和Mg组成的组中的一种金属制成。
文档编号H01L23/02GK101043791SQ20071008720
公开日2007年9月26日 申请日期2007年3月19日 优先权日2006年3月20日
发明者李荣基, 崔硕文, 申常铉 申请人:三星电机株式会社