CN104471692A - 封装层覆盖半导体元件以及半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
封装层覆盖半导体元件的制造方法具有以下工序:配置工序,将半导体元件配置于支撑台上;封装工序,利用具有剥离层、层叠于剥离层下方且由热固性树脂形成的完全固化前的封装层的封装片中的封装层将半导体元件埋设而进行封装;以及加热工序,在封装工序之后,对封装层进行加热使其固化。加热工序具有:第1加热工序,边将封装片朝向支撑台进行机械加压边在第1温度下进行加热;以及第2加热工序,在前述第1加热工序之后,在高于前述第1温度的第2温度下对封装片进行加热。
Description
技术领域
本发明涉及封装层覆盖半导体元件以及半导体装置的制造方法,详细而言,涉及封装层覆盖半导体元件的制造方法、以及使用通过该方法得到的封装层覆盖半导体元件的半导体装置的制造方法。
背景技术
迄今,已知有:利用树脂对发光二极管等半导体元件进行封装。
例如提出了以下方法:在要安装发光二极管的基板上,设置具有基材片、和层叠于基材片下方的有机硅树脂层的封装用片,接着,利用有机硅树脂层将发光二极管埋设而进行封装。之后,将封装用片在120~250℃下进行加热,使有机硅树脂层(封装层)固化,接着,从封装层剥离基材片,从而制造光半导体装置的方法(例如,参见下述专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-095809号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,在专利文献1所记载的方法中,存在加热中封装层发生变形的不良情况。此外,在加热中,基材片也发生变形,因此存在伴随这种基材片的变形,封装层进一步发生变形的不良情况。
本发明的目的在于提供可以防止剥离层的变形并抑制封装层的变形的封装层覆盖半导体元件以及半导体装置的制造方法。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的,本发明的封装层覆盖半导体元件的制造方法的特征在于,具有以下工序:配置工序,将半导体元件配置于支撑台上;封装工序,利用具有剥离层、层叠于前述剥离层下方且由热固性树脂形成的完全固化前的封装层的封装片中的前述封装层将前述半导体元件埋设而进行封装;以及加热工序,在前述封装工序之后,对前述封装层进行加热使其固化,其中,前述加热工序具有:第1加热工序,边将前述封装片朝向前述支撑台进行机械加压边在第1温度下进行加热;以及第2加热工序,在前述第1加热工序之后,在高于前述第1温度的第2温度下对前述封装片进行加热。
根据该方法,在第1加热工序中,在比较低的第1温度下对封装片进行加热,从而封装层密合于剥离层并保持形状,因此能够抑制封装层的变形。
进而,在第1加热工序中,对封装片进行机械加压,从而能够防止剥离层的变形,进而能够防止追随剥离层的封装层发生变形。
之后,在第2加热工序中,即使在比较高的第2温度下对封装片进行加热,也能够抑制封装层的变形,并且可靠地使封装层完全固化。
另外,本发明的封装层覆盖半导体元件的制造方法中,前述第1加热工序之后的前述封装层在23℃下的压缩弹性模量优选为1.20MPa以上。
根据该方法,第1加热工序之后的封装层在23℃下的压缩弹性模量为1.20MPa以上,从而,通过第1加热工序,能够使封装层在第2加热工序中不易变形。
另外,本发明的封装层覆盖半导体元件的制造方法中,前述封装工序中的前述封装层优选为两阶段热固性树脂组合物的B阶段。
根据该方法,封装工序中的封装层为两阶段热固性树脂组合物中的B阶段,从而能够在封装工序中可靠地使封装层保持形状。因此,能够在使封装层保持形状的状态下可靠地将半导体元件埋设而进行封装。
另外,本发明的封装层覆盖半导体元件的制造方法中,前述第1温度优选具有温度上升至前述第2温度的升温温度范围。
根据该方法,能够抑制封装层的变形,并且提高封装层覆盖半导体元件的制造效率。
另外,本发明的封装层覆盖半导体元件的制造方法中,优选的是,前述支撑台为基板,在前述配置工序中,将前述半导体元件安装于前述基板上。
根据该方法,能够抑制封装层的变形,将完全固化的封装层安装于基板上,从而能够制造可靠性优异的封装层覆盖半导体元件。
另外,本发明的半导体装置的制造方法的特征在于,其具有:制造封装层覆盖半导体元件的工序、以及将前述封装层覆盖半导体元件安装于基板上的工序,前述封装层覆盖半导体元件通过具备以下工序的半导体装置的制造方法制造:配置工序,将半导体元件配置于支撑台上;封装工序,利用具有剥离层、层叠于前述剥离层下方且由热固性树脂形成的完全固化前的封装层的封装片中的前述封装层将前述半导体元件埋设而进行封装;以及加热工序,在前述封装工序之后,对前述封装层进行加热使其固化,其中,前述加热工序具有:第1加热工序,边将前述封装片朝向前述支撑台进行机械加压边利用第1温度进行加热;以及第2加热工序,在前述第1加热工序之后,在高于第1温度的第2温度下对前述封装片进行加热。
根据该方法,能够抑制变形,将具有完全固化的封装层的封装层覆盖半导体元件安装于基板上,从而能够制造可靠性优异的半导体装置。
发明的效果
根据本发明的封装层覆盖半导体元件的制造方法,能够抑制封装层的变形。
本发明的半导体装置的制造方法能够抑制变形,将具有完全固化的封装层的封装层覆盖半导体元件安装于基板上,因此,能够制造可靠性优异的半导体装置。
附图说明
图1为本发明的半导体装置的制造方法的第1实施方式的制造工序图,图1A表示配置工序;图1B表示封装工序。
图2为紧接图1的、本发明的半导体装置的制造方法的第1实施方式的制造工序图,图2C表示加热工序;图2D表示剥离工序。
图3为本发明的半导体装置的制造方法的第2实施方式的制造工序图,图3A表示LED剥离工序;图3B表示安装工序。
图4为本发明的半导体装置的制造方法的第3实施方式的制造工序图,图4A表示配置工序;图4B表示压接工序;图4C表示大气释放工序。
图5为本发明的半导体装置的制造方法的第3实施方式的制造工序图,图5D表示加热工序;图3E表示剥离工序。
具体实施方式
<第1实施方式>
在图1中,将纸面上侧设为上侧(第1方向一侧、厚度方向一侧),将纸面下侧设为下侧(第1方向另一侧、厚度方向另一侧),将纸面左侧设为左侧(正交于第1方向的第2方向一侧),将纸面右侧设为右侧(第2方向另一侧),将纸面前面设为前侧(正交于第1方向和第2方向的第3方向一侧),将纸面后面设为后侧(第3方向另一侧)。具体而言,将图1中记载的方向作为基准。图2以后的附图的方向依据图1的方向。
作为本发明的封装层覆盖半导体元件的制造方法的第1实施方式的LED装置1的制造方法具有以下工序:配置工序(参见图1A)、封装工序(参见图1B)以及加热工序(参见图2C)。以下,对各工序进行详细说明。
[配置工序]
在配置工序中,将作为半导体元件的LED2配置于作为支撑台的基板3上。具体而言,将LED2安装于基板3的上表面。
如图1A所示,基板3形成为沿着面方向(前后方向和左右方向)的俯视近似矩形的平板形状。基板3由例如铝等金属材料、例如氧化铝等陶瓷材料、例如聚酰亚胺等树脂材料等通常作为LED装置1的基板来使用的材料形成。在基板3的上表面形成有导体图案(未图示),所述导体图案具备用于与LED2的端子(未图示)电连接的电极(未图示)和与该电极连接的布线。导体图案由例如金、铜、银、镍等导体形成。基板3的1边的长度例如为1mm以上,并且例如为1000mm以下。基板3的厚度例如为0.7mm以上、优选为0.9mm以上,并且例如为10mm以下、优选为5mm以下。
LED2形成为俯视近似矩形的平板形状,在其上表面或下表面具有端子(未图示)。LED2的1边的长度例如为0.05mm以上、优选为0.1mm以上,并且例如为10mm以下、优选为5mm以下。LED2的厚度例如为5μm以上、优选为10μm以上,并且例如为2000μm以下、优选为1000μm以下。
作为将LED2安装于基板3上的方法,例如可以采用倒装芯片安装。此外,也可以将LED2的端子与基板3的电极进行引线键合连接。
另外,将多个LED2安装于基板3上。LED2以在面方向上相互隔开间隔的方式被安装于基板3的上表面。LED2在前后方向以及左右方向上的间隔例如为0.1mm以上、优选为1mm以上,并且例如为50mm以下、优选为5mm以下。
[封装工序]
在封装工序中,如图1A所示,首先,准备封装片4,之后,如图1B所示,利用封装片4对LED2进行封装。
如图1A所示,封装片4具备剥离层5和层叠于剥离层5下方的封装层6。
在封装片4中,剥离层5为支撑封装层6的层,是在使用后从封装层6剥离的层。作为剥离层5,可以举出:例如聚乙烯薄膜、聚酯薄膜(PET薄膜等)等聚合物薄膜、例如陶瓷片、例如金属箔等。优选聚合物薄膜。此外,也可以对剥离层5的表面(上表面以及下表面)实施氟处理等剥离处理。剥离层5为聚合物薄膜时的线性热膨胀系数例如为70×10-6K-1以上、优选为80×10-6K-1以上,并且例如为140×10-6K-1以下、优选为120×10-6K-1以下。剥离层5的厚度例如为25μm以上、优选为38μm以上,并且例如为2000μm以下、优选为100μm以下。
封装层6由包含封装树脂的封装树脂组合物形成为片状。
作为封装树脂,可以举出通过加热而进行固化的热固性树脂。
作为热固性树脂,例如可以举出:有机硅树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂等。可以优选地举出有机硅树脂。
作为热固性树脂,例如可以举出两阶段热固性树脂组合物、一阶段热固性树脂组合物等,可以优选地举出两阶段热固性树脂组合物。
另外,两阶段热固性树脂组合物具有两阶段的反应机理,在第1阶段的反应中进行B阶段化(半固化),在第2阶段的反应中进行C阶段化(最终固化)。另一方面,一阶段热固性树脂组合物具有一阶段的反应机理,在第1阶段的反应中完全固化。此外,B阶段是热固性树脂为液状的A阶段与完全固化的C阶段之间的状态,是固化和凝胶化略微进行、压缩弹性模量小于C阶段的弹性模量的状态。
作为两阶段热固性树脂组合物的未固化体(第1阶段的固化前),例如可以举出两阶段固化性有机硅树脂组合物的未固化体,可以优选地举出缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物。
缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物为可以通过加热进行缩合反应和加成反应的热固性有机硅树脂组合物,更具体而言,为如下的热固性有机硅树脂组合物:可以通过加热进行缩合反应而成为B阶段(半固化),接着,可以通过进一步加热进行加成反应(具体而言,例如氢化硅烷化反应)而成为C阶段(最终固化)的热固性有机硅树脂组合物。
作为这样的缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物,可以举出:例如,包含硅烷醇两末端聚硅氧烷、含链烯基三烷氧基硅烷、有机氢硅氧烷、缩合催化剂和氢化硅烷化催化剂的第1缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物;例如,包含硅烷醇基两末端聚硅氧烷、含烯属不饱和烃基硅化合物、含环氧基硅化合物、有机氢硅氧烷、缩合催化剂和加成催化剂的第2缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物;例如,包含两末端硅烷醇型硅油、含链烯基二烷氧基烷基硅烷、有机氢硅氧烷、缩合催化剂和氢化硅烷化催化剂的第3缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物;例如,包含在1分子中具有至少2个链烯基甲硅烷基的有机聚硅氧烷、在1分子中具有至少2个氢甲硅烷基的有机聚硅氧烷、氢化硅烷化催化剂和固化延迟剂的第4缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物;例如,包含在1分子中兼具至少2个烯属不饱和烃基和至少2个氢甲硅烷基的第1有机聚硅氧烷、在1分子中具有至少2个氢甲硅烷基而不含烯属不饱和烃基的第2有机聚硅氧烷、氢化硅烷化催化剂和氢化硅烷化抑制剂的第5缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物;例如,包含在1分子中兼具至少2个烯属不饱和烃基和至少2个硅烷醇基的第1有机聚硅氧烷、在1分子中具有至少2个氢甲硅烷基而不含烯属不饱和烃基的第2有机聚硅氧烷、氢化硅烷化抑制剂和氢化硅烷化催化剂的第6缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物;例如,包含硅化合物以及硼化合物或铝化合物的第7缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物;例如,包含聚铝硅氧烷和硅烷偶联剂的第8缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物等。
这些缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物可以单独使用或组合使用2种以上。
作为缩合反应/加成反应固化性有机硅脂组合物,可以优选地举出第4缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物。
第4缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物记载于日本特开2011-219597号公报等中,例如包含二甲基乙烯基甲硅烷基末端聚二甲基硅氧烷、三甲基甲硅烷基末端二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物、铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物和四甲基氢氧化铵等。
另一方面,一阶段固化性有机硅树脂组合物是指:具有一阶段的反应机理,在第1阶段的反应中进行最终固化的热固性有机硅树脂组合物。
作为一阶段固化性有机硅树脂组合物,例如可以举出加成反应固化性有机硅树脂组合物等。
加成反应固化性有机硅树脂组合物例如包含成为主剂的含烯属不饱和烃基聚硅氧烷和成为交联剂的有机氢硅氧烷。
作为含烯属不饱和烃基聚硅氧烷,例如可以举出:含链烯基聚二甲基硅氧烷、含链烯基聚甲基苯基硅氧烷、含链烯基聚二苯基硅氧烷等。
在加成反应固化性有机硅树脂组合物中,通常用各自独立的包装提供有含烯属不饱和烃基聚硅氧烷、有机氢硅氧烷。具体而言,以包含主剂(含烯属不饱和烃基聚硅氧烷)的A液、和包含交联剂(有机氢硅氧烷)的B液这两种液体的形式来提供。需要说明的是,在含烯属不饱和烃基聚硅氧烷中添加两种液体的加成反应中所需要的公知的催化剂。
对于这样的加成反应固化性有机硅树脂组合物,混合主剂(A液)和交联剂(B液)制备混合液,在由混合液成形为上述封装层6的形状的工序中,使含烯属不饱和烃基聚硅氧烷和有机氢硅氧烷进行加成反应,加成反应固化性有机硅树脂组合物发生固化,从而形成有机硅弹性体(固化体)。
相对于100质量份封装树脂组合物,这样的封装树脂的配混比例例如为20质量份以上、优选为50质量份以上,并且例如为99.9质量份以下、优选为99.5质量份以下。
此外,封装树脂组合物中,可以根据需要包含荧光体、填充剂。
作为荧光体,例如可以举出可以将蓝色光转换为黄色光的黄色荧光体等。作为这样的荧光体,可以举出在例如复合金属氧化物、金属硫化物等中掺杂有例如铈(Ce)、铕(Eu)等金属原子的荧光体。
具体而言,作为荧光体,可以举出:例如Y3Al5O12:Ce(YAG(钇/铝/石榴石):Ce)、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al3O12:Ce、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Lu2CaMg2(Si,Ge)3O12:Ce等具有石榴石型晶体结构的石榴石型荧光体;例如(Sr,Ba)2SiO4:Eu、Ca3SiO4Cl2:Eu、Sr3SiO5:Eu、Li2SrSiO4:Eu、Ca3Si2O7:Eu等硅酸盐荧光体;例如CaAl12O19:Mn、SrAl2O4:Eu等铝酸盐荧光体;例如ZnS:Cu,Al、CaS:Eu、CaGa2S4:Eu、SrGa2S4:Eu等硫化物荧光体;例如CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu、Ca-α-SiAlON等氧氮化物荧光体;例如CaAlSiN3:Eu、CaSi5N8:Eu等氮化物荧光体;例如K2SiF6:Mn、K2TiF6:Mn等氟化物系荧光体等。可以优选地举出石榴石型荧光体、进一步优选举出Y3Al5O12:Ce。荧光体可以单独使用或组合使用2种以上。
作为荧光体的形状,例如可以举出球状、片状、针状等。从流动性方面考虑,可以优选地举出球状。
荧光体的最大长度的平均值(球状的情况下,为平均粒径)例如为0.1μm以上、优选为1μm以上,并且例如为200μm以下、优选为100μm以下。
相对于100质量份封装树脂组合物,荧光体的配混比例例如为0.1质量份以上、优选为0.5质量份以上,并且例如为80质量份以下、优选为50质量份以下。
作为填充剂,可以举出:例如有机硅微粒、玻璃、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、滑石、粘土、硫酸钡等,这些填充剂可以单独使用或组合使用2种以上。可以优选地举出有机硅微粒、二氧化硅。
相对于100质量份封装树脂组合物,填充剂的配混比例例如为0.1质量份以上、优选为0.5质量份以上,并且例如为80质量份以下、优选为50质量份以下。
需要说明的是,在封装树脂组合物中,例如可以以适宜的比例添加改性剂、表面活性剂、染料、颜料、防变色剂、紫外线吸收剂等公知的添加物。
关于封装层6,由两阶段热固性树脂组合物形成时,包含两阶段热固性树脂组合物的一阶段固化体,此外,由一阶段热固性树脂组合物形成时,包含一阶段热固性树脂组合物的未固化体(固化前)。
特别优选封装层6为两阶段固化性有机硅树脂组合物的一阶段固化体。也就是说,特别优选封装层6为两阶段热固性树脂组合物的B阶段。
在形成封装层6时,通过例如流延、旋涂、辊涂等方法在剥离层5上以适当的厚度涂覆前述封装树脂组合物(根据需要包含荧光体、填充剂等),根据需要进行加热。由此,在剥离层5上形成片状的封装层6。
该封装层6在23℃下的压缩弹性模量例如为0.15MPa以下、优选为0.12MPa以下、更优选为0.1MPa以下,并且例如为0.01MPa以上、优选0.04MPa以上。
封装层6的压缩弹性模量若为上述上限以下,则可保证封装层6的柔软性。另一方面,封装层6的压缩弹性模量若为下限以上,则可确保封装层6的形状保持性,并且利用前述封装层6埋设LED2。
参照图1A所示,封装层6形成为俯视矩形的片状。此外,对于封装层6的尺寸,调节为可以一并封装多个LED2的尺寸。封装层6的厚度例如为100μm以上、优选为300μm以上、更优选为400μm以上,并且例如为2000μm以下、优选为1000μm以下。
由此,准备具备剥离层5和封装层6的封装片4。
之后,如图1B所示,利用封装片4对LED2进行封装。具体而言,利用封装片4中的封装层6,对LED2进行埋设而进行封装。
具体而言,如图1A所示,首先,以封装层6朝下的方式将封装片4配置于基板3的上侧,接着,如图1B所示,利用压机等将封装层6压接于基板3。
优选使封装片4和基板3彼此对置,投入到真空压机等的真空腔室内。接着,对真空腔室内进行减压。具体而言,利用真空泵(减压泵)等对真空腔室内进行排气。之后,边使真空腔室内为减压气氛,边利用真空压机的压机等将封装层6压接于基板3。减压气氛例如为300Pa以下、优选为100Pa以下、特别优选为50Pa以下。之后,将基板3和封装层6释放到大气压气氛中。
封装工序的温度为封装层6未完全固化的温度,具体而言,封装层6为B阶段时,调整为维持B阶段的温度。封装工序的温度例如为0℃以上、优选为15℃以上,并且例如为40℃以下、优选为35℃以下,具体而言为常温(具体而言为20~25℃)。
由此,在常温下,利用封装层6对LED2进行埋设而进行封装。
也就是说,利用封装层6覆盖各LED2的上表面和侧面(左表面、右表面、前表面和后表面)、以及自LED2露出的基板3的上表面。
[加热工序]
加热工序为在封装工序之后,对封装层6进行加热使其固化的工序。如图2C所示,加热工序具有:第1加热工序,边将封装片4朝向基板3进行机械加压边在第1温度下进行加热;以及第2加热工序,在第1加热工序之后,在高于第1温度的第2温度下对封装片4进行加热。也就是说,加热工序为在不同温度下以两阶段对封装片4进行加热的两阶段加热工序。
(第1加热工序)
边将封装片4朝向基板3进行机械加压边在第1温度下进行加热时,如图2C的实线所示,例如使用具备安装有加热器16的平板9的热压装置10(即机械加热-机械加压装置10),或者使用安装有具备平板9的压制装置10的、带压制装置的干燥机13(虚线、流体加热-机械加压装置13)等加热-机械加压装置。需要说明的是,加热-机械加压装置与利用静压对封装层6进行加压的高压釜不同,是利用物理接触对封装层6进行加压的加压装置。
平板9以沿上下方向隔开间隔的方式对置。在两个平板9中,下侧的平板9以能载置基板3的方式构成,此外,上侧的平板9以能与剥离层5接触地进行加压的方式构成。
使用机械加热-机械加压装置10时,通过利用平板9夹持封装片4来进行机械加压,所述平板9预先利用加热器16设定为第1温度。
第1温度及其加热时间以如下的方式设定:第1加热工序后的封装层6在23℃下的压缩弹性模量例如为1.20MPa以上、优选为1.40MPa以上。压缩弹性模量若为上述下限以上,则可以可靠地制备能够有效地防止第2加热工序中的变形的固化状态的封装层6(具体而言,在封装层6由两阶段热固性树脂组合物形成时,自刚刚进行封装工序之后的B阶段状态进一步进行了固化的B阶段状态的封装层6)。
第1温度例如为80℃以上、优选为100℃以上,并且例如低于180℃、优选低于160℃。
此外,第1温度以恒温(恒定温度)的形式从上述范围中选择。
此外,第1温度下的加热时间例如为5分钟以上、优选10分钟以上,并且例如为2小时以下、1小时以下、优选为45分钟以下。第1温度下的加热时间若为上述上限以下,则能够缩短第1加热工序的时间,降低LED装置1的制造成本。另一方面,第1温度下的加热时间若为上述下限以上,则能够将封装层6在23℃下的压力弹性模量设定在上述期望的范围内。
机械加压中的压力例如为0.1MPa以上、优选为0.2MPa以上、更优选为0.3MPa以上,并且例如为2.0MPa以下、优选为1.0MPa以下、更优选为0.75MPa以下。压力若为上述下限以上,则能够有效地抑制剥离层5的改变。压力若为上述上限以下,则可以防止LED2的损伤。
通过第1加热工序,封装层6保持完全固化前的状态,另一方面,自刚刚进行封装工序之后的B阶段状态进一步进行固化。特别是在封装层6为B阶段时,通过第1加热工序,封装层6保持B阶段状态,另一方面,进行一定程度的固化(具体而言,在封装层6包含缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物时,进行缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物的加成反应)。
(第2加热工序)
在第2加热工序中,例如(1)边将封装片4朝向上述基板3进行机械加压,边在第2温度下进行加热。在(1)的方法中,使用上述机械加压装置。从降低制造成本优点考虑,优选的是,利用与第1加热工序相同的加热-机械加压装置(具体而言,机械加热-机械加压装置10、流体加热-机械加压装置13),能够与第1加热工序连续地实施第2加热工序。
此外,在第2加热工序中,也可以(2)边利用高压釜(流体加热-流体加压装置)等以静压对封装片4进行加压,边在第2温度下进行加热。
另外,在第2加热工序中,也可以(3)不对封装片4进行加压,即在常压气氛下,利用例如干燥炉(加热炉)、热板在无载荷下对封装片4进行加热。
优选采用前述(2)、(3)的方法、更优选采用(3)的方法。
若为前述(2)、(3)的方法,则在第2加热工序中不需要长时间使用。因此,使用加热-机械加压装置,可以将多个封装片4、基板3和LED2供给于第1加热工序,同时能够利用与上述加热-机械加压装置不同的加热装置、即(2)的方法中的高压釜、干燥炉(3)、(3)的方法中的热板等,将多个封装片4、基板3和LED2供给于第2加热工序。
特别是若利用(3)的方法,则不需要(1)的方法中例示出的加热-机械加压装置、(2)的方法中例示出的高压釜等特殊的加热装置,能够利用干燥炉、热板等简单的加热装置而将多个封装片4供给于第2加热工序。
需要说明的是,(1)的机械加压中的压力与第1加热工序中的压力相同。(2)的流体加压中的压力例如为0.1MPa以上、优选为0.2MPa以上,并且例如为1.0MPa以下、优选为0.75MPa以下。需要说明的是,可以将压力设定为恒压,或者为变压,具体而言,也可以进行升压或降压。
第2加热工序中的第2温度为封装层6完全固化的温度。第1加热工序后的封装层6为B阶段时,第2温度为封装层6进行C阶段化的温度。封装层6包含缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物时,为缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物的加成反应可以实际上结束(完成)的温度。具体而言,第2温度例如为135℃以上、优选为150℃以上,并且例如为200℃以下、优选为180℃以下。
第2温度下的加热时间例如为10分钟以上、优选为30分钟以上,并且例如为20小时以下、优选为10小时以下。
通过第2加热工序,封装层6完全固化。例如,在第1加热工序中处于B阶段的封装层6通过第2加热工序而成为C阶段。封装层6包含缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物时,缩合反应/加成反应固化性有机硅树脂组合物的加成反应实际上结束(完成)。
第2加热工序后的固化(完全固化)的封装层6在23℃下的压缩弹性模量例如超过1.2MPa、优选超过1.4MPa,并且例如为15MPa以下、优选为10MPa以下。
如上所述,如图2C所示,制造具备基板3、多个LED2和封装片4的LED装置1。
另外,在该LED装置1中,在基板3上构成作为具备LED2和覆盖LED2的封装层6的封装层覆盖半导体元件的封装层覆盖LED11。也就是说,在LED装置1中,封装层覆盖LED11被安装在基板3上。
[剥离工序]
之后,将LED装置1从上述加热装置((1)的情况下为机械加压装置,(2)的情况下为流体加热-流体加压装置)中取出,接着,使LED装置1冷却至常温后,将剥离层5从封装层6剥离。
[作用效果]
根据该方法,第1加热工序中,在比较低的第1温度下对封装片4进行加热,从而封装层6密合于剥离层5并保持形状,可以抑制封装层6的变形。
进而,在第1加热工序中,对封装片4进行机械加压,从而可以防止剥离层5的变形。具体而言,对封装片4进行机械加压,从而剥离层5自上侧受到加压。因此,可以防止例如周缘端部浮起(左右方向两端部和前后方向两端部浮起)、剥离层5发生弯曲那样的翘曲。因此,也可以防止追随剥离层5的封装层6发生变形。
其结果,在之后的第2加热工序中,即使在比较高的第2温度下对封装片4进行加热,也能够确保封装层6的形状保持,并且能够可靠地使封装层6完全固化。
此外,根据该方法,第1加热工序之后的封装层在23℃下的压缩弹性模量若为1.20MPa以上,则能够通过第1加热工序而将封装层6调整为不易在第2加热工序中发生变形的固化状态。
也就是说,第1加热工序之后的封装层在23℃下的压缩弹性模量若满足上述下限,则将上述封装层6供给于第2加热工序中时,封装层6存在伴随固化而产生变形的情况。也就是说,第1加热工序之后的封装层6过度柔软,因此在第2加热工序中,存在无法防止封装片4中的封装层6发生上述变形的情况。
另一方面,第1加热工序之后的封装层在23℃下的压缩弹性模量若为上述下限以上,则即使将上述封装层6供给于第2加热工序中,也能够防止封装层6伴随固化而产生的变形。也就是说,第1加热工序之后的封装层6足够硬,因此在第2加热工序中,也能够防止封装层6发生上述变形。
另外,根据该方法,封装工序中的封装层6为两阶热固性树脂组合物的B阶段时,能够在封装工序中可靠地使封装层6保持形状。因此,能够在使封装层6保持形状的状态下可靠地将LED2埋设而进行封装。
另外,在该方法中,能够防止封装层6的变形,将完全固化的封装层6安装于基板上,因此,能够制造可靠性优异的封装层覆盖LED11,进而能够制造LED装置1。
[变形例]
在上述第1实施方式中,如图2D所示,在第2加热工序之后剥离了剥离层5,虽未图示,但例如也可以在第1加热工序和第2加热工序之间、即第1加热工序之后且第2加热工序之前将剥离层5剥离。
另外,在上述第1实施方式中,将多个LED2配置于基板3上,虽未图示,但例如也可以将单个LED2配置于基板3上。
另外,在上述第1实施方式中,将作为本发明的半导体元件的光半导体元件即LED2作为一个例子进行说明,虽未图示,但例如也可以设为电子元件。
电子元件是将电能转换为除光以外的能量、具体为信号能量等的半导体元件,具体而言,可以举出晶体管、二极管等。电子元件的尺寸根据用途和目的而适当选择。
此时,封装层6含有封装树脂作为必须成分,含有填充剂作为任意成分。作为填充剂,可进一步举出碳黑等黑色颜料等。相对于100质量份封装树脂,填充剂的配混比例例如为5质量份以上、优选为10质量份以上,并且例如为99质量份以下、优选为95质量份以下。
另外,封装层6的物性(具体而言为压缩弹性模量等)与上述第1实施方式的物性相同。
[第1温度]
在上述第1实施方式中,虽然将第1温度设定为恒温,但是不限于此,例如第1温度也可以具有温度范围,具体而言,第1温度也可以具有上升至第2温度的升温温度范围。
具体而言,第1温度例如为20℃以上、进一步为25℃以上、且低于第2温度的温度范围。第1温度的升温速度例如为1℃/分钟以上、优选为2℃/分钟以上,并且例如为30℃/分钟以下、优选为20℃/分钟以下。另外,第1温度的升温时间例如为4分钟以上、优选为5分钟以上,并且例如为120分钟以下、优选为60分钟以下。
第1加热工序中使用加热-机械加压装置时,例如将封装片4安装于温度为室温(20~25℃左右)的加热-机械加压装置上,接着,将加热器16升温,使得加热器16的温度达到第2温度。
或者,在第1加热工序中使用加热-机械加压装置时,也可以将封装片4投入到上述第1实施方式的具有设定为恒温,具体而言设定为选自80℃以上、优选100℃以上、且例如低于180℃、优选低于160℃中恒温的加热器16的加热-机械加压装置中,以规定时间维持恒温之后,将加热器16升温,使得加热器16的温度达到第2温度。维持恒温的时间例如为3分钟以上、优选为5分钟以上,并且例如为300分钟以下、优选为180分钟以下。另外,升温温度例如为1℃/分钟以上、优选为2℃/分钟以上,并且例如为30℃/分钟以下、优选为20℃/分钟以下。对于升温时间,例如为1分钟以上、优选为2分钟以上,并且例如为120分钟以下、优选为60分钟以下。
第1温度具有上升至第2温度的升温温度范围,从而能够提高生产效率。
<第2实施方式>
在第2实施方式中,对于与第1实施方式相同的构件和工序,标注相同的附图标记,并省略其详细说明。
在第1实施方式中,虽然将本发明的支撑台设为基板3来进行说明,但是例如如图1的虚线所示,也可以设为支撑片12。
第2实施方式具备配置工序(参见图1A)、封装工序(参见图1B)、加热工序(参见图2C)和安装工序(参见图3A和图3B)。以下,对各工序进行详细说明。
[配置工序]
在配置工序中,如图1A所示,将LED2配置在作为支撑台的支撑片12上。
具体而言,首先准备支撑片12。
支撑片12形成为与第1实施方式的基板3相同的平面状,如图1A的虚线所示,包括支撑板10、层叠于支撑板10上表面的粘合层15。
支撑板10形成为在面方向上延伸的板形状,设置于支撑片12的下部,形成为与支撑片12俯视近似相同的形状。支撑板10由不能在面方向上延伸的硬质材料形成,具体而言,作为这种材料,可以举出:例如氧化硅(石英等)、氧化铝等氧化物;例如不锈钢等金属;例如硅等。支撑板10在23℃下的杨氏模量例如为106Pa以上、优选为107Pa以上、更优选为108Pa以上,并且例如为1012Pa以下。支撑板10的杨氏模量若为上述下限以上,则可以保证支撑板10的硬质,可以更可靠地支撑LED4。需要说明的是,支撑板10的杨氏模量例如由JIS H 7902:2008的压缩弹性模量等求出。支撑板10的厚度例如为0.1mm以上、优选为0.3mm以上,并且例如为5mm以下、优选为2mm以下。
粘合层15在支撑板10的上表面整面形成。作为形成粘合层15的粘合材料,例如可以举出丙烯酸类压敏粘接剂、有机硅系压敏粘接剂等压敏粘接剂。另外,粘合层15例如也可以由通过活性能量射线照射而使粘合力降低的活性能量射线照射剥离片(具体而言,日本特开2005-286003号公报等中记载的活性能量射线照射剥离片)等形成。粘合层15的厚度例如为0.1mm以上、优选为0.2mm以上,并且为1mm以下、优选为0.5mm以下。
在准备支撑片12时,例如将支撑板10与粘合层15贴合。此外,也可以通过如下的涂布方法等而将粘合层15直接层叠在支撑板10上:首先,准备支撑板10,接着,将由上述粘合材料和根据需要配混的溶剂制备的清漆涂布于支撑板10,之后,根据需要,蒸馏去除溶剂的涂布方法。
支撑片12的厚度例如为0.2mm以上、优选为0.5mm以上,并且为6mm以下、优选为2.5mm以下。
接着,将多个LED2层叠在支撑片12上。具体而言,使各LED2的下表面与粘合层15的上表面接触。
由此,将多个LED2配置在支撑片12上。
[封装工序]
在封装工序中,如图1A所示,首先,准备封装片4,之后,如图1B所示,与第1实施方式同样地利用封装片4封装LED2。
[加热工序]
如图2C所示,与第1实施方式同样地对封装片4进行加热(两阶段加热工序)。
需要说明的是,第1加热工序中的第1温度和第2温度的上限值是考虑支撑片12的耐热性而设定的。
通过加热工序,在支撑片12上得到利用封装层6覆盖多个LED2而成的封装层覆盖LED11。
之后,如图2D所示,从封装片4剥离剥离层5(剥离工序)。
[安装工序]
在安装工序中,首先,如图3A的虚线所示,与LED2相对应地将封装层6切断。具体而言,沿着厚度方向将封装层6切断。接着,从粘合层15上表面将封装层覆盖LED11剥离(LED剥离工序)。具体而言,粘合层15为活性能量射线照射剥离片时,对粘合层15照射活性能量射线。由此,与LED2相对应地将封装层覆盖LED11单片化。
之后,根据发射波长、发光效率对单片化的封装层覆盖LED11进行筛选后,如图3B所示,将封装层覆盖LED11安装在基板3上。具体而言,使设置在LED2下表面的端子与基板3的电极连接,将封装层覆盖LED11倒装芯片安装在基板3上。
由此,制造具备基板3、单个LED2和封装片4的LED装置1。
[作用效果]
在该方法中,能够防止变形,将具备完全固化的封装层6的封装层覆盖LED11安装于基板3上,因此,可以制造可靠性优异的LED装置1。
特别是在第2实施方式中,LED2配置在支撑片12(参见图1A的虚线)上,与第1实施方式中的LED2对于基板3(参照图1A的实线)的支撑力相比,LED2被支撑片12以较小的支撑力支撑。因此,第2实施方式中的LED2相对于第1实施方式中的LED2,容易在面方向上发生偏移(位置偏移)。
然而,在该第2实施方式中,第1加热工序边在比较低的第1温度下对封装片4进行加热边进行机械加压,从而可以防止LED2的位置偏移(芯片偏移)。
<第3实施方式>
在第3实施方式中,对于与第1实施方式相同的构件和工序,标注相同的附图标记,并省略其详细的说明。
在图1A所示的第1实施方式中,将基板3形成为平板形状,例如也可以如图4A所示那样在基板3上形成凹部7。
第3实施方式具有:配置工序(参见图4A)、封装工序(参见图4B和图4C)和加热工序(参见图5D)。以下,对各工序进行详细说明。
[配置工序]
如图4A所示,凹部7在基板3上表面、以朝向下方凹陷的方式形成为俯视矩形状,被凹部7周边的基板3上的除凹部7以外的部分(周边)无间隙地包围四方(前后左右方向)。
凹部7的一边的长度例如为0.8mm以上、优选为1mm以上,并且例如为300mm以下、优选为100mm以下。
凹部7的深度H1(在上下方向,从凹部7周边的上表面(以下,称为周边上表面21。)至凹部7的上表面(以下,称为凹部上表面14。)的长度)例如为1000μm以下、优选为500μm以下、更优选为200μm以下、特别优选为170μm以下,并且例如为10μm以上、优选为50μm以上。
此外,相对于基板3的厚度H2,凹部7的深度H1例如为90%以下、优选为80%以下,并且例如为10%以上、优选为20%以上。
另外,将多个LED4配置于凹部7上。相对于凹部7的深度H1,LED4的厚度例如为90%以下、优选为80%以下。
[封装工序]
封装工序具有压接工序(参见图4B)和大气释放工序(参见图4C)。
(压接工序)
在压接工序中,首先,准备封装片4。如图4A所示,相对于凹部7的深度H1,封装层6的厚度H3例如为50%以上、优选为80%以上、更优选为100%以上,并且例如为900%以下、优选为700%、更优选为400%以下。
在压接工序中,接着,使准备的封装片4隔开间隔地对置在基板3上侧,投入到真空压机等的真空腔室内。
接着,对真空腔室内进行减压。具体而言,利用真空泵(减压泵)等使真空腔室内排气。
然后,如图4B所示,边使真空腔室内为减压气氛,边利用真空压机的压机等使封装片4的封装层6压接在基板3上。
压接工序中的减压气氛例如为300Pa以下、优选为100Pa以下、特别优选为50Pa以下。
另外,压接工序中的压接中,控制封装层6向基板3侧(下侧)压入(压接)的量(以下,称为压入量)。
通过压入量的控制,从而以封装层6的下表面与周边上表面21密合、且与凹部上表面14分离的方式进行调整。
具体而言,调整封装层6,使得由下述式所示的压入量为负,并且压入量的绝对值小于凹部7的深度H1。
压入量=(将基板3的底面作为基准的凹部上表面14的高度H2+压接工序前的封装层6的厚度H3)-压接工序后的将基板3的底面作为基准的封装层6上表面的高度H4
压入量为正时,封装层6被过度地按压直至压接工序后的封装层6的厚度(H4-H2)变得比与压接工序前的封装层6的厚度H3更薄,封装层6与凹部上表面14密合。另一方面,压入量为负时,以封装层6与凹部上表面14分离的方式进行调整。
压入量的绝对值大于凹部7的深度H1时,封装层6的下表面不与周边上表面21密合,无法利用封装层6封堵凹部7。另一方面,压入量的绝对值小于凹部7的深度H1时,以封装层6与周边上表面21密合的方式进行调整。
此外,相对于凹部7的深度H1,压入量(H2+H3-H4)的绝对值例如为低于100%、优选为95%以下,并且例如为超过0%、优选为10%以上。
压接工序的温度例如为0℃以上、优选为15℃以上,并且例如为60℃以下、优选为35℃以下。
另外,在压接工序中,根据需要,将封装片4保持在下压(压入)的状态下。
保持时间例如为5秒以上、优选为10秒以上,并且为10分钟以下、优选为5分钟以下。
如图4B所示,通过压接工序,在凹部7上形成划分基板3和封装层6的密闭的减压空间8。
压接工序例如在与第1实施方式的封装工序相同的温度下实施,优选在常温下实施。
(大气释放工序)
如图4C所示,大气释放工序为将基板3和封装片4释放到大气压气氛下的工序。
在压接工序后,通过大气释放工序,使封装层6以追随凹部7的形状的方式密合。
具体而言,使真空泵的运行停止,对真空腔室内进行大气释放。
这样,利用减压空间8与大气压的压差,封装层6的上表面被朝向下方按压,封装层6的下表面以追随凹部7的形状的方式发生变形,与凹部7的上表面密合。
通过大气压释放工序,封装层6以与凹部7密合的方式封装LED4。
[加热工序]
如图5D所示,与第1实施方式同样地,实施两阶段加热工序。
之后,如图5E所示,从封装层6剥离剥离层5。
由此,得到LED装置1。
[作用效果]
根据该LED装置1的制造方法,在压接工序中,封装层6以与凹部上表面14分离的方式被压接。因此,LED2周围的构件、具体而言为LED2被引线键合连接到基板3上的情况下,可以降低压接封装层6时对引线的应力。
另一方面,在压接工序中,封装层6在减压气氛下封堵周边上表面21,因此,在凹部7形成划分基板3和封装层6的密闭的减压空间8。
在大气压释放工序中,释放大气压时,利用减压空间8与大气压的压差,在凹部7中无间隙地填充封装层6。因此,可以抑制基板3与封装层6之间的空隙(void)的产生。
其结果,在LED2被引线键合连接到基板3时,可以降低引线(未图示)的变形,并且抑制空隙的产生。
实施例
以下所示实施例等的数值可以替换为上述实施方式中记载的数值(即,上限值或下限值)。
实施例1
[配置工序]
将多个LED配置在基板上。LED的厚度为330μm,各LED之间的间隔为1.5mm。
[封装工序]
准备封装片。
具体而言,将二甲基乙烯基甲硅烷基末端聚二甲基硅氧烷(乙烯基甲硅烷基当量0.071mmol/g)20g(1.4mmol乙烯基甲硅烷基)、三甲基甲硅烷基末端二甲基硅氧烷-甲基氢硅氧烷共聚物(氢甲硅烷基当量4.1mmol/g)0.40g(1.6mmol氢甲硅烷基)、铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物(氢化硅烷化催化剂)的二甲苯溶液(铂浓度2质量%)0.036mL(1.9μmol)和四甲基氢氧化铵(TMAH,固化延迟剂)的甲醇溶液(10质量%)0.063mL(57μmol)进行混合,在20℃下搅拌10分钟,相对于100质量份其混合物,配混30质量份有机硅微粒(Tospearl 2000B,Momentive Performance Materials Inc.制造),均匀地搅拌混合,从而得到两阶段固化性有机硅树脂组合物。
接着,将两阶段固化性有机硅树脂组合物涂覆在由剥离处理过的PET薄膜构成的剥离层(厚度为50μm,线性热膨胀系数为90×10-6K-1)上,制备涂膜。
接着,将涂膜在135℃下加热15分钟,制作厚度为1000μm的由半固化(B阶段状态)的两阶段固化性有机硅树脂组合物形成的封装层。由此,制备具有剥离层和封装层的封装片(参见图1A)。
[封装工序]
安装有LED的基板与封装片的封装层以在厚度方向上相对的方式配置,投入到真空压机(型号CV200,Nichigo-Morton Co.,Ltd.制造)的真空腔室内。
利用真空泵(减压泵)(型号E2M80,Edwards Corporation制造)将真空腔室内排气,使真空腔室内在常温下减压至50Pa。
在减压气氛下,利用真空压机,对基板和封装片进行压接,以该状态在20℃下保持3分钟。之后,停止真空泵,对真空腔室内进行大气释放。
这样,利用封装层封装LED(参见图1B)。
[加热工序]
(第1加热工序)
将安装有被封装层封装了的LED的基板设置于具备安装有加热器的平板的热压装置。预先将加热器的温度设定为135℃(第1温度),利用平板、在压力0.5MPa下、以10分钟、边将封装片向下侧机械加压边加热封装片。
(第2加热工序)
之后,将封装片和基板从热压装置中取出,接着,将封装片和基板投入到干燥炉中。具体而言,预先将干燥炉的温度设定为150℃(第2温度),将封装片加热2小时。由此,使封装层C阶段化,即,使其完全固化。
由此,制造具备基板、多个LED和封装片的LED装置。之后,将LED装置从机械加压装置中取出,冷却后,从封装层剥离剥离层。
实施例2
除将第1加热工序中的加热时间(机械加压时间)由10分钟变更为20分钟以外,与实施例1同样地进行处理,制造LED装置。
实施例3
除将第1加热工序中的加热时间(机械加压时间)由10分钟变更为60分钟以外,与实施例1同样地进行处理,制造LED装置。
实施例4
除将第1加热工序中的加热时间(机械加压时间)由10分钟变更为5分钟以外,与实施例1同样地进行处理,制造LED装置。
比较例1
在加热工序中,代替两阶段加热工序,实施在150℃下的一阶段加热工序,另外,将一阶段加热工序在常压下实施,除此之外,与实施例1同样地进行处理,制造LED装置。具体而言,使用干燥炉,预先将干燥炉内的温度设定为150℃,设定加热时间为2小时10分钟(130分钟),无负荷地对封装片进行加热。
比较例2
在加热工序中,代替两阶段加热工序,实施在135℃下的一阶段加热工序,另外,将一阶段加热工序在常压下实施,除此之外,与实施例1同样地进行处理,制造LED装置。具体而言,使用干燥炉,预先将干燥炉内的温度设定为135℃,设定加热时间为2小时10分钟(130分钟),无负荷地对封装片进行加热。
(评价)
(压缩弹性模量)
在实施例和比较例中,分别对封装工序后、第1加热工序后、以及第2加热工序后的封装层在23℃下的压缩弹性模量进行测定。压缩弹性模量按照JISH 7902:2008的记载来测定。
(封装层和剥离层的变形)
在实施例和比较例中,通过目视观察得到的LED装置的封装层和剥离层有无翘曲。将其结果示于表1。
(封装层的固化状态)
在实施例和比较例中,利用压缩弹性模量对得到的LED装置的封装层的固化状态进行评价。
表1
需要说明的是,上述发明以本发明的例示的实施方式的形式提供,但其不过是单纯的例示,并不做出限定性解释。本领域技术人员显而易见的本发明的变形例包括在前述权利要求书内。
产业上的可利用性
封装层覆盖半导体元件和通过半导体装置的制造方法得到的封装层覆盖半导体元件和半导体装置可用于各种半导体用途。
Claims (6)
1.一种封装层覆盖半导体元件的制造方法,其特征在于,具有以下工序:
配置工序,将半导体元件配置于支撑台上;
封装工序,利用具有剥离层、层叠于所述剥离层下方且由热固性树脂形成的完全固化前的封装层的封装片中的所述封装层将所述半导体元件埋设而进行封装;以及
加热工序,在所述封装工序之后,对所述封装层进行加热使其固化,
其中,所述加热工序具有:
第1加热工序,边将所述封装片朝向所述支撑台进行机械加压边在第1温度下进行加热;以及
第2加热工序,在所述第1加热工序之后,在高于所述第1温度的第2温度下对所述封装片进行加热。
2.根据权利要求1所述的封装层覆盖半导体元件的制造方法,其特征在于,所述第1加热工序之后的所述封装层在23℃下的压缩弹性模量为1.20MPa以上。
3.根据权利要求1所述的封装层覆盖半导体元件的制造方法,其特征在于,所述封装工序中的所述封装层为两阶段热固性树脂组合物的B阶段。
4.根据权利要求1所述的封装层覆盖半导体元件的制造方法,其特征在于,所述第1温度具有温度上升至所述第2温度的升温温度范围。
5.根据权利要求1所述的封装层覆盖半导体元件的制造方法,其特征在于,所述支撑台为基板,
在所述配置工序中,将所述半导体元件安装于所述基板上。
6.一种半导体装置的制造方法,其特征在于,其具有:
制造封装层覆盖半导体元件的工序、以及
将所述封装层覆盖半导体元件安装于基板上的工序,
所述封装层覆盖半导体元件通过具备以下工序的半导体装置的制造方法制造:
配置工序,将半导体元件配置于支撑台上;
封装工序,利用具有剥离层、层叠于所述剥离层下方且由热固性树脂形成的完全固化前的封装层的封装片中的所述封装层将所述半导体元件埋设而进行封装;以及
加热工序,在所述封装工序之后,对所述封装层进行加热使其固化,
其中,所述加热工序具有:
第1加热工序,边将所述封装片朝向所述支撑台进行机械加压边在第1温度下进行加热;以及
第2加热工序,在所述第1加热工序之后,在高于所述第1温度的第2温度下对所述封装片进行加热。
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