CN108367961A - 支承玻璃基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的支承玻璃基板的制造方法的特征在于,是用于支承加工基板的支承玻璃基板的制造方法,该制造方法具备:成形工序:成形支承玻璃基板;和热处理工序:对成形后的支承玻璃基板进行热处理而使支承玻璃基板的热膨胀系数发生变动。
Description
技术领域
本发明涉及支承玻璃基板的制造方法,具体而言,涉及在半导体封装体的制造工序中用于支承加工基板的支承玻璃基板的制造方法。
背景技术
对便携电话、笔记本型个人电脑、PDA(个人数字助理,Personal DataAssistance)等便携型电子设备要求小型化和轻量化。与此相伴,这些电子设备中使用的半导体芯片的安装空间也受到严格控制,半导体芯片的高密度安装正在成为课题。因而,近年来通过三维安装技术、即将半导体芯片彼此层叠并对各半导体芯片之间进行布线连接,从而实现半导体封装体的高密度安装。
此外,以往的晶片级封装(WLP)通过以晶片的状态形成凸点后,利用切割实现单片化来制作。但是,以往的WLP在难以增加管脚(pin)数的基础上,在半导体芯片的背面露出的状态下进行安装,因此存在半导体芯片容易出现缺损等的问题。
因而,作为新型的WLP,提出了fan out型的WLP。fan out型的WLP能够增加管脚数,此外,通过保护半导体芯片的端部,能够防止半导体芯片的缺损等。
fan out型的WLP具备:将多个半导体芯片用树脂的密封材进行密封而形成加工基板后,对加工基板的一个表面进行布线的工序;形成焊料凸点的工序等。
由于这些工序伴有约200℃的热处理,因此,存在密封材变形、加工基板发生尺寸变化之虞。如果加工基板发生尺寸变化,则难以对加工基板的一个表面高密度地进行布线,此外,也难以正确地形成焊料凸点。
从这种情况出发,为了抑制加工基板的尺寸变化,为了支承加工基板而研究了使用玻璃基板(参照专利文献1)。
玻璃基板容易使表面平滑化且具有刚性。因而,如果将玻璃基板用作支承基板,则能够牢固且正确地支承加工基板。此外,玻璃基板容易透射紫外光、红外光等光。因而,如果将玻璃基板用作支承基板,则通过紫外线固化型粘接剂等来设置粘接层等时,能够容易地固定加工基板和玻璃基板。进而,如果设置用于吸收红外线的剥离层等,则也能够容易地分离加工基板和玻璃基板。作为其它方式,如果通过紫外线固化型胶带等来设置粘接层等,则能够容易地固定、分离加工基板和玻璃基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-78113号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,如果加工基板与玻璃基板的热膨胀系数不匹配,则加工处理时容易发生加工基板的尺寸变化(尤其是翘曲变形)。作为结果,难以对加工基板的一个表面高密度地进行布线,此外,也难以正确地形成焊料凸点。因而,重要的是使加工基板与玻璃基板的热膨胀系数严格地匹配。
以往,通过调整玻璃基板的玻璃组成,使玻璃基板的热膨胀系数匹配于加工基板的热膨胀系数。
但是,即使调整玻璃基板的玻璃组成,有时玻璃基板的热膨胀系数也会因玻璃基板的熔融条件、成形条件的变动而偏离目标值。此时会废弃玻璃基板、或者将玻璃基板再次熔融而使玻璃基板的热膨胀系数发生变动,作为结果,玻璃基板的制造成本高涨。
本发明是鉴于上述情况而进行的,其技术课题是创造能够通过简便的手法将成形后的支承玻璃基板的热膨胀系数再次调整至目标值的方法。
用于解决问题的方法
本发明人反复进行了各种实验,结果发现:通过对成形后的玻璃基板进行热处理,能够解决上述技术课题,并提出了本发明。即,本发明的支承玻璃基板的制造方法的特征在于,是用于支承加工基板的支承玻璃基板的制造方法,该制造方法具备:成形工序:成形支承玻璃基板;和热处理工序:对成形后的支承玻璃基板进行热处理而使支承玻璃基板的热膨胀系数发生变动。
本发明的支承玻璃基板的制造方法中,即使支承玻璃基板的热膨胀系数偏离目标值,也能够通过热处理而使支承玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。由此,不需要废弃支承玻璃基板、再次熔融,能够使支承玻璃基板的制造成本实现低廉化。
第二,本发明的支承玻璃基板的制造方法优选对成形工序后的支承玻璃基板进行热处理而使支承玻璃基板的热膨胀系数降低。
第三,本发明的支承玻璃基板的制造方法优选使热处理的最高温度高于(支承玻璃基板的应变点-100)℃。
第四,本发明的支承玻璃基板的制造方法优选在到达热处理的最高温度后,将热处理温度以5℃/分钟以下的速度进行降温。
第五,本发明的支承玻璃基板的制造方法优选利用热处理将支承玻璃基板的翘曲量降低至40μm以下。此处,“翘曲量”是指支承结晶化玻璃基板整体中的最高位点与最小平方焦点面之间的最大距离的绝对值以及最低位点与最小平方焦点面之间的绝对值的合计,可以通过例如Kobelco Research Institute,Inc.制造的SBW-331ML/d进行测定。
第六,本发明的支承玻璃基板的制造方法优选准备大于支承玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的支承玻璃基板后供于热处理工序。
第七,本发明的支承玻璃基板的制造方法优选以使板厚为400μm以上且不足2mm的方式成形支承玻璃基板。
第八,本发明的支承玻璃基板的制造方法优选利用溢流下拉法成形支承玻璃基板。
第九,本发明的支承玻璃基板的制造方法优选具备研磨工序:在热处理工序后,对支承玻璃基板的表面进行研磨而使整体板厚偏差降低至不足2.0μm。此处,“整体板厚偏差”是支承玻璃基板整体的最大板厚与最小板厚之差,可以通过例如Kobelco ResearchInstitute,Inc.制造的SBW-331ML/d进行测定。
第十,本发明的支承玻璃基板的制造方法优选具备切割除去工序:在热处理工序后切割除去支承玻璃基板的边缘部。
第十一,本发明的半导体封装体的制造方法优选具备如下工序:层叠工序,制作至少具备加工基板和用于支承加工基板的支承玻璃基板的层叠体;和加工处理工序,对层叠体的加工基板进行加工处理,并且支承玻璃基板利用上述支承玻璃基板的制造方法来制作。
第十二,本发明的半导体封装体的制造方法优选加工基板至少具备以密封材密封而成的半导体芯片。
第十三,本发明的半导体封装体的制造方法优选加工处理包含对加工基板的一个表面进行布线的处理。
第十四,本发明的半导体封装体的制造方法优选加工处理包含在加工基板的一个表面形成焊料凸点的处理。
附图说明
图1是示出本发明所述的层叠体的一例的概念立体图。
图2是示出fan out型的WLP的制造工序的概念截面图。
具体实施方式
以下详细说明本发明的支承玻璃基板的制造方法。
本发明的支承玻璃基板的制造方法中,优选的是,首先调配玻璃原料并混合,制作玻璃配合料,将该玻璃配合料投入玻璃熔融炉后,将所得熔融玻璃进行澄清并搅拌,然后供给至成形装置,成形为板状,从而得到支承玻璃基板。
玻璃配合料优选以达到期望的热膨胀系数的方式进行制备。具体而言,优选的是,在加工基板内的半导体芯片的比例少、密封材的比例多的情况下,以达到高膨胀的玻璃组成的方式制备玻璃配合料,反之,在加工基板内的半导体芯片的比例多、密封材的比例少的情况下,以达到低膨胀的玻璃组成的方式制备玻璃配合料。
在将30~380℃的温度范围下的平均线热膨胀系数限制为0×10-7/℃以上且不足50×10-7/℃的情况下,支承玻璃基板优选按照以质量%计含有SiO2 55~75%、Al2O3 15~30%、Li2O 0.1~6%、Na2O+K2O(Na2O和K2O的合量)0~8%、MgO+CaO+SrO+BaO(MgO、CaO、SrO和BaO的合量)0~10%作为玻璃组成的方式制备玻璃配合料,也优选以含有SiO2 55~75%、Al2O3 10~30%、Li2O+Na2O+K2O(Li2O、Na2O和K2O的合量)0~0.3%、MgO+CaO+SrO+BaO5~20%的方式制备玻璃配合料,还优选以含有SiO2 55~68%、Al2O3 12~25%、B2O3 0~15%、MgO+CaO+SrO+BaO 5~30%的方式制备玻璃配合料。在将30~380℃的温度范围下的平均线热膨胀系数限制为50×10-7/℃以上且不足70×10-7/℃的情况下,支承玻璃基板优选按照以质量%计含有SiO2 55~75%、Al2O3 3~15%、B2O3 5~20%、MgO 0~5%、CaO 0~10%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、ZnO 0~5%、Na2O 5~15%、K2O 0~10%作为玻璃组成的方式制备玻璃配合料,进一步优选以含有SiO2 64~71%、Al2O3 5~10%、B2O3 8~15%、MgO 0~5%、CaO 0~6%、SrO 0~3%、BaO 0~3%、ZnO 0~3%、Na2O 5~15%、K2O 0~5%的方式制备玻璃配合料。在将30~380℃的温度范围下的平均线热膨胀系数限制为70×10-7/℃以上且85×10-7/℃以下的情况下,支承玻璃基板优选按照以质量%计含有SiO2 60~75%、Al2O3 5~15%、B2O3 5~20%、MgO 0~5%、CaO 0~10%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、ZnO 0~5%、Na2O 7~16%、K2O 0~8%作为玻璃组成的方式制备玻璃配合料,进一步优选以含有SiO2 60~68%、Al2O3 5~15%、B2O3 5~20%、MgO 0~5%、CaO 0~10%、SrO 0~3%、BaO0~3%、ZnO 0~3%、Na2O 8~16%、K2O 0~3%的方式制备玻璃配合料。在将30~380℃的温度范围下的平均线热膨胀系数限定为超过85×10-7/℃且为120×10-7/℃以下的情况下,支承玻璃基板优选按照以质量%计含有SiO2 45~70%(55~70%)、Al2O3 3~25%(优选为3~13%)、B2O3 0~8%(优选为2~8%)、P2O5 0~20%、MgO 0~5%、CaO 0~10%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、ZnO 0~5%、Na2O 10~21%、K2O 0~5%作为玻璃组成的方式制备玻璃配合料。在将30~380℃的温度范围下的平均线热膨胀系数限制为超过120×10-7/℃且为165×10-7/℃以下的情况下,支承玻璃基板优选按照以质量%计含有SiO2 53~65%、Al2O3 3~13%、B2O3 0~5%、MgO 0.1~6%、CaO 0~10%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、ZnO 0~5%、Na2O+K2O 20~40%、Na2O 12~21%、K2O 7~21%作为玻璃组成的方式制备玻璃配合料。如果这样设定,则容易将热膨胀系数调整至目标值,并且耐失透性提高,因此容易成形为整体板厚偏差小的支承玻璃基板。需要说明的是,“30~380℃的温度范围下的平均线热膨胀系数”是指利用膨胀仪测定得到的值。
可以向玻璃配合料中添加作为澄清剂的选自由As2O3、Sb2O3、CeO2、SnO2、F、Cl、SO3的组(优选为SnO2、Cl、SO3的组)中的一种或两种以上0.05~2质量%。SnO2、SO3和Cl的合量优选为0~1质量%、100~3000ppm(0.01~0.3质量%)、300~2500ppm,尤其是500~2500ppm。需要说明的是,如果SnO2、SO3和Cl的合量少于100ppm,则难以享有澄清效果。
从环境的观点出发,优选尽可能控制As2O3、Sb2O3和F的使用,优选实质上不含有。此处,“实质上不含有~”具体是指明示的成分含量不足500ppm(质量)。从环境的观点出发,还优选玻璃组成中实质上不含PbO、Bi2O3。
本发明的支承玻璃基板的制造方法中,优选以使支承玻璃基板的杨氏模量达到60GPa以上(期望为65GPa以上、70GPa以上、尤其是75~130GPa)的方式制备玻璃配合料。在加工基板内的半导体芯片的比例少、密封材的比例多的情况下,层叠体整体的刚性降低,加工基板在加工处理工序中容易翘曲。因而,如果提高支承玻璃基板的杨氏模量,则容易抑制加工基板的翘曲变形,能够稳固且正确地支承加工基板。此处,“杨氏模量”是指通过弯曲共振法测定得到的值。
优选以使支承玻璃基板的液相温度不足1150℃(期望为1120℃以下、1100℃以下、1080℃以下、1050℃以下、1010℃以下、980℃以下、960℃以下、950℃以下,尤其是940℃以下)的方式制备玻璃配合料。此外,优选以使支承玻璃基板的液相粘度为104.8dPa·s以上(期望为105.0dPa·s以上、105.2dPa·s以上、105.4dPa·s以上,尤其是105.6dPa·s以上)的方式制备玻璃配合料。如果这样设定,则容易利用下拉法、尤其是溢流下拉法成形为支承玻璃基板,因此容易制作板厚小的支承玻璃基板,并且,即使不对表面进行研磨也能够降低整体板厚偏差。或者,通过少量的研磨,能够将整体板厚偏差降低至不足2.0μm、尤其是不足1.0μm。作为结果,也能够使支承玻璃基板的制造成本实现低廉化。需要说明的是,“液相温度”可通过将穿过30目(500μm)的标准筛且残留在50目(300μm)的标准筛上的玻璃粉末投入铂舟后,在温度梯度炉中保持24小时,并测定结晶析出的温度来算出。“液相粘度”可利用铂球提拉法进行测定。
本发明的支承玻璃基板的制造方法中,优选以使板厚达到400μm以上且不足2mm的方式成形为支承玻璃基板。支承玻璃基板的板厚优选为400μm以上、500μm以上、600μm以上、700μm以上、800μm以上、900μm以上,尤其是1000μm以上。如果支承玻璃基板的板厚过小,则机械强度降低,支承玻璃基板在半导体封装体的制造工序中容易破损。另一方面,如果支承玻璃基板的板厚过大,则层叠体的质量变大,因此处理性降低。此外,在半导体封装体的制造工序中,产生层叠体无法满足半导体封装体的制造装置内的高度限制之虞。因而,支承玻璃基板的板厚优选不足2.0mm、为1.5mm以下、1.2mm以下,尤其是1.1mm以下。
优选利用下拉法、尤其是溢流下拉法成形为支承玻璃基板。溢流下拉法是使熔融玻璃从耐热性的水溜状结构物的两侧溢出,并使溢出的熔融玻璃在水溜状结构物的下顶端合流,一边在玻璃内部形成成形合流面,一边向下方进行拉伸成形的方法。溢流下拉法中,要成为玻璃表面的面不接触水溜状耐火物,在自由表面的状态下成形。因此,容易制作板厚小的支承玻璃基板,并且,即使不对表面进行研磨也能够降低整体板厚偏差。或者,通过少量的研磨,能够将整体板厚偏差降低至不足2.0μm,尤其是不足1.0μm。作为结果,能够使支承玻璃基板的制造成本实现低廉化。
作为支承玻璃基板的成形方法,除了溢流下拉法之外,也可以采用例如狭缝下拉法、重新下引法、浮法等。
本发明的支承玻璃基板的制造方法优选具备在热处理工序之前测定成形后的支承玻璃基板的热膨胀系数的工序。如果这样设定,通过在考虑支承玻璃基板的热膨胀系数的测定值的基础上,控制热处理条件(热处理的最高温度、热处理的降温速度等),容易将支承玻璃基板的热膨胀系数调整至目标值。
本发明的支承玻璃基板的制造方法可以在热处理工序之前设置支承玻璃基板的清洗工序。由此,即使支承玻璃基板附着有异物,也能够防止所附着的异物因热处理而烧粘于支承玻璃基板的表面。
本发明的支承玻璃基板的制造方法具备对成形后的支承玻璃基板进行热处理而使支承玻璃基板的热膨胀系数发生变动的热处理工序,但此时优选对成形工序后的支承玻璃基板进行热处理而使支承玻璃基板的热膨胀系数降低。如果这样设定,则容易将支承玻璃基板的热膨胀系数控制为目标值。需要说明的是,通过热处理也能够使支承玻璃基板的热膨胀系数增加,但此时,如果不在成形时将支承玻璃基板充分退火后再供于热处理工序,则支承玻璃基板的制造效率容易降低。
热处理工序中,优选使支承玻璃基板的温度范围30~380℃下的平均线热膨胀系数降低0.05×10-7~3×10-7/℃,更优选降低0.1×10-7~3×10-7/℃,进一步优选降低0.2×10-7~1×10-7/℃,特别优选降低0.3×10-7~0.8×10-7/℃。支承玻璃基板的热膨胀系数因熔融条件、成形条件等的变动而发生变动。其变动幅度并不大,在需要严密调整热膨胀系数的支承玻璃基板的用途中,这些微小的变动就会成为问题。并且,难以管理熔融条件、成形条件等而将热膨胀系数控制为目标值。因而,如果在热处理工序中调整热处理条件(热处理的最高温度、热处理的降温速度等),则即使不严密管理熔融条件、成形条件等,也容易将支承玻璃基板的热膨胀系数控制为目标值。
本发明的支承玻璃基板的制造方法优选具备对成形后的支承玻璃基板进行热处理而使支承玻璃基板的密度发生变动的热处理工序,此时,优选对成形工序后的支承玻璃基板进行热处理而使支承玻璃基板的密度上升。如果这样设定,则在需要严密调整支承玻璃基板的密度的情况下,容易将支承玻璃基板的密度控制为目标值。需要说明的是,通过热处理也能够使支承玻璃基板的密度降低,但此时,如果不在成形时将支承玻璃基板充分退火后再供于热处理工序,则支承玻璃基板的制造效率容易降低。
支承玻璃基板的密度的上升程度与支承玻璃基板的热膨胀系数的降低程度有关。因而,如果测定支承玻璃基板的密度的上升值,则能够简单地估算支承玻璃基板的热膨胀系数的降低值。热处理工序中,优选使支承玻璃基板的密度上升0.001~0.05g/cm3,进一步优选上升0.004~0.03g/cm3,特别优选上升0.007~0.015g/cm3。如果密度的上升值处于上述范围外,则难以估算支承玻璃基板的热膨胀系数的降低值。
热处理的最高温度优选超过(支承玻璃基板的应变点-100)℃、为(支承玻璃基板的应变点-50)℃以上、(支承玻璃基板的应变点-30)℃以上、支承玻璃基板的应变点以上、(支承玻璃基板的应变点+10)℃以上、(支承玻璃基板的应变点+20)℃以上、(支承玻璃基板的应变点+30)℃以上,尤其是(支承玻璃基板的应变点+50)℃以上。如果热处理的最高温度过低,则用于使支承玻璃基板的热膨胀系数发生变动的热处理时间不当变长,热处理效率容易降低。进而,难以通过热处理而使支承玻璃基板的热膨胀系数降低。另一方面,如果热处理的最高温度过高,则支承玻璃基板容易热变形。因而,热处理的最高温度优选为(支承玻璃基板的应变点+150)℃以下、(支承玻璃基板的应变点+120)℃以下。
热处理工序中,为了从热处理炉中安全地取出支承玻璃基板,需要从热处理的最高温度进行降温。其降温速度优选为5℃/分钟以下、4℃/分钟以下、3℃/分钟以下、2℃/分钟以下、1℃/分钟以下,尤其是0.8℃/分钟以下。如果降温速度过快,则热处理工序后容易在支承玻璃基板中残留热应变,此外,从热处理炉中取出支承玻璃基板时存在支承玻璃基板破损之虞。另一方面,如果降温速度过慢,则用于使支承玻璃基板的热膨胀系数发生变动的热处理时间不当变长,热处理效率容易降低。因而,降温速度优选为0.01℃/分钟以上、0.05℃/分钟以上、0.1℃/分钟以上、0.2℃/分钟以上,尤其是0.5℃/分钟以上。
优选准备大于支承玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的支承玻璃基板后供于热处理工序。如果这样设定,则进行热处理时,能够降低支承玻璃基板的温度不均。需要说明的是,如果热处理用给定器的尺寸与支承玻璃基板的尺寸相同或更小,则支承玻璃基板的一部分容易从热处理用给定器露出,该露出部分容易发生热变形。
本发明的支承玻璃基板的制造方法中,优选通过热处理使支承玻璃基板的翘曲量降低至40μm以下。并且,为了降低支承玻璃基板的翘曲量,优选在支承玻璃基板的上方配置耐热基板,一边用热处理用给定器与耐热基板夹持支承玻璃基板一边进行热处理。需要说明的是,作为耐热基板,可以使用富铝红柱石基板、氧化铝基板等。此外,优选在层叠有多个支承玻璃基板的状态下进行热处理。由此,层叠在层叠下方的支承玻璃基板的翘曲量因层叠在上方的支承玻璃基板的质量而得以适当降低。进而能够提高支承玻璃基板的热处理效率。
本发明的支承玻璃基板的制造方法优选具备在热处理工序后对支承玻璃基板的表面进行研磨而使整体板厚偏差降低至不足2.0μm的研磨工序。作为研磨处理的方法,可以采用各种方法,但优选将支承玻璃基板的两面用一对研磨垫夹住,一边使支承玻璃基板与一对研磨垫一同旋转,一边对支承玻璃基板进行研磨处理的方法。进一步优选一对研磨垫的外径不同,优选在研磨时以支承玻璃基板的一部分间歇性地从研磨垫露出的方式进行研磨处理。由此容易降低整体板厚偏差,此外,翘曲量也容易降低。需要说明的是,在研磨处理中,研磨深度没有特别限定,研磨深度优选为50μm以下、30μm以下、20μm以下,尤其是10μm以下。研磨深度越小,则支承玻璃基板的生产率越会提高。
优选以使支承玻璃基板的整体板厚偏差不足2.0μm、为1μm以下、尤其是0.1以上且不足1μm的方式对支承玻璃基板的表面进行研磨,此外,优选以使支承玻璃基板的表面算术平均粗糙度Ra达到5nm以下、2nm以下、1.5nm以下、1nm以下、0.8nm以下、尤其是达到0.5nm以下的方式对支承玻璃基板的表面进行研磨。整体板厚偏差越小或者表面精度越高,则越容易提高加工处理的精度。尤其是能够提高布线精度,因此能够进行高密度的布线。此外,支承玻璃基板的强度提高,支承玻璃基板和层叠体难以破损。需要说明的是,“算术平均粗糙度Ra”可利用原子力显微镜(AFM)进行测定。
本发明的支承玻璃基板的制造方法优选具备在热处理工序后切割除去支承玻璃基板的边缘部的切割除去工序,进一步优选具备在研磨工序后切割除去支承玻璃基板的边缘部的切割除去工序。热处理工序中,存在与支承玻璃基板的中央部相比边缘部的翘曲量更大的倾向。因而,如果在热处理工序后切割除去支承玻璃基板的边缘部,则能够降低支承玻璃基板的翘曲量。
切割除去支承玻璃基板的边缘部时,优选从矩形的支承玻璃基板冲切加工成大致圆板状或晶片状。如果这样设定,则容易应用于半导体封装体的制造工序。根据需要,也可以加工成除此之外的形状、例如矩形等形状。冲切出的支承玻璃基板的真圆度(其中不包括缺口部)优选为1mm以下、0.1mm以下、0.05mm以下,特别优选为0.03mm以下。真圆度越小,则越容易应用于半导体封装体的制造工序。需要说明的是,真圆度的定义是从晶片外形的最大值减去最小值而得到的值。
本发明的支承玻璃基板的制造方法优选具备在切割除去工序后在支承玻璃基板的一部分外周形成缺口部(对准部)的缺口加工工序。由此,使定位管脚等定位部件抵接于支承玻璃基板的缺口部,容易对支承玻璃基板进行位置固定。作为结果,加工基板与支承玻璃基板容易对准。需要说明的是,如果也对加工基板形成缺口部并使其抵接定位部件,则加工基板与支承玻璃基板更容易对准。
本发明的支承玻璃基板的制造方法优选具备在切割除去工序后对支承玻璃基板的端面(包含缺口部的端面)进行倒角加工的倒角工序。由此,能够防止从端面产生玻璃粉等。倒角加工可以采用使用了带槽磨石的倒角加工、基于氢氟酸等的酸蚀刻的倒角加工等。
本发明的支承玻璃基板的制造方法中,优选不对支承玻璃基板进行离子交换处理。如果进行离子交换处理,则支承玻璃基板的制造成本高涨,进而难以减低支承玻璃基板的整体板厚偏差。
本发明的半导体封装体的制造方法的特征在于,具备如下工序:层叠工序,制作至少具备加工基板和用于支承加工基板的支承玻璃基板的层叠体;和加工处理工序,对层叠体的加工基板进行加工处理,并且支承玻璃基板利用上述支承玻璃基板的制造方法来制作。本发明的半导体封装体的制造方法中,由于已经记载了本发明的支承玻璃基板的制造方法的技术特征,因此省略该部分的详细记载。
本发明的半导体封装体的制造方法中,优选在加工基板与支承玻璃基板之间设置粘接层。粘接层优选为树脂,优选为例如热固性树脂、光固性树脂(尤其是紫外线固化树脂)等。此外,优选具有可耐受半导体封装体的制造工序中的热处理的耐热性。由此,粘接层难以在半导体封装体的制造工序中发生熔解,能够提高加工处理的精度。需要说明的是,由于容易固定加工基板和支承玻璃基板,因此,也可以将紫外线固化型胶带用作粘接层。
进而,优选在加工基板与支承玻璃基板之间、更具体而言在加工基板与粘接层之间设置剥离层。如果这样设定,则对加工基板进行特定的加工处理后,容易将加工基板从支承玻璃基板上剥离。从生产率的观点出发,加工基板的剥离优选通过激光等的照射光来进行。作为激光光源,可以使用YAG激光(波长为1064nm)、半导体激光(波长为780~1300nm)等红外光激光光源。此外,剥离层可以使用通过照射红外线激光而发生分解的树脂。此外,也可以向树脂中添加高效吸收红外线并转化成热的物质。还可以向树脂中添加例如炭黑、石墨粉、微粒金属粉末、染料、颜料等。
剥离层由通过激光等照射光而发生“层内剥离”或“界面剥离”的材料构成。换言之,由照射一定强度的光时原子或分子中的原子间或分子间的键合力消失或减少,发生烧蚀(ablation)等而发生剥离的材料构成。需要说明的是,存在下述情况:通过照射光的照射,剥离层中包含的成分形成气体并释放以至分离的情况;和剥离层吸收光而形成气体,其蒸气释放以至分离的情况。
本发明的半导体封装体的制造方法中,优选使加工基板的尺寸大于支承玻璃基板的尺寸。由此,将加工基板与支承玻璃基板进行层叠时,即使在两者的中心位置略微偏离的情况下,加工基板的边缘部也难以从支承玻璃基板露出。
本发明的半导体封装体的制造方法优选还具备搬运层叠体的搬运工序。由此能够提高加工处理的处理效率。需要说明的是,“搬运工序”与“加工处理工序”不一定需要分开进行,也可以同时进行。
本发明的半导体封装体的制造方法中,加工处理优选为对加工基板的一个表面进行布线的处理、或者在加工基板的一个表面形成焊料凸点的处理。本发明的半导体封装体的制造方法中,进行这些处理时,加工基板难以发生尺寸变化,因此能够适当地进行这些工序。
作为加工处理,除了上述处理之外,也可以是对加工基板的一个表面(通常是与支承玻璃基板相反一侧的表面)进行机械研磨的处理、对加工基板的一个表面(通常是与支承玻璃基板相反一侧的表面)进行干式蚀刻的处理、对加工基板的一个表面(通常是与支承玻璃基板相反一侧的表面)进行湿式蚀刻的处理中的任一种。需要说明的是,本发明的半导体封装体的制造方法中,加工基板难以发生翘曲,并且能够维持层叠体的刚性。作为结果,能够适当地进行上述加工处理。
参照附图来进一步说明本发明。
图1是示出本发明所述的层叠体1的一例的概念立体图。图1中,层叠体1具备支承玻璃基板10和加工基板11。支承玻璃基板10为了防止加工基板11的尺寸变化而贴合于加工基板11。在支承玻璃基板10与加工基板11之间配置有剥离层12和粘接层13。剥离层12与支承玻璃基板10相接触,粘接层13与加工基板11相接触。
如图1可知,层叠体1依次层叠配置有支承玻璃基板10、剥离层12、粘接层13、加工基板11。支承玻璃基板10的形状根据加工基板11来决定,在图1中,支承玻璃基板10和加工基板11的形状均为大致圆板状。剥离层12可使用例如通过照射激光而发生分解的树脂。此外,也可以向树脂中添加高效吸收激光并转化成热的物质。例如炭黑、石墨粉、微粒金属粉末、染料、颜料等。剥离层12通过等离子体CVD、基于溶胶-凝胶法的旋涂等来形成。粘接层13由树脂构成,通过例如各种印刷法、喷墨法、旋涂法、辊涂法等进行涂布形成。此外,也可以使用紫外线固化型胶带。粘接层13通过利用剥离层12从加工基板11上剥掉支承玻璃基板10后,再利用溶剂等进行溶解除去。紫外线固化型胶带可通过在照射紫外线后,利用剥离用胶带来除去。
图2是示出fan out型的WLP的制造工序的概念截面图。图2的(a)示出在支承部件20的一个表面上形成有粘接层21的状态。根据需要,也可以在支承部件20与粘接层21之间形成有剥离层。接着,如图2的(b)所示,在粘接层21上贴附多个半导体芯片22。此时,使半导体芯片22的有效侧的表面接触粘接层21。接着,如图2的(c)所示,将半导体芯片22用树脂的密封材23密封。密封材23使用压缩成形后的尺寸变化、成形为布线时的尺寸变化少的材料。接着,如图2的(d)、(e)所示,从支承部件20分离出密封有半导体芯片22的加工基板24后,借助粘接层25而与支承玻璃基板26进行粘接固定。此时,在加工基板24的表面之中,与埋设有半导体芯片22的一侧表面相反的一侧表面被配置于支承玻璃基板26侧。这样操作,能够得到层叠体27。需要说明的是,根据需要,也可以在粘接层25与支承玻璃基板26之间形成剥离层。进而,搬运所得层叠体27后,如图2的(f)所示,在加工基板24的埋设有半导体芯片22的一侧表面形成布线28后,再形成多个焊料凸点29。最后,从支承玻璃基板26分离出加工基板24后,将加工基板24根据每个半导体芯片22进行切割,并供于后续的封装工序。此外,支承玻璃基板26经由基于HCl等的酸处理后供于再利用(图2的(g))。
实施例
以下,基于实施例来说明本发明。需要说明的是,以下的实施例是单纯的例示。本发明完全不限定于以下的实施例。
表1、2示出本发明的实施例(试样No.1~7、9~22)和比较例(试样No.8)。
[表1]
[表2]
如下操作,制作试样No.1~7。首先,按照以质量%计含有SiO2 65.6%、Al2O38.0%、B2O3 9.1%、Na2O 12.8%、CaO 3.2%、ZnO 0.9%、SnO2 0.3%、Sb2O3 0.1%作为玻璃组成的方式调配玻璃原料并混合,得到玻璃配合料后,供给至玻璃熔融炉并以1550℃进行熔融,接着,将所得熔融玻璃进行澄清并搅拌,然后供给至溢流下拉法的成形装置,以使板厚达到0.7mm的方式进行成形。其后,将所得玻璃基板切割成矩形。需要说明的是,针对所得玻璃基板,利用ASTM C336记载的方法测定应变点时,为519℃。
接着,准备大于玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的玻璃基板,进一步在该玻璃基板上载置耐热基板后,将其投入至电炉中。接着,将电炉内升温至表中记载的最高温度为止,在该最高温度下以表中记载的时间进行保持后,将电炉内以表中记载的降温速度进行降温。
针对热处理后的玻璃基板,利用膨胀仪(NETZSCH JAPAN公司制造的DIL402C)测定温度范围20~220℃下的平均线热膨胀系数和温度范围30~380℃下的平均线热膨胀系数。需要说明的是,试样No.8示出未进行上述热处理的成形后的玻璃基板。
进而,针对热处理后的玻璃基板,利用阿基米德法测定密度。
由表1可明确,试样No.1~7通过特定的热处理而观察到热膨胀系数的降低。如果利用这些数据,并适当调整热处理条件,则能够使成形后的玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。进而,试样No.1~7通过特定的热处理而观察到密度的上升。因而,如果适当调整热处理条件,则还能够使成形后的玻璃基板的密度变动至目标值。
如下操作,制作试样No.9、10。首先,按照以质量%计含有SiO26 1.7%、Al2O318.0%、B2O3 0.5%、Na2O 14.5%、K2O 2.0%、MgO 3.0%、SnO2 0.3%作为玻璃组成的方式调配玻璃原料并混合,得到玻璃配合料后,供给至玻璃熔融炉并以1600℃进行熔融,接着,将所得熔融玻璃进行澄清并搅拌,然后供给至溢流下拉法的成形装置,以使板厚达到1.1mm的方式进行成形。其后,将所得玻璃基板切割成矩形。需要说明的是,针对所得玻璃基板,利用ASTM C336记载的方法测定应变点时,为567℃。
接着,准备大于玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的玻璃基板,进一步在该玻璃基板上载置耐热基板后,将其投入至电炉中。接着,将电炉内升温至表中记载的最高温度为止,在该最高温度下以表中记载的时间进行保持后,将电炉内以表中记载的降温速度进行降温。
针对热处理后的玻璃基板,利用膨胀仪(NETZSCH JAPAN公司制造的DIL402C)测定温度范围20~220℃下的平均线热膨胀系数和温度范围30~380℃下的平均线热膨胀系数。
由表2可明确,试样No.9、10如果适当调整热处理条件,则能够使玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。
如下操作,制作试样No.11、12。首先,按照以质量%计含有SiO2 56.2%、Al2O313.0%、B2O3 2.0%、Na2O 14.5%、K2O 4.9%、MgO 2.0%、CaO 2.0%、ZrO2 4.0%、SnO20.35%、Sb2O3 0.05%、CeO2 1.0%的方式调配玻璃原料并混合,得到玻璃配合料后,供给至玻璃熔融炉并以1600℃进行熔融,接着,将所得熔融玻璃进行澄清并搅拌,然后供给至溢流下拉法的成形装置,以使板厚达到1.1mm的方式进行成形。其后,将所得玻璃基板切割成矩形。需要说明的是,针对所得玻璃基板,利用ASTM C336记载的方法测定应变点时,为558℃。
接着,准备大于玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的玻璃基板,进一步在该玻璃基板上载置耐热基板后,将其投入至电炉中。接着,将电炉内升温至表中记载的最高温度为止,在该最高温度下以表中记载的时间进行保持后,将电炉内以表中记载的降温速度进行降温。
针对热处理后的玻璃基板,利用膨胀仪(NETZSCH JAPAN公司制造的DIL402C)测定温度范围20~220℃下的平均线热膨胀系数和温度范围30~380℃下的平均线热膨胀系数。
由表2可明确,试样No.11、12如果适当调整热处理条件,则能够使玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。
如下操作,制作试样No.13、14。首先,按照以质量%计含有SiO2 60.4%、Al2O310.7%、Na2O 15.5%、K2O 8.8%、MgO 1.7%、CaO 2.6%、Sb2O3 0.3%的方式调配玻璃原料并混合,得到玻璃配合料后,供给至玻璃熔融炉并以1400℃进行熔融,接着,将所得熔融玻璃进行澄清并搅拌,然后供给至溢流下拉法的成形装置,以使板厚达到1.1mm的方式进行成形。其后,将所得玻璃基板切割成矩形。需要说明的是,针对所得玻璃基板,利用ASTM C336记载的方法测定应变点时,为452℃。
接着,准备大于玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的玻璃基板,进一步在该玻璃基板上载置耐热基板后,将其投入至电炉中。接着,将电炉内升温至表中记载的最高温度为止,在该最高温度下以表中记载的时间进行保持后,将电炉内以表中记载的降温速度进行降温。
针对热处理后的玻璃基板,利用膨胀仪(NETZSCH JAPAN公司制造的DIL402C)测定温度范围20~220℃下的平均线热膨胀系数和温度范围30~380℃下的平均线热膨胀系数。
由表2可明确,试样No.13、14如果适当调整热处理条件,则能够使玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。
如下操作,制作试样No.15、16。首先,按照以质量%计含有SiO2 60.4%、Al2O38.7%、Na2O 13.6%、K2O 12.7%、MgO 1.6%、CaO 2.5%、Sb2O3 0.2%,SnO2 0.3%的方式调配玻璃原料并混合,得到玻璃配合料后,供给至玻璃熔融炉并以1350℃进行熔融,接着,将所得熔融玻璃进行澄清并搅拌,然后供给至溢流下拉法的成形装置,以使板厚达到1.1mm的方式进行成形。其后,将所得玻璃基板切割成矩形。需要说明的是,针对所得玻璃基板,利用ASTM C336记载的方法测定应变点时,为445℃。
接着,准备大于玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的玻璃基板,进一步在该玻璃基板上载置耐热基板后,将其投入至电炉中。接着,将电炉内升温至表中记载的最高温度为止,在该最高温度下以表中记载的时间进行保持后,将电炉内以表中记载的降温速度进行降温。
针对热处理后的玻璃基板,利用膨胀仪(NETZSCH JAPAN公司制造的DIL402C)测定温度范围20~220℃下的平均线热膨胀系数和温度范围30~380℃下的平均线热膨胀系数。
由表2可明确,试样No.15、16如果适当调整热处理条件,则能够使玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。
如下操作,制作试样No.17、18。首先,按照以质量%计含有SiO2 66.1%、Al2O38.5%、B2O3 12.4%、Na2O 8.4%、CaO 3.3%、ZnO 1.0%、SnO2 0.3%的方式调配玻璃原料并混合,得到玻璃配合料后,供给至玻璃熔融炉并以1500℃进行熔融,接着,将所得熔融玻璃进行澄清并搅拌,然后供给至溢流下拉法的成形装置,以使板厚达到1.1mm的方式进行成形。其后,将所得玻璃基板切割成矩形。需要说明的是,针对所得玻璃基板,利用ASTM C336记载的方法测定应变点时,为532℃。
接着,准备大于玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的玻璃基板,进一步在该玻璃基板上载置耐热基板后,将其投入至电炉中。接着,将电炉内升温至表中记载的最高温度为止,在该最高温度下以表中记载的时间进行保持后,将电炉内以表中记载的降温速度进行降温。
针对热处理后的玻璃基板,利用膨胀仪(NETZSCH JAPAN公司制造的DIL402C)测定温度范围20~220℃下的平均线热膨胀系数和温度范围30~380℃下的平均线热膨胀系数。
由表2可明确,试样No.17、18如果适当调整热处理条件,则能够使玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。
如下操作,制作试样No.19、20。首先,按照以质量%计含有SiO2 58.1%、Al2O313.0%、Li2O 0.1%、Na2O 14.5%、K2O 5.5%、MgO 2.0%、CaO 2.0%、ZrO2 4.5%、SnO20.3%的方式调配玻璃原料并混合,得到玻璃配合料后,供给至玻璃熔融炉并以1500℃进行熔融,接着,将所得熔融玻璃进行澄清并搅拌,然后供给至溢流下拉法的成形装置,以使板厚达到0.7mm的方式进行成形。其后,将所得玻璃基板切割成矩形。需要说明的是,针对所得玻璃基板,利用ASTM C336记载的方法测定应变点时,为517℃。
接着,准备大于玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的玻璃基板,进一步在该玻璃基板上载置耐热基板后,将其投入至电炉中。接着,将电炉内升温至表中记载的最高温度为止,在该最高温度下以表中记载的时间进行保持后,将电炉内以表中记载的降温速度进行降温。
针对热处理后的玻璃基板,利用膨胀仪(NETZSCH JAPAN公司制造的DIL402C)测定温度范围20~220℃下的平均线热膨胀系数和温度范围30~380℃下的平均线热膨胀系数。
由表2可明确,试样No.19、20如果适当调整热处理条件,则能够使玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。
如下操作,制作试样No.21、22。首先,按照以质量%计含有SiO2 47.5%、Al2O323.0%、P2O5 13.1%、Na2O 14.7%、MgO 1.5%,SnO2 0.2%的方式调配玻璃原料并混合,得到玻璃配合料后,供给至玻璃熔融炉并以1500℃进行熔融,接着,将所得熔融玻璃进行澄清并搅拌,然后供给至溢流下拉法的成形装置,以使板厚达到0.7mm的方式进行成形。其后,将所得玻璃基板切割成矩形。需要说明的是,针对所得玻璃基板,利用ASTM C336记载的方法测定应变点时,为595℃。
接着,准备大于玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的玻璃基板,进一步在该玻璃基板上载置耐热基板后,将其投入至电炉中。接着,将电炉内升温至表中记载的最高温度为止,在该最高温度下以表中记载的时间进行保持后,将电炉内以表中记载的降温速度进行降温。
针对热处理后的玻璃基板,利用膨胀仪(NETZSCH JAPAN公司制造的DIL402C)测定温度范围20~220℃下的平均线热膨胀系数和温度范围30~380℃下的平均线热膨胀系数。
由表2可明确,试样No.21、22如果适当调整热处理条件,则能够使玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。
由表1、2可知:如果适当调整热处理条件,则能够使具有各种玻璃组成的玻璃基板的热膨胀系数变动至目标值。
进而,将热处理后的各种玻璃基板(试样No.1~7、9~22:整体板厚偏差约为4.0μm)打穿成φ300mm后,利用研磨装置对玻璃基板的两个表面进行研磨处理。具体而言,将玻璃基板的两个表面用外径不同的一对研磨垫夹持,一边使玻璃基板与一对研磨垫一同旋转,一边对玻璃基板的两个表面进行研磨处理。进行研磨处理时,偶尔以玻璃基板的一部分从研磨垫露出的方式进行控制。需要说明的是,研磨垫设为聚氨酯制,进行研磨处理时使用的研磨浆料的平均粒径设为2.5μm、研磨速度设为15m/分钟。针对所得各已研磨的玻璃基板,通过Kobelco Research Institute,Inc.制造的Bow/Warp测定装置SBW-331ML/d,测定整体板厚偏差和翘曲量。其结果,整体板厚偏差分别不足1.0μm,翘曲量分别为35μm以下。
附图标记说明
1、27 层叠体
10、26 支承玻璃基板
11、24 加工基板
12 剥离层
13、21、25 粘接层
20 支承部件
22 半导体芯片
23 密封材
28 布线
29 焊料凸点
Claims (14)
1.一种支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,是用于支承加工基板的支承玻璃基板的制造方法,
该制造方法具备:
成形工序:成形支承玻璃基板;和
热处理工序:对成形后的支承玻璃基板进行热处理而使支承玻璃基板的热膨胀系数发生变动。
2.根据权利要求1所述的支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,对成形工序后的支承玻璃基板进行热处理而使支承玻璃基板的热膨胀系数降低。
3.根据权利要求1或2所述的支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,使热处理的最高温度高于(支承玻璃基板的应变点-100)℃。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,在到达热处理的最高温度后,将热处理温度以5℃/分钟以下的速度进行降温。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,利用热处理将支承玻璃基板的翘曲量降低至40μm以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,准备大于支承玻璃基板的尺寸的热处理用给定器,在该热处理用给定器上载置成形后的支承玻璃基板后供于热处理工序。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,以使板厚为400μm以上且不足2mm的方式成形支承玻璃基板。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,其利用溢流下拉法成形支承玻璃基板。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,其具备
研磨工序:在热处理工序后,对支承玻璃基板的表面进行研磨而使整体板厚偏差降低至不足2.0μm。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的支承玻璃基板的制造方法,其特征在于,其具备
切割除去工序:在热处理工序后切割除去支承玻璃基板的边缘部。
11.一种半导体封装体的制造方法,其特征在于,具备如下工序:
层叠工序,制作至少具备加工基板和用于支承加工基板的支承玻璃基板的层叠体;和
加工处理工序,对层叠体的加工基板进行加工处理,
并且支承玻璃基板利用权利要求1~10中任一项所述的支承玻璃基板的制造方法来制作。
12.根据权利要求11所述的半导体封装体的制造方法,其特征在于,加工基板至少具备以密封材密封而成的半导体芯片。
13.根据权利要求11或12所述的半导体封装体的制造方法,其特征在于,加工处理包含对加工基板的一个表面进行布线的处理。
14.根据权利要求11~13中任一项所述的半导体封装体的制造方法,其特征在于,加工处理包含在加工基板的一个表面形成焊料凸点的处理。
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