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技術 支持ガラス基板及びそれを用いた積層体

出願人 日本電気硝子株式会社
発明者 片山裕貴
出願日 2020年7月20日 (7ヶ月経過) 出願番号 2020-123391
公開日 2020年10月22日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-172436
状態 未査定
技術分野 ガラスの再成形、後処理、切断、輸送等 ガラス組成物(第三版) ガラスの成形
主要キーワード アクティブ側 平均熱膨張係数α 配線精度 最小板厚 最大板厚 サーマルショック 支持ガラス基板 研磨処理前
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

密度配線に供される加工基板の支持に好適な支持ガラス基板及びその製造方法を創案することにより、半導体パッケージ高密度化に寄与する。

解決手段

本発明の支持ガラス基板は、室温から5℃/分の速度で400℃まで昇温し、400℃で5時間保持した後、5℃/分の速度で室温まで降温した時、熱収縮率が20ppm以下になることを特徴とする。

概要

背景

携帯電話ノート型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Data Assistance)等の携帯型電子機器には、小型化及び軽量化が要求されている。これに伴い、これらの電子機器に用いられる半導体チップ実装スペースも厳しく制限されており、半導体チップの高密度実装が課題になっている。そこで、近年では、三次元実装技術、すなわち半導体チップ同士を積層し、各半導体チップ間を配線接続することにより、半導体パッケージの高密度実装を図っている。

また、従来のウエハレベルパッケージ(WLP)は、バンプウエハの状態で形成した後、ダイシング個片化することにより作製されている。しかし、従来のWLPは、ピン数を増加させ難いことに加えて、半導体チップの裏面が露出した状態で実装されるため、半導体チップの欠け等が発生し易いという問題があった。

そこで、新たなWLPとして、fan out型のWLPが提案されている。fan out型のWLPは、ピン数を増加させることが可能であり、また半導体チップの端部を保護することにより、半導体チップの欠け等を防止することができる。

fan out型のWLPでは、複数の半導体チップを樹脂封止材モールドして、加工基板を形成した後に、加工基板の一方の表面に配線する工程、半田バンプを形成する工程等を有する。

これらの工程は、約300℃の熱処理を伴うため、封止材が変形して、加工基板が寸法変化する虞がある。加工基板が寸法変化すると、加工基板の一方の表面に対して、高密度に配線することが困難になり、また半田バンプを正確に形成することも困難になる。

概要

高密度配線に供される加工基板の支持に好適な支持ガラス基板及びその製造方法を創案することにより、半導体パッケージの高密度化に寄与する。本発明の支持ガラス基板は、室温から5℃/分の速度で400℃まで昇温し、400℃で5時間保持した後、5℃/分の速度で室温まで降温した時、熱収縮率が20ppm以下になることを特徴とする。

目的

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、高密度配線に供される加工基板の支持に好適な支持ガラス基板及びその製造方法を創案することにより、半導体パッケージの高密度化に寄与することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

室温から5℃/分の速度で400℃まで昇温し、400℃で5時間保持した後、5℃/分の速度で室温まで降温した時、熱収縮率が20ppm以下になることを特徴とする支持ガラス基板

請求項2

反り量が40μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の支持ガラス基板。

請求項3

全体板厚偏差が2.0μm未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載の支持ガラス基板。

請求項4

反り量が20μm未満であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の支持ガラス基板。

請求項5

表面の全部又は一部が研磨面であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の支持ガラス基板。

請求項6

オーバーフローダウンドロー法により成形されてなることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の支持ガラス基板。

請求項7

ヤング率が65GPa以上であることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の支持ガラス基板。

請求項8

外形ウエハ形状であることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の支持ガラス基板。

請求項9

半導体パッケージの製造工程で加工基板の支持に用いることを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の支持ガラス基板。

請求項10

少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持ガラス基板とを備える積層体であって、支持ガラス基板が請求項1〜9の何れかに記載の支持ガラス基板であることを特徴とする積層体。

請求項11

ガラス原板を切断して、支持ガラス基板を得る工程と、得られた支持ガラス基板を(支持ガラス基板の徐冷点)以上の温度に加熱する工程と、を有することを特徴とする支持ガラス基板の製造方法。

請求項12

室温から5℃/分の速度で400℃まで昇温し、400℃で5時間保持した後、5℃/分の速度で室温まで降温した時、熱収縮率が20ppm以下になるように加熱することを特徴とする請求項11に記載の支持ガラス基板の製造方法。

請求項13

反り量が40μm以下になるように加熱することを特徴とする請求項11又は12に記載の支持ガラス基板の製造方法。

請求項14

オーバーフローダウンドロー法によりガラス原板を成形することを特徴とする請求項1〜13の何れかに記載の支持ガラス基板の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、支持ガラス基板及びその製造方法に関し、具体的には、半導体パッケージの製造工程で加工基板の支持に用いる支持ガラス基板及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

携帯電話ノート型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Data Assistance)等の携帯型電子機器には、小型化及び軽量化が要求されている。これに伴い、これらの電子機器に用いられる半導体チップ実装スペースも厳しく制限されており、半導体チップの高密度実装が課題になっている。そこで、近年では、三次元実装技術、すなわち半導体チップ同士を積層し、各半導体チップ間を配線接続することにより、半導体パッケージの高密度実装を図っている。

0003

また、従来のウエハレベルパッケージ(WLP)は、バンプウエハの状態で形成した後、ダイシング個片化することにより作製されている。しかし、従来のWLPは、ピン数を増加させ難いことに加えて、半導体チップの裏面が露出した状態で実装されるため、半導体チップの欠け等が発生し易いという問題があった。

0004

そこで、新たなWLPとして、fan out型のWLPが提案されている。fan out型のWLPは、ピン数を増加させることが可能であり、また半導体チップの端部を保護することにより、半導体チップの欠け等を防止することができる。

0005

fan out型のWLPでは、複数の半導体チップを樹脂封止材モールドして、加工基板を形成した後に、加工基板の一方の表面に配線する工程、半田バンプを形成する工程等を有する。

0006

これらの工程は、約300℃の熱処理を伴うため、封止材が変形して、加工基板が寸法変化する虞がある。加工基板が寸法変化すると、加工基板の一方の表面に対して、高密度に配線することが困難になり、また半田バンプを正確に形成することも困難になる。

発明が解決しようとする課題

0007

加工基板の寸法変化を抑制するために、支持基板としてガラス基板を用いることが有効である。ガラス基板は、表面を平滑化し易く、且つ剛性を有する。よって、ガラス基板を用いると、加工基板を強固、且つ正確に支持することが可能になる。またガラス基板は、紫外光等の光を透過し易い。よって、ガラス基板を用いると、接着層等を設けることにより加工基板とガラス基板を容易に固定することができる。また剥離層等を設けることにより加工基板とガラス基板を容易に分離することもできる。

0008

しかし、支持ガラス基板を用いた場合であっても、加工基板の一方の表面に対して、高密度に配線することが困難になる場合があった。

0009

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その技術的課題は、高密度配線に供される加工基板の支持に好適な支持ガラス基板及びその製造方法を創案することにより、半導体パッケージの高密度化に寄与することである。

課題を解決するための手段

0010

本発明者は、種々の実験を繰り返した結果、半導体パッケージの製造工程における約300℃の熱処理により、支持ガラス基板が僅かに熱変形することがあり、この僅かな熱変形が加工基板への配線精度に悪影響を与えることに着目すると共に、支持ガラス基板の熱収縮量所定値以下に低減することにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の支持ガラス基板は、室温から5℃/分の速度で400℃まで昇温し、400℃で5時間保持した後、5℃/分の速度で室温まで降温した時、熱収縮率が20ppm以下になることを特徴とする。ここで、「熱収縮率」は、次のような方法で測定可能である。まず測定用試料として160mm×30mmの短冊状試料を準備する(図1(a))。この短冊状試料G3の長辺方向の端から20〜40mm付近に#1000の耐水研磨紙にてマーキングを行い、マーキングと直交方向に折り割って、試験片G31、G32を得る(図1(b))。折り割った試験片G31のみを所定条件で熱処理した後、熱処理を行っていない試料片G31と熱処理を行った試料片G32とを並べてテープTで固定し(図1(c))、マーキングの位置ずれ量(△L1、△L2)をレーザー顕微鏡によって読み取り、下記数式1により熱収縮率を算出する。

0011

0012

なお、上記の通り、半導体パッケージの製造工程における熱処理温度は約300℃であるが、300℃の熱処理で支持ガラス基板の熱収縮率を評価することは困難である。このため、本発明では400℃5時間の熱処理条件で支持ガラス基板の熱収縮率を評価しており、この評価で得られた熱収縮率は、半導体パッケージの製造工程における支持ガラス基板の熱収縮の傾向と相関が認められる。

0013

第二に、本発明の支持ガラス基板は、反り量が40μm以下であることが好ましい。ここで、「反り量」は、支持ガラス基板全体における最高位点と最小二乗焦点面との間の最大距離の絶対値と最低位点と最小二乗焦点面との絶対値との合計を指し、例えばコベルコ科研社製のSBW−331ML/dにより測定可能である。

0014

第三に、本発明の支持ガラス基板は、全体板厚偏差が2.0μm未満であることが好ましい。全体板厚偏差を2.0μm未満まで小さくすると、加工処理の精度を高め易くなる。特に配線精度を高めることができるため、高密度の配線が可能になる。また支持ガラス基板の面内強度が向上して、支持ガラス基板及び積層体が破損し難くなる。更に支持ガラス基板の再利用回数耐用数)を増やすことができる。ここで、「全体板厚偏差」は、支持ガラス基板全体の最大板厚最小板厚の差であり、例えばコベルコ科研社製のSBW−331ML/dにより測定可能である。

0015

第四に、本発明の支持ガラス基板は、反り量が20μm未満であることが好ましい。

0016

第五に、本発明の支持ガラス基板は、表面の全部又は一部が研磨面であることが好ましい。

0017

第六に、本発明の支持ガラス基板は、オーバーフローダウンドロー法により成形されてなることが好ましい。

0018

第七に、本発明の支持ガラス基板は、ヤング率が65GPa以上であることが好ましい。ここで、「ヤング率」は、曲げ共振法により測定した値を指す。なお、1GPaは、約101.9Kgf/mm2に相当する。

0019

第八に、本発明の支持ガラス基板は、外形ウエハ形状であることが好ましい。

0020

第九に、本発明の支持ガラス基板は、半導体パッケージの製造工程で加工基板の支持に用いることが好ましい。

0021

第十に、本発明の支持ガラス基板は、少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持ガラス基板とを備える積層体であって、支持ガラス基板が上記の支持ガラス基板であることが好ましい。

0022

第十一に、本発明の支持ガラス基板は、ガラス原板を切断して、支持ガラス基板を得る工程と、得られた支持ガラス基板を(支持ガラス基板の徐冷点)以上の温度に加熱する工程と、を有することを特徴とする。

0023

第十二に、本発明の支持ガラス基板は、室温から5℃/分の速度で400℃まで昇温し、400℃で5時間保持した後、5℃/分の速度で室温まで降温した時、熱収縮率が20ppm以下になるように加熱することが好ましい。

0024

第十三に、本発明の支持ガラス基板は、反り量が40μm以下になるように加熱することが好ましい。

0025

第十四に、本発明の支持ガラス基板は、オーバーフローダウンドロー法によりガラス原板を成形することが好ましい。

図面の簡単な説明

0026

熱収縮率の測定方法を説明するための説明図である。
本発明の積層体の一例を示す概念斜視図である。
fan out型のWLPの製造工程を示す概念断面図である。
[実施例1]に係る試料の加熱条件を示すグラフである。
[実施例2]に係る試料の加熱条件を示すグラフである。

0027

本発明の支持ガラス基板において、室温から5℃/分の速度で400℃まで昇温し、400℃で5時間保持した後、5℃/分の速度で室温まで降温した時、熱収縮率は20ppm以下であり、好ましくは15ppm以下、12ppm以下、10ppm以下、特に8ppm以下である。熱収縮率が大きいと、半導体パッケージの製造工程における約300℃の熱処理により、支持ガラス基板が僅かに熱変形して、加工処理の精度が低下し難くなる。特に配線精度が低下して、高密度の配線が困難になる。更に支持ガラス基板の再利用回数(耐用数)を増加させることが困難になる。なお、熱収縮率を低減する方法として、後述の加熱する方法、歪点を高める方法等が挙げられる。

0028

本発明の支持ガラス基板において、反り量は、好ましくは40μm以下、30μm以下、25μm以下、1〜20μm、特に5〜20μm未満である。反り量が大きいと、加工処理の精度が低下し難くなる。特に配線精度が低下して、高密度の配線が困難になる。更に支持ガラス基板の再利用回数(耐用数)を増加させることが困難になる。

0029

全体板厚偏差は、好ましくは2μm未満、1.5μm以下、1μm以下、1μm未満、0.8μm以下、0.1〜0.9μm、特に0.2〜0.7μmである。全体板厚偏差が大きいと、加工処理の精度が低下し難くなる。特に配線精度が低下して、高密度の配線が困難になる。更に支持ガラス基板の再利用回数(耐用数)を増加させることが困難になる。

0030

表面の算術平均粗さRaは、好ましくは10nm以下、5nm以下、2nm以下、1nm以下、特に0.5nm以下である。表面の算術平均粗さRaが小さい程、加工処理の精度を高め易くなる。特に配線精度を高めることができるため、高密度の配線が可能になる。また支持ガラス基板の強度が向上して、支持ガラス基板及び積層体が破損し難くなる。更に支持ガラス基板の再利用回数(支持回数)を増やすことができる。なお、「算術平均粗さRa」は、原子間力顕微鏡AFM)により測定可能である。

0031

本発明の支持ガラス基板は、表面の全部又は一部が研磨面であることが好ましく、面積比で表面の50%以上が研磨面であることがより好ましく、表面の70%以上が研磨面であることが更に好ましく、表面の90%以上が研磨面であることが特に好ましい。このようにすれば、全体板厚偏差を低減し易くなり、また反り量も低減し易くなる。

0032

研磨処理の方法としては、種々の方法を採用することができるが、支持ガラス基板の両面を一対の研磨パッドで挟み込み、支持ガラス基板と一対の研磨パッドを共に回転させながら、支持ガラス基板を研磨処理する方法が好ましい。更に一対の研磨パッドは外径が異なることが好ましく、研磨の際に間欠的に支持ガラス基板の一部が研磨パッドから食み出すように研磨処理することが好ましい。これにより、全体板厚偏差を低減し易くなり、また反り量も低減し易くなる。なお、研磨処理において、研磨深さは特に限定されないが、研磨深さは、好ましくは50μm以下、30μm以下、20μm以下、特に10μm以下である。研磨深さが小さい程、支持ガラス基板の生産性が向上する。

0033

本発明の支持ガラス基板は、ウエハ状(略真円状)が好ましく、その直径は100mm以上500mm以下、特に150mm以上450mm以下が好ましい。このようにすれば、半導体パッケージの製造工程に適用し易くなる。必要に応じて、それ以外の形状、例えば矩形等の形状に加工してもよい。

0034

本発明の支持ガラス基板において、板厚は、好ましくは2.0mm未満、1.5mm以下、1.2mm以下、1.1mm以下、1.0mm以下、特に0.9mm以下である。板厚が薄くなる程、積層体の質量が軽くなるため、ハンドリング性が向上する。一方、板が薄過ぎると、支持ガラス基板自体の強度が低下して、支持基板としての機能を果たし難くなる。よって、板厚は、好ましくは0.1mm以上、0.2mm以上、0.3mm以上、0.4mm以上、0.5mm以上、0.6mm以上、特に0.7mm超である。

0035

本発明の支持ガラス基板は、以下の特性を有することが好ましい。

0036

本発明の支持ガラス基板において、30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数は0×10−7/℃以上、且つ165×10−7/℃以下が好ましい。これにより、加工基板と支持ガラス基板の熱膨張係数整合させ易くなる。そして、両者の熱膨張係数が整合すると、加工処理時に加工基板の寸法変化(特に、反り変形)を抑制し易くなる。結果として、加工基板の一方の表面に対して、高密度に配線することが可能になり、また半田バンプを正確に形成することも可能になる。なお、「30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定可能である。

0037

30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数は、加工基板内で半導体チップの割合が少なく、封止材の割合が多い場合は、上昇させることが好ましく、逆に、加工基板内で半導体チップの割合が多く、封止材の割合が少ない場合は、低下させることが好ましい。

0038

30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数を0×10−7/℃以上、且つ50×10−7/℃未満とする場合、支持ガラス基板は、ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜75%、Al2O3 15〜30%、Li2O 0.1〜6%、Na2O+K2O 0〜8%、MgO+CaO+SrO+BaO 0〜10%を含有することが好ましく、或いはSiO2 55〜75%、Al2O3 10〜30%、Li2O+Na2O+K2O 0〜0.3%、MgO+CaO+SrO+BaO 5〜20%を含有することも好ましい。30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数を50×10−7/℃以上、且つ75×10−7/℃未満とする場合、支持ガラス基板は、ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜70%、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%を含有することが好ましい。30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数を75×10−7/℃以上、且つ85×10−7/℃以下とする場合、支持ガラス基板は、ガラス組成として、質量%で、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%を含有することが好ましい。30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数を85×10−7/℃超、且つ120×10−7/℃以下とする場合、支持ガラス基板は、ガラス組成として、質量%で、SiO2 55〜70%、Al2O3 3〜13%、B2O3 2〜8%、MgO 0〜5%、CaO 0〜10%、SrO 0〜5%、BaO 0〜5%、ZnO 0〜5%、Na2O 10〜21%、K2O 0〜5%を含有することが好ましい。30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数を120×10−7/℃超、且つ165×10−7/℃以下とする場合、支持ガラス基板は、ガラス組成として、質量%で、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%を含有することが好ましい。このようにすれば、熱膨張係数を所望の範囲に規制し易くなると共に、耐失透性が向上するため、全体板厚偏差が小さい支持ガラス基板を成形し易くなる。

0039

歪点は、好ましくは480℃以上、500℃以上、510℃以上、520℃以上、特に530℃以上である。歪点が高い程、熱収縮率を低減し易くなる。なお、「歪点」は、ASTMC336の方法に基づいて測定した値を指す。

0040

ヤング率は、好ましくは65GPa以上、67GPa以上、68GPa以上、69GPa以上、70GPa以上、71GPa以上、72GPa以上、特に73GPa以上である。ヤング率が低過ぎると、積層体の剛性を維持し難くなり、加工基板の変形、反り、破損が発生し易くなる。

0041

液相温度は、好ましくは1150℃未満、1120℃以下、1100℃以下、1080℃以下、1050℃以下、1010℃以下、980℃以下、960℃以下、950℃以下、特に940℃以下である。このようにすれば、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法で支持ガラス基板を成形し易くなるため、板厚が小さい支持ガラス基板を作製し易くなると共に、成形後の板厚偏差を低減することができる。更に、支持ガラス基板の製造工程時に、失透結晶が発生して、支持ガラス基板の生産性が低下する事態を防止し易くなる。ここで、「液相温度」は、標準篩30メッシュ(500μm)を通過し、50メッシュ(300μm)に残るガラス粉末白金ボートに入れた後、温度勾配炉中に24時間保持して、結晶析出する温度を測定することにより算出可能である。

0042

液相温度における粘度は、好ましくは104.6dPa・s以上、105.0dPa・s以上、105.2dPa・s以上、105.4dPa・s以上、105.6dPa・s以上、特に105.8dPa・s以上である。このようにすれば、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法で支持ガラス基板を成形し易くなるため、板厚が小さい支持ガラス基板を作製し易くなると共に、成形後の板厚偏差を低減することができる。更に、支持ガラス基板の製造工程時に、失透結晶が発生して、支持ガラス基板の生産性が低下する事態を防止し易くなる。ここで、「液相温度における粘度」は、白金引き上げ法で測定可能である。なお、液相温度における粘度は、成形性の指標であり、液相温度における粘度が高い程、成形性が向上する。

0043

102.5dPa・sにおける温度は、好ましくは1580℃以下、1500℃以下、1450℃以下、1400℃以下、1350℃以下、特に1200〜1300℃である。102.5dPa・sにおける温度が高くなると、溶融性が低下して、支持ガラス基板の製造コストが高騰する。ここで、「102.5dPa・sにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定可能である。なお、102.5dPa・sにおける温度は、溶融温度に相当し、この温度が低い程、溶融性が向上する。

0044

本発明の支持ガラス基板は、ダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。オーバーフローダウンドロー法は、耐熱性樋状構造物の両側から溶融ガラス溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下頂端合流させながら、下方に延伸成形してガラス原板を成形する方法である。オーバーフローダウンドロー法では、支持ガラス基板の表面となるべき面は耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形される。このため、板厚が小さい支持ガラス基板を作製し易くなると共に、全体板厚偏差を低減することができ、結果として、支持ガラス基板の製造コストを低廉化することができる。

0045

ガラス原板の成形方法として、オーバーフローダウンドロー法以外にも、例えば、スロットダウンドロー法、リドロー法フロート法ロールアウト法等を採択することもできる。

0046

本発明の支持ガラス基板は、表面に研磨面を有し、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。このようにすれば、研磨処理前の全体板厚偏差が小さくなるため、研磨処理により全体板厚偏差を可及的に低減することが可能になる。例えば、全体板厚偏差を1.0μm以下に低減することが可能になる。

0047

本発明の支持ガラス基板は、反り量を低減する観点から、化学強化処理がなされていないことが好ましい。一方、機械的強度の観点から、化学強化処理がなされていることが好ましい。つまり反り量を低減する観点から、表面に圧縮応力層を有しないことが好ましく、機械的強度の観点から、表面に圧縮応力層を有することが好ましい。

0048

本発明の支持ガラス基板の製造方法は、ガラス原板を切断して、支持ガラス基板を得る工程と、得られた支持ガラス基板を(支持ガラス基板の徐冷点)以上の温度に加熱する工程と、を有することを特徴とする。ここで、本発明の支持ガラス基板の製造方法の技術的特徴(好適な構成、効果)は、本発明の支持ガラス基板の技術的特徴と重複する。よって、本明細書では、その重複部分について、詳細な記載を省略する。

0049

本発明の支持ガラス基板の製造方法は、ガラス原板を切断して、支持ガラス基板を得る工程を有する。ガラス原板を切断する方法として、種々の方法を採択することができる。例えば、レーザー照射時のサーマルショックにより切断する方法、スクライブした後に折り割りを行う方法が利用可能である。

0050

本発明の支持ガラス基板の製造方法は、支持ガラス基板を(支持ガラス基板の徐冷点)以上の温度に加熱する工程を有する。このような加熱工程は、公知の電気炉ガス炉等により行うことができる。

0051

加熱温度は、徐冷点以上の温度で加熱することが好ましく、(徐冷点+30℃)以上の温度で加熱することがより好ましく、(徐冷点+50℃)以上の温度で加熱することが更に好ましい。加熱温度が低いと、支持ガラス基板の熱収縮率を低減し難くなる。一方、加熱温度は、軟化点以下の温度で加熱することが好ましく、(軟化点−50℃)以下の温度で加熱することがより好ましく、(軟化点−80℃)以下の温度で加熱することが更に好ましい。加熱温度が高過ぎると、支持ガラス基板の寸法精度が低下し易くなる。

0052

本発明の支持ガラス基板の製造方法は、反り量が40μm以下になるように加熱することが好ましい。また支持ガラス基板を耐熱基板で挟持しながら加熱を行うことが好ましい。これにより、支持ガラス基板の反り量を低減することができる。なお、耐熱基板として、ムライト基板アルミナ基板等が使用可能である。また加熱を徐冷点以上の温度で行うと、支持ガラス基板の反り量と熱収縮量を同時に低減することもできる。

0053

また、複数枚の支持ガラス基板を積層させた状態で、加熱を行うことも好ましい。これにより、積層下方に積層された支持ガラス基板の反り量が、上方に積層された支持ガラス基板の質量によって適正に低減される。

0054

本発明の支持ガラス基板の製造方法は、更に、支持ガラス基板の全体板厚偏差が2.0μm未満になるように、支持ガラス基板の表面を研磨する工程を有することが好ましく、この工程の好適な態様は上記の通りである。

0055

本発明の積層体は、少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持ガラス基板とを備える積層体であって、支持ガラス基板が上記の支持ガラス基板であることを特徴とする。ここで、本発明の積層体の技術的特徴(好適な構成、効果)は、本発明の支持ガラス基板の技術的特徴と重複する。よって、本明細書では、その重複部分について、詳細な記載を省略する。

0056

本発明の積層体は、加工基板と支持ガラス基板の間に、接着層を有することが好ましい。接着層は、樹脂であることが好ましく、例えば、熱硬化性樹脂光硬化性樹脂(特に紫外線硬化樹脂)等が好ましい。また半導体パッケージの製造工程における熱処理に耐える耐熱性を有するものが好ましい。これにより、半導体パッケージの製造工程で接着層が融解し難くなり、加工処理の精度を高めることができる。

0057

本発明の積層体は、更に加工基板と支持ガラス基板の間に、より具体的には加工基板と接着層の間に、剥離層を有すること、或いは支持ガラス基板と接着層の間に、剥離層を有することが好ましい。このようにすれば、加工基板に対して、所定の加工処理を行った後に、加工基板を支持ガラス基板から剥離し易くなる。加工基板の剥離は、生産性の観点から、レーザー照射等により行うことが好ましい。

0058

剥離層は、レーザー照射等により「層内剥離」又は「界面剥離」が生じる材料で構成される。つまり一定の強度の光を照射すると、原子又は分子における原子間又は分子間の結合力消失又は減少して、アブレーション(ablation)等を生じ、剥離を生じさせる材料で構成される。なお、照射光の照射により、剥離層に含まれる成分が気体となって放出されて分離に至る場合と、剥離層が光を吸収して気体になり、その蒸気が放出されて分離に至る場合とがある。

0059

本発明の積層体において、支持ガラス基板は、加工基板よりも大きいことが好ましい。これにより、加工基板と支持ガラス基板を支持する際に、両者の中心位置が僅かに離間した場合でも、支持ガラス基板から加工基板の縁部が食み出し難くなる。

0060

本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持ガラス基板とを備える積層体を用意する工程と、加工基板に対して、加工処理を行う工程と、を有すると共に、支持ガラス基板が上記の支持ガラス基板であることを特徴とする。ここで、本発明に係る半導体パッケージの製造方法の技術的特徴(好適な構成、効果)は、本発明の支持ガラス基板及び積層体の技術的特徴と重複する。よって、本明細書では、その重複部分について、詳細な記載を省略する。

0061

本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持ガラス基板とを備える積層体を用意する工程を有する。少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持ガラス基板とを備える積層体は、上記の材料構成を有している。

0062

本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、更に積層体を搬送する工程を有することが好ましい。これにより、加工処理の処理効率を高めることができる。なお、「積層体搬送する工程」と「加工基板に対して、加工処理を行う工程」とは、別途に行う必要はなく、同時であってもよい。

0063

本発明に係る半導体パッケージの製造方法において、加工処理は、加工基板の一方の表面に配線する処理、或いは加工基板の一方の表面に半田バンプを形成する処理が好ましい。本発明に係る半導体パッケージの製造方法では、これらの加工処理時に支持ガラス基板及び加工基板が寸法変化し難いため、これらの工程を適正に行うことができる。

0064

加工処理として、上記以外にも、加工基板の一方の表面(通常、支持ガラス基板とは反対側の表面)を機械的に研磨する処理、加工基板の一方の表面(通常、支持ガラス基板とは反対側の表面)をドライエッチングする処理、加工基板の一方の表面(通常、支持ガラス基板とは反対側の表面)をウェットエッチングする処理の何れかであってもよい。なお、本発明の半導体パッケージの製造方法では、支持ガラス基板及び加工基板に熱変形や反りが発生し難いと共に、積層体の剛性を維持することができる。結果として、上記加工処理を適正に行うことができる。

0065

本発明に係る半導体パッケージは、上記の半導体パッケージの製造方法により作製されたことを特徴とする。ここで、本発明の半導体パッケージの技術的特徴(好適な構成、効果)は、本発明の支持ガラス基板、積層体及び半導体パッケージの製造方法の技術的特徴と重複する。よって、本明細書では、その重複部分について、詳細な記載を省略する。

0066

本発明に係る電子機器は、半導体パッケージを備える電子機器であって、半導体パッケージが、上記の半導体パッケージであることを特徴とする。ここで、本発明の電子機器の技術的特徴(好適な構成、効果)は、本発明の支持ガラス基板、積層体、半導体パッケージの製造方法、半導体パッケージの技術的特徴と重複する。よって、本明細書では、その重複部分について、詳細な記載を省略する。

0067

図面を参酌しながら、本発明を更に説明する。

0068

図2は、本発明の積層体1の一例を示す概念斜視図である。図3では、積層体1は、支持ガラス基板10と加工基板11とを備えている。支持ガラス基板10は、加工基板11の寸法変化を防止するために、加工基板11に貼着されている。支持ガラス基板10と加工基板11との間には、剥離層12と接着層13が配置されている。剥離層12は、支持ガラス基板10と接触しており、接着層13は、加工基板11と接触している。

0069

図2から分かるように、積層体1は、支持ガラス基板10、剥離層12、接着層13、加工基板11の順に積層配置されている。支持ガラス基板10の形状は、加工基板11に応じて決定されるが、図3では、支持ガラス基板10及び加工基板11の形状は、何れもウエハ形状である。剥離層12は、非晶質シリコン(a−Si)以外にも、酸化ケイ素ケイ酸化合物窒化ケイ素窒化アルミ窒化チタン等が用いられる。剥離層12は、プラズマCVDゾルゲル法によるスピンコート等により形成される。接着層13は、樹
脂で構成されており、例えば、各種印刷法インクジェット法スピンコート法ロールコート法等により塗布形成される。接着層13は、剥離層12により加工基板11から支持ガラス基板10が剥離された後、溶剤等により溶解除去される。

0070

図3は、fan out型のWLPの製造工程を示す概念断面図である。図3(a)は、支持部材20の一方の表面上に接着層21を形成した状態を示している。必要に応じて、支持部材20と接着層21の間に剥離層を形成してもよい。次に、図3(b)に示すように、接着層21の上に複数の半導体チップ22を貼付する。その際、半導体チップ22のアクティブ側の面を接着層21に接触させる。次に、図3(c)に示すように、半導体チップ22を樹脂の封止材23でモールドする。封止材23は、圧縮成形後の寸法変化、配線を成形する際の寸法変化が少ない材料が使用される。続いて、図3(d)、(e)に示すように、支持部材20から半導体チップ22がモールドされた加工基板24を分離した後、接着層25を介して、支持ガラス基板26と接着固定させる。その際、加工基板24の表面の内、半導体チップ22が埋め込まれた側の表面とは反対側の表面が支持ガラス基板26側に配置される。このようにして、積層体27を得ることができる。なお、必要に応じて、接着層25と支持ガラス基板26の間に剥離層を形成してもよい。更に、得られた積層体27を搬送した後に、図3(f)に示すように、加工基板24の半導体チップ22が埋め込まれた側の表面に配線28を形成した後、複数の半田バンプ29を形成する。最後に、支持ガラス基板26から加工基板24を分離した後に、加工基板24を半導体チップ22毎に切断し、後のパッケージング工程に供される。

0071

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例は単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。

0072

ガラス組成として、質量%で、SiO2 68.9%、Al2O3 5%、B2O3 8.2%、Na2O 13.5%、CaO 3.6%、ZnO 0.7%、SnO2 0.1%になるように、ガラス原料調合した後、ガラス溶融炉投入して1500〜1600℃で溶融し、次いで溶融ガラスをオーバーフローダウンドロー成形装置に供給し、板厚が1.2mmになるように成形した。

0073

次に、得られたガラス原板を所定寸法(30mm×160mm)に切断して、支持ガラス基板を得た。更に、3枚の支持ガラス基板を積層し、その積層基板の上下をムライト基板で挟持した。その状態の積層基板を図4に記載の昇温条件で加熱した。なお、図4において、最高加熱温度は、支持ガラス基板の徐冷点よりも50℃高い温度に設定されている。

0074

続いて、支持ガラス基板の表面を研磨装置で研磨処理することにより、支持ガラス基板の全体板厚偏差を低減した。具体的には、支持ガラス基板の両表面を外径が相違する一対の研磨パットで挟み込み、支持ガラス基板と一対の研磨パッドを共に回転させながら支持ガラス基板の両表面を研磨処理した。研磨処理の際、時折、支持ガラス基板の一部が研磨パッドから食み出すように制御した。なお、研磨パッドはウレタン製、研磨処理の際に使用した研磨スラリー平均粒径は2.5μm、研磨速度は15m/分であった。

0075

最後に、加熱処理した支持ガラス基板について、室温から5℃/分の速度で400℃まで昇温し、400℃で5時間保持した後、5℃/分の速度で室温まで降温した時の熱収縮率を数1の式で評価した。比較対象として、加熱処理していない支持ガラス基板についても熱収縮率を評価した。その結果、加熱処理行った支持ガラス基板の熱収縮率は7ppmであったが、加熱処理していない支持ガラス基板の熱収縮率は58ppmであった。

0076

ガラス組成として、質量%で、SiO2 60%、Al2O3 16.5%、B2O3 10%、MgO 0.3%、CaO 8%、SrO 4.5%、BaO 0.5%、SnO2 0.2%になるように、ガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉に投入して1550〜1650℃で溶融し、次いで溶融ガラスをオーバーフローダウンドロー成形装置に供給し、板厚が0.7mmになるように成形した。

0077

次に、得られたガラス原板を所定寸法(φ300mm)に切断して、支持ガラス基板を得た。更に、3枚の支持ガラス基板を積層し、その積層基板の上下をムライト基板で挟持した。その状態の積層基板を図5に記載の昇温条件で加熱した。なお、図5において、最高加熱温度は、支持ガラス基板の徐冷点よりも50℃高い温度に設定されている。

0078

続いて、支持ガラス基板の表面を研磨装置で研磨処理することにより、支持ガラス基板の全体板厚偏差を低減した。具体的には、支持ガラス基板の両表面を外径が相違する一対の研磨パットで挟み込み、支持ガラス基板と一対の研磨パッドを共に回転させながら支持ガラス基板の両表面を研磨処理した。研磨処理の際、時折、支持ガラス基板の一部が研磨パッドから食み出すように制御した。なお、研磨パッドはウレタン製、研磨処理の際に使用した研磨スラリーの平均粒径は2.5μm、研磨速度は15m/分であった。

0079

得られた研磨処理前後の支持ガラス基板(各12サンプル)について、コベルコ科研社製のSBW−331ML/dにより反り量を測定した。その結果を表1に示す。なお、測定に際し、測定ピッチを1mm、測定距離を294mm、測定ラインを4ライン(45°刻み)とした。

0080

0081

表1から分かるように、加熱処理を行った試料の反り量は21μm以下であったが、加熱処理を行っていない試料の反り量は116μm以上であった。なお、加熱処理を行った試料の熱収縮率は測定されていないが、十分に低い値であるものと推定される。

0082

まず、表2に記載の試料No.1〜7のガラス組成になるように、ガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉に投入して1500〜1600℃で溶融し、次いで溶融ガラスをオーバーフローダウンドロー成形装置に供給し、板厚が0.8mmになるようにそれぞれ成形した。その後、[実施例2]と同様の条件にて、ガラス原板を所定寸法(φ300mm)に切断し、更に(徐冷点+60℃)の温度で徐冷処理を行った。得られた各支持ガラス基板について、30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数α30〜380、密度ρ、歪点Ps、徐冷点Ta、軟化点Ts、高温粘度104.0dPa・sにおける温度、高温粘度103.0dPa・sにおける温度、高温粘度102.5dPa・sにおける温度、高温粘度102.0dPa・sにおける温度、液相温度TL及びヤング率Eを評価した。なお、切断後、加熱処理前の各支持ガラス基板について、コベルコ科研社製のSBW−331ML/dにより全体板厚偏差と反り量を測定したところ、全体板厚偏差がそれぞれ3μmであり、反り量がそれぞれ70μmであった。

0083

0084

30〜380℃の温度範囲における平均熱膨張係数α30〜380は、ディラトメーターで測定した値である。

0085

密度ρは、周知のアルキメデス法によって測定した値である。

0086

歪点Ps、徐冷点Ta、軟化点Tsは、ASTMC336の方法に基づいて測定した値である。

0087

高温粘度104.0dPa・s、103.0dPa・s、102.5dPa・sにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。

0088

液相温度TLは、標準篩30メッシュ(500μm)を通過し、50メッシュ(300μm)に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に24時間保持した後、結晶が析出する温度を顕微鏡観察にて測定した値である。

0089

ヤング率Eは、共振法により測定した値を指す。

実施例

0090

続いて、支持ガラス基板の表面を研磨装置により研磨処理した。具体的には、支持ガラス基板の両表面を外径が相違する一対の研磨パットで挟み込み、支持ガラス基板と一対の研磨パッドを共に回転させながら支持ガラス基板の両表面を研磨処理した。研磨処理の際、時折、支持ガラス基板の一部が研磨パッドから食み出すように制御した。なお、研磨パッドはウレタン製、研磨処理の際に使用した研磨スラリーの平均粒径は2.5μm、研磨速度は15m/分であった。得られた各研磨処理済み支持ガラス基板について、コベルコ科研社製のSBW−331ML/dにより全体板厚偏差と反り量を測定した。その結果、全体板厚偏差がそれぞれ0.45μmであり、反り量が10〜18μmであった。また室温から5℃/分の速度で400℃まで昇温し、400℃で5時間保持した後、5℃/分の速度で室温まで降温した時の各試料の熱収縮率は5〜8ppmであった。

0091

10、27積層体
11、26支持ガラス基板
12、24加工基板
13剥離層
14、21、25接着層
20支持部材
22半導体チップ
23封止材
28配線
29 半田バンプ

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