CN114222722A - 支承玻璃基板 - Google Patents

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Abstract

本发明的支承玻璃基板实现挠曲的抑制和轻量化。支承玻璃基板(10)的杨氏模量(GPa)相对于密度(g/cm3)的比率为32.0(GPa·cm3/g)以上，且是大于比率算出值的值，该比率算出值是根据组成而算出的杨氏模量(GPa)相对于密度(g/cm3)的比率。比率算出值由下式表示：α＝2·Σ{(Vi·Gi)/Mi)·Xi}。这里，Vi为支承玻璃基板(10)所含的金属氧化物的填充参数，Gi为支承玻璃基板10所含的金属氧化物的解离能，Mi为支承玻璃基板(10)中所含的金属氧化物的分子量，Xi为支承玻璃基板10中所含的金属氧化物的摩尔比。

Description

支承玻璃基板
技术领域
本发明涉及支承玻璃基板。
背景技术
伴随电子设备的小型化，以高密度安装这些电子设备中使用的半导体器件的技术的需求变高。近年来，作为以高密度安装半导体器件的技术，例如提出了扇出型晶圆级封装(Fan Out Wafer Level Package：FOWLP)或扇出型面板级封装(Fan Out Panel LevelPackage：FOPLP)。以下，将FOWLP与FOPLP统称为FOWLP等。
在FOWLP等中，为了抑制层叠有半导体器件的加工基板的挠曲，有时使用支承加工基板的支承玻璃基板(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6443668号公报
发明内容
对于用于FOWLP等的支承玻璃基板等用于支承构件的支承玻璃基板，要求抑制挠曲，并且也要求轻量化。支承玻璃基板在为了抑制挠曲而使厚度变厚的情况下，质量增加，如果为了轻量化而使厚度变薄，则容易产生挠曲。因此，存在难以兼顾挠曲的抑制与轻量化的情况。
本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供一种能够实现挠曲的抑制与轻量化的支承玻璃基板。
为了解决上述的课题并实现目的，本公开的支承玻璃基板的杨氏模量ε(GPa)相对于密度d(g/cm3)的比率ε/d(GPa·cm3/g)为32.0(GPa·cm3/g)以上，且是大于比率算出值α(GPa·cm3/g)的值，该比率算出值α是根据组成而算出的杨氏模量(GPa)相对于密度(g/cm3)的比率。比率算出值α(GPa·cm3/g)由下式表示。
α＝2·Σ{(Vi·Gi)/Mi)·Xi}
这里，Vi为上述支承玻璃基板所含的金属氧化物的填充参数，Gi为上述支承玻璃基板所含的金属氧化物的解离能，Mi为上述支承玻璃基板中所含的金属氧化物的分子量，Xi为上述支承玻璃基板中所含的金属氧化物的摩尔比。
根据本发明，能够实现挠曲的抑制与轻量化。
附图说明
图1是本实施方式的支承玻璃基板的示意图。
图2是用于说明本实施方式的支承玻璃基板的性能的图表。
图3是表示实施例和比较例的挠曲的测定方法的示意图。
图4是表示实施例和比较例的支承玻璃基板的特性的图表。
具体实施方式
以下，参照附图详细地对本发明的优选的实施方式进行说明。应予说明，本发明不受该实施方式限定，另外，在具有多个实施方式的情况下，也包含组合各实施方式而构成的方式。
图1是本实施方式的支承玻璃基板的示意图。如图1所示，本实施方式的支承玻璃基板10作为半导体封装的制造用的玻璃基板使用，更具体而言，是FOWLP等的制造用的支承玻璃基板。但是，支承玻璃基板10的用途是任意的，并不限于FOWLP等的制造用，也可以为用于支承构件的玻璃基板。应予说明，如上所述，FOWLP等包含FOWLP和FOPLP。
支承玻璃基板10可通过使杨氏模量ε相对于密度d的比率ε/d变高来兼顾挠曲的抑制与轻量化。具体而言，支承玻璃基板10的比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上，且满足以下的式(1)。式(1)的比率算出值α是根据支承玻璃基板10的组成而算出的支承玻璃基板10的杨氏模量相对于密度的比率的算出值，后面对详细内容进行叙述。
ε/d＞α…(1)
比率ε/d是使用支承玻璃基板10的杨氏模量ε的测定值和支承玻璃基板10的密度d的测定值而算出的值。
在本实施方式中，支承玻璃基板10的杨氏模量ε是使用OLYMPUS公司制造的38DLPLUS并基于超声波的传输而测定时得到的值。另外，在本实施方式中，支承玻璃基板10的密度d是使用阿基米德法进行测定时得到的值。比率ε/d是通过将如此实测的杨氏模量ε除以实测的密度d而算出的。应予说明，杨氏模量ε的单位为GPa，密度d的单位为g/cm3，比率ε/d的单位为GPa·cm3/g。
比率ε/d是使用了测定值的值，与此相对，比率算出值α是根据支承玻璃基板10的组成而算出的值，不使用杨氏模量ε与密度d的测定值。已知玻璃可以根据其组成算出杨氏模量，因此可根据支承玻璃基板10的组成而算出支承玻璃基板10的杨氏模量相对于密度的比率算出值α。这里的支承玻璃基板10的组成是指将支承玻璃基板10所含的组合物换算成金属氧化物时的组成。
更详细而言，比率算出值α相当于如下得到的值：将金属氧化物的离子尺寸与键合力相乘而得的值除以离子重量，将得到的各金属氧化物的值相加，再乘以2。具体而言，比率算出值α根据下式(2)而算出。
α＝2·Σ(Pi·Xi)＝2·Σ{(Vi·Gi)/Mi)·Xi}…(2)
这里，Pi为(Vi·Gi/Mi)。Vi(cm3/mol)为支承玻璃基板10所含的金属氧化物的填充参数，Gi(kJ/cm3)为支承玻璃基板10所含的金属氧化物的解离能，Mi(g/mol)为支承玻璃基板10所含的金属氧化物的分子量，Xi为支承玻璃基板10所含的金属氧化物相对于支承玻璃基板10整体的摩尔比。Xi的单位为无量纲。如式(2)所示，比率算出值α为如下得到的值：针对支承玻璃基板10所含的全部金属氧化物，将对支承玻璃基板10所含的各金属氧化物算出的值{(Vi·Gi)/Mi)·Xi}相加，再乘以2。应予说明，比率算出值α的单位为GPa·cm3/g。
另外，Vi通过下式(3)算出，Gi通过下式(4)算出。
Vi＝6.02·1023·(4/3)·π·(x·r3 M+y·r3 O)…(3)
Gi＝di/Mi·{x·ΔHf(Mgas)+y·ΔHf(Ogas)－ΔHf(MxOycrystal)－(x+y)·RT}…(4)
这里，将支承玻璃基板10所含的金属氧化物设为MxOy。
M为金属元素，O为氧元素，x为金属元素M的价数，y为氧元素O的价数。
rM为金属氧化物MxOy的金属元素M的香农(Shannon)离子半径，rO为金属氧化物MxOy的氧元素O的香农离子半径。另外，di为金属氧化物MxOy的密度。
ΔHf(Mgas)为气体状态的金属元素M的标准生成焓，ΔHf(Ogas)为气体状态的氧元素O的标准生成焓，ΔHf(MxOycrystal)为金属氧化物MxOy的标准生成焓。另外，R为气体常数，T为绝对温度。
支承玻璃基板10的比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上，且是大于基于组成而算出的比率算出值α的值。
即，支承玻璃基板10可以说是如下构件：通过实测而求出的杨氏模量与密度的比率ε/d是大于比率算出值α的值，该比率算出值α是基于组成而算出的杨氏模量与密度的比率。
通过使支承玻璃基板10的比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上，即便使支承玻璃基板10变薄而轻量化，也为高刚性，因此能够兼顾抑制挠曲以及变薄而轻量化。进而，支承玻璃基板10的比率ε/d是大于基于组成而算出的比率算出值α的值，换言之，每单位密度的杨氏模量大于基于组成而预期的值。
因此，支承玻璃基板10能够以预期以上的程度实现挠曲的抑制与轻量化。
图2是用于说明本实施方式的支承玻璃基板的性能的图表。图2是以图表的方式表示以上所说明的比率ε/d的范围的图，横轴为比率算出值α，纵轴为比率ε/d。线段L1a是比率ε/d＝32.0(GPa·cm3/g)的边界线，线段L2a是比率ε/d＝比率算出值α的边界线。在图2中，可以说支承玻璃基板10的比率ε/d被绘制于在纵轴方向比线段L1a和线段L2a更靠上侧，换言之，可以说比率ε/d被绘制于图2的斜线的区域内。
应予说明，支承玻璃基板10的比率ε/d更优选为37.0(GPa·cm3/g)以上，进一步优选为40.0(GPa·cm3/g)以上。通过比率ε/d为37.0(GPa·cm3/g)以上，能够更适当地实现挠曲的抑制与轻量化，通过比率ε/d为40.0(GPa·cm3/g)以上，能够进一步适当地实现挠曲的抑制与轻量化。
在图2中，线段L1b是比率ε/d＝37.0(GPa·cm3/g)的边界线，线段L1c是比率ε/d＝40.0(GPa·cm3/g)的边界线。
另外，支承玻璃基板10的比率ε/d更优选满足以下的式(5)，进一步优选满足式(6)。通过满足式(5)，能够更适当地实现挠曲的抑制与轻量化，通过满足式(6)，能够进一步适当地实现挠曲的抑制与轻量化。
ε/d＞α+2.0(GPa·cm3/g)…(5)
ε/d＞α+4.0(GPa·cm3/g)…(6)
在图2中，线段L2b是ε/d＝α+2.0(GPa·cm3/g)的边界线，线段L2c是ε/d＝α+4.0(GPa·cm3/g)的边界线。
接着，对支承玻璃基板10的组成进行说明。在本实施方式中，支承玻璃基板10由以下说明的组成构成，由此能够使比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上且大于比率算出值α，但以下说明的组成是一个例子。支承玻璃基板10只要比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上且大于比率算出值α，就可以为任意的组成。
支承玻璃基板10包含母材料和添加材料。支承玻璃基板10优选包含SiO2和Al2O3作为母材料。以氧化物基准的摩尔％表示计，支承玻璃基板10的SiO2和Al2O3的合计含量优选为50％～85％，更优选为60％～75％。应予说明，这里的50％～85％是指在将支承玻璃基板10的总量的摩尔％设为100％的情况下为50％以上且85％以下，以下也相同。
另外，支承玻璃基板10也可除SiO2和Al2O3以外还包含B2O3作为母材料。以氧化物基准的摩尔％表示计，B2O3的含量优选为1％～30％，更优选为3％～10％。通过使母材料的含有率为这样的范围，能够提高比率ε/d，适当地实现挠曲的抑制与轻量化。另外，支承玻璃基板10也可以包含P2O5、Ga2O3、AlN和Si3N4中的至少1种作为母材料。
添加材料为金属氧化物。支承玻璃基板10包含MgO、CaO和Y2O3中的至少1种作为添加材料。以氧化物基准的摩尔％表示计，支承玻璃基板10的添加材料的含量、换言之选自MgO、CaO和Y2O3中的1种以上的成分的合计含量优选为15％～50％的范围，更优选为20％～45％。
支承玻璃基板10优选仅包含MgO、CaO和Y2O3中的MgO作为添加材料、仅包含MgO和CaO作为添加材料、包含MgO、CaO和Y2O3全部作为添加材料、或者仅包含Y2O3作为添加材料。支承玻璃基板10优选包含以氧化物基准的摩尔％表示计为11％～35％的MgO，更优选包含20％～30％的MgO。另外，支承玻璃基板10优选包含以氧化物基准的摩尔％表示计为7％～32％的CaO，更优选包含8％～15％的CaO。另外，支承玻璃基板10优选包含以氧化物基准的摩尔％表示计为2.8％～20％的Y2O3。通过使添加材料的含有率为这些范围，能够提高比率ε/d，适当地实现挠曲的抑制与轻量化。另外，支承玻璃基板10除选自MgO、CaO和Y2O3中的至少1种以外，还可以包含选自ZrO2、TiO2、Li2O和ZnO中的至少1种作为添加材料。
接着，对支承玻璃基板10的形状进行说明。如图1所示，支承玻璃基板10是包含作为一侧的表面的第1表面12、作为另一侧的表面的第2表面14、以及侧面16的板状的玻璃基板。第2表面14是与第1表面12相反的一侧的表面，例如与第1表面12平行。侧面16为支承玻璃基板10的侧面，也可以说是将第1表面12与第2表面14连接的端面。
在俯视时、即从与第1表面12正交的方向观察的情况下，支承玻璃基板10为呈圆形的圆板形状。但是，支承玻璃基板10不限于圆板形状，可以为任意的形状，例如也可以为矩形等多边形状的板。
另外，支承玻璃基板10的厚度D2、即第1表面12与第2表面14之间的长度优选为0.1mm～2.0mm，进一步优选为0.1mm～0.5mm。通过使厚度D2为0.1mm以上，能够抑制支承玻璃基板10变得过薄，抑制因挠曲或冲击所致的破损。通过使厚度D2为2.0mm以下，能够抑制变重，通过使厚度D2为0.5mm以下，能够进一步适当地抑制变重。
接着，对在制造FOWLP中使用支承玻璃基板10时的制造工序的一个例子进行说明。在制造FOWLP时，在支承玻璃基板10上贴合多个半导体芯片，利用密封材料覆盖半导体芯片而形成元件基板。接着，将支承玻璃基板10与元件基板分离，将元件基板的与半导体芯片相反的一侧贴合于例如另一支承玻璃基板10上。接着，在半导体芯片上形成布线或焊料凸块等，再次分离元件基板与支承玻璃基板10。然后，以半导体芯片为单位来切断元件基板进行单片化，由此得到半导体器件。
如以上所说明，本实施方式的支承玻璃基板10的比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上，且是大于比率算出值α的值。比率ε/d是支承玻璃基板10的杨氏模量ε相对于密度d的比率。比率算出值α是根据支承玻璃基板10的组成而算出的杨氏模量相对于密度的比率，由上述式(2)表示。
玻璃基板有时要求兼顾挠曲的抑制与轻量化。但是，通常为了抑制挠曲而需要使厚度变厚，但为了轻量化而需要使厚度变薄，因此难以兼顾挠曲的抑制与轻量化。与此相对，本实施方式的支承玻璃基板10通过使支承玻璃基板10的比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上，即便为了轻量化而使支承玻璃基板10变薄，杨氏模量也高而能够抑制挠曲，能够实现挠曲的抑制与轻量化的兼顾。
进而，支承玻璃基板10的比率ε/d是大于基于组成而算出的比率算出值α的值，换言之，每单位密度的杨氏模量大于基于组成而预期的值。因此，支承玻璃基板10能够以预期以上的程度实现挠曲的抑制与轻量化。
另外，支承玻璃基板10优选满足比率ε/d＞比率算出值α+2.0(GPa·cm3/g)的关系，更优选满足比率ε/d＞比率算出值α+4.0(GPa·cm3/g)。通过满足这些关系，能够更适当地实现挠曲的抑制与轻量化。
另外，支承玻璃基板10优选比率ε/d为37.0(GPa·cm3/g)以上，更优选比率ε/d为40.0(GPa·cm3/g)以上。通过比率ε/d为该值，能够更适当地实现挠曲的抑制与轻量化。
另外，支承玻璃基板10优选选自MgO、CaO和Y2O3中的1种以上的成分的合计含量相对于支承玻璃基板10的总量以摩尔％计为15％～50％的范围。支承玻璃基板10通过以这样的量包含这样的材料，能够使杨氏模量ε高于预想，更适当地实现挠曲的抑制与轻量化。
另外，支承玻璃基板10优选SiO2与Al2O3的合计含量相对于支承玻璃基板10的总量以摩尔％计为50％～85％的范围。支承玻璃基板10通过为这样的组成，能够使杨氏模量ε高于预想，更适当地实现挠曲的抑制与轻量化。
另外，支承玻璃基板10的厚度D2优选为0.1mm～0.5mm的范围。通过使厚度D2为该范围，能够抑制因挠曲或冲击所致的破损，同时实现轻量化。
支承玻璃基板10优选为用于制造FOWLP等，换言之，扇出型晶圆级封装和扇出型面板级封装中的至少一者的支承玻璃基板。通过在扇出型晶圆级封装制造和扇出型面板级封装制造的至少一者中使用该支承玻璃基板10，能够适当地进行半导体封装的制造。
(实施例)
接着，对实施例进行说明。应予说明，也可以在发挥发明的效果的范围内变更实施方式。
在实施例和比较例中，制作组成不同的支承玻璃基板。然后，对各支承玻璃基板算出比率算出值α，测定杨氏模量ε和密度d而算出比率ε/d。另外，也对各支承玻璃基板测定挠曲量和质量，基于挠曲量和质量进行评价。以下，更详细地进行说明。
表1是表示实施例和比较例的支承玻璃基板中使用的材料的表。在表1中，示出实施例1至实施例17以及比较例1至比较例11的支承玻璃基板的制作支承玻璃基板中使用的材料的以氧化物基准的摩尔％表示计的含量。
在实施例和比较例中，分别以表1中记载的组成使用熔融流延法制造直径为320mm且厚度为6mm的坯板。接着，从坯板的中心切出多片直径为300mm且厚度为3mm的板。将氧化铈用作研磨材料而对这些板的两面进行双面研磨，分别以厚度成为0.4mm、0.7mm、1.3mm、2.0mm的方式进行调整来制作支承玻璃基板。
将以这样的方式制作的支承玻璃基板作为样品来进行评价。
Figure BDA0003490308670000091
在实施例和比较例中，对于制作成样品的各支承玻璃基板，基于表1所示的材料组成而算出比率算出值α。然后，对于制作成样品的各支承玻璃基板，使用OLYMPUS公司制造的38DL PLUS测定杨氏模量ε，通过阿基米德法测定密度d，基于测得的杨氏模量ε和密度d算出比率ε/d。
图3是表示实施例和比较例的挠曲的测定方法的示意图。在实施例和比较例中，对制作成样品的各支承玻璃基板测定因自重所致的挠曲。具体而言，如图3所示，在通过支承部B对作为样品的支承玻璃基板的第2表面14进行3点支承时，利用神津精机制造的Dyvoce测定第1表面12的中央部分(图3的箭头部位)的挠曲量。应予说明，支承部B的直径为1.6mm，以中心位置重叠于支承玻璃基板的从外周部向直径方向内侧5.0mm的部位的方式配置支承部B。另外，对制作成样品的各支承玻璃基板测定质量。
表2是表示实施例和比较例的评价结果的表。图4是表示实施例和比较例的支承玻璃基板的特性的图表。表2示出作为样品的各支承玻璃基板的比率算出值α、杨氏模量ε、密度d、比率ε/d、各厚度D2的挠曲量、厚度为2.0mm的样品的质量、挠曲和质量的判定结果以及综合判定结果。
如表2所示，在实施例1至实施例17中，比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上，且比率ε/d大于比率算出值α。另一方面，在比较例1至比较例11中，不满足比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上的条件和比率ε/d大于比率算出值α的条件中的至少一者。
图4是绘制作为样品的支承玻璃基板的比率ε/d与比率算出值α的关系的图表。图4的黑圆点为实施例1至实施例17的支承玻璃基板，叉号表示比较例1至比较例11的支承玻璃基板。在图4中，也可知实施例1至实施例17的支承玻璃基板的比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上，且比率ε/d大于比率算出值α，比较例1至比较例11的支承玻璃基板不满足这些条件中的至少一者。根据图4，可知在本实施例中，比率ε/d脱离作为算出值的比率算出值α，但在比较例中，特别是比率ε/d较高的样品的比率ε/d未脱离作为算出值的比率算出值α。
Figure BDA0003490308670000111
另外，在表2的挠曲量的判定中，
将挠曲量小于0.8mm的情况设为双圈，
将挠曲量为0.8mm以上且小于0.9mm的情况设为圈，
将挠曲量为0.9mm以上且小于1.0mm的情况设为三角，
将挠曲量为1.0mm以上的情况设为叉号。
将双圈、圈、三角判定为合格。
另外，在表2的质量的判定中，
将质量小于400g的情况设为双圈，
将质量为400g以上且小于430g的情况设为圈，
将质量为430g以上且小于500g的情况设为三角，
将质量为500g以上的情况设为叉号。
将双圈、圈、三角判定为合格。
而且，在挠曲量和质量这两者为双圈的情况下，将综合判定设为双圈，
在挠曲量和质量这两者为圈以上且至少一者为圈的情况下，将综合判定设为圆，
在挠曲量和质量这两者为三角以上且至少1者为三角的情况下，将综合判定设为三角，
在挠曲量和质量中的至少一者为叉号的情况下，将综合判定设为叉号。
在综合判定中，也将双圈、圈、三角判定为合格。
如表2所示，实施例1至实施例17的支承玻璃基板的挠曲量和质量的判定为合格。另一方面，比较例1至比较例11的支承玻璃基板的挠曲量和质量中的至少一者的判定为不合格。即，可知比率ε/d为32.0(GPa·cm3/g)以上且比率ε/d大于比率算出值α的本实施例的支承玻璃基板能够兼顾挠曲的抑制与轻量化。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式并不受该实施方式的内容的限定。另外，上述的构成要素包含本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素、所谓均等的要素。进而，上述的构成要素可以适当地组合。进而，可以在不脱离上述的实施方式的主旨的范围内对构成要素进行各种省略、置换或变更。
符号说明
10 支承玻璃基板
d 密度
α 比率算出值
ε 杨氏模量
ε/d 比率

Claims (9)

1.一种支承玻璃基板，其杨氏模量ε相对于密度d的比率ε/d为32.0GPa·cm3/g以上，且是大于比率算出值α的值，该比率算出值α是根据组成而算出的杨氏模量相对于密度的比率，所述杨氏模量ε的单位是GPa，所述密度d的单位是g/cm3，所述比率算出值α的单位是GPa·cm3/g，
比率算出值α由下式表示，单位是GPa·cm3/g，
α＝2·Σ{(Vi·Gi)/Mi)·Xi}
这里，Vi为所述支承玻璃基板所含的金属氧化物的填充参数，Gi为所述支承玻璃基板所含的金属氧化物的解离能，Mi为所述支承玻璃基板中所含的金属氧化物的分子量，Xi为所述支承玻璃基板中所含的金属氧化物的摩尔比。
2.根据权利要求1所述的支承玻璃基板，满足比率ε/d＞比率算出值α+2.0GPa·cm3/g的关系，所述比率ε/d和比率算出值α的单位是GPa·cm3/g。
3.根据权利要求2所述的支承玻璃基板，满足比率ε/d＞比率算出值α+4.0GPa·cm3/g的关系，所述比率ε/d和比率算出值α的单位是GPa·cm3/g。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的支承玻璃基板，其中，比率ε/d为37.0GPa·cm3/g以上，所述比率ε/d的单位是GPa·cm3/g。
5.根据权利要求4所述的支承玻璃基板，其中，比率ε/d为40.0GPa·cm3/g以上，所述比率ε/d的单位是GPa·cm3/g。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的支承玻璃基板，其中，相对于所述支承玻璃基板的总量，选自MgO、CaO和Y2O3中的1种以上的成分的合计含量以摩尔％计为15％～50％的范围。
7.根据权利要求6所述的支承玻璃基板，其中，相对于所述支承玻璃基板的总量，SiO2与Al2O3的合计含量以摩尔％计为50％～85％的范围。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的支承玻璃基板，厚度为0.1mm～0.5mm的范围。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的支承玻璃基板，其是用于制造扇出型晶圆级封装和扇出型面板级封装中的至少一者的支承玻璃基板。
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