JP6715381B1 - 支持ガラス基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】たわみの抑制と軽量化を実現したガラス基板の提供。【解決手段】支持ガラス基板１０は、ヤング率（ＧＰａ）の密度（ｇ／ｃｍ３）に対する比率が、３７．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上であり、かつ、組成から算出されるヤング率（ＧＰａ）の密度（ｇ／ｃｍ３）に対する比率である比率算出値よりも大きい値である。比率算出値は、以下の式で表される。α＝２・Σ｛（Ｖｉ・Ｇｉ）／Ｍｉ）・Ｘｉ｝。ここで、Ｖｉは、支持ガラス基板１０に含まれる金属酸化物の充填パラメータであり、Ｇｉは、支持ガラス基板１０に含まれる金属酸化物の解離エネルギーであり、Ｍｉは、支持ガラス基板１０中に含まれる金属酸化物の分子量であり、Ｘｉは、支持ガラス基板１０中に含まれる金属酸化物のモル比である。【選択図】図１
Description
本発明は、支持ガラス基板に関する。
電子機器の小型化に伴い、これらの電子機器に用いられる半導体デバイスを高密度で実装する技術の要望が高まっている。近年では、半導体デバイスを高密度で実装する技術として、例えば、ファンアウトウェハレベルパッケージ（Ｆａｎ Ｏｕｔ Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ：ＦＯＷＬＰ）やファンアウトパネルレベルパッケージ（Ｆａｎ Ｏｕｔ Ｐａｎｅｌ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ：ＦＯＰＬＰ）が提案されている。以下、ＦＯＷＬＰとＦＯＰＬＰを合わせて、ＦＯＷＬＰ等という。
ＦＯＷＬＰ等においては、半導体デバイスが積層される加工基板のたわみを抑制するために、加工基板を支持する支持ガラス基板を用いる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
ＦＯＷＬＰ等用の支持ガラス基板などの、部材を支持するために用いられる支持ガラス基板は、たわみを抑えることと共に、軽量化も求められる。支持ガラス基板は、たわみを抑えるために厚みを厚くした場合に質量が増加し、軽量化するために厚みを薄くするとたわみが生じやすくなる。そのため、たわみの抑制と軽量化とを両立させることが、困難な場合がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、たわみの抑制と軽量化とを実現可能な支持ガラス基板を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る支持ガラス基板は、ヤング率ε（ＧＰａ）の密度ｄ（ｇ／ｃｍ３）に対する比率ε／ｄ（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）が、３７．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上であり、かつ、組成から算出されるヤング率（ＧＰａ）の密度（ｇ／ｃｍ３）に対する比率である比率算出値α（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）よりも大きい値である。比率算出値α（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）は、以下の式で表される。
α＝２・Σ｛（Ｖｉ・Ｇｉ）／Ｍｉ）・Ｘｉ｝
ここで、Ｖｉは、前記支持ガラス基板に含まれる金属酸化物の充填パラメータであり、Ｇｉは、前記支持ガラス基板に含まれる金属酸化物の解離エネルギーであり、Ｍｉは、前記支持ガラス基板中に含まれる金属酸化物の分子量であり、Ｘｉは、前記支持ガラス基板中に含まれる金属酸化物のモル比である。
α＝２・Σ｛（Ｖｉ・Ｇｉ）／Ｍｉ）・Ｘｉ｝
ここで、Ｖｉは、前記支持ガラス基板に含まれる金属酸化物の充填パラメータであり、Ｇｉは、前記支持ガラス基板に含まれる金属酸化物の解離エネルギーであり、Ｍｉは、前記支持ガラス基板中に含まれる金属酸化物の分子量であり、Ｘｉは、前記支持ガラス基板中に含まれる金属酸化物のモル比である。
本発明によれば、たわみの抑制と軽量化とを実現できる。
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
図１は、本実施形態に係る支持ガラス基板の模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る支持ガラス基板１０は、半導体パッケージの製造用のガラス基板として用いられるものであり、より具体的には、ＦＯＷＬＰ等の製造用の支持ガラス基板である。ただし、支持ガラス基板１０の用途は、ＦＯＷＬＰ等の製造用に限られず任意であり、部材を支持するために用いられるガラス基板であってよい。なお、ＦＯＷＬＰ等とは、上述のように、ＦＯＷＬＰとＦＯＰＬＰとを含むものである。
支持ガラス基板１０は、密度ｄに対するヤング率εの比率ε／ｄを高くすることで、たわみの抑制と軽量化とを両立可能にしている。具体的には、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となり、かつ、以下の式（１）を満たすものとなっている。式（１）における比率算出値αは、支持ガラス基板１０の組成から算出された、支持ガラス基板１０の密度に対するヤング率の比率の算出値であるが、詳細については後述する。
ε／ｄ＞α ・・・（１）
比率ε／ｄは、支持ガラス基板１０のヤング率εの測定値と、支持ガラス基板１０の密度ｄの測定値とを用いて算出された値である。
支持ガラス基板１０のヤング率εは、本実施形態では、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の３８ＤＬ ＰＬＵＳを用いて超音波の伝搬に基づいて測定された際の値である。また、支持ガラス基板１０の密度ｄは、本実施形態ではアルキメデス法を用いて測定された際の値である。比率ε／ｄは、このように実測されたヤング率εを、実測された密度ｄで除することにより、算出される。なお、ヤング率εの単位はＧＰａであり、密度ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、比率ε／ｄの単位はＧＰａ・ｃｍ３／ｇである。
支持ガラス基板１０のヤング率εは、本実施形態では、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の３８ＤＬ ＰＬＵＳを用いて超音波の伝搬に基づいて測定された際の値である。また、支持ガラス基板１０の密度ｄは、本実施形態ではアルキメデス法を用いて測定された際の値である。比率ε／ｄは、このように実測されたヤング率εを、実測された密度ｄで除することにより、算出される。なお、ヤング率εの単位はＧＰａであり、密度ｄの単位はｇ／ｃｍ３であり、比率ε／ｄの単位はＧＰａ・ｃｍ３／ｇである。
比率ε／ｄが測定値を用いた値であるのに対し、比率算出値αは、ヤング率εと密度ｄとの測定値を用いずに、支持ガラス基板１０の組成から算出した値である。ガラスは、その組成からヤング率を算出できることが分かっているため、支持ガラス基板１０の密度に対するヤング率の比率算出値αを、支持ガラス基板１０の組成から算出できる。ここでの支持ガラス基板１０の組成とは、支持ガラス基板１０に含まれる組成物を金属酸化物として換算した際の組成を指す。
より詳しくは、比率算出値αは、金属酸化物のイオンの大きさと結合力とを乗じた値にイオンの重さを除した値を、金属酸化物毎に合計して、２を乗じた値に相当する。具体的には、比率算出値αは、次の式（２）により算出される。
より詳しくは、比率算出値αは、金属酸化物のイオンの大きさと結合力とを乗じた値にイオンの重さを除した値を、金属酸化物毎に合計して、２を乗じた値に相当する。具体的には、比率算出値αは、次の式（２）により算出される。
α＝２・Σ（Ｐｉ・Ｘｉ）＝２・Σ｛（Ｖｉ・Ｇｉ）／Ｍｉ）・Ｘｉ｝ ・・・（２）
ここで、Ｐｉは、（Ｖｉ・Ｇｉ／Ｍｉ）である。Ｖｉ（ｃｍ３／ｍｏｌ）は、支持ガラス基板１０に含まれる金属酸化物の充填パラメータであり、Ｇｉ（ｋＪ／ｃｍ３）は、支持ガラス基板１０に含まれる金属酸化物の解離エネルギーであり、Ｍｉ（ｇ／ｍｏｌ）は、支持ガラス基板１０に含まれる金属酸化物の分子量であり、Ｘｉは、支持ガラス基板１０に含まれる金属酸化物の、支持ガラス基板１０全体に対するモル比である。Ｘｉの単位は無次元である。式（２）に示すように、比率算出値αは、支持ガラス基板１０に含まれる金属酸化物のそれぞれについて算出した値｛（Ｖｉ・Ｇｉ）／Ｍｉ）・Ｘｉ｝を、支持ガラス基板１０に含まれる金属酸化物の全てについて合計して、２を乗じた値である。なお、比率算出値αの単位は、ＧＰａ・ｃｍ３／ｇである。
また、Ｖｉは、次の式（３）で算出され、Ｇｉは、次の式（４）で算出される。
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）
Ｇｉ＝ｄｉ／Ｍｉ・｛ｘ・ΔＨｆ（Ｍｇａｓ）＋ｙ・ΔＨｆ（Ｏｇａｓ）−ΔＨｆ（ＭｘＯｙｃｒｙｓｔａｌ）−（ｘ＋ｙ）・ＲＴ｝ ・・・（４）
ここで、支持ガラス基板１０に含まれる金属酸化物を、ＭｘＯｙとする。
Ｍは、金属元素であり、Ｏは酸素元素であり、ｘは金属元素Ｍの価数であり、ｙは酸素元素Ｏの価数である。
ｒＭは、金属酸化物ＭｘＯｙにおける金属元素Ｍのシャノンのイオン半径であり、ｒＯは、金属酸化物ＭｘＯｙにおける酸素元素Ｏのシャノンのイオン半径である。また、ｄｉは、金属酸化物ＭｘＯｙの密度である。
ΔＨｆ（Ｍｇａｓ）は、気体状態の金属元素Ｍの標準生成エンタルピーであり、ΔＨｆ（Ｏｇａｓ）は、気体状態の酸素元素Ｏの標準生成エンタルピーであり、ΔＨｆ（ＭｘＯｙｃｒｙｓｔａｌ）は、金属酸化物ＭｘＯｙの標準生成エンタルピーである。また、Ｒは、気体定数であり、Ｔは、絶対温度である。
Ｍは、金属元素であり、Ｏは酸素元素であり、ｘは金属元素Ｍの価数であり、ｙは酸素元素Ｏの価数である。
ｒＭは、金属酸化物ＭｘＯｙにおける金属元素Ｍのシャノンのイオン半径であり、ｒＯは、金属酸化物ＭｘＯｙにおける酸素元素Ｏのシャノンのイオン半径である。また、ｄｉは、金属酸化物ＭｘＯｙの密度である。
ΔＨｆ（Ｍｇａｓ）は、気体状態の金属元素Ｍの標準生成エンタルピーであり、ΔＨｆ（Ｏｇａｓ）は、気体状態の酸素元素Ｏの標準生成エンタルピーであり、ΔＨｆ（ＭｘＯｙｃｒｙｓｔａｌ）は、金属酸化物ＭｘＯｙの標準生成エンタルピーである。また、Ｒは、気体定数であり、Ｔは、絶対温度である。
支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上であり、かつ、組成に基づき算出した比率算出値αよりも大きな値となっている。
すなわち、支持ガラス基板１０は、実測によって求められたヤング率と密度との比率ε／ｄが、組成に基づき算出されたヤング率と密度との比率である比率算出値αよりも、大きな値となる部材であるといえる。
支持ガラス基板１０の比率ε／ｄを３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上にすることで、支持ガラス基板１０を薄くして軽量にしても高剛性となるため、たわみを抑制することと、薄くして軽量にすることとを、両立できる。さらに、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、組成に基づき算出された比率算出値αよりも大きな値となっており、言い換えれば、単位密度あたりのヤング率が、組成に基づき予期した値より大きくなっている。
従って、支持ガラス基板１０は、たわみの抑制と軽量化とを、予期した以上の度合いで実現できる。
すなわち、支持ガラス基板１０は、実測によって求められたヤング率と密度との比率ε／ｄが、組成に基づき算出されたヤング率と密度との比率である比率算出値αよりも、大きな値となる部材であるといえる。
支持ガラス基板１０の比率ε／ｄを３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上にすることで、支持ガラス基板１０を薄くして軽量にしても高剛性となるため、たわみを抑制することと、薄くして軽量にすることとを、両立できる。さらに、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、組成に基づき算出された比率算出値αよりも大きな値となっており、言い換えれば、単位密度あたりのヤング率が、組成に基づき予期した値より大きくなっている。
従って、支持ガラス基板１０は、たわみの抑制と軽量化とを、予期した以上の度合いで実現できる。
図２は、本実施形態に係る支持ガラス基板の性能を説明するためのグラフである。図２は、以上説明した比率ε／ｄの範囲をグラフで示したものであり、横軸が比率算出値αであり、縦軸が比率ε／ｄである。線分Ｌ１ａは、比率ε／ｄ＝３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）となる境界線であり、線分Ｌ２ａは、比率ε／ｄ＝比率算出値αとなる境界線である。図２においては、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、線分Ｌ１ａ及び線分Ｌ２ａよりも、縦軸方向において上側にプロットされるといえ、言い換えれば、比率ε／ｄが図２の斜線の領域内にプロットされるといえる。
なお、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、３７．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上であることがより好ましく、４０．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上であることがさらに好ましい。比率ε／ｄが３７．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となることで、たわみの抑制と軽量化とを、より好適に実現でき、比率ε／ｄが４０．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となることで、たわみの抑制と軽量化とを、さらに好適に実現できる。
図２においては、線分Ｌ１ｂが、比率ε／ｄ＝３７．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）となる境界線であり、線分Ｌ１ｃが、比率ε／ｄ＝４０．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）となる境界線である。
図２においては、線分Ｌ１ｂが、比率ε／ｄ＝３７．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）となる境界線であり、線分Ｌ１ｃが、比率ε／ｄ＝４０．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）となる境界線である。
また、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが以下の式（５）を満たすことがより好ましく、式（６）を満たすことがさらに好ましい。式（５）を満たすことで、たわみの抑制と軽量化とを、より好適に実現でき、式（６）を満たすことで、たわみの抑制と軽量化とを、さらに好適に実現できる。
ε／ｄ＞α＋２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ） ・・・（５）
ε／ｄ＞α＋４．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ） ・・・（６）
ε／ｄ＞α＋４．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ） ・・・（６）
図２においては、線分Ｌ２ｂが、ε／ｄ＝α＋２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）となる境界線であり、線分Ｌ２ｃが、ε／ｄ＝α＋４．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）となる境界線である。
次に、支持ガラス基板１０の組成について説明する。本実施形態では、支持ガラス基板１０は、以降で説明する組成で構成することにより、比率ε／ｄを、３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上、かつ、比率算出値αより大きくできるが、以降で説明する組成は一例である。支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上、かつ、比率算出値αより大きくなるものであれば、任意の組成であってよい。
支持ガラス基板１０は、母材料と添加材料とを含む。支持ガラス基板１０は、母材料として、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３を含むことが好ましい。支持ガラス基板１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の合計含有量が、５０％〜８５％であることが好ましく、６０％〜７５％であることがより好ましい。なお、ここでの５０％〜８５％とは、支持ガラス基板１０の全量のモル％を１００％とした場合に、５０％以上８５％以下であることを指し、以降でも同様である。
また、支持ガラス基板１０は、母材料として、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３に加え、Ｂ２Ｏ３を含んでもよい。Ｂ２Ｏ３の含有量は、酸化物基準のモル％表示で、１％〜３０％であることが好ましく、３％〜１０％であることがより好ましい。母材料の含有率をこのような範囲とすることで、比率ε／ｄを高くして、たわみの抑制と軽量化とを好適に実現できる。また、支持ガラス基板１０は、母材料として、Ｐ２Ｏ５、Ｇａ２Ｏ３、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４の少なくとも１つを含んでもよい。
また、支持ガラス基板１０は、母材料として、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３に加え、Ｂ２Ｏ３を含んでもよい。Ｂ２Ｏ３の含有量は、酸化物基準のモル％表示で、１％〜３０％であることが好ましく、３％〜１０％であることがより好ましい。母材料の含有率をこのような範囲とすることで、比率ε／ｄを高くして、たわみの抑制と軽量化とを好適に実現できる。また、支持ガラス基板１０は、母材料として、Ｐ２Ｏ５、Ｇａ２Ｏ３、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４の少なくとも１つを含んでもよい。
添加材料は、金属酸化物である。支持ガラス基板１０は、添加材料として、ＭｇＯとＣａＯとＹ２Ｏ３との少なくとも１つを含む。支持ガラス基板１０は、添加材料の含有量、言い換えればＭｇＯ、ＣａＯ、及びＹ２Ｏ３からなる群から選択される１以上の成分の合計含有量が、酸化物基準のモル％表示で、１５％〜５０％の範囲であることが好ましく、２０％〜４５％であることがより好ましい。
支持ガラス基板１０は、添加材料としてＭｇＯとＣａＯとＹ２Ｏ３とのうち、ＭｇＯのみを含むこと、ＭｇＯ及びＣａＯのみを含むこと、ＭｇＯとＣａＯとＹ２Ｏ３との全てを含むこと、又は、Ｙ２Ｏ３のみを含むことが、好ましい。支持ガラス基板１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＭｇＯを１１％〜３５％含むことが好ましく、２０％〜３０％含むことがより好ましい。また、支持ガラス基板１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＣａＯを７％〜３２％含むことが好ましく、８％〜１５％含むことがより好ましい。また、支持ガラス基板１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｙ２Ｏ３を２．８％〜２０％含むことが好ましい。添加材料の含有率をこれらの範囲とすることで、比率ε／ｄを高くして、たわみの抑制と軽量化とを好適に実現できる。また、支持ガラス基板１０は、添加材料として、ＭｇＯ、ＣａＯ、及びＹ２Ｏ３からなる群から選ばれる少なくとも１つに加えて、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、及びＺｎＯからなる群から選ばれる少なくとも１つを含んでよい。
支持ガラス基板１０は、添加材料としてＭｇＯとＣａＯとＹ２Ｏ３とのうち、ＭｇＯのみを含むこと、ＭｇＯ及びＣａＯのみを含むこと、ＭｇＯとＣａＯとＹ２Ｏ３との全てを含むこと、又は、Ｙ２Ｏ３のみを含むことが、好ましい。支持ガラス基板１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＭｇＯを１１％〜３５％含むことが好ましく、２０％〜３０％含むことがより好ましい。また、支持ガラス基板１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＣａＯを７％〜３２％含むことが好ましく、８％〜１５％含むことがより好ましい。また、支持ガラス基板１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｙ２Ｏ３を２．８％〜２０％含むことが好ましい。添加材料の含有率をこれらの範囲とすることで、比率ε／ｄを高くして、たわみの抑制と軽量化とを好適に実現できる。また、支持ガラス基板１０は、添加材料として、ＭｇＯ、ＣａＯ、及びＹ２Ｏ３からなる群から選ばれる少なくとも１つに加えて、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、及びＺｎＯからなる群から選ばれる少なくとも１つを含んでよい。
さらに言えば、支持ガラス基板１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２の含有量が４０％〜６０％であり、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０％〜３０％であり、ＭｇＯの含有量が２０％〜３０％であることが好ましい。この場合、支持ガラス基板１０は、不可避的不純物を除き、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＭｇＯ以外を含まないことが好ましい。
なお、支持ガラス基板１０は、焼結体を含まない。すなわち、支持ガラス基板１０は、焼結体でないガラスである。ここでの焼結体とは、複数の粒子を融点より低い温度で加熱して、粒子同士を結合させた部材を指す。焼結体は、空孔を含むため気孔率がある程度高くなるが、支持ガラス基板１０は、焼結体でないため、気孔率が低く、通常０％である。ただし、不可避な微量な気孔を含むことは許容される。ここでの気孔率は、いわゆる真の気孔率であり、外部に連通する気孔（空孔）及び外部に連通しない気孔（空孔）との容積の和を、全容積（見かけの容積）で除した値を指す。気孔率は、例えばＪＩＳ Ｒ １６３４に従って測定できる。
また、支持ガラス基板１０に使用されるガラスは通常非晶質のガラス、すなわち非晶質固体である。またこのガラスは表面や内部に結晶を含む結晶化ガラスであってもよいが、密度の観点から非晶質のガラスが好ましい。焼結体（セラミックス）は透過率が低く、密度が大きくなるため使用できない。
次に、支持ガラス基板１０の形状について説明する。図１に示すように、支持ガラス基板１０は、一方の表面である第１表面１２と、他方の表面である第２表面１４と、側面１６とを含む板状のガラス基板である。第２表面１４は、第１表面１２と反対側の表面であり、例えば第１表面１２と平行である。側面１６は、支持ガラス基板１０の側面であり、第１表面１２と第２表面１４を連結する端面であるともいえる。
支持ガラス基板１０は、平面視で、すなわち第１表面１２に直交する方向から見た場合に、円形となる円板形状である。ただし、支持ガラス基板１０は、円板形状に限られず任意の形状であってよく、例えば矩形などの多角形状の板であってもよい。
支持ガラス基板１０は、平面視で、すなわち第１表面１２に直交する方向から見た場合に、円形となる円板形状である。ただし、支持ガラス基板１０は、円板形状に限られず任意の形状であってよく、例えば矩形などの多角形状の板であってもよい。
また、支持ガラス基板１０の厚みＤ２、すなわち第１表面１２と第２表面１４との間の長さは、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることがさらに好ましい。厚みＤ２を０．１ｍｍ以上とすることで、支持ガラス基板１０が薄くなり過ぎることを抑えて、たわみや衝撃による破損を抑制できる。厚みＤ２を２．０ｍｍ以下とすることで、重くなることを抑制でき、厚みＤ２を０．５ｍｍ以下とすることで、重くなることをさらに好適に抑制できる。
支持ガラス基板１０の製造方法は、特に限定されず任意であるが、例えば、支持ガラス基板１０に含まれる化合物の原料となる、珪砂やソーダ灰などの各種原料を、連続溶融炉に投入して、１５００℃〜１６００℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給し、供給された溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することで、支持ガラス基板１０を製造してよい。なお、支持ガラス基板１０の製造は種々の方法を採用可能であり、例えば溶融キャスト法、ダウンドロー法（例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウン法及びリドロー法など）、フロート法、ロールアウト法及びプレス法などが挙げられる。
次に、支持ガラス基板１０を、ＦＯＷＬＰ製造に用いた場合の製造工程の一例について説明する。ＦＯＷＬＰ製造においては、支持ガラス基板１０上に、複数の半導体チップを貼り合わせて、半導体チップを封止材で覆って素子基板を形成する。そして、支持ガラス基板１０と素子基板とを分離して、素子基板の半導体チップと反対側を、例えば別の支持ガラス基板１０上に貼り合わせる。そして、半導体チップ上に配線や半田バンプなどを形成して、素子基板と支持ガラス基板１０とを再度分離する。そして、素子基板を半導体チップ毎に切断して個片化することで、半導体デバイスが得られる。
以上説明したように、本実施形態に係る支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となり、かつ、比率算出値αよりも大きい値となる。比率ε／ｄは、支持ガラス基板１０の、ヤング率εの密度ｄに対する比率である。比率算出値αは、支持ガラス基板１０の組成から算出されるヤング率の密度に対する比率であり、上記の式（２）で表される。
ガラス基板は、たわみの抑制と軽量化とを両立することが求められる場合がある。しかし、通常、たわみを抑えるには、厚みを厚くする必要があるが、軽量化するためには厚みを薄くする必要があるため、たわみの抑制と軽量化との両立は困難である。それに対し、本実施形態に係る支持ガラス基板１０は、支持ガラス基板１０の比率ε／ｄを、３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上にすることで、軽量化のために支持ガラス基板１０を薄くしても、ヤング率が高いためたわみを抑えることか可能となり、たわみの抑制と軽量化との両立を実現できる。
さらに、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、組成に基づき算出された比率算出値αよりも大きな値となっており、言い換えれば、単位密度あたりのヤング率が、組成に基づき予期した値より大きくなっている。従って、支持ガラス基板１０は、たわみの抑制と軽量化とを、予期した以上の度合いで実現できる。
さらに、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが、組成に基づき算出された比率算出値αよりも大きな値となっており、言い換えれば、単位密度あたりのヤング率が、組成に基づき予期した値より大きくなっている。従って、支持ガラス基板１０は、たわみの抑制と軽量化とを、予期した以上の度合いで実現できる。
また、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄ＞比率算出値α＋２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）の関係を満たすことが好ましく、比率ε／ｄ＞比率算出値α＋４．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）を満たすことがより好ましい。これらの関係を満たすことで、たわみの抑制と軽量化とを、より好適に実現できる。
また、支持ガラス基板１０は、比率ε／ｄが３７．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となることが好ましく、比率ε／ｄが４０．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となることがより好ましい。比率ε／ｄがこの値となることで、たわみの抑制と軽量化とを、より好適に実現できる。
また、支持ガラス基板１０は、ＭｇＯ、ＣａＯ、及びＹ２Ｏ３からなる群から選択される１以上の成分の合計含有量が、モル％で、支持ガラス基板１０の全量に対し、１５％〜５０％の範囲であることが好ましい。支持ガラス基板１０は、このような材料を、このような量含むことで、ヤング率εを想定より高くして、たわみの抑制と軽量化とを、より好適に実現できる。
また、支持ガラス基板１０は、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３との合計含有量が、モル％で、支持ガラス基板１０の全量に対し、５０％〜８５％の範囲であることが好ましい。支持ガラス基板１０は、このような組成となることで、ヤング率εを想定より高くして、たわみの抑制と軽量化とを、より好適に実現できる。
また、支持ガラス基板１０は、厚みＤ２が、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲であることが好ましい。厚みＤ２をこの範囲とすることで、たわみや衝撃による破損を抑制しつつ、軽量化できる。
また、支持ガラス基板１０は、焼結体ではないガラスである。支持ガラス基板１０は、焼結体でないため、密度が高くなり過ぎることを抑制して軽量化でき、また、焼結体が有するような気孔により光が散乱されることがないため、光透過率を確保できる。
また、支持ガラス基板１０は、非晶質のガラスであることが好ましい。支持ガラス基板１０は、非晶質のガラスであるため、密度が高くなり過ぎることを抑制して軽量化できる。
支持ガラス基板１０は、ＦＯＷＬＰ等、言い換えればファンアウトウェハレベルパッケージ及びファンアウトパネルレベルパッケージの少なくとも一方の製造用の支持ガラス基板であることが好ましい。この支持ガラス基板１０をファンアウトウェハレベルパッケージ製造及びファンアウトパネルレベルパッケージ製造の少なくとも一方に用いることで、半導体パッケージの製造を好適に行う事ができる。
（実施例）
次に、実施例について説明する。尚、発明の効果を奏する限りにおいて実施態様を変更しても構わない。
実施例及び比較例においては、組成が異なる支持ガラス基板を作製した。そして、それぞれの支持ガラス基板について、比率算出値αを算出し、ヤング率ε及び密度ｄを測定して比率ε／ｄを算出した。また、それぞれの支持ガラス基板について、たわみ量及び質量も測定して、たわみ量及び質量に基づき評価を行った。以下、より詳細に説明する。
次に、実施例について説明する。尚、発明の効果を奏する限りにおいて実施態様を変更しても構わない。
実施例及び比較例においては、組成が異なる支持ガラス基板を作製した。そして、それぞれの支持ガラス基板について、比率算出値αを算出し、ヤング率ε及び密度ｄを測定して比率ε／ｄを算出した。また、それぞれの支持ガラス基板について、たわみ量及び質量も測定して、たわみ量及び質量に基づき評価を行った。以下、より詳細に説明する。
表１は、実施例及び比較例における支持ガラス基板に用いた材料を示す表である。表１は、実施例１から実施例１７までと、比較例１から比較例１１までとの支持ガラス基板についての、支持ガラス基板の作製に用いた材料の、酸化物基準のモル％表示での含有量を示している。
実施例及び比較例においては、それぞれ表１に記載の組成で溶融キャスト法を用いて、直径が３２０ｍｍで厚みが６ｍｍの素板を製造した。次に、素板の中心から直径が３００ｍｍで厚みが３ｍｍの板を、複数枚切り出した。これらの板の両面を、酸化セリウムを研磨材として用いて両面研磨を行い、それぞれ厚み０．４ｍｍ、０．７ｍｍ、１．３ｍｍ、２．０ｍｍになるよう調整して、支持ガラス基板を作製した。
このようにして作製した支持ガラス基板をサンプルとして、評価を行った。
実施例及び比較例においては、それぞれ表１に記載の組成で溶融キャスト法を用いて、直径が３２０ｍｍで厚みが６ｍｍの素板を製造した。次に、素板の中心から直径が３００ｍｍで厚みが３ｍｍの板を、複数枚切り出した。これらの板の両面を、酸化セリウムを研磨材として用いて両面研磨を行い、それぞれ厚み０．４ｍｍ、０．７ｍｍ、１．３ｍｍ、２．０ｍｍになるよう調整して、支持ガラス基板を作製した。
このようにして作製した支持ガラス基板をサンプルとして、評価を行った。
実施例及び比較例においては、サンプルとして作製した支持ガラス基板のそれぞれについて、表１に示した材料組成に基づき、比率算出値αを算出した。そして、サンプルとして作製した支持ガラス基板のそれぞれについて、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の３８ＤＬ ＰＬＵＳを用いてヤング率εを測定し、アルキメデス法により密度ｄを測定して、測定したヤング率ε及び密度ｄに基づき、比率ε／ｄを算出した。
図３は、実施例及び比較例におけるたわみの測定方法を示す模式図である。実施例及び比較例においては、サンプルとして作製した支持ガラス基板のそれぞれについて、自重によるたわみを測定した。具体的には、図３に示すように、サンプルとした支持ガラス基板の第２表面１４を支持部Ｂで３点支持した際の、第１表面１２の中央部分（図３の矢印箇所）におけるたわみ量を、神津精機製のＤｙｖｏｃｅで測定した。なお、支持部Ｂの直径は、１．６ｍｍであり、支持部Ｂを、支持ガラス基板の外周部から径方向内側に５．０ｍｍの箇所に中心位置が重なるように配置した。また、サンプルとして作製した支持ガラス基板のそれぞれについて、質量を測定した。
表２は、実施例及び比較例の評価結果を示す表である。図４は、実施例及び比較例の支持ガラス基板の特性を示すグラフである。表２は、サンプルとした支持ガラス基板毎の、比率算出値α、ヤング率ε、密度ｄ、比率ε／ｄ、厚みＤ２毎のたわみ量、厚みが２．０ｍｍのサンプルの質量、たわみ及び質量の判定結果、及び、総合判定結果を示している。
表２に示すように、実施例１から実施例１７では、比率ε／ｄが３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となり、かつ、比率ε／ｄが比率算出値αより大きくなっている。一方、比較例１から比較例１１では、比率ε／ｄが３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上という条件と、比率ε／ｄが比率算出値αより大きいという条件との、少なくとも一方を満たしてない。
図４は、サンプルとした支持ガラス基板の、比率ε／ｄと比率算出値αとの関係をプロットしたグラフである。図４の黒丸が、実施例１から実施例１７の支持ガラス基板であり、バツが、比較例１から比較例１１の支持ガラス基板を示している。図４においても、実施例１から実施例１７の支持ガラス基板が、比率ε／ｄが３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となり、かつ、比率ε／ｄが比率算出値αより大きくなっており、比較例１から比較例１１の支持ガラス基板が、それらの条件の少なくとも一方を満たしていないことが分かる。図４によると、本実施例においては、比率ε／ｄが算出値である比率算出値αから逸脱しているが、比較例においては、特に比率ε／ｄが高めのサンプルの比率ε／ｄが、算出値である比率算出値αから逸脱していないことが分かる。
表２に示すように、実施例１から実施例１７では、比率ε／ｄが３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となり、かつ、比率ε／ｄが比率算出値αより大きくなっている。一方、比較例１から比較例１１では、比率ε／ｄが３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上という条件と、比率ε／ｄが比率算出値αより大きいという条件との、少なくとも一方を満たしてない。
図４は、サンプルとした支持ガラス基板の、比率ε／ｄと比率算出値αとの関係をプロットしたグラフである。図４の黒丸が、実施例１から実施例１７の支持ガラス基板であり、バツが、比較例１から比較例１１の支持ガラス基板を示している。図４においても、実施例１から実施例１７の支持ガラス基板が、比率ε／ｄが３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となり、かつ、比率ε／ｄが比率算出値αより大きくなっており、比較例１から比較例１１の支持ガラス基板が、それらの条件の少なくとも一方を満たしていないことが分かる。図４によると、本実施例においては、比率ε／ｄが算出値である比率算出値αから逸脱しているが、比較例においては、特に比率ε／ｄが高めのサンプルの比率ε／ｄが、算出値である比率算出値αから逸脱していないことが分かる。
また、表２のたわみ量の判定では、
たわみ量が０．８ｍｍ未満の場合を二重丸とし、
たわみ量が０．８ｍｍ以上０．９ｍｍ未満の場合を丸とし、
たわみ量が０．９ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の場合を三角とし、
たわみ量が１．０ｍｍ以上の場合をバツとした。
二重丸、丸、三角を、合格として判定した。
また、表２の質量の判定では、
質量が４００ｇ未満の場合を二重丸とし、
質量が４００ｇ以上４３０ｇ未満の場合を丸とし、
質量が４３０ｇ以上５００ｇ未満の場合を三角とし、
質量が５００ｇ以上の場合をバツとした。
二重丸、丸、三角を、合格として判定した。
そして、たわみ量及び質量の両方が二重丸の場合、総合判定を二重丸とし、
たわみ量及び質量の両方が丸以上かつ、少なくとも一方が丸の場合、総合判定を丸とし、
たわみ量及び質量の両方が三角以上かつ、少なくとも１方が三角の場合、総合判定を三角とし、
たわみ量及び質量の少なくとも一方がバツの場合、総合判定をバツとした。
総合判定においても、二重丸、丸、三角を、合格として判定した。
たわみ量が０．８ｍｍ未満の場合を二重丸とし、
たわみ量が０．８ｍｍ以上０．９ｍｍ未満の場合を丸とし、
たわみ量が０．９ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の場合を三角とし、
たわみ量が１．０ｍｍ以上の場合をバツとした。
二重丸、丸、三角を、合格として判定した。
また、表２の質量の判定では、
質量が４００ｇ未満の場合を二重丸とし、
質量が４００ｇ以上４３０ｇ未満の場合を丸とし、
質量が４３０ｇ以上５００ｇ未満の場合を三角とし、
質量が５００ｇ以上の場合をバツとした。
二重丸、丸、三角を、合格として判定した。
そして、たわみ量及び質量の両方が二重丸の場合、総合判定を二重丸とし、
たわみ量及び質量の両方が丸以上かつ、少なくとも一方が丸の場合、総合判定を丸とし、
たわみ量及び質量の両方が三角以上かつ、少なくとも１方が三角の場合、総合判定を三角とし、
たわみ量及び質量の少なくとも一方がバツの場合、総合判定をバツとした。
総合判定においても、二重丸、丸、三角を、合格として判定した。
表２に示すように、実施例１から実施例１７に係る支持ガラス基板は、たわみ量及び質量の判定が、合格となっている。一方、比較例１から比較例１１に係る支持ガラス基板は、たわみ量及び質量の少なくとも一方の判定が、不合格となっている。すなわち、比率ε／ｄが３２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となり、かつ、比率ε／ｄが比率算出値αより大きくなる本実施例の支持ガラス基板は、たわみの抑制と軽量化を両立できることが分かる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
１０ 支持ガラス基板
ｄ 密度
α 比率算出値
ε ヤング率
ε／ｄ 比率
ｄ 密度
α 比率算出値
ε ヤング率
ε／ｄ 比率
Claims (6)
- ヤング率ε（ＧＰａ）の密度ｄ（ｇ／ｃｍ３）に対する比率ε／ｄ（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）が、３７．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上であり、かつ、組成から算出されるヤング率（ＧＰａ）の密度（ｇ／ｃｍ３）に対する比率である比率算出値α（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）よりも大きい値である支持ガラス基板であって、
モル％で前記支持ガラス基板の全量に対し、ＳｉＯ ２ の含有量が４０％〜６０％の範囲であり、Ａｌ ２ Ｏ ３ の含有量が２０％〜３０％の範囲であり、ＭｇＯの含有量が２０％〜３０％であり、不可避的不純物を除き、ＳｉＯ ２ 、Ａｌ ２ Ｏ ３ 、及びＭｇＯ以外を含まず、
又は、モル％で前記支持ガラス基板の全量に対し、ＳｉＯ ２ とＡｌ ２ Ｏ ３ との合計含有量が６０％〜７５％の範囲であり、ＭｇＯの含有量が２０％〜３０％であり、ＣａＯの含有量が８％〜１５％であり、不可避的不純物を除き、ＳｉＯ ２ 、Ａｌ ２ Ｏ ３ 、ＭｇＯ、及びＣａＯ以外を含まない、
ファンアウトウェハレベルパッケージ及びファンアウトパネルレベルパッケージの少なくとも一方の製造用の、支持ガラス基板。
比率算出値α（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）は、以下の式で表される。
α＝２・Σ｛（Ｖｉ・Ｇｉ）／Ｍｉ）・Ｘｉ｝
ここで、Ｖｉは、前記支持ガラス基板に含まれる金属酸化物の充填パラメータであり、Ｇｉは、前記支持ガラス基板に含まれる金属酸化物の解離エネルギーであり、Ｍｉは、前記支持ガラス基板中に含まれる金属酸化物の分子量であり、Ｘｉは、前記支持ガラス基板中に含まれる金属酸化物のモル比である。 - 比率ε／ｄ（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）＞比率算出値α（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）＋２．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）の関係を満たす、請求項１に記載の支持ガラス基板。
- 比率ε／ｄ（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）＞比率算出値α（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）＋４．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）の関係を満たす、請求項２に記載の支持ガラス基板。
- 比率ε／ｄ（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）が、４０．０（ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）以上となる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の支持ガラス基板。
- 厚みが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の支持ガラス基板。
- 非晶質のガラスである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の支持ガラス基板。
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