JP6866850B2 - 支持結晶化ガラス基板及びこれを用いた積層体 - Google Patents
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Description
本発明は、支持結晶化ガラス基板及びこれを用いた積層体に関し、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結晶化ガラス基板及びこれを用いた積層体に関する。
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の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な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、従来のウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ）は、バンプをウェハの状態で形成した後、ダイシングで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の封止材でモールドして、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２００℃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。
このような事情から、加工基板の寸法変化を抑制するために、ガラス基板を用いて、加工基板を支持することが検討されている（特許文献１参照）。
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、支持基板とし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、赤外光等の光を透過し易い。よって、支持基板としてガラス基板を用いると、紫外線硬化型接着剤等により接着層等を設けると、加工基板とガラス基板を容易に固定することができる。更に、赤外線を吸収する剥離層等を設けると、加工基板とガラス基板を容易に分離することもできる。別の方式として、紫外線硬化型テープ等により接着層等を設けると、加工基板とガラス基板を容易に固定、分離することができる。
ところで、加工基板とガラス基板の熱膨張係数が不整合であると、加工処理時に加工基板の寸法変化（特に、反り変形）が生じ易くなる。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。
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、加工基板の熱膨張係数が高くなるが、この場合、ガラス基板のガラス組成中にアルカリ金属酸化物を３０質量％程度導入して、ガラス基板の熱膨張係数を上昇させる必要がある。
しかし、ガラス基板のガラス組成中にアルカリ金属酸化物を過剰に導入すると、ガラス基板からアルカリ溶出量が多くなる。結果として、半導体パッケージプロセスにおいて、薬液を使用する工程（例えば、支持ガラス基板をリサイクルする際に、支持ガラス基板の表面に付着した樹脂等を薬液除去する工程）を通し難くなる。
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、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に、加工基板の寸法変化を生じさせ難く、且つアルカリ溶出量が少ない支持基板及びこれを用いた積層体を創案することにより、半導体パッケージの高密度実装に寄与することである。
本発明者は、種々の実験を繰り返した結果、ガラスマトリクス中に高膨張の結晶を析出させた結晶化ガラス基板を支持基板に用いることにより、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、本発明の支持結晶化ガラス基板は、加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板であって、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が７０×１０−７／℃超であり、且つ１９５×１０−７／℃以下であることを特徴とする。ここで、「３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定可能である。
本発明では、支持基板として高膨張の結晶を析出させた結晶化ガラス基板を用いる。ガラスマトリクス中に高膨張の結晶を析出させると、熱膨張係数を高めるために、組成中にアルカリ金属酸化物を過剰に導入する必要がなくなる。その結果、支持結晶化ガラス基板のアルカリ溶出量を低減することが可能になる。なお、結晶化ガラス基板は、ガラス基板と同様にして、表面を平滑化し易く、剛性を有し、更に光透過性を付与することも可能である。
更に、本発明の支持結晶化ガラス基板では、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が７０×１０−７／℃超であり、且つ１９５×１０−７／℃以下に規制されている。このようにすれば、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に、加工基板と支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が整合し易くなる。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。
第二に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板であって、３０〜５００℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が７０×１０−７／℃超であり、且つ１９５×１０−７／℃以下であることを特徴とする。ここで、「３０〜５００℃の温度範囲における平均線熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定可能である。
第三に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、半導体パッケージの製造工程に用いることが好ましい。
第四に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、ヤング率が７０ＧＰａ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。
組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ３０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ０〜１０％、Ｐ２Ｏ５ ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０〜２５％、Ｋ２Ｏ ０〜７％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜３０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、ＭｎＯ ０〜２０％、ＴｉＯ２ ０〜２０％、Ｙ２Ｏ３ ０〜２０％を含有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
第六に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、α−クリストバライト、二珪酸リチウム、α−クォーツ、カーネギアイト、スピネル、ガーナイト、ガラクサイト、エンスタタイト及びこれらの固溶体の一種又は二種以上が析出していることが好ましい。これらの結晶を析出させると、支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数を高めることができる。
第七に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、主結晶として、β−ユークリプタイト、β−スポジュメン、β−クリストバライト、β−クォーツ及びこれらの固溶体が析出していないことが好ましい。このようにすれば、支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が不当に低下する事態を回避することができる。ここで、「主結晶」は、析出結晶量が最も多い結晶を指す。
第八に、本発明の支持結晶化ガラス基板は、板厚が２．０ｍｍ未満であり、全体板厚偏差が３０μｍ以下であり、且つ反り量が６０μｍ以下であることが好ましい。ここで、「全体板厚偏差」は、支持ガラス基板全体の最大板厚と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。「反り量」は、支持結晶化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。
第九に、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結晶化ガラス基板とを備える積層体であって、支持結晶化ガラス基板が上記の支持結晶化ガラス基板であることが好ましい。
第十に、本発明の積層体は、加工基板が、少なくとも封止材でモールドされた半導体チップを備えることが好ましい。
第十一に、本発明の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結晶化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、支持結晶化ガラス基板として、上記の支持結晶化ガラス基板を用いることが好ましい。
第十二に、本発明の半導体パッケージの製造方法は、加工処理が、加工基板の一方の表面に配線する工程を含むことが好ましい。
第十三に、本発明の半導体パッケージの製造方法は、加工処理が、加工基板の一方の表面に半田バンプを形成する工程を含むことが好ましい。
第十四に、本発明の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が好ましい。
第十五に、本発明の電子機器は、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が好ましい。
本発明の支持結晶化ガラス基板において、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数は、７０×１０−７／℃超、且つ１９５×１０−７／℃以下であり、好ましくは９０×１０−７／℃超、且つ１９５×１０−７／℃以下、より好ましくは１００×１０−７／℃以上、且つ１６０×１０−７／℃以下、特に好ましくは１１０×１０−７／℃以上、且つ１５０×１０−７／℃以下である。３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が上記範囲外になると、加工基板と支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が整合し難くなる。そして、両者の熱膨張係数が不整合になると、加工処理時に加工基板の寸法変化（特に、反り変形）が生じ易くなる。
本発明の支持結晶化ガラス基板において、３０〜５００℃の温度範囲における平均線熱膨張係数は、７０×１０−７／℃超、且つ１９５×１０−７／℃以下であり、好ましくは９０×１０−７／℃超、且つ１９５×１０−７／℃以下であり、より好ましくは１００×１０−７／℃以上、且つ１６０×１０−７／℃以下、特に好ましくは１１０×１０−７／℃以上、且つ１５０×１０−７／℃以下である。３０〜５００℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が上記範囲外になると、加工基板と支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が整合し難くなる。そして、両者の熱膨張係数が不整合になると、加工処理時に加工基板の寸法変化（特に、反り変形）が生じ易くなる。
ヤング率は、好ましくは７０ＧＰａ以上、７５ＧＰａ以上、８０ＧＰａ以上、８３ＧＰａ以上、特に８５ＧＰａ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。
組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ３０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ０〜１０％、Ｐ２Ｏ５ ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０〜２５％、Ｋ２Ｏ ０〜７％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜３０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％を含有することが好ましく、組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ３０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ０〜１０％、Ｐ２Ｏ５ ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０〜２５％、Ｋ２Ｏ ０〜７％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜３０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、ＭｎＯ ０〜２０％、ＴｉＯ２ ０〜２０％、Ｙ２Ｏ３ ０〜２０％を含有することがより好ましい。上記のように各成分の含有量を限定した理由を以下に示す。なお、各成分の含有量の説明において、％表示は、特に断りがある場合を除き、質量％を表す。
ＳｉＯ２は、ガラスの骨格を形成する主成分であり、またα−クリストバライト、α−クォーツ等を析出させるための成分である。しかし、ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、ヤング率、耐酸性が低下し易くなる。よって、ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは３０〜８０％、３３〜７７％、３５〜７６％、３７〜７５％、特に３９〜７４％である。
Ａｌ２Ｏ３は、ヤング率を高める成分であると共に、分相、失透を抑制する成分である。しかし、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、相転移によりβ−スポジュメン等の低膨張結晶が析出し易くなり、また高温粘度が高くなり、溶融性、成形性が低下し易くなる。よって、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１〜２５％、２〜２３％、２．５〜２１％、３〜１９％、特に３．５〜１７％である。
Ｂ２Ｏ３は、溶融性、耐失透性を高める成分である。しかし、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ヤング率、耐酸性が低下し易くなる。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜１０％、０〜８％、０〜５％、０〜３％、特に０〜１％である。
Ｐ２Ｏ５は、結晶核を生成させるための成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５を多量に導入すると、ガラスが分相し易くなる。よって、Ｐ２Ｏ５の含有量は、好ましくは０〜２０％、１．２〜１９％、１．４〜１８％、特に１．５〜１７％である。
Ｌｉ２Ｏは、ヤング率や熱膨張係数を高める成分であり、また高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、二珪酸リチウム等を析出させるための成分である。しかし、Ｌｉ２Ｏの含有量が多過ぎると、アルカリ溶出量が多くなり易い。よって、Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは０〜１５％、６〜１４％、７〜１３％、特に９〜１２％である。
Ｎａ２Ｏは、熱膨張係数を高める成分であり、また高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高めると共に、カーネギアイト等を析出させるための成分である。また、ガラス原料の初期の溶融に寄与する成分である。しかし、Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると、アルカリ溶出量が多くなり易い。よって、Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは０〜２５％、０．１〜２４％、０．５〜２３％、特に１〜２３％である。
Ｋ２Ｏは、熱膨張係数を高める成分であり、また高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める共に、析出結晶の粗大化を抑制する成分である。しかし、Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、アルカリ溶出量が多くなり易い。よって、Ｋ２Ｏの含有量は、好ましくは０〜７％、０．１〜６％、０．５〜５％、１〜４％、特に２〜３％である。なお、析出結晶が粗大化すると、研磨処理により全体板厚偏差を低減し難くなる。
ＭｇＯは、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であると共に、スピネル等を析出させるための成分である。またアルカリ土類金属酸化物の中では、ヤング率を顕著に高める成分である。しかし、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなる。よって、ＭｇＯの含有量は、好ましくは０〜１５％、０．５〜1４％、０．５〜１３％、特に０．８〜１２％である。
ＣａＯは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分である。またアルカリ土類金属酸化物の中では、導入原料が比較的安価であるため、バッチコストを低廉化する成分であるが、その含有量が多過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなる。よって、ＣａＯの含有量は、好ましくは０〜５％、０〜３％、０〜１％、特に０〜０．５％である。
ＳｒＯは、分相を抑制する成分であり、また析出結晶の粗大化を抑制する成分であるが、その含有量が多過ぎると、熱処理により結晶を析出させることが困難になる。よって、ＳｒＯの含有量は、好ましくは０〜５％、０〜３％、０〜１．５％、特に０〜１％未満である。
ＢａＯは、析出結晶の粗大化を抑制する成分であるが、その含有量が多過ぎると、熱処理により結晶を析出させることが困難になる。よって、ＢａＯの含有量は、好ましくは０〜５％、０〜４％、特に０〜３％未満である。
ＺｎＯは、高温粘性を下げて、溶融性を顕著に高める成分であると共に、ガーナイト等を析出させるための成分である。更に析出結晶の粗大化を抑制する成分である。しかし、ＺｎＯの含有量が多過ぎると、成形時にガラスが失透し易くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０〜３０％、０〜２８％、０〜２６％、特に０．１〜２４％である。
ＺｒＯ２は、結晶核を生成させるための成分であり、また耐薬品性、ヤング率を改善する成分である。しかし、ＺｒＯ２を多量に導入すると、ガラスが失透し易くなり、また導入原料が難熔解性であるため、未熔解の異物が結晶化ガラス基板内に混入する虞がある。よって、ＺｒＯ２の含有量は、好ましくは０〜１０％、０．１〜８％、０．５〜７％、特に１〜５％である。
上記成分以外にも、任意成分として、他の成分を導入してもよい。なお、上記成分以外の他の成分の含有量は、本発明の効果を的確に享受する観点から、合量で１０％以下、特に５％以下が好ましい。
ＴｉＯ２は、結晶核を生成させるための成分であり、また耐薬品性、ヤング率を改善する成分である。しかし、ＴｉＯ２を多量に導入すると、ガラスが着色し、透過率が低下し易くなる。よって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは０〜２０％、１〜１９％、１〜１８％、特に１〜１７％である。
Ｙ２Ｏ３は、ガラスのヤング率を高める成分である。しかし、Ｙ２Ｏ３は、結晶成長を抑制する効果も有する。よって、Ｙ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜１０％、０．５〜８％、特に２〜６％である。
ＭｎＯは、ガラクサイトを析出させるための成分である。ＭｎＯの含有量が多過ぎると、液相粘度が急激に上昇する。よって、ＭｎＯの含有量は、好ましくは５〜３０％、５〜２５％、特に５〜１５％である。
Ｆｅ２Ｏ３は、不純物成分、或いは清澄剤成分として導入し得る成分である。しかし、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、紫外線透過率が低下する虞がある。すなわち、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、接着層、剥離層を介して、加工基板と支持結晶化ガラス基板の接着と脱着を適正に行うことが困難になる。よって、Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０．０５％以下、０．０３％以下、特に０．０２％以下である。なお、本発明でいう「Ｆｅ２Ｏ３」は、２価の酸化鉄と３価の酸化鉄を含み、２価の酸化鉄は、Ｆｅ２Ｏ３に換算して、取り扱うものとする。他の酸化物についても、同様にして、表記の酸化物を基準にして取り扱うものとする。
Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３には、歪点、ヤング率等を高める働きがある。しかし、これらの成分の含有量が各々５％、特に１％より多いと、バッチコストが高騰する虞がある。
清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３が有効に作用するが、環境的観点で言えば、この成分を極力低減することが好ましい。Ａｓ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下であり、実質的に含有させないことが望ましい。ここで、「実質的に〜を含有しない」とは、組成中の明示の成分の含有量が０．０５％未満の場合を指す。
Ｓｂ２Ｏ３は、低温域で良好な清澄作用を有する成分である。Ｓｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜１％、０．０１〜０．７％、特に０．０５〜０．５％である。Ｓｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラスが着色し易くなる。なお、Ｓｂ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、上記効果を享受し難くなる。
ＳｎＯ２は、高温域で良好な清澄作用を有する成分であり、また高温粘性を低下させる成分である。ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは０〜１％、０．００１〜１％、０．０１〜０．９％、特に０．０５〜０．７％である。ＳｎＯ２の含有量が多過ぎると、Ｓｎ系の異種結晶が析出し易くなる。なお、ＳｎＯ２の含有量が少な過ぎると、上記効果を享受し難くなる。
Ｃｌは、ガラスの溶融を促進する成分である。組成中にＣｌを導入すれば、溶融温度の低温化、清澄作用の促進を図ることができ、結果として、溶融コストの低廉化、ガラス製造窯の長寿命化を達成し易くなる。しかし、Ｃｌの含有量が多過ぎると、ガラス製造窯周囲の金属部品を腐食させる虞がある。よって、Ｃｌの含有量は、好ましくは３％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。
清澄剤として、ガラス特性が損なわれない限り、Ｆ、ＳＯ３、Ｃ、或いはＡｌ、Ｓｉ等の金属粉末を各々３％程度まで導入してもよい。また、ＣｅＯ２等も３％程度まで導入し得るが、紫外線透過率の低下に留意する必要がある。
本発明の結晶化ガラス基板において、α−クリストバライト、二珪酸リチウム、α−クォーツ、カーネギアイト、スピネル、ガーナイト、ガラクサイト、エンスタタイト及びこれらの固溶体の一種以上が析出しているが好ましく、二種以上が析出していることが更に好ましい。このようにすれば、結晶化ガラス基板の熱膨張係数を高めることができる。更に、これらの結晶は、微細化し易く、研磨処理により全体板厚偏差を低減する上で有利である。また、上記結晶の内、二珪酸リチウム、カーネギアイトが特に好ましく、二珪酸リチウムが最も好ましい。二珪酸リチウムは、熱処理条件の変更により熱膨張係数を変動させることが容易であるため、所望の熱膨張係数に調整し易いという特長を有している。一方、主結晶として、β−ユークリプタイト、β−スポジュメン、β−クリストバライト、β−クォーツ及びこれらの固溶体が析出していないことが好ましい。このようにすれば、支持結晶化ガラス基板の熱膨張係数が不当に低下する事態を回避することができる。
本発明の支持結晶化ガラス基板は、略円板状又はウェハ状が好ましく、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。
本発明の支持結晶化ガラス基板において、真円度（但し、ノッチ部を除く）は、好ましくは１ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、０．０５ｍｍ以下、特に０．０３ｍｍ以下である。真円度が小さい程、半導体パッケージの製造工程に適用し易くなる。なお、真円度の定義は、ウェハの外形の最大値から最小値を減じた値である。
本発明の支持結晶化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、板厚が薄過ぎると、支持結晶化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。
全体板厚偏差は、好ましくは３０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下、５μｍ以下、４μｍ以下、３μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下、特に０．１〜１μｍ未満である。全体板厚偏差が小さい程、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。
反り量は、好ましくは６０μｍ以下、５５μｍ以下、５０μｍ以下、１〜４５μｍ、特に５〜４０μｍである。反り量が小さい程、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。
本発明の支持結晶化ガラス基板の製造方法を説明する。まず所定の組成になるようにガラス原料を調合し、得られたガラスバッチを１５５０〜１７５０℃の温度で溶融した後、板状に成形し、結晶性ガラス基板を得る。なお、成形方法として、種々の方法を採択することができる。例えば、スロットダウン法、リドロー法、フロート法、インゴット成型法等を採択することができる。
続いて、７００〜１０００℃で０．５〜３時間熱処理して、結晶性ガラス基板中に結晶核を生成し、結晶を成長させることにより、結晶化ガラス基板を作製することができる。なお、必要に応じて、結晶を成長させる工程の前に、結晶性ガラス基板に結晶核を形成させる結晶核形成工程を設けることもできる。
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結晶化ガラス基板とを備える積層体であって、支持結晶化ガラス基板が上記の支持結晶化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、本発明の支持結晶化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。
本発明の積層体は、加工基板と支持結晶化ガラス基板の間に、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。なお、加工基板と支持結晶化ガラス基板を容易に固定するため、紫外線硬化型テープを接着層として使用することもできる。
本発明の積層体は、更に加工基板と支持結晶化ガラス基板の間に、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、或いは支持結晶化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、加工基板を支持結晶化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、レーザー光等の照射光により行うことが好ましい。レーザー光源として、ＹＡＧレーザー（波長１０６４ｎｍ）、半導体レーザー（波長７８０〜１３００ｎｍ）等の赤外光レーザー光源を用いることができる。また、剥離層には、赤外線レーザーを照射することで分解する樹脂を使用することができる。また、赤外線を効率良く吸収し、熱に変換する物質を樹脂に添加することもできる。例えば、カーボンブラック、グラファイト粉、微粒子金属粉末、染料、顔料等を樹脂に添加することができる。
剥離層は、レーザー光等の照射光により「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が消失又は減少して、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。
本発明の積層体において、支持結晶化ガラス基板は、加工基板よりも大きいことが好ましい。これにより、加工基板と支持結晶化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、支持結晶化ガラス基板から加工基板の縁部が食み出し難くなる。
本発明の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結晶化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、支持結晶化ガラス基板が上記の支持結晶化ガラス基板であることを特徴とする。ここで、本発明の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、本発明の支持結晶化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。
本発明の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結晶化ガラス基板とを備える積層体を用意する工程を有する。加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化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。
本発明の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、「積層体を搬送する工程」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。
本発明の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。本発明の半導体パッケージの製造方法では、これらの処理時に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。
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、支持結晶化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、支持結晶化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、支持結晶化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、加工基板に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。
本発明の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、本発明の支持結晶化ガラス基板、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。
本発明の電子機器は、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、本発明の支持結晶化ガラス基板、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。
図面を参酌しながら、本発明を更に説明する。
図１は、本発明の積層体１の一例を示す概念斜視図である。図１では、積層体１は、支持結晶化ガラス基板１０と加工基板１１とを備えている。支持結晶化ガラス基板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。支持結晶化ガラス基板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、支持結晶化ガラス基板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。
図１から分かるように、積層体１は、支持結晶化ガラス基板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。支持結晶化ガラス基板１０の形状は、加工基板１１に応じて決定されるが、図１では、支持結晶化ガラス基板１０及び加工基板１１の形状は、何れも略円板形状である。剥離層１２は、例えばレーザーを照射することで分解する樹脂を使用することができる。また、レーザー光を効率良く吸収し、熱に変換する物質を樹脂に添加することもできる。例えば、カーボンブラック、グラファイト粉、微粒子金属粉末、染料、顔料等を樹脂に添加することもできる。剥離層１２は、プラズマＣＶＤや、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。また、紫外線硬化型テープも使用可能である。接着層１３は、剥離層１２により加工基板１１から支持結晶化ガラス基板１０が剥離された後、溶剤等により溶解除去される。紫外線硬化型テープは、紫外線を照射した後、剥離用テープにより除去可能である。
図２は、ｆａｎ ｏｕｔ型のＷＬＰの製造工程を示す概念断面図である。図２（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２（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２（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２（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、支持結晶化ガラス基板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結晶化ガラス基板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と支持結晶化ガラス基板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２（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、支持結晶化ガラス基板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（図２（ｇ））。
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。
表１〜３は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜２６）を示している。
まず表中の組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れ、１６００℃で４時間溶融した。ガラスバッチの溶解に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、板状に成形した後、徐冷点より２０℃程度高い温度から、３℃／分で常温まで徐冷した。得られた各結晶性ガラス試料について、電気炉に投入し５００℃〜８００℃で０．５〜５時間保持して、結晶核を生成させた後、８５０℃〜１０００℃で１時間〜５時間保持して、ガラス中に結晶を成長させた。結晶を成長させた後、１℃／分の降温速度で常温まで冷却した。得られた各結晶化ガラス試料について、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α３０〜３８０、３０〜５００℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α３０〜５００、密度ρ、屈伏点Ｔｆ、ヤング率Ｅ及び析出結晶を評価した。
３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α３０〜３８０と３０〜５００℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α３０〜５００は、ディラトメーターで測定した値である。
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。
屈伏点Ｔｆは、押し棒式熱膨張係数測定装置で測定した値を指す。
ヤング率Ｅは、共振法により測定した値を指す。
析出結晶は、Ｘ線回折装置（リガク製ＲＩＮＴ−２１００）で評価したものである。なお、測定範囲を２θ＝１０〜６０°とした。また表中において、「Ｌｉ２Ｏ・２ＳｉＯ２」は二珪酸リチウム、「α―Ｑｕａｒｔｚ」はα−クォーツ、「Ｃａｒｎｅｇｉｅｉｔｅ」はカーネギアイト、「Ｓｐｉｎｅｌ」はスピネル、「Ｇａｈｎｉｔｅ」はガーナイト、「Ｇａｌａｘｉｔｅ」はガラクサイト、「Ｅｎｓｔａｔｉｔｅ」はエンスタタイトをそれぞれ指している。
表１〜３から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜２６は、アルカリ金属酸化物の含有量が少なく、３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α３０〜３８０が７２×１０−７／℃〜１８５×１０−７／℃であり、３０〜５００℃の温度範囲における平均線熱膨張係数α３０〜５００が７４×１０−７／℃〜１７５×１０−７／℃であった。よって、試料Ｎｏ．１〜２６は、半導体製造装置の製造工程で加工基板の支持に用いる支持基板として好適であると考えられる。
次のようにして、［実施例２］の各試料を作製した。まず、表中に記載の試料Ｎｏ．１〜２６の組成になるように、ガラス原料を調合した後、ガラス溶融炉に供給して１５５０〜１６５０℃で溶融し、次いで溶融ガラスをそれぞれセラミックス製の型枠に流し入れて、板状に成型した。得られた各試料について、電気炉に投入し５００℃で３０分間保持して、結晶核を生成させた後、８５０℃で６０分間保持して、ガラスマトリクス中に結晶を成長させた。結晶を成長させた後、１℃／分の降温速度で常温まで冷却した。得られた結晶化ガラス基板（全体板厚偏差約４．０μｍ）をφ３００ｍｍ×０．７ｍｍ厚に加工した後、その両表面を研磨装置により研磨処理した。具体的には、結晶化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、結晶化ガラス基板と一対の研磨パッドを共に回転させながら結晶化ガラス基板の両表面を研磨処理した。研磨処理の際、時折、結晶化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。得られた研磨処理済みの各結晶化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、全体板厚偏差は、それぞれ１．０μｍ未満であり、反り量は、それぞれ３５μｍ以下であった。
本発明の支持結晶化ガラス基板は、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が、この用途以外にも応用可能である。例えば、高膨張の利点を生かして、アルミニウム合金基板等の高膨張金属基板の代替基板として応用可能であり、またジルコニア基板、フェライト基板等の高膨張セラミック基板の代替基板としても応用可能である。
１、２７ 積層体
１０、２６ 支持結晶化ガラス基板
１１、２４ 加工基板
１２ 剥離層
１３、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
１０、２６ 支持結晶化ガラス基板
１１、２４ 加工基板
１２ 剥離層
１３、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
Claims (15)
- 加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板であって、
３０〜３８０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が９０×１０−７／℃超であり、且つ１９５×１０−７／℃以下であることを特徴とする支持結晶化ガラス基板。 - 加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板であって、
３０〜５００℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が９０×１０−７／℃超であり、且つ１９５×１０−７／℃以下であることを特徴とする支持結晶化ガラス基板。 - 半導体パッケージの製造工程に用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の支持結晶化ガラス基板。
- ヤング率が７０ＧＰａ以上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結晶化ガラス基板。
- 組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ３０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ １〜２５％、Ｂ２Ｏ３ ０〜１０％、Ｐ２Ｏ５ ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０〜２５％、Ｋ２Ｏ ０〜７％、ＭｇＯ ０〜１５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜５％、ＺｎＯ ０〜３０％、ＺｒＯ２ ０〜１０％、ＭｎＯ ０〜２０％、ＴｉＯ２ ０〜２０％、Ｙ２Ｏ３ ０〜２０％を含有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
- α−クリストバライト、二珪酸リチウム、α−クォーツ、カーネギアイト、スピネル、ガーナイト、ガラクサイト、エンスタタイト及びこれらの固溶体の一種又は二種以上が析出していることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
- 主結晶として、β−ユークリプタイト、β−スポジュメン、β−クリストバライト、β−クォーツ及びこれらの固溶体が析出していないことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板。
- 板厚が２．０ｍｍ未満であり、全体板厚偏差が３０μｍ以下であり、且つ反り量が６０μｍ以下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結晶化ガラス基板。
- 少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化ガラス基板とを備える積層体であって、
支持結晶化ガラス基板が請求項１〜８の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板であることを特徴とする積層体。 - 加工基板が、少なくとも封止材でモールドされた半導体チップを備えることを特徴とする請求項９に記載の積層体。
- 少なくとも加工基板と加工基板を支持するための支持結晶化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、
支持結晶化ガラス基板として、請求項１〜８の何れかに記載の支持結晶化ガラス基板を用いることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 加工処理が、加工基板の一方の表面に配線する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の半導体パッケージの製造方法。
- 加工処理が、加工基板の一方の表面に半田バンプを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体パッケージの製造方法。
- 請求項１１〜１３の何れかに記載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半導体パッケージ。
- 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、請求項１４に記載の半導体パッケージであることを特徴とする電子機器。
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