TWI641573B - 支撐玻璃基板及使用其的積層體、半導體封裝及其製造方法以及電子設備 - Google Patents

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Abstract

一種支撐玻璃基板,其於20℃~200℃的溫度範圍下的平均線熱膨脹係數為66×10-7/℃以上且81×10-7/℃以下。

Description

支撐玻璃基板及使用其的積層體、半導體封裝及其 製造方法以及電子設備
本發明是有關於一種支撐玻璃基板及使用其的積層體,具體而言是有關於一種於半導體封裝體(半導體裝置)的製造步驟中用於支撐加工基板的支撐玻璃基板及使用其的積層體。
對行動電話、筆記型個人電腦、個人數位助理(Personal Data Assistance,PDA)等可攜式電子設備要求小型化及輕量化。隨之該些電子設備中所使用的半導體晶片的安裝空間亦受到嚴格限制,半導體晶片的高密度的安裝成為課題。因此,近年來藉由三維安裝技術,即,將半導體晶片彼此積層,將各半導體晶片間配線連接,從而實現半導體封裝體的高密度安裝。
且,現有的晶圓級封裝體(Wafer Level Package,WLP)是藉由以晶圓的狀態形成凸塊後,利用切割加以單片化而製作。然而,現有的WLP中難以增加接腳數,且是以半導體晶片的背面露出的狀態安裝,故有半導體晶片容易產生缺損等問題。
因此,作為新穎的WLP提出一種扇出(fan-out)型WLP(例如參照專利文獻1及專利文獻2)。扇出型WLP能夠增加接腳數,且藉由保護半導體晶片的端部可防止半導體晶片的缺損等。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]WO2013/057867號公報
[專利文獻2]日本專利特開2004-186688號公報
扇出型WLP中具有:利用樹脂的密封材使多個半導體晶片成型而形成加工基板後,對加工基板的一個表面進行配線的步驟;形成焊料凸塊的步驟等。
該些步驟伴有約200℃的熱處理,因此有密封材變形、加工基板的尺寸發生變化之虞。若加工基板的尺寸發生變化,則變得難以對加工基板的一個表面進行高密度配線,且亦難以準確地形成焊料凸塊。
為了抑制加工基板的尺寸變化,有效的是使用用以支撐加工基板的支撐基板。然而,即便於使用支撐基板時,亦有加工基板產生尺寸變化的情況。
本發明鑒於所述情況,並將藉由創造一種加工基板難以產生尺寸變化的支撐基板及使用其的積層體而有助於半導體封裝體的高密度安裝作為技術性課題。
本發明者等人反覆進行各種試驗,結果發現藉由選定玻璃基板作為支撐基板,同時嚴密規定該玻璃基板的熱膨脹係數,可解決所述技術性課題,從而提出本發明。即,本發明的支撐玻璃基板的特徵在於:於20℃~200℃的溫度範圍下的平均線熱膨脹係數為66×10-7/℃以上且81×10-7/℃以下。此處,「20℃~200℃的溫度範圍下的平均線熱膨脹係數」可利用膨脹計(dilatometer)而測定。
玻璃基板易使表面平滑化,且亦具有剛性。因而,若使用玻璃基板作為支撐基板,則可牢固且準確地支撐加工基板。且玻璃基板易透射紫外光、紅外光等光。因而,若使用玻璃基板作為支撐基板,則可以紫外線硬化型接著劑等,藉由設置接著層等而容易地將加工基板與支撐玻璃基板固定。且亦可藉由設置吸收紅外線的剝離層等而容易地將加工基板與支撐玻璃基板分離。作為其他方式,可以紫外線硬化型膠帶等,藉由設置接著層等而容易地將加工基板與支撐玻璃基板分離。
且,本發明的支撐玻璃基板中,將於20℃~200℃的溫度範圍下的平均線熱膨脹係數規定為66×10-7/℃以上且81×10-7/℃以下。如此於加工基板內半導體晶片的比例少、密封材的比例多的情況下,容易將加工基板與支撐玻璃基板的熱膨脹係數相匹配。又,若兩者的熱膨脹係數相匹配,則於加工處理時容易抑制加工基板的尺寸變化(尤其是翹曲變形)。結果可對加工基板的一 個表面進行高密度配線,且亦可準確地形成焊料凸塊。
第二,本發明的支撐玻璃基板的特徵在於:於30℃~380℃的溫度範圍下的平均線熱膨脹係數為70×10-7/℃以上且85×10-7/℃以下。此處,「30℃~380℃的溫度範圍下的平均線熱膨脹係數」可利用膨脹計而測定。
第三,本發明的支撐玻璃基板較佳為於半導體封裝體的製造步驟中用於支撐加工基板。
第四,本發明的支撐玻璃基板較佳為波長300nm下的板厚方向的紫外線透射率為40%以上。此處,「波長300nm下的板厚方向的紫外線透射率」例如可藉由使用雙光束型分光光度計,並測定波長300nm的分光透射率而進行評價。
第五,本發明的支撐玻璃基板較佳為楊氏模量為65GPa以上。此處,「楊氏模量」是指利用彎曲共振法而測定的值。再者,1GPa相當於約101.9kgf/mm2
第六,本發明的支撐玻璃基板較佳為:作為玻璃組成,以質量%計,含有40%~80%的SiO2、1%~20%的Al2O3、0%~20%的B2O3、0%~12%的MgO、0%~10%的CaO、0%~20%的SrO、0%~20%的BaO、0%~10%的ZnO、4%~20%的Na2O、0%~15%的K2O。
第七,本發明的支撐玻璃基板較佳為:作為玻璃組成,以質量%計,含有60%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、5%~20%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~10%的CaO、0%~5%的SrO、0% ~5%的BaO、0%~5%的ZnO、7%~16%的Na2O、0%~8%的K2O。
第八,本發明的支撐玻璃基板較佳為:作為玻璃組成,以質量%計,含有50%~80%的SiO2、1%~20%的Al2O3、0%~20%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~10%的CaO、0%~5%的SrO、0%~5%的BaO、0%~5%的ZnO、5%~20%的Na2O、0%~10%的K2O。
第九,本發明的支撐玻璃基板較佳為:作為玻璃組成,以質量%計,含有60%~75%的SiO2、10%~20%的Al2O3、0%~10%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~5%的CaO、0%~5%的SrO、0%~5%的BaO、0%~5%的ZnO、6%~18%的Na2O、0%~8%的K2O。
第十,本發明的支撐玻璃基板較佳為:作為玻璃組成,以質量%計,含有40%~60%的SiO2、5%~20%的Al2O3、0%~20%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~10%的CaO、0%~20%的SrO、0%~20%的BaO、4%~20%的Na2O、0%~10%的K2O。
第十一,本發明的支撐玻璃基板較佳為:作為玻璃組成,以質量%計,含有44%~54%的SiO2、10%~15%的Al2O3、0%~15%的B2O3、0%~3.6%的MgO、3%~8%的CaO、4%~15%的SrO、0%~14%的BaO、4%~15%的Na2O、0%~10%的K2O。
第十二,本發明的支撐玻璃基板較佳為板厚小於2.0mm,且為直徑100mm~500mm的圓板形狀,整體板厚偏差為30μm以下,翹曲量為60μm以下。此處,「翹曲量」是指支撐玻璃 基板整體的最高位點與最小平方焦點面之間的最大距離的絕對值、和最低位點與最小平方焦點面之間的最大距離的絕對值的合計值,例如可藉由神鋼(Kobelco)科研公司製造的Bow/Warp測定裝置SBW-331ML/d而進行測定。
第十三,本發明的積層體較佳為包括加工基板、用以支撐加工基板的支撐玻璃基板,且支撐玻璃基板為所述支撐玻璃基板。
第十四,本發明的積層體較佳為加工基板包括利用密封材而成型的半導體晶片。
第十五,本發明的半導體封裝體的製造方法較佳為具有如下步驟:準備包括加工基板、用以支撐加工基板的支撐玻璃基板的積層體的步驟;對加工基板進行加工處理的步驟,且支撐玻璃基板為所述支撐玻璃基板。
第十六,本發明的半導體封裝體的製造方法較佳為加工處理包括對加工基板的一個表面進行配線的步驟。
第十七,本發明的半導體封裝體的製造方法較佳為加工處理包括於加工基板的一個表面形成焊料凸塊的步驟。
第十八,本發明的半導體封裝體的特徵在於:藉由所述半導體封裝體的製造方法而製作。
第十九,本發明的電子設備為包括半導體封裝體的電子設備,且所述電子設備的特徵在於:半導體封裝體為所述半導體封裝體。
1、27‧‧‧積層體
10、26‧‧‧支撐玻璃基板
11、24‧‧‧加工基板
12‧‧‧剝離層
13、21、25‧‧‧接著層
20‧‧‧支撐構件
22‧‧‧半導體晶片
23‧‧‧密封材
28‧‧‧配線
29‧‧‧焊料凸塊
圖1為表示本發明的積層體的一例的概念立體圖。
圖2A為表示扇出型WLP的製造步驟的概念剖面圖。
圖2B為表示扇出型WLP的製造步驟的概念剖面圖。
圖2C為表示扇出型WLP的製造步驟的概念剖面圖。
圖2D為表示扇出型WLP的製造步驟的概念剖面圖。
圖2E為表示扇出型WLP的製造步驟的概念剖面圖。
圖2F為表示扇出型WLP的製造步驟的概念剖面圖。
圖2G為表示扇出型WLP的製造步驟的概念剖面圖。
本發明的支撐玻璃基板中,於20℃~200℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數為66×10-7/℃以上且81×10-7/℃以下,較佳為超過66×10-7/℃且為77×10-7/℃以下、或者為68×10-7/℃以上且76×10-7/℃以下,尤佳為70×10-7/℃以上且75×10-7/℃以下。若於20℃~200℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數為所述範圍外,則難以將加工基板與支撐玻璃基板的熱膨脹係數相匹配。且,若兩者的熱膨脹係數不匹配,則於加工處理時加工基板容易產生尺寸變化(尤其是翹曲變形)。
於30℃~380℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數為70×10-7/℃以上且85×10-7/℃以下,較佳為超過70×10-7/℃且為83×10-7/℃以下、或者為72×10-7/℃以上且81×10-7/℃以下,尤佳 為74×10-7/℃以上且80×10-7/℃以下。若於30℃~380℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數為所述範圍外,則難以將加工基板與支撐玻璃基板的熱膨脹係數相匹配。且,若兩者的熱膨脹係數不匹配,則於加工處理時加工基板容易產生尺寸變化(尤其是翹曲變形)。
本發明的支撐玻璃基板中,波長300nm下的板厚方向的紫外線透射率較佳為40%以上、45%以上、50%以上、55%以上、60%以上、65%以上或70%以上,尤佳為80%以上。若當紫外線透射率過低,則難以藉由紫外光的照射,利用接著層將加工基板與支撐基板接著。且,於以紫外線硬化型膠帶等設置接著層等的情況下,難以將加工基板與支撐玻璃基板容易地分離。再者,「波長300nm下的板厚方向的紫外線透射率」例如可藉由使用雙光束型分光光度計,並測定波長300nm的分光透射率而進行評價。
本發明的支撐玻璃基板較佳為:作為玻璃組成,以質量%計,含有40%~80%的SiO2、1%~20%的Al2O3、0%~20%的B2O3、0%~12%的MgO、0%~10%的CaO、0%~20%的SrO、0%~20%的BaO、0%~10%的ZnO、4%~20%的Na2O、0%~15%的K2O。將如上述般限定各成分含量的理由示於以下。再者,各成分含量的說明中,除特別說明的情況以外,%的表達表示質量%。
SiO2為形成玻璃的骨架的主成分。若SiO2的含量過少,則楊氏模量、耐酸性容易下降。另一方面,若SiO2的含量過多,則高溫黏度升高、熔融性容易下降,並且容易析出白矽石(cristobalite)等的失透結晶,液相溫度容易上升。因此,SiO2 的含量的下限值較佳為40%或44%,尤佳為50%。且,於優先提高楊氏模量的情況下,SiO2的含量的下限值較佳為58%、60%或62%,尤佳為64%。另一方面,SiO2的含量的上限值較佳為80%、75%或72%,尤佳為70%。且,於熔融性優先的情況下,SiO2的含量的上限值較佳為65%或60%,尤佳為54%。
Al2O3為提高楊氏模量的成分,且為抑制分相、失透的成分。若Al2O3的含量過少,則楊氏模量容易下降,且玻璃容易分相、失透。另一方面,若Al2O3的含量過多,則高溫黏度升高、熔融性容易下降。因此,Al2O3的含量的下限值較佳為1%、3%或5%,尤佳為6%。且,於優先提高楊氏模量的情況下,Al2O3的含量的下限值較佳為8%,尤佳為10%。另一方面,Al2O3的含量的上限值較佳為20%,尤佳為15%。且,於熔融性優先的情況下,Al2O3的含量的上限值較佳為10%,尤佳為9%。
B2O3為提高熔融性、耐失透性的成分,且為改善刮傷容易度、提高強度的成分。若B2O3的含量過少,則熔融性、耐失透性容易下降,且對氫氟酸系藥液的耐受性容易下降。另一方面,若B2O3的含量過多,則楊氏模量、耐酸性容易下降。因此,B2O3的含量的下限值較佳為0%、3%、5%或6%,尤佳為7%。另一方面,B2O3的含量的上限值較佳為20%、18%、15%或12%,尤佳為10%。且,於優先提高楊氏模量的情況下,B2O3的含量的上限值較佳為5%或3%,尤佳為1%。
就提高耐失透性的觀點而言,B2O3-Al2O3較佳為0%以 上或0.5%以上,尤佳為1%以上。另一方面,就提高楊氏模量的觀點而言,B2O3-Al2O3較佳為10%以下、5%以下、0%以下、-3%以下或-5%以下,尤佳為-7%以下。再者,「B2O3-Al2O3」是指自B2O3的含量減去Al2O3的含量的值。
MgO為使高溫黏性下降、提高熔融性的成分,且為鹼土金屬氧化物中顯著提高楊氏模量的成分,若MgO的含量變多,則耐失透性容易下降。因此,MgO的含量較佳為0%~12%、0%~8%、0%~5%、0%~4%、0%~3.8%、0%~3%或0%~2%,尤佳為0%~小於1%。
CaO為使高溫黏性下降、顯著提高熔融性的成分。且於鹼土金屬氧化物中,導入原料比較便宜,因此為使原料成本低廉化的成分。CaO的含量較佳為0%~10%、1%~8%、3%~8%或2%~6%,尤佳為2%~5%。若CaO的含量過多,則玻璃容易失透。再者,若CaO的含量過少,則難以享有所述效果。
SrO為抑制分相的成分,且為提高耐失透性的成分。若SrO的含量過多,則玻璃容易失透。因此,SrO的含量較佳為0%~20%、0%~15%、0%~9%、0%~5%、0%~4%、0%~3%或0%~2%,尤佳為0%~小於1%。再者,於優先提高耐失透性的情況下,SrO的含量的下限值較佳為0.1%、1%、2%或4%,尤佳為7%。
BaO為提高耐失透性的成分。BaO的含量較佳為0%~20%、0%~14%、0%~9%、0%~5%、0%~4%、0%~3%或0%~2%,尤佳為0%~小於1%。若BaO的含量過多,則玻璃容易失 透。再者,於優先提高耐失透性的情況下,BaO的含量的下限值較佳為0.1%以上或1%以上,尤佳為3%以上。
質量比CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)較佳為0.5以上、0.6以上、0.7以上或0.8以上,尤佳為0.9以上。若質量比CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)過小,則原料成本容易上漲。再者,「CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO)」是指CaO的含量除以MgO、CaO、SrO及BaO的總量的值。
ZnO為使高溫黏性下降、顯著提高熔融性的成分。ZnO的含量較佳為0%~10%、0%~5%或0.1%~4%,尤佳為0.5%~3%。若ZnO的含量過少,則難以享有所述效果。再者,若ZnO的含量過多,則玻璃容易失透。
Na2O為用以將熱膨脹係數調整至所述範圍的重要成分,且為使高溫黏性下降、顯著提高熔融性、並有助於玻璃原料初期的熔融的成分。若Na2O的含量過少,則熔融性容易下降,且有熱膨脹係數不合理地變低之虞。另一方面,若Na2O的含量過多,則有熱膨脹係數不合理地變高之虞。因此,Na2O的含量的下限值較佳為4%、5%、6%或7%,尤佳為9%。且,Na2O的含量的上限值較佳為20%、18%或16%,尤佳為15%。
B2O3-Na2O較佳為-7%~4%、-6%~3%或-5%~2%,尤佳為-4%~1%。如此可容易地將熱膨脹係數調整至所述範圍。再者,「B2O3-Na2O」是指自B2O3的含量減去Na2O的含量的值。
K2O為用以調整熱膨脹係數的成分,且為使高溫黏性下 降、提高熔融性、並有助於玻璃原料初期的熔融的成分。K2O的含量較佳為0%~15%、0%~10%或0.1%~8%,尤佳為1%~5%。若K2O的含量過多,則有熱膨脹係數不合理地變高之虞。另一方面,若K2O的含量過少,則熔融性容易下降。
除所述成分以外,亦可導入其他成分作為任意成分。再者,就確實地享有本發明的效果的觀點而言,所述成分以外的其他成分的含量較佳為以總量計為10%以下,尤佳為以總量計為5%以下。
Fe2O3為雜質成分、或者為可作為澄清劑成分而導入的成分。然而,若Fe2O3的含量過多,則有紫外線透射率下降之虞。即,若Fe2O3的含量過多,則經由樹脂層、剝離層而難以適當地進行加工基板與支撐玻璃基板的接著與脫落。因此,Fe2O3的含量較佳為0.05%以下、0.03%以下或0.001%~0.02%,尤佳為0.005%~0.01%。再者,本發明中所謂的「Fe2O3」包含二價的氧化鐵與三價的氧化鐵,二價氧化鐵換算成Fe2O3進行處理。關於其他氧化物,同樣地以表述的氧化物為基準進行處理。
作為澄清劑,As2O3有效地發揮作用,但自環境的觀點而言,較佳為儘量減少該些成分。As2O3的含量較佳為1%以下或0.5%以下,尤佳為0.1%以下,最佳為實質上不含有As2O3。此處,所謂「實質上不含有As2O3」是指玻璃組成中的As2O3的含量小於0.05%的情況。
Sb2O3為在低溫區域具有良好的澄清作用的成分。Sb2O3 的含量較佳為0%~1%、0.001%~1%或0.01%~0.9%,尤佳為0.05%~0.7%。若Sb2O3的含量過多,則玻璃容易著色。
SnO2為在高溫區域具有良好的澄清作用的成分,且為使高溫黏性下降的成分。SnO2的含量較佳為0%~1%、0.001%~1%或0.01%~0.9%,尤佳為0.05%~0.7%。若SnO2的含量過多,則容易析出SnO2的失透結晶。再者,若SnO2的含量過少,則難以享有所述效果。
SO3為具有澄清作用的成分。SO3的含量較佳為0%~1%、0.001%~1%或0.01%~0.5%,尤佳為0.05%~0.3%。若SO3的含量過多,則容易產生SO2再沸(reboil)。
進而只要不損及玻璃特性,作為澄清劑,亦可導入F、C或Al、Si等金屬粉末各1%左右為止。且,亦可導入CeO2等1%左右為止,但需注意紫外線透射率的下降。
Cl為促進玻璃的熔融的成分。若向玻璃組成中導入Cl,則可實現熔融溫度的低溫化、促進澄清作用,結果容易達成熔融成本的低廉化、玻璃製造爐的長壽命化。然而,若Cl的含量過多,則有使玻璃製造爐周圍的金屬零件腐蝕之虞。因此,Cl的含量較佳為3%以下、1%以下或0.5%以下,尤佳為0.1%以下。
P2O5為可抑制失透結晶的析出的成分。然而,若大量導入P2O5,則玻璃容易分相。因此,P2O5的含量較佳為0%~2.5%、0%~1.5%或0%~0.5%,尤佳為0%~0.3%。
TiO2為使高溫黏性下降、提高熔融性的成分,且為抑制 曝曬作用(solarization)的成分。然而,若大量導入TiO2,則玻璃會著色,透射率容易下降。因此,TiO2的含量較佳為0%~5%、0%~3%或0%~1%,尤佳為0%~0.02%。
ZrO2為改善耐藥品性、楊氏模量的成分。然而,若大量導入ZrO2,則玻璃容易失透,且導入原料為難溶解性,故有未溶解的結晶性異物混入製品基板之虞。因此,ZrO2的含量較佳為0%~10%、0%~7%、0%~5%、0.001%~3%或0.01%~1%,尤佳為0.1%~0.5%。
Y2O3、Nb2O5、La2O3具有提高應變點、楊氏模量等的作用。然而,若該些成分的含量分別大於1%、尤其是大於5%,則有原料成本、製品成本上漲之虞。
本發明的支撐玻璃基板中,可適當選擇各成分的較佳含有範圍,從而構成較佳的玻璃組成範圍,在將於20℃~200℃的溫度範圍下的平均線熱膨脹係數規定為66×10-7/℃以上且81×10-7/℃以下,且欲提高楊氏模量與耐失透性的情況下,尤佳為以下的玻璃組成範圍。
(1)作為玻璃組成,以質量%計,含有60%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、5%~20%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~10%的CaO、0%~5%的SrO、0%~5%的BaO、0%~5%的ZnO、7%~16%的Na2O、0%~8%的K2O。
(2)作為玻璃組成,以質量%計,含有50%~80%的SiO2、1%~20%的Al2O3、0%~20%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~10% 的CaO、0%~5%的SrO、0%~5%的BaO、0%~5%的ZnO、5%~20%的Na2O、0%~10%的K2O。
(3)作為玻璃組成,以質量%計,含有60%~75%的SiO2、10%~20%的Al2O3、0%~10%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~5%的CaO、0%~5%的SrO、0%~5%的BaO、0%~5%的ZnO、6%~18%的Na2O、0%~8%的K2O。
(4)作為玻璃組成,以質量%計,含有40%~60%的SiO2、5%~20%的Al2O3、0%~20%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~10%的CaO、0%~20%的SrO、0%~20%的BaO、4%~20%的Na2O、0%~10%的K2O。
(5)作為玻璃組成,以質量%計,含有44%~54%的SiO2、10%~15%的Al2O3、0%~15%的B2O3、0%~3.6%的MgO、3%~8%的CaO、4%~15%的SrO、0%~14%的BaO、4%~15%的Na2O、0%~10%的K2O。
本發明的支撐玻璃基板較佳為不進行離子交換處理,且較佳為表面不具有壓縮應力層。若進行離子交換處理,則支撐玻璃基板的製造成本上漲,若不進行離子交換處理,則可使支撐玻璃基板的製造成本下降。進而若進行離子交換處理,則難以減小支撐玻璃基板的整體板厚偏差,但若不進行離子交換處理,則容易消除所述不良情況。再者,本發明的支撐玻璃基板並不排除進行離子交換處理,在表面形成壓縮應力層的實施方式。自提高機械強度的觀點而言,較佳為進行離子交換處理,且在表面形成壓 縮應力層。
本發明的支撐玻璃基板較佳為具有以下特性。
本發明的支撐玻璃基板中,楊氏模量較佳為65GPa以上、68GPa以上、70GPa以上、72GPa以上或73GPa以上,尤佳為74GPa以上。若楊氏模量過低,則難以維持積層體的剛性,且加工基板容易產生變形、翹曲、破損。
液相溫度較佳為小於1150℃、1100℃以下、1050℃以下、1000℃以下、950℃以下、900℃以下或870℃以下,尤佳為850℃以下。如此容易利用下拉法、尤其是溢流下拉法(overflow down-draw method)將玻璃基板成形。因此容易製作板厚小的玻璃基板,並可藉由少量研磨,將整體板厚偏差減小至小於2.0μm、尤其減小至小於1.0μm,結果亦可使玻璃基板的製造成本低廉化。進而於玻璃基板的製造步驟時,容易防止產生失透結晶而玻璃基板的生產性下降的事態。此處,「液相溫度」可藉由將通過標準篩30目(500μm)而殘留於50目(300μm)的玻璃粉末裝入鉑舟後,於溫度梯度爐中保持24小時,並測定結晶析出的溫度而算出。
液相溫度下的黏度較佳為10000dPa.s以上、30000dPa.s以上、60000dPa.s以上、100000dPa.s以上、200000dPa.s以上、300000dPa.s以上、500000dPa.s以上或800000dPa.s以上,尤佳為1000000dPa.s以上。如此容易利用下拉法、尤其是溢流下拉法將玻璃基板成形。因此容易製作板厚小的玻璃基板,並可藉由少 量研磨,將整體板厚偏差減小至小於2.0μm、尤其減小至小於1.0μm,結果可使玻璃基板的製造成本低廉化。進而於玻璃基板的製造步驟時,容易防止產生失透結晶而玻璃基板的生產性下降的事態。此處,「液相溫度下的黏度」可利用鉑球提拉法測定。再者,液相溫度下的黏度為成形性的指標,液相溫度下的黏度越高,成形性越提高。
102.5dPa.s下的溫度較佳為1580℃以下、1520℃以下、1480℃以下、1450℃以下或1420℃以下,尤佳為1400℃以下。若102.5dPa.s下的溫度變高,則熔融性下降,玻璃基板的製造成本上漲。此處,「102.5dPa.s下的溫度」可利用鉑球提拉法測定。再者,102.5dPa.s下的溫度相當於熔融溫度,該溫度越低,熔融性越提高。
本發明的支撐玻璃基板較佳為利用下拉法、尤其是溢流下拉法進行成形。溢流下拉法為使熔融玻璃自耐熱性的槽狀結構物的兩側溢出,一面使溢出的熔融玻璃於槽狀結構物的下頂端匯合,一面向下方延伸成形而製造玻璃基板的方法。溢流下拉法中,應成為玻璃基板的表面的面不與槽狀耐火物接觸,而是以自由表面的狀態成形。因此容易製作板厚小的玻璃基板,並可藉由少量研磨,將整體板厚偏差減小至小於2.0μm、尤其減小至小於1.0μm,結果可使玻璃基板的製造成本低廉化。
玻璃基板的成形方法除溢流下拉法以外,亦可選定例如流孔下引法、再拉法、浮式法等。
本發明的支撐玻璃基板較佳為圓板狀(例如晶圓狀或大 致圓板狀),其直徑較佳為100mm以上、500mm以下,尤佳為150mm以上、450mm以下。如此容易適用於半導體封裝體的製造步驟。視需要亦可加工成所述以外的形狀、例如矩形等形狀。
本發明的支撐玻璃基板中,真圓度較佳為1mm以下、0.1mm以下或0.05mm以下,尤佳為0.03mm以下。真圓度越小,越容易適用於半導體封裝體的製造步驟。再者,真圓度的定義為晶圓的外形的最大值減去最小值所得的值。
本發明的支撐玻璃基板中,板厚較佳為小於2.0mm、1.5mm以下、1.2mm以下、1.1mm以下或1.0mm以下,尤佳為0.9mm以下。板厚越薄,積層體的質量越輕,因此操作性提高。另一方面,若板厚過薄,則支撐玻璃基板自身的強度下降,難以發揮作為支撐基板的功能。因此,板厚較佳為0.1mm以上、0.2mm以上、0.3mm以上、0.4mm以上、0.5mm以上或0.6mm以上,尤佳為超過0.7mm。
本發明的支撐玻璃基板中,整體板厚偏差較佳為30μm以下、20μm以下、10μm以下、5μm以下、4μm以下、3μm以下、2μm以下或1μm以下,尤佳為0.1μm~小於1μm。且算術平均粗糙度Ra較佳為100nm以下、50nm以下、20nm以下、10nm以下、5nm以下、2nm以下或1nm以下,尤佳為0.5nm以下。表面精度越高,越容易提高加工處理的精度。尤其可提高配線精度,故可進行高密度的配線。且支撐玻璃基板的強度提高,而支撐玻璃基板及積層體難以破損。進而可增加支撐玻璃基板的 再利用次數。再者,「算術平均粗糙度Ra」可利用觸針式表面粗糙度計或原子力顯微鏡(Atomic force microscope,AFM)而測定。
本發明的支撐玻璃基板較佳為利用溢流下拉法成形後對表面進行研磨而成。如此,容易將整體板厚偏差規定為小於2.0μm。此處,整體板厚偏差較佳為1.5μm以下或1.0μm以下,尤佳為0.1μm~小於1.0μm。
本發明的支撐玻璃基板中,翹曲量較佳為60μm以下、55μm以下、50μm以下或1μm~45μm,尤佳為5μm~40μm。翹曲量越小,越容易提高加工處理的精度。尤其可提高配線精度,故可進行高密度配線。
本發明的積層體為至少具有加工基板及用以支撐加工基板的支撐玻璃基板的積層體,其特徵在於:支撐玻璃基板為所述支撐玻璃基板。此處,本發明的積層體的技術性特徵(較佳構成、效果)與本發明的支撐玻璃基板的技術性特徵重複。因此,本發明書中對於該重複部分省略詳細記載。
本發明的積層體較佳為於加工基板與支撐玻璃基板之間具有接著層。接著層較佳為樹脂,且較佳為例如熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂(尤其是紫外線硬化樹脂)等。且較佳為具有可耐受半導體封裝體製造步驟中的熱處理的耐熱性。藉此半導體封裝體的製造步驟中接著層難以熔解,可提高加工處理的精度。再者,為了容易地將加工基板與支撐玻璃基板固定,亦可使用紫外線硬化型膠帶作為接著層。
本發明的積層體較佳為進而於加工基板與支撐玻璃基板之間,更具體而言於加工基板與接著層之間具有剝離層,或者於支撐玻璃基板與接著層之間具有剝離層。如此對加工基板進行特定的加工處理後,易將加工基板自支撐玻璃基板剝離。就生產性的觀點而言,較佳為藉由雷射光等照射光進行加工基板的剝離。作為雷射光源可使用釔鋁石榴石(Yttrium-Aluminum Garnet,YAG)雷射(波長1064nm)、半導體雷射(波長780nm~1300nm)等紅外光雷射光源。且剝離層可使用藉由照射紅外線雷射而分解的樹脂。且亦可將高效地吸收紅外線並轉換為熱的物質添加到樹脂中。例如亦可向樹脂中添加碳黑、石墨粉、微粒子金屬粉末、染料、顏料等。
剝離層包括藉由雷射光等照射光而產生「層內剝離」或「界面剝離」的材料。即包括以下材料:若照射一定強度的光,則原子或分子中的原子間或分子間的結合力消失或減少,發生剝蝕(ablation)等從而產生剝離的材料。再者,有藉由照射光的照射,剝離層中所含有的成分成為氣體放出而導致分離的情況、與剝離層吸收光成為氣體並放出其蒸氣而導致分離的情況。
本發明的積層體中,支撐玻璃基板較佳為比加工基板大。藉此於支撐加工基板與支撐玻璃基板時兩者的中心位置稍有分離的情況下,加工基板的邊緣部亦難以自支撐玻璃基板超出。
本發明的半導體封裝體的製造方法的特徵在於具有:準備至少包括加工基板及用以支撐加工基板的支撐玻璃基板的積層 體的步驟;對加工基板進行加工處理的步驟,且支撐玻璃基板為所述支撐玻璃基板。此處,本發明的半導體封裝體的製造方法的技術性特徵(較佳構成、效果)與本發明的支撐玻璃基板及積層體的技術性特徵重複。因此,本說明書中對於該重複部分省略詳細記載。
本發明的半導體封裝體的製造方法較佳為進而具有搬送積層體的步驟。藉此可提高加工處理的處理效率。再者,所謂「搬送積層體的步驟」與「對加工基板進行加工處理的步驟」可分別進行,亦可同時進行。即,可將積層體搬送至加工位置並停止後,對加工基板進行加工處理,亦可一面搬送積層體一面對加工基板進行加工處理。
本發明的半導體封裝體的製造方法中,加工處理較佳為對加工基板的一個表面進行配線的處理、或於加工基板的一個表面形成焊料凸塊的處理。本發明的半導體封裝體的製造方法中,進行該些處理時加工基板難以發生尺寸變化,故可適當地進行該些步驟。
除所述以外,作為加工處理亦可為以下處理的任一個:對加工基板的一個表面(通常與支撐玻璃基板為相反側的表面)以機械方式進行研磨的處理、對加工基板的一個表面(通常與支撐玻璃基板為相反側的表面)進行乾式蝕刻的處理、對加工基板的一個表面(通常與支撐玻璃基板為相反側的表面)進行濕式蝕刻的處理。再者,本發明的半導體封裝體的製造方法中,加工基 板難以產生翹曲,且可維持積層體的剛性。結果可適當地進行所述加工處理。
本發明的半導體封裝體的特徵在於藉由所述半導體封裝體的製造方法而製作。此處,本發明的半導體封裝體的技術性特徵(較佳構成、效果)與本發明的支撐玻璃基板、積層體及半導體封裝體的製造方法的技術性特徵重複。因此,本說明書中對於該重複部分省略詳細記載。
本發明的電子設備為包括半導體封裝體的電子設備,其特徵在於:半導體封裝體為所述半導體封裝體。此處,本發明的電子設備的技術性特徵(較佳構成、效果)與本發明的支撐玻璃基板、積層體、半導體封裝體的製造方法、半導體封裝體的技術性特徵重複。因此,本說明書中對於該重複部分省略詳細記載。
一面參照圖式一面對本發明進一步說明。
圖1為表示本發明的積層體1的一例的概念立體圖。圖1中,積層體1包括支撐玻璃基板10與加工基板11。為了防止加工基板11的尺寸變化,將支撐玻璃基板10貼附於加工基板11。於支撐玻璃基板10與加工基板11之間配置有剝離層12與接著層13。剝離層12與支撐玻璃基板10接觸,接著層13與加工基板11接觸。
由圖1所知,積層體1以支撐玻璃基板10、剝離層12、接著層13、加工基板11的順序積層配置。支撐玻璃基板10的形狀根據加工基板11而決定,但圖1中支撐玻璃基板10及加工基 板11的形狀均為圓板形狀。剝離層12例如可使用藉由照射雷射而分解的樹脂。且亦可將高效地吸收雷射光並轉換為熱的物質添加到樹脂中。例如為碳黑、石墨粉、微粒子金屬粉末、染料、顏料等。剝離層12藉由電漿化學氣相沈積法(Chemical vapor deposition,CVD)或溶膠-凝膠法的旋塗等而形成。接著層13包括樹脂,例如藉由各種印刷法、噴墨法、旋塗法、輥塗法等塗佈形成。且亦可使用紫外線硬化型膠帶。接著層是13藉由剝離層12將支撐玻璃基板10自加工基板11剝離後,利用溶劑等加以溶解去除。紫外線硬化型膠帶可在照射紫外線後,藉由剝離用膠帶而加以去除。
圖2A~圖2G為表示扇出型WLP的製造步驟的概念剖面圖。圖2A表示在支撐構件20的一個表面上形成接著層21的狀態。亦可視需要在支撐構件20與接著層21之間形成剝離層。繼而,如圖2B所示,於接著層21之上貼附多個半導體晶片22。此時,使半導體晶片22的主動側的面與接著層21接觸。繼而,如圖2C所示,利用樹脂的密封材23使半導體晶片22成型。密封材23使用壓縮成形後的尺寸變化、將配線成形時的尺寸變化少的材料。接著,如圖2D及圖2E所示,將半導體晶片22經成型的加工基板24自支撐構件20分離後,經由接著層25而與支撐玻璃基板26接著固定。此時,將加工基板24的表面內的與埋入半導體晶片22側的表面為相反側的表面配置於支撐玻璃基板26側。如此可獲得積層體27。再者,亦可視需要於接著層25與支撐玻璃基板26 之間形成剝離層。進而搬送所得的積層體27後,如圖2F所示,於加工基板24的埋入半導體晶片22側的表面形成配線28後,形成多個焊料凸塊29。最後自支撐玻璃基板26分離加工基板24後,針對每個半導體晶片22將加工基板24切斷,供於之後的封裝步驟。
實施例1
以下基於實施例對本發明加以說明。再者,以下的實施例僅為例示。本發明並不受以下實施例的任何限定。
表1表示本發明的實施例(試樣No.1~試樣No.22)。
[表1]
首先,將以成為表中的玻璃組成的方式調配玻璃原料而得的玻璃配合料(batch)放入鉑坩堝中,以1600℃熔融4小時。當玻璃配合料熔解時,使用鉑攪拌器(stirrer)進行攪拌,進行均質化。接著,使熔融玻璃流出至碳板上,成形為板狀後,自比徐冷點高20℃左右的溫度起以3℃/min緩慢冷卻至常溫。針對所得的各試樣,評價於20℃~200℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數α20~200、於30℃~380℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數α30~380、密度ρ、應變點Ps、徐冷點Ta、軟化點Ts、高溫黏度104.0dPa.s下的溫度、高溫黏度103.0dPa.s下的溫度、高溫黏度102.5dPa.s下的溫度、高溫黏度102.0dPa.s下的溫度、液相溫度TL、液相溫度TL下的黏度η及楊氏模量E與波長300nm下的紫外線透射率T。
於20℃~200℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數α20~200、於30℃~380℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數α30~380為利用膨脹計進行測定而得的值。
密度ρ為藉由周知的阿基米德(Archimedes)法進行測定而得的值。
應變點Ps、徐冷點Ta、軟化點Ts為基於美國試驗材料學會(American Society for Testing Material,ASTM)C336的方法進行測定而得的值。
高溫黏度104.0dPa.s、高溫黏度103.0dPa.s、高溫黏度102.5dPa.s下的溫度為藉由鉑球提拉法進行測定而得的值。
液相溫度TL為將通過標準篩30目(500μm)而殘留於50目(300μm)的玻璃粉末裝入鉑舟,於溫度梯度爐中保持24小時後,藉由顯微鏡觀察而對結晶析出的溫度進行測定而得的值。液相溫度TL下的黏度η為藉由鉑球提拉法對液相溫度TL下的玻璃的黏度進行測定而得的值。
楊氏模量E是指藉由共振法進行測定而得的值。
波長300nm下的紫外線透射率T為使用雙光束型分光光度計,並測定波長300nm下的板厚方向的分光透射率而得的值。作為測定試樣使用板厚為0.7mm且將兩表面研磨為光學研磨面(鏡面)者。再者,藉由AFM而測定該評價試樣的算術表面粗糙度Ra,結果於測定區域10μm×10μm中為0.5nm~1.0nm。
由表1而明確:試樣No.1~試樣No.22中,於20℃~200℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數α20~200為66×10-7/℃~81×10-7/℃、於30℃~380℃的溫度範圍下的平均熱膨脹係數α30~380為70×10-7/℃~84×10-7/℃。且,試樣No.1~試樣No.22中,楊氏模量E為68GPa以上,尤其試樣No.1~試樣No.7、試樣No.15~試樣No.22中,楊氏模量E為73GPa以上。進而試樣No.1~試樣No.22中,波長300nm下的紫外線透射率T為55%以上。由此認為,試樣No.1~試樣No.22適於用作於半導體製造裝置的製造步驟中支撐加工基板、尤其於貼附時所使用的支撐玻璃基板。
實施例2
首先,以成為表1中所記載的試樣No.1~試樣No.14、 試樣No.18~試樣No.22的玻璃組成的方式調配玻璃原料後,供給至玻璃熔融爐中,以1500℃~1600℃進行熔融,繼而將熔融玻璃供給至溢流下拉成形裝置中,以板厚成為0.7mm的方式分別成形。將所得的玻璃基板(整體板厚偏差為約6.0μm)加工成Φ300mm×0.7mm厚後,藉由研磨裝置對該兩表面進行研磨處理。具體而言,以外徑不同的一對研磨墊夾持玻璃基板的兩表面,一面使玻璃基板與一對研磨墊一同旋轉,一面對玻璃基板的兩表面進行研磨處理。研磨處理時,有時以玻璃基板的一部分自研磨墊超出的方式進行控制。再者,研磨墊為胺基甲酸酯製,研磨處理時所使用的研磨漿料的平均粒徑為2.5μm,研磨速度為15m/min。對所獲得的各研磨處理完結的玻璃基板,藉由神鋼(Kobelco)科研公司製造的Bow/Warp測定裝置SBW-331ML/d測定整體板厚偏差與翹曲量。其結果為,整體板厚偏差分別為0.55μm以下,翹曲量分別為35μm以下。
實施例3
首先,以成為表1中所記載的試樣No.15~試樣No.17的玻璃組成的方式調配玻璃原料後,供給至玻璃熔融爐中,以1500℃~1600℃進行熔融,繼而將熔融玻璃供給至浮式成形裝置中,以板厚成為0.8mm的方式分別成形。對所得的玻璃基板的兩表面進行機械研磨,將整體板厚偏差減少至小於1μm。將所得的玻璃基板加工成Φ300mm×0.8mm厚後,藉由研磨裝置對該兩表面進行研磨處理。具體而言,以外徑不同的一對研磨墊夾持玻璃基板的 兩表面,一面使玻璃基板與一對研磨墊一同旋轉,一面對玻璃基板的兩表面進行研磨處理。研磨處理時,有時以玻璃基板的一部分自研磨墊超出的方式進行控制。再者,研磨墊為胺基甲酸酯製,研磨處理時所使用的研磨漿料的平均粒徑為2.5μm,研磨速度為15m/min。對所獲得的各研磨處理完結的玻璃基板,藉由神鋼(Kobelco)科研公司製造的Bow/Warp測定裝置SBW-331ML/d測定整體板厚偏差與翹曲量。其結果為,整體板厚偏差分別為0.85μm以下,翹曲量分別為35μm以下。

Claims (17)

  1. 一種積層體,包括加工基板與用以支撐加工基板的支撐玻璃基板,其特徵在於:作為玻璃組成,以質量%計,上述支撐玻璃基板含有40%~80%的SiO2、1%~20%的Al2O3、0%~20%的B2O3、0%~12%的MgO、0%~10%的CaO、0%~20%的SrO、0%~20%的BaO、0%~10%的ZnO、4%~20%的Na2O、以及0%~15%的K2O,且上述支撐玻璃基板的於20℃~200℃的溫度範圍下的平均線熱膨脹係數為66×10-7/℃以上且81×10-7/℃以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的積層體,其中上述支撐玻璃基板的於30℃~380℃的溫度範圍下的平均線熱膨脹係數為70×10-7/℃以上且85×10-7/℃以下。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其用於半導體封裝體的製造步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其中上述支撐玻璃基板的波長300nm下的板厚方向的紫外線透射率為40%以上。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其中上述支撐玻璃基板的楊氏模量為65GPa以上。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其中作為玻璃組成,以質量%計,上述支撐玻璃基板含有60%~75%的SiO2、5%~15%的Al2O3、5%~20%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~10%的CaO、0%~5%的SrO、0%~5%的BaO、0%~5%的ZnO、7%~16%的Na2O、以及0%~8%的K2O。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其中作為玻璃組成,以質量%計,上述支撐玻璃基板含有50%~80%的SiO2、1%~20%的Al2O3、0%~20%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~10%的CaO、0%~5%的SrO、0%~5%的BaO、0%~5%的ZnO、5%~20%的Na2O、以及0%~10%的K2O。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其中作為玻璃組成,以質量%計,上述支撐玻璃基板含有60%~75%的SiO2、10%~20%的Al2O3、0%~10%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~5%的CaO、0%~5%的SrO、0%~5%的BaO、0%~5%的ZnO、6%~18%的Na2O、以及0%~8%的K2O。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其中作為玻璃組成,以質量%計,上述支撐玻璃基板含有40%~60%的SiO2、5%~20%的Al2O3、0%~20%的B2O3、0%~5%的MgO、0%~10%的CaO、0%~20%的SrO、0%~20%的BaO、4%~20%的Na2O、以及0%~10%的K2O。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其中作為玻璃組成,以質量%計,上述支撐玻璃基板含有44%~54%的SiO2、10%~15%的Al2O3、0%~15%的B2O3、0%~3.6%的MgO、3%~8%的CaO、4%~15%的SrO、0%~14%的BaO、4%~15%的Na2O、以及0%~10%的K2O。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其中上述支撐玻璃基板的板厚小於2.0mm,且為直徑100mm~500mm的圓板形狀,板厚偏差為30μm以下,翹曲量為60μm以下。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的積層體,其中上述加工基板包括利用密封材而成型的半導體晶片。
  13. 一種半導體封裝體的製造方法,其特徵在於包括:準備如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的積層體的步驟;以及對上述加工基板進行加工處理的步驟。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的半導體封裝體的製造方法,其中上述加工處理包括對上述加工基板的一個表面進行配線的步驟。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的半導體封裝體的製造方法,其中上述加工處理包括於上述加工基板的一個表面形成焊料凸塊的步驟。
  16. 一種半導體封裝體,其特徵在於藉由如申請專利範圍第13項至第15項中任一項所述的半導體封裝體的製造方法而製作。
  17. 一種電子設備,包括半導體封裝體,且所述電子設備的特徵在於上述半導體封裝體為如申請專利範圍第16項所述的半導體封裝體。
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