TWI685928B - 支持基板 - Google Patents

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Abstract

本發明之支持基板包含陶瓷、且係具有第1面及位於該第1面之相反面之第2面的板狀體。並且，第1面之由粗糙度曲線求出之算術平均粗糙度Ra為0.5 μm以下，並且由粗糙度曲線求出之偏度Rsk為負。

Description

支持基板
本發明係關於一種支持基板。
作為不使用打線接合、焊錫凸塊及內插器之新穎之半導體封裝形式，業界提出有WLP(Wafer Level Package，晶圓級封裝)及PLP(Panel Level Package，面板級封裝)。該WLP及PLP之通常之製造方法如下所述。首先，於支持基板上貼附接著膜。其次，於該接著膜上載置複數個半導體晶片後，利用密封材密封半導體晶片。其後，將半導體晶片及密封材自接著膜剝離。然後進行半導體晶片之再配線，其後進行切割，藉此製造WLP。
作為將半導體晶片及密封材自接著膜剝離之方法，有利用熱、溶劑、雷射等之方法或以機械方式剝離之方法。此處，利用熱之方法與利用溶劑或雷射之方法或以機械方式剝離之方法相比，能夠利用簡便之步驟將半導體晶片及密封劑剝離，而可減少設備投資成本。
例如於專利文獻1中，作為利用熱之方法，揭示有以下之方法。首先，於支持體上配置作為接著膜之感溫性黏著劑，並於感溫性黏著劑上配置複數個半導體晶片。其次，將所配置之半導體晶片利用作為密封材之塑膠進行密封。其次，自該狀態加熱至特定溫度以上，藉此使感溫性黏著劑之黏著性能喪失，而將半導體晶片及密封材自感溫性黏著劑剝離。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]美國專利申請公開第2006/0183269號
本發明之支持基板包含陶瓷、且係具有第1面及位於該第1面之相反面之第2面的板狀體。並且，第1面之由粗糙度曲線求出之算術平均粗糙度Ra為0.5 μm以下，並且由粗糙度曲線求出之偏度Rsk為負。
關於利用熱之方法，於將半導體晶片及密封材自接著膜剝離(以下記作剝離步驟)時，為了不使接著膜與半導體晶片及密封材一起發生剝離，而對支持基板要求與接著膜之較高之接著強度。
本發明之支持基板與接著膜之接著強度較高。以下一面參照圖1一面對本發明之支持基板詳細進行說明。
如圖1所示，本發明之支持基板1係具有第1面1a及位於第1面1a之相反面之第2面1b的板狀體。並且，圖1中，示出如下例：於支持基板1之第1面1a貼附有接著膜2，於接著膜2上載置有複數個半導體晶片3，且該半導體晶片3由密封材4密封。
又，本發明之支持基板1包含陶瓷。陶瓷之耐蝕性及耐熱性優異並且剛性高於金屬及玻璃等。因此，藉由為此種構成，本發明之支持基板1於將半導體晶片3利用密封材4密封時，即便因密封材4之硬化收縮而產生應力，與包含金屬或玻璃之支持基板相比亦不易撓曲。因此，不易發生伴隨支持基板1之撓曲導致之半導體晶片3之位置偏移，良率較高。
並且，作為陶瓷，例如可列舉：氧化鋁質陶瓷、氮化矽質陶瓷、氮化鋁質陶瓷、碳化矽質陶瓷或堇青石質陶瓷等。尤其於陶瓷之中，若本發明之支持基板1包含氧化鋁質陶瓷，則容易加工，因此可抑制製造成本。又，若本發明之支持基板1為碳化矽質陶瓷，則由於碳化矽質陶瓷之剛性高於其他陶瓷，故而成為更不易撓曲之基板，於將半導體晶片3利用密封材4密封時，即便因密封材4之硬化收縮而產生應力，亦不易產生伴隨支持基板1之撓曲導致之半導體晶片3之位置偏移，良率提高。
此處，例如氧化鋁質陶瓷係指以氧化鋁作為主成分之陶瓷。再者，所謂氧化鋁為主成分係指構成陶瓷之全部成分100質量%中含有氧化鋁70質量%以上之情形。
並且，本發明之支持基板1之材質可藉由以下方法進行確認。首先，使用X射線繞射裝置(XRD：例如BrukerAX公司製造之D8 ADVANCE)測定支持基板1，利用JCPDS卡鑑定所獲得之2θ(2θ為繞射角度)之值。其次，使用ICP(Inductively Coupled Plasma，感應耦合電漿)發射光譜分析裝置(ICP)或螢光X射線分析裝置(XRF)，對各成分進行定量分析。然後，於XRD中，確認氧化鋁之存在，並利用ICP或XRF測定鋁(Al)之含量，將測得之鋁含量換算為氧化鋁(Al2 O3 )，若換算含量為70質量%以上，則為氧化鋁質陶瓷。再者，其他陶瓷亦同樣。
又，關於本發明之支持基板1之第1面1a，由粗糙度曲線求出之算術平均粗糙度Ra為0.5 μm以下，並且由粗糙度曲線求出之偏度Rsk為負。藉由滿足此種構成，成為使接著強度降低之主要原因的於第1面1a之谷部之空氣殘留較少，第1面1a與接著膜2之接觸面積較大，故而本發明之支持基板1與接著膜2之接著強度較高。
再者，算術平均粗糙度Ra係指JIS B 0601(2013)中規定之值。又，偏度Rsk係於JIS B 0601(2013)中規定，且係表示於將粗糙度曲線之平均高度作為中心線時山部與谷部之比率的指標。
又，關於本發明之支持基板1之第1面1a，由粗糙度曲線求出之突出谷部深度Rvk與由粗糙度曲線求出之突出山部高度Rpk之第1比(Rpk/Rvk)可為0.8以下。
若滿足此種構成，則第1面1a之突出谷部之平均深度較深，故而利用進入至突出谷部之接著膜2獲得之投錨效應有效地發揮作用，使本發明之支持基板1之與接著膜2之接著強度提高。
尤其若第1面1a之第1比為0.2以下，則本發明之支持基板1與接著膜2之接著強度進一步提高。
再者，所謂突出谷部深度Rvk及突出山部高度Rpk係於JIS B 0671-2(2002)中規定，且其定義為如下內容。首先，於包含粗糙度曲線之測定點之40%在內的負荷曲線之中央部分，將負荷長度率之差設為40%而劃出負荷曲線，將所劃出之負荷曲線之割線之斜率成為最平緩時之直線設為等效直線。其次，將該等效直線於負荷長度率0%與100%之位置與縱軸相交之2個高度位置之間設為核心部。並且，於粗糙度曲線中，位於核心部下方之突出谷部之平均深度為突出谷部深度Rvk，位於核心部上方之突出山部之平均高度為突出山部高度Rpk。
又，關於本發明之支持基板1之第1面1a，由粗糙度曲線求出之算術平均粗糙度Ra與由粗糙度曲線求出之均方根粗糙度Rq之第2比(Rq/Ra)可為1.7以下。若滿足此種構成，則於第1面1a，突出之谷部較少，故而可減少於突出谷部之空氣之殘留，使本發明之支持基板1之與接著膜2之接著強度提高。
尤其若第1面1a之第2比為1.4以下，則本發明之支持基板1與接著膜2之接著強度進一步提高。再者，均方根粗糙度Rq係指JIS B 0601(2013)中規定之值。
又，關於本發明之支持基板1之第1面1a，由粗糙度曲線求出之峰度Rku可大於3且為11以下。若滿足此種構成，則於第1面1a，谷部之頂點附近成為適度尖銳之形狀，故而於第1面1a貼附接著膜2時，接著膜2容易進入谷部直至其底部，並且利用進入至谷部之接著膜2獲得之投錨效應更有效地發揮作用。因此，本發明之支持基板1之與接著膜2之接著強度提高。
再者，峰度Rku係於JIS B 0601(2013)中規定之表示作為表面銳度之尺度的尖度之指標。
又，關於本發明之支持基板1之第1面1a，由粗糙度曲線求出之最大谷深度Rv可為4.0 μm以下。若滿足此種構成，則於第1面1a貼附接著膜2時，接著膜2容易進入谷部直至其底部，故而本發明之支持基板1之與接著膜2之接著強度提高。再者，最大谷深度Rv係於JIS B 0601(2013)中規定之值，且其係自粗糙度曲線於平均線之方向上抽出基準長度之程度，為該基準長度下之谷部之最大深度。
又，關於本發明之支持基板1之第1面1a，由粗糙度曲線求出之凹凸之平均間隔RSm與由粗糙度曲線求出之山部頂點之平均間隔S之第3比(S/RSm)可為0.4以上且0.7以下。若滿足此種構成，則於第1面1a貼附接著膜2時，由進入至谷部之接著膜2獲得之投錨效應更有效地發揮作用，並且谷部之空氣殘留減少。因此，本發明之支持基板1之與接著膜2之接著強度提高。
再者，凹凸之平均間隔RSm係於JIS B 0601(2013)中規定，且其係於將1個山部及與其相鄰之1個谷部所對應之中心線長度之和設為山部與谷部之間隔時，表示該間隔之平均值的指標。又，山部頂點之平均間隔S係於JIS B 0601(1994)中規定，且係表示相鄰之山部之頂點彼此之間隔之平均值的指標。
又，於第1面1a，凹凸之平均間隔RSm例如為21.2 μm以上且28.5 μm以下即可，山部頂點之平均間隔S例如為8.5 μm以上且19.9 μm以下即可。
並且，支持基板1之第1面1a之算術平均粗糙度Ra、偏度Rsk、均方根粗糙度Rq、峰度Rku、最大谷深度Rv及凹凸之平均間隔RSm可藉由依據JIS B 0601(2013)進行測定而求出，又，突出谷部深度Rvk及突出山部高度Rpk可藉由依據JIS B 0671-2(2002)進行測定而求出，又，山部頂點之平均間隔S可藉由依據JIS B 0601(1994)進行測定而求出。再者，作為測定條件，例如將測定長度設為4 mm、截止值設為0.8 mm，使用觸針半徑為2 μm之觸針，並將掃描速度設定為1 mm/秒即可。並且，於支持基板1之第1面1a，進行至少3處部位以上之測定，求出其平均值即可。
其次，對本發明之支持基板1之製造方法之一例進行說明。再者，以下，對支持基板1包含氧化鋁質陶瓷之情形進行說明。
首先，準備平均粒徑為1 μm以上且2 μm以下之氧化鋁(Al2 O3 )粉末。其次，作為燒結助劑粉末，準備含有氧化矽(SiO2 )、及氧化鈣(CaO)與氧化鎂(MgO)中之至少1種之粉末。然後，以於各粉末(氧化鋁粉末及燒結助劑粉末)之合計100質量%中氧化鋁粉末成為70質量%以上之方式稱量氧化鋁粉末與燒結助劑粉末之各粉末，而獲得混合粉末。其次，將該混合粉末與水等溶劑一起投入至滾磨機中進行混合。其次，相對於混合粉末100質量%，添加4質量%以上且8質量%以下之含有聚乙烯醇、聚乙二醇、丙烯酸系樹脂或丁醛樹脂等中之至少一種黏合劑。其次，使用高純度之氧化鋁球，利用滾磨機進一步進行混合，而獲得漿料。
其次，使用噴霧乾燥器，將該漿料製成造粒體。然後，使用該造粒體，藉由輥壓實法或冷均壓加壓法(CIP，Cold Isostatic Pressing)進行成形，藉此獲得板狀之成形體。此處，亦可視需要切削加工為成形體。又，成形體之尺寸亦可為煅燒後之厚度×縱×橫成為0.5 mm×250 mm×250 mm~60 mm×700 mm×700 mm。
然後，將所獲得之成形體於大氣氛圍下以將最高溫度設為1500℃以上且1700℃以下、最高溫度之保持時間設為15分鐘以上且10小時以下之方式進行煅燒，而獲得燒結體。
其次，對所獲得之燒結體進行雙面研磨。此處，作為雙面研磨之條件，使用粒度號數為#100以上且#2000以下之具有包含金剛石之研磨粒之上磨石及下磨石，並將對上磨石施加之壓力設為0.02 kgf/cm2 以上且0.3 kgf/cm2 以下、將下磨石之周速設為50 mm/s以上且1800 mm/s以下即可。並且，藉由將該雙面研磨於上述條件內進行適當變更，可將支持基板1之第1面1a設為任意之表面性狀，從而獲得本發明之支持基板1。
以下，對本發明之實施例具體進行說明，但本發明並不限定於該等實施例。
[實施例1] 製作使第1面之算術平均粗糙度Ra及偏度Rsk不同之試樣，對與接著膜之接著強度進行評價。
首先，準備平均粒徑為1.6 μm之氧化鋁粉末。其次，作為燒結助劑粉末，準備氧化矽與氧化鈣及氧化鎂之含量以質量比計分別為6：1：3的粉末。然後，以各粉末(氧化鋁粉末及燒結助劑粉末)之合計100質量%中氧化鋁粉末成為96質量%之方式秤量氧化鋁粉末與燒結助劑粉末之各粉末，而獲得混合粉末。其次，將該混合粉末與水一起投入至滾磨機中進行混合。其次，相對於混合粉末100質量%，添加6質量%之包含丙烯酸系樹脂之黏合劑。其次，使用高純度之氧化鋁球，利用滾磨機進一步進行混合而獲得漿料。
其次，使用噴霧乾燥器，將該漿料製成造粒體。然後，使用該造粒體，藉由輥壓實法獲得板狀之成形體。此處，對成形體實施切削加工，使成形體之尺寸成為煅燒後之厚度×直徑為1 mm×300 mm之圓板形狀。
其次，將所獲得之成形體於大氣氛圍中以將最高溫度設為1550℃、將最高溫度之保持時間設為1小時之方式進行煅燒，而獲得燒結體。
然後，以成為第1面之面之表面性狀成為表1之值之方式對燒結體進行雙面研磨，藉此獲得各試樣。
其次，針對於所獲得之各試樣，使用接觸型表面粗糙度計，依據JIS B 0601(2013)，對第1面之算術平均粗糙度Ra及偏度Rsk進行測定。此處，作為測定條件，將測定長度設為4 mm、截止值設為0.8 mm，使用觸針半徑為2 μm之觸針，將掃描速度設定為1 mm/秒。並且，於第1面進行3處部位之測定，求出其平均值。
其次，利用以下之方法，對各試樣之與接著膜之接著強度進行評價。
首先，作為接著膜，準備熱膨脹性黏著劑片材，該熱膨脹性黏著劑片材係將以丙烯酸系聚合物作為主成分之黏著劑與包含200℃下膨脹之熱膨脹性珠粒之發泡劑進行混合而形成。其次，於各試樣之第1面貼附該熱膨脹性黏著劑片材。其次，將各試樣放入冷熱衝擊試驗裝置內，將溫度自室溫(25℃)升溫至170℃後，保持10分鐘，其後，降溫至室溫，將上述操作設為1次循環，並重複進行該循環。然後，每100次循環便取出各試樣，確認接著膜是否自支持基板之第1面剝離。並且，自直至接著膜剝離所需之循環數(以下記作必需循環數)較多之試樣中依序對各試樣進行排序。此處，將必需循環數最多之試樣設為1位，將必需循環數最少之試樣設為最末位。此處，必需循環數越多，表示與接著膜之接著強度越高。
將結果示於表1。 [表1]
Figure 107118312-A0304-0001
如表1所示，與試樣No.1、6相比，試樣No.2~5之排序較高。根據該結果可知，於第1面，算術平均粗糙度Ra為0.5 μm以下，並且偏度Rsk為負，因此成為與接著膜之接著強度較高者。
[實施例2] 其次，製作使第1面之突出谷部深度Rvk及突出山部高度Rpk不同之試樣，對與接著膜之接著強度進行評價。
再者，作為各試樣之製作方法，以第1面之表面性狀成為表2之值之方式進行雙面研磨，除此以外設為與實施例1之試樣Nо.3之製作方法相同。再者，試樣No.7與實施例1之試樣No.3相同。
其次，針對於所獲得之各試樣，對第1面之突出谷部深度Rvk及突出山部高度Rpk進行測定。再者，作為測定條件，基於JIS B 0671-2(2002)，設為與實施例1相同。
又，藉由與實施例1相同之方法對各試樣之與接著膜之接著強度進行評價。
將結果示於表2。再者，表2之排序係僅對表2所示之試樣加以比較而排列。 [表2]
Figure 107118312-A0304-0002
如表2所示，得知與試樣No.7相比，試樣No.8~12之排序較高，且於第1面，突出谷部深度Rvk與突出山部高度Rpk之第1比為0.8以下，因此與接著膜之接著強度提高。
又，得知試樣No.8~12之中，試樣No.11、12之排序亦較高，且第1比為0.2以下，因此與接著膜之接著強度進一步提高。
[實施例3] 其次，製作使第1面之算術平均粗糙度Ra及均方根粗糙度Rq不同之試樣，對與接著膜之接著強度進行評價。
再者，作為各試樣之製作方法，以第1面之表面性狀成為表3之值之方式進行雙面研磨，除此以外設為與實施例2之試樣Nо.9之製作方法相同。再者，試樣No.13與實施例2之試樣No.9相同。
其次，針對於所獲得之各試樣，對第1面之算術平均粗糙度Ra及均方根粗糙度Rq進行測定。再者，作為測定條件，基於JIS B 0601(2013)，設為與實施例1相同。
又，藉由與實施例1相同之方法對各試樣之與接著膜之接著強度進行評價。
將結果示於表3。再者，表3之排序係僅對表3所示之試樣加以比較而排列。 [表3]
Figure 107118312-A0304-0003
如表3所示，得知與試樣No.13相比，試樣No.14~16之排序較高，且於第1面，算術平均粗糙度Ra與均方根粗糙度Rq之第2比為1.7以下，因此與接著膜之接著強度提高。
又，得知試樣No.14~16之中，試樣No.15、16之排序亦較高，且第2比為1.4以下，因此與接著膜之接著強度進一步提高。
[實施例4] 其次，製作使第1面之峰度Rku不同之試樣，對與接著膜之接著強度進行評價。
再者，作為各試樣之製作方法，以第1面之表面性狀成為表4之值之方式進行雙面研磨，除此以外設為與實施例3之試樣Nо.16之製作方法相同。再者，試樣No.17與實施例3之試樣No.16相同。
其次，針對於所獲得之各試樣，對第1面之峰度Rku進行測定。再者，作為測定條件，基於JIS B 0601(2013)，設為與實施例1相同。
又，藉由與實施例1相同之方法對各試樣之與接著膜之接著強度進行評價。
將結果示於表4。再者，表4之排序係僅對表4所示之試樣加以比較而排列。 [表4]
Figure 107118312-A0304-0004
如表4所示，得知與試樣No.17、21相比，試樣No.18~20之排序較高，且於第1面，峰度Rku大於3且為11以下，因此與接著膜之接著強度提高。
[實施例5] 其次，製作使第1面之最大谷深度Rv不同之試樣，對與接著膜之接著強度進行評價。
再者，作為各試樣之製作方法，以第1面之表面性狀成為表5之值之方式進行雙面研磨，除此以外設為與實施例4之試樣Nо.19之製作方法相同。再者，試樣No.22與實施例4之試樣No.19相同。
其次，針對於所獲得之各試樣，對第1面之最大谷深度Rv進行測定。再者，作為測定條件，基於JIS B 0601(2013)，設為與實施例1相同。
又，藉由與實施例1相同之方法對各試樣之與接著膜之接著強度進行評價。
將結果示於表5。再者，表5之排序係僅對表5所示之試樣加以比較而排列。 [表5]
Figure 107118312-A0304-0005
如表5所示，得知與試樣No.22相比，試樣No.23、24之排序較高，且於第1面，最大谷深度Rv為4.0 μm以下，因此與接著膜之接著強度提高。
[實施例6] 其次，製作使第1面之山部頂點之平均間隔S及凹凸之平均間隔RSm不同之試樣，對與接著膜之接著強度進行評價。
再者，作為各試樣之製作方法，以第1面之表面性狀成為表6之值之方式進行雙面研磨，除此以外設為與實施例5之試樣Nо.24之製作方法相同。再者，試樣No.25與實施例5之試樣No.24相同。
其次，針對於所獲得之各試樣，對第1面之山部頂點之平均間隔S及凹凸之平均間隔RSm進行測定。再者，作為測定條件，山部頂點之平均間隔S基於JIS B 0601(1944)，凹凸之平均間隔RSm基於JIS B 0601(2013)，設為與實施例1相同。
又，藉由與實施例1相同之方法對各試樣之與接著膜之接著強度進行評價。
將結果示於表6。再者，表6之排序係僅對表6所示之試樣加以比較而排列。 [表6]
Figure 107118312-A0304-0006
如表6所示，得知與試樣No.25、29相比，試樣No.26~28之排序較高，且於第1面，凹凸之平均間隔RSm與山部頂點之平均間隔S之第3比為0.4以上且0.7以下，因此與接著膜之接著強度提高。
1‧‧‧支持基板1a‧‧‧第1面1b‧‧‧第2面2‧‧‧接著膜3‧‧‧半導體晶片4‧‧‧密封材
圖1係模式性表示使用本發明之支持基板之WLP之製造過程中之狀態的剖視圖。
1‧‧‧支持基板
1a‧‧‧第1面
1b‧‧‧第2面
2‧‧‧接著膜
3‧‧‧半導體晶片
4‧‧‧密封材

Claims (7)

  1. 一種支持基板，其包含陶瓷、且係具有第1面及位於該第1面之相反面之第2面的板狀體，且上述第1面之由粗糙度曲線求出之算術平均粗糙度Ra為0.5μm以下，並且由粗糙度曲線求出之偏度Rsk為負，上述第1面之由粗糙度曲線求出之突出谷部深度Rvk與由粗糙度曲線求出之突出山部高度Rpk之第1比為0.8以下。
  2. 如請求項1之支持基板，其中上述第1比為0.2以下。
  3. 一種支持基板，其包含陶瓷、且係具有第1面及位於該第1面之相反面之第2面的板狀體，且上述第1面之由粗糙度曲線求出之算術平均粗糙度Ra為0.5μm以下，並且由粗糙度曲線求出之偏度Rsk為負，上述第1面之由粗糙度曲線求出之算術平均粗糙度Ra與由粗糙度曲線求出之均方根粗糙度Rq之第2比為1.7以下。
  4. 如請求項3之支持基板，其中上述第2比為1.4以下。
  5. 如請求項1或3之支持基板，其中上述第1面之由粗糙度曲線求出之峰度Rku大於3且為11以下。
  6. 如請求項1或3之支持基板，其中上述第1面之由粗糙度曲線求出之最大谷深度Rv為4.0μm以下。
  7. 如請求項1或3之支持基板，其中上述第1面之由粗糙度曲線求出之凹凸之平均間隔RSm與由粗糙度曲線求出之山部頂點之平均間隔S之第3比為0.4以上且0.7以下。
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