TWI770110B - 暫時固定基板及電子元件的暫時固定方法 - Google Patents
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Abstract
暫時固定基板2包括用於接合複數的電子元件且利用樹脂模塑暫時固定之固定面2a、和位於固定面的相反側之底面2b。觀察暫時固定基板2的剖面時，暫時固定基板翹曲成固定面2a從暫時固定基板向上形成凸狀，並滿足以下公式(1)：0.45≦W3/4/W≦0.55‧‧‧(1)
(觀察暫時固定基板的剖面時之固定面的寬度設為W，相對於暫時固定基板的翹曲的基準面之固定面的高度，在相對於基準面之固定面的高度的最大值的3/4以上之區域的寬度設為W3/4)。
Description
本發明係有關於包括用於接合電子元件且利用樹脂模塑暫時固定之固定面、和位於前述固定面的相反側之底面的暫時固定基板。
已知有在由玻璃或陶瓷所構成的支撐基板上接合並固定由矽等所構成的電子元件的方法(專利文獻1、2、3)。在這些先前技術中，藉由熱固性樹脂將電子元件接合至支撐基板，並冷卻以得到接合體。在此情況下，試圖利用調整支撐基板的翹曲來減少接合體的翹曲。再者，可藉由改變拋光方法或去除加工變質層來調整支撐基板的翹曲。
再者，專利文獻4公開了在藍寶石基板的表面上設置發光二極體時，對藍寶石基板的一側的主面及另一側的主面兩者進行研磨(lapping)拋光之後，僅對一側的主面使用CMP(Chemical-Mechanical Polishing)等方法進行精密拋光。
[專利文獻1]日本特開第2011-023438號公報
[專利文獻2]日本特開第2010-058989號公報
[專利文獻3]日本特許第5304112號公報
[專利文獻4]日本特開第2016-139751號公報
本發明人研究了將複數的電子元件接合至由玻璃或陶瓷所構成的暫時固定基板上，然後利用樹脂模塑將電子元件暫時固定。在此過程中，已經探討了如先前技術所記載的各種支撐基板的應用。
然而，在將複數的電子元件接合至暫時固定基板上後利用樹脂模塑暫時固定的情況下，發現出現特定的問題。亦即，複數的電子元件接合至暫時固定基板上之後，注入液態的樹脂模塑劑，然後藉由加熱將樹脂模塑劑固化，進而將複數的電子元件固定於樹脂模塑中。之後，藉由從暫時固定基板之側照射紫外光將樹脂模塑與暫時固定基板分開，也藉此將複數的電子元件與樹脂模塑一起從暫時固定基板分離。
然而，在將複數的電子元件暫時固定於樹脂模塑中的階段，發現出現暫時固定的狀態不良的電子元件，且產率降低。亦即，將液態的樹脂模塑劑澆注於暫時固定基板上，並供給至前述電子元件之間的間隙，在此狀態下加熱將其固化，設置於暫時固定基板的例如外圍部分之電子元件固定不良、或設置於中心部分之電子元件固定不良，難以得到整體上均勻的固定狀態。如此，由於暫時固定基板上的局部性固定不良，導致產率降低，因此需要解決方案。
本發明的課題為，在暫時固定基板上將複數的電子元件固定於樹脂模塑內時，抑制暫時固定基板上的不同位置之模塑不良，進而提升產率。
本發明提供包括用於接合複數的電子元件且利用樹脂模塑暫時固定之固定面、和位於前述固定面的相反側之底面的暫時固定基板，其特徵在於：觀察暫時固定基板的剖面時，暫時固定基板翹曲成固定面從暫時固定基板向上形成凸狀，並滿足以下公式(1)：0.45≦W3/4/W≦0.55‧‧‧(1)
(在公式(1)中，觀察前述暫時固定基板的前述剖面時之前述固定面的寬度設為W，相對於前述暫時固定基板的翹曲的基準面之前述固定面的高度，在相對於前述基準面之前述固定面的高度的最大值的3/4以上之區域的寬度設為W3/4)。
再者，在本發明中，製備暫時固定基板，其係包括用於接合複數的電子元件且利用樹脂模塑暫時固定之固定面、和位於固定面的相反側之底面的暫時固定基板，其中觀察暫時固定基板的剖面時，暫時固定基板翹曲成固定面從暫時固定基板向上形成凸狀，並滿足以下公式(1)。將前述電子元件接合於暫時固定基板的固定面，並利用前述樹脂模塑暫時固定。
0.45≦W3/4/W≦0.55‧‧‧(1)
(在公式(1)中，觀察前述暫時固定基板的前述剖面時之前述固定面的寬度設為W，相對於前述暫時固定基板的翹曲的基準面之前述固定面的高度，在相對於前述基準面之前述固定面的高度的最大值的3/4以上之區域的寬度設為W3/4)。
本發明人針對在暫時固定基板上將複數的電子元件固定於樹脂模塑內時暫時固定基板上的不同位置發生模塑不良的原因進行了調查。結果發現在暫時固定基板的周邊部分和中心部分容易發生模塑不良。而且，在暫時固定基板的周邊部分發生模塑不良的情況下，中心部分不容易發生模塑不良，而在暫時固定基板的中心部分發生模塑不良的情況下，周邊部分不容易發生模塑不良。
本發明人研究了此現象，結果發現將電子元件接合於暫時固定基板上澆注液態的樹脂模塑劑時，容易在局部發生模塑劑的填充不良。之後，著眼於暫時固定基板的固定面(安裝面)的精細形狀。亦即，一般的暫時固定基 板翹曲成朝向固定面的方向稍微凸起，但凸狀接近圓弧。然而，藉由將觀察暫時固定基板的剖面時之固定面的形狀設計成拋物線或近似拋物線的形狀(亦即藉由設計成用以滿足上述公式(1)的形狀)，發現不容易發生在暫時固定基板上電子元件的模塑不良，且模塑製程的產率提高，進而完成本發明。
1‧‧‧平台
1a‧‧‧表面
2‧‧‧暫時固定基板
2a‧‧‧固定面
2b‧‧‧底面
3‧‧‧接合劑/接合劑層
3A‧‧‧接合層
4‧‧‧電子元件
6‧‧‧樹脂模塑
6a‧‧‧填充電子元件的間隙5的樹脂
6b‧‧‧覆蓋電子元件的樹脂
12‧‧‧暫時固定基板
12a‧‧‧固定面
12b‧‧‧底面
13‧‧‧平坦面
HP‧‧‧高度的最大值
O‧‧‧高度為0的點
P‧‧‧高度為最大的點
R‧‧‧基準面
T‧‧‧厚度
W‧‧‧寬度
第1圖係表示出根據本發明的實施形態之暫時固定基板2載置於平台1上的狀態的剖面圖。
第2圖係表示出暫時固定基板2的固定面的平面圖。
第3圖係表示出比較例之暫時固定基板12載置於平台1上的狀態的剖面圖。
第4(a)圖表示出接合劑3設置於暫時固定基板2的固定面2a上的狀態。
第4(b)圖表示出電子元件4接合於暫時固定基板2的固定面2a的狀態。
第4(c)圖表示出利用樹脂模塑6將電子元件4暫時固定的狀態。
在第1圖中，暫時固定基板2的底面2b載置於平台1的表面1a上。暫時固定基板的固定面2a位於底面2b的相反側。此處，暫時固定基板2的厚度為T，而暫時固定基板2稍微朝向上側翹曲，固定面2a稍微朝向上側形成凸狀。然而，為了利於理解，圖式所示之曲線有所放大。
此處，在本發明中，觀察暫時固定基板2的剖面時，暫時固定基板翹曲成固定面2a從暫時固定基板2向上形成凸狀，且固定面2a滿足以下公式(1)：0.45≦W3/4/W≦0.55‧‧‧(1)
暫時固定基板2載置於平台1的表面1a上。暫時固定基板的底面2b接觸表面1a，暫時固定基板2受到支撐。在此狀態下，暫時固定基板翹曲成朝向 上方稍微凸起。此處，觀察暫時固定基板2的剖面時之固定面2a的寬度設為W。再者，暫時固定基板2的固定面2a與平台1的表面1a之間的間隔通過最小的點O，且平行於平台1的表面1a的平面設為暫時固定基板2的翹曲的基準面R。
之後，測量相對於基準面R之固定面2a的高度。此處，高度為0的點設為O，高度為最大的點設為P，且高度的最大值設為HP。再者，相對於基準面R之固定面2a的高度為最大值HP的3/4(H3/4)之點設為P3/4，相對於基準面R之固定面2a的高度為最大值HP的3/4(H3/4)以上之區域的寬度設為W3/4。
在此情況下，藉由將W3/4/W設為0.45以上、0.55以下，能夠在利用樹脂模塑將電子元件固定於暫時固定基板上時，抑制不同位置之模塑不良。其原因尚不清楚，但可認為是以下所述。當固定面的形狀為拋物線的形狀時，W3/4/W為0.50，因此意味著固定面的形狀為拋物線的形狀、或近似拋物線的形狀。可認為變成這樣的形狀時，在暫時固定基板上的電子元件之間澆注液態的模塑劑時，模塑劑可適當地設置在固定面的整個表面上，不容易發生模塑不良。
此處，當W3/4/W小於0.45，則在暫時固定基板的固定面的中心部分經常發生模塑不良，因此雖然設為0.45以上，但以0.48以上為更佳。再者，當W3/4/W大於0.55，則在固定面的周邊部分經常發生模塑不良，因此雖然設為0.55以下，但以0.52以下為更佳。以固定面的形狀大體上是拋物線的形狀為特佳。
以下描述關於從基準面測量固定面的高度的方法。
如第1圖所示，暫時固定基板載置於平台1上。之後，如第2圖所示，將暫時固定基板2的固定面2a沿8個方向分割。然後，為基準點的刻痕(notch)作為0°，並以每45°決定方向。之後，朝向「0°-180°」、「45°-225°」、「90°-270°」、「135°-315°」之四條線進行測量。具體而言，在每一條線上，以1毫米(mm)之間距的相等間隔設置各個測量點。例如12英寸(inch)基板，每一片基板的測量點的數量為1200點(=300點×4條線)。
從基準面測量固定面的高度，使用雷射位移計「(LK-H027K Keyence公司製造)」。之後，同時參照第1圖、第2圖進行說明，當高度的最大值設為HP時，計算高度為3/4×P以上的測量點的數量。之後，將(W3/4/W)設為(高度為3/4×P以上的測量點的數量)/(全部測量點的數量)。
此外，在高度為3/4×P以上的測量點的數量只有連續9個以下的情況下，視為測量異常的點，不包含在「高度為3/4×P以上的測量點的數量」。
在本發明中，觀察剖面時之暫時固定基板的固定面，暫時固定基板翹曲成朝向底面和相反側形成凸起圖形。此處，所謂凸起圖形是指，從固定面的輪廓線觀察時，連接固定面的外側輪廓線之任意兩點的線段位於暫時固定基板的內部。因此，不包括在固定面設置凹部或平坦面上的情況。
例如，在第3圖的暫時固定基板12中，平坦面13設置於固定面12a的中心部分。12b為底面。在此情況下，連接固定面的輪廓線之線段可能沒有進入暫時固定基板的內部而位於平坦面13，因此不能稱為固定面朝向上側形成凸起圖形。在此情況下，發現即使在W3/4/W為0.45~0.55的情況下，也不能獲得本發明的效果。進一步而言，在固定面中設置凹面的情況下也是相同情形。
從本發明的觀點來看，暫時固定基板的固定面的高度的最大值與厚度之比值(HP/T)以0.1~0.5為佳，以0.125~0.25為更佳。再者，厚度T以0.3毫米~3毫米為佳，以0.5~1.5為更佳。
以下，描述將電子元件暫時固定在暫時固定基板上的過程。首先，如第4(a)圖所示，在暫時固定基板2的固定面2a上設置接合劑層3。
作為此接合劑，可舉出雙面膠帶或熱熔膠類的接合劑等作為範例。再者，作為在暫時固定基板上設置接合劑層的方法，可以採用輥(roll)塗法、噴(spray)塗法、網版(screen)印刷法、旋轉塗佈(spin coating)法等各種方法。
接著，如第4(b)圖所示，將很多的電子元件4設置於暫時固定 基板2上，且將接合劑層固化，以形成接合層3A。此固化步驟配合接合劑的性質進行，但可舉出加熱、紫外線照射作為範例。
接著，注入液態的樹脂模塑劑，並將樹脂模塑劑固化。藉此，如第4(c)圖所示，將電子元件4固定於樹脂模塑6內。然而，6b為填充電子元件的間隙5的樹脂，而6a為覆蓋電子元件的樹脂。
作為用於本發明的模塑樹脂，可列舉出環氧樹脂類樹脂、聚醯亞胺類樹脂、聚氨酯(polyurethane)類樹脂、氨基甲酸乙酯(urethane)類樹脂等。
接著，將電子元件及模塑樹脂從暫時固定基板分離。此分離方法並不限定。藉由從暫時固定基板的底面2b之側照射紫外線，能夠將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離，以此為佳。
暫時固定基板的材料並不限定，但以具有機械強度及對化學品具有耐久性為佳。在適宜的實施形態中，暫時固定基板由氧化鋁、氮化矽、氮化鋁或氧化矽所構成。這些材料易於增加緻密性，且對化學品具有高耐久性。
在適宜的實施形態中，構成暫時固定基板的材料為透光性氧化鋁。在此情況下，以相對於純度為99.9%以上(以99.95%以上為佳)的高純度氧化鋁粉末添加100ppm以上、300ppm以下的氧化鎂粉末為佳。作為上述的高純度氧化鋁粉末，可列舉出大明化學工業股份公司製造的高純度氧化鋁粉末。再者，此氧化鎂粉末的純度以99.9%以上為佳，平均粒徑以50微米(μm)以下為佳。
再者，在適宜的實施形態中，作為燒結助劑，以相對於氧化鋁粉末添加200~800ppm的氧化鋯(ZrO2)、10~30ppm的氧化釔(Y2O3)為佳。
暫時固定基板的成型方法並無特別限定，可為刮刀成型(doctor blade)法、擠出成型法、凝膠澆鑄(gel cast)法等任意的方法。以使用凝膠澆鑄法製造基底基板為特佳。
在適宜的實施形態中，製造含有陶瓷粉末、分散介質及膠凝劑的漿料(slurry)，並藉由將此漿料澆鑄、使其凝膠化，進而得到成型體。此處，在凝膠成型的階段，將脫模劑塗佈於模具上，組裝模具，並澆鑄漿料。之後，將凝膠在模具中固化以得到成型體，並將成型體脫模。然後清洗模具。
接著，將凝膠成型體乾燥，以在空氣中煅燒然後在氫氣中進行主燒成為佳。主燒成時的燒結溫度，從燒結體的緻密化的觀點來看，以1700~1900℃為佳，以1750~1850℃為更佳。
再者，藉由在燒成時形成充分緻密的燒結體之後，進一步進行退火(anneal)處理，能夠進行翹曲矯正。此退火溫度，從防止變形或異常晶粒生長發生的同時促進燒結助劑之放電的觀點來看，以燒成時的最高溫度±100℃以內為佳，以最高溫度1900℃以下為更佳。再者，退火時間以1~6小時為佳。
製造如第1圖或第3圖所示形態之暫時固定基板。
具體而言，首先，調配混合了以下成分的漿料。
(原料粉末)
(分散介質)
(膠凝劑)
‧二苯基甲烷二异氰酸酯(diphenyl-methane-diisocyanate，MDI)樹脂4重量份
(分散劑)
‧聚合物界面活性劑 3重量份
(催化劑)
‧N，N-二甲基氨基己醇(dimethylaminohexanol) 0.1重量份
將此漿料在室溫下注入鋁合金製的模具中，在室溫下放置1小時。之後，在40℃下放置30分鐘，進行固化之後脫模。更進一步，將其分別在室溫下放置2小時，在90℃下放置2小時，以得到板狀的粉末成型體。
將所得到的粉末成型體，在1100℃下在空氣中煅燒(初步燒成)之後，在氫氣：氮氣為3：1的氣氛中，在1750℃下進行燒成，之後在相同的條件下進行退火處理，以形成空白(blank)基板。
對製作好的空白基板進行高精度拋光加工。首先，藉由利用綠碳(green carbon)進行雙面研磨(lapping)加工進而調整形狀之後，利用金剛石漿料(diamond slurry)進行雙面研磨加工。金剛石的粒徑為3微米。最後，利用SiO2研磨粒和金剛石研磨粒，僅在單面進行化學機械拋光(CMP)加工，並進行清洗，以得到12英寸的暫時固定基板。
但是，如表1所示，改變了觀察暫時固定基板的剖面時之固定面的形狀。特別是在比較例3中，設置寬度為50毫米的平坦面，而在比較例4中，設置寬度為50毫米、深度為0.1毫米的凹部。
再者，可藉由單面CMP的加工條件來控制暫時固定基板的固定面的形態。
接著，在暫時固定基板上塗佈接合劑(UV剝離膠帶SELFA-SE(積水化學工業公司製造))，並規則地在垂直和水平方向上排置7,500個2平方毫米的電子元件。之後，在200℃下加熱，使接合劑固化。之後，注入模塑樹脂 (R4212-2C(Nagase Chemtex公司製造)，並利用加熱使其固化，以利用樹脂模塑將電子元件固定。最後，觀測模塑狀態的良好、不良，計算出模塑製程的產率。結果如表1所示。
在本發明的實施例1~3中，在模塑製程中得到了高產率。
在比較例1中，固定面的形狀向上形成凸起形狀，然而W3/4/W小到0.43，因而在固定面的中心部分發生模塑不良，降低了產率。
在比較例2中，固定面的形狀向上形成凸起形狀，然而W3/4/W大到0.57，因而在固定面的周邊部分發生模塑不良，降低了產率。
在比較例3中，在固定面的中央部分設置平坦面，在比較例4中設置凹部，然而兩者都降低了產率。
1‧‧‧平台
1a‧‧‧表面
2‧‧‧暫時固定基板
2a‧‧‧固定面
2b‧‧‧底面
HP‧‧‧高度的最大值
O‧‧‧高度為0的點
P‧‧‧高度為最大的點
R‧‧‧基準面
T‧‧‧厚度
W‧‧‧寬度
Claims (8)
- 一種暫時固定基板，其係包括用於接合複數的電子元件且利用樹脂模塑暫時固定之固定面、和位於前述固定面的相反側之底面的暫時固定基板，其特徵在於：觀察前述暫時固定基板的剖面時，前述固定面從前述暫時固定基板沿著前述暫時固定基板向上形成凸起圖形，且觀察前述暫時固定基板的前述剖面時之前述固定面的寬度設為W，相對於前述暫時固定基板的翹曲的基準面之前述固定面的高度，在相對於前述基準面之前述固定面的高度的最大值的3/4以上之區域的寬度設為W3/4時，滿足以下公式(1)：0.45≦W3/4/W≦0.55‧‧‧(1)。
- 如申請專利範圍第1項所述之暫時固定基板，其中觀察前述暫時固定基板的前述剖面時之前述固定面的形狀大體上為拋物線狀。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之暫時固定基板，其中前述暫時固定基板由玻璃、矽或陶瓷所構成。
- 如申請專利範圍第3項所述之暫時固定基板，其中前述暫時固定基板由透光性氧化鋁所構成。
- 一種電子元件的暫時固定方法，包括：製備暫時固定基板，其係包括用於接合複數的電子元件且利用樹脂模塑暫時固定之固定面、和位於前述固定面的相反側之底面的暫時固定基板，其中觀察前述暫時固定基板的剖面時，前述固定面從前述暫時固定基板沿著前述暫時固定基板向上形成凸起圖形，且觀察前述暫時固定基板的前述剖面時之前述固定面的寬度設為W，相對於前述暫時固定基板的翹曲的基準面之前述固定面的 高度，在相對於前述基準面之前述固定面的高度的最大值的3/4以上之區域的寬度設為W3/4時，滿足以下公式(1)：0.45≦W3/4/W≦0.55‧‧‧(1)；以及將前述電子元件接合於前述暫時固定基板的前述固定面，並利用前述樹脂模塑暫時固定。
- 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中觀察前述暫時固定基板的前述剖面時之前述固定面的形狀大體上為拋物線狀。
- 如申請專利範圍第5或6項所述之方法，其中前述暫時固定基板由玻璃、矽或陶瓷所構成。
- 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中前述暫時固定基板由透光性氧化鋁所構成。
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