JP2023127000A - 積層体の製造方法、積層体および半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】反りを有し、かつ、高温に晒された後も反りが維持される積層体を容易に製造できる積層体の製造方法、反りを有する積層体、および半導体パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置された熱硬化性樹脂層とを有する前駆体積層体を形成する工程と、前駆体積層体を変形させた状態で、熱硬化性樹脂層の熱硬化を行い、樹脂層を形成し、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置される樹脂層とを備え、反りを有する積層体を得る工程とを有する、反りを有する。【選択図】図1
Description
本発明は、積層体の製造方法、積層体および半導体パッケージの製造方法に関する。
集積回路等を備えた半導体デバイスは、ボンディングワイヤ、または半田ボール等により再配線層(RDL)と電気的に接続されて実装されており、さらに樹脂で封止されて半導体パッケージとされている。
半導体パッケージは、例えば、以下の方法で製造される。まず、ガラス基板上に再配線層を形成した後に、半導体デバイスをボンディングワイヤ、または半田ボール等により再配線層と電気的に接続する。その後、半導体デバイスを樹脂で封止する。そして、ガラス基板から、樹脂で封止された半導体デバイスが実装された再配線層を剥離することにより半導体パッケージが得られる。半導体パッケージの製造工程における熱による基板の変形を考慮して、半導体パッケージの製造に用いられるガラス基板には、特許文献1に記載されるような反りを有するガラス基板が用いられる。特許文献1には、反りが2~300μmであり、反りによる傾斜角度が0.0004~0.12°であるガラス基板が記載されている。
半導体パッケージは、例えば、以下の方法で製造される。まず、ガラス基板上に再配線層を形成した後に、半導体デバイスをボンディングワイヤ、または半田ボール等により再配線層と電気的に接続する。その後、半導体デバイスを樹脂で封止する。そして、ガラス基板から、樹脂で封止された半導体デバイスが実装された再配線層を剥離することにより半導体パッケージが得られる。半導体パッケージの製造工程における熱による基板の変形を考慮して、半導体パッケージの製造に用いられるガラス基板には、特許文献1に記載されるような反りを有するガラス基板が用いられる。特許文献1には、反りが2~300μmであり、反りによる傾斜角度が0.0004~0.12°であるガラス基板が記載されている。
上述の特許文献1のガラス基板は、成形工程および徐冷工程を経て反りが形成されている。徐冷工程の徐冷温度を調整して、反りおよび反りによる傾斜角度を調整しているが、反り量等の調整が容易ではない。
そこで、本発明は、反りを有し、かつ、高温に晒された後も反りが維持される積層体を容易に製造できる積層体の製造方法を提供することを目的とし、また、本発明は、反りを有する積層体を提供すること、および半導体パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、反りを有し、かつ、高温に晒された後も反りが維持される積層体を容易に製造できる積層体の製造方法を提供することを目的とし、また、本発明は、反りを有する積層体を提供すること、および半導体パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、以下の構成により上述の目的を達成できることを見出した。
本発明の態様は、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置された熱硬化性樹脂層とを有する前駆体積層体を形成する工程と、前駆体積層体を変形させた状態で、熱硬化性樹脂層の熱硬化を行い、樹脂層を形成し、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置される樹脂層とを備え、反りを有する積層体を得る工程とを有する、反りを有する積層体の製造方法を提供するものである。
2枚のガラス基板の平均熱膨張係数の差が1.5ppm/℃以下であることが好ましい。
前駆体積層体を形成する工程の後に、前駆体積層体のガラス基板に対して、面取り、研削、および研磨のうち、少なくとも1つを行う工程をさらに有することが好ましい。
熱硬化性樹脂層の熱硬化の際の温度は、400℃以下であることが好ましい。
熱硬化性樹脂層の熱硬化は、熱硬化開始温度よりも20℃以上高い温度で行うことが好ましい。
本発明の態様は、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置された熱硬化性樹脂層とを有する前駆体積層体を形成する工程と、前駆体積層体を変形させた状態で、熱硬化性樹脂層の熱硬化を行い、樹脂層を形成し、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置される樹脂層とを備え、反りを有する積層体を得る工程とを有する、反りを有する積層体の製造方法を提供するものである。
2枚のガラス基板の平均熱膨張係数の差が1.5ppm/℃以下であることが好ましい。
前駆体積層体を形成する工程の後に、前駆体積層体のガラス基板に対して、面取り、研削、および研磨のうち、少なくとも1つを行う工程をさらに有することが好ましい。
熱硬化性樹脂層の熱硬化の際の温度は、400℃以下であることが好ましい。
熱硬化性樹脂層の熱硬化は、熱硬化開始温度よりも20℃以上高い温度で行うことが好ましい。
本発明の態様は、第1ガラス基板と、樹脂層と、第2ガラス基板とをこの順に有する積層体であって、積層体は反りを有する、積層体を提供するものである。
第1ガラス基板の外側の表面が凸となるように第1ガラス基板と樹脂層と第2ガラス基板とが湾曲しており、かつ湾曲した第1ガラス基板上に電子デバイスが配置されることが好ましい。
第1ガラス基板と第2ガラス基板との平均熱膨張係数の差が1.5ppm/℃以下であることが好ましい。
積層体は、総厚が0.3~3.0mmであることが好ましい。
積層体の反り量は、0μm超500μm以下であることが好ましい。
250℃で3時間加熱した後の反り量が0μm超500μm以下であることが好ましい。
本発明の態様は、第1ガラス基板と、樹脂層と、第2ガラス基板とをこの順に有し、かつ反りを有する、積層体を用意する工程と、第1ガラス基板の表面に再配線層を形成する工程と、半導体デバイスを再配線層と電気的に接続する工程と、半導体デバイスを樹脂を用いて封止する工程と、樹脂で封止された半導体デバイスが実装された再配線層を第1ガラス基板から剥離する工程とを有する、半導体パッケージの製造方法を提供するものである。
第1ガラス基板の外側の表面が凸となるように第1ガラス基板と樹脂層と第2ガラス基板とが湾曲しており、かつ湾曲した第1ガラス基板上に電子デバイスが配置されることが好ましい。
第1ガラス基板と第2ガラス基板との平均熱膨張係数の差が1.5ppm/℃以下であることが好ましい。
積層体は、総厚が0.3~3.0mmであることが好ましい。
積層体の反り量は、0μm超500μm以下であることが好ましい。
250℃で3時間加熱した後の反り量が0μm超500μm以下であることが好ましい。
本発明の態様は、第1ガラス基板と、樹脂層と、第2ガラス基板とをこの順に有し、かつ反りを有する、積層体を用意する工程と、第1ガラス基板の表面に再配線層を形成する工程と、半導体デバイスを再配線層と電気的に接続する工程と、半導体デバイスを樹脂を用いて封止する工程と、樹脂で封止された半導体デバイスが実装された再配線層を第1ガラス基板から剥離する工程とを有する、半導体パッケージの製造方法を提供するものである。
本発明によれば、反りを有し、かつ、高温に晒された後も反りが維持される積層体を容易に製造できる。また、反りを有する積層体を提供できる。さらには、半導体パッケージを製造できる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態は本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す実施形態に制限されることはない。なお、本発明の範囲を逸脱することなく、以下の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明の積層体の製造方法の特徴としては、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置された熱硬化性樹脂層とを有する前駆体積層体を形成し、前駆体積層体を変形させた状態で、熱硬化性樹脂層の熱硬化を行い、2枚のガラス基板の間に樹脂層を形成する。これにより、2枚のガラス基板の間に樹脂層が配置された、反りを有する積層体を得る。前駆体積層体を変形させた状態で、樹脂層を形成するため、熱硬化性樹脂を硬化させる程度の温度で、反りを有する積層体を形成できる。このため、温度を高くする必要がなく、積層体を容易に製造できる。さらには、反りを有する積層体は、樹脂層が熱硬化しており、高温に晒された後も反りが維持される。しかも、積層体では、ガラス基板の種類を問わず、ガラス基板の選択範囲が広い。以下、積層体の製造方法について説明する。
<積層体の製造方法>
[積層体の製造方法の一例]
図1(a)~(d)は本発明の実施形態の積層体の製造方法を工程順に示す模式的断面図であり、図2は本発明の実施形態の積層体の一例を模式的断面図である。製造される積層体30(図2参照)は、反りを有し、2枚のガラス基板の間に樹脂層が配置されており、第1ガラス基板14(図1(b)参照)と、第2ガラス基板10(図1(b)参照)とを有する。第1ガラス基板14(図1(b)参照)と、第2ガラス基板10(図1(b)参照)とは、いずれも円板である。
まず、図1(a)に示すように、第2ガラス基板10の一方の面(表面10a)に熱硬化性樹脂層12を形成する。図1(a)では熱硬化性樹脂層12は未硬化状態である。
次に、図1(b)に示すように、熱硬化性樹脂層12の第2ガラス基板10の反対側の表面12aに、第1ガラス基板14を配置する。これにより、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置された熱硬化性樹脂層12とを有する前駆体積層体16が形成される。
次に、図1(c)に示すように、前駆体積層体16の周縁16cを面取りする。さらに第1ガラス基板14の表面14aおよび第2ガラス基板10の表面10aに研削および研磨を行う。これにより、前駆体積層体16の厚み、およびTTV(Total Thickness Variation)を調整する。なお、面取り、研削および研磨を実施することが好ましいが、必ずしも実施する必要はない。面取り、研削および研磨のうち、少なくとも面取りを実施することが望ましい。
[積層体の製造方法の一例]
図1(a)~(d)は本発明の実施形態の積層体の製造方法を工程順に示す模式的断面図であり、図2は本発明の実施形態の積層体の一例を模式的断面図である。製造される積層体30(図2参照)は、反りを有し、2枚のガラス基板の間に樹脂層が配置されており、第1ガラス基板14(図1(b)参照)と、第2ガラス基板10(図1(b)参照)とを有する。第1ガラス基板14(図1(b)参照)と、第2ガラス基板10(図1(b)参照)とは、いずれも円板である。
まず、図1(a)に示すように、第2ガラス基板10の一方の面(表面10a)に熱硬化性樹脂層12を形成する。図1(a)では熱硬化性樹脂層12は未硬化状態である。
次に、図1(b)に示すように、熱硬化性樹脂層12の第2ガラス基板10の反対側の表面12aに、第1ガラス基板14を配置する。これにより、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置された熱硬化性樹脂層12とを有する前駆体積層体16が形成される。
次に、図1(c)に示すように、前駆体積層体16の周縁16cを面取りする。さらに第1ガラス基板14の表面14aおよび第2ガラス基板10の表面10aに研削および研磨を行う。これにより、前駆体積層体16の厚み、およびTTV(Total Thickness Variation)を調整する。なお、面取り、研削および研磨を実施することが好ましいが、必ずしも実施する必要はない。面取り、研削および研磨のうち、少なくとも面取りを実施することが望ましい。
次に、図1(d)に示すように、前駆体積層体16を、室温(25℃)で型20に取り付ける。型20は、上型22と下型24とを有する。上型22と下型24とは、例えば、カーボンで構成される。上型22は、形状が凹面状の凹部22aを有する。下型24は形状が凸面状の凸部24aを有する。型20は、上型22の凹部22aと、下型24の凸部24aとが対向して配置される。凹部22aと凸部24aとに挟まれる空間により型20の内壁形状が構成される。上型22の凹部22aにより第1ガラス基板14の外側の表面14aが凸となるように変形し、下型24の凸部24aにより第2ガラス基板10の表面10aが凹となるように変形する。
上型22に第1ガラス基板14が表面14a側を向けて配置され、下型24に第2ガラス基板10が表面10a側を向けて配置される。上型22と下型24とをボルト26とナット27とを用いて締めることにより上型22の凹部22aの形状に合わせて第1ガラス基板14を変形させ、下型24の凸部24aの形状に合わせて第2ガラス基板10を変形させる。これにより、第1ガラス基板14の外側の表面14aが凸となるように第1ガラス基板14が変形する。
次に、前駆体積層体16を加熱し、熱硬化性樹脂層12の熱硬化を行い、樹脂層13(図2参照)を形成する。前駆体積層体16の加熱は、例えば、窒素雰囲気で、温度25℃から250℃まで10℃/分の速度で昇温した後、250℃で30分間保持した後、250℃から150℃まで-10℃/分の速度で冷却する。
上型22に第1ガラス基板14が表面14a側を向けて配置され、下型24に第2ガラス基板10が表面10a側を向けて配置される。上型22と下型24とをボルト26とナット27とを用いて締めることにより上型22の凹部22aの形状に合わせて第1ガラス基板14を変形させ、下型24の凸部24aの形状に合わせて第2ガラス基板10を変形させる。これにより、第1ガラス基板14の外側の表面14aが凸となるように第1ガラス基板14が変形する。
次に、前駆体積層体16を加熱し、熱硬化性樹脂層12の熱硬化を行い、樹脂層13(図2参照)を形成する。前駆体積層体16の加熱は、例えば、窒素雰囲気で、温度25℃から250℃まで10℃/分の速度で昇温した後、250℃で30分間保持した後、250℃から150℃まで-10℃/分の速度で冷却する。
型20の冷却後、ボルト26からナット27を外して型20から前駆体積層体16を取り出す。これにより、図2に示すように第1ガラス基板14と、樹脂層13と、第2ガラス基板10とをこの順に有し、かつ反りを有する積層体30を得る。積層体30は高温に晒された後も反りが維持される。図2に示す積層体30は、外形が円形である。
なお、第1ガラス基板14と第2ガラス基板10とを、それぞれ円板としたが、形状は特に限定されるものではなく、例えば、矩形でもよい。また、第1ガラス基板14と第2ガラス基板10とは、積層して変形させて積層体30とするため、相似形であることが好ましい。
また、積層体30を製造する際に、円板のガラス基板を用いることなく、例えば、矩形の第1ガラス基板14と第2ガラス基板10を用い、前駆体積層体を形成した後、円形に切断して、面取り、研削、研磨を実施して、外形が円形の前駆体積層体としてもよい。
なお、第1ガラス基板14と第2ガラス基板10とを、それぞれ円板としたが、形状は特に限定されるものではなく、例えば、矩形でもよい。また、第1ガラス基板14と第2ガラス基板10とは、積層して変形させて積層体30とするため、相似形であることが好ましい。
また、積層体30を製造する際に、円板のガラス基板を用いることなく、例えば、矩形の第1ガラス基板14と第2ガラス基板10を用い、前駆体積層体を形成した後、円形に切断して、面取り、研削、研磨を実施して、外形が円形の前駆体積層体としてもよい。
<積層体>
図2に示す積層体30は、上述のように外形が円形である。積層体30は、例えば、第2ガラス基板10の表面10aを平面Bに接して、平面B上に配置した場合、第1ガラス基板14の外側の表面14aが凸になるように第1ガラス基板14と樹脂層13と第2ガラス基板10とが湾曲している。上述のように第2ガラス基板10の表面10aを平面Bに接して平面B上に配置した場合における、第1ガラス基板14が沿った状態での外径が積層体30の直径Dとなる。直径Dは、特に限定されるものではないが、半導体ウエハと同程度の大きさとすることができ、例えば、8インチ、または12インチである。
図3は本発明の実施形態の積層体の使用例の一例を模式的断面図である。なお、図3において、図2に示す積層体30と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
積層体30は、上述のように第1ガラス基板14の外側の表面14aが凸となるように第1ガラス基板14と樹脂層13と第2ガラス基板10とが湾曲している。なお、第1ガラス基板14の外側の表面14aとは、第1ガラス基板14の樹脂層13の反対側の面のことである。
図2に示す積層体30は、上述のように外形が円形である。積層体30は、例えば、第2ガラス基板10の表面10aを平面Bに接して、平面B上に配置した場合、第1ガラス基板14の外側の表面14aが凸になるように第1ガラス基板14と樹脂層13と第2ガラス基板10とが湾曲している。上述のように第2ガラス基板10の表面10aを平面Bに接して平面B上に配置した場合における、第1ガラス基板14が沿った状態での外径が積層体30の直径Dとなる。直径Dは、特に限定されるものではないが、半導体ウエハと同程度の大きさとすることができ、例えば、8インチ、または12インチである。
図3は本発明の実施形態の積層体の使用例の一例を模式的断面図である。なお、図3において、図2に示す積層体30と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
積層体30は、上述のように第1ガラス基板14の外側の表面14aが凸となるように第1ガラス基板14と樹脂層13と第2ガラス基板10とが湾曲している。なお、第1ガラス基板14の外側の表面14aとは、第1ガラス基板14の樹脂層13の反対側の面のことである。
また、積層体30の総厚h(図2)は、搬送工程のハンドリング、および再配線層42を剥離することから、好ましくは0.3~3.0mm、より好ましくは0.5~2.0mmである。積層体30の総厚hは、分光レーザー変位計を用いて測定する。
また、積層体30の反り量は、好ましくは0μm超500μm以下、より好ましくは50~300μmである。積層体30の反り量が0μm超であると、電子デバイスのパッケージング工程での反り矯正効果が十分であり、反り量が500μm以下であると、電子デバイスのパッケージング工程での基板の保持(チャッキング)がしやすくなる。
積層体30は、250℃で3時間加熱した後の反り量は、好ましくは0μm超500μm以下、より好ましくは50~300μmである。250℃で3時間加熱した後の反り量が0μm超500μm以下であれば、積層体30に高温に晒された後も反りが維持され、半導体パッケージの製造に繰り返して利用することができる。
なお、250℃で3時間加熱した後とは、窒素雰囲気において250℃で3時間加熱した後、積層体が室温(25℃)になった状態のことである。
また、積層体30の反り量は、好ましくは0μm超500μm以下、より好ましくは50~300μmである。積層体30の反り量が0μm超であると、電子デバイスのパッケージング工程での反り矯正効果が十分であり、反り量が500μm以下であると、電子デバイスのパッケージング工程での基板の保持(チャッキング)がしやすくなる。
積層体30は、250℃で3時間加熱した後の反り量は、好ましくは0μm超500μm以下、より好ましくは50~300μmである。250℃で3時間加熱した後の反り量が0μm超500μm以下であれば、積層体30に高温に晒された後も反りが維持され、半導体パッケージの製造に繰り返して利用することができる。
なお、250℃で3時間加熱した後とは、窒素雰囲気において250℃で3時間加熱した後、積層体が室温(25℃)になった状態のことである。
(半導体パッケージおよびその製造方法)
図3に示すように、湾曲した第1ガラス基板14の表面14aに、半導体パッケージ40が設けられる。半導体パッケージ40は、例えば、再配線層42上に電子デバイス44が実装されている。湾曲した第1ガラス基板14上に電子デバイス44が配置される。第1ガラス基板14の樹脂層13の反対側の面、すなわち、第1ガラス基板14の表面14aが電子デバイス44の形成される面である。再配線層42と電子デバイス44とはボンディングワイヤ、または半田ボール等により電気的に接続されている。電子デバイス44は樹脂46により封止されている。再配線層42は第1ガラス基板14の表面14aに形成されている。再配線層42を第1ガラス基板14の表面14aから剥離することにより、半導体パッケージ40が取り出される。
電子デバイス44は、集積回路等を有する半導体デバイス等であり、具体的には、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、およびASIC(Application Specific Integrated Circuit)等である。
樹脂46は、電子デバイス44を封止する封止樹脂であり、半導体パッケージに用いられるものが適宜利用可能である。樹脂46としては、例えば、エポキシ樹脂等の公知の熱硬化性樹脂に、シリカの微粒子を混ぜたものが用いられる。
図3に示すように、湾曲した第1ガラス基板14の表面14aに、半導体パッケージ40が設けられる。半導体パッケージ40は、例えば、再配線層42上に電子デバイス44が実装されている。湾曲した第1ガラス基板14上に電子デバイス44が配置される。第1ガラス基板14の樹脂層13の反対側の面、すなわち、第1ガラス基板14の表面14aが電子デバイス44の形成される面である。再配線層42と電子デバイス44とはボンディングワイヤ、または半田ボール等により電気的に接続されている。電子デバイス44は樹脂46により封止されている。再配線層42は第1ガラス基板14の表面14aに形成されている。再配線層42を第1ガラス基板14の表面14aから剥離することにより、半導体パッケージ40が取り出される。
電子デバイス44は、集積回路等を有する半導体デバイス等であり、具体的には、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、およびASIC(Application Specific Integrated Circuit)等である。
樹脂46は、電子デバイス44を封止する封止樹脂であり、半導体パッケージに用いられるものが適宜利用可能である。樹脂46としては、例えば、エポキシ樹脂等の公知の熱硬化性樹脂に、シリカの微粒子を混ぜたものが用いられる。
(積層体の反り量)
図4(a)および(b)は、本発明の実施形態の積層体の反り量の測定方法を説明する模式的断面図である。
積層体30の反り量は、図4(a)に示すように、積層体30を、第2ガラス基板10の表面10aを精密定盤50の表面50aに向けて配置して測定する。反り量の測定には、レーザー変位計52が用いられる。レーザー変位計52からレーザー光Lを第1ガラス基板14の表面14aに照射して、精密定盤50の表面50aからレーザー光Lを照射した第1ガラス基板14の表面14a迄の高さを測定する。例えば、精密定盤50の表面50aに平行な一方向に沿って、3mm間隔でレーザー光Lを照射して、各照射位置における高さを測定する。これにより、第1ガラス基板14の面内の最大高さhcと、端部の高さhiとを得る。
積層体30の厚さ方向において、第1ガラス基板14の面内の最大高さhcから第1ガラス基板14の端部の高さhiを引いた値(hc-hi)を、反り量として算出する。
図4(a)に示すように、積層体30が凸形状になっている場合、すなわち、第2ガラス基板10の表面10aの端部が精密定盤50の表面50aに接し、中央が精密定盤50の表面50aに接していない状態における積層体30の反り量はプラスである。一方、図4(b)に示すように、積層体30が凹形状になっている場合、すなわち、第2ガラス基板10の表面10aの端部が精密定盤50の表面50aに接しておらず、中央が精密定盤50の表面50aに接している状態における積層体の反り量は、面内の最小高さhmと端部の高さhiとの差分である。この場合、反り量はマイナスである。
図4(a)および(b)は、本発明の実施形態の積層体の反り量の測定方法を説明する模式的断面図である。
積層体30の反り量は、図4(a)に示すように、積層体30を、第2ガラス基板10の表面10aを精密定盤50の表面50aに向けて配置して測定する。反り量の測定には、レーザー変位計52が用いられる。レーザー変位計52からレーザー光Lを第1ガラス基板14の表面14aに照射して、精密定盤50の表面50aからレーザー光Lを照射した第1ガラス基板14の表面14a迄の高さを測定する。例えば、精密定盤50の表面50aに平行な一方向に沿って、3mm間隔でレーザー光Lを照射して、各照射位置における高さを測定する。これにより、第1ガラス基板14の面内の最大高さhcと、端部の高さhiとを得る。
積層体30の厚さ方向において、第1ガラス基板14の面内の最大高さhcから第1ガラス基板14の端部の高さhiを引いた値(hc-hi)を、反り量として算出する。
図4(a)に示すように、積層体30が凸形状になっている場合、すなわち、第2ガラス基板10の表面10aの端部が精密定盤50の表面50aに接し、中央が精密定盤50の表面50aに接していない状態における積層体30の反り量はプラスである。一方、図4(b)に示すように、積層体30が凹形状になっている場合、すなわち、第2ガラス基板10の表面10aの端部が精密定盤50の表面50aに接しておらず、中央が精密定盤50の表面50aに接している状態における積層体の反り量は、面内の最小高さhmと端部の高さhiとの差分である。この場合、反り量はマイナスである。
[積層基板の製造方法]
積層基板の製造方法では、上述のように、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置された熱硬化性樹脂層とを有する前駆体積層体を形成する工程(前駆体積層体形成工程)と、前駆体積層体を変形させた状態で、熱硬化性樹脂層の熱硬化を行い、樹脂層を形成する工程(成形工程)とを、少なくとも有する。以下、上述の各工程について説明する。
積層基板の製造方法では、上述のように、2枚のガラス基板と、2枚のガラス基板の間に配置された熱硬化性樹脂層とを有する前駆体積層体を形成する工程(前駆体積層体形成工程)と、前駆体積層体を変形させた状態で、熱硬化性樹脂層の熱硬化を行い、樹脂層を形成する工程(成形工程)とを、少なくとも有する。以下、上述の各工程について説明する。
(前駆体積層体形成工程)
<熱硬化性樹脂層形成工程>
熱硬化性樹脂層形成工程は、熱硬化性樹脂層として、例えば、熱硬化性シリコーンの層を第2ガラス基板10の表面10aに形成する。
熱硬化性樹脂層(熱硬化性シリコーンの層)の形成方法は、特に限定されるものではなく、スプレーコート法、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、スクリーン印刷法、およびグラビアコート法が用いられる。
<熱硬化性樹脂層形成工程>
熱硬化性樹脂層形成工程は、熱硬化性樹脂層として、例えば、熱硬化性シリコーンの層を第2ガラス基板10の表面10aに形成する。
熱硬化性樹脂層(熱硬化性シリコーンの層)の形成方法は、特に限定されるものではなく、スプレーコート法、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、スクリーン印刷法、およびグラビアコート法が用いられる。
<積層工程>
積層工程は、熱硬化性樹脂層12の表面12aに第1ガラス基板14を積層する工程である。第1ガラス基板14を熱硬化性樹脂層12の表面12a上に積層する方法の具体例としては、常圧環境下で熱硬化性樹脂層12の表面12aに第1ガラス基板14を重ねる方法が挙げられる。必要に応じて、熱硬化性樹脂層12の表面12aに第1ガラス基板14を重ねた後、ロールまたはプレスを用いて熱硬化性樹脂層に第1ガラス基板14を圧着させてもよい。ロールまたはプレスによる圧着により、熱硬化性樹脂層12と第1ガラス基板14との間に混入している気泡が比較的容易に除去されるので好ましい。
真空ラミネート法または真空プレス法により圧着すると、気泡の混入が抑制され、かつ、良好な密着が実現でき、好ましい。真空下で圧着することにより、微小な気泡が残存した場合でも、加熱処理により気泡が成長しにくいという利点もある。
熱硬化性樹脂層12の表面12aに第1ガラス基板14を積層する際には、熱硬化性樹脂層に接触する第1ガラス基板14の面を十分に洗浄し、クリーン度の高い環境で積層することが好ましい。
積層工程は、熱硬化性樹脂層12の表面12aに第1ガラス基板14を積層する工程である。第1ガラス基板14を熱硬化性樹脂層12の表面12a上に積層する方法の具体例としては、常圧環境下で熱硬化性樹脂層12の表面12aに第1ガラス基板14を重ねる方法が挙げられる。必要に応じて、熱硬化性樹脂層12の表面12aに第1ガラス基板14を重ねた後、ロールまたはプレスを用いて熱硬化性樹脂層に第1ガラス基板14を圧着させてもよい。ロールまたはプレスによる圧着により、熱硬化性樹脂層12と第1ガラス基板14との間に混入している気泡が比較的容易に除去されるので好ましい。
真空ラミネート法または真空プレス法により圧着すると、気泡の混入が抑制され、かつ、良好な密着が実現でき、好ましい。真空下で圧着することにより、微小な気泡が残存した場合でも、加熱処理により気泡が成長しにくいという利点もある。
熱硬化性樹脂層12の表面12aに第1ガラス基板14を積層する際には、熱硬化性樹脂層に接触する第1ガラス基板14の面を十分に洗浄し、クリーン度の高い環境で積層することが好ましい。
<面取り工程>
面取り工程は、前駆体積層体16の周縁16cの面取りを行う工程である。面取り方法は、特に限定されるものではなく、ガラス基板用の面取り機を用いる方法等、公知の方法を利用できる。
また、面取りの後、前駆体積層体16の表面、裏面等を、研削機等を用いて研削を、研磨機を用いて研磨を実施してもよい。
面取り等を実施することにより、前駆体積層体16を型に設置する際に、型に傷がつくことを防止できる。
また、前駆体積層体16の表面、裏面等を、研削、研磨することにより、前駆体積層体16の厚み、およびTTV(Total Thickness Variation)を調整できる。
面取り工程は、前駆体積層体16の周縁16cの面取りを行う工程である。面取り方法は、特に限定されるものではなく、ガラス基板用の面取り機を用いる方法等、公知の方法を利用できる。
また、面取りの後、前駆体積層体16の表面、裏面等を、研削機等を用いて研削を、研磨機を用いて研磨を実施してもよい。
面取り等を実施することにより、前駆体積層体16を型に設置する際に、型に傷がつくことを防止できる。
また、前駆体積層体16の表面、裏面等を、研削、研磨することにより、前駆体積層体16の厚み、およびTTV(Total Thickness Variation)を調整できる。
(成形工程)
成形工程は、前駆体積層体16を変形させた状態で、熱硬化性樹脂層12の熱硬化を行い、樹脂層1を形成する工程である。上述のように、型20(図1(d)参照)に前駆体積層体16を取り付け、上型22の凹部22aの形状に合わせて第1ガラス基板14を変形させ、下型24の凸部24aの形状に合わせて第2ガラス基板10を変形させる。この状態で、前駆体積層体16を加熱し、熱硬化性樹脂層12の熱硬化を行い、樹脂層13(図2参照)を形成する。
熱硬化性樹脂層12が、熱硬化性シリコーンで構成されている場合、熱処理により硬化されて樹脂層13としてシリコーン樹脂層が形成される。
熱硬化性シリコーンとしては、例えば、縮合反応型シリコーンおよび付加反応型シリコーンが用いられる。シリコーン樹脂層については後に説明する。
熱硬化処理の条件は、例えば、熱硬化させる温度条件は、50~400℃が好ましく、100~300℃がより好ましい。加熱時間は、10~300分が好ましく、20~120分がより好ましい。
熱硬化性樹脂層の熱硬化の際の温度は、好ましくは400℃以下、より好ましくは300℃以下である。これにより、成形時の温度が高温になることが抑制される。
また、熱硬化性樹脂層の熱硬化は、熱硬化開始温度よりも好ましくは20℃以上、より好ましくは50℃以上高い温度で行う。上述の温度で熱硬化性樹脂層を熱硬化させることにより、確実に熱硬化させることができ、樹脂層が得られる。
なお、硬化開始温度の定義については、熱硬化性樹脂を昇温速度10℃/分の条件で示差走査熱量測定(DSC)を行い、DSC曲線のベースラインとピークの変曲点における接線との交点を硬化開始温度とする。
成形工程は、前駆体積層体16を変形させた状態で、熱硬化性樹脂層12の熱硬化を行い、樹脂層1を形成する工程である。上述のように、型20(図1(d)参照)に前駆体積層体16を取り付け、上型22の凹部22aの形状に合わせて第1ガラス基板14を変形させ、下型24の凸部24aの形状に合わせて第2ガラス基板10を変形させる。この状態で、前駆体積層体16を加熱し、熱硬化性樹脂層12の熱硬化を行い、樹脂層13(図2参照)を形成する。
熱硬化性樹脂層12が、熱硬化性シリコーンで構成されている場合、熱処理により硬化されて樹脂層13としてシリコーン樹脂層が形成される。
熱硬化性シリコーンとしては、例えば、縮合反応型シリコーンおよび付加反応型シリコーンが用いられる。シリコーン樹脂層については後に説明する。
熱硬化処理の条件は、例えば、熱硬化させる温度条件は、50~400℃が好ましく、100~300℃がより好ましい。加熱時間は、10~300分が好ましく、20~120分がより好ましい。
熱硬化性樹脂層の熱硬化の際の温度は、好ましくは400℃以下、より好ましくは300℃以下である。これにより、成形時の温度が高温になることが抑制される。
また、熱硬化性樹脂層の熱硬化は、熱硬化開始温度よりも好ましくは20℃以上、より好ましくは50℃以上高い温度で行う。上述の温度で熱硬化性樹脂層を熱硬化させることにより、確実に熱硬化させることができ、樹脂層が得られる。
なお、硬化開始温度の定義については、熱硬化性樹脂を昇温速度10℃/分の条件で示差走査熱量測定(DSC)を行い、DSC曲線のベースラインとピークの変曲点における接線との交点を硬化開始温度とする。
以下、積層体について説明する。
<第1ガラス基板、第2ガラス基板>
第1ガラス基板、および第2ガラス基板を構成するガラスは、特に限定されるものではない。ガラスの種類としては、無アルカリホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、高シリカガラス、その他の酸化ケイ素を主な成分とする酸化物系ガラスが好ましい。酸化物系ガラスとしては、酸化物換算による酸化ケイ素の含有量が40~90質量%のガラスが好ましい。
ガラス板として、より具体的には、無アルカリホウケイ酸ガラスからなるガラス板(AGC株式会社製商品名「AN100」)が挙げられる。また、AGC株式会社製商品名「FL900」、「FL960」を用いることもできる。
ガラス板の製造方法としては、通常、ガラス原料を溶融し、溶融ガラスを板状に成形する方法が挙げられる。このような成形方法は、一般的なものであってよく、例えば、フロート法、フュージョン法、およびスロットダウンドロー法が挙げられる。
<第1ガラス基板、第2ガラス基板>
第1ガラス基板、および第2ガラス基板を構成するガラスは、特に限定されるものではない。ガラスの種類としては、無アルカリホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、高シリカガラス、その他の酸化ケイ素を主な成分とする酸化物系ガラスが好ましい。酸化物系ガラスとしては、酸化物換算による酸化ケイ素の含有量が40~90質量%のガラスが好ましい。
ガラス板として、より具体的には、無アルカリホウケイ酸ガラスからなるガラス板(AGC株式会社製商品名「AN100」)が挙げられる。また、AGC株式会社製商品名「FL900」、「FL960」を用いることもできる。
ガラス板の製造方法としては、通常、ガラス原料を溶融し、溶融ガラスを板状に成形する方法が挙げられる。このような成形方法は、一般的なものであってよく、例えば、フロート法、フュージョン法、およびスロットダウンドロー法が挙げられる。
上述のように、第1ガラス基板、および第2ガラス基板を構成するガラスは、特に限定されるものではないが、第1ガラス基板と第2ガラス基板との平均熱膨張係数の差は、1.5ppm/℃以下であることが好ましく、平均熱膨張係数の差の下限値は0ppm/℃である。なお、第1ガラス基板と第2ガラス基板とが同じガラス基板である場合、平均熱膨張係数の差を0ppm/℃とする。
平均熱膨張係数の差が小さいことにより、成形工程またはデバイス作製工程での加熱によって、ガラス基板に割れが発生することが抑制される。
一方、平均熱膨張係数の差が3ppm/℃以上と大きすぎると、成形工程またはデバイス作製工程での加熱によって、第1ガラス基板または第2ガラス基板に割れが発生する可能がある。
第1ガラス基板と第2ガラス基板との平均熱膨張係数は、 JIS R3102(1995年)に規定されている方法に従い、示差熱膨張計(TMA)を用いて測定した、温度30~220℃の平均熱膨張係数である。
なお、第1ガラス基板の厚みおよび第2ガラス基板の厚みは、それぞれ0.1~1.8mmが好ましく、積層体の作製工程および成形工程、またはデバイス作製工程での加熱による割れ等の発生の観点から、0.15~1.0mmがより好ましい。なお、上記の第1ガラス基板の厚みおよび第2ガラス基板の厚みの好適範囲は、積層体作製前の厚みと、積層体における厚みとの両方の好適範囲を示す。
第1ガラス基板および第2ガラス基板の厚みは、分光レーザー変位計を用いて測定できる。
平均熱膨張係数の差が小さいことにより、成形工程またはデバイス作製工程での加熱によって、ガラス基板に割れが発生することが抑制される。
一方、平均熱膨張係数の差が3ppm/℃以上と大きすぎると、成形工程またはデバイス作製工程での加熱によって、第1ガラス基板または第2ガラス基板に割れが発生する可能がある。
第1ガラス基板と第2ガラス基板との平均熱膨張係数は、 JIS R3102(1995年)に規定されている方法に従い、示差熱膨張計(TMA)を用いて測定した、温度30~220℃の平均熱膨張係数である。
なお、第1ガラス基板の厚みおよび第2ガラス基板の厚みは、それぞれ0.1~1.8mmが好ましく、積層体の作製工程および成形工程、またはデバイス作製工程での加熱による割れ等の発生の観点から、0.15~1.0mmがより好ましい。なお、上記の第1ガラス基板の厚みおよび第2ガラス基板の厚みの好適範囲は、積層体作製前の厚みと、積層体における厚みとの両方の好適範囲を示す。
第1ガラス基板および第2ガラス基板の厚みは、分光レーザー変位計を用いて測定できる。
<樹脂層>
樹脂層13は、第1ガラス基板14と第2ガラス基板10とを積層し、かつ変形した状態を保持するものである。第1ガラス基板と第2ガラス基板とが変形した状態で、熱硬化性樹脂層12が硬化して樹脂層13を得ている。これにより、樹脂層13が第1ガラス基板14と第2ガラス基板10との変形した状態を保持する。
樹脂層13の厚みは、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましい。一方、樹脂層13の厚みは、1μm超が好ましく、4μm以上がより好ましい。上述の厚みは、5点以上の任意の位置における樹脂層13の厚みを接触式膜厚測定装置で測定し、それらを算術平均したものである。
樹脂層13は、第1ガラス基板14と第2ガラス基板10とを積層し、かつ変形した状態を保持するものである。第1ガラス基板と第2ガラス基板とが変形した状態で、熱硬化性樹脂層12が硬化して樹脂層13を得ている。これにより、樹脂層13が第1ガラス基板14と第2ガラス基板10との変形した状態を保持する。
樹脂層13の厚みは、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましい。一方、樹脂層13の厚みは、1μm超が好ましく、4μm以上がより好ましい。上述の厚みは、5点以上の任意の位置における樹脂層13の厚みを接触式膜厚測定装置で測定し、それらを算術平均したものである。
<シリコーン樹脂層>
樹脂層13は、熱硬化性樹脂層12が熱硬化性シリコーンで構成されていれば、シリコーン樹脂層である。シリコーン樹脂層は、樹脂層13を構成する層の一例である。シリコーン樹脂層は、主に、シリコーン樹脂からなるものである。シリコーン樹脂の構造は特に制限されない。シリコーン樹脂は、通常、硬化処理によってシリコーン樹脂となり得る硬化性シリコーンを硬化(架橋硬化)して得られる。
硬化性シリコーンの具体例としては、縮合反応型シリコーン、および付加反応型シリコーンが挙げられる。硬化性シリコーンの重量平均分子量は、5,000~60,000が好ましく、5,000~30,000がより好ましい。
樹脂層13は、熱硬化性樹脂層12が熱硬化性シリコーンで構成されていれば、シリコーン樹脂層である。シリコーン樹脂層は、樹脂層13を構成する層の一例である。シリコーン樹脂層は、主に、シリコーン樹脂からなるものである。シリコーン樹脂の構造は特に制限されない。シリコーン樹脂は、通常、硬化処理によってシリコーン樹脂となり得る硬化性シリコーンを硬化(架橋硬化)して得られる。
硬化性シリコーンの具体例としては、縮合反応型シリコーン、および付加反応型シリコーンが挙げられる。硬化性シリコーンの重量平均分子量は、5,000~60,000が好ましく、5,000~30,000がより好ましい。
シリコーン樹脂層は、シリコーン樹脂となる硬化性シリコーンを含む硬化性組成物を塗布して、熱硬化性樹脂層を形成し、熱処理により形成する。
硬化性組成物は、硬化性シリコーンの他に、溶媒、白金触媒(硬化性シリコーンとして付加反応型シリコーンを用いる場合)、レベリング剤、および金属化合物等を含んでいてもよい。金属化合物に含まれる金属元素の具体例としては、3d遷移金属、4d遷移金属、ランタノイド系金属、ビスマス、アルミニウム、およびスズが挙げられる。金属化合物の含有量は、適宜調整される。
樹脂層13としては、アクリル系樹脂、ノボラック系樹脂、ナフトキサン系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリイミド系樹脂、エラストマー等を含むものが挙げられる。樹脂層13は、例えば、炭化水素系樹脂、アクリル-スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、エラストマー等、またはこれらを組み合わせた樹脂で構成することもできる。
硬化性組成物は、硬化性シリコーンの他に、溶媒、白金触媒(硬化性シリコーンとして付加反応型シリコーンを用いる場合)、レベリング剤、および金属化合物等を含んでいてもよい。金属化合物に含まれる金属元素の具体例としては、3d遷移金属、4d遷移金属、ランタノイド系金属、ビスマス、アルミニウム、およびスズが挙げられる。金属化合物の含有量は、適宜調整される。
樹脂層13としては、アクリル系樹脂、ノボラック系樹脂、ナフトキサン系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリイミド系樹脂、エラストマー等を含むものが挙げられる。樹脂層13は、例えば、炭化水素系樹脂、アクリル-スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、エラストマー等、またはこれらを組み合わせた樹脂で構成することもできる。
以下に、実施例等により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって制限されるものではない。後述する例1~17は実施例であり、例18、19は比較例である。例1~18は、いずれも外形が円形の積層体とした。例19は外形が円形のガラス基板単板とした。
<評価>
《耐熱試験》
円形の積層体をイナートガスオーブンに入れ、窒素雰囲気において250℃で3時間加熱した。オーブンから取り出した円形の積層体が室温(25℃)になったことを確認した後、反り量を測定した。反り量の測定方法は後に説明する。
《耐熱試験》
円形の積層体をイナートガスオーブンに入れ、窒素雰囲気において250℃で3時間加熱した。オーブンから取り出した円形の積層体が室温(25℃)になったことを確認した後、反り量を測定した。反り量の測定方法は後に説明する。
<硬化性シリコーンおよび硬化性組成物の調製>
《硬化性シリコーンの調製》
オルガノハイドロジェンシロキサンとアルケニル基含有シロキサンとを混合することにより、硬化性シリコーンを得た。硬化性シリコーンの組成は、M単位、D単位、T単位のモル比が9:59:32、有機基のメチル基とフェニル基とのモル比が44:56、全アルケニル基と全ケイ素原子に結合した水素原子とのモル比(水素原子/アルケニル基)が0.7、平均OX基数が0.1であった。平均OX基数は、Si原子1個に平均で何個のOX基(Xは水素原子または炭化水素基)が結合しているかを表した数値である。
《硬化性シリコーンの調製》
オルガノハイドロジェンシロキサンとアルケニル基含有シロキサンとを混合することにより、硬化性シリコーンを得た。硬化性シリコーンの組成は、M単位、D単位、T単位のモル比が9:59:32、有機基のメチル基とフェニル基とのモル比が44:56、全アルケニル基と全ケイ素原子に結合した水素原子とのモル比(水素原子/アルケニル基)が0.7、平均OX基数が0.1であった。平均OX基数は、Si原子1個に平均で何個のOX基(Xは水素原子または炭化水素基)が結合しているかを表した数値である。
《硬化性組成物1の調製》
ジエチレングリコールジエチルエーテル(「ハイソルブEDE」、東邦化学工業株式会社製)(1986g)と硬化性シリコーン(2997g)を混合した溶液に、硬化性シリコーンに対する白金元素の含有量が120ppmとなるようにPlatinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane(CAS No. 68478-92-2)を加えて、混合物Aを得た。混合物Aにメチルフェニル変性シリコーン(「AP 1000」、旭化成ワッカーシリコーン株式会社製)(4.5g)を混合し、得られた混合液を、孔径0.45μmのフィルタを用いてろ過することにより、硬化性組成物を得た。
ジエチレングリコールジエチルエーテル(「ハイソルブEDE」、東邦化学工業株式会社製)(1986g)と硬化性シリコーン(2997g)を混合した溶液に、硬化性シリコーンに対する白金元素の含有量が120ppmとなるようにPlatinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane(CAS No. 68478-92-2)を加えて、混合物Aを得た。混合物Aにメチルフェニル変性シリコーン(「AP 1000」、旭化成ワッカーシリコーン株式会社製)(4.5g)を混合し、得られた混合液を、孔径0.45μmのフィルタを用いてろ過することにより、硬化性組成物を得た。
以下、例1~19について説明する。
<例1~17>
《ガラス基板の準備》
第1ガラス基板、および第2ガラス基板として表1に記載のガラス基板を準備した。第1ガラス基板のサイズは450mm×450mm、第2ガラス基板のサイズは500mm×500mmとした。ガラス基板は、水系ガラス洗浄剤(「PK-LCG213」、株式会社パーカーコーポレーション製)を用いて洗浄し、その後、純水で洗浄した。
<例1~17>
《ガラス基板の準備》
第1ガラス基板、および第2ガラス基板として表1に記載のガラス基板を準備した。第1ガラス基板のサイズは450mm×450mm、第2ガラス基板のサイズは500mm×500mmとした。ガラス基板は、水系ガラス洗浄剤(「PK-LCG213」、株式会社パーカーコーポレーション製)を用いて洗浄し、その後、純水で洗浄した。
《ガラス基板の物性の測定方法》
(平均熱膨張係数)
JIS R3102(1995年)に規定されている方法に従い、示差熱膨張計(TMA)を用いて30~220℃の平均熱膨張係数を測定した。
(厚さ)
ガラス基板の板厚を分光レーザー変位計(株式会社キーエンス製)により測定した。
(平均熱膨張係数)
JIS R3102(1995年)に規定されている方法に従い、示差熱膨張計(TMA)を用いて30~220℃の平均熱膨張係数を測定した。
(厚さ)
ガラス基板の板厚を分光レーザー変位計(株式会社キーエンス製)により測定した。
《前駆体積層体の作製》
調製した硬化性組成物を、ダイコーターを用いて第2ガラス基板に塗布し、ホットプレートを用いて120℃で3分間加熱することにより、厚さ10μmのシリコーン樹脂層を形成した。続いて、第2ガラス基板上のシリコーン樹脂層面と第1ガラス基板とを貼合装置を用いて貼り合わせ、前駆体積層体を作製した。ガラスカッターを用いて前駆体積層体の両面にスクライブ線を形成した後、前駆体積層体の端部に応力を与えて割断し、直径300mmの円形の前駆体積層体を得た。次に円形の前駆体積層体の端部をガラス用砥石で面取りした。その後、円形の前駆体積層体の片面または両面を研削、研磨加工し、所望の板厚にした。
調製した硬化性組成物を、ダイコーターを用いて第2ガラス基板に塗布し、ホットプレートを用いて120℃で3分間加熱することにより、厚さ10μmのシリコーン樹脂層を形成した。続いて、第2ガラス基板上のシリコーン樹脂層面と第1ガラス基板とを貼合装置を用いて貼り合わせ、前駆体積層体を作製した。ガラスカッターを用いて前駆体積層体の両面にスクライブ線を形成した後、前駆体積層体の端部に応力を与えて割断し、直径300mmの円形の前駆体積層体を得た。次に円形の前駆体積層体の端部をガラス用砥石で面取りした。その後、円形の前駆体積層体の片面または両面を研削、研磨加工し、所望の板厚にした。
《積層体の成形》
成形方法について図1(d)を用いて説明する。円形の前駆体積層体を室温でカーボン型(型20(図1(d)参照))に取り付け、カーボン型のボルトとナットを締めることで円形の前駆体積層体をカーボン型の内壁形状(凹部22aの形状と凸部24aの形状(図1(d)参照))に変形させた。続いて、カーボン型に取り付けた円形の前駆体積層体をイナートガスオーブンに入れ、窒素雰囲気で加熱した。25℃から250℃まで10℃/分の速度で昇温した後、250℃で30分間保持、250℃から150℃まで-10℃/分の速度で冷却した。150℃まで冷却した時点でイナートガスオーブンに大気を導入し、カーボン型に取り付けた円形の前駆体積層体をオーブンから取り出した。室温(25℃)になったことを確認した後、カーボン型から円形の前駆体積層体を取り出し、外形が円形の積層体を得て、積層体の総厚および円形の積層体の反り量を測定した。
成形方法について図1(d)を用いて説明する。円形の前駆体積層体を室温でカーボン型(型20(図1(d)参照))に取り付け、カーボン型のボルトとナットを締めることで円形の前駆体積層体をカーボン型の内壁形状(凹部22aの形状と凸部24aの形状(図1(d)参照))に変形させた。続いて、カーボン型に取り付けた円形の前駆体積層体をイナートガスオーブンに入れ、窒素雰囲気で加熱した。25℃から250℃まで10℃/分の速度で昇温した後、250℃で30分間保持、250℃から150℃まで-10℃/分の速度で冷却した。150℃まで冷却した時点でイナートガスオーブンに大気を導入し、カーボン型に取り付けた円形の前駆体積層体をオーブンから取り出した。室温(25℃)になったことを確認した後、カーボン型から円形の前駆体積層体を取り出し、外形が円形の積層体を得て、積層体の総厚および円形の積層体の反り量を測定した。
<例18>
例1と同じ手順で洗浄した第1ガラス基板14(図5参照)の片面にスパッタリング装置を用いて窒化ケイ素膜19(SiN膜)を成膜し、外形が円形の積層体を得た。窒化ケイ素膜19(図5参照)の厚みは200nmとした。窒化ケイ素膜19の成膜後、積層体の総厚および積層体の反り量を測定した。続いて、例1と同様の耐熱試験を実施し、耐熱試験後の反り量を測定した。
<例19>
第1ガラス基板を作製する際、溶融ガラスを板状に成形、徐冷する工程において、ガラスリボン進行方向に直交するガラスリボン幅方向のガラスリボン中央部の温度とガラスリボン端部の温度を調整することにより、反りを有する第1ガラス基板60(図6参照)を作製した。第1ガラス基板60(図6参照)が室温まで冷却されたことを確認した後、反り量を測定した。続いて、例1と同様の耐熱試験を実施し、耐熱試験後の反り量を測定した。なお、例19では、第1ガラス基板60(図6参照)の板厚を、下記表1に示す総厚とした。
例1と同じ手順で洗浄した第1ガラス基板14(図5参照)の片面にスパッタリング装置を用いて窒化ケイ素膜19(SiN膜)を成膜し、外形が円形の積層体を得た。窒化ケイ素膜19(図5参照)の厚みは200nmとした。窒化ケイ素膜19の成膜後、積層体の総厚および積層体の反り量を測定した。続いて、例1と同様の耐熱試験を実施し、耐熱試験後の反り量を測定した。
<例19>
第1ガラス基板を作製する際、溶融ガラスを板状に成形、徐冷する工程において、ガラスリボン進行方向に直交するガラスリボン幅方向のガラスリボン中央部の温度とガラスリボン端部の温度を調整することにより、反りを有する第1ガラス基板60(図6参照)を作製した。第1ガラス基板60(図6参照)が室温まで冷却されたことを確認した後、反り量を測定した。続いて、例1と同様の耐熱試験を実施し、耐熱試験後の反り量を測定した。なお、例19では、第1ガラス基板60(図6参照)の板厚を、下記表1に示す総厚とした。
<反り量の測定について>
積層体の反り量を測定する方法について、図4(a)および(b)を用いて説明する。図4(a)および(b)は積層体の反りの様子を模式的に示している。
精密定盤50の表面50a上に第1ガラス基板14を上側、第2ガラス基板10を下側にして積層体30を配置した。第1ガラス基板14の表面14aの厚さ方向の高さを非接触のレーザー変位計52によって、精密定盤50の表面50aの平行な方向に沿って、3mm間隔で測定した。積層体30の厚さ方向において、第1ガラス基板14の面内の最大高さから第1ガラス基板14の端部の高さを引いた値として、反り量を算出した。
図4(a)に示すように、積層体30が凸形状になっている場合における積層体30の反り量をプラスとし、図4(b)に示すように、積層体30が凹形状になっている場合における積層体30の反り量をマイナスとした。
積層体の反り量を測定する方法について、図4(a)および(b)を用いて説明する。図4(a)および(b)は積層体の反りの様子を模式的に示している。
精密定盤50の表面50a上に第1ガラス基板14を上側、第2ガラス基板10を下側にして積層体30を配置した。第1ガラス基板14の表面14aの厚さ方向の高さを非接触のレーザー変位計52によって、精密定盤50の表面50aの平行な方向に沿って、3mm間隔で測定した。積層体30の厚さ方向において、第1ガラス基板14の面内の最大高さから第1ガラス基板14の端部の高さを引いた値として、反り量を算出した。
図4(a)に示すように、積層体30が凸形状になっている場合における積層体30の反り量をプラスとし、図4(b)に示すように、積層体30が凹形状になっている場合における積層体30の反り量をマイナスとした。
例18においては、図5に示す通り、精密定盤50の表面50a上に窒化ケイ素膜19の非成膜面を上側、成膜面側を下側にして窒化ケイ素膜19付き第1ガラス基板14を配置した。レーザー変位計52によって、非成膜面側の厚さ方向の高さを測定し、基板の面内の最大高さから端部の高さを引いた値として、反り量を算出した。
例19においては、図6に示す通り、積層体と同様に、精密定盤50の表面50a上に第1ガラス基板60を配置し、レーザー変位計52によって、第1ガラス基板60の面内の最大高さから端部の高さを引いた値として、反り量を算出した。
なお、図5および図6において、図4(a)および(b)に示す構成物と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
また、積層体の総厚は分光レーザー変位計(株式会社キーエンス製)により測定した。
例19においては、図6に示す通り、積層体と同様に、精密定盤50の表面50a上に第1ガラス基板60を配置し、レーザー変位計52によって、第1ガラス基板60の面内の最大高さから端部の高さを引いた値として、反り量を算出した。
なお、図5および図6において、図4(a)および(b)に示す構成物と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
また、積層体の総厚は分光レーザー変位計(株式会社キーエンス製)により測定した。
<評価結果のまとめ>
上述の表1に示すように、所定の要件を満たす例1~17では、耐熱試験前後で反り量の変化が小さく耐熱性が優れていた。
例18は窒化ケイ素膜(SiN膜)SiN膜により反ったガラス基板を作製できるが、耐熱試験での加熱によってSiN膜の応力が緩和し、反り量が小さくなった。このことから、例18では半導体プロセス中の反りを抑制することができない。
例19は耐熱試験前後での反り量の変化がなく問題がないが、高温で成形しているため、成形精度高く反りを有するガラス基板を作ることが容易ではない。単位時間当たりの製造量等の生産効率、および製造コスト的に不利である。
上述の表1に示すように、所定の要件を満たす例1~17では、耐熱試験前後で反り量の変化が小さく耐熱性が優れていた。
例18は窒化ケイ素膜(SiN膜)SiN膜により反ったガラス基板を作製できるが、耐熱試験での加熱によってSiN膜の応力が緩和し、反り量が小さくなった。このことから、例18では半導体プロセス中の反りを抑制することができない。
例19は耐熱試験前後での反り量の変化がなく問題がないが、高温で成形しているため、成形精度高く反りを有するガラス基板を作ることが容易ではない。単位時間当たりの製造量等の生産効率、および製造コスト的に不利である。
10 第2ガラス基板
10a、12a、14a、50a 表面
12 熱硬化性樹脂層
13 樹脂層
14 第1ガラス基板
16 前駆体積層体
16c 周縁
19 窒化ケイ素膜
20 型
22 上型
22a 凹部
24 下型
24a 凸部
26 ボルト
27 ナット
30 積層体
40 半導体パッケージ
42 再配線層
44 電子デバイス
50 精密定盤
52 レーザー変位計
60 第1ガラス基板
B 平面
D 直径
L レーザー光
h 総厚
hc 面内の最大高さ
hi 端部の高さ
hm 面内の最小高さ
10a、12a、14a、50a 表面
12 熱硬化性樹脂層
13 樹脂層
14 第1ガラス基板
16 前駆体積層体
16c 周縁
19 窒化ケイ素膜
20 型
22 上型
22a 凹部
24 下型
24a 凸部
26 ボルト
27 ナット
30 積層体
40 半導体パッケージ
42 再配線層
44 電子デバイス
50 精密定盤
52 レーザー変位計
60 第1ガラス基板
B 平面
D 直径
L レーザー光
h 総厚
hc 面内の最大高さ
hi 端部の高さ
hm 面内の最小高さ
Claims (12)
- 2枚のガラス基板と、前記2枚のガラス基板の間に配置された熱硬化性樹脂層とを有する前駆体積層体を形成する工程と、
前記前駆体積層体を変形させた状態で、前記熱硬化性樹脂層の熱硬化を行い、樹脂層を形成し、前記2枚のガラス基板と、前記2枚のガラス基板の間に配置される樹脂層とを備え、反りを有する積層体を得る工程とを有する、反りを有する積層体の製造方法。 - 前記2枚のガラス基板の平均熱膨張係数の差が1.5ppm/℃以下である、請求項1に記載の積層体の製造方法。
- 前記前駆体積層体を形成する工程の後に、前記前駆体積層体のガラス基板に対して、面取り、研削、および研磨のうち、少なくとも1つを行う工程をさらに有する、請求項1または2に記載の積層体の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂層の前記熱硬化の際の温度は、400℃以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂層の前記熱硬化は、熱硬化開始温度よりも20℃以上高い温度で行う、請求項1~3のいずれか1項に記載の積層体の製造方法。
- 第1ガラス基板と、樹脂層と、第2ガラス基板とをこの順に有する積層体であって、
前記積層体は反りを有する、積層体。 - 前記第1ガラス基板の外側の表面が凸となるように前記第1ガラス基板と前記樹脂層と前記第2ガラス基板とが湾曲しており、かつ湾曲した前記第1ガラス基板上に電子デバイスが配置される、請求項6に記載の積層体。
- 前記第1ガラス基板と前記第2ガラス基板との平均熱膨張係数の差が1.5ppm/℃以下である、請求項6または7に記載の積層体。
- 前記積層体は、総厚が0.3~3.0mmである、請求項6~8のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記積層体の反り量は、0μm超500μm以下である、請求項6~9のいずれか1項に記載の積層体。
- 250℃で3時間加熱した後の反り量が0μm超500μm以下である、請求項6~10のいずれか1項に記載の積層体。
- 第1ガラス基板と、樹脂層と、第2ガラス基板とをこの順に有し、かつ反りを有する、積層体を用意する工程と、
前記第1ガラス基板の表面に再配線層を形成する工程と、
半導体デバイスを前記再配線層と電気的に接続する工程と、
前記半導体デバイスを樹脂を用いて封止する工程と、
前記樹脂で封止された前記半導体デバイスが実装された前記再配線層を前記第1ガラス基板から剥離する工程とを有する、半導体パッケージの製造方法。
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WO2011155403A1 (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | 日本電気硝子株式会社 | 湾曲状ガラス樹脂積層体の製造方法 |
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- 2021-07-30 WO PCT/JP2021/028381 patent/WO2022030392A1/ja active Application Filing
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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