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TW201837009A - 暫時固定基板及電子元件的模塑方法 - Google Patents

暫時固定基板及電子元件的模塑方法 Download PDF

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TW201837009A
TW201837009A TW107102690A TW107102690A TW201837009A TW 201837009 A TW201837009 A TW 201837009A TW 107102690 A TW107102690 A TW 107102690A TW 107102690 A TW107102690 A TW 107102690A TW 201837009 A TW201837009 A TW 201837009A
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野村勝
宮澤杉夫
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日商日本碍子股份有限公司
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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6且利用樹脂模塑7暫時固定之固定面1A、和位於固定面的相反側之底面3B。暫時固定基板2由透光性陶瓷所構成，刮痕分散於固定面1A，構成透光性陶瓷的晶粒的拋光面及晶界從底面露出。在底面的刮痕密度低於在固定面的刮痕密度。

Description

暫時固定基板及電子元件的模塑方法
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。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[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
[專利文獻5]國際公開公報WO2014-199975 A1
本發明人研究了將複數的電子元件接合至由透光性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，之後藉由從暫時固定基板的底面之側照光將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離。在此過程中，已經探討了如先前技術所記載的各種支撐基底的應用。
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，且藉由照光將電子元件從暫時固定基板分離的情況下，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從暫時固定基板分離，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，即使從暫時固定基板照光，光線照射到暫時固定基板與電子元件之間的界面的比例低，分離的效率經常變低。另一方面，在增加照射到暫時固定基板與電子元件之間的界面的光線的情況下，由於暫時固定基板與電子元件的附著性高，難以進行局部的剝離，因此分離的效率仍降低。
本發明的課題為，在藉由將電子元件接合至暫時固定基板的固定面，且利用樹脂模塑暫時固定之後，從底面之側照光，進而將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離時，提升分離步驟的效率。
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：暫時固定基板由透光性陶瓷所構成，刮痕分散於固定面，構成透光性陶瓷的晶粒的拋光面及晶界從底面露出，在前述底面的刮痕密度低於在前述固定面的刮痕密度。
再者，本發明係有關於電子元件的模塑方法，其特徵在於包括：對由透光性陶瓷所構成的基材之第一主面及第二主面進行研磨加工的步驟、之後藉由對第二主面進行化學機械研磨進而得到具有固定面和底面的暫時固定基板的步驟、之後將電子元件接合至暫時固定基板的固定面且利用樹脂模塑暫時固定的步驟、以及藉由從底面之側照光將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離的步驟。
本發明人研究了在藉由將電子元件接合至暫時固定基板的固定面，且利用樹脂模塑暫時固定之後，從底面之側照光，進而將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離時，難以分離的原因。在此過程中，著重於暫時固定基板的固定面及底面的表面狀態之差異，且探討了加工方法。在此過程中，在將暫時固定基板的固定面研磨加工，且將底面研磨加工之後，進行化學機械拋光加工(CMP)，發現藉由暫時固定基板之光照射將電子元件及樹脂模塑進行分離步驟的效率提升。
關於這一點，試著進一步微觀地探討所得到的暫時固定基板的固定面及底面。結果，固定面由於經過研磨加工，出現很多刮痕(scratch)隨機分散的形態。另一方面，底面經過研磨加工後進行化學機械研磨加工，構成透光性陶瓷的晶粒的拋光面及晶界出現於表面上，且刮痕在相對多的分散區域和無 刮痕、幾乎無刮痕的非分散區域皆共存。可認為這是因為每個晶粒的晶體取向的差異，在進行了蝕刻的晶粒，隨著拋光的進行，刮痕也消失，另一方面，在相對不進行蝕刻的晶粒則留下了刮痕。
然後，光線照射到暫時固定基板的底面，而由於在底面的刮痕減少且具有出現晶粒的拋光面和晶界的形態，因此光線變得相對地容易入射。另一方面，可認為暫時固定基板的固定面由於具有很多刮痕分散的形態，因此暫時固定基板與接合層之間的附著受到微觀地阻礙，變得容易分離。
1‧‧‧第一主面
1A‧‧‧固定面/主面/研磨加工面/第二主面
2‧‧‧暫時固定基板
2A‧‧‧基材
2B‧‧‧基材
3‧‧‧第二主面
3A‧‧‧主面/研磨加工面/第二主面
3B‧‧‧底面
4‧‧‧接合劑層
4A‧‧‧接合層
5‧‧‧間隙
6‧‧‧電子元件
7‧‧‧樹脂模塑
7a‧‧‧樹脂
7b‧‧‧樹脂
A‧‧‧箭頭
第1(a)圖繪示出基材2A。
第1(b)圖繪示出基材2B的主面1A、3A進行了研磨加工的狀態。
第1(c)圖繪示出暫時固定基板2。
第2(a)圖繪示出暫時固定基板2的固定面1A上設置了接合劑4的狀態。
第2(b)圖繪示出暫時固定基板2的固定面1A上接合了電子元件6的狀態。
第3(a)圖繪示出利用樹脂模塑7將電子元件6暫時固定的狀態。
第3(b)圖繪示出利用光照射將電子元件6及樹脂模塑7從暫時固定基板分離的狀態。
第4圖繪示出固定面的顯微鏡照片。
第5圖繪示出底面的顯微鏡照片。
第6圖繪示出暫時固定基板的固定面的剖面輪廓的範例。
第7圖繪示出暫時固定基板的固定面的剖面輪廓的範例。
第8圖繪示出暫時固定基板的固定面的剖面輪廓的範例。
以下，適當參照附圖，對本發明進行更詳細的說明。
如第1(a)圖所示，基材2A具有第一主面1和第二主面3。基材2A由透光性陶瓷所構成。
在本說明書中，所謂透光性陶瓷，係指在波長為200~1500奈米(nm)的整個波長範圍內，前向總透光率為20%以上的陶瓷。本文所用的前向總透光率，係指與國際公開公報WO2014-199975的(0064)段相同的方法所測量。然而，測量波長為200~1500奈米。
作為透光性陶瓷，可列舉出透光性氧化鋁、氮化矽、氮化鋁或氧化矽。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，氧化鎂粉末的純度以99.9%以上為佳，平均粒徑以50μm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，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。
接著，對由透光性陶瓷所構成的基材的第一主面及第二主面進行研磨加工。亦即，如第1(b)圖所示，藉由對第一主面1及第二主面3進行研磨加工，形成研磨加工面1A及3A。
對於研磨加工，使用水性或油性的金剛石漿料(diamond slurry)。作為研磨平台的材料，使用銅、樹脂銅、錫等或附著於金屬平台的拋光墊。拋光墊可舉出硬質氨基甲酸乙酯墊(urethane pad)、不織布墊、絨面墊(suede pad)作為範例。
接著，藉由對第二主面3A進行化學機械拋光加工，得到具有固定面1A和底面3B的暫時固定基板2(第1(c)圖)。在此階段，第一主面1A不進行化學機械拋光加工，而是維持拋光加工面的狀態放置。
關於化學機械拋光加工，使用在鹼性或中性的溶液中分散具有30奈米~200奈米的粒徑之研磨粒，作為拋光漿料。作為研磨粒的材料，可舉出二氧化矽、氧化鋁、金剛石、氧化鋯、二氧化鈰作為範例，可單獨或組合使用上述材料。拋光墊可舉出硬質氨基甲酸乙酯墊、不織布墊、絨面墊作為範例。
接著，將電子元件接合在暫時固定基板的前述固定面，利用樹脂模塑暫時固定。例如，如第2(a)圖所示，在暫時固定基板2的固定面1A上設置接合劑層4。
作為此接合劑，可舉出雙面膠帶或熱熔膠類接合劑等作為範例。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。
然後，如第2(b)圖所示，將很多的電子元件6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4A。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3(a)圖所示，將電子元件6固定於樹脂模塑7內。然而，7b為填充電子元件的間隙5的樹脂，而7a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、氨基甲酸乙酯類樹脂等。
接著，如箭頭A所示，藉由從暫時固定基板2的底面3B之側照光，將電子元件6及樹脂模塑7從暫時固定基板分離(參照第3(b)圖)。
從暫時固定基板的底面之側照射的光線之波長可根據電子元件或樹脂模塑的種類適宜地改變，例如，可以設為200奈米~400奈米。
此處，伴隨著研磨加工的刮痕分散於暫時固定基板的固定面，形成刮痕分散面。例如，如第4圖所示，固定面沒有觀察到晶粒的晶界，而是延伸著很多的刮痕。當形成這樣的表面形態時，暫時固定基板與接合劑層的附著性適度地降低，在照光時變得容易剝離。
此處，使用放大倍率500倍的光學顯微鏡來觀察固定面的晶粒及晶界。再者，固定面的刮痕密度的觀察，可使用光學表面紋理測量儀器「Zygo NV7300：(Canon製造)」。然後，觀察視野可設為70微米(長軸)×50微米(短軸)的矩形視野。如以下所述判斷有無刮痕。
亦即，在藉由固定面的測量所得到的長軸方向的輪廓(剖面)， 將「深度為5奈米以上、孔徑為10微米以下的凹痕」判斷為刮痕。
例如，如第6圖所示，左側的凹痕由於孔徑為10微米以下，因此可判斷為刮痕，而右側的凹痕的孔徑超過10微米，則不判斷為刮痕。
再者，在凹痕的兩肩的高度不同的情況下，將從孔底的距離較小之肩部與孔底的距離設為深度。例如在第7圖所示的範例中，從凹痕的底部看時，左側的肩部的高度為A，而右側的肩部的高度為B，且B小於A。在此情況下，則將B設為凹痕的深度。
再者，深度為5奈米以下的凹痕，視為表面的微小凹凸或噪波(noise)，而在本判斷之中不計為刮痕，且可視為兩肩平滑地連接的凹痕。例如，如第8圖所示的凹痕沒有達到5奈米的深度，因此不判斷為刮痕。
在這樣的條件下，在觀察視野為70微米×50微米的矩形視野中，在短軸方向的中心部分之長軸方向的輪廓內所觀察到的刮痕數設為刮痕密度。
在固定面的刮痕密度以10條~50條為佳，以20條~40條為更佳。
再者，在底面上，舉例來說如第5圖所示，構成透光性陶瓷的晶粒的拋光面及晶界從底面露出。之後，底面具有分散有刮痕的分散區域、和沒有分散刮痕或輕微分散刮痕的非分散區域。
然而，底面的觀察方法與固定面相同。再者，在觀察視野內所觀察到的刮痕密度，以8條以下為佳，也可以是觀察不到刮痕的情形。
[實施例]
(實施例1)
如第1圖~第3圖所示，製造暫時固定基板，並將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離。
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，將其在室溫下放置2小時，然後在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，以形成基材2A。
對製作好的基材2A的第一主面及第二主面，利用金剛石漿料進行雙面研磨加工。金剛石的粒徑設為6微米。之後，僅對第二主面3A，利用SiO2研磨粒和金剛石研磨粒進行化學機械拋光加工，並進行清洗，以得到直徑φ為300 毫米、厚度為0.85毫米的暫時固定基板2(參照第1(c)圖)。第一主面1A並未進行化學機械拋光加工。
此處，固定面1A沒有觀察到晶粒的晶界，而是分散有伴隨著研磨加工的刮痕，形成刮痕分散面。
在70微米×50微米的矩形視野中所觀察到的刮痕的數量為30條。再者，在底面，構成透光性陶瓷的晶粒的拋光面及晶界從底面露出，可觀察到分散有刮痕的分散區域、和沒有分散刮痕的非分散區域。在觀察視野內所觀察到的刮痕得數量為3條。
接著，在暫時固定基板的固定面1A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個電子元件(邊長為2毫米的正方形電子元件)。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。
接著，從暫時固定基板的底面之側照射紫外線。結果，電子元件和樹脂模塑從暫時固定基板剝離的效率為99.5%。
(實施例2)
以與實施例1相同的方式製造暫時固定基板，並將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離。然而，藉由縮短對底面的化學機械拋光的時間，將在觀察視野內所觀察到的刮痕的數量設為5條。結果，電子元件和樹脂模塑的剝離的效率為99.3%。
(實施例3)
以與實施例1相同的方式製造暫時固定基板，並將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離。然而，藉由增加對底面的化學機械拋光的時間，將在觀察視野內所觀察到的刮痕的數量設為0條。結果，電子元件和樹脂模塑的剝離的效率 為99.5%。
(比較例1)
以與實施例1相同的方式製造暫時固定基板，並將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離。然而，不同於實施例1，不對第二主面進行化學機械拋光。結果，固定面及底面的狀態為相同的，且觀察視野內的刮痕數在固定面及底面皆為30條。電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板剝離的效率為93.2%。可認為這是因為紫外線沒有充分地到達暫時固定基板與接合層之間的界面，光的利用效率低的緣故。
(比較例2)
以與實施例1相同的方式製造暫時固定基板，並將電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板分離。然而，不同於實施例1，第一主面及第二主面兩者皆進行化學機械拋光。結果，固定面及底面的狀態為相同的，且觀察視野內的刮痕數在固定面及底面皆為3條。電子元件及樹脂模塑從暫時固定基板剝離的效率為94.2%。可認為這是因為暫時固定基板與接合層之間的附著性高，不能順利地進行剝離的緣故。

Claims (5)

  1. 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：前述暫時固定基板由透光性陶瓷所構成，刮痕分散於前述固定面，構成前述透光性陶瓷的晶粒的拋光面及晶界從前述底面露出，在前述底面的刮痕密度低於在前述固定面的刮痕密度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之暫時固定基板，其中前述固定面為研磨加工面，且前述底面為研磨加工及化學機械拋光加工面。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之暫時固定基板，其中前述透光性陶瓷由透光性氧化鋁所構成。
  4. 一種電子元件的模塑方法，包括：對由透光性陶瓷所構成的基材之第一主面及第二主面進行研磨加工的步驟；之後藉由對前述第二主面進行化學機械研磨進而得到具有固定面和底面的暫時固定基板的步驟；之後將電子元件接合至前述暫時固定基板的前述固定面且利用樹脂模塑暫時固定的步驟；以及藉由從前述底面之側照光將前述電子元件及前述樹脂模塑從前述暫時固定基板分離的步驟。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中前述透光性陶瓷由透光性氧化鋁所構成。
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