(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）対向する第１面と第２面とを備えるキャリヤボードを複数準備するステップと、
ｂ）処理フレームの内側に互いに平行に設置された、対向する上面と下面とを有するキャリヤボード押さえ装置を複数準備し、前記キャリヤボード押さえ装置はそれぞれ、少なくとも１つのガス注入口と、ガス源に接続する少なくとも１つのガス排出口と、前記下面に設けられた少なくとも１つのエアバックと、少なくとも１つのガス通路とを含んでおり、前記キャリヤボード押さえ装置の前記上面には、少なくとも１つのエアバックに対応して少なくとも１つのキャリヤボードが載置されており、前記ガス通路は、一端が少なくとも１つのガス注入口および少なくとも１つのガス排出口に接続し、他端が少なくとも１つのエアバックに接続しており、且つ、前記エアバックと前記ガス通路とは互いに連通していると共に、密閉空間を形成しているステップと、
ｃ）チャンバを作業温度および操作作業圧力に調整し、各前記キャリヤボードおよび各前記キャリヤボード押さえ装置を、前記チャンバ全体の前記作業温度および前記操作作業圧力の下におくステップと、
ｄ）前記ガス源からのガスを、各前記ガス通路を経由して各前記エアバックに送り込むことで、各前記エアバックの外部が各前記キャリヤボードの第１面に押え付けられると共に、各前記エアバックの内部の圧力が第１所定圧力となるようにガスを充満させて、各前記エアバック内部の第１所定圧力と前記チャンバ内の作業圧力とに差を発生させることにより、前記チャンバに位置するキャリヤボードが、材料の熱膨脹による熱応力により発生された反りや変形を効果的に克服または抑制するステップと、を含む材料の反リを抑制する方法において、
各前記エアバック内部の第１所定圧力は前記チャンバの作業圧力よりも大きく、その圧力差は０.０１（ａｔｍ）より大きいことを特徴とする、
差圧法により材料の反リを抑制する方法。
【請求項２】
各前記ガス排出口にはバキューム発生器が接続されており、前記バキューム発生器を介して、各前記ガス通路および各前記エアバック内の圧力を真空圧力である第２所定圧力になるように低下させると共に、真空吸引力により各前記エアバックを前記キャリヤボード押さえ装置の下面に吸着させることで、各前記キャリヤボードを取り出しやすくするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の差圧法により材料の反リを抑制する方法。
【請求項３】
前記キャリヤボード押さえ装置は、前記処理フレーム内側にスライド可能になるように嵌め込まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の差圧法により材料の反リを抑制する方法。
【請求項４】
少なくとも１つの前記エアバックは、少なくとも１つの密封構造を介して、前記キャリヤボード押さえ装置の下面に固設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の差圧法の利用で材料の反リを抑制する方法。
【請求項５】
前記キャリヤボードは、プリント回路基板、有機基板、ガラス基板、金属基板、リードフレーム、ウェハ、ケイ素インタポーザ、及び、パッケージ封止体からなる群より選択された少なくとも一つであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の差圧法により材料の反リを抑制する方法。
【請求項６】
前記エアバックは、ポリイミド（polyimide）またはテフロン（登録商標）（Teflon）材で作製されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の差圧法により材料の反リを抑制する方法。
【請求項７】
前記チャンバ内において、作業温度は、２０℃〜８００℃の範囲に設定されており、作業圧力の変化範囲は、１.０１（ａｔｍ）〜１００（ａｔｍ）の範囲に設定されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の差圧法により材料の反リを抑制する方法。
【請求項８】
最も低い位置の前記キャリヤボード押さえ装置の下方では、前記キャリヤボード押さえ装置と平行になるように、棚板が前記処理フレーム内側に設置されており、前記棚板の上面には、最も低い位置の前記キャリヤボード押さえ装置の少なくとも１つのエアバックに対応して少なくとも１つのキャリヤボードが載置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の差圧法により材料の反リを抑制する方法。
【請求項９】
前記棚板は、前記処理フレーム内側にスライド可能に嵌め込まれていることを特徴とする請求項８に記載の差圧法により材料の反リを抑制する方法。
【請求項１０】
前記第２所定圧力の変化範囲は、０.０１トール（Ｔｏｒｒ）〜７６０トール（Ｔｏｒｒ）に設定されることを特徴とする請求項２に記載の差圧法により材料の反リを抑制する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子パッケージの技術分野における材料の反リを抑制する方法に関し、特に技術的に、エアバック内部の第１所定圧力と、加工チャンバでの作業圧力との差により、キャリヤボードの第１面に力を与えることで、キャリヤボードの反り変形を効果的に抑制したり、キャリヤボードの生産品質を大幅に向上させたり、生産コストを効果的に低下したりすることが可能になる差圧法の利用により材料の反リを抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子技術の日々の進歩に伴って、集積回路素子を利用して構成された電気製品は、すでに現代人の日常生活において不可欠なツールとなっている。そして、できるだけ軽く、薄く、短く、小さくするように設計されてきた電気製品において、半導体パッケージの高密度配線化，高機能化，小型・薄型化，高速化のニーズから，半導体パッケージング技術にも、密度の高い半導体パッケージの封止に適用される新規の半導体パッケージング技術が数多く開発されている。
【０００３】
なお、半導体パッケージ封止体を大量に生産するためには、一般に、基板上に複数の半導体チップまたは電子部品が固定配置された半導体パッケージ基板を切断した後に、切断により得られた複数の半導体パッケージ基板ユニットをそれぞれ、封止材でパッケージングする封止工程と、パッケージングされた半導体パッケージ基板ユニットをさらに硬化する硬化工程が採用されることが一般的である。
【０００４】
しかし、封止後に硬化工程を実行すると、半導体パッケージ封止体には、常に熱応力による反り（warpage）が発生することになってしまう。これは、その封止工程に用いられる封止材の熱膨張係数と、半導体パッケージ基板の熱膨張係数とが異なっているためである。さらに、硬化時の操作温度が高ければ高いほど、或いは操作時間が長ければ長いほど、半導体パッケージ基板に発生する反りが大きくなることから、その後の追加工程、例えば、カッティング工程を行う難度がより高くなっている。
【０００５】
また、封止工程においてパッケージングを行う際に、半導体パッケージ基板には、その基板の熱膨張係数と、チップの熱膨張係数との差が大き過ぎることにより、反りが発生することも多々ある。このような反りの発生を防止するためには、できるだけチップの熱膨張係数との差が小さい熱膨張係数を持つ材料で構成した基板を採用することが必要になる。そして、適用される基板の選択肢は大幅に限定されることから、それを改良する必要がある。
【０００６】
そのため、従来の半導体パッケージには熱応力により反りが発生するという問題を解決できると共に、より好適的な実用性と経済効果を両立するメリットを持つ、材料の反りを抑制する方法の開発には、半導体パッケージ業者にとって積極的に研究開発し突破しようとする目標および方向が必要であろうと考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の半導体パッケージは、封止工程に用いられた封止材の熱膨張係数と、半導体パッケージ基板の熱膨張係数とが異なるため、温度変化に起因する熱応力により、前記半導体パッケージ基板に反り（warpage）が生じる。このため、製品の信頼度および品質に悪影響を与えてしまい、改良する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これに鑑みて、発明者は半導体関連製品の製造、開発や設計に係わる長期な従事経験に基づき、上記課題を解決する方法につき詳しく設計すると共に慎重に評価した結果、ついに実用性を確かに備える本発明を完成した。本発明は、以下のステップを含む差圧法の利用により材料の反りを抑制する方法を提供する。
【０００９】
ａ．対向する第１面と第２面とを備えるキャリヤボードを複数準備する。
【００１０】
ｂ．処理フレームの内側に相互平行に設置された、対向する上面と下面とを有するキャリヤボード押さえ装置を複数準備し、各前記キャリヤボード押さえ装置はそれぞれ、少なくとも１つのガス注入口と、ガス源に接続する少なくとも１つのガス排出口と、前記下面に設けられた少なくとも１つのエアバックと、少なくとも１つのガス通路とを含んでおり、前記キャリヤボード押さえ装置の前記上面には、少なくとも１つのエアバックに対応して少なくとも１つのキャリヤボードが載置されており、これにより、少なくとも前記第２面と前記上面とが接触しており、前記ガス通路は、一端が少なくとも１つのガス注入口および少なくとも１つのガス排出口に結合し、他端が少なくとも１つのエアバックに結合しており、且つ、前記エアバックと前記ガス通路とは互いに連通していると共に、密閉空間を形成している。また、最も上層におけるキャリヤボード押さえ装置の上面には、キャリヤボードが載置されていない。
【００１１】
ｃ．チャンバを作業温度および作業圧力に調整し、チャンバ内に配置した各前記キャリヤボード及び各前記キャリヤボード押さえ装置を、前記チャンバ全体の作業温度および作業圧力の下におく。
【００１２】
ｄ．前記ガス源からのガスを、各前記ガス通路を経由して各前記エアバックに送り込むことで、各前記エアバックの外部が各前記キャリヤボードの第１面に押え付けられると共に、各前記エアバックの内部の圧力が第１所定圧力となるようにガスを充満させて、各前記エアバック内部の第１所定圧力と前記チャンバ内の作業圧力とに差を発生させることにより、前記チャンバに位置するキャリヤボードが、材料の熱膨脹による熱応力により発生された反りや変形を効果的に克服または抑制する。このような材料の反リを抑制する方法において、各前記エアバック内部の第１所定圧力を前記チャンバの作業圧力よりも大きくし、その圧力差を０.０１（ａｔｍ）より大きくする。
【００１３】
ｅ．各前記キャリヤボードに対する関連工程を処理チャンバ内で完結した直後、作業温度を初期の温度（室温）になるように低下させると共に、作業圧力を初期圧力（室圧）になるように低下させる。さらに、各前記ガス排出口にバキューム発生器が接続される。前記バキューム発生器の利用により、各前記ガス通路と各前記エアバック内の圧力を真空圧力である第２所定圧力になるように低下させることで、前記キャリヤボード押さえ装置の下面に、真空吸引力により各前記エアバックを吸着させる。これにより、各前記キャリヤボードを取り出しやすくすることが可能になる。ここで、第２圧力変化範囲は０.０１トール（Ｔｏｒｒ）〜７６０トール（Ｔｏｒｒ）の範囲に設定されている。なお、各前記キャリヤボード押さえ装置のガス注入口と、ガス排出口とを一つのガス出入り口になるように一体形成してもよい。なお、前記ガス出入り口は、前記ガス源および前記バキューム発生器に同時に接続することができる。また、キャリヤボードを前記キャリヤボード押さえ装置に載置する前に予めこのステップを実行することにより、作業空間をより多く空けると共に、人力作業コストを効果的に削減することができる。
【００１４】
前記キャリヤボードは、プリント回路基板（printed  circuit  board）、有機基板、ガラス基板、金属基板、リードフレーム（lead  frame）、ウェハ（wafer）、ケイ素インタポーザ（silicon  interposer）、パッケージ（package）からなる群より選択された少なくとも一つである。
【００１５】
前記キャリヤボード押さえ装置は、前記処理フレーム内側のスライド溝にスライド可能になるように前記処理フレームに嵌合されている。
【００１６】
少なくとも１つの前記エアバックは、少なくとも１つの密封構造を介して前記キャリヤボード押さえ装置の下面に固設されている。
【００１７】
前記ガス源は、エアコンプレッサ、または工場内のガス配管である。
【００１８】
前記バキューム発生器は、真空ポンプである。
【００１９】
前記エアバックは、ポリイミド（polyimide）またはテフロン（登録商標）（Teflon）材で作製したものである。
【００２０】
最も低い位置の前記キャリヤボード押さえ装置の下方では、前記キャリヤボード押さえ装置と平行になるように、棚板を前記処理フレーム内側のスライド溝に設置することができる。前記棚板の上面には、最も低い位置の前記キャリヤボード押さえ装置における少なくとも１つのエアバックと対応して少なくとも１つのキャリヤボードが載置されている。なお、前記棚板の上面は、前記キャリヤボードの少なくとも１つの第２面に接触されるようにする。
【００２１】
前記棚板は、前記処理フレーム内側のスライド溝に摺動可能になるように前記処理フレームに嵌合されている。
【００２２】
前記チャンバ内の作業温度は、室温〜８００℃の範囲に設定されており、作業圧力の変化範囲は、１.０１（ａｔｍ）〜１００（ａｔｍ）の範囲に設定されている。
【００２３】
前記第２所定圧力の変化範囲は、０.０１トール（Ｔｏｒｒ）〜７６０トール（Ｔｏｒｒ）に設定されている。
【００２４】
各前記キャリヤボード押さえ装置は、個別のガス源にそれぞれ接続されてもよく、一つのガス源を共用してもよい。
【００２５】
各前記キャリヤボード押さえ装置は、個別のバキューム発生器にそれぞれ接続されてもよく、一つのバキューム発生器を共用してもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る差圧法により材料の反リを抑制する方法は、製造プロセス要求に応じて、各キャリヤボード押さえ装置のピッチ、及びキャリヤボード押さえ装置の数量を調整することができる。このため、製造プロセスの運用自由度を効果的に向上させることが可能になる。エアバック内の第１所定圧力とチャンバの作業圧力との圧力差による力を、キャリヤボードの第１面に作用することにより、キャリヤボードにおける反リや変形を効果的に抑制することができ、キャリヤボードの生産品質を大幅に向上せることができ、生産コストを効果的に減少することが可能になる。各エアバックは真空吸引力により各キャリヤボード押さえ装置の下面に吸着されるので、人力で各エアバックを移動させなくても、各キャリヤボードを容易に出し入れすることができ、人力の作業コストを効果的に節約することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る差圧法の利用により材料の反リを抑制する方法を示すためのフローチャートである。
【図２】本発明の好ましい実施の形態に係るエアバックがキャリヤボードを押さえた状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１および図２を参照する。本発明に提供された差圧法により材料の反リを抑制する方法は、以下のステップを含んでいる。
【００２９】
ａ．（ステップ５０１）キャリヤボード１０を複数準備する。キャリヤボード１０は、対向する第１面１１と第２面１２とを備えている。キャリヤボード１０は、プリント回路基板（printed  circuit  board）、有機基板、ガラス基板、金属基板、リードフレーム（lead  frame）、ウェハ（wafer）、ケイ素インタポーザ（silicon  interposer）、及び、パッケージ（package）からなる群より選択された少なくとも一つである。
【００３０】
ｂ．（ステップ５０２）キャリヤボード押さえ装置２０を複数準備する。各キャリヤボード押さえ装置２０は、処理フレーム３０の内側のスライド溝３１に、互いに平行でスライド可能に設置されている。キャリヤボード押さえ装置２０は、少なくとも１つのガス注入口２１と、少なくとも１つのガス排出口２２と、少なくとも１つのエアバック２３と、少なくとも１つの密封構造２４と、少なくとも１つのガス通路２５とを含んでいる。少なくとも１つのガス注入口２１はガス源２６に接続されており、ガス源２６は、エアコンプレッサ又は工場内のガス配管である。キャリヤボード押さえ装置２０は、対向する上面２０１と下面２０２とを有しており、下面２０２には、少なくとも１つの密封構造２４を介して少なくとも１つのエアバック２３が設けられている。密封構造２４は、例えば、パッキンリング又はＯリングなどの組み合わせである。上面２０１には少なくとも１つのエアバック２３と対応して少なくとも１つのキャリヤボード１０が載置されている。これにより、少なくとも１つの第２面１２は、上面２０１に接触することができるようになっている。少なくとも１つのガス通路２５の一端は、少なくとも１つのガス注入口２１、及び、少なくとも１つのガス排出口２２に接続しており、他端は、少なくとも１つのエアバック２３に接続している。エアバック２３は、ポリイミド（polyimide）またはテフロン（Teflon）（登録商標）材で作製されたものである。エアバック２３とガス通路２５とは互いに連通して密閉空間を形成している。なお、最も低い位置のキャリヤボード押さえ装置２０の下方において、棚板２７は、処理フレーム３０内側のスライド溝３１に互いに平行になるように嵌め込まれている。棚板２７の上面には、最も低い位置のキャリヤボード押さえ装置２０における少なくとも１つのエアバック２３と対応して少なくとも１つのキャリヤボード１０が載置されている。これにより、少なくとも１つの第２面１２は棚板２７の上面に接触することができるようになっている。また、最も上層のキャリヤボード押さえ装置２０の上面２０１には、キャリヤボード１０が載置されていない。
【００３１】
ｃ．（ステップ５０３）チャンバ４０を作業温度、及び作業圧力に調整する。チャンバ４０内の前記作業温度、及び前記作業圧力の下で、各キャリヤボード１０及び各キャリヤボード押さえ装置２０を封止した後に、引き続き、硬化（curing）、ボイド除去などの関連工程をチャンバ４０内で実行する。ここで、チャンバ４０内の作業温度は、２０℃（室温）〜８００℃の範囲に設定され、使用圧力の変化範囲は、１.０１（ａｔｍ）〜１００（ａｔｍ）の範囲に設定される。
【００３２】
ｄ．（ステップ５０４）ガス源２６からのガスを、各ガス注入口２１を経由して各エアバック２３に充填する。そして、ガスは、各ガス通路２５を経由して各エアバック２３に流れ込み、各エアバック２３の外部は、各キャリヤボード１０の第１面１１に押え付けられる。なお、各エアバック２３には、内部圧力が第１所定圧力になるようにガスが充満されている。各エアバック２３内部の第１所定圧力と、チャンバ４０内の作業圧力との差により、チャンバ４０の作業温度下におけるキャリヤボード１０の材料の熱膨脹による熱応力を克服することができるので、各キャリヤボード１０の反りや変形を効果的に抑制することができる。ここで、各エアバック２３内部の第１所定圧力は、チャンバ４０の作業圧力よりも大きく設定される。その圧力差は、０.０１（ａｔｍ）より大きいことが好ましい。
【００３３】
ｅ．（ステップ５０５）チャンバ４０内で各キャリヤボード１０に対する関連工程を完結させた直後、作業温度を初期の温度（室温）になるように低下させると共に、作業圧力を初期の圧力（室圧）になるように低下させる。さらに、各ガス排出口２２は、バキューム発生器２８に接続されている。バキューム発生器２８は真空ポンプである。ガス源２６を閉じると同時に、バキューム発生器２８を始動させると、バキューム発生器２８により、各ガス通路２５および各エアバック２３内の圧力は真空圧力である第２所定圧力に低下し、各エアバック２３は、真空吸引力によりキャリヤボード押さえ装置２０の下面２０２に吸着されるので、各キャリヤボード１０を取り出しやすくなる。ここで、第２圧力変化範囲は、０.０１トール（Ｔｏｒｒ）〜７６０トール（Ｔｏｒｒ）に設定されている。また、ステップ５０２において、キャリヤボード１０がキャリヤボード押さえ装置２０に載置されるのに先立って本工程を実行してもよい。このようにすれば、より多く作業空間を空けることが可能になり、人力作業コストを効果的に削減することが可能になる。
【００３４】
本発明に係る差圧法の利用により材料の反リを抑制する方法において、ステップ５０２では、製造プロセスの要求に応じて、各キャリヤボード押さえ装置２０のピッチ、及びキャリヤボード押さえ装置２０の作業数量を調整することが可能であるため、製造プロセスの運用自由度を効果的に向上させることができる。
【００３５】
本発明に係る差圧法の利用により材料の反リを抑制する方法において、ステップ５０４では、エアバック２３内の第１所定圧力とチャンバ４０の使用圧力との差による力を、各キャリヤボード１０の第１面１１に与えることで、各キャリヤボード１０における反リや変形を効果的に抑制することができるだけでなく、キャリヤボード１０の生産品質を大幅に向上させることが可能になり、生産コストを効果的に減少させることも可能である。
【００３６】
本発明に係わる差圧法の利用により材料の反リを抑制する方法において、ステップ５０５では、各エアバック２３は、真空吸引力により各キャリヤボード押さえ装置２０の下面２０２に吸着されるので、人力で各エアバック２３を移動させなくても、各キャリヤボード１０を容易に取り出すことが可能になるので、人力の作業コストを効果的に節約することができる。
【００３７】
以上のように、本発明に係る好ましい実施の形態を挙げながら、本発明の技術的特徴について詳細に説明したが、いずれかの当該技術を熟知する当業者は、本発明の精神や原則を逸脱しない範囲で、本発明に対し変更や補正を行うことができ、これらの変更および補正は、全て本発明の以下の主張範囲内に納入されるべきである。
【００３８】
また、以上の通り、添付図面を参照しながら、本発明に採用された技術、手段および効果について、好ましい実施の形態を例に挙げて詳しく説明したので当業者にとっては、本発明の前記目的、構造および特徴について、より深く具体的な理解を得ることができると確信している。
【符号の説明】
【００３９】
１０      キャリヤボード
１１      第１面
１２      第２面
２０      キャリヤボード押さえ装置
２０１    上面
２０２    下面
２１      ガス注入口
２２      ガス排出口
２３      エアバック
２４      密封構造
２５      ガス通路
２６      ガス源
２７      棚板
２８      バキューム発生器
３０      処理フレーム
３１      スライド溝
４０      チャンバ
【図１】
0006263297.tif 000002
【図２】
0006263297.tif 000003