JP2002110722A - 半導体チップの樹脂封止方法及び半導体チップ樹脂封止用離型フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッケージ表面を好適に粗面化して、外観ム
ラを防止しつつ印刷性を良好にでき、しかも加工性にも
優れる半導体チップの樹脂封止方法、及びそれに用いる
半導体チップ樹脂封止用離型フィルムを提供する。 【解決手段】 半導体チップ２を配置した金型３，４内
に樹脂を注入・硬化させる際に、離型フィルムＦを樹脂
表面と金型内面とに介在させる半導体チップの樹脂封止
方法において、前記離型フィルムＦは、少なくとも樹脂
表面側に配置される面の表面粗度（Ｒａ）が０．１０μ
ｍ以上３．０μｍ以下のフッ素樹脂フィルムであること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを配
置した金型内に樹脂を注入・硬化させる際に、離型フィ
ルムを樹脂表面と金型内面とに介在させる半導体チップ
の樹脂封止方法、及びそれに用いる半導体チップ樹脂封
止用離型フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体パッケージの小型軽量化に
伴ない、封止樹脂の使用量の低減が図られており、かか
る樹脂使用量の減少下でも封止界面での強固な接着性を
保証する為に、樹脂に配合する離型剤量の低減が要求さ
れている。このため、硬化成型後の樹脂と金型との離型
性を確保すべく、離型性や耐熱性に優れるポリテトラフ
ルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと略す）フィルム、エチ
レン−テトラフルオロエチレン共重合体（以下ＥＴＦＥ
と略す）フィルムなどのフッ素系樹脂フィルムを離型フ
ィルムとして使用することが提案されている（特開平８
−１９７５６７号公報、特開平８−１８６１４１号公
報）。

【０００３】一方、半導体パッケージの封止樹脂の表面
には、封止樹脂射出時の流動模様の残存等による外観ム
ラが生じ易く、また、平滑度が高過ぎると封止後のマー
キングが良好に行い難いため、外観ムラの防止や印刷性
の向上などを目的として、表面を荒らして艶消し状態に
するのが一般的であった。この艶消し形状を形成する
為、金型の内表面を荒らした状態にし、この形状をパッ
ケージ表面に転写させる方法が一般に行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金型の
表面形状を転写する方法では、金型表面に封止樹脂が直
接接触する為、金型が汚染しやすく、この汚染が外観不
良に繋がる場合が生じたた。また、近年の半導体パッケ
ージの小型化に伴い、製品名や商標等のマーキングも小
さくなる傾向があり、マーキングの鮮明化のために細か
く均一な粗面が要求されているが、上記の金型汚染の問
題は、均一な粗面の形成を困難にしていた。

【０００５】一方、上記の金型汚染の問題を改善すべ
く、離型フィルムを介した状態で、金型内面の凹凸をパ
ッケージ表面に転写する方法も考えられるが、通常の厚
みの離型フィルムでは、良好な転写が行い難くいという
問題があった。また、極端に薄い離型フィルムを用いる
方法では、転写は良好になるものの、離型フィルムを真
空吸着等で金型に追従させる際に破れる場合があるな
ど、加工性の面で実用的な方法とは言えなかった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、パッケージ表面
を好適に粗面化して、外観ムラを防止しつつ印刷性を良
好にでき、しかも加工性にも優れる半導体チップの樹脂
封止方法、及びそれに用いる半導体チップ樹脂封止用離
型フィルムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究した結果、離型フィルムとして特
定の表面形状等を有するフッ素樹脂フィルムを用いれ
ば、上記の問題が発生することなく、良好に樹脂封止が
行なえることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明の樹脂封止方法は、半導体チ
ップを配置した金型内に樹脂を注入・硬化させる際に、
離型フィルムを樹脂表面と金型内面とに介在させる半導
体チップの樹脂封止方法において、前記離型フィルム
は、少なくとも樹脂表面側に配置される面の表面粗度
（Ｒａ）が０．１０μｍ以上３．０μｍ以下のフッ素樹
脂フィルムであることを特徴とする。

【０００９】一方、本発明の離型フィルムは、半導体チ
ップの樹脂封止の際に樹脂表面と金型内面とに介在させ
て使用される離型フィルムであって、少なくとも片面の
表面粗度（Ｒａ）が０．１０μｍ以上３．０μｍ以下の
フッ素樹脂フィルムであることを特徴とする。

【００１０】上記の離型フィルムは、１７５℃で１０分
間の加熱処理による縦方向及び横方向の寸法変化率が５
％以下であることが好ましい。

【００１１】また、前記表面粗度を有する面が、テトラ
フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（以下Ｆ
ＥＰと略す）、またはテトラフルオロエチレン−パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下ＰＦＡと
略す）からなることが好ましい。

【００１２】［作用効果］本発明の樹脂封止方法による
と、樹脂表面と金型内面とに介在させる離型フィルムの
少なくとも樹脂表面側に配置される面が、表面粗度（Ｒ
ａ）０．１０μｍ以上３．０μｍ以下のフッ素樹脂フィ
ルムであるため、実施例の結果が示すように、パッケー
ジ表面を好適に粗面化して、外観ムラを防止しつつ印刷
性を良好にできる。しかも、金型の凹凸形状を転写する
ものでないため、フィルムを極端に薄くする必要がな
く、加工性にも優れる。

【００１３】一方、本発明の離型フィルムによると、少
なくとも片面の表面粗度（Ｒａ）が前記の範囲であるた
め、これを樹脂表面側に配置することによって、上記の
如く、パッケージ表面を好適に粗面化して、外観ムラを
防止しつつ印刷性を良好にすることができる。

【００１４】また、離型フィルムが１７５℃で１０分間
の加熱処理による縦方向及び横方向の寸法変化率が５％
以下である場合、樹脂封止時の金型の加熱による寸法変
化が小さく、シワが発生し難いため、パッケージ表面の
外観が良好な加工をより確実に行なう事ができる。

【００１５】前記表面粗度を有する面が、ＦＥＰまたは
ＰＦＡからなる場合、加熱時の寸法変化率を小さくする
ために、ディスパージョンを塗布して製膜する際に、デ
ィスパージョンの粒子径が一般的に小さいことから、塗
膜にクラックが形成されやすくなり、前記表面粗度が得
られ易くなる。つまり、前記表面粗度と加熱時の寸法変
化率とを同時に達成して、上記の作用効果がより確実に
得られるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１７】本発明の半導体チップの樹脂封止方法は、
半導体チップを配置した金型内に樹脂を注入・硬化させ
る際に、離型フィルムを樹脂表面と金型内面とに介在さ
せるものである。本発明の対象となる半導体パッケージ
としては、半導体チップが樹脂で封止される構造のパッ
ケージであれば何れのパッケージについても適用可能で
ある。従って、半導体チップとしては、半導体チップが
基板や各種キャリアに搭載されているもの、電極や端子
を介してフレームに保持されているものなどが何れも使
用可能である。

【００１８】図１〜図２は、チップ２が予め基板６に搭
載された半導体チップの上部を樹脂で封止した構造を有
する半導体パッケージ（いわゆるＢＧＡ）を製造する際
の樹脂封止工程を示す工程図である。これを例にとり、
樹脂封止工程の概要をまず説明する。

【００１９】まず、図１に示すように、所定の温度に加
熱された樹脂封止用金型の下金型３にチップ２を搭載し
た基板６を配置し、上金型４に離型フィルムＦを配置す
る。その際、離型フィルムＦは、上金型４の吸引口４ａ
から真空吸着を行って、上金型４の内面に密着された状
態とするのが好ましい。吸引口４ａは、通常、四角形の
キャビティーの少なくとも４辺に設けられる。

【００２０】次いで図２に示すように、金型を閉じて、
加熱条件下で所定の成形圧力下で金型内に樹脂５を注入
して所定の成形時間で樹脂５を硬化させるトランスファ
ー成形を行なう。そして上金型４および離型フィルムＦ
を持ち上げ、パッケージの自重により離型フィルムＦを
剥離した後、ダイシング加工を行い基板１枚につき一つ
のチップが搭載された半導体パッケージを得る。

【００２１】本発明は、上記のような半導体チップの樹
脂封止方法において、離型フィルムが、少なくとも樹脂
表面側に配置される面の表面粗度（Ｒａ）が０．１０μ
ｍ以上３．０μｍ以下のフッ素樹脂フィルムであること
を特徴とし、好ましくは表面粗度（Ｒａ）が０．３０μ
ｍ以上２．０μｍ以下のフッ素樹脂フィルムである。表
面粗さが０．１０μｍ未満の場合、パッケージ表面に艶
消し状態が得られ難く、また、フィルムの表面粗さのバ
ラツキ等の影響により、外観上ムラが生じやすくなる。
また３．０μｍを超えると、封止加工後に、封止樹脂面
に印字加工を行なう際、インクのにじみが生じやすくな
り、良好な印字が行い難い問題が生じる。このように、
本発明の半導体チップの樹脂封止方法は、少なくとも片
面が上記のような表面粗度（Ｒａ）を有する本発明の離
型フィルムを、その面を樹脂表面側に配置して使用する
ことを特徴とする。

【００２２】本発明の離型フィルムは、例えばＥＴＦＥ
等の溶融系のフッ素樹脂を原料として用い、押出し機に
より樹脂をフィルム状に押出した直後に、表面を荒らし
たロールに接触させることによっても製造可能である
が、キャスティング法により製造されたものが好まし
い。前者の製法で得られた離型フィルムでは、フィルム
の歪みが大きくなり易く、また厚さ精度の良いものが得
難い為、封止加工時の加熱により、離型フィルムにシワ
が生じやすくなるのに対し、後者の離型フィルムでは、
かかる問題が生じにくく、良好に封止加工が行えるから
である。

【００２３】キャスティング法によって製造する場合、
例えば耐熱性キャリアシート上にフッ素系のディスパー
ジョンを塗布し、これを樹脂の融点以上の温度で焼成
し、この操作を複数回繰り返し所定厚さのフィルムが得
られた時点で、焼成フィルムをキャリアシートから剥離
して得ることができる。この場合、使用するディスパー
ジョンとしては、耐熱性の良好なＰＴＦＥ、ＦＥＰ、Ｐ
ＦＡなどが用いられるが、最後に行なう塗布について
は、ＦＥＰ、ＰＦＡディスパージョンを用いることが好
ましい。これについては、ＰＴＦＥディスパージョンに
比べて、ＦＥＰ、ＰＦＡディスパージョンの方が、その
粒子径が一般的に小さいことより、塗膜にクラックが形
成されやすく、本発明の特徴とする表面粗度が０. １０
μｍ以上３.０μｍである面を有するフッ素樹脂フィル
ムを得やすい為である。

【００２４】また、ＰＴＦＥ層とＦＥＰ層又はＰＦＡ層
との積層体とするのが、ＰＴＦＥ層でクラックが形成さ
れ難いので、信頼性の高いフィルムを得られやすいため
好ましい。

【００２５】表面粗度（Ｒａ）を調整するには、上記の
キャスティング法において、塗布濃度や塗布量を調整し
てＦＥＰ層又はＰＦＡ層の厚みを変える方法、ディスパ
ージョン中のフッ素樹脂の粒径を変える方法、溶融粘度
などの物性を変える方法が挙げられる。

【００２６】この様にして得られるフッ素樹脂フィルム
は、上記の表面粗度を有し、半導体の封止加工を行なう
一般的な温度である１７５℃での縦方向及び横方向の寸
法変化率が１０分間加熱した際に５％以下が好ましく、
４％以下がより好ましい。また、縦方向及び横方向の寸
法変化率の差が小さいほど好ましい。

【００２７】フッ素樹脂フィルムの厚さは１５μｍ以上
１００μｍ以下であることが好ましい。１５μｍ未満の
場合、封止加工時に金型面に真空吸着させた際、金型の
凹凸部でフィルムが伸ばされる事により、フィルムの裂
けが生じやすく、１００μｍを超える場合、真空吸着さ
せても金型の凹凸に追従しにくい傾向がある。なお、Ｐ
ＴＦＥ層とＦＥＰ層又はＰＦＡ層との積層体とする場
合、ＦＥＰ層又はＰＦＡ層の厚みは、適度な表面粗度
（Ｒａ）を得る上で２〜１０μｍが好ましい。

【００２８】この離型フィルムを、半導体チップを配置
した金型内に樹脂を注入・硬化させる際に樹脂表面と金
型内面とに介在させると、離型フィルムの表面形状が転
写された良好な外観を有する半導体パッケージの加工を
行なう事ができる。また、金型の汚染の問題が生じない
為、安定した外観を有する加工を行なう事が可能とな
る。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実
施例等について説明する。

【００３０】（実施例１）市販のＰＴＦＥ粉末濃度５０
重量％の水性ディスパージョン（平均粒子径０．３μ
ｍ）を厚さ０．１ｍｍのポリイミドシート（キャリシー
ト）に塗布した。そしてまず９０℃で２分間加熱するこ
とにより分散媒である水の除去を行い、次に３６０℃で
２分間加熱することによりＰＴＦＥフィルムの形成およ
び該フィルムの焼成を行った。この操作を更に３回繰り
返すことにより、ＰＴＦＥ層の製膜を行なった。ついで
市販のＦＥＰ粉末濃度３０重量％の水性ディスパージョ
ン（平均粒子径０．１μｍ）をこの上に塗布し、９０℃
で２分間加熱することにより分散媒である水の除去を行
った。そして３６０℃で２分間加熱した後、ポリイミド
シートから剥離し、厚さ５４μｍの離型フィルム（ＰＴ
ＦＥ層５０μｍ、ＦＥＰ層４μｍ）を得た。

【００３１】（実施例２）ＦＥＰ粉末濃度を３５％とし
たこと以外は実施例１の内容に従い、厚さ５６μｍ（Ｐ
ＴＦＥ層５０μｍ、ＦＥＰ層６μｍ）の離型フィルムを
得た。

【００３２】（実施例３）ＦＥＰ粉末濃度を１５％とし
たこと以外は実施例１の内容に従い、厚さ５２μｍ（Ｐ
ＴＦＥ層５０μｍ、ＦＥＰ層２μｍ）の離型フィルムを
得た。

【００３３】（実施例４）ＦＥＰ粉末濃度を４５％とし
たこと以外は実施例１の内容に従い、厚さ６０μｍ（Ｐ
ＴＦＥ層５０μｍ、ＦＥＰ層１０μｍ）の離型フィルム
を得た。

【００３４】（実施例５）ＰＴＦＥ粉末濃度を３５重量
％、ＰＴＦＥ塗布回数を２回としたこと以外は実施例１
の内容に従い、厚さ１７μｍ（ＰＴＦＥ層１３μｍ、Ｆ
ＥＰ層４μｍ）の離型フィルムを得た。

【００３５】（実施例６）ＰＴＦＥ塗布回数を７回とし
たこと以外は実施例１の内容に従い、厚さ９４μｍ（Ｐ
ＴＦＥ層９０μｍ、ＦＥＰ層４μｍ）の離型フィルムを
得た。

【００３６】（実施例７）ＦＥＰディスパージョンの代
わりにＰＦＡディスパージョン（平均粒子径０．１μ
ｍ）を使用したこと以外は実施例１の内容に従い、厚さ
５５μｍ（ＰＴＦＥ層５０μｍ、ＰＦＡ層５μｍ）の離
型フィルムを得た。

【００３７】（比較例１）ＦＥＰ層の製膜を行なわない
こと以外は実施例１の内容に従い、厚さ５０μｍ離型フ
ィルムを得た。

【００３８】（比較例２）ＦＥＰ粉末濃度を５０％とし
たこと以外は実施例１の内容に従い、厚さ６２μｍ（Ｐ
ＴＦＥ層５０μｍ、ＦＥＰ層１２μｍ）の離型フィルム
を得た。

【００３９】（参考例１）ＰＴＦＥ粉末濃度を３０重量
％、ＰＴＦＥ塗布回数を２回としたこと以外は実施例１
の内容に従い、厚さ１３μｍ（ＰＴＦＥ層９μｍ、ＦＥ
Ｐ層４μｍ）の離型フィルムを得た。

【００４０】（参考例２）ＰＴＦＥ塗布回数を８回とし
たこと以外は実施例１の内容に従い、厚さ１０５μｍ
（ＰＴＦＥ層１００μｍ、ＦＥＰ層５μｍ）の離難型フ
ィルムを得た。

【００４１】（参考例３）市販のエチレン−テトラフル
オロエチレン共重合体ペレットをＴダイ押出機によりダ
イス温度３４０℃、リップ間隔０．６ｍｍ、引き取り速
度５ｍ／ｍｉｎで成型押出した。次いで２８０℃に加熱
したロールに通し加熱した後、連続して周面の粗度が３
μｍのロールに加圧接触させることにより、片面を粗化
したフィルムを作製した。

【００４２】以上で得られたフィルムを下記の方法によ
り物性評価を行ない、その結果を表１にまとめた。

【００４３】（表面粗さ）ＪＩＳ Ｂ０６０１に従い、
算術平均粗さＲａ値を測定した。測定条件は、カットオ
フ値が０．８ｍｍ、評価長さ４ｍｍである。

【００４４】（寸法変化率）所定サイズに切り出したサ
ンプルを１７５℃雰囲気下で１０分間加熱処理を行な
い、下式により加熱処理前の寸法に対する加熱処理前後
での寸法変化の絶対値の割合より算出した。

【００４５】 寸法変化率（％）＝｜Ｌ１−Ｌ２｜×１００／Ｌ１ （但し、Ｌ１は加熱処理前の寸法、Ｌ２は加熱処理後の
寸法である。）

【表１】 次に樹脂封止による評価について説明する。図１に示す
ように１７５℃に加熱された樹脂封止用金型内にチップ
を搭載した状態の基板と離型フィルムを配置した。その
際、離型フィルムについては、真空吸着された状態で、
上金型面に密着した状態であった。次いで図２に示すよ
うに金型を閉じて１７５℃の加熱条件下で成形圧力５０
ｋｇ／ｃｍ² で加圧した状態でトランスファーモールド
を行なった。なお成形時間１２０秒で樹脂を硬化させ
た。そして上金型および離型フィルムを持ち上げ、パッ
ケージの自重により離型フィルムを剥離させることによ
り、パッケージを得た。この様にして封止加工を行なっ
た半導体パッケージについて離型フィルムと接触してい
る面の評価を行なった。

【００４６】実施例１〜７の離型フィルムを用いた場
合、表面粗さの特性差がある事より、外観的に若干の差
異が生じるものの、いずれについても、封止樹脂面が均
一な艶消しの状態となり、良好な加工を行なう事が出来
た。また、インクマーキングについても実施例４で若干
のにじみが生じたものの良好な状態であり、またこれ以
外の場合については、問題なく加工する事が出来た。

【００４７】これに対し、まず比較例１に関しては、フ
ィルムの表面粗さが小さい事より、封止樹脂面が光沢の
ある状態で加工され、その光沢の状態にもムラが見ら
れ、外観的に不均一であり、良好な加工を行なう事が出
来なかった。なお、外観が不均一になる理由について
は、フィルムの表面粗さの面内の特性差、封止樹脂射出
時の流動模様の残存等が考えられる。比較例２に関して
は、フィルム表面形状の転写により、パッケージ表面は
良好な艶消しの状態で得る事が出来るものの、封止樹脂
面にインク・マーキングを行なう際、表面の凹凸が大き
すぎ溝部でのインクのにじみが生じ、良好な印字を行な
う事が出来なかった。

【００４８】参考例１は、フィルム厚が薄くても封止加
工が可能か否かを確認するために行ったものであるが、
フィルム厚が薄過ぎる場合には、上金型への真空吸引時
にキャビティー部で局所的にフィルムが伸ばされ、裂け
が生じることが確認された。また、参考例２は、フィル
ム厚が厚くても封止加工が良好に行えるか否かを確認す
るために行ったものであるが、フィルム厚が厚すぎる場
合には、金型キャビティーに真空吸引する際、キャビテ
ィーコーナーまで完全に追従させる事が出来ず、金型に
追従していない部分については、パッケージの形状不良
に繋がり、問題となることが確認された。参考例３は、
離型フィルムの収縮率の影響を調べるために行ったもの
であるが、縦方向又は横方向の寸法変化率が５％を超え
る場合には、金型による加熱により、フィルムにシワが
発生した状態で上金型に吸着され、パッケージ面にもこ
のシワが転写する事となり、外観上良好な加工を行いに
くいことが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体チップの樹脂封止方法の一例を
示す工程図

【図２】本発明の半導体チップの樹脂封止方法の一例を
示す工程図

【符号の説明】

２ 半導体チップ ３ 金型（下金型） ４ 金型（上金型） ５ 封止樹脂 ６ 基板 Ｆ 離型フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F071 AA26 AA27 AF61Y AF62Y AH12 BC01 BC16 4F206 AD05 AD08 AD35 AH37 JA02 JB13 JB17 JQ81 5F061 AA01 BA01 CA21 DA06 DA15 GA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップを配置した金型内に樹脂を
   注入・硬化させる際に、離型フィルムを樹脂表面と金型
   内面とに介在させる半導体チップの樹脂封止方法におい
   て、 前記離型フィルムは、少なくとも樹脂表面側に配置され
   る面の表面粗度（Ｒａ）が０．１０μｍ以上３．０μｍ
   以下のフッ素樹脂フィルムであることを特徴とする半導
   体チップの樹脂封止方法。
2. 【請求項２】 半導体チップの樹脂封止の際に樹脂表面
   と金型内面とに介在させて使用される離型フィルムであ
   って、少なくとも片面の表面粗度（Ｒａ）が０．１０μ
   ｍ以上３．０μｍ以下のフッ素樹脂フィルムである半導
   体チップ樹脂封止用離型フィルム。
3. 【請求項３】 １７５℃で１０分間の加熱処理による縦
   方向及び横方向の寸法変化率が５％以下である請求項２
   に記載の半導体チップ樹脂封止用離型フィルム。
4. 【請求項４】 前記表面粗度を有する面が、テトラフル
   オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン、またはテト
   ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
   テル共重合体からなる請求項２又は３に記載の半導体チ
   ップ樹脂封止用離型フィルム。