JP2002275435A - 半導体装置組立用マスクシートおよび半導体装置の組み立て方法 - Google Patents
半導体装置組立用マスクシートおよび半導体装置の組み立て方法Info
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Abstract
のはみ出し、粘着剤の糊残りを抑制し、安定してQFN
等の半導体パッケージを生産することができるマスクシ
ートを提供する。 【解決手段】 リードフレームに剥離可能に接着する半
導体装置組立用マスクシートであって、ガラス転移温度
が150℃以上であり、150〜200℃における線膨
張係数が10〜50ppm/℃である耐熱フィルム上
に、シリコーン系粘着剤よりなる接着剤層を設けてな
り、180℃で1時間加熱したときの重量減少が5%以
下であることを特徴とする。シリコーン系粘着剤とし
て、ポリジメチルシロキサンを主成分とするもの、ポリ
アルキルアルケニルシロキサンとポリアルキル水素シロ
キサンを主成分とするものが好ましい。このマスクシー
トを半導体装置の組み立てに使用する場合、まずリード
フレームに圧着し、半導体装置が形成された後、剥離す
る。
Description
属のリードフレームに搭載し樹脂封止して半導体装置を
組み立てる際に、リードフレームを封止樹脂からマスク
するために使用する半導体装置組立用マスクシート、お
よびそれを用いた半導体装置の組み立て方法に関する。
今日、電子機器には更なる小型化、薄型化、多機能化が
要求されている。この要求を実現するには、電子部品の
小型化、高集積化は必須のことであるが、さらに電子部
品の高密度実装技術が必要となる。そこで従来のQFP
(Quad Flat Package)およびSOP
(Small Outline Package)等の
周辺実装型に代わって、CSP(Chip Size
Package)と呼ばれる面実装型のものが高密度実
装可能なICパッケージとして脚光を浴びている。また
その中でも、特にQFN(Quad Flat Non
−lead)と呼ばれるタイプのものは、従来のリード
フレーム、ワイヤーボンディング、樹脂封止(モール
ド)の技術および装置によって作製できるために、主に
100ピン以下の小端子型パッケージの作製に使用され
ている。このQFNは次のようにして作製される。すな
わち、リードフレームの片面にマスクシートを貼着し、
その反対面に半導体チップを搭載し、金ワイヤーにより
リードとチップを接続する。次いで、樹脂封止した後、
マスクシートを剥がし、最後に個片化する。
しては、耐熱フィルムにアクリル系粘着剤または天然ゴ
ムやSBR等のゴムを主体としたゴム系粘着剤を塗布し
たものが使用されている。しかしながら、アクリル系粘
着剤の場合は、半導体チップをリードフレームに接合す
るダイアタッチ工程において、熱により分解を始め、そ
の分解物がリードフレームを汚染し、金ワイヤー接合不
良の原因になり、また樹脂封止(モールド)工程におい
ては、リードフレームとの密着力が弱くなり、外部接続
リード部分に封止樹脂がはみ出す現象である「モールド
フラッシュ」が発生するという問題があった。またゴム
系粘着剤の場合は、封止樹脂及び/又はリードとの密着
力が強く、マスクシートをパッケージから剥がし難くな
り、そのためゴム系粘着剤がリードフレームに残ってし
まう現象である「糊残り」が発生するという問題および
リードフレームが変形する問題があった。
な問題を解決することを目的としてなされたものであ
る。すなわち、本発明の目的は、半導体装置の組み立て
に際して、樹脂封止剤のはみ出し、粘着剤の糊残りを抑
制し、安定してQFN等の半導体パッケージを生産する
ことができるマスクシートを提供することにある。本発
明の他の目的は、そのようなマスクシートを使用して効
率よく半導体装置を組み立てる方法を提供することにあ
る。
工程において、マスクシートは、ダイアタッチ工程およ
び樹脂封止工程において、150〜180℃で1〜6時
間の環境に曝された後に、リードフレームから剥がすこ
とになるが、上記環境下での耐熱性が最も重要な性質で
ある。本発明者は、鋭意検討を行った結果、特定の耐熱
フィルムおよびシリコーン系粘着剤を用いてマスクシー
トを作製することによって、上記の環境に耐えるものが
得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
クシートは、リードフレームに剥離可能に接着するため
のものであって、ガラス転移温度が150℃以上であ
り、150〜200℃における線膨張係数が10〜50
ppm/℃である耐熱フィルム上に、シリコーン系粘着
剤よりなる接着剤層を設けてなり、180℃で1時間加
熱したときの重量減少が5%以下であることを特徴とす
る。
コーン系粘着剤としては、ポリジメチルシロキサンを主
成分とするものおよびポリアルキルアルケニルシロキサ
ンとポリアルキル水素シロキサンを主成分とするものが
好ましい。
ードフレームに粘着シートを圧着し、粘着シートが接着
したリードフレームに半導体素子を搭載し、金ワイヤー
により半導体素子及びリードフレームを接続し、次いで
金型において樹脂封止剤で樹脂封止を行い、その後、該
粘着シートを剥がすことよりなるものであって、粘着シ
ートとして、上記のマスクシートを使用することを特徴
とする。
トは、支持体となる耐熱フィルムと接着剤層とからなる
が、耐熱フィルムは、そのガラス転移温度(Tg)が1
50℃以上であり、且つ150〜200℃における線膨
張係数が10〜50ppm/℃であるものが使用され
る。QFN等の半導体装置を作製する際、マスクシート
は、ダイアタッチ工程、ワイヤーボンド工程および樹脂
封止工程等で150〜180℃の雰囲気に曝されるが、
耐熱フィルムがガラス転移温度Tg以上になると、その
線膨張係数は急激に増加するため、金属よりなるリード
フレームとの熱膨張差が大きくなる。その場合、室温に
戻したときに耐熱フィルムとリードフレームとの熱膨張
差により反りが発生し、それが原因となって、ダイアタ
ッチ工程の後、反りが発生し、後工程である樹脂封止工
程においてモールド金型の位置決めピンにリードフレー
ムをセットできず、位置ずれ不良を起こすという問題が
生じる。したがって、耐熱フィルムのTgは150℃以
上であることが必要であり、180℃以上であることが
好ましい。また耐熱フィルムの150〜200℃におけ
る線膨張係数は、10〜50ppm/℃であり、特に1
5〜40ppm/℃であることが好ましい。これら耐熱
条件を満たす具体的な耐熱フィルムとしては、ポリイミ
ド、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニ
レンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテル
エーテルケトン、トリアセチルセルロース等のフィルム
があげられる。
は次のようにして求めることができる。すなわち、耐熱
フィルムを200℃で1時間加熱した後、加熱後の耐熱
フィルムを5×25mmにカットし、TMA(Thermal
Mechanical Analyzer 、真空理工社製;TM9300)
に装着する。次に荷重1gで150から200℃までを
3℃/minの昇温速度で昇温したときのサンプルの伸
びを計測し、下記式により求めることができる。 線膨張係数=ΔL/L・Δt [ΔL:サンプルの伸びた長さ、(200℃のときの長
さ−150℃のときの長さ) L:サンプルのもとの長さ Δt:測定温度差(200℃−150℃)]
は、上記耐熱フィルムと同様に、ダイアタッチ工程、ワ
イヤーボンド工程、樹脂封止工程における熱履歴に対し
て、分解、劣化等の変化が少なく、安定した接着力を持
つことが必要である。また、マスクシートがリードフレ
ームから剥離可能であるためには、マスクシートにおけ
る接着剤層の耐熱フィルムに対する接着強度が、樹脂封
止剤およびリードフレームに対する接着強度よりも大き
いことが必要である。シリコーン系粘着剤は、そのよう
な要件を満たし、上記の環境に耐える接着剤層を形成す
ることができる。
過酸化物を使用する有機過酸化物硬化タイプと白金触媒
を用いる付加反応タイプに分かれるが、有機過酸化物
は、その反応過程でラジカルの残査である低分子の有機
物が発生し、リードフレームを汚染するため、付加反応
タイプのシリコーン系粘着剤の方が本発明において好ま
しく用いられる。具体的なシリコーン系粘着剤として
は、ポリジメチルシロキサンを主成分とするもの、およ
びポリアルキルアルケニルシロキサンとポリアルキル水
素シロキサンを主成分とするもの等が好ましいものとし
てあげられる。さらに、例えば、ポリオルガノシロキサ
ンを主体とするシリコーン生ゴムとトリメチルシロキシ
ケイ酸を主体とするシリコーンレジンとを結合させて得
られるものをあげることができる。
数、熱伝導率の調整あるいは表面タック、接着性制御の
目的で、無機または有機フィラーを含有させることもで
きる。無機フィラーとしては、粉砕型シリカ、溶融型シ
リカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化マ
グネシウム、炭酸カルシウム、窒化チタン、窒化珪素、
窒化硼素、硼化チタン、硼化タングステン、炭化珪素、
炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、マイ
カ、酸化亜鉛、カーボンブラック、水酸化アルミニウ
ム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、三酸化ア
ンチモン又はこれ等の表面をトリメチルシロキシル基等
で処理したもの等があげられ、有機フィラーとしては、
ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテル
ケトン、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ナ
イロン、シリコーン等があげられる。これらのフィラー
の配合量は、接着剤層を構成するシリコーン系樹脂10
0重量部に対して、1〜500重量部、好ましくは3〜
200重量部、更に好ましくは5〜100重量部の範囲
である。
法としては、耐熱フィルム上に直接シリコーン系粘着剤
の溶液を塗布し、乾燥させるキャスティング方法、およ
び離型性フィルム上に一旦シリコーン系粘着剤の溶液を
塗布し、乾燥させ、形成された接着剤層を耐熱フィルム
上に転写するラミネート方法が使用される。接着剤層の
膜厚は、一般に1〜30μmの範囲に設定される。
ルムを設けることができる。保護フィルムとしては、離
型性を有するフィルム、例えばポリエステル、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等
のフィルム、及びその表面をシリコーン樹脂またはフッ
素化合物で離型処理したフィルムが使用できる。
は、180℃で1時間加熱したときの重量減少が5%以
下であることが必要であり、好ましくは3%以下であ
る。重量減少が5%を越えると、特にダイアタッチの工
程において、接着剤層の分解物によりリードフレームが
汚染され、金ワイヤーの接続不良を生じるという問題が
発生する。
いて、図面を参酌して説明する。図1ないし図5は、半
導体装置を組み立てる方法を説明するための模式的断面
図である。まず、リードフレーム1の片面に、耐熱フィ
ルム上にシリコーン系粘着剤よりなる接着剤層が形成さ
れた本発明のマスクシートを、例えば加熱下に圧着し、
シリコーン系粘着剤が硬化して形成された接着剤層2を
介して耐熱フィルム3をリードフレーム1に接着する
(図1)。ついで、そのリードフレームの反対面に半導
体チップ5を搭載し、金ワイヤー4によりリードと半導
体チップを接続する(図2)。樹脂封止剤6によって樹
脂封止した後(図3)、リードフレームからマスクシー
トを剥がし(図4)、最後に切断して個片化する(図
5)。
るが、本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。 [実施例1] (接着剤層形成用塗布液の調製)ポリアルキルアルケニ
ルシロキサンとポリアルキル水素シロキサンの混合溶液
(X40−3103、信越化学社製)と白金触媒溶液
(PL50T、信越化学社製)を重量比100:1の比
率で混合した。 (マスクシートの作製)支持体として、Tgが490
℃、150〜200℃の線膨張係数が12ppm/℃の
ポリイミドフィルム(厚さ25μm)を使用し、その上
に上記接着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚さが8μmに
なるように塗布し、160℃で15分間乾燥させて、マ
スクシートを得た。このマスクシートの接着剤層につい
て、180℃で1時間加熱したときの重量減少を測定し
たところ、0.8%であることが分かった。
ン(KR120、信越化学社製)とベンジルパーオキサ
イド(ナイバーB、日本油脂社製)を重量比100:1
の比率で混合した。 (マスクシートの作製)支持体として、Tgが490
℃、150〜200℃の線膨張係数が12ppm/℃の
ポリイミドフィルム(厚さ25μm)を使用し、その上
に上記接着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚さが8μmに
なるように塗布し、160℃で15分間乾燥させて、マ
スクシートを得た。このマスクシートの接着剤層につい
て、180℃で1時間加熱したときの重量減少を測定し
たところ、1.2%であることが分かった。
Kダイン1131B、総研化学社製)にイソシアネート
(コロネートL−40、日本ポリウレタン社製)を重量
比100:1の比率で混合した。 (マスクシートの作製)支持体として、Tgが490
℃、150〜200℃の線膨張係数が12ppm/℃の
ポリイミドフィルム(厚さ25μm)を使用し、その上
に上記接着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚さが8μmに
なるように塗布し、100℃で5分間乾燥させた後、3
0℃7日間放置して、マスクシートを作製した。このマ
スクシートの接着剤層について、180℃で1時間加熱
したときの重量減少を測定したところ、5.6%である
ことが分かった。
ート828、油化シェル社製)、エポキシ硬化剤(レヂ
トップPSM4261、群栄化学社製)、アクリロニト
リル−ブタジエン共重合体(ニッポール1001、日本
ゼオン社製)を重量比で40:30:30で混合した。 (マスクシートの作製)支持体として、Tgが490
℃、150〜200℃の線膨張係数が12ppm/℃の
ポリイミドフィルム(厚さ25μm)を使用し、その上
に上記接着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚さが8μmに
なるように塗布し、130℃で5分間乾燥させて、マス
クシートを作製した。このマスクシートの接着剤層につ
いて、180℃で1時間加熱したときの重量減少を測定
したところ、3.8%であることが分かった。
ルシロキサンとポリアルキル水素シロキサンの混合溶液
(X40−3103、信越化学社製)と白金触媒溶液
(PL50T、信越化学社製)を重量比100:1の比
率で混合した。 (マスクシートの作製)支持体として、Tgが73℃で
150〜200℃の線膨張係数が60ppm/℃のポリ
エチレンテレフタレートフィルム(厚さ25μm)を使
用し、その上に上記接着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚
さが8μmになるように塗布し、130℃で5分間乾燥
させて、マスクシートを作製した。このマスクシートの
接着剤層について、180℃で1時間加熱したときの重
量減少を測定したところ、0.8%であることが分かっ
た。
例1〜3で作製したマスクシートにおける接着剤層の重
量減少の測定は次の通り行った。上記実施例1および
2、および比較例1〜3で使用した各接着剤層形成用塗
布液を離型処理したポリエチレンテレフタレートフィル
ムに塗工し、各実施例および比較例を同一条件で製造
し、乾燥した後、ポリエチレンテレフタレートフィルム
から接着剤層を剥離して、該接着剤層のみを示差熱天秤
(セイコーインスツルメンツ社製、TG/DTA32
0)で180℃で1時間加熱したときの重量減少率を測
定した。
および比較例1〜3で作製したマスクシートを外寸20
0×60mmのQFN用リードフレーム(Au−Pd−
NiメッキCuリードフレーム、8×32個のマトリッ
クス配列、パッケージサイズ5×5mm、樹脂封止エリ
ア180×40mm)にラミネートし、該QFN用リー
ドフレームの大きさに裁断してフィルム積層体を作製し
た。このフィルム積層体を反り特性評価サンプルとし
た。この評価サンプルを、水平台にマスクシート面を上
にして置き、デジタル測定顕微鏡(オリンパス社製:S
TM−UM)によって、Z軸座標測定により端部の反り
の高さを測定した。その結果を表1に示す。
2、および比較例1〜3で作製したマスクシートを外寸
200×60mmのQFN用リードフレーム(Au−P
d−NiメッキCuリードフレーム、8×32個のマト
リックス配列、パッケージサイズ5×5mm、樹脂封止
エリア180×40mm)にラミネートした。その後、
エポキシ系ダイアタッチ材でアルミニウム蒸着のダミー
チップ(3×3mm、厚さ0.4mm)をリードフレー
ムのダイパット部に接着し、ワイヤーボンダー(FB1
31、カイジョー社製)で温度:180℃、周波数:6
0kHz、荷重:150gf、時間:10ms/ピンで
リードピン先端とダミーチップを金ワイヤーで接続した
ときのリード側接着不良数を確認した。その結果を表1
に示す。なお、表中の数値は256個のパッケージ中、
接続不良の発生した個数を示す。
ドしたリードフレームをエポキシ系封止樹脂(o−クレ
ゾールノボラックエポキシ系、フィラー量85重量%)
で、温度:180℃、圧力:10MPa、時間:3分
間、の条件でトランスファーモールド(金型成型)し
た。その後、樹脂封止物からマスクシートを剥離し、該
樹脂封止物のマスクシート面を観察し、リードピンの部
分に封止樹脂が漏れているパッケージの数量を確認し
た。その結果を表1に示す。表中の数値は256個のパ
ッケージ中、封止樹脂の漏れにより不良の発生した個数
を示す。なお、実施例1および2のマスクシートは、樹
脂封止物からマスクシートを剥離する際に接着剤層の糊
残りはなかった。
有するから、耐熱性に優れ、ダイアタッチ材のキュア時
の熱履歴でも分解物の揮発量が少なく、リードフレーム
が汚染されることがないため、金ワイヤーによる半導体
チップとリードフレームの高接続信頼性を得ることがで
きる。また、リードフレームの反りが少ないため、位置
決め不良を起こし難い。更には封止樹脂がマスクテープ
から漏れる「モールドフラッシュ」も押さえることがで
き、接着剤の糊残りを抑制するため安定してQFN等の
半導体パッケージを生産することができる。したがっ
て、本発明のマスクシートを使用することにより、効率
よく半導体装置を組み立てることが可能になる。
態を示す断面図である。
状態を示す断面図である。
ある。
ある。
ム、4…金ワイヤー、5…半導体チップ、6…樹脂封止
剤。
Claims (4)
- 【請求項1】 ガラス転移温度が150℃以上であり、
150〜200℃における線膨張係数が10〜50pp
m/℃である耐熱フィルム上に、シリコーン系粘着剤よ
りなる接着剤層を設けてなり、180℃で1時間加熱し
たときの重量減少が5%以下であることを特徴とするリ
ードフレームに剥離可能に接着する半導体装置組立用マ
スクシート。 - 【請求項2】 上記シリコーン系粘着剤がポリジメチル
シロキサンを主成分とすることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置組立用マスクシート。 - 【請求項3】 上記シリコーン系粘着剤がポリアルキル
アルケニルシロキサンとポリアルキル水素シロキサンを
主成分とすることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置組立用マスクシート。 - 【請求項4】 リードフレームに粘着シートを圧着し、
粘着シートが接着したリードフレームに半導体素子を搭
載し、金ワイヤーにより半導体素子及びリードフレーム
を接続し、次いで金型において樹脂封止剤で樹脂封止を
行い、その後、該粘着シートを剥がすことにより半導体
装置を組み立てる方法において、該粘着シートとして、
請求項1記載のマスクシートを使用することを特徴とす
る半導体装置の組み立て方法。
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