JP2006229139A - 半導体装置の製造方法、及びそれに用いる耐熱性粘着テープ - Google Patents

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Abstract

【課題】多数のパッケージを同時封止する大型のマトリックスパターンタイプに対し、耐熱性粘着テープにより封止工程での樹脂漏れを防止しながら、貼着したテープが一連の工程で支障を生じにくい半導体装置の製造方法及びそれに用いる耐熱性粘着テープを提供する。
【解決手段】アウターパッド側に耐熱性粘着テープ２０を貼り合わせたリードフレーム１０のダイパッド１１ｃ上に半導体チップ１５をボンディングする搭載工程と、リードフレーム１０の端子部１１ｂ先端と半導体チップ１５上の電極パッド１５ａをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する結線工程と、封止樹脂により半導体チップ１５側を片面封止する封止工程と、封止された構造物２１を個別の半導体装置２１ａに切断する切断工程とを含む半導体装置２１ａの製造方法であって、耐熱性粘着テープ２０として、ポリウレタン及びビニル系ポリマーを含み構成される粘着剤層を有するものを使用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、耐熱性粘着テープを貼り合わせた金属製のリードフレームを用いる半導体装置の製造方法、及びこれに用いる耐熱性粘着テープに関する。
近年、ＬＳＩの実装技術において、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ／Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）技術が注目されている。この技術のうち、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ ｐａｃｋａｇｅ）に代表されるリード端子がパッケージ内部に取り込まれた形態のパッケージについては、小型化と高集積の面で特に注目されるパッケージ形態のひとつである。このようなＱＦＮの製造方法のなかでも、近年では複数のＱＦＮ用チップをノードフレームのパッケージパターン領域のダイパッド上に整然と配列し、金型のキャビティ内で、封止樹脂にて一括封止したのち、切断によって個別のＱＦＮ構造物に切り分けることにより、リードフレーム面積あたりの生産性を飛躍的に向上させる製造方法が特に注目されている。
このような、複数の半導体チップを一括封止するＱＦＮの製造方法においては、樹脂封止時のモールド金型によってクランプされる領域は、パッケージパターン領域より更に外側に広がった樹脂封止領域の外側だけである。従って、パッケージパターン領域、特にその中央部においては、アウターリード面をモールド金型に十分な圧力で押さえることができず、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すのを抑えることが非常に難しく、ＱＦＮの端子等が樹脂で被覆されるという問題が生じ易い。
このため、上記のＱＦＮの製造方法に対しては、リードフレームのアウターリード側に耐熱性粘着テープ（以下、粘着テープと称する場合がある）を貼り付け、この粘着テープの自着力（マスキング）を利用したシール効果により、樹脂封止時のアウターリード側への樹脂漏れを防ぐ製造方法が特に効果的と考えられる。
前記製造方法において、リードフレーム上に半導体チップを搭載した後、あるいはワイヤーボンディングを実施した後から粘着テープの貼り合せを行うことは、ハンドリングの面で実質的に困難である。この為、粘着テープを当初の段階でリードフレームのアウターパッド面に貼り合わせ、その後、半導体チップの搭載工程やワイヤーボンディングの工程を経て、封止樹脂による封止工程まで貼り合わせた状態にしておくのが望ましい。したがって、耐熱性粘着テープとしては、単に封止樹脂の漏れ出しを防止するだけでなく、半導体チップの搭載工程に耐える高度な耐熱性や、ワイヤーボンディング工程における繊細な操作性に支障をきたさないなど、これらのすべての工程を満足する特性が要求される。
しかしながら、樹脂漏れを防ぐ目的の為に高度な粘着性を重要視するあまり、一般の溶剤型アクリル系粘着剤を使用した耐熱性粘着テープを利用すると、粘着剤の高い弾性の為、実際にはワイヤーボンディングができなくなるなど、一連の製造工程の中で相反する必要特性を同時に満足することが困難であった。
この問題を解決する為、例えば下記特許文献１には、５０〜２５０℃における線熱膨張係数１．０×１０−５〜３．０×１０−５／Ｋの基材層と、厚さ１０μｍ以下の粘着剤層とから構成される耐熱性粘着テープを用いた半導体装置の製造方法が開示されている。この半導体装置の製造方法は、前記の問題を解決する上で極めて有用であったが、近年、生産性の観点から１枚のリードフレーム中に配されるパッケージ数を多くするため、個々のパッケージが細密化され、さらに１つの封止部分で多数のパッケージを封止できる様にするため配列数も多くなってきた。また、特許文献１に記載の耐熱性粘着テープは、その粘着剤層の弾性率が高く、貼り合わせ性、樹脂漏れの防止、及び剥離性の全てを満たすものではない。
特開２００２−１８４８０１号公報
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、細密なＱＦＮ、特に多数のパッケージを同時封止する大型のマトリックスパターンタイプに対し、耐熱性粘着テープにより封止工程での樹脂漏れを好適に防止しながら、しかも貼着したテープが一連の工程で支障を生じにくい半導体装置の製造方法及びそれに用いる耐熱性粘着テープを提供することにある。
本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく、耐熱性粘着テープの物性、材料および厚み等について鋭意検討した。その結果、粘着剤層の材料としてポリウレタンを使用することにより、前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記の課題を解決する為に、アウターパッド側に耐熱性粘着テープを貼り合わせたリードフレームのダイパッド上に半導体チップをボンディングする搭載工程と、前記リードフレームの端子部先端と前記半導体チップ上の電極パッドとをボンディングワイヤーで電気的に接続する結線工程と、封止樹脂により半導体チップ側を片面封止する封止工程と、封止された構造物を個別の半導体装置に切断する切断工程とを、少なくとも含む半導体装置の製造方法であって、前記耐熱性粘着テープとして、ポリウレタン及びビニル系ポリマーを含み構成される粘着剤層を有するものを使用することを特徴とする。
前記の粘着剤層はポリウレタンを含み構成されているので、従来の粘着剤層よりも柔軟性、応力緩和性が付与されており、貼り合わせ性に優れている。これにより、耐熱性粘着テープは、リードフレームのアウターパッド側に密着して貼り合わされており、その結果、例えば封止樹脂により半導体チップ側を片面封止する場合にも、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すのを抑制することができる。その結果、歩留まりよく半導体装置を製造することができる。
前記ポリウレタンを構成する分子は、その分子末端に炭素−炭素二重結合を少なくとも２つ有することが好ましい。
前記の様に、粘着剤層が、分子末端に炭素−炭素二重結合を少なくとも２つ有するポリウレタンを含み構成されるものであると、粘着剤層の柔軟性及び弾力性が過度に増大するのを抑制し、粘着機能を損なうこと無く粘着剤層の耐熱性及び強度を向上させることができる。粘着剤層の耐熱性向上は、前記搭載工程で行われる加熱キュアや、結線工程での加熱の際にも粘着剤層が軟化等するのを防止し、耐熱性粘着テープをリードフレームに確実に固定させる。これにより、アウターパッド側に封止樹脂が漏れるのを防止することができる。また、粘着剤層の強度向上、即ち、弾力性を適切な範囲内にすることは、結線工程の際に、リードフレームを確実に固定しておき、加圧による圧着エネルギーを粘着剤層が有する弾性力が緩和して、ボンディング不良が発生するのを防止できる。
また、本発明に係る耐熱性粘着テープは、前記の課題を解決する為に、アウターパッド側に耐熱性粘着テープを貼り合わせたリードフレームのダイパッド上に半導体チップをボンディングし、前記リードフレームの端子部先端と前記半導体チップ上の電極パッドとをボンディングワイヤーで電気的に接続し、封止樹脂により半導体チップ側を片面封止し、封止された構造物を切断して半導体装置を製造する際に用いる耐熱性粘着テープであって、前記耐熱性粘着テープは、ポリウレタン及びビニル系ポリマーを含み構成される粘着剤層を備えていることを特徴とする。
前記の粘着剤層はポリウレタンを含み構成されているので、従来の粘着剤層よりも柔軟性、応力緩和性が付与されており、貼り合わせ性に優れている。その結果、リードフレームのアウターパッド側に密着して貼り合わせることが可能であり、封止樹脂により半導体チップ側を片面封止する場合にも、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すのを防止できる耐熱性粘着テープとすることができる。
前記ポリウレタンを構成する分子は、その分子末端に炭素−炭素二重結合を少なくとも２つ有することが好ましい。
前記構成のように、少なくとも２つの炭素−炭素二重結合により化学架橋がなされた構造であると、粘着剤層の柔軟性及び弾力性が過度に増大するのを抑制し、粘着機能を損なうこと無く粘着剤層の耐熱性及び強度を向上させることができる。
本発明は、前記に説明した手段により、以下に述べるような効果を奏する。
即ち、本発明によれば、粘着剤層中にポリウレタン及びビニル系ポリマーを含有させることにより、粘着剤層の二律背反的な特性である弾力性と粘着性とを最適な状態に調節することを可能にしている。その結果、例えば、細密なＱＦＮ、特に多数のパッケージを同時封止する大型のマトリックスパターンタイプに対し、耐熱性粘着テープにより封止工程での樹脂漏れを好適に防止しながら、しかも貼着した耐熱性粘着テープが一連の工程でボンディング不良等の支障を抑制することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態について、図を参照しながら以下に説明する。但し、説明に不要な部分は省略し、また説明を容易にする為に拡大または縮小等して図示した部分がある。
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。図１（ａ）〜１（ｅ）は、本発明の半導体装置の製造方法の一例の工程図である。
本発明の半導体装置の製造方法は、図１（ａ）〜１（ｅ）に示すように、半導体チップ１５の搭載工程と、ボンディングワイヤー１６による結線工程と、封止樹脂１７による封止工程と、封止された構造物２１を切断する切断工程とを少なくとも含むものである。
搭載工程は、図１（ａ）及び１（ｂ）に示すように、アウターパッド側（図の下側）に耐熱性粘着テープ２０を貼り合わせた金属製のリードフレーム１０のダイパッド１１ｃ上に半導体チップ１５をボンディングする工程である。
リードフレーム１０とは、例えば銅などの金属を素材としてＱＦＮの端子パターンが刻まれたものであり、その電気接点部分には、銀、ニッケル、パラジウム、金などの素材で被覆（めっき）されている場合もある。リードフレーム１０の厚みは、１００〜３００μｍが一般的である。なお、部分的にエッチングなどで薄く加工されている部分は、この限りではない。
リードフレーム１０は、後の切断工程にて切り分けやすいよう、個々のＱＦＮが整然と配置された配置パターンであることが好ましい。例えば図２に示すように、リードフレーム１０上に縦横のマトリックス状に配列された配置パターン等は、マトリックスＱＦＮあるいはＭＡＰ−ＱＦＮなどと呼ばれ、最も好ましいリードフレーム形状の一態様である。とくに近年では、生産性の観点から１枚のリードフレーム中に配列されるパッケージ数を多くするため、これらの個々のパッケージが細密化されるばかりでなく、一つの封止部分で多数のパッケージを封止できるように、これらの配列数も大きく拡大してきている。
図２（ａ）及び２（ｂ）に示すように、リードフレーム１０のパッケージパターン領域１１には、隣接した複数の開口１１ａに端子部１１ｂを複数配列した、ＱＦＮの基板デザインが整然と配列されている。一般的なＱＦＮの場合、各々の基板デザイン（図２（ａ）の格子で区分された領域）は、開口１１ａの周囲に配列された、アウターリード面を下側に有する端子部１１ｂと、開口１１ａの中央に配置されるダイパッド１１ｃと、ダイパッド１１ｃを開口１１ａの四隅に支持させるダイバー１１ｄとで構成される。
耐熱性粘着テープ２０は、少なくともパッケージパターン領域１１より外側に貼着され、樹脂封止される樹脂封止領域の外側の全周を含む領域に貼着するのが好ましい。リードフレーム１０は通常、樹脂封止時の位置決めを行うための、ガイドピン用孔１３を端辺近傍に有しており、それを塞がない領域に貼着するのが好ましい。また、樹脂封止領域はリードフレーム１０の長手方向に複数配置されるため、それらの複数領域を渡るように連続して耐熱性粘着テープ２０を貼着するのが好ましい。
上記のようなリードフレーム１０上に、半導体チップ１５、即ち半導体集積回路部分であるシリコンウエハ・チップが搭載される。リードフレーム１０上にはこの半導体チップ１５を固定するためダイパッド１１ｃと呼ばれる固定エリアが設けられている。ダイパッド１１ｃへのボンディング（固定）は、導電性ペースト１９を用いて行う。但し、本発明は、当該方法に限定されるものではなく、接着テープや接着剤などを用いた各種の方法を採用することもできる。導電性ペースト１９や熱硬化性の接着剤等を用いてダイボンドする場合、一般的に１５０〜２００℃程度の温度で３０分〜９０分程度加熱キュアする。
結線工程（ワイヤーボンディング）は、図１（ｃ）に示す様に、リードフレーム１０の端子部１１ｂ（インナーリード）の先端と半導体チップ１５上の電極パッド１５ａとをボンディングワイヤー１６で電気的に接続する工程である。ボンディングワイヤー１６としては、例えば金線またはアルミニウム線などが用いられる。本工程は、一般的には１２０〜２５０℃に加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着エネルギーの併用により結線される。その際、リードフレーム１０に貼着した耐熱性粘着テープ２０面を真空吸引することで、ヒートブロックに確実に固定することができる。
封止工程は、図１（ｄ）に示すように、封止樹脂１７により半導体チップ側を片面封止する工程である。封止工程は、リードフレーム１０に搭載された半導体チップ１５やボンディングワイヤー１６を保護するために行われ、とくにエポキシ系の樹脂をはじめとした封止樹脂１７を用いて金型中で成型されるのが代表的である。その際、図３に示すように、複数のキャビティ１２を有する上金型１８ａと下金型１８ｂからなる金型１８を用いて、複数の封止樹脂１７にて同時に封止工程が行われるのが一般的である。具体的には、例えば樹脂封止時の加熱温度は１７０〜１８０℃であり、この温度で数分間キュアされた後、更にポストモールドキュアが数時間行われる。なお、耐熱性粘着テープ２０はポストモールドキュアの前に剥離するのが好ましい。
切断工程は、図１（ｅ）に示すように、封止された構造物２１を個々の半導体装置２１ａに切断する工程である。一般的にはダイサーなどの回転切断刃を用いて封止樹脂１７の切断部１７ａをカットする方法が挙げられる。
本発明では、上述のような製造工程に用いられる耐熱性粘着テープ２０が、粘着剤層中にポリウレタンを含み、かつ架橋した構造を有している為、柔軟性と耐熱性を併せ持っている。耐熱性粘着テープ２０は、あらかじめリードフレーム１０に貼着されていることから、前述の製造工程において加熱されることになる。例えば、半導体チップ１５をダイボンドする場合、一般的に１５０〜２００℃程度の温度で３０分〜９０分程度加熱キュアする。ワイヤーボンディングを行う場合は、例えば１６０〜２３０℃程度の温度で行われるが、一枚のリードフレームからたくさんの半導体装置を製造する場合は、すべての半導体装置に対するボンディングが終了するまでの時間として、リードフレーム１枚あたり１時間以上を要することも考えられる。さらに、樹脂封止する場合も、樹脂が十分に溶融している温度である必要性から１７５℃程度の温度をかけることになる。したがって、こういった加熱条件に対して、これらの耐熱性を満足する耐熱性粘着テープである必要がある。
耐熱性粘着テープ２０が貼り合わされるリードフレーム１０は、前述のように銅を始めとした金属素材である。よって、リードフレーム１０の線熱膨張係数は、１．８×１０−５〜１．９×１０−５／Ｋ程度であることが一般的である。ここで、耐熱性粘着テープ２０の線熱膨張係数が、リードフレーム１０の線熱膨張係数と大きく異なる場合は、両者を貼り合わせた状態で加熱したときに、双方の熱膨張の差に起因して歪みを生じる。その結果、耐熱性粘着テープ２０にシワや剥がれが生じる場合がある。よって、耐熱性粘着テープ２０の基材層としては、リードフレーム１０と線熱膨張係数の値が近接する素材からなるものを採用するのが好ましい。
前記基材層としては、耐熱性を有する材料からなるものが好ましい。具体的には、例えばポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＮ）、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂などが挙げられる。これらの材料のうち、ポリエステル、ポリイミドフィルムが好ましく用いられ、特に好ましいのは、線熱膨張係数が２．０×１０−５〜２．４×１０−５／Ｋ程度のポリイミド材料である。ポリイミド材料からなる基材層は、耐熱性が高いことに加えて、その線熱膨張係数が金属製のりードフレームのそれに近いため、熱膨張による反りや剥がれが生じにくく、高いシール効果を維持することができ、封止工程での樹脂漏れを好適に防止することができるからである。更に、加工性及びハンドリング性が向上するからである。前記ポリイミド材料からなる基材層としては、東レデュポン社製カプトン、宇部興産（株）製コーピレックス、または鐘淵化学（株）製アピカル（何れも商品名）等が挙げられる。また、基材層は、各フィルム層の二層または三層以上を積層しても良い。また積層する方法は特に限定されないが、例えばウレタン系またはイソシアネート系の接着剤により貼り合わせることができる。尚、線熱膨張係数は、ＡＳＴＭ Ｄ６９６に準拠して、ＴＭＡ（サーモ・メカニカル・アナリシス）により測定される値である。
基材層の厚みは、その折れや裂けを防止し、かつ、ハンドリング性の好適化の観点から５〜２５０μｍの範囲内であることが好ましい。
また、粘着テープ２０を構成する粘着剤層は、その粘着機能の面からある程度の弾力性を有することが必要とされる。粘着剤層全体の弾力性が大きすぎると、ワイヤーボンディングの際に、リードフレームを確実に固定しておくことができず、加圧による圧着エネルギーを粘着剤層が有する弾性力が緩和してしまい、ボンディング不良を発生させるからである。
粘着剤層の厚さは、好ましくは約２〜２０μｍ、より好ましくは約３〜１０μｍとする。これにより、粘着剤層の絶対的な変形量を確実に抑制でき、粘着機能そのものを著しく損なうことなく、粘着剤層全体としてのクッション性が過度になるのを防止する。さらに、ポリウレタンを粘着剤層の原料の一部とすることにより粘着剤層に柔軟性を付与すると、粘着剤層の厚みが前記の範囲を超える場合でも、好適なワイヤーボンディングが可能になる。即ち、粘着剤層の厚さを前記範囲内とすることにより、ボンディング不良の発生を防止するとともに、封止工程での樹脂漏れを防止できる十分な接着力も確保し、相反する性能を確保することができる。
一方、耐熱性粘着テープ２０は、封止工程後の任意の段階で剥離されるが、強接着力の粘着テープであると、剥離が困難となるだけでなく、糊残りが生じたり、場合によっては剥離のための応力によってモールドした樹脂に対しても剥離や破損を招く恐れがある。したがって、耐熱性粘着テープ２０は、封止樹脂１７のはみ出しを抑える接着力以上に強粘着であることはむしろ好ましくない。耐熱性粘着テープ２０の接着力としては、ステンレス板に貼り合わせた状態で２００℃にて１時間加熱後、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて測定された値が５０Ｎ／１９ｍｍ幅以下であることが好ましく、２．０Ｎ／１９ｍｍ幅以下であることがより好ましい。
上記のような各物性を有する粘着剤層としては、適切な接着性と剥離性を得やすいポリウレタン及びビニル系ポリマーを含み構成されていることが好ましい。ポリウレタンの組成、ビニル系ポリマーの種類や組成、ポリウレタンとビニル系ポリマーとの配合比等を適宜選択することによって、また、さらに架橋剤等を適宜組合せることによって、様々な特性を有する粘着剤層を得ることができる。
粘着剤層は、例えば、ポリウレタンの存在下で、ビニル系モノマーを溶液重合やエマルジョン重合等することによって得られる。粘着剤層を構成するビニル系ポリマーとしては特に限定されず、従来公知のものを採用することができるが、本発明に於いてはアクリル系ポリマーが好ましい。この場合、アクリル系ポリマーは、アクリル系モノマーを溶液重合等することによって得られる。
前記粘着剤層は、ラジカル重合性モノマーを希釈剤として、このラジカル重合性モノマー中でポリウレタンを形成し、ラジカル重合性モノマーとポリウレタンとを主成分として含む混合物を基材層上に塗布し、放射線を照射して硬化させることにより形成してもよい。ここで、ラジカル重合性モノマーとしては、ラジカル重合可能な不飽和二重結合を有するものが使用され、ビニル系モノマー等が使用されるが、反応性の点からはアクリル系モノマーが好ましい。
前記アクリル系モノマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソボルニルなどが主成分となることが好ましい。これらのアクリルポリマー成分に混合されるアクリル成分としては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ペンチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸イソオクチル、（メタ）アクリル酸ノニル、（メタ）アクリル酸イソノニル、（メタ）アクリル酸イソボルニル等が挙げられる。これらのエステルと共に、マレイン酸、イタコン酸等のカルボキシル基を有するモノマーや、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、６−ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート等のヒドロキシル基を有するモノマーを用いることができる。
また、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、スチレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸のモノまたはジエステル、及びその誘導体、Ｎ−メチロールアクリルアミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、アクリロイルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、イミドアクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、オリゴエステルアクリレート、ε−カプロラクトンアクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、メトキシ化シクロドデカトリエンアクリレート、メトキシエチルアクリレート等のモノマーを共重合してもよい。なお、これら共重合されるモノマーの種類や使用量は、得られるポリウレタンの特性等を考慮して適宜決定される。
本発明においては、必要に応じて、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどの多官能モノマーを架橋剤として用いてもよい。これらの多官能モノマーも、本発明に係るラジカル重合性モノマーに含まれる。
本発明に用いられるポリウレタンは、ポリオールとポリイソシアネートを反応させた後、不飽和二重結合を導入して得られる。ポリイソシアネートとジオールの水酸基との反応には触媒を用いてもよく、その様な触媒としてはジブチル錫ジラウレート、オクタン酸錫、１，４−ジアザビシシクロ−２，２，２−オクタンなどウレタン反応に用いる一般的なものが挙げられる。
前記ポリオールとしては、１分子中に２個またはそれ以上の水酸基を有するものが望ましい。低分子量のポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等の２価のアルコール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の３価のアルコール、またはペンタエリスリトール等の４価のアルコール等が挙げられる。
また、高分子量のポリオールとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等を付加重合して得られるポリエーテルポリオール、あるいは上述の２価のアルコール、ジプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等のアルコールとアジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸等の２価の塩基酸との重縮合物からなるポリエステルポリオールや、アクリルポリオール、カーボネートポリオール、エポキシポリオール、カプロラクトンポリオール等が挙げられる。これらの中では、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールが好ましい。アクリルポリオールとしてはヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等の水酸基を有するモノマーの共重合体の他、水酸基含有物とアクリル系モノマーとの共重合体等が挙げられる。エポキシポリオールとしてはアミン変性エポキシ樹脂等がある。
これらのポリオール類は単独あるいは併用して使用することができる。粘着剤層が強度を必要とする場合には、トリオールによる架橋構造を導入したり、低分子量のジオールによるウレタンハードセグメント量を増加させると効果的である。また、粘着剤層が伸長性を必要とする場合には、分子量の大きなジオールを単独で使用することが好ましい。また、ポリエーテルポリオールは、一般的に、安価で耐水性が良好であり、ポリエステルポリオールは、強度が高い。本発明においては、用途や目的に応じて、ポリオールの種類や量を自由に選択することができ、また、塗布するフィルムの特性、イソシアネートとの反応性、アクリルとの相溶性などの観点からもポリオールの種類、分子量や使用量を適宜選択することができる。
ポリイソシアネートとしては芳香族、脂肪族、脂環族のジイソシアネート、これらのジイソシアネートの二量体、三量体等が挙げられる。芳香族、脂肪族、脂環族のジイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、ブタン−１，４−ジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４−ジイソシアネート、１，３−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ｍ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。また、これらの二量体、三量体や、ポリフェニルメタンポリイソシアネートが用いられる。三量体としては、イソシアヌレート型、ビューレット型、アロファネート型等が挙げられ、適宜、使用することができる。
これらのポリイソシアネート類は単独あるいは併用で使用することができる。ウレタン反応性、アクリルとの相溶性などの観点から、ポリイソシアネートの種類、組合せ等を適宜選択すればよい。
本発明において、ポリウレタンを形成するためのポリオール成分とポリイソシアネート成分の使用量は特に限定されるものではないが、例えば、ポリオール成分の使用量は、ポリイソシアネート成分に対し、ＮＣＯ／ＯＨ比（当量比）が０．５〜１．６の範囲内であることが好ましい。ＮＣＯ／ＯＨ比の値が前記範囲外であると、ポリウレタンの分子量が低下し、伸びや強度のバランスが好ましくない。
ポリウレタンの末端に不飽和二重結合を導入する方法としては、
（ａ）ポリオールとジイソシアネートとをＮＣＯ／ＯＨ比＞１の条件で反応させ、これにＯＨ基及び不飽和二重結合をもつモノマーを添加し、ポリウレタンを得る。ＯＨ基と不飽和二重結合を持つモノマーとしては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−クロロ−２ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、２アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート、ヒドロキシプロピル化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレートなどが用いられるが、特に分子中に２個以上のアクリロイル基を有する水酸基含有アクリル系が好ましく用いられる。
（ｂ）ポリオールとジイソシアネートをＮＣＯ／ＯＨ比＜１の条件で反応させ、これにＮＣＯ基、不飽和二重結合をもつモノマーを添加しポリウレタンを得る。この際、アクリルモノマーはポリウレタン合成の際に一括で加えてもよく、またポリウレタン合成中に適宜分割して添加することもできる。
炭素−炭素二重結合を有するイソシアネート化合物としては、例えば、メタクリロイルイソシアネート、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、ｍ−イソプロペニル−α，α−ジメチルベンジルイソシアネートなどがあげられる。
前記ポリウレタン及びビニル系ポリマーは、粘着剤層の粘着剤組成物全体に対して、約５０〜９０重量％の範囲内で含有される。含有量が５０重量％未満であると粘着剤層の強度が低下し、９０重量％を超えると伸長性が低下する傾向がある。
ポリウレタン及びビニル系ポリマーの複合物の作製方法としては特に限定されず、例えば溶剤を用いた方法や、ＵＶ重合を利用して無溶剤で行う方法等が例示できる。前者の場合に用いる溶剤としては特に限定されず、従来公知のものを採用することができる。また後者の場合、ラジカル重合性モノマー中でジオールとイソシアネートとを反応させてポリウレタン−ラジカル重合性モノマー混合物を作製し、該混合物を剥離処理した基材層上に塗布して放射線硬化し、粘着剤層を形成する。
前記放射線の種類や照射に使用されるランプの種類等は適宜選択することができる。具体的には、例えば、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト、殺菌ランプ等の低圧ランプや、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等の高圧ランプ等を用いることができる。放射線の照射量は、要求されるフィルムの特性に応じて、任意に設定することができる。例えば紫外線照射の場合、一般的には、その照射量は１００〜５，０００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは１，０００〜４，０００ｍＪ／ｃｍ２、更に好ましくは２，０００〜３，０００ｍＪ／ｃｍ２である。紫外線の照射量が１００ｍＪ／ｃｍ２未満であると十分な重合率が得られないことがあり、５，０００ｍＪ／ｃｍ２を超えると、劣化の原因となることがある。また、紫外線照射の際の温度については特に限定されず、任意に設定することができる。但し、温度が高すぎると重合熱による停止反応が起こり易くなり、特性低下の原因となりやすいので、通常は７０℃以下であり、好ましくは５０℃以下であり、更に好ましくは３０℃以下である。
尚、放射線照射の際、酸素による重合阻害を避ける為に、塗布したポリウレタン−ラジカル重合性モノマー混合物上に、予め剥離処理した基材層を載置して行っても良い。また、不活性ガスによって酸素濃度を低下させた雰囲気下で放射線照射をしてもよい。
ポリウレタンとラジカル重合性モノマーを主成分とする混合物には光重合開始剤が含まれる。ポリウレタンとラジカル重合性モノマーとを主成分とする混合物には、光重合開始剤が含まれる。光重合開始剤としては、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインエーテル、アニソールメチルエーテル等の置換ベンゾインエーテル、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン等の置換アセトフェノン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−メチル−２−ヒドロキシプロピオフェノン等の置換アルファーケトール、２−ナフタレンスルフォニルクロライド等の芳香族スルフォニルクロライド、１−フェニル−１，１−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）−オキシム等の光活性オキシムが好ましく用いられる。
本発明においては、分子内に水酸基を有する光重合開始剤を用いることが特に好ましい。ポリオールとポリイソシアネートとを反応させてポリウレタンを形成する際に、分子内に水酸基を有する光重合開始剤を共存させることで、ポリウレタン中に光重合開始剤を採り込ませることができる。これにより、放射線を照射して硬化させるときにポリウレタン−アクリルのブロックポリマーを生成することができる。この効果によって、粘着剤層の伸長性と強度を向上させることができるものと推定される。
本発明の粘着剤層の厚みは特に限定されず、目的等に応じて適宜設定することができる。具体的には、例えば、５〜５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍ程度である。
本発明の粘着剤層が優れた伸長性、及び強度特性を示す理由は明らかではないが、以下のように推定される。即ち、ポリウレタンはウレタン結合による物理架橋と、炭素−炭素二重結合による化学架橋を形成する。この為、ポリウレタンを含み構成される粘着剤層は、優れた高弾性率と柔軟性、応力緩和性を示し、その結果、該粘着剤層を備えた耐熱性粘着テープは、貼り合わせ性、封止及び剥離性等の粘着特性に優れたものになると推定される。
以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、各例中、部は特記がない限りいずれも重量基準である。
（実施例１）
冷却管、温度計、および攪拌装置を備えた反応容器に、アクリルモノマーとしてアクリル酸イソノニル７０部と、光重合開始剤（商品名：イルガキュア２０２０、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製）０．０７部と、ジオールとしてポリテトラメチレンエーテルグリコール（商品名：ＰＴＭＧ１０００、三菱化学（株）製）２４．４部、ウレタン反応触媒としてジブチルチンジラウリレート０．０５部を添加した後、イソシアネートとして１，３−ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサン（商品名：タケネート６００、三井武田ケミカル（株）製）５．６０部を撹拌しながら滴下し、６５℃で２時間反応させた。更に、２−ヒドロキシエチルアクリレート０．３０部を添加して、ポリウレタン−アクリルモノマー混合物を得た。また、ポリイソシアネート成分とポリオール成分の使用量は、ＮＣＯ／ＯＨ比（当量比）＝１．２５であった。尚、前記光重合開始剤は、８０重量％の２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェミル−１−プロパノンと、２０重量％のフェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキサイドとの混合物である。
次に、前記の混合物１００部にイソシアネート架橋剤（商品名；コロネートＬ）を３．５部添加した後、２５μｍ厚のポリイミドフィルム（商品名：カプトン１００Ｈ、東レ・デュポン（株）製）上に塗布した。続いて、低圧水銀ランプを照射して硬化させることにより、粘着剤層が２０μｍ厚の耐熱性粘着テープを得た。この耐熱性粘着テープの接着力を測定したところ、２００℃加熱後の接着力は１．６Ｎ／１９ｍｍ幅程度であった。尚、測定は、ＪＩＳ Ｚ ０２３７に準じ、ステンレス板に幅１９ｍｍの耐熱性粘着テープを貼り合わせ、２００℃にて１時間加熱した。その後、２０℃にて３０分間放置し、２０℃に於いて１８０°の引き剥がし角度、３００ｍｍ／分の速度で剥がしたときの接着力を測定した。
この耐熱性粘着テープを、端子部に銀めっきが施された一辺１６ＰｉｎタイプのＱＦＮが４個×４個に配列された銅製のリードフレームのアウターパッド側に貼り合わせた。このリードフレームのダイパッド部分に半導体チップをエポキシフェノール系の銀ペーストを用いて接着し、１８０℃にて約１時間キュアすることで固定した。
次に、リードフレームは耐熱性粘着テープ側から真空吸引する形で２００℃に加熱したヒートブロックに固定し、更にリードフレームの周辺部分をウィンドクランパーにて押さえて固定した。これらを、６０ＫＨｚワイヤボンダー（日本アビオニクス（株）製）を用いてφ２５μｍの金線（商品名；ＧＬＤ−２５、田中貴金属工業（株）製）にて下記の条件でワイヤーボンディングを行った。尚、全てのボンディングを完了するのに約１時間を要した。
ファーストボンディング加圧：３０ｇ
ファーストボンディング超音波強度：２５ｍＷ
ファーストボンディング印加時間：１００ｍｓｅｃ
セカンドボンディング加圧：２００ｇ
セ力ンドボンディング超音波強度：５０ｍＷ
セカンドボンディング印加時間：５０ｍｓｅｃ
さらに、エポキシ系封止樹脂（商品名：ＨＣ−３００、日東電工（株）製）により、これらをモールドマシン（商品名；Ｍｏｄｅｌ Ｙ−ｓｅｒｉｅｓｅ、ＴＯＷＡ（株）製）を用いて１７５℃でプレヒート４０秒、インジェクション時間１１．５秒、キュア時間１２０秒にてモールドした。その後、耐熱性粘着テープを剥離した。更に、１７５℃にて約３時間ポストモールドキュアを行い、エポキシ系樹脂を十分に硬化させた後、ダイサーによって切断して個々のＱＦＮタイプの半導体装置を得た。
このようにして得られた各ＱＦＮタイプの半導体装置は、貼り合わせも良好で、封止樹脂の樹脂漏れもなく、またワイヤーボンディングなどの各工程に於いても阻害なく実施することができた。さらに、耐熱性粘着テープを剥離した後、リードフレームのアウターパッド側を観察したところ、糊残りも見られなかった。
（比較例１）
冷却管、温度計、および攪拌装置を備えた反応容器に、アクリルモノマーとしてアクリル酸イソノニル１００部と、光重合開始剤（商品名：イルガキュア２０２０、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製）０．１０部と、２−ヒドロキシエチルアクリレート０．３０部とを添加し、１時間撹拌した後、窒素雰囲気下で部分的にＵＶ重合を行った。液温が５℃上昇した時点で紫外線照射を止め、塗工シロップを得た。尚、前記光重合開始剤は、８０重量％の２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェミル−１−プロパノンと、２０重量％のフェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキサイドとの混合物である。
次に、前記実施例１と同様にして、前記の塗工シロップ１００部に前記イソシアネート架橋剤を３．５部添加した後、前記ポリイミドフィルム上に塗布して低圧水銀ランプを照射し、粘着剤層が２０μｍ厚の耐熱性粘着テープを得た。この耐熱性粘着テープの接着力を前記と同様にして測定したところ、２００℃加熱後の接着力は７．０Ｎ／１９ｍｍ幅程度であった。
この耐熱性粘着テープを用いて、前記実施例１と同様にして、本比較例１に係るＱＦＮタイプの半導体装置を得た。
得られたＱＦＮタイプの半導体装置は樹脂のはみ出しがなく、またワイヤーボンディングなどの各工程も阻害なく実施できた。しかしながら、粘着テープの剥離は、接着力が大きく容易ではなかった。また、リードフレームのアウターパッド側には糊残りが存在していた。
（比較例２）
厚さ２５μｍ、線熱膨張係数２．２×１０−５／Ｋのポリイミドフィルム（商品名：カプトン１００Ｈ、東レ・デュポン（株）製）を基材層として、このポリイミドフィルム上に、２００℃における貯蔵弾性率が２．０×１０６Ｎ／ｃｍ２のアクリル系粘着剤を塗布して乾燥して、厚さ約６μｍの粘着剤層を有する耐熱性粘着テープを作製した。この耐熱性粘着テープの接着力を測定したところ、２００℃加熱後の接着力は約２．５Ｎ／１９ｍｍ幅であった。
次に、この耐熱性粘着テープを用いて、前記実施例１と同様にして、本比較例２に係るＱＦＮタイプの半導体装置を得た。
前記ＱＦＮタイプの半導体装置は、樹脂のはみ出しがなく、またワイヤーボンディングなどの各工程も阻害なく得られた。また、剥離後のリードフレームのアウターパッド側に糊残りもなかった。しかしながら、貼り合わせにやや難があった。
Figure 2006229139
本発明の実施の一形態に係る半導体装置の製造方法を説明する為の工程図である。 前記半導体装置の製造方法を説明する為の説明図であって、同図（ａ）は平面視に於けるリードフレームを示し、同図（ｂ）は拡大したパッケージパターン領域を示し、同図（ｃ）はリードフレームの断面形状の一部を示す。 前記半導体装置の製造方法に於ける樹脂封止工程を説明する為の断面模式図である。
符号の説明
１０ リードフレーム
１１ パッケージパターン領域
１１ａ 開口
１１ｂ 端子部
１１ｃ ダイパッド
１１ｄ ダイバー
１２ キャビティ
１３ ガイドピン用孔
１５ 半導体チップ
１５ａ 電極パッド
１６ ボンディングワイヤー
１７ 封止樹脂
１７ａ 切断部
１８ 金型
１８ａ 上金型
１８ｂ 下金型
１９ 導電性ペースト
２０ 耐熱性粘着テープ
２１ａ 半導体装置


Claims (4)

  1. アウターパッド側に耐熱性粘着テープを貼り合わせたリードフレームのダイパッド上に半導体チップをボンディングする搭載工程と、
    前記リードフレームの端子部先端と前記半導体チップ上の電極パッドとをボンディングワイヤーで電気的に接続する結線工程と、
    封止樹脂により半導体チップ側を片面封止する封止工程と、
    封止された構造物を個別の半導体装置に切断する切断工程とを、少なくとも含む半導体装置の製造方法であって、
    前記耐熱性粘着テープとして、ポリウレタン及びビニル系ポリマーを含み構成される粘着剤層を有するものを使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記ポリウレタンを構成する分子は、その分子末端に炭素−炭素二重結合を少なくとも２つ有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. アウターパッド側に耐熱性粘着テープを貼り合わせたリードフレームのダイパッド上に半導体チップをボンディングし、前記リードフレームの端子部先端と前記半導体チップ上の電極パッドとをボンディングワイヤーで電気的に接続し、封止樹脂により半導体チップ側を片面封止し、封止された構造物を切断して半導体装置を製造する際に用いる耐熱性粘着テープであって、
    前記耐熱性粘着テープは、ポリウレタン及びビニル系ポリマーを含み構成される粘着剤層を備えていることを特徴とする耐熱性粘着テープ。
  4. 前記ポリウレタンを構成する分子は、その分子末端に炭素−炭素二重結合を少なくとも２つ有することを特徴とする請求項３に記載の耐熱性粘着テープ。
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