JP2010073853A - 半導体装置製造用耐熱性粘着テープ及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置製造用耐熱性粘着テープ及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】金属製リードフレームに搭載された半導体チップを樹脂封止する際に使用することにより、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを防止することができる粘着テープであって、ワイヤボンディング工程における打ち込み不良を引き起こすことがなく、また、剥離時には糊残りすることなく、容易に剥離することができる粘着テープを提供する。
【解決手段】本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープは、金属製リードフレームに搭載された半導体チップを樹脂封止する際に貼着して使用する耐熱性粘着テープであって、少なくとも基材層と活性エネルギー線硬化型粘着剤層とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製リードフレームを使用した半導体装置の製造方法に使用される半導体装置製造用耐熱性粘着テープ、及び半導体装置の製造方法に関する。
近年、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の実装技術においてＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）技術が注目されており、この技術のうち、特に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は、小型化と高集積化の面で注目されているパッケージ形態の一つである。このようなＱＦＮの製造方法のなかでも、複数のＱＦＮ用チップをリードフレームのダイパッド上に整然と配列し、封止樹脂にて一括封止した後、切断によって個々のＱＦＮ構造物に切り分ける製造方法が、生産性を飛躍的に向上させる点で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つけることができず、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを抑制することが非常に困難であり、ＱＦＮの製造方法においては、端子等が樹脂で被覆されるという問題が生じやすい。
このため、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、リードフレームのアウターリード側に粘着テープを貼り付け、この粘着テープの自着力（マスキング力）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ことが効果的である（特許文献１参照）。
また、半導体チップをリードフレームに搭載した後、或いは、ワイヤーボンディングした後に粘着テープを貼り合わせることは、ハンドリング性等の点で実質的に困難であることから、粘着テープは、最初の段階でリードフレームのアウターパッド面に張り合わされ、その後、半導体チップをボンディングする工程、ワイヤボンディング工程を経て、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まで貼着した状態で半導体装置を製造することが望ましい。このような製造方法において使用される粘着テープとして、厚さ１０μｍ以下の粘着剤層を有する耐熱性粘着テープを使用する方法が知られている（特許文献２）。
しかしながら、上記耐熱性粘着テープを使用すると、ワイヤボンディング工程において、打ち込み面の背面に張り合わされた耐熱性粘着テープに、打ち込み時の衝撃が吸収されて、打ち込み不良を引き起こすことが問題であった。また、その際にインナーリード・パッドが耐熱性粘着テープの粘着剤層に食い込み、テープを剥離する際に糊残りするきっかけとなることが問題であった。すなわち、金属製リードフレームに搭載された半導体チップを樹脂封止する際に使用することにより、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを防止することができる粘着テープであって、ワイヤボンディング工程における打ち込み不良を引き起こすことがなく、また、剥離時には糊残りすることなく、容易に剥離することができる粘着テープが見出されていないのが現状である。
特開２０００−２９４５８０号公報 特開２００２−１８４８０１号公報
従って、本発明の目的は、金属製リードフレームに搭載された半導体チップを樹脂封止する際に使用することにより、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを防止することができる粘着テープであって、ワイヤボンディング工程における打ち込み不良を引き起こすことがなく、また、剥離時には糊残りすることなく、容易に剥離することができる粘着テープを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記粘着テープを使用した半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、活性エネルギー線硬化型粘着剤層を有する耐熱性粘着テープを金属製リードフレームに貼り合わせて使用することで、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを防止することができ、さらに、貼り合わせ後、ワイヤボンディング前に活性エネルギー線を照射して粘着剤層を硬化させることで、ワイヤボンディング工程において、打ち込み不良を引き起こすことなく、また、打ち込みの際にインナーリード・パッドが耐熱性粘着テープの粘着剤層に食い込み、テープを剥離する際に糊残りするきっかけとなることを防止することができることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき、さらに研究を重ねて完成したものである。
すなわち、本発明は、金属製リードフレームに搭載された半導体チップを樹脂封止する際に貼着して使用する耐熱性粘着テープであって、少なくとも基材層と活性エネルギー線硬化型粘着剤層とを有する半導体装置製造用耐熱性粘着テープを提供する。
活性エネルギー線硬化型粘着剤層としては、紫外線硬化型粘着剤層であることが好ましく、特に、加熱処理を施すことにより硬化する粘着剤層であることが好ましい。
本発明は、また、アウターパッド側に半導体装置製造用耐熱性粘着テープを貼り合わせた金属製リードフレームのダイパッド上に半導体チップを搭載するダイボンディング工程、リードフレームのインナーリード先端と半導体チップ上の電極パッドとを電気的に接続するワイヤボンディング工程、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、及び、封止された構造物を個々の半導体装置に切断する切断工程とを含み、貼り合わせ後、ワイヤボンディング工程前に、該半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層を硬化させることを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
前記半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層としては、活性エネルギー線硬化型粘着剤層であることが好ましい。また、前記半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層としては、紫外線硬化型粘着剤層であることが好ましい。また、前記半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層としては、加熱処理を施すことにより硬化する粘着剤層であることが好ましい。
本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープは、活性エネルギー線硬化型粘着剤層を有するため、金属製リードフレームに貼り合わせる際には、優れた粘着力を発揮して、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを防止することができる。半導体装置製造用耐熱性粘着テープは、ワイヤボンディング工程後、封止工程前にリードフレームに貼り合わせて使用してもよいが、本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープは、ダイボンディング工程における加熱処理に対して十分な耐熱性を有すると共に、特に、ワイヤボンディング前に活性エネルギー線を照射して粘着剤層を高弾性化することで、ワイヤボンディング工程において、打ち込み時の衝撃が粘着剤層に吸収されることがないため、打ち込み不良を引き起こすことなく、半導体装置の製造において、歩留まりを向上させることができる。さらに、打ち込みの際にインナーリード・パッドが耐熱性粘着テープの粘着剤層に食い込むことを防ぐことができることにより、糊残りすることなく、リードフレームから粘着テープを剥離することができる。そのため、予め、リードフレームに貼り合わせた状態で、ダイボンディング、及びワイヤボンディングを施す半導体装の製造方法に好適に使用することができる。
以下に、本発明の実施の形態を、必要に応じて図面を参照しつつ、詳細に説明する。図１は、本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープの一例を示す概略断面図であり、図２は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を示す概略図（側面図）である。
図１に示される半導体装置製造用耐熱性粘着テープ４は、基材層１上に活性エネルギー線硬化型粘着剤層２が積層され、更に、活性エネルギー線硬化型粘着剤層２上にセパレーター３が積層された構造を有する。
図２に示される半導体装置の製造方法は、次のような各工程を有する。すなわち、
１．リードフレーム５のアウターパッド側（図の下側）に半導体装置製造用耐熱性粘着テープ４を貼り合わせる。
２．紫外線（ＵＶ）を照射して半導体装置製造用耐熱性粘着テープ４の活性エネルギー線硬化型粘着剤層を硬化させる。
３．リードフレーム５の各ダイパッド７上に、導電性ペースト８を使用して、半導体チップ１０を接着、固定する（ダイボンディング工程）。
４．インナーリード・パッド６の先端と半導体チップ１０上の電極パッド９とを、ボンディングワイヤ１１で電気的に接続する（ワイヤボンディング工程）。
５．封止樹脂１２により封止を行う（封止工程）。
６．封止された構造物１３から半導体装置製造用耐熱性粘着テープ４を剥離する。
７．トリミングし、樹脂封止半導体チップ１４を得る（切断工程）。
［半導体装置製造用耐熱性粘着テープ］
本発明に係る半導体装置製造用耐熱性粘着テープは、金属製リードフレームに搭載された半導体チップを樹脂封止する際に貼着して使用して、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを防止する耐熱性粘着テープであって、少なくとも基材層と活性エネルギー線硬化型粘着剤層とを有する。
（基材層）
基材層を構成する基材としては、少なくとも、封止樹脂による封止の際の加熱（例えば、加熱条件：１７０〜１８０℃、３０〜１８０秒程度）により、著しい収縮や基材破壊が起こらない程度の耐熱性を有する基材を使用することが好ましい。
基材としては、例えば、金属箔、金属板などの金属系基材；ガラスクロス；プラスチック系フィルム；ゴムシートなどのゴム系基材；発泡シートなどの発泡体や、これらの積層体等の適宜な薄葉体を用いることができる。上記プラスチック系フィルムを構成する素材としては、例えば、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンサルフォンなど）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体など）、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテル、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、アラミド、液晶ポリマー、セルロース類、フッ素系樹脂、ポリスチレン系樹脂（ポリスチレンなど）、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホンなどが挙げられる。
本発明においては、より優れた耐熱性を発揮することができ、且つ、熱収縮性が小さいという点で、プラスチック系フィルム、特にポリイミドフィルムを使用することが好ましい。基材は、無延伸で用いてもよく、必要に応じて一軸又は二軸の延伸処理を施してもよい。
基材層の厚さとしては、特に限定されないが、本発明に係る半導体装置製造用耐熱性粘着テープを金属製リードフレームに貼着する際に「折れ」や「裂け」が発生することを防止することができ、また、エアー吸着により金属製リードフレームに密着させる際に、凹みを防止することができる点で、５μｍ以上（例えば、５〜１５０μｍ）が好ましく、なかでも、好適なハンドリング性を有する点で、１０〜１００μｍ程度が好ましい。基材層の厚さが５μｍを下回ると、「折れ」や「裂け」の防止効果が不十分となり、また、エアー吸着時の凹みを解消することが困難となる。一方、基材層の厚みが過大であると、不経済であるばかりでなく、作業性が低下する傾向がある。
基材層の製膜方法としては、公知慣用の方法を採用することができ、例えば、カレンダー製膜、キャスティング製膜、インフレーション押し出し、Ｔダイ押し出し等を好適に用いることができる。
基材層は、単層でもよく、多層であってもよい。基材層を多層構造とする場合、各層はそれぞれ同一の基材で構成されていてもよく、異なる基材で構成された層を積層していてもよい。
また、基材層の表面には、必要に応じて、活性エネルギー線硬化型粘着剤層との密着性を高めるため、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理等の化学的又は物理的方法による酸化処理等が施されていてもよい。
本発明においては、基材層として、例えば、商品名「Ｌｅｏｍｉｄｅ ＬＮ１００」（ＫＯＬＯＮ製）、「アピカル２５ＮＰＩ」（カネカ社製）、「カプトン１００Ｈ」（東レデュポン社製）等の市販品を使用してもよい。
（活性エネルギー線硬化型粘着剤層）
本発明における活性エネルギー線硬化型粘着剤層（以後、「粘着剤層」と称する場合がある）は、活性エネルギー線を照射することにより硬化する性質を有することを特徴としている。本発明における活性エネルギー線硬化型粘着剤層としては、なかでも、工程上の作業性の点で、紫外線硬化型粘着剤層が好ましい。
紫外線硬化性を発現させるには、粘着剤に重合性炭素−炭素二重結合を有していればよく、例えば、重合性炭素−炭素二重結合を有するポリマーをベースポリマーの側鎖又は末端に結合させた結合型紫外線硬化型粘着剤を使用してもよく、ベースポリマーに重合性炭素−炭素二重結合側鎖を有する化合物を配合した添加型紫外線硬化型粘着剤を使用してもよく、さらに、これらを組み合わせて使用してもよい。また、粘着剤には、ベースポリマーのほかに、架橋剤、粘着付与剤（例えば、ロジン誘導体樹脂、ポリテルペン樹脂、石油樹脂、油溶性フェノール樹脂など）、可塑剤、顔料、染料、帯電防止剤、弾性率等の物性改善のための充填剤、老化防止剤などの適宜な添加剤を含んでいてもよい。
紫外線硬化型粘着剤のベースポリマーとしては、例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤、スチレン−ジエンブロック共重合体系粘着剤、これらの粘着剤に融点が約２００℃以下の熱溶融性樹脂を配合したクリ−プ特性改良型粘着剤などの公知の粘着剤を１種又は２種以上組み合わせた粘着剤を挙げることができる（例えば、特開昭５６−６１４６８号公報、特開昭６１−１７４８５７号公報、特開昭６３−１７９８１号公報、特開昭５６−１３０４０号公報等参照）。本発明においては、耐熱性に優れる点で、アクリル系粘着剤を好適に使用することができる。
前記アクリル系粘着剤としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル（例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチルエステル、ｓ−ブチルエステル、ｔ−ブチルエステル、ペンチルエステル、イソアミル、ｎ−ヘキシルエステル、ヘプチルエステル、オクチルエステル、２−エチルヘキシルエステル、イソオクチルエステル、イソノニルエステル、デシルエステル、イソデシルエステル、ドデシルエステル、トリデシルエステル、ペンタデシルエステル、ヘキサデシルエステル、ヘプタデシルエステル、オクタデシルエステル、ノナデシルエステル、エイコシルエステルなどのＣ1−Ｃ20アルキルエステルなど）の単独又は共重合体；該（メタ）アクリル酸アルキルエステルと他の共重合性モノマー［例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、無水マレイン酸などのカルボキシル基又は酸無水物基含有モノマー；（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチルなどのヒドロキシル基含有モノマー；（メタ）アクリル酸モルホリルなどのアミノ基含有モノマー；（メタ）アクリルアミドなどのアミド基含有モノマー等］との共重合体などのアクリル系重合体をベースポリマーに用いたアクリル系粘着剤等が例示される。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。アクリル系粘着剤には、その他の粘着剤として、天然ゴムや各種の合成ゴムをベースポリマーとしたゴム系粘着剤を含有していてもよい。
前記アクリル系共重合体は、前記単量体成分を重合することにより得られ、溶液重合、乳化重合、塊状重合、懸濁重合等の何れの方式でも合成することができる。本発明においては、粘着剤の凝集力を高め、リードフレームに対する汚染防止の観点から、低分子量物質の含有量が少ない方が好ましく、アクリル系重合体の重量平均分子量は、例えば、３０万以上、好ましくは、５０万以上、特に好ましくは８０万〜３００万程度である。重量平均分子量が３０万を下回ると、ゲル分率が低下する結果、リードフレームに対する汚染の原因となる場合がある。
結合型紫外線硬化型粘着剤は、前記ベースポリマーに、重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーを結合させることにより得ることができる。重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーとしては、例えば、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、アリル基、アセチレン基などの官能基を有するモノマーが挙げられる。これらの官能基は、紫外線の照射により炭素−炭素二重結合が開裂してラジカルを生成し、このラジカルが架橋点となって３次元網目構造を形成することができる。なかでも、（メタ）アクリロイル基は、紫外線に対して比較的高反応性を示すことができ、また豊富な種類のアクリル系粘着剤から選択して組み合わせて使用できるなど、反応性、作業性の観点で好ましい。
（メタ）アクリロイル基を有するモノマーとしては、例えば、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、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（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらのモノマーは、１種又は２種以上使用できる。
前記ベースポリマーに、重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーを結合させる方法としては、特に制限されず、様々な方法を採用できる。例えば、予め、ベースポリマーとしてのアクリル系共重合体に官能基を有するモノマーを共重合した後、この官能基と反応し得る官能基及び重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーを、重合性炭素−炭素二重結合の紫外線硬化性を維持したまま縮合、又は、付加反応をさせる方法などが挙げられる。
反応性の高い官能基の組み合わせとしては、例えば、カルボン酸基とエポキシ基、カルボン酸基とアジリジン基、ヒドロキシル基とイソシアネート基等が挙げられる。これらの官能基の組み合わせの中でも、反応追跡の容易さから、ヒドロキシル基とイソシアネート基の組み合わせが好適である。また、これらの官能基の組み合わせであれば、各官能基がアクリル系共重合体と、重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーのどちら側にあってもよいが、なかでも、アクリル系共重合体がヒドロキシル基を有し、重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーがイソシアネート基を有する場合が好ましい。この場合、イソシアネート基を有する重合性炭素−炭素二重結合を有するモノマーとしては、例えば、メタクリロイソシアネート、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等が挙げられる。また、ヒドロキシル基を有するアクリル系共重合体としては、前記例示のヒドロキシル基含有モノマーや、２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、４−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル等のエーテル系化合物を共重合したものが用いられる。前記重合性炭素−炭素二重結合を有するアクリル系共重合体は、単独で、又は、２種以上を配合して使用することができる。
添加型紫外線硬化型粘着剤は、前記ベースポリマーに、重合性炭素−炭素二重結合側鎖を有する紫外線硬化性化合物を添加することにより得ることができる。重合性炭素−炭素二重結合側鎖を有する紫外線硬化性化合物としては、紫外線を照射することにより、効率よく三次元網状化することができるものが好ましく、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ（メタ）アクリレート、１，４−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリ（メタ）アクリロイル基含有化合物が挙げられる。反応部位となる不飽和結合を有する官能基数は多いほど好ましく、官能基数が６以上であることが特に好ましい。これらは、単独で、又は、２種以上を混合して用いてもよい。
重合性炭素−炭素二重結合側鎖を有する紫外線硬化性化合物としては、上記の他にも、例えば、分子末端に（メタ）アクリロイル基を有するエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、アクリル樹脂（メタ）アクリレート、分子末端にアリル基を有するチオール−エン付加型樹脂、光カチオン重合型樹脂、ポリビニルシンナマートなどのシンナモイル基含有ポリマー、ジアゾ化したアミノノボラック樹脂、アクリルアミド型ポリマー、エポキシ化ポリブタジエン、不飽和ポリエステル、ポリグリシジル（メタ）アクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルシロキサン等の感光性反応基含有ポリマー、又はオリゴマー等を使用してもよい。
本発明においては、なかでも、ダイパッド上に半導体チップをダイボンディングする際等の加熱処理により、Ｓｏｌｉｄ Ｅｃｈｏ法のパルスＮＭＲにおいて、緩和時間が５０μ秒〜５００μ秒程度、好ましくは１００μ秒〜３００μ秒程度に硬化して、リードフレームへの密着度を向上させることができる粘着剤を使用することが好ましく、紫外線硬化性化合物として、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等を使用する添加型紫外線硬化型粘着剤が好ましい。本発明においては、紫外線硬化性化合物として、商品名「ＵＶ−１７００Ｂ」（日本合成化学工業（株）製）、「ＵＶ−７６００Ｂ」（日本合成化学工業（株）製）等の市販品を使用してもよい。
紫外線硬化性化合物の配合量としては、ベースポリマー１００重量部に対して、５〜５００重量部が好ましく、なかでも、１５〜３００重量部が好ましく、２０〜１５０重量部が特に好ましい。紫外線硬化性化合物の配合量が、ベースポリマー１００重量部に対して５００重量部を超えると、低分子量物質の含有量が多くなり過ぎ、重量平均分子量が低下する結果、ゲル分率が低下し、リードフレームへの糊残りが発生し易くなる場合がある。一方、紫外線硬化性化合物の配合量が、ベースポリマー１００重量部に対して５重量部を下回ると、紫外線硬化性が不十分となり、紫外線を照射しても粘着剤層を硬化させることが困難となり、ワイヤボンディング工程において、打ち込み時の衝撃が粘着剤層に吸収され、打ち込み不良を引き起こす場合がある。また、打ち込みの際にインナーリード・パッドが粘着剤層に食い込み、半導体装置製造用耐熱性粘着テープを剥離する際にリードフレームに糊残りするきっかけとなる場合がある。なお、紫外線硬化性化合物の粘度は特に限定されない。
また、粘着剤層の粘弾性を調整することを目的として、粘着剤に架橋剤を適宜添加することができる。架橋剤としては例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、アジリジン系架橋剤、キレート系架橋剤等が挙げられる。本発明においては、商品名「コロネート−Ｌ」（日本ポリウレタン製）、商品名「Ｔｅｔｒａｄ−Ｃ」（三菱ガス化学製）等の市販品を使用してもよい。
架橋剤の使用量としては、特に限定されることなく適宜調整することができ、例えば、ベースポリマー１００重量部に対して、例えば、０．１〜１５重量部程度、好ましくは０．５〜１０重量部程度である。架橋剤の使用量がベースポリマー１００重量部に対して０．１重量部を下回ると、粘着剤層の粘弾性が大きくなり過ぎ、導電性パターン又は封止樹脂に対する粘着剤層の粘着力が大きくなりすぎるため、半導体装置製造用耐熱性粘着テープを剥離する際に封止樹脂を剥離若しくは破損する場合があり、また、粘着剤層の一部が導電性パターンや封止樹脂に付着して糊残りする場合がある。一方、架橋剤の使用量がベースポリマー１００重量部に対して１５重量部を上回ると、紫外線を照射した際に、粘着剤層の硬化が進行しすぎて粘着剤層にひび割れが生じ、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを防止することが困難となる場合がある。
さらに、粘着剤に３次元網目構造を形成する反応速度の向上を目的として、光重合開始剤や、熱重合開始剤を添加することが好ましい。光重合開始剤は紫外線の照射により、熱重合開始剤は加熱することによりそれぞれ活性化して、ラジカルを発生する。そして発生したラジカルは、上記重合性炭素−炭素二重結合を有するベースポリマー、又は上記紫外線硬化性化合物を活性化して重合を開始し、粘着剤の硬化を促進する作用を有する。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾイソプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインアルキルエーテル類；ベンジル、ベンゾイン、ベンゾフェノン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン類等の芳香族ケトン類；ベンジルジメチルケタール等の芳香族ケタール類；ポリビニルベンゾフェノン、クロロチオキサントン、ドデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン等のチオキサントン類等が挙げられる。商品名「イルガキュア６５１」（長瀬産業（株）製）、「イルガキュア１６９」（長瀬産業（株）製）等の市販品を使用してもよい。なお、必要に応じて、光重合開始剤と共に周知慣用の光重合促進剤を使用してもよい。
光重合開始剤の使用量としては、粘着剤を構成するベースポリマー１００重量部に対して、例えば、０．１〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部程度である。
さらにまた、粘着剤にガラスビーズ、樹脂ビーズ等のビーズが添加されていてもよい。粘着剤にガラスビーズや樹脂ビーズを添加すると、ずり弾性率を高めて粘着力を低下させやすくなる。ビーズの平均粒径は、例えば１〜１００μｍ、好ましくは１〜２０μｍ程度である。ビーズの添加量は、活性エネルギー線硬化型粘着剤層の全体１００重量部に対して、例えば２５〜２００重量部、好ましくは５０〜１００重量部である。前記添加量が多すぎると分散不良を起こして粘着剤の塗布が困難になる場合があり、少なすぎると上記効果が不十分となりやすい。
本発明における粘着剤層の厚さとしては、特に限定されるものではないが、例えば、１〜５０μｍ程度、好ましくは、５〜３０μｍ程度である。粘着剤層の厚さが５０μｍを超えると、リードフレームへの貼り合わせが困難となり、追従性が低下し、樹脂漏れを十分に防止することが困難となる傾向がある。一方、粘着剤層の厚さが１μｍを下回ると、リードフレームへの接着性が不十分となる傾向がある。
粘着剤層の形成方法としては、公知慣用の方法を採用することができ、例えば、必要に応じて溶媒を用いて粘着剤等を含むコーティング液を調製し、これを直接基材層上に塗布する方法、適当なセパレータ（剥離紙など）上に前記コーティング液を塗布して粘着剤層を形成し、これを基材層上に転写（移着）する方法などが挙げられる。転写による場合は、基材層との界面にボイド（空隙）が残る場合がある。この場合、オートクレーブ処理等により加温加圧処理を施し、ボイドを拡散させて消滅させることができる。粘着剤層は単層、複層の何れであってもよい。
（セパレータ）
本発明に係る半導体装置製造用耐熱性粘着テープには、粘着剤層表面の平滑化及び保護、ラベル加工、ブロッキング防止の観点などから、粘着剤層表面にセパレータ（剥離ライナー）が設けられていてもよい。セパレータはリードフレームに貼り合わせる際に剥がされるものであり、必ずしも設けなくてもよい。用いられるセパレータとしては、特に限定されず、公知慣用の剥離紙などを使用できる。例えば、シリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、硫化モリブデン系等の剥離剤により表面処理されたプラスチックフィルムや紙等の剥離層を有する基材；ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、クロロフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系ポリマーからなる低接着性基材；オレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど）等の無極性ポリマーからなる低接着性基材などを用いることができる。また、必要に応じて、粘着剤層が環境紫外線によって硬化するのを防止するため、紫外線防止処理等が施されていてもよい。
上記セパレータの厚さとしては、特に限定されるものではないが、例えば、１０〜２００μｍ、好ましくは、２５〜１００μｍ程度である。
［半導体装置の製造方法］
本発明に係る半導体装置の製造方法は、アウターパッド側に半導体装置製造用耐熱性粘着テープを貼り合わせた金属製リードフレームのダイパッド上に半導体チップを搭載するダイボンディング工程、リードフレームのインナーリード先端と半導体チップ上の電極パッドとを電気的に接続するワイヤボンディング工程、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、及び、封止された構造物を個々の半導体装置に切断する切断工程とを含み、貼り合わせ後、ワイヤボンディング工程前に、該半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層を硬化させることを特徴とする。半導体装置製造用耐熱性粘着テープとしては、上記本発明の半導体装置用耐熱性粘着テープを使用できる。
（ダイボンディング工程）
ダイボンディング工程は、金属製リードフレームのアウターパッド側に半導体装置製造用耐熱性粘着テープを貼り合わせ、その後、金属製リードフレームのダイパッド上に、半導体チップを接着固定して搭載する工程である。
金属製リードフレームとは、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、その電気接点部分は、銀、ニッケル、パラジウム、金などの素材で被覆（メッキ）されている場合もある。リードフレームの厚みは、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。
リードフレームは、後の切断工程にて切り分け易いように個々のＱＦＮの配置パターンが整然と並べられているものが好ましく、例えば、リードフレーム上に縦横のマトリックス状に配列された形状などは、マトリックスＱＦＮ或いはＭＡＰ−ＱＦＮ等と呼ばれ、最も好ましいリードフレーム形状の一つである。特に近年では、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増大させるために、個々のパッケージをより細密化する傾向があり、また、１つの封止部分でより多くのパッケージを封止するために配列数を拡大させる傾向がある。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、リードフレーム５のパッケージパターン領域（図２（ａ）の格子で区分された領域）には、隣接した複数の開口にインナーリード・パッドを複数配列した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は、開口の周囲に配列されたアウターリード面を下側に有するインナーリード・パッドと、開口の中央に配置されるダイパッドとダイパッドを開口の４角に支持させるダイバーとで構成される。
半導体装置製造用耐熱性粘着テープの貼り合わせ方法としては、金属製リードフレームのアウターパッド側において、少なくともパッケージパターン領域より外側であって、樹脂封止領域の外側の全周を含む領域に貼着することが好ましい。また、リードフレームは、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ことが好ましい。さらに、樹脂封止領域はリードフレーム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貼着することが好ましい。また、リードフレームに貼り合わせた半導体装置製造用耐熱性粘着テープは、その後、真空吸引することが好ましい。真空吸着することで、リードフレームに半導体装置製造用耐熱性粘着テープをより強固に固定することができ、封止樹脂の漏れをより確実に防止することができる。
上記の方法によりアウターパッド側に半導体装置製造用耐熱性粘着テープを貼り合わせた金属製リードフレーム上に、半導体チップ、すなわち半導体集積回路部分であるシリコンウェハ・チップが搭載される。リードフレーム上には半導体チップを固定するためのダイパッドと呼ばれる固定エリアが設けられており、このダイパッドへのダイボンディング方法としては、特に限定されることがなく、例えば、導電性ペースト、接着テープ、接着剤などを使用して固定することができる。導電性ペーストや熱硬化性接着剤を使用してボンディングする場合、加熱することにより導電性ペーストや熱硬化性接着剤を硬化させて固定することができ、加熱条件としては、例えば、１５０〜２００℃程度の温度で３０分〜９０分程度である。本発明においては、ダイボンディング工程において、加熱することにより半導体チップをダイパッド上に固定することが、半導体装置製造用耐熱性粘着テープとリードフレームとの密着性をより向上させることができ、より優れた封止樹脂の漏れ防止作用を発揮させることができる点で好ましい。ダイボンディング工程における加熱処理により、粘着剤層中に含有するアクリル系共重合体のカルボキシル基と、リードフレームの金属成分との間に水素結合を形成することができ、それにより、リードフレームに対する密着性を向上させることができるためである。
（ワイヤボンディング工程）
ワイヤボンディング工程は、リードフレームの端子部先端と、ダイボンディングされた半導体チップ上の電極パッドとをボンディングワイヤで電気的に接続する工程である。
ボンディングワイヤとしては、例えば、金線、アルミ線などを使用することができる。接続方法としては、特に限定されることがなく、例えば、ボンディング箇所を１２０〜２５０℃（好ましくは、１６０〜２３０℃）に加熱した状態で、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とを併用することにより接続（結線）することができる。なお、図２では、半導体チップをフェイスアップ実装してワイヤボンディングを行う場合について示したが、半導体チップをフェイスダウン実装した場合は、リフロー工程が適宜施される。
（封止工程）
封止工程は、リードフレームに搭載された半導体チップやボンディングワイヤを保護するために、封止樹脂により半導体チップ側を片面封止する工程である。封止樹脂としては、特に限定されることがなく、例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂等を使用することができる。封止方法としては、例えば、金型のキャビティーに半導体チップを納めた状態で、封止樹脂を該金型キャビティー内に射出し、射出後、封止樹脂を加熱硬化させることにより行うことができる。加熱条件としては、例えば、１７０〜１８０℃程度の温度で３０秒〜１８０秒程度である。加熱硬化後、さらに、ポストモールドキュアを行ってもよい。ポストモールドキュアの加熱条件としては、例えば、１７０〜１８０℃程度の温度で数時間（１〜３時間程度）程度である。なお、半導体装置製造用耐熱性粘着テープは、ポストモールドキュア前に剥離することが好ましい。
（切断工程）
切断工程は、導体装置製造用耐熱性粘着テープを剥離した後、例えば、ダイサーなどの回転切断刃などを使用して、封止された構造物を個々の樹脂封止半導体チップに切断する工程である。
（半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層を硬化工程）
本発明に係る半導体装置の製造方法は、貼り合わせ後、ワイヤボンディング工程前に、該半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層を硬化させることを特徴とする。本発明における半導体装置製造用耐熱性粘着テープは、活性エネルギー線硬化型粘着剤層を有するため、活性エネルギー線を照射することにより、粘着剤層を容易に硬化（高弾性化）させることができる。また、活性エネルギー線硬化型粘着剤層として、特に、加熱処理を施すことによっても硬化する粘着剤層を使用する場合は、上記ダイボンディング工程における加熱によっても、粘着剤層を硬化させることができ、その場合は、別に活性エネルギー線を照射してもよく、また、しなくともよい。本発明においては、実用工程上の作業性の点で、ダイボンディング工程における加熱硬化と、活性エネルギー線照射による硬化とを併せて行うことが好ましい。
粘着剤層を硬化させるタイミングとしては、貼り合わせ後、ワイヤボンディング工程前であれば、特に限定されることがなく、いずれの段階で行ってもよい。一方、リードフレームのアウターパッド側に貼り合わせる前に粘着剤層を硬化させると、リードフレーム表面の凹凸への追従効果が得られず、粘着力が低下するため貼り合わせが困難となり、また、リードフレームへの密着性が低下するため封止樹脂の漏れを防止することが困難であるため好ましくない。
活性エネルギー線としては、例えば、赤外線、可視光線、紫外線、放射線、電子線などを挙げることができ、使用する半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層の種類に応じて、適宜選択できる。例えば、紫外線硬化型粘着剤層を有する半導体装置製造用耐熱性粘着テープを使用する場合は、活性エネルギー線として紫外線を使用する。
紫外線の発生方式については特に限定されることがなく、周知慣用の発生方式を採用することができ、例えば、放電ランプ方式（アークランプ）、フラッシュ方式、レーザー方式などを挙げることができる。本発明においては、工業的な生産性に優れる点で、放電ランプ方式（アークランプ）を使用することが好ましく、なかでも、照射効率に優れる点で、高圧水銀ランプやメタルハライドランプを使用した照射方法を使用することが好ましい。
紫外線の波長としては、紫外領域の波長を、特に限定されることなく使用することができるが、一般的な光重合に使用され、前記紫外線発生方式で使用される波長として、２５０〜４００ｎｍ程度の波長を使用することが好ましい。紫外線の照射条件としては、粘着剤層を構成する粘着剤の重合を開始させて、粘着剤層を、Ｓｏｌｉｄ Ｅｃｈｏ法のパルスＮＭＲにおいて、緩和時間が５０μ秒〜５００μ秒程度、好ましくは１００μ秒〜３００μ秒程度となるように硬化させることができればよく、照射強度としては、例えば、１０〜１０００ｍＪ／ｃｍ2程度、好ましくは、５０〜６００ｍＪ／ｃｍ2程度である。紫外線の照射強度が１０ｍＪ／ｃｍ2を下回ると、粘着剤層の硬化が不十分となる傾向がある。一方、照射強度が１０００ｍＪ／ｃｍ2を上回ると、粘着剤層の硬化が進行し過ぎて粘着剤層がひび割れる傾向がある。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、貼り合わせ後、ワイヤボンディング工程前に、該半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層を硬化させるため、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを防止することができると同時に、ワイヤボンディング工程において、打ち込み時の衝撃が粘着剤層に吸収されることがなく、打ち込み不良を引き起こすことないため、半導体装置の製造において、歩留まりが低下することがない。その上、打ち込みの際にインナーリード・パッドが半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層に食い込むことを防ぐことができることにより、糊残りすることなく、リードフレームから粘着テープを剥離することができる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
アクリル酸ブチル／アクリル酸（１００重量部／３重量部）共重合体ポリマー１００重量部に、エポキシ系架橋剤（商品名「Ｔｅｔｒａｄ−Ｃ」、三菱ガス化学（株）製）３重量部、イソシアネート系架橋剤（商品名「コロネート Ｌ」、日本ポリウレタン製）５重量部を添加したアクリル系粘着剤に、紫外線硬化性化合物（商品名「ＵＶ−１７００Ｂ」、日本合成化学工業（株）製）５０重量部、紫外線硬化開始剤（商品名「イルガキュア６５１」、長瀬産業（株）製）３重量部とを添加して粘着剤組成物１を得た。
得られた粘着剤組成物１を、２５μｍ厚のポリイミドフィルム（商品名「Ｌｅｏｉｍｉｄｅ ＬＮ１００」、ＫＯＬＯＮ製）に、乾燥後の厚みが約１０μｍとなるように塗布、乾燥し、粘着テープ１を得た。
得られた粘着テープ１を、端子部に銀メッキが施された一辺が１６ＰｉｎタイプのＱＦＮが４×４個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。
次に、空冷式高圧水銀灯により３００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線をリードフレーム側から照射し、続いて、ダイボンディング工程の加熱処理を再現するため、リードフレームを１７５℃で１時間加熱した。
この時点での粘着テープ１の粘着剤層の硬化度を、Ｓｏｌｉｄ Ｅｃｈｏ法のパルスＮＭＲにて測定したところ、緩和時間は１１４μ秒であった。なお、緩和時間は、硬化度に対応し、例えば、緩和時間が短いほど硬化度が高いことを示す。
次に、ワイヤボンダ（商品名「ＭＢ−２２００」、日本アビオニックス製）を使用して、下記条件にてワイヤボンディングを行った。
ダイパッドへのボンド荷重：３０ｇｆ
ダイパッドへのボンド時間：１００ｍ秒
インナーリード・パッドへのボンド荷重：２００ｇｆ
インナーリード・パッドへのボンド時間：１００ｍ秒
ボンド温度：１７５℃
次に、エポキシ系樹脂（商品名「ＨＣ−３００Ｂ６」、日東電工（株）製）を、モールドマシン（商品名「Ｍｏｄｅｌ−Ｙ−ｓｅｒｉｅｓｅ」、ＴＯＷＡ製）を使用して、下記条件にて樹脂封止を行った。
封止温度：１７５℃
プレヒート設定：３秒
インジェクション時間：１２秒
キュア時間：９０秒
樹脂封止後、粘着テープ１をリードフレームのアウターパッド側から剥離してＱＦＮパッケージ１を得た。
実施例２
紫外線照射を行わない以外は実施例１と同様にしてＱＦＮパッケージ２を得た。パルスＮＭＲの緩和時間は３１９μ秒であった。
参考例１
紫外線照射のタイミングを、リードフレームのアウターパッド側に貼り合わせる前の粘着テープ１に行うように変更した以外は実施例１と同様にしてＱＦＮパッケージ３を得た。パルスＮＭＲの緩和時間は１１４μ秒であった。
参考例２
紫外線照射、及び加熱処理を行わない以外は実施例１と同様にしてＱＦＮパッケージ４を得た。パルスＮＭＲの緩和時間は５９８μ秒であった。
比較例１
アクリル酸ブチル／アクリル酸（１００重量部／３重量部）共重合体ポリマー１００重量部に、エポキシ系架橋剤（商品名「Ｔｅｔｒａｄ−Ｃ」、三菱ガス化学（株）製）０．６重量部、イソシアネート系架橋剤（商品名「コロネート Ｌ」、日本ポリウレタン製）２重量部を添加して粘着剤組成物２を得た。
粘着剤組成物１の代わりに粘着剤組成物２を使用した以外は実施例１と同様にして粘着テープ２を得、ＱＦＮパッケージ５を得た。パルスＮＭＲの緩和時間は４２６μ秒であった。
比較例２
紫外線照射を行わない以外は比較例３と同様にしてＱＦＮパッケージ６を得た。パルスＮＭＲの緩和時間は４２３μ秒であった。
比較例３
紫外線照射、及び加熱処理を行わない以外は比較例３と同様にしてＱＦＮパッケージ７を得た。パルスＮＭＲの緩和時間は４３１μ秒であった。
評価
実施例、参考例、及び比較例により得られたＱＦＮパッケージを、ワイヤボンディング成功率（Ｗ／Ｂ成功率）、樹脂漏れの有無、及び、粘着テープ剥離時の糊残りの有無について評価した。評価結果を下記表１にまとめて示す。
Figure 2010073853
表１より、本願に係る半導体装置製造用耐熱性粘着テープは、紫外線照射及び／又は加熱処理を施すことにより粘着剤層を適度に硬化させることができるため、該半導体装置製造用耐熱性粘着テープをリードフレームのアウターパッド側に貼り合わせた後、ワイヤボンディング工程前に、粘着剤層を硬化させることで、ワイヤボンディングの成功率を著しく向上させることができ、封止工程終了後は、糊残りすることなく剥離することができた。
一方、粘着剤層に重合性炭素−炭素二重結合を有する紫外線硬化性化合物を有していない場合、紫外線照射及び／又は加熱処理を施すことにより粘着剤層を硬化させることができないため、ワイヤボンディング工程において、打ち込み時の衝撃が粘着剤層に吸収され、打ち込み不良を引き起こした。また、打ち込みの際にインナーリード・パッドが粘着剤層に食い込み、剥離時に糊残りが発生した。
さらに、加熱処理を施さない場合は、半導体装置製造用耐熱性粘着テープとリードフレームとの密着力が不足することにより、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出した。
本発明の半導体装置製造用耐熱性粘着テープの一例を示す概略断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法の一例を示す概略図（側面図）である。
符号の説明
１ 基材層
２ 活性エネルギー線硬化型粘着剤層
３ セパレーター
４ 半導体装置製造用耐熱性粘着テープ
５ リードフレーム
６ インナーリード・パッド
７ ダイパッド
８ 導電性ペースト
９ 電極パッド
１０ 半導体チップ
１１ ボンディングワイヤ
１２ 封止樹脂
１３ 封止された構造物
１４ 樹脂封止半導体チップ

Claims (7)

  1. 金属製リードフレームに搭載された半導体チップを樹脂封止する際に貼着して使用する耐熱性粘着テープであって、少なくとも基材層と活性エネルギー線硬化型粘着剤層とを有する半導体装置製造用耐熱性粘着テープ。
  2. 活性エネルギー線硬化型粘着剤層が紫外線硬化型粘着剤層である請求項１に記載の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ。
  3. 活性エネルギー線硬化型粘着剤層が、加熱処理を施すことにより硬化する粘着剤層である請求項１又は２に記載の半導体装置製造用耐熱性粘着テープ。
  4. アウターパッド側に半導体装置製造用耐熱性粘着テープを貼り合わせた金属製リードフレームのダイパッド上に半導体チップを搭載するダイボンディング工程、リードフレームのインナーリード先端と半導体チップ上の電極パッドとを電気的に接続するワイヤボンディング工程、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、及び、封止された構造物を個々の半導体装置に切断する切断工程とを含み、貼り合わせ後、ワイヤボンディング工程前に、該半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層を硬化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 前記半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層が、活性エネルギー線硬化型粘着剤層である請求項４記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層が、紫外線硬化型粘着剤層である請求項４又は５記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記半導体装置製造用耐熱性粘着テープの粘着剤層が、加熱処理を施すことにより硬化する粘着剤層である請求項４〜６の何れかの項に記載の半導体装置の製造方法。
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