JP2012151360A - 半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープ - Google Patents

Abstract

【課題】半導体パッケージの製造工程に使用される耐熱性粘着テープであって、常温における貼り付け時のリワーク性に優れ、且つ高温雰囲気下の樹脂封止工程においては樹脂漏れを防止することが可能な半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープを提供すること。
【解決手段】半導体チップを樹脂封止する際に、貼着して使用される耐熱性粘着テープであって、前記耐熱性粘着テープは基材層と粘着剤層とを有し、常温においては微粘着性でありつつも濡れ性に優れ、且つ加熱後の高温雰囲気下においては粘着力が向上する半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体パッケージの製造工程に使用され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用チップをリ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こと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、上記の如き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）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。

このような製造方法において、リードフレーム上に半導体チップを搭載した後、あるいはワイヤボンディングを実施した後から耐熱性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とから、耐熱性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貼り合わせられ、その後、半導体チップの搭載工程やワイヤ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られることが望ましい。このような方法として、厚み１０μｍ以下の粘着剤層を有する耐熱性粘着テープを用いて、樹脂漏れを防止しつつワイヤボンディングなどの一連の工程を実施できる製造方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００２−１８４８０１号公報

半導体装置の製造方法において、リードフレームへのテープ貼り付け時に、貼り付け不良が発生した際、一旦テープを剥離した後に再度貼り合わせを行う場合がある（リワーク）。この際、テープの粘着力が高過ぎると、剥離時にリードフレームが変形してしまう恐れがある。一方、モールド封止工程においては、テープの粘着力が低過ぎると樹脂マスキング性を発揮出来ず、樹脂漏れが発生してしまう。その為、テープは常温での貼り付け時には低粘着力、高温でのモールド工程においては高粘着力を発揮するとことが理想的である。
そこで本発明は、半導体パッケージの製造工程に使用される耐熱性粘着テープであって、常温における貼り付け時のリワーク性に優れ、且つ高温雰囲気下の樹脂封止工程においては樹脂漏れを防止することが可能な半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、耐熱性粘着テープの材料、構成等について鋭意研究した。その結果、以下の粘着テープを採用することにより上記目的を達成できることが分かった。
１．半導体チップを樹脂封止する際に、リードフレームに貼着して使用される耐熱性粘着テープであって、前記耐熱性粘着テープは基材層と粘着剤層とを有し、常温においてはＣｕ板に対して０．０１〜０．３０Ｎ／２０ｍｍの微粘着性であり、高温雰囲気下においては粘着力が０．５０Ｎ／２０ｍｍ以上に向上する半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープ。
２．前記粘着剤層に、シリコーンゴム成分比率が80 wt%以上のシリコーン粘着剤を用いることを特徴とする１記載の半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープ。
３．前記粘着剤層に、ジメチルシロキサン主鎖のメチル基の一部がフェニル基に置換されたシリコーン粘着剤を用いることを特徴とする１または２記載の半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープ。

上記本発明の耐熱性粘着テープは、金属製のリードフレームに搭載された半導体チップを封止する際に、リードフレームに貼り合わせて用いられ、常温においては微粘着性であり、例えば２００℃加熱後の１７５℃の高温雰囲気下においては粘着力が向上するように設計されている。
そのため、常温においてはリードフレームへの貼り付け性とリワーク性を両立し、且つ高温のモールド工程においては樹脂漏れを発生させない良好な樹脂マスキング性を発揮することができる。

Ｌ／Ｆ変形に関する実施例及び比較例の結果 樹脂漏れ発生に関する実施例及び比較例の結果

本発明の半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープは、半導体チップを樹脂封止する際に、リードフレームに貼着して使用される耐熱性粘着テープであって、基材層上に粘着剤層を設けてなり、常温においては微粘着性であり、高温雰囲気下においては粘着力が向上する。
このように、常温と高温との間で粘着剤層の性質、つまり粘着性に関する性質を変えることにより、半導体パッケージを製造する際のリードフレームのマスキング時のリワーク性と、樹脂封止工程時の樹脂漏れ防止を両立することが可能となる。

本発明の半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープは、樹脂封止工程時の加熱にも必要な性質を発揮するようにすることが必要である。
このため、本発明の半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープの基材層としては、融点が１８０℃、好ましくは２６０℃以上である耐熱性を有することが必要であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ） フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリサルフォン（ＰＳＦ）フィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリアリレート（ＰＡＲ）フィルム、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム、液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムが挙げられる。
基材層の厚さとしては、加工性やリワーク時等のハンドリング性等を考慮して、５〜２５０μｍとするが、好ましくは２０〜１００μｍである。

本発明における粘着剤層としては、上記基材層と同様に耐熱性を備えることが必要であり、例えば、シリコーン系粘着剤からなる粘着剤層である。
該粘着剤層に必要な性質は、常温においては微粘着性であり、高温においては粘着力が向上する性質であり、常温における粘着力はＣｕ板に対して０．０１〜０．３０Ｎ／２０ｍｍ、好ましくは０．０２〜０．２０Ｎ／２０ｍｍであり、高温における粘着力（本発明では２００℃で１時間加熱後に１７５℃雰囲気下としたときの粘着力）は０．５０Ｎ／２０ｍｍ以上、好ましくは０．６０Ｎ／２０ｍｍ以上である。

本発明中の粘着剤として、特に、シリコーンゴム成分比率が80 wt%以上のシリコーン粘着剤を使用できるし、また、ジメチルシロキサン主鎖のメチル基の一部がフェニル基に置換されたシリコーン粘着剤を使用することもできる。

中でもシリコーンゴム成分比率が80 wt%以上のシリコーン系粘着剤としては、レジン成分としてのシリコーン系粘着剤と、２液付加反応型シリコーンゴムからなる粘着剤が好ましい。特にレジン成分としてのシリコーン粘着剤とビニル基含有のシリコーンゴム成分を、該シリコーン架橋剤で架橋してなる粘着剤が好ましい。
２液付加反応型シリコーンゴムは、ビニル基含有のシリコーンゴム成分とＳｉＨ基（ヒドロシリル基）を有するシリコーン架橋剤からなるものが使用できる。

ここで、レジン成分としてのシリコーン系粘着剤は、オルガノクロルシランの加水分解反応後に脱水縮合反応を行なうことによって得られる網状構造のオルガノポリシロキサンである。また、シリコーンゴム成分は、直鎖構造を有するジオルガノポリシロキサンからなる。オルガノ基としては、レジン成分及びゴム成分ともに、メチル基又はフェニル基からなり、エチル基、プロピル基、ブチル基等に置換されていても良い。

２液付加反応型シリコーン粘着剤の場合、ビニル基とヒドロシリル基の付加反応が粘着剤の架橋に使用されている。通常、ビニル基はシリコーンゴム成分のオルガノ基に一部置換されて導入されている。また、ヒドロシリル基は、シリコーンレジン成分とシリコーンゴム成分からなる粘着主剤側には導入されず、ヒドロシリル基を有するシリコーン架橋剤として使用される。また、必要に応じ付加反応型シリコーン粘着剤には、反応促進のため白金触媒等の触媒が配合される。
なお、架橋剤及び／又は触媒は、塗工時に粘着主剤に配合するタイプでも良いし、触媒を使用する場合は、架橋剤が既に粘着主剤に配合されているタイプでも良い。

ジメチルシロキサン主鎖のメチル基の一部がフェニル基に置換されたシリコーン粘着剤は、上記のシリコーンゴム成分と同様の構造において、ジメチルシロキサン主鎖一部のメチル基がフェニル基に置換されてなる粘着剤に相当する。そしてシリコーン粘着剤のジメチルシロキサンの繰り返し単位のうち、フェニル基により置換された繰り返し単位は全繰り返し単位の０．５〜３０ｍｏｌ％、好ましくは１．０〜２５ｍｏｌ％である。

本発明における粘着剤層は更に酸化防止剤を含有してもよい。当該酸化防止剤としては、例えばヒンダートフェノール系酸化防止剤、燐系酸化防止剤、ラクトン系酸化防止剤等が挙げられ、これらは単体または組み合わせて使用できる。

粘着剤を基材層に塗布することにより粘着剤層を形成するために、塗布前の粘着剤が含有する有機溶剤としては、トルエン、キシレン、などの芳香族炭化水素系溶剤、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、イソパラフィン、などの脂肪族炭化水素系溶剤、工業用ガソリン、石油ベンジン、ソルベントナフサ、などの炭化水素系溶剤を使用することができ、さらにケトン系、エステル系、エーテル系等の各溶媒であっても使用することができる。

シリコーン粘着剤を基材層に塗布するための手段としては、公知の塗布方法を用いて塗布すればよく、コンマコーター、リップコーター、ロールコーター、ダイコーター、ナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、キスコーター、グラビアコーター、スクリーン塗工、浸漬塗工、キャスト塗工等の中から任意の方法を採用できる。

本発明の半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープにおいては、使用時までの間に粘着剤層を保護するために保護フィルムを用いても良い。保護フィルムとしては、例えば、シリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、脂肪酸アミド系、シリカ系の剥離剤などで剥離処理されたポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネートなどからなるプラスチックフィルムが挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂系のフィルムについては、離型処理剤を用いなくとも離型性を有するので、それ単体を保護フィルムとして使用することもできる。このような保護フィルムの厚みは、好ましくは、１０〜１００μｍ程度である。

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。
実施例１
シリコーン系粘着剤（ゴム成分比率７０ｗｔ％）に、ジメチルシロキサン主鎖中にビニル基とヒドロシリル基を含む２液付加硬化型シリコーンゴム（ゴム成分比率１００ｗｔ％）を添加し、ゴム成分比率約８５ｗｔ％の粘着剤を調製した。これを、２５ μｍ厚のポリイミドフィルム基材層に塗布して乾燥し、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を、表面にニッケル−パラジウムめっきと金フラッシュが施された一辺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ハンドローラーを用いて常温にて貼り合わせた。
次に、半導体チップ搭載工程の加熱処理を再現するべく、リードフレームを２００℃にて１時間ほどキュアした。
更に、エポキシ系封止樹脂（日東電工製：ＨＣ−３００Ｂ６）により、これらをモールドマシン（ＴＯＷＡ製Ｍｏｄｅｌ−Ｙ−ｓｅｒｉｓｅ）を用いて、１７５℃で、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秒にてモールドした後、耐熱性粘着テープを剥離してQFNパッケージを作製した

実施例２
実施例１のシリコーン系粘着剤に、２液付加硬化型シリコーンゴムを添加し、ゴム成分比率約９０ｗｔ％の粘着剤を調製した。以後、実施例１と同様の方法でＱＦＮパッケージを作製した。

比較例１
粘着剤に２液付加硬化型のシリコーンゴムを添加しない以外は、実施例１と同様の方法でＱＦＮパッケージを作製した。

比較例２
粘着剤に別のシリコーン系粘着剤（ゴム成分比率４０ｗｔ％）を用いる以外は、比較例１と同様の方法でＱＦＮパッケージを作製した。

比較例３
粘着剤に別の低粘着グレードのシリコーン系粘着剤（ゴム成分比率７０ｗｔ％）を用いる以外は、比較例１と同様の方法でＱＦＮパッケージを作製した。

実施例３
ジメチルシロキサン主鎖のメチル基の一部がフェニル基に置換されたシリコーン粘着剤（ゴム成分比率８０ｗｔ％、その内フェニル基は１．２％置換）を用い、2液硬化型シリコーンゴムを添加せずに粘着剤を調製した。以後、実施例１と同様の方法でＱＦＮパッケージを作製した。

比較例４
ジメチルシロキサン主鎖のメチル基がフェニル基に置換されていない別のシリコーン系粘着剤（ゴム成分比率８０ｗｔ％）を用いる以外は、実施例３と同様の方法でＱＦＮパッケージを作製した。

比較例５
ジメチルシロキサン主鎖のメチル基がフェニル基に置換されていない別のシリコーン系粘着剤（ゴム成分比率３０ｗｔ％）を用いる以外は、実施例３と同様の方法でＱＦＮパッケージを作製した。

結果
それぞれのテープをリードフレームに貼り合わせた後、テープを手動で剥離した際のL/Fのリードパッド部分の変形の有無を確認し、リワーク性の評価を行った（L/F変形の代表例は図1を参照）。また、それぞれのテープにおいて、上記L/Fと同一素材のＣｕ板に対する粘着力を測定した。測定は貼り付け工程を想定した常温、及びモールド工程を想定した200 ℃で1時間加熱後に175 ℃雰囲気下（以下、高温粘着力）の２通りで行った。測定条件は以下の通り。
〔常温粘着力測定〕
貼付条件：2 kgローラーで1往復圧着後、室温で30 min放置
測定環境：貼付後、室温にて測定
剥離角度：180 °
剥離速度：300 mm/min
〔高温粘着力測定〕
貼付条件：2 kgローラーで1往復圧着後、室温で30 min放置
測定環境：貼付後、200 ℃で1時間加熱し、175 ℃雰囲気下で測定
剥離角度：180 °
剥離速度：300 mm/min
また、以上のようにして作製したＱＦＮパッケージにおいて、樹脂漏れ発生の有無を観察し、樹脂漏れ性の評価を行った（代表例は図２を参照）。

図１はリードフレームを対象とした本発明の半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープによる効果を確認するための図である。Ｌ／Ｆ変形未発生例においては、リードパッド部分には変形が見られないものの、Ｌ／Ｆ変形発生例においては、破線で囲った部分において、リードパッドの向きが変わる等の変形が見られる。
また、図２は、封止樹脂によりモールドした後の樹脂漏れの有無を確認するための図である。樹脂漏れ未発生例においては、樹脂が漏れることがないので封止箇所以外に樹脂が流れていないが、樹脂漏れ発生例においては樹脂が漏れることによって封止箇所以外に樹脂が流れていることがわかる。

実施例１においては、2液硬化型シリコーンゴムの添加により粘着剤のゴム成分比率が８５ｗｔ％と高く、常温において微粘着であるため、テープを一度剥離した際のL/Fの変形が無くリワーク性が良好であり、且つ高温において高粘着であるため、モールド後の樹脂漏れを防止することが出来た。
実施例２においても実施例１と同様に、2液硬化型シリコーンゴムの添加により粘着剤のゴム成分比率が９０ｗｔ％と高く、常温において微粘着で且つ高温において高粘着であるため、リワーク性と樹脂漏れ防止を両立することが出来た。
比較例１及び２においては、樹脂漏れを防止することは出来たが、シリコーンゴム比率が７０ｗｔ％であり、また常温での粘着力が高いため、テープ剥離時にリードフレームが変形しリワーク性が不良であった。
比較例３は常温接着力が０．２０Ｎ／２０ｍｍと低いのでゴム成分比率が７０％であってもリワーク性は優れるが、高温接着力が０．１３Ｎ／２０ｍｍと低いので樹脂漏れを生じた。

実施例３においては、粘着剤のジメチルシロキサン主鎖のメチル基がフェニル基に置換されており、常温において０．０５Ｎ／２０ｍｍと実施例１及び２と同様に、微粘着であることにより、テープを一度剥離した際のL/Fの変形が無くリワーク性が良好であり、且つ高温において１．９８Ｎ／２０ｍｍと高粘着であるため、モールド後の樹脂漏れを防止することが出来た。フェニル基を含有した場合、高温の粘着性を高めることが確認できた。
比較例４においては、粘着剤のジメチルシロキサン主鎖のメチル基がフェニル基に置換されておらず、常温において０．０８Ｎ／２０ｍｍと微粘着であるため、テープを一度剥離した際のL/Fの変形が無くリワーク性が良好であったが、高温においても粘着力が０．２２Ｎ／２０ｍｍと低いために、樹脂漏れを防止することができなかった。
比較例５においては、粘着剤のジメチルシロキサン主鎖のメチル基がフェニル基に置換されておらず、高温において０．８５Ｎ／２０ｍｍと高粘着であるため、樹脂漏れを防止することは出来たが、常温における粘着力が３．５７Ｎ／２０ｍｍと高いために、テープ剥離時にリードフレームが変形しリワーク性に難があった。

以上の結果より、半導体パッケージの製造工程に使用される耐熱性粘着テープであって、常温における貼り付け時のリワーク性に優れ、且つ高温雰囲気下の樹脂封止工程においては樹脂漏れを防止することが可能な半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープを提供することができた。

Claims (3)

1. 半導体チップを樹脂封止する際に、リードフレームに貼着して使用される耐熱性粘着テープであって、前記耐熱性粘着テープは基材層と粘着剤層とを有し、常温においてはＣｕ板に対して０．０１〜０．３０Ｎ／２０ｍｍの微粘着性であり、高温雰囲気下においては粘着力が０．５０Ｎ／２０ｍｍ以上に向上する半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープ。
2. 前記粘着剤層に、シリコーンゴム成分比率が80 wt%以上のシリコーン粘着剤を用いることを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープ。
3. 前記粘着剤層に、ジメチルシロキサン主鎖のメチル基の一部がフェニル基に置換されたシリコーン粘着剤を用いることを特徴とする請求項１または２記載の半導体パッケージ製造工程用耐熱性粘着テープ。