JP2012182392A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面に粗化処理が施されたリードフレーム10のアウターパッド側に耐熱性粘着テープを20貼り合わせた金属製のリードフレームのダイパッド11c上に半導体チップ15をボンディングする搭載工程と、リードフレームの端子部11b先端と半導体チップ上の電極パッド15aとをボンディングワイヤ16で電気的に接続する結線工程と、封止樹脂17により半導体チップ側を片面封止する封止工程を少なくとも含む半導体装置の製造方法であって、耐熱性粘着テープは、300℃以下の温度領域でガラス転移温度(Tg)が認められない支持基材を使用していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【選択図】図1
Description
また、パッケージの信頼性を高めるためには、封止樹脂とリードフレームとの密着性を向上させる必要があり、そのためリードフレーム表面に粗化処理を施す場合があり、この粗化処理をすることでリードフレームの表面積が増大し、樹脂との接触面が広がることによって、パッケージの信頼性を高めることができる。
そこで本発明の目的は、パッケージの信頼性を高めるため粗化処理したリードフレームを用いてQFNの製造工程において、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きたしにくい耐熱性粘着テープを提供することにある。
なお、粗化処理の方法としては、電解粗化処理、黒色酸化粗化処理、あるいは交流粗化処理等が考えられるが、その方法については特に制限されるものではない。
支持基材の厚さが5μm以上であればテープの取り扱いが容易であり、支持基材の厚さが100μm以下であるとテープ剥離時に難を生じることがない。
なお、ここでいう「Tgが認められない」とは熱機械分析装置(エスアイエステクノロジー社製TMA/SS6600)において、荷重19.6mN、昇温温度10℃/minの条件で分析した場合の値を指す。
また、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で電気的に接続する結線工程の前に、耐熱性粘着テープがリードフレームへ貼付されることがあるが、その際に粘着剤層が柔らかいと十分なワイヤーボンディング性が得られないため、その点からも弾性率は5×104Pa以上である必要がある。
なお、本文中に記載している貯蔵弾性率は以下の方法により求めた。
樹脂層を1.5mm〜2mmの厚みで作製した後、これを直径7.9mmのポンチで打ち抜き、測定用の試料を得た。
Rheometric Scientific 社製の粘弾性スペクトロメーター(ARES)を用いて、チャック圧100g重、周波数1Hzに設定して測定を行い200℃における貯蔵弾性率を求めた。[ステンレススチール製8mmパラレルプレート(ティエーインスツルメンツ社製、型式708.0157)を使用]。
粘着剤厚が2μm以上であればリードフレームとの十分な粘着力が得られ、50μm以下であれば十分なワイヤーボンディング性が得られる。
例えば、リードフレームへの180°ピール粘着力は0.05−6.0N/19mm幅、好ましくは0.10−5.0N/19mm幅、更に好ましくは0.15−4.0N/19mm幅である。リードフレームへの粘着力が0.05N/19mm幅以上の場合には、前記耐熱性粘着テープがリードフレームへの十分な粘着力を有しているために、工程中のテープ剥離を生じることがない。またリードフレームへの粘着力が6.0N/19mm幅以下の場合には、テープの貼付を失敗した際のテープ剥離でリードフレームのダイパッド部等が変形せず歩留まりは低下しない。
200℃雰囲気下1時間加熱後のリードフレームへの粘着力が0.1N/19mm幅以上の場合は前記耐熱性粘着テープがリードフレームへの十分な粘着力を有しているため樹脂封止時の樹脂モレを生じることがない。リードフレームへの粘着力が6.0N/19mm幅以下の場合は樹脂封止後のテープ剥離の際に粘着剤層とリードフレームの粘着力が高すぎることがなく、リードフレーム上には糊残りを生じない。
封止樹脂への粘着力が10.0N以下/19mm幅の場合は樹脂封止後のテープ剥離の際に粘着剤層と封止樹脂の粘着力が高すぎないので封止樹脂上に糊残りを生じることがない。
図1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。
なお、これらのプラズマ処理とはプラズマ放電処理をリードフレーム表面に施す工程であれば特に限定されるものではないが、一般的には放電方法によりダイレクトプラズマモードあるいはリエッチングモードなど各種の方法がある。
また、処理槽で実施される場合は槽内を減圧状態として特定のガスを流入した雰囲気下に調整されることが一般的であり、その際に流入される代表的なガス成分としてはAr(アルゴン)、O2(酸素)などが単独で、あるいはこれらを含む混合ガス雰囲気下で施される。
リードフレームなどへのダメージを考慮すると、一般的にアルゴンを主成分としたガスを流入した低圧状態の槽内環境においてリエッチングモードでのプラズマ処理を数分程度施すことが好ましい。
なお、本実施例および比較例に使用されるリードフレームは、黒色酸化処理により粗化処理を施して使用した。
黒色酸化処理には、硫酸-過酸化水素系エッチング剤(メック社製:CB-5004)を用いて、常温で1分間浸漬して処理を行った。
25μm厚のポリイミドフィルム(東レデュポン製カプトン100H、線熱膨張係数2.7×10-5 /K、300℃以下でのTgは認められない。)を基材として、200℃における貯蔵弾性率が4.0×105 Pa のシリコーン系粘着剤を用いて厚さ約6μmの粘着剤層を設けた耐熱性粘着テープを作成した。なお、このテープのリードフレームへの180°ピールの粘着力は1.0N/19mm幅、200℃、1時間加熱後の180°ピールでの粘着力は2.7N/19mm幅程度であった。また、本粘着テープの樹脂封止後の封止樹脂への180°ピールの粘着力は3.0N/19mmであった。
なお、粘着剤の5%重量減少温度は330℃であり、200℃1時間加熱後の発生ガス量は0.03mg/gであった。さらに180℃3時間加熱後の支持フィルムの加熱収縮率は0.35%であった。
実施例1使用の粘着剤を15μm支持基材上に塗布した以外は実施例1と同様の方法で粘着テープを得た。なお、このテープのリードフレームへの180°ピールの粘着力は1.8N/19mm幅、200℃、1時間加熱後の180°ピールでの粘着力は4.2N/19mm幅程度であった。また、本粘着テープの樹脂封止後の封止樹脂への180°ピールの粘着力は4.5N/19mmであった。
なお、粘着剤の5%重量減少温度は330℃であり、200℃1時間加熱後の発生ガス量は0.08mg/gであった。さらに180℃3時間加熱後の支持フィルムの加熱収縮率は0.35%であった。
25μm厚のポリイミドフィルム(東レデュポン製カプトン100H、線熱膨張係数2.7×10-5 /K)を基材として、200℃における貯蔵弾性率が1.0×106 Pa のアクリル系粘着剤を用いて厚さ約6μmの粘着剤層を設けた耐熱性粘着テープを作成した。なお、このテープのリードフレームへの180°ピールの粘着力は0.5N/19mm幅、200℃、1時間加熱後の180°ピールでの粘着力は1.5N/19mm幅程度であった。また、本粘着テープの樹脂封止後の封止樹脂への180°ピールの粘着力は4.0N/19mmであった。
なお、粘着剤の5%重量減少温度は270℃であり、200℃1時間加熱後の発生ガス量は0.5mg/gであった。さらに180℃3時間加熱後の支持フィルムの加熱収縮率は0.35%であった。
25μm厚のポリエチレンナフタレート(帝人デュポン製テオネックスQ81、線熱膨張係数1.4×10-5 /K、Tg 113℃)を支持フィルムに用いた以外は実施例1と同様の方法にて粘着テープを得た。なお、このテープのリードフレームへの180°ピールの粘着力は0.9N/19mm幅、200℃、1時間加熱後の180°ピールでの粘着力は2.5N/19mm幅程度であった。また、本粘着テープの樹脂封止後の封止樹脂への180°ピールの粘着力は2.8N/19mmであった。
なお、粘着剤の5%重量減少温度は270℃であり、200℃1時間加熱後の発生ガス量は0.03mg/gであった。さらに180℃3時間加熱後の支持フィルムの加熱収縮率は0.6%であった。
200℃における貯蔵弾性率が8.0×103Paであるシリコーン粘着剤を使用する以外は実施例1と同様の方法で粘着テープを得た。なお、このテープのリードフレームへの180°ピールの粘着力は1.2N/19mm幅、200℃、1時間加熱後の180°ピールでの粘着力は3.4N/19mm幅程度であった。また、本粘着テープの樹脂封止後の封止樹脂への180°ピールの粘着力は4.1N/19mmであった。
なお、粘着剤の5%重量減少温度は320℃であり、200℃1時間加熱後の発生ガス量は0.12mg/gであった。さらに180℃3時間加熱後の支持フィルムの加熱収縮率は0.35%であった。
リードフレームへの粘着力が7.0N/19mmであるシリコーン粘着剤を使用する以外は実施例1と同様の方法で粘着テープを得た。この粘着剤の200℃の貯蔵弾性率は6.0×104Paであり、このテープのリードフレームへの200℃、1時間加熱後の180°ピールでの粘着力は10.5N/19mm幅程度であった。また、本粘着テープの樹脂封止後の封止樹脂への180°ピールの粘着力は12.3N/19mmであった。
なお、粘着剤の5%重量減少温度は310℃であり、200℃1時間加熱後の発生ガス量は0.21mg/gであった。さらに180℃3時間加熱後の支持フィルムの加熱収縮率は0.35%であった。
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ぺーストを用いて接着し、180℃にて1時間ほどキュアすることで固定した。
ファーストボンディング印加時間:10msec
セカンドボンディング加圧:150g
セカンドボンディング印加時間:15msec
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。
上記粘着テープ付きリードフレームを前記ワイヤーボンド条件にてワイヤーボンドを行い、さらにエポキシ系封止樹脂(日東電工製HC−300)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後、耐熱性テープを剥離し、樹脂モレを確認した。本試験を30枚のリードフレームにて行い樹脂モレ発生の割合を確認した。
前記マスキング性評価用サンプルのテープ剥離面の封止樹脂面およびリードフレーム面を目視にて確認した。
<リワーク性>
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、180°ピールにて剥離。テープ剥離後のリードフレームの形状を確認した。
比較例2では200℃での貯蔵弾性率が低いため、比較例3では粘着力が高いため、封止樹脂のマスキング性に問題は確認されなかったが、樹脂封止後にテープを剥離したところリードフレームおよび封止樹脂上に糊残りが確認された。
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
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
21 封止された構造物
21a 半導体装置
Claims (4)
- 表面に粗化処理が施されたリードフレームのアウターパッド側に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は、300℃以下の温度領域でガラス転移温度(Tg)が認められない支持基材を使用していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 前記請求項1記載の耐熱性粘着テープで、200℃での粘着剤の貯蔵弾性率が5×104Pa以上であるテープを用いた半導体装置の製造方法。
- 前記請求項1−2記載の耐熱性粘着テープで、リードフレームへの180ピールの粘着力が0.05〜6.0N/19mm幅であるテープを用いた半導体装置の製造方法。
- 前記請求項1−3いずれか記載の半導体装置の製造方法で用いられる耐熱性粘着テープ。
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