JP2538071B2

JP2538071B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2538071B2
Application number: JP1249563A
Authority: JP
Inventors: 清高岡; 成幸上西窪; 浩芳 ▲吉▼田
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1996-09-25
Anticipated expiration: 2011-09-25
Also published as: JPH02256251A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、半導体装置の製造方法、詳しくはダイボン
ド技術に関するものである。

従来の技術近年、半導体装置は品質への要望が厳しくなってきて
おり、半導体装置のダイボンド方法においても、接着層
に気泡がないことや接着層の厚みをコントロールできる
こと、チップが傾かないことなどが要求されてきてい
る。

以下、図面を参照しながら、上述した従来の半導体装
置のダイボンド方法の一例について説明する。

第13図〜第16図は従来の半導体装置のダイボンド方法
の一例を説明するための図である。第13図，第14図にお
いて、１はリードフレーム、２はリードフレームの一部
でチップを載せる部分であるダイパッド、３はチップを
前記ダイパッド２に接着するための銀ペースト等の接着
剤、４は前記接着剤３を吐出するための治具であるマル
チノズル、５は前記接着剤３の容器であるシリンジ、６
は半導体集積回路のチップ、７は前記チップ６を搬送
し、前記ダイパッド２へ圧着するための治具するための
治具であるコレットである。

まず、第13図でシリンジ５に圧力をかけ、マルチノズ
ル４から接着剤３をリードフレーム１の一部であるダイ
パッド２に吐出する。次に、第14図で接着剤３の塗布さ
れたダイパッド２の上に、コレット７でチップ６を押し
付ける。この後に接着剤３を硬化すれば、チップ６はダ
イパッド２上に固定される。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来例の構成では、接着剤３をマ
ルチノズル４でダイパッド２上に吐出するため、接着剤
３が点在し、チップ６をコレット７で圧着した後に、第
15図に示すように接着剤３の中に気泡８が残ったり、あ
るいは第16図に示すように接着剤３の硬化時に気泡８が
膨張してチップ６が傾いたりして、半導体装置の品質を
損なっていた。これは、気泡８が接着剤３の中に残留す
ると、チップ６からの熱をダイパッド２に逃がすことが
できなかったり、接着剤３の強度が低下したり、接着剤
３が導電性のものである場合には、チップ６の裏面の一
様な電気的接続を損なうからである。また、チップ６が
傾くと次の工程でワイヤーボンドを行う場合に荷重がか
かりすぎたり、あるいは逆に少なかったりして、良好な
ワイヤーボンド品質を損なうことになる。

また、従来の接着方法においては、接着剤３を十分に
延ばし、安定な接着状態を得るために、チップ６を圧着
した状態でチップ６を水平方向にわずかに振動させる、
いわゆるスクライブという操作が必要である。このため
１つのチップ６を接着するのに、通常４秒近くもの時間
がかかる。このため半導体装置の生産性（いわゆるスル
ープット）が上がらないという問題もある。

本発明は上記従来例の問題点を解決するもので、接着
剤を均等の厚みに気泡の残留なく供給することのできる
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段この目的を達成するために本発明の半導体装置の製造
方法は、半硬化状態の樹脂または熱可塑性樹脂からな
り、実質的に均一な厚みをもつテープ状の接着剤にテー
プ状の剥離紙を貼りつけた接着テープをリードフレーム
のダイパッド表面に沿わせて順次送り出し、加熱転写治
具を用いて上記接着テープを上記剥離紙側から上記ダイ
パッド表面に加熱しながら押しつけて上記接着剤のみを
上記ダイパッド表面に転写し、その後上記ダイパッド表
面に転写された接着剤の表面にチップの裏面を押しつ
け、上記チップを上記接着剤を介して上記ダイパッドに
接着する半導体装置の製造方法であって、テープ状の接
着剤の両面にテープ状の剥離紙を貼りつけた接着テープ
を用い、上記接着テープを供給リールから順次送り出
し、熱転写位置の上流側に設けた第１の巻取リールで一
方の剥離紙のみを巻取り、上記接着剤をダイパッド表面
に転写した後、他方の剥離紙を上記熱転写位置の下流側
に設けた第２の巻取リールで巻取るものである。また供
給リールと巻取リールとをカセットケース内に収納し、
上記供給リールから上記巻取リールに向かって順次送ら
れる接着テープを、上記カセットケースに設けた切欠部
を通過させ、上記切欠部内に配置した加熱転写治具によ
って上記接着テープの接着剤をダイパッド表面に転写す
るものである。また接着テープの未接着部分の硬化を防
止するため、加熱転写治具を接着剤の転写時のみ加熱す
るものである。さらに加熱転写治具により接着テープを
剥離紙側からダイパッド表面に加熱しながら押しつけて
接着剤のみをダイパッド表面に転写する工程は、テープ
押圧面のテープ上流側端部、またはテープ上流側および
下流側の両端部に接着剤切断用の刃を有した加熱転写治
具によりテープを押しつけて、シャープな切断面を有し
た接着剤のみをダイパッド表面に転写するものである。

作用この構成によれば、厚みが均一な半硬化状態の熱硬化
性樹脂または熱可塑性樹脂接着剤を用いてチップをダイ
パッドに接着するため、気泡の発生もなく、チップの傾
きのない、高品質の半導体装置が実現できる。また、半
硬化状態の樹脂，熱可塑性樹脂からなる接着剤は、従来
の銀ペーストに比べて硬化時間が短く、しかもスクライ
ブの必要がないから、ダイボンド時間を大幅に短縮する
ことができ、その結果、半導体装置の生産性を飛躍的に
高めることができる。

実施例以下、本発明の一実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。第１図，第２図は本発明の一実施例におけ
る半導体装置の製造方法を示す図である。第１図，第２
図において、９は半硬化状態の樹脂または熱可塑性樹脂
からなる接着剤、10は前記接着剤９を保護するための剥
離紙、11は前記接着剤９及び前記剥離紙10を巻くための
リールである。接着剤９はテープ状の剥離紙10に対し実
質的に均一な厚さでスクリーン印刷されている。また、
12はヒーター、13は前記ヒーターの熱を前記剥離紙10を
通して前記接着剤９に加えるための加熱転写治具であ
る。なお、１はリードフレーム、２はダイパッド、６は
チップ、７はコレットで、これらは従来例の構成と同じ
である。

まず、第１図のリール11から、接着剤９及び剥離紙10
を引き出し、ダイパッド２の上まで来た時に、80〜150
℃に熱せられた加熱転写治具13で、剥離紙10を通して接
着剤９に熱を伝えつつ、接着剤９をダイパッド２に押し
付ける。

次に、加熱転写治具13を上方に引き上げると、押し付
けられた部分のうち、加熱された部分の接着剤９はダイ
パッド２の面に転写され、剥離紙10のみが加熱転写治具
13と共に上方に上がる。さらに第１図右側のリールを巻
くことにより新たに接着剤９が加熱転写治具13に供給さ
れる。一方、リードフレーム１を、新たなダイパッド２
が加熱転写治具13の下方に来るように、移動させ、上記
の接着剤９の転写工程を繰り返せば、容易にリードフレ
ーム１のダイパッド２に接着剤９を熱転写することがで
きる。

そして第２図に示すように、ダイパッド２に転写され
た接着剤９を加熱しながら、コレット７によりチップ６
を圧着し、接着剤９が半硬化状態の樹脂の場合には完全
硬化のための熱処理をすることにより、チップ６をダイ
パッド２に接着する。

以上のように本実施例によれば、均一の厚みを持った
気泡のない接着剤９を、加熱転写治具13により、連続し
てダイパッド２に容易に熱転写できるため、第３図に示
すように均一の厚みを持った気泡のない接着層が得ら
れ、なおかつ、チップ６が傾くことを防ぐことができ
る。

ところで、第１図〜第３図の実施例では、接着剤９を
あらかじめダイパッド２側に熱転写したが、逆に接着剤
９をあらかじめチップ６の裏面に熱転写しておき、その
後、接着剤９を介してチップ６をダイパッド２に接着し
てもよい。このようにチップ６側に接着剤９を熱転写す
る場合には、チップ６の両端を何らかの手段で固定して
おき、チップ６の裏側よりテープ状の剥離紙10および接
着剤９に圧力を加えなければならないから、作業自体は
多少困難になる。

この点、第１図〜第３図に示すようにダイパッド２に
接着剤９を熱転写する場合には、従来から使用されてい
るダイスボンド装置にリードフレーム１を載置し、従来
の銀ペースト等の接着剤を塗布する装置を熱転写装置に
置き替えるだけでよいから、従来のダイスボンド装置が
ほぼそのまま利用できるという利点がある。また、この
方法によれば、接着剤９の熱転写までの工程を、リード
フレームメーカで実施することも可能である。すなわ
ち、リードフレームメーカは、通常、リードフレームの
リードを固定するためのポリイミドサポートテープを貼
る設備を所有しており、この設備をそのまま利用して第
１図〜第３図の熱転写を実施することができる。したが
って、半導体メーカは、リードフレーム上に接着剤９を
熱転写したものをリードフレームメーカから納入するこ
とも可能であり、現行の取引の実態に合った製造，納入
が可能となる。

次に、接着剤９の転写方法について述べる。

転写方法のひとつとして、テープ状の接着剤をあらか
じめ必要な寸法に切断した後、ダイパッド２の表面に転
写する方法がある。第４図〜第６図はその一例を示すも
のである。第４図に示すように、リール11から引き出さ
れたテープ（接着剤９および剥離紙10）の一部をカッタ
ー14で切断し、必要な大きさのテープ片15を得る。この
テープ片15を第５図に示すように真空チャック16で吸着
し、第６図に示すようにリードフレーム１のダイパッド
２に圧着する。このとき、リードフレーム１を予め加熱
しておけば、接着剤９がダイパッド２の表面に熱転写さ
れ、剥離紙10のみが真空チャック16に吸着されて除去さ
れる。

一方、第１図に示すようにテープ状の接着剤をテープ
状のまま送り、剥離紙10を剥離しながら順次接着剤９を
熱転写する方法もある。第１図の実施例ではリールから
リールへ巻取るリール方式のものを示したが、第７図，
第８図に示すようなカセット方式を用いてもよい。

第７図，第８図において、カセットケース17内には供
給リール18と巻取リール19が設けられ、リール駆動軸20
の回転によってこれらのリール18,19間をガイドピン21,
22に案内されながらテープ23が矢印Ａ方向に送られる。
カセットケース17の下端中央には切欠部17aが設けられ
ており、切欠部17a内のテープ23の上方にヒータープレ
ート24の先端部が差し込まれている。ヒータープレート
24は軸25に上下動自在に取付けられており、軸25にはめ
込まれたコイルスプリング26によって常時上方向に押し
上げられ、通常はストッパ27に当たる位置に静止してい
る。

この状態から、駆動手段（図示せず）によりヒーター
プレート24をスプリング26の付勢力に抗して押し下げる
と、ヒータープレート24の先端部がテープ23をカセット
17の切欠部17aから下へ押し下げる。したがってカセッ
トケース17の下方にリードフレームを配置しておけば、
リードフレームのダイパッド表面にテープ23の接着剤を
圧着し、かつヒータープレート24の熱によって接着剤を
ダイパッド表面に転写させた後、剥離紙のみを巻取リー
ル19へ巻取ることができる。

第７図，第８図に示すカセット方式を用いた場合、第
１図のリール方式に比べて加熱転写装置を小型化でき
る。しかも品種毎にカセットを簡単に取替えることがで
きるから、多品種少量生産に対応しやすいという利点が
ある。

第１図に示すリール方式、第７図，第８図に示すカセ
ット方式のいずれにおいても、ヒーターの加熱方式とし
てコンスタントヒート方式とパルスヒート方式の２通り
が採用できる。

コンスタントヒート方式とは、ヒーター部分を常時加
熱する方式である。この方式にこれば、常時十分な加熱
状態が得られるから、転写時間が少なくて済むという利
点がある。その反面、ヒーター部分が常にテープの近く
にあるような加熱転写装置においては、テープの未接着
部分まで多少加熱されるため、未接着部分の硬化が促進
され、逆に好ましくない場合があるから注意を要する。

一方、パルスヒート方式とは、転写時のみヒーター部
分を加熱する方式である。この方式によれば、コンスタ
ントヒート方式のような欠点は解消されるが、十分な転
写温度まで上昇させるのに多少時間がかかるため、コン
スタントヒート方式に比べ接着時間が長くなる欠点があ
る。

したがって、求められるダイスボンドの品質や、チッ
プサイズ等々の諸条件を勘案して、コンスタントヒート
方式，パルスヒート方式のいずれかを採用する必要があ
る。

次に加熱転写治具の形状について述べる。

第１図の実施例に示したリール用の加熱転写治具13お
よび第７図，第８図に示したカセット用のヒータープレ
ート24は、いずれもその先端（テープ押圧面）が平坦で
ある。この場合、テープ押圧面の面粗度（平坦度）およ
び平行度が厳しく要求される。発明者らの実験によれ
ば、面粗度，平行度共に２〜３μｍ以内であれば良好な
熱転写が行われる。

ところで、このようにテープ押圧面が平坦な熱転写治
具を用いて熱転写を行なった場合、第９図（ａ），
（ｂ）に示すように、剥離紙10から剥離された後の接着
剤９の両端の切断面にギザギザが生じ、ダイスボンド品
質の向上のために好ましくない場合がある。

この問題を解決するためには第10図（ａ），（ｂ）に
示すように熱転写治具13（または第７図，第８図に示す
ヒータープレート24）の先端部の一端または両端に接着
剤切断用の刃28を設けるとよい。

第11図は第10図（ａ）に示した片刃の熱転写治具13を
用いて熱転写する状態を示したものである。テープの流
れの上流側の端に刃28を設けることにより、接着剤９に
適度な切れ目が出来るため、加圧転写後の切断が容易に
なり、ギザギザのないシャープな切断面が得られ、ダイ
スボンド品質を向上させることができる。なお、刃28の
高さは、加熱時の接着剤９のやわらかさや、熱転写治具
13の圧力等によって最適の高さに設定する必要がある
が、発明者らの実験によれば、テープの厚み（接着剤９
と剥離紙10の合計の厚み）が20μｍの場合、刃28の高さ
を５〜15μｍに設定すると良好な結果が得られた。

次にテープの材料について述べる。

まず接着剤９について述べる。接着剤９は、導電状の
接着剤と非導電性の接着剤とに大別される。

導電性の接着剤は銀粉（鱗偏状又は球状）を混入して
導電性をもたせたものである。導電性の接着剤は銀粉が
基材として作用するため、非導電性のものに比べて「の
び」が少なく、いわゆる「腰」の強いものになる。この
ため切断部にばらつきやギザギザが少なく、シャープな
形状が得られる。

一方、非導電性の接着剤はエポキシ系のものが主流で
あり、導電性のものに比べて安いという利点がある。し
かし、非導電性の接着剤は、基材として作用するものが
含まれていないため、「のび」が多く、いわゆる「腰」
が弱いため、切断しにくく、切断面の形状も不揃いにな
りやすい。したがって非導電性の接着剤を用いる場合に
は、第10図（ａ），（ｂ）に示したような刃28をもった
熱転写治具13を用いることが望ましい。

次に剥離紙10について述べる。

本発明においては、第12図（ａ）に示すような接着剤
９のみで剥離紙のないテープ、第12図（ｂ）に示すよう
な接着剤９の片面のみに剥離紙10を貼りつけたテープ、
第12図（ｃ）に示すような接着剤10の両面に剥離紙10を
貼りつけたテープの３種類が使用できる。

接着剤９自体に十分な「腰」と「張り」がある場合は
第12図（ａ）のような接着剤９のみのテープを使用すれ
ばよい。ただし、このテープは、第４図〜第６図に示し
た実施例、すなわち真空チャック16で吸着して、予め加
熱したリードフレーム１上に圧着する方法には使用でき
るが、第１図や第７図，第８図に示すような熱転写方式
には使用できない。第12図（ａ）のテープは両面とも剥
離紙で覆われていないため湿気を吸収しやすい。したが
って、テープの保管等には十分な注意を要する。

第12図（ｂ）に示す接着剤９の片面に剥離紙10を貼り
つけたテープは、第４図〜第６図に示した真空チャック
で吸着する方式、第１図，第７図，第８図に示した熱転
写方式のいずれにも利用できる。しかもリールに巻いて
おけば湿気を吸収することもないから、取扱いが容易に
なる。

第12図（ｃ）に示す接着剤９の両面に剥離紙10を貼り
つけたテープは吸湿しにくいという点では最も有利であ
る。しかし真空チャック方式，カセットタイプの熱転写
方式には使用できない。リール方式の場合は、上面の剥
離紙10を第１図に示すような巻取リールに巻取り、下面
の剥離紙10を、熱転写治具の上流側で別の巻取リールに
巻取ればよい。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の
ように半硬化状態の樹脂または熱可塑性樹脂の接着剤を
用いた場合、従来の銀ペーストを用いる方法に比べて次
のような効果が得られる。

まず、硬化時間が短い。銀ペーストの硬化時間は、ホ
ットプレート上で10〜40秒であるが、半硬化状態の樹脂
又は熱可塑性樹脂接着剤の硬化時間は、ホットプレート
上で１〜10秒であり、1/4〜1/10に短縮できる。

次に、スクライブが不要である。銀ペーストを用いる
場合、チップを圧着した後、気泡をつぶしながら銀ペー
ストを十分にのばす必要があるため、チップを微小振動
させる、いわゆるスクライブ工程が必要である。ところ
が、半硬化状態の樹脂又は熱可塑性樹脂は、チップ裏面
あるいはダイパッド表面に対する十分な「濡れ性」が得
られるから、スクライブをする必要がない。発明者らの
実験によれば、本発明を用いると、4mm平方のチップで
は、従来の銀ペーストを用いた場合に比べて約0.3秒短
縮でき、また10mm平方のチップでは３秒近くもの時間短
縮ができることを確認した。

このように、半硬化状態の樹脂又は熱可塑性樹脂接着
剤を用いると、硬化時間そのものが短い上、スクライブ
が不要であるため、トータルのダイスボンド時間を大幅
に短縮することができ、生産性（スループット）の向上
を図ることができる。

更に、銀ペーストを用いた場合、気泡が出来たり、硬
化時に気泡が膨張して、チップが傾くため、ダイスボン
ド品質およびその後のワイヤボンド品質を低下させると
いう問題があったが、本発明の実施例によれば、気泡が
出来ることもなく、チップが傾くこともない。したがっ
てダイスボンド品質，ワイヤボンド品質を共に良好なも
のにすることができる。

発明の効果本発明は半硬化状態の樹脂または熱可塑性樹脂の接着
剤を用いてチップをダイパッドに接着するものであるか
ら、気泡が出来ることもなく、チップが傾くこともな
く、きわめて高品質な半導体装置が得られる。しかも従
来の銀ペーストを用いる方法に比べて接着時間の短縮が
図れるから、生産性を大幅に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図，第３図は本発明の第１の実施例におけ
る半導体装置の製造方法を示す側面図、第４図，第５
図，第６図は本発明の第２の実施例における半導体装置
の製造方法を示す側面図、第７図，第８図は本発明の第
３の実施例に用いる熱転写装置の要部を示す正面断面図
および側面断面図、第９図，第10図，第11図は本発明の
第４の実施例に用いる熱転写治具およびその効果を説明
するための図、第12図は本発明の各実施例に用いるテー
プを示す側面図、第13図，第14図，第15図，第16図は従
来の半導体装置の製造方法を説明するための側面図であ
る。１……リードフレーム、２……ダイパッド、９……接着
剤、10……剥離紙、11,18,19……リール、12……ヒータ
ー、13……加熱転写治具、14……カッター、15……テー
プ片、16……真空チャック、17……カセットケース、17
a……切欠部、24……ヒータープレート、28……刃。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−131740（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−115729（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−22744（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半硬化状態の樹脂または熱可塑性樹脂から
なり、実質的に均一な厚みをもつテープ状の接着剤にテ
ープ状の剥離紙を貼りつけた接着テープをリードフレー
ムのダイパッド表面に沿わせて順次送り出し、加熱転写
治具を用いて上記接着テープを上記剥離紙側から上記ダ
イパッド表面に加熱しながら押しつけ上記接着剤のみを
上記ダイパッド表面に転写し、その後上記ダイパッド表
面に転写された接着剤の表面にチップの裏面を押しつ
け、上記チップを上記接着剤を介して上記ダイパッドに
接着する半導体装置の製造方法において、上記接着テー
プはテープ状の接着剤の両面にテープ状の剥離紙を貼り
つけた接着テープであって、上記接着テープを供給リー
ルから順次送り出し、熱転写位置の上流側に設けた第１
の巻取リールで一方の剥離紙のみを巻取り、上記接着剤
をダイパッド表面に転写した後、他方の剥離紙を上記熱
転写位置の下流側に設けた第２の巻取リールで巻取るこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】半硬化状態の樹脂または熱可塑性樹脂から
なり、実質的に均一な厚みをもつテープ状の接着剤の片
面にテープ状の剥離紙を貼りつけた接着テープを供給リ
ールからリードフレームのダイパッド表面に沿わせて順
次送り出し、加熱転写治具を用いて上記接着テープを上
記剥離紙側から上記ダイパッド表面に加熱しながら押し
つけて上記接着剤のみを上記ダイパッド表面に転写した
後、上記接着剤を転写した後の剥離紙のみを順次巻取リ
ールに巻取るとともに、上記ダイパッド表面に転写され
た接着剤の表面にチップの裏面を押しつけ、上記チップ
を上記接着剤を介して上記ダイパッドに接着する半導体
装置の製造方法において、上記供給リールと巻取リール
とをカセットケース内に収納し、上記供給リールから上
記巻取リールに向かって順次送られる接着テープを、上
記カセットケースに設けた切欠部を通過させ、上記切欠
部内に配置した加熱転写治具によって上記接着テープの
接着剤をダイパッド表面に転写することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
【請求項３】半硬化状態の樹脂または熱可塑性樹脂から
なり、実質的に均一な厚みをもつテープ状の接着剤にテ
ープ状の剥離紙を貼りつけた接着テープをリードフレー
ムのダイパッド表面に沿わせて順次送り出し、加熱転写
治具を用いて上記接着テープを上記剥離紙側から上記ダ
イパッド表面に加熱しながら押しつけて上記接着剤のみ
を上記ダイパッド表面に転写し、その後上記ダイパッド
表面に転写された接着剤の表面にチップの裏面を押しつ
け、上記チップを上記接着剤を介して上記ダイパッドに
接着する半導体装置の製造方法において、上記加熱転写
治具を接着剤の転写時のみ加熱することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
【請求項４】半硬化状態の樹脂または熱可塑性樹脂から
なり、実質的に均一な厚みをもつテープ状の接着剤にテ
ープ状の剥離紙を貼りつけた接着テープをリードフレー
ムのダイパッド表面に沿わせて順次送り出し、加熱転写
治具を用いて上記接着テープを上記剥離紙側から上記ダ
イパッド表面に加熱しながら押しつけて上記接着剤のみ
を上記ダイパッド表面に転写し、その後上記ダイパッド
表面に転写された接着剤の表面にチップの裏面を押しつ
け、上記チップを上記接着剤を介して上記ダイパッドに
接着する半導体装置の製造方法において、上記加熱転写
治具により接着テープを剥離紙側からダイパッド表面に
加熱しながら押しつけて接着剤のみをダイパッド表面に
転写する工程は、テープ押圧面のテープ上流側端部、ま
たはテープ上流側および下流側の両端部に接着剤切断用
の刃を有した加熱転写治具によりテープを押しつけて接
着剤のみをダイパッド表面に転写することを特徴とする
半導体装置の製造方法。