JP4002739B2 - Adhesive sheet for semiconductor device manufacturing - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレームに剥離可能に貼着され、ＱＦＮ等の半導体装置（半導体パッケージ）を製造する際に用いて好適な半導体装置製造用粘着シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型パソコン、携帯電話等の電子機器の小型化、多機能化に伴い、電子機器を構成する電子部品の小型化、高集積化の他、電子部品の高密度実装技術が必要になっている。
このような背景下、従来のＱＦＰ（Quad Flat Package）やＳＯＰ（Small Outline Package）等の周辺実装型の半導体装置に代わって、高密度実装が可能なＣＳＰ（Chip Size Package）等の面実装型の半導体装置が注目されている。また、ＣＳＰの中でも特にＱＦＮ（Quad Flat Non-lead）は、従来の半導体装置の製造技術を適用して製造できるため好適であり、主に１００ピン以下の少端子型の半導体装置として用いられている。
【０００３】
従来、ＱＦＮの製造方法として、概略下記の方法が知られている。
はじめに、粘着シート貼着工程において、リードフレームの一方の面に粘着シートを貼着し、次いで、ダイアタッチ工程において、リードフレームに複数形成された半導体素子搭載部（ダイパッド部）に、ＩＣチップ等の半導体素子を各々搭載する。次に、ワイヤボンディング工程において、リードフレームの各半導体素子搭載部の外周に沿って配設された複数のリードと半導体素子とをボンディングワイヤにより電気的に接続する。
次に、樹脂封止工程において、リードフレームに搭載された半導体素子を封止樹脂により封止し、その後、粘着シートをリードフレームから剥離することにより、複数のＱＦＮが配列されたＱＦＮユニットを形成することができ、このＱＦＮユニットを各ＱＦＮ毎にダイシングすることにより、複数のＱＦＮを同時に製造することができる。
【０００４】
以上概略説明したＱＦＮの製造方法において、リードフレームに貼着する粘着シートとしては、耐熱性フィルムを基材とし、この基材の一方の面に、アクリル系粘着剤やゴム系粘着剤からなる粘着剤層を具備するものが広く用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アクリル系粘着剤からなる粘着剤層を具備する粘着シートを用いた場合、ワイヤボンディング工程において、ボンディングワイヤとリードとの間の接続不良が発生することがあった。以下、ボンディングワイヤとリードとの接続不良のことを「ワイヤボンディング不良」と称する。また、樹脂封止工程において、粘着シートの貼着力が低下して、リードフレームと粘着シートとが部分的に剥離し、その結果、リードフレームと粘着シートとの間に封止樹脂が流入し、リードの外部接続用部分（リードの粘着シートを貼着した側の面）に封止樹脂が付着する、いわゆる「モールドフラッシュ」が発生することがあった。
【０００６】
また、ゴム系粘着剤からなる粘着剤層を具備する粘着シートを用いた場合、粘着シートとリードフレーム若しくは封止樹脂との間の貼着力が強くなりすぎ、粘着シートをリードフレームから剥離した後に、リードの外部接続用部分に粘着剤が残る「糊残り」が発生することがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＱＦＮ等の半導体装置の製造に用いた場合に、ワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りを防止することができ、半導体装置の不良品化を防止することができる半導体装置製造用粘着シートを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置製造用粘着シート（以下、単に「粘着シート」と称すことがある。）は、耐熱性基材の一方の面に粘着剤層を具備し、リードフレームに剥離可能に貼着される半導体装置製造用粘着シートにおいて、前記粘着剤層が、平均分子量が１０，０００〜１，５００，０００のポリオルガノシロキサンを含有するシリコーン系粘着剤を用いて形成され、１５０〜２００℃における動的弾性率が１．０×１０4Ｐａ以上であることを特徴とする。
【０００９】
なお、本明細書において、「耐熱性基材」は、「本発明の粘着シートを用いてＱＦＮ等の半導体装置を製造する際のダイアタッチ工程、ワイヤボンディング工程、樹脂封止工程における最高熱処理温度以上の耐熱性を有する基材」のことを意味するものとする。また、「シリコーン系粘着剤を用いて形成された層」とは、「シリコーン系粘着剤を乾燥してなる層」若しくは「シリコーン系粘着剤を硬化してなる層」のうちいずれかを意味するものとする。また、本明細書における粘着剤層の動的弾性率の測定方法については、「実施例」の項において説明する。
【００１０】
本発明者は、粘着剤層が耐熱性に優れたシリコーン系粘着剤からなると共に、粘着剤層の１５０〜２００℃における動的弾性率が１．０×１０4Ｐａ以上である本発明の粘着シートを用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、ワイヤボンディング不良を防止することができることを見出した。
なお、ワイヤボンディング工程においては、熱と超音波によりボンディングワイヤをリードフレームに圧着するが、粘着剤層を上記構成とすることにより、粘着剤層に超音波が吸収されにくくなり、その結果、リードフレームの振動が低減され、ワイヤボンディング不良を防止することができると考えられる。
【００１１】
また、平均分子量が１０，０００〜１，５００，０００のポリオルガノシロキサンを含有するシリコーン系粘着剤を用いて粘着剤層を構成することにより、粘着剤層の硬化後の剥離性を向上することができることを見出し、本発明の粘着シートを用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、粘着シートをリードフレームから良好に剥離することができ、粘着シートを剥離した後の糊残りを防止することができることを見出した。
【００１２】
さらに、上記構成を有する本発明の粘着シートが、１５０〜２００℃の高温下においても十分な貼着力を有することを見出し、本発明の粘着シートを用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、樹脂封止工程におけるリードフレームと粘着シートとの剥離を抑制することができ、モールドフラッシュを防止することができることを見出した。
【００１３】
また、前記粘着剤層を１８０℃で１時間加熱したときの質量減少率が５％以下であることが好ましく、かかる構成の本発明の粘着シートを用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、ダイアタッチ工程において、粘着剤層の熱分解により発生する分解物を低減し、分解物によるリードフレームの汚染を低減することができるので、後のワイヤボンディング工程におけるワイヤボンディング不良を防止することができることを見出した。なお、本明細書における質量減少率の測定方法については、「実施例」の項において説明する。
【００１４】
本発明の半導体装置製造用粘着シートにおいて、シリコーン系粘着剤に含有されるポリオルガノシロキサンとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリアルキルアルケニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンが、耐熱性が高く好適である。
また、シリコーン系粘着剤としては、ポリアルキルアルケニルシロキサンと、硬化剤であるポリアルキル水素シロキサンとを含有する付加反応型のシリコーン系粘着剤が特に好適であり、かかる構成の粘着剤を用いることにより、本発明の粘着シートを用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造した場合に、粘着シート貼着工程や、ダイアタッチ工程等において粘着剤の硬化反応が進行しても有機物等が発生する恐れがなく、リードフレームを汚染しないため好適である。
【００１５】
以上説明したように、本発明の粘着シートを用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、ワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りを防止することができ、半導体装置の不良品化を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体装置製造用粘着シート（粘着シート）の構造について詳述する。
図１に示すように、本発明の粘着シート１０は、耐熱性基材１１の一方の面に、シリコーン系粘着剤を用いて形成された粘着剤層１２を具備してなり、本発明において、粘着剤層１２の構造が特に特徴的なものとなっている。
【００１７】
ここで、耐熱性基材１１としては、粘着シート１０をリードフレームに貼着する際や剥離する際の取り扱い性が容易であることから、柔軟性を有する耐熱性フィルムが好適である。
粘着シート１０を用いてＱＦＮ等の半導体装置を製造する際に、粘着シート１０は１５０〜２００℃の高温に曝されるが、耐熱性基材１１として柔軟性を有する耐熱性フィルムを用いた場合、耐熱性基材１１の線膨張係数はガラス転位温度Ｔｇ以上になると急激に増加し、金属からなるリードフレームとの線膨張差が大きくなり、耐熱性基材１１とリードフレームに反りが発生する恐れがある。そして、このように、耐熱性基材１１とリードフレームに反りが発生した場合には、樹脂封止工程において、モールド金型の位置決めピンにリードフレームを装着することができず、位置ずれ不良を起こす恐れがある。
【００１８】
従って、耐熱性基材１１として柔軟性を有する耐熱性フィルムを用いる場合、用いる耐熱性フィルムのＴｇは１５０℃以上であることが好ましく、１８０℃以上であることがより好ましい。また、用いる耐熱性フィルムの１５０〜２００℃における線膨張係数が１０〜５０ｐｐｍ／℃であることが好ましく、１５〜４０ｐｐｍ／℃であることがより好ましい。かかる特性を有する耐熱性フィルムとしては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、トリアセチルセルロース、ポリエーテルイミド等からなるフィルムを例示することができる。
【００１９】
なお、本明細書における耐熱性フィルムの「線膨張係数」は、耐熱性フィルムを２００℃で１時間加熱した後、５×２５ｍｍに切断してＴＭＡ（Thermal Mechanical Analyzer、真空理工社製ＴＭ９３００）に装着し、荷重を１ｇとし、１５０℃から３℃／ｍｉｎで２００℃まで昇温した時に得られたデータに基づいて下記式（１）により算出されるものとする。
線膨張係数＝ΔＬ／Ｌ・Δｔ・・・（１）
但し、ΔＬはサンプルの伸びた長さ、Ｌはサンプルの基の長さ、Δｔは５０℃（２００℃−１５０℃）を示している。
【００２０】
次に、本発明の粘着シート１０を構成する粘着剤層１２の構造について詳述する。本発明において、粘着剤層１２は、平均分子量が１０，０００〜１，５００，０００、好ましくは１００，０００〜１，０００，０００のポリオルガノシロキサンを含有するシリコーン系粘着剤を用いて形成され、１５０〜２００℃における動的弾性率が１．０×１０4Ｐａ以上の層である。
【００２１】
シリコーン系粘着剤は、ポリオルガノシロキサンと、ポリオルガノシロキサンに架橋して粘着剤を硬化する硬化剤（架橋剤）とを主体として構成されるものであり、粘着剤層１２は、耐熱性基材１１の一方の面にシリコーン系粘着剤を塗布した後、シリコーン系粘着剤を乾燥若しくは硬化して得られる。なお、耐熱性基材１１上にシリコーン系粘着剤を塗布する方法としては、耐熱性基材１１上に直接粘着剤を塗布するキャスティング法や、粘着剤を離型性フィルム上に一旦塗布して、乾燥した後、耐熱性基材１１上にラミネート法により転写する方法等がある。
【００２２】
シリコーン系粘着剤に含有されるポリオルガノシロキサンとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリアルキルアルケニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンが、耐熱性が高く好適である。
シリコーン系粘着剤は、その硬化反応機構から、硬化剤として過酸化物を用いる有機過酸化物硬化型と、ポリオルガノシロキサンに付加反応により結合（架橋）して粘着剤を硬化する硬化剤を用いる付加反応型に分類されるが、有機過酸化物硬化型のシリコーン系粘着剤を用いた場合には、硬化反応過程でラジカルの残査である低分子の有機物が発生する。そのため、有機過酸化物硬化型のシリコーン系粘着剤からなる粘着剤層を具備する粘着シートを用いてＱＦＮ等の半導体装置を製造する場合には、粘着シート貼着工程や、ダイアタッチ工程等において、有機過酸化物硬化型のシリコーン系粘着剤の硬化反応が進行してリードフレームを汚染し、ワイヤボンディング不良が発生する恐れがある。従って、このような恐れのない付加反応型のシリコーン系粘着剤を用いることがより好ましい。
【００２３】
具体的には、ポリオルガノシロキサンとしてポリジメチルシロキサンを用いる場合には、ポリジメチルシロキサンが不飽和結合を有さず付加反応が進行しないため、硬化剤として過酸化物を用いる有機過酸化物硬化型のシリコーン系粘着剤のみが得られる。これに対して、ポリオルガノシロキサンとしてポリアルキルアルケニルシロキサンを用いる場合には、ポリアルキルアルケニルシロキサンが不飽和結合のあるビニル基を有するため、ビニル基と反応する活性水素基を有するポリアルキル水素シロキサン等を硬化剤として添加し、白金系触媒を添加することにより、付加反応型のシリコーン系粘着剤を得ることができる。この付加反応型のシリコーン系粘着剤は１００〜１４０℃で数分間加熱することにより硬化する。
【００２４】
また、上述のように、粘着剤層を形成するために用いるシリコーン系粘着剤に含有されるポリオルガノシロキサンの平均分子量は１０，０００〜１，５００，０００、好ましくは１００，０００〜１，０００，０００である。ポリオルガノシロキサンの平均分子量をこのように規定することにより、粘着剤層１２の硬化後の剥離性を向上することができ、本発明の粘着シート１０を用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、粘着シート１０をリードフレームから良好に剥離することができ、粘着シート１０を剥離した後の糊残りを防止することができる。
【００２５】
なお、ポリオルガノシロキサンの平均分子量が１０，０００未満では、粘着剤層１２が硬化した後の凝集力が低くなり、リードフレームから剥離する際に糊残りが発生する恐れがある。また、ポリオルガノシロキサンの平均分子量が１，５００，０００を超えた場合には、シリコーン系粘着剤を調製する際に、ポリオルガノシロキサンの有機溶剤への溶解性が低下し、均一な粘着剤が得られない恐れがあり、耐熱性基材１１上に均一に粘着剤層１２を形成することが困難になる。なお、粘着剤層１２の膜厚等が不均一になった場合には、粘着シート１０とリードフレームとの間の密着力が部分的に低下するため、樹脂封止工程においてモールドフラッシュが起こりやすくなり、好ましくない。
【００２６】
また、シリコーン系粘着剤として、ポリアルキルアルケニルシロキサンとポリアルキル水素シロキサンとを含有する付加反応型の粘着剤を用いる場合、ポリアルキル水素シロキサンの平均分子量は５００〜１０，０００であることが好ましい。ポリアルキル水素シロキサンの平均分子量が５００より小さい場合には、主剤であるポリアルキルアルケニルシロキサンと混合した際の反応性が高くなりすぎて、粘着剤を耐熱性基材１１に塗布する前に硬化反応が進行し、均一な粘着剤層１２を形成することが難しくなる恐れがある。また、ポリアルキル水素シロキサンの平均分子量が１０，０００を超えた場合には、ポリアルキルアルケニルシロキサンとの反応性が低くなりすぎて、粘着剤層１２が硬化した後の凝集力が低くなり、リードフレームから剥離する際に糊残りが発生する恐れがある。
【００２７】
また、上述のように、粘着剤層１２の１５０〜２００℃における動的弾性率は１．０×１０4Ｐａ以上であり、かかる構成の本発明の粘着シート１０を用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、ワイヤボンディング工程において、粘着剤層１２に超音波が吸収されにくくなり、その結果、粘着剤層１２に接するリードフレームの振動が低減され、ワイヤボンディング不良を防止することができる。なお、粘着剤層１２の１５０〜２００℃における動的弾性率が１．０×１０4Ｐａ未満の場合には、ワイヤボンディング工程において、粘着剤層１２が超音波を吸収してリードフレームが振動し、ワイヤボンディング不良が発生する恐れがあるため、好ましくない。
【００２８】
また、以上のように粘着剤層１２を構成することにより、１５０〜２００℃においても粘着シート１０の粘着剤層１２に十分な貼着力を発現させることができ、本発明の粘着シート１０を用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、樹脂封止工程におけるリードフレームと粘着シートとの剥離を抑制することができ、モールドフラッシュを防止することができる。
【００２９】
また、粘着剤層１２を１８０℃で１時間加熱したときの質量減少率が５％以下であることが好ましく、３．５％以下であることがより好ましく、かかる構成の本発明の粘着シート１０を用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、ダイアタッチ工程において、粘着剤層１２の熱分解により発生する分解物を低減し、分解物によるリードフレームの汚染を低減することができるので、後のワイヤボンディング工程におけるワイヤボンディング不良を防止することができる。
【００３０】
また、平均分子量が１０，０００〜１，５００，０００のポリオルガノシロキサンを、１０質量％以上、好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上含有するシリコーン系粘着剤を用いて粘着剤層１２を構成することが好ましく、かかる構成の本発明の粘着シート１０を用いてＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、ワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りを防止することができる。
【００３１】
本発明の粘着剤シート１０は以上のように構成され、本発明の粘着シート１０を用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、ワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りを防止することができ、半導体装置の不良品化を防止することができる。
【００３２】
なお、本発明の粘着シート１０の粘着剤層１２を形成するために用いるシリコーン系粘着剤には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した以外の成分を適宜配合することができる。
例えば、粘着剤層１２の線膨張係数や熱伝導率、表面タックや貼着性を調整若しくは制御すること等を目的として、シリコーン系粘着剤に無機又は有機のフィラーを含有させることは好適である。無機フィラーとしては、粉砕型シリカ、溶融型シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、窒化チタン、窒化珪素、窒化硼素、硼化チタン、硼化タングステン、炭化珪素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、マイカ、酸化亜鉛、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン、あるいはこれらの表面にトリメチルシロキシル基等を導入したもの等を例示することができる。また、有機フィラーとしては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ナイロン、他のシリコーン樹脂等を例示することができる。これらフィラーの配合量は、ポリオルガノシロキサン１００質量部に対して、１〜５００質量部が好ましく、３〜２００質量部がより好ましく、５〜１００質量部が特に好ましい。
【００３３】
また、本発明の粘着シート１０の粘着剤層１２上に剥離可能な保護フィルムを貼着し、半導体装置製造直前に保護フィルムを剥離する構成としても良い。この場合には、粘着シート１０が製造されてから使用されるまでの間に、粘着剤層１２が損傷されることを防止することができる。保護フィルムとしては離型性を有するものであればいかなるフィルムを用いても良く、例えばポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等のフィルムや、これらフィルムの表面をシリコーン樹脂又はフッ素化合物で離型処理したフィルム等を例示することができる。
【００３４】
次に、図２、図３に基づいて、以上の本発明の粘着シート１０を用いて、半導体装置を製造する方法の一例について簡単に説明する。以下、半導体装置としてＱＦＮを製造する場合を例として説明する。なお、図２はリードフレームを半導体素子を搭載する側から見た時の概略平面図であり、図３（ａ）〜（ｆ）は、図２に示すリードフレームからＱＦＮを製造する方法を示す工程図であって、リードフレームを図２のＡ−Ａ’線に沿って切断した時の拡大概略断面図である。
【００３５】
はじめに、平面視、図２に示す概略構成のリードフレーム２０を用意する。リードフレーム２０は、ＩＣチップ等の半導体素子を搭載する島状の複数の半導体素子搭載部（ダイパッド部）２１を具備し、各半導体素子搭載部２１の外周に沿って多数のリード２２が配設されたものである。
【００３６】
次に、図３（ａ）に示すように、粘着シート貼着工程において、リードフレーム２０の一方の面上に、本発明の粘着シート１０を粘着剤層１２（図示略）側がリードフレーム２０側となるように貼着する。なお、粘着シート１０をリードフレーム２０に貼着する方法としては、ラミネート法等が好適である。
次に、図３（ｂ）に示すように、ダイアタッチ工程において、リードフレーム２０の半導体素子搭載部２１に、粘着シート１０が貼着されていない側からＩＣチップ等の半導体素子３０を、ダイアタッチ剤（図示略）を用いて搭載する。
【００３７】
次に、図３（ｃ）に示すように、ワイヤボンディング工程において、半導体素子３０とリードフレーム２０のリード２２とを、金ワイヤ等のボンディングワイヤ３１を介して電気的に接続する。
次に、図３（ｄ）に示すように、樹脂封止工程において、図３（ｃ）に示す製造途中の半導体装置を金型内に載置し、封止樹脂（モールド剤）を用いてトランスファーモールド（金型成型）することにより、半導体素子３０を封止樹脂４０により封止する。
次に、図３（ｅ）に示すように、粘着シート１０をリードフレーム２０から剥離することにより、複数のＱＦＮ５０が配列されたＱＦＮユニット６０を形成することができる。最後に、図３（ｆ）に示すように、ＱＦＮユニット６０を各ＱＦＮ５０毎にダイシングすることにより、複数のＱＦＮ５０を製造することができる。
【００３８】
このように本発明の粘着シート１０を用いてＱＦＮ等の半導体装置を製造することにより、ワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りを防止することができ、半導体装置の不良品化を防止することができる。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例及び比較例について説明する。
各実施例、比較例において、粘着剤を調製して粘着シートを作製し、得られた粘着剤や粘着シートの評価を行った。なお、耐熱性基材としては、いずれもＴｇが４９０℃、１５０〜２００℃における線膨張係数が１２ｐｐｍ／℃、厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを用いた。以下、各実施例、比較例における粘着剤及び粘着シートの調製方法、並びに得られた粘着剤や粘着シートの評価項目と評価方法について説明する。
【００４０】
（実施例１）
平均分子量が５００，０００のポリアルキルアルケニルシロキサンと白金触媒とを含有する溶液（ＴＳＲ−１５１２、固形分濃度６０％、ＧＥ東芝シリコーン社製）とポリアルキル水素シロキサン（ＣＲ−５１、平均分子量１３００、ＧＥ東芝シリコーン社製）とを質量比１００：１で混合して、付加反応型のシリコーン系粘着剤を調製した。
次いで、耐熱性基材上に、乾燥後の厚さが８μｍになるように上記粘着剤を塗布して粘着剤層を形成した後、１６０℃で１５分間加熱することにより、粘着剤層を乾燥及び硬化させて、本発明の粘着シートを得た。
【００４１】
（実施例２）
平均分子量４００，０００のポリアルキルアルケニルシロキサンと白金触媒とを含有する溶液（ＴＳＲ−１５１６、固形分濃度６０％、ＧＥ東芝シリコーン社製）とポリアルキル水素シロキサン（ＣＲ−５０、平均分子量２０００、ＧＥ東芝シリコーン社製）を質量比１００：１で混合して、付加反応型のシリコーン系粘着剤を調製した。
次いで、耐熱性基材上に、乾燥後の厚さが８μｍになるように上記粘着剤を塗布して粘着剤層を形成した後、１６０℃で１５分間加熱することにより、粘着剤層を乾燥及び硬化させて、本発明の粘着シートを得た。
【００４２】
（実施例３）
ポリジメチルシロキサン（ＫＲ−１０１−１０、平均分子量２４０，０００、信越化学社製）とベンジルパーオキサイド（ナイバーＢ、日本油脂社製）を質量比１００：１で混合して、有機過酸化物硬化型のシリコーン系粘着剤を調製した。
次いで、耐熱性基材上に、乾燥後の厚さが８μｍになるように上記粘着剤を塗布して粘着剤層を形成した後、１６０℃で１５分間加熱することにより、粘着剤層を乾燥及び硬化させて、本発明の粘着シートを得た。
【００４３】
（比較例１）
アクリル系共重合体（ＳＫダイン１１３１Ｂ、固形分濃度４０％、総研化学社製）にイソシアネート（コロネートＬ−４０、日本ポリウレタン社製）を質量比１００：１で混合して、アクリル系粘着剤を調製した。
次いで、耐熱性基材上に、乾燥後の厚さが８μｍになるように上記粘着剤を塗布して粘着剤層を形成した後、１００℃で５分間加熱することにより、粘着剤層を乾燥させ、さらに、３０℃で７日間放置して硬化させて、粘着シートを得た。
【００４４】
（比較例２）
エポキシ樹脂（エピコート８２８、油化シェル社製）、エポキシ硬化剤（レヂトップＰＳＭ４２６１、群栄化学社製）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ニッポール１００１、日本ゼオン社製）を質量比４０：３０：３０で混合して、ゴム系粘着剤を調製した。
次いで、耐熱性基材上に、乾燥後の厚さが８μｍになるように上記粘着剤を塗布して粘着剤層を形成した後、１３０℃で５分間加熱することにより、粘着剤層を乾燥させて、粘着シートを得た。
【００４５】
（比較例３）
ポリアルキルアルケニルシロキサン（平均分子量５０，０００）とポリアルキル水素シロキサン（平均分子量２，０００）と白金触媒を質量比１００：１：０．１で混合して、付加反応型のシリコーン系粘着剤を調製した。
次いで、耐熱性基材上に、乾燥後の厚さが８μｍになるように上記粘着剤を塗布して粘着剤層を形成した後、１２０℃で５分間加熱することにより、粘着剤層を乾燥及び硬化させて、粘着シートを得た。
【００４６】
なお、上記実施例、比較例において、シリコーン系粘着剤を調製したものについては、用いたシリコーン樹脂の平均分子量を以下のように測定した。
すなわち、テトラヒドロフランを溶剤として、０．２質量％のシリコーン樹脂溶液を調整し、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィ）装置を用い、樹脂分離用のカラムにＫＦ−８０６Ｌ（昭和電工社製）を直列に２本並べて測定を行い、平均分子量を求めた。
【００４７】
（評価項目及び評価方法）
＜動的弾性率＞
各実施例、比較例において得られた粘着剤を表面が平滑なテフロン（登録商標）シート上に厚さ１ｍｍになるように塗布して粘着剤層を形成し、各実施例、比較例において粘着シートを作製した時と同じ条件で、粘着剤層の乾燥若しくは硬化を行い、粘着剤層付きテフロン（登録商標）シートを作製した。
得られたサンプルを直径７ｍｍの円盤状に切断し、弾性率測定装置（レオストレス、ｈａａｋｅ社製）を用い、周波数を１Ｈｚ、昇温速度を３℃／ｍｉｎ、温度範囲を１５０〜２００℃、荷重を３Ｎとして、粘着剤層の動的弾性率の測定を行った。
【００４８】
＜質量減少率＞
粘着剤層の動的弾性率測定と同様に、粘着剤層付きテフロン（登録商標）シートを作製した後、粘着剤層のみを剥離し、剥離した粘着剤層を示差熱天秤（セイコーインスツルメンツ社製、ＴＧ／ＤＴＡ３２０）を用い、１８０℃で１時間加熱したときの質量減少率を測定した。
【００４９】
＜ワイヤボンディング性＞
各実施例、比較例において得られた粘着シートを、外寸２００×６０ｍｍのＱＦＮ用リードフレーム（Ａｕ−Ｐｄ−ＮｉメッキＣｕリードフレーム、８×３２個（計２５６個）のマトリックス配列、パッケージサイズ５×５ｍｍ、モールドエリア１８０×４０ｍｍ、３２ピン）にラミネート法により貼着した。次いで、エポキシ系ダイアタッチ剤を用いてアルミが蒸着されたダミーチップ（３ｍｍ□、厚さ０．４ｍｍ）をリードフレームの半導体素子搭載部に搭載した後、ワイヤボンダー（ＦＢ１３１、カイジョー社製）を用い、加熱温度を１８０℃、周波数を６０ｋHz、荷重を１５０ｇｆ、処理速度を１０ｍｓｅｃ／ピンとして、ダミーチップとリードとを金ワイヤにより電気的に接続した。得られたパッケージ２５６個を検査し、リード側接続不良が発生したパッケージ数を、ワイヤボンディング不良の発生個数として検出した。
【００５０】
＜モールドフラッシュ＞
ワイヤボンディング性の評価後のパッケージをエポキシ系モールド剤（O-クレゾールノボラックエポキシ系、フィラー量８５質量％）を用い、加熱温度を１８０℃、圧力を１０ＭＰａ、処理時間を３分間として、トランスファーモールド(金型成型)により、ダミーチップをモールド剤により封止した。
樹脂封止後のパッケージ２５６個を検査し、リードの外部接続用部分（リードの粘着シート側の面）にモールド剤が付着しているパッケージ数を、モールドフラッシュの発生個数として検出した。
【００５１】
＜糊残り＞
モールドフラッシュ評価と同様にダミーチップをモールド剤により封止した後、粘着シートをリードフレームから剥離速度５００ｍｍ／ｍｉｎの条件で剥離した。粘着シート剥離後のパッケージ２５６個を検査し、リードの外部接続用部分（リードの粘着シートを貼着した側の面）に粘着剤が付着しているパッケージ数を、糊残りの発生個数として検出した。
【００５２】
（結果）
各実施例、比較例において得られた評価結果を表１に示す。但し、表１において、動的弾性率は１５０〜２００℃で測定した時の粘着剤層の動的弾性率の最小値を示している。
表１に示すように、平均分子量が１０，０００〜１，５００，０００のポリオルガノシロキサンを含有するシリコーン系粘着剤を用いて粘着剤層を形成し、粘着剤層の１５０〜２００℃における動的弾性率が１．０×１０4Ｐａ以上である粘着シートを作製した実施例１〜３において、得られた粘着剤層の質量減少率は０．８〜３．２％と小さく、得られた粘着シートを用いて評価を行った結果、ワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りは全く発生しないか、発生してもその発生個数は極めて少なかった。
【００５３】
これに対して、アクリル系粘着剤を用いて粘着剤層を形成し、粘着剤層の１５０〜２００℃における動的弾性率が１．０×１０4Ｐａ未満である粘着シートを作製した比較例１においては、粘着剤層の質量減少率は５．６％と大きく、得られた粘着シートを用いて評価を行った結果、高い確率でワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りが発生した。
【００５４】
また、ゴム系粘着剤を用いて粘着剤層を形成し、粘着剤層の１５０〜２００℃における動的弾性率が１．０×１０4Ｐａ以上である粘着シートを作製した比較例２においては、粘着剤層の質量減少率は３．８％と小さく、得られた粘着シートを用いて評価を行った結果、ワイヤボンディング不良の発生個数を少なくすることができ、モールドフラッシュが全く発生しなかったものの、高い確率で糊残りが発生した。
【００５５】
また、平均分子量が１０，０００〜１，５００，０００のポリオルガノシロキサンを含有するシリコーン系粘着剤を用いて粘着剤層を形成し、粘着剤層の１５０〜２００℃における動的弾性率が１．０×１０4Ｐａ未満である粘着シートを作製した比較例３においては、粘着剤層の質量減少率は１．８％と小さかったものの、得られた粘着シートを用いて評価を行った結果、高い確率でワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りが発生した。
【００５６】
以上の結果から、本発明の粘着シートを用いて半導体装置を製造することにより、ワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りを防止し、半導体装置の不良品化を防止することができることが判明した。
【００５７】
【表１】

Figure 0004002739
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の半導体装置製造用粘着シートにおいては、平均分子量が１０，０００〜１，５００，０００のポリオルガノシロキサンを含有するシリコーン系粘着剤を用いて粘着剤層を形成し、かつ粘着剤層の１５０〜２００℃における動的弾性率を１．０×１０4Ｐａ以上とする構成を採用した。
かかる構成を採用することにより、本発明の半導体装置製造用粘着シートを用いて、ＱＦＮ等の半導体装置を製造する際に、ワイヤボンディング不良、モールドフラッシュ、糊残りを防止し、半導体装置の不良品化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の半導体装置製造用粘着シートの構造を示す概略断面図である。
【図２】 図２は、本発明の半導体装置製造用粘着シートを用いてＱＦＮを製造する際に用いて好適なリードフレームの構造を示す概略平面図である。
【図３】 図３（ａ）〜（ｆ）は、本発明の半導体装置製造用粘着シートを用いてＱＦＮを製造する方法の一例を示す工程図である。
【符号の説明】
１０ 半導体装置製造用粘着シート
１１ 耐熱性基材
１２ 粘着剤層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device, which is detachably attached to a lead frame and is suitable for use in manufacturing a semiconductor device (semiconductor package) such as QFN.
[0002]
[Prior art]
With the downsizing and multi-functionalization of electronic devices such as portable personal computers and mobile phones, electronic components that make up electronic devices are becoming smaller and more integrated, and high-density mounting technology for electronic components is required. .
Under such circumstances, instead of the conventional peripheral mounting type semiconductor devices such as QFP (Quad Flat Package) and SOP (Small Outline Package), surface mounting type such as CSP (Chip Size Package) capable of high density mounting. These semiconductor devices are attracting attention. Among CSPs, in particular, QFN (Quad Flat Non-lead) is suitable because it can be manufactured by applying a conventional semiconductor device manufacturing technique, and is mainly used as a small terminal type semiconductor device having 100 pins or less. Yes.
[0003]
Conventionally, the following methods are generally known as methods for producing QFN.
First, in the adhesive sheet attaching process, an adhesive sheet is attached to one surface of the lead frame, and then in the die attach process, a plurality of semiconductor element mounting parts (die pad parts) formed on the lead frame are integrated with IC chips, etc. Each semiconductor element is mounted. Next, in the wire bonding step, the plurality of leads arranged along the outer periphery of each semiconductor element mounting portion of the lead frame and the semiconductor elements are electrically connected by bonding wires.
Next, in the resin sealing step, the semiconductor element mounted on the lead frame is sealed with a sealing resin, and then the adhesive sheet is peeled off from the lead frame to form a QFN unit in which a plurality of QFNs are arranged. A plurality of QFNs can be simultaneously manufactured by dicing the QFN unit for each QFN.
[0004]
In the QFN manufacturing method outlined above, the pressure-sensitive adhesive sheet to be adhered to the lead frame has a heat-resistant film as a base material, and an adhesive made of an acrylic pressure-sensitive adhesive or a rubber-based pressure sensitive adhesive on one surface of the base material. Those having an agent layer are widely used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an adhesive sheet having an adhesive layer made of an acrylic adhesive is used, connection failure between the bonding wire and the lead may occur in the wire bonding process. Hereinafter, the connection failure between the bonding wire and the lead is referred to as “wire bonding failure”. Also, in the resin sealing step, the adhesive sheet adhesive force decreases, the lead frame and the adhesive sheet are partially peeled, and as a result, the sealing resin flows between the lead frame and the adhesive sheet, In some cases, so-called “mold flash” occurs in which sealing resin adheres to the external connection portion of the lead (the surface of the lead on which the adhesive sheet is adhered).
[0006]
Moreover, when an adhesive sheet comprising an adhesive layer made of a rubber-based adhesive is used, the adhesive force between the adhesive sheet and the lead frame or the sealing resin becomes too strong, and after the adhesive sheet is peeled from the lead frame In some cases, an “adhesive residue” is generated in which the adhesive remains on the external connection portion of the lead.
[0007]
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and when used in the manufacture of a semiconductor device such as QFN, wire bonding failure, mold flash, and adhesive residue can be prevented. It aims at providing the adhesive sheet for semiconductor device manufacture which can prevent quality improvement.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “pressure-sensitive adhesive sheet”) has a pressure-sensitive adhesive layer on one surface of a heat-resistant substrate and is detachably attached to a lead frame. In the pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device, the pressure-sensitive adhesive layer is formed using a silicone-based pressure-sensitive adhesive containing a polyorganosiloxane having an average molecular weight of 10,000 to 1,500,000 at 150 to 200 ° C. Dynamic elastic modulus is 1.0 × 10 Four It is characterized by being Pa or more.
[0009]
In this specification, “heat-resistant substrate” means “the highest heat treatment temperature in a die attach process, a wire bonding process, and a resin sealing process in manufacturing a semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention”. It shall mean “a substrate having the above heat resistance”. In addition, “a layer formed using a silicone-based adhesive” means either “a layer formed by drying a silicone-based adhesive” or “a layer formed by curing a silicone-based adhesive”. Shall. In addition, the method for measuring the dynamic elastic modulus of the pressure-sensitive adhesive layer in the present specification will be described in the “Examples” section.
[0010]
The inventor has a pressure-sensitive adhesive layer made of a silicone pressure-sensitive adhesive having excellent heat resistance, and a dynamic elastic modulus at 150 to 200 ° C. of the pressure-sensitive adhesive layer is 1.0 × 10. Four It has been found that wire bonding defects can be prevented by manufacturing a semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention that is at least Pa.
In the wire bonding process, the bonding wire is pressure-bonded to the lead frame by heat and ultrasonic waves. However, since the pressure-sensitive adhesive layer is configured as described above, the pressure-sensitive adhesive layer is less likely to absorb ultrasonic waves. It is considered that the vibration of the frame is reduced and wire bonding failure can be prevented.
[0011]
Moreover, the peelability after hardening of an adhesive layer is improved by comprising an adhesive layer using the silicone type adhesive containing polyorganosiloxane with an average molecular weight of 10,000-1,500,000. By manufacturing the semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention, the pressure-sensitive adhesive sheet can be peeled well from the lead frame, and the adhesive residue after peeling the pressure-sensitive adhesive sheet is prevented. Found that you can.
[0012]
Furthermore, it is found that the pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention having the above structure has a sufficient adhesive force even at a high temperature of 150 to 200 ° C., and a semiconductor device such as QFN is manufactured using the pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention. Thus, it was found that peeling between the lead frame and the pressure-sensitive adhesive sheet in the resin sealing step can be suppressed, and mold flash can be prevented.
[0013]
Moreover, it is preferable that the mass reduction rate when the said adhesive layer is heated at 180 degreeC for 1 hour is 5% or less, and manufacturing semiconductor devices, such as QFN, using the adhesive sheet of this invention of this structure. Therefore, in the die attach process, it is possible to reduce decomposition products generated by thermal decomposition of the pressure-sensitive adhesive layer, and to reduce the contamination of the lead frame by the decomposition products, thereby preventing wire bonding defects in the subsequent wire bonding process. I found out that I can. The method of measuring the mass reduction rate in this specification will be described in the section “Example”.
[0014]
In the pressure-sensitive adhesive sheet for producing a semiconductor device of the present invention, polydimethylsiloxane, polyalkylalkenylsiloxane, and polymethylphenylsiloxane are preferable because of their high heat resistance.
Further, as the silicone pressure-sensitive adhesive, an addition reaction type silicone pressure-sensitive adhesive containing a polyalkylalkenylsiloxane and a polyalkylhydrogensiloxane as a curing agent is particularly suitable. By using a pressure-sensitive adhesive having such a configuration, In addition, when a semiconductor device such as QFN is manufactured using the pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention, an organic substance or the like may be generated even if the pressure-sensitive adhesive curing reaction proceeds in a pressure-sensitive adhesive sheet attaching process or a die attaching process. This is preferable because the lead frame is not contaminated.
[0015]
As described above, by manufacturing a semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention, it is possible to prevent defective wire bonding, mold flash, and adhesive residue, and prevent defective semiconductor devices. can do.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the structure of the adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device (adhesive sheet) of the present invention will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the pressure-sensitive adhesive sheet 10 of the present invention comprises a pressure-sensitive adhesive layer 12 formed on one surface of a heat-resistant substrate 11 using a silicone-based pressure-sensitive adhesive. The structure of the pressure-sensitive adhesive layer 12 is particularly characteristic.
[0017]
Here, as the heat-resistant substrate 11, a heat-resistant film having flexibility is suitable because it is easy to handle when the pressure-sensitive adhesive sheet 10 is adhered to or peeled from the lead frame.
When manufacturing a semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet 10, the pressure-sensitive adhesive sheet 10 is exposed to a high temperature of 150 to 200 ° C. When a heat-resistant film having flexibility is used as the heat-resistant substrate 11 The linear expansion coefficient of the heat-resistant base material 11 rapidly increases when the glass transition temperature Tg or higher, and the difference in linear expansion from the lead frame made of metal increases, causing warpage between the heat-resistant base material 11 and the lead frame. There is a fear. As described above, when the heat-resistant base material 11 and the lead frame are warped, the lead frame cannot be mounted on the positioning pins of the molding die in the resin sealing process. There is a risk of waking up.
[0018]
Therefore, when a heat-resistant film having flexibility is used as the heat-resistant substrate 11, the Tg of the heat-resistant film to be used is preferably 150 ° C. or higher, and more preferably 180 ° C. or higher. Moreover, it is preferable that the linear expansion coefficient in 150-200 degreeC of the heat resistant film to be used is 10-50 ppm / degreeC, and it is more preferable that it is 15-40 ppm / degreeC. Examples of the heat resistant film having such characteristics include films made of polyimide, polyamide, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polyether ketone, polyether ether ketone, triacetyl cellulose, polyether imide, and the like.
[0019]
The “linear expansion coefficient” of the heat-resistant film in this specification is determined by TMA (Thermal Mechanical Analyzer, TM9300 manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd.) after heating the heat-resistant film at 200 ° C. for 1 hour and cutting it to 5 × 25 mm. It shall be calculated by the following formula (1) based on data obtained when it is mounted and the load is 1 g and the temperature is raised from 150 ° C. to 200 ° C. at 3 ° C./min.
Linear expansion coefficient = ΔL / L · Δt (1)
However, (DELTA) L is the length which the sample extended, L is the length of the base of a sample, (DELTA) t has shown 50 degreeC (200 degreeC-150 degreeC).
[0020]
Next, the structure of the pressure-sensitive adhesive layer 12 constituting the pressure-sensitive adhesive sheet 10 of the present invention will be described in detail. In the present invention, the pressure-sensitive adhesive layer 12 is formed using a silicone pressure-sensitive adhesive containing a polyorganosiloxane having an average molecular weight of 10,000 to 1,500,000, preferably 100,000 to 1,000,000. The dynamic elastic modulus at 150 to 200 ° C. is 1.0 × 10 Four It is a layer of Pa or higher.
[0021]
The silicone-based pressure-sensitive adhesive is mainly composed of a polyorganosiloxane and a curing agent (cross-linking agent) that crosslinks the polyorganosiloxane and cures the pressure-sensitive adhesive. After a silicone adhesive is applied to one surface of 11, the silicone adhesive is dried or cured. In addition, as a method of applying the silicone-based pressure-sensitive adhesive on the heat-resistant substrate 11, a casting method in which the pressure-sensitive adhesive is directly applied on the heat-resistant substrate 11, or a method in which the pressure-sensitive adhesive is once applied on the release film. After drying, there is a method of transferring onto the heat resistant substrate 11 by a laminating method.
[0022]
As the polyorganosiloxane contained in the silicone pressure-sensitive adhesive, polydimethylsiloxane, polyalkylalkenylsiloxane, and polymethylphenylsiloxane are preferable because of their high heat resistance.
Silicone pressure-sensitive adhesive uses an organic peroxide curing type that uses a peroxide as a curing agent and a curing agent that bonds (crosslinks) to polyorganosiloxane by an addition reaction to cure the pressure-sensitive adhesive because of its curing reaction mechanism. Although it is classified as an addition reaction type, when an organic peroxide curing type silicone-based pressure-sensitive adhesive is used, a low-molecular organic substance that is a radical residue is generated in the curing reaction process. Therefore, when manufacturing a semiconductor device such as QFN using a pressure-sensitive adhesive sheet comprising a pressure-sensitive adhesive layer made of an organic peroxide curable silicone pressure-sensitive adhesive, in a pressure-sensitive adhesive sheet attaching process, a die attaching process, etc. Further, the curing reaction of the organic peroxide curing type silicone pressure-sensitive adhesive proceeds to contaminate the lead frame, which may cause defective wire bonding. Therefore, it is more preferable to use an addition reaction type silicone pressure-sensitive adhesive that does not have such a fear.
[0023]
Specifically, when polydimethylsiloxane is used as the polyorganosiloxane, the addition reaction does not proceed because the polydimethylsiloxane does not have an unsaturated bond. Only a silicone pressure-sensitive adhesive is obtained. On the other hand, when a polyalkylalkenylsiloxane is used as the polyorganosiloxane, the polyalkylalkenylsiloxane has a vinyl group having an unsaturated bond, and therefore a polyalkylhydrogensiloxane having an active hydrogen group that reacts with the vinyl group, etc. Is added as a curing agent, and a platinum-based catalyst is added, whereby an addition reaction type silicone pressure-sensitive adhesive can be obtained. This addition reaction type silicone pressure-sensitive adhesive is cured by heating at 100 to 140 ° C. for several minutes.
[0024]
Moreover, as mentioned above, the average molecular weight of the polyorganosiloxane contained in the silicone-based pressure-sensitive adhesive used for forming the pressure-sensitive adhesive layer is 10,000 to 1,500,000, preferably 100,000 to 1,000. , 000. By defining the average molecular weight of the polyorganosiloxane in this way, the peelability after curing of the pressure-sensitive adhesive layer 12 can be improved, and a semiconductor device such as QFN is manufactured using the pressure-sensitive adhesive sheet 10 of the present invention. Thereby, the adhesive sheet 10 can be favorably peeled from the lead frame, and the adhesive residue after the adhesive sheet 10 is peeled can be prevented.
[0025]
If the average molecular weight of the polyorganosiloxane is less than 10,000, the cohesive force after the pressure-sensitive adhesive layer 12 is cured is lowered, and there is a possibility that adhesive residue may be generated when peeling from the lead frame. In addition, when the average molecular weight of the polyorganosiloxane exceeds 1,500,000, the solubility of the polyorganosiloxane in the organic solvent is reduced when preparing the silicone-based pressure-sensitive adhesive, and a uniform pressure-sensitive adhesive is obtained. There is a possibility that it cannot be obtained, and it becomes difficult to uniformly form the pressure-sensitive adhesive layer 12 on the heat-resistant substrate 11. In addition, when the film thickness etc. of the adhesive layer 12 become non-uniform | heterogenous, since the adhesive force between the adhesive sheet 10 and a lead frame falls partially, mold flash tends to occur in a resin sealing process. It is not preferable.
[0026]
In addition, when an addition reaction type pressure-sensitive adhesive containing polyalkylalkenylsiloxane and polyalkylhydrogensiloxane is used as the silicone-based pressure-sensitive adhesive, the average molecular weight of the polyalkylhydrogensiloxane is preferably 500 to 10,000. When the average molecular weight of the polyalkyl hydrogen siloxane is less than 500, the reactivity when mixed with the polyalkylalkenyl siloxane as the main agent becomes too high, and the curing reaction occurs before the adhesive is applied to the heat resistant substrate 11. May progress and it may be difficult to form a uniform pressure-sensitive adhesive layer 12. In addition, when the average molecular weight of the polyalkylhydrogensiloxane exceeds 10,000, the reactivity with the polyalkylalkenylsiloxane becomes too low, and the cohesive force after the pressure-sensitive adhesive layer 12 is cured becomes low, leading to lead. Adhesive residue may be generated when peeling from the frame.
[0027]
Further, as described above, the dynamic elastic modulus at 150 to 200 ° C. of the pressure-sensitive adhesive layer 12 is 1.0 × 10 6. Four By manufacturing a semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet 10 of the present invention having such a configuration, it is difficult for the pressure-sensitive adhesive layer 12 to absorb ultrasonic waves in the wire bonding step. The vibration of the lead frame in contact with the pressure-sensitive adhesive layer 12 is reduced, and defective wire bonding can be prevented. In addition, the dynamic elastic modulus in 150-200 degreeC of the adhesive layer 12 is 1.0 * 10. Four If it is less than Pa, the adhesive layer 12 absorbs ultrasonic waves in the wire bonding step, and the lead frame vibrates, which may cause a wire bonding defect, which is not preferable.
[0028]
Moreover, by comprising the adhesive layer 12 as mentioned above, sufficient adhesive force can be expressed in the adhesive layer 12 of the adhesive sheet 10 also in 150-200 degreeC, and the adhesive sheet 10 of this invention is used. Thus, by manufacturing a semiconductor device such as QFN, peeling between the lead frame and the pressure-sensitive adhesive sheet in the resin sealing step can be suppressed, and mold flash can be prevented.
[0029]
Further, the mass reduction rate when the pressure-sensitive adhesive layer 12 is heated at 180 ° C. for 1 hour is preferably 5% or less, more preferably 3.5% or less, and the pressure-sensitive adhesive sheet 10 of the present invention having such a configuration. By manufacturing a semiconductor device such as QFN, it is possible to reduce decomposition products generated by thermal decomposition of the pressure-sensitive adhesive layer 12 and reduce contamination of the lead frame due to decomposition products in the die attach process. In addition, it is possible to prevent wire bonding defects in the subsequent wire bonding process.
[0030]
Further, a pressure-sensitive adhesive using a silicone pressure-sensitive adhesive containing 10% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more of a polyorganosiloxane having an average molecular weight of 10,000 to 1,500,000. The layer 12 is preferably configured, and by manufacturing a semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet 10 of the present invention having such a configuration, wire bonding failure, mold flash, and adhesive residue can be prevented.
[0031]
The pressure-sensitive adhesive sheet 10 of the present invention is configured as described above. By manufacturing a semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet 10 of the present invention, wire bonding defects, mold flash, and adhesive residue can be prevented. It is possible to prevent defective semiconductor devices.
[0032]
In addition, in the silicone type adhesive used in order to form the adhesive layer 12 of the adhesive sheet 10 of this invention, in addition to the range which does not deviate from the meaning of this invention, components other than the above-mentioned can be mix | blended suitably.
For example, for the purpose of adjusting or controlling the linear expansion coefficient, thermal conductivity, surface tack, and sticking property of the pressure-sensitive adhesive layer 12, it is preferable that the silicone-based pressure-sensitive adhesive contains an inorganic or organic filler. . As the inorganic filler, pulverized silica, fused silica, alumina, titanium oxide, beryllium oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, titanium nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium boride, tungsten boride, silicon carbide, titanium carbide, Examples include zirconium carbide, molybdenum carbide, mica, zinc oxide, carbon black, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, antimony trioxide, or those having a trimethylsiloxyl group or the like introduced on the surface thereof. it can. Examples of the organic filler include polyimide, polyamideimide, polyetheretherketone, polyetherimide, polyesterimide, nylon, and other silicone resins. 1-500 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polyorganosiloxane, 3-200 mass parts is more preferable, and 5-100 mass parts is especially preferable.
[0033]
Moreover, it is good also as a structure which sticks the peelable protective film on the adhesive layer 12 of the adhesive sheet 10 of this invention, and peels a protective film just before semiconductor device manufacture. In this case, it is possible to prevent the pressure-sensitive adhesive layer 12 from being damaged after the pressure-sensitive adhesive sheet 10 is manufactured and used. Any film may be used as long as it has releasability as the protective film. For example, films such as polyester, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, and the surface of these films were subjected to a release treatment with a silicone resin or a fluorine compound. A film etc. can be illustrated.
[0034]
Next, based on FIG. 2, FIG. 3, an example of the method of manufacturing a semiconductor device using the above adhesive sheet 10 of this invention is demonstrated easily. Hereinafter, a case where QFN is manufactured as a semiconductor device will be described as an example. 2 is a schematic plan view when the lead frame is viewed from the side on which the semiconductor element is mounted. FIGS. 3A to 3F show a method of manufacturing QFN from the lead frame shown in FIG. FIG. 3 is a process diagram, and is an enlarged schematic cross-sectional view when the lead frame is cut along the line AA ′ in FIG. 2.
[0035]
First, a lead frame 20 having a schematic configuration shown in FIG. 2 in plan view is prepared. The lead frame 20 includes a plurality of island-shaped semiconductor element mounting portions (die pad portions) 21 on which semiconductor elements such as IC chips are mounted, and a large number of leads 22 are arranged along the outer periphery of each semiconductor element mounting portion 21. It has been done.
[0036]
Next, as shown in FIG. 3A, in the adhesive sheet attaching step, the adhesive sheet 10 of the present invention is placed on one surface of the lead frame 20 with the adhesive layer 12 (not shown) side on the lead frame 20 side. Adhere so that it becomes. As a method for adhering the adhesive sheet 10 to the lead frame 20, a laminating method or the like is suitable.
Next, as shown in FIG. 3B, in the die attach step, the semiconductor element 30 such as an IC chip is attached to the semiconductor element mounting portion 21 of the lead frame 20 from the side where the adhesive sheet 10 is not adhered. It is mounted using a touch agent (not shown).
[0037]
Next, as shown in FIG. 3C, in the wire bonding step, the semiconductor element 30 and the leads 22 of the lead frame 20 are electrically connected via bonding wires 31 such as gold wires.
Next, as shown in FIG. 3 (d), in the resin sealing step, the semiconductor device being manufactured shown in FIG. 3 (c) is placed in a mold, and a sealing resin (molding agent) is used. The semiconductor element 30 is sealed with the sealing resin 40 by transfer molding (mold molding).
Next, as shown in FIG. 3 (e), by peeling the adhesive sheet 10 from the lead frame 20, a QFN unit 60 in which a plurality of QFNs 50 are arranged can be formed. Finally, as shown in FIG. 3F, a plurality of QFNs 50 can be manufactured by dicing the QFN unit 60 for each QFN 50.
[0038]
Thus, by manufacturing a semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet 10 of the present invention, defective wire bonding, mold flash, and adhesive residue can be prevented, and the semiconductor device can be prevented from being defective. it can.
[0039]
【Example】
Next, examples and comparative examples according to the present invention will be described.
In each Example and Comparative Example, a pressure-sensitive adhesive was prepared to produce a pressure-sensitive adhesive sheet, and the obtained pressure-sensitive adhesive and pressure-sensitive adhesive sheet were evaluated. As the heat-resistant substrate, a polyimide film having a Tg of 490 ° C., a linear expansion coefficient of 12 ppm / ° C. at 150 to 200 ° C., and a thickness of 25 μm was used. Hereinafter, the preparation method of the pressure-sensitive adhesive and pressure-sensitive adhesive sheet in each example and comparative example, and the evaluation items and the evaluation method of the obtained pressure-sensitive adhesive and pressure-sensitive adhesive sheet will be described.
[0040]
Example 1
A solution containing a polyalkylalkenylsiloxane having an average molecular weight of 500,000 and a platinum catalyst (TSR-1512, solid concentration 60%, manufactured by GE Toshiba Silicone) and polyalkylhydrogensiloxane (CR-51, average molecular weight 1300, GE Toshiba Silicone Co.) was mixed at a mass ratio of 100: 1 to prepare an addition reaction type silicone pressure-sensitive adhesive.
Next, the pressure-sensitive adhesive layer was applied on the heat-resistant substrate so that the thickness after drying was 8 μm to form a pressure-sensitive adhesive layer, and then heated at 160 ° C. for 15 minutes to dry the pressure-sensitive adhesive layer. And cured to obtain a pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention.
[0041]
(Example 2)
A solution containing a polyalkylalkenylsiloxane having an average molecular weight of 400,000 and a platinum catalyst (TSR-1516, solid concentration 60%, manufactured by GE Toshiba Silicone) and a polyalkylhydrogensiloxane (CR-50, average molecular weight 2000, GE) Toshiba Silicone Co.) was mixed at a mass ratio of 100: 1 to prepare an addition reaction type silicone pressure-sensitive adhesive.
Next, the pressure-sensitive adhesive layer was applied on the heat-resistant substrate so that the thickness after drying was 8 μm to form a pressure-sensitive adhesive layer, and then heated at 160 ° C. for 15 minutes to dry the pressure-sensitive adhesive layer. And cured to obtain a pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention.
[0042]
(Example 3)
Polydimethylsiloxane (KR-101-10, average molecular weight 240,000, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and benzyl peroxide (Niber B, manufactured by NOF Corporation) are mixed at a mass ratio of 100: 1 to cure organic peroxide. A type silicone adhesive was prepared.
Next, the pressure-sensitive adhesive layer was applied on the heat-resistant substrate so that the thickness after drying was 8 μm to form a pressure-sensitive adhesive layer, and then heated at 160 ° C. for 15 minutes to dry the pressure-sensitive adhesive layer. And cured to obtain a pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention.
[0043]
(Comparative Example 1)
An acrylic copolymer (SK Dyne 1131B, solid concentration 40%, manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) is mixed with isocyanate (Coronate L-40, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) at a mass ratio of 100: 1. Prepared.
Next, the pressure-sensitive adhesive layer was applied on the heat-resistant substrate so that the thickness after drying was 8 μm to form a pressure-sensitive adhesive layer, and then heated at 100 ° C. for 5 minutes to dry the pressure-sensitive adhesive layer. Furthermore, it was left to cure at 30 ° C. for 7 days to obtain an adhesive sheet.
[0044]
(Comparative Example 2)
Epoxy resin (Epicoat 828, manufactured by Yuka Shell Co., Ltd.), epoxy curing agent (Resitop PSM4261, manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd.), acrylonitrile-butadiene copolymer (Nippol 1001, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) in a mass ratio of 40:30:30 To prepare a rubber-based pressure-sensitive adhesive.
Next, the pressure-sensitive adhesive layer was applied on the heat-resistant substrate so that the thickness after drying was 8 μm to form a pressure-sensitive adhesive layer, and then heated at 130 ° C. for 5 minutes to dry the pressure-sensitive adhesive layer. To obtain an adhesive sheet.
[0045]
(Comparative Example 3)
A polyalkylalkenylsiloxane (average molecular weight 50,000), a polyalkylhydrogensiloxane (average molecular weight 2,000) and a platinum catalyst are mixed at a mass ratio of 100: 1: 0.1 to give an addition reaction type silicone pressure-sensitive adhesive. Prepared.
Next, the pressure-sensitive adhesive layer was applied on the heat-resistant substrate so that the thickness after drying was 8 μm to form a pressure-sensitive adhesive layer, and then heated at 120 ° C. for 5 minutes to dry the pressure-sensitive adhesive layer. And cured to obtain an adhesive sheet.
[0046]
In addition, about the thing which prepared the silicone adhesive in the said Example and comparative example, the average molecular weight of the used silicone resin was measured as follows.
That is, a 0.2 mass% silicone resin solution was prepared using tetrahydrofuran as a solvent, and two KF-806L (manufactured by Showa Denko) were connected in series to a resin separation column using a GPC (gel permeation chromatography) apparatus. Measurements were made side by side to determine the average molecular weight.
[0047]
(Evaluation items and evaluation methods)
<Dynamic elastic modulus>
The pressure-sensitive adhesive obtained in each Example and Comparative Example was coated on a Teflon (registered trademark) sheet having a smooth surface to a thickness of 1 mm to form a pressure-sensitive adhesive layer. The pressure-sensitive adhesive layer was dried or cured under the same conditions as when the sheet was produced, and a Teflon (registered trademark) sheet with the pressure-sensitive adhesive layer was produced.
The obtained sample was cut into a disk shape having a diameter of 7 mm, and using an elastic modulus measuring device (Rheostress, manufactured by Haake), the frequency was 1 Hz, the heating rate was 3 ° C / min, the temperature range was 150 to 200 ° C, The dynamic elastic modulus of the pressure-sensitive adhesive layer was measured with a load of 3N.
[0048]
<Mass reduction rate>
Similar to the measurement of the dynamic elastic modulus of the adhesive layer, after preparing a Teflon (registered trademark) sheet with an adhesive layer, only the adhesive layer was peeled off, and the peeled adhesive layer was subjected to a differential thermal balance (manufactured by Seiko Instruments Inc.). , TG / DTA320), and the mass reduction rate when heated at 180 ° C. for 1 hour was measured.
[0049]
<Wire bonding property>
The adhesive sheet obtained in each Example and Comparative Example was prepared by using a QFN lead frame (Au—Pd—Ni plated Cu lead frame, 8 × 32 (256 in total) matrix arrangement, package size) having an outer size of 200 × 60 mm. 5 × 5 mm, mold area 180 × 40 mm, 32 pins). Next, a dummy chip (3 mm □, thickness 0.4 mm) on which aluminum is deposited using an epoxy die attach agent is mounted on a semiconductor element mounting portion of a lead frame, and then a wire bonder (FB131, manufactured by Kaijo Corporation) is mounted. The dummy chip and the lead were electrically connected by a gold wire at a heating temperature of 180 ° C., a frequency of 60 kHz, a load of 150 gf, a processing speed of 10 msec / pin. The obtained 256 packages were inspected, and the number of packages in which lead side connection failure occurred was detected as the number of wire bonding failures.
[0050]
<Mold flash>
The package after the evaluation of the wire bonding property is transferred using an epoxy mold agent (O-cresol novolac epoxy, filler amount 85 mass%), heating temperature 180 ° C., pressure 10 MPa, treatment time 3 minutes. The dummy chip was sealed with a molding agent by molding.
The 256 packages after resin sealing were inspected, and the number of packages in which the molding agent was adhered to the external connection portion of the lead (the surface of the lead on the adhesive sheet side) was detected as the number of mold flash generations.
[0051]
<Adhesive residue>
Similar to the mold flash evaluation, the dummy chip was sealed with a molding agent, and then the pressure-sensitive adhesive sheet was peeled from the lead frame at a peeling speed of 500 mm / min. Inspect 256 packages after peeling the adhesive sheet, and detect the number of packages with adhesive on the external connection part of the lead (the surface on the side where the adhesive sheet is attached) as the number of remaining adhesives did.
[0052]
(result)
Table 1 shows the evaluation results obtained in each example and comparative example. However, in Table 1, the dynamic elastic modulus indicates the minimum value of the dynamic elastic modulus of the pressure-sensitive adhesive layer when measured at 150 to 200 ° C.
As shown in Table 1, a pressure-sensitive adhesive layer is formed using a silicone-based pressure-sensitive adhesive containing a polyorganosiloxane having an average molecular weight of 10,000 to 1,500,000, and the pressure-sensitive adhesive layer moves at 150 to 200 ° C. Elastic modulus is 1.0 × 10 Four In Examples 1-3 which produced the adhesive sheet which is Pa or more, the mass reduction rate of the obtained adhesive layer was as small as 0.8-3.2%, and it evaluated using the obtained adhesive sheet. As a result, defective wire bonding, mold flash, and adhesive residue did not occur at all, or the number of generated defects was extremely small.
[0053]
On the other hand, an adhesive layer is formed using an acrylic adhesive, and the dynamic elastic modulus at 150 to 200 ° C. of the adhesive layer is 1.0 × 10 6. Four In Comparative Example 1 in which the pressure-sensitive adhesive sheet having a pressure of less than Pa was produced, the mass reduction rate of the pressure-sensitive adhesive layer was as large as 5.6%, and as a result of evaluation using the obtained pressure-sensitive adhesive sheet, wire bonding failure was highly likely. , Mold flash, glue residue occurred.
[0054]
Moreover, a pressure-sensitive adhesive layer is formed using a rubber-based pressure-sensitive adhesive, and the dynamic elastic modulus at 150 to 200 ° C. of the pressure-sensitive adhesive layer is 1.0 × 10 6. Four In Comparative Example 2 in which the pressure-sensitive adhesive sheet of Pa or higher was produced, the mass reduction rate of the pressure-sensitive adhesive layer was as small as 3.8%. As a result of evaluation using the obtained pressure-sensitive adhesive sheet, the number of occurrences of defective wire bonding Although no mold flash occurred at all, glue residue was generated with high probability.
[0055]
Further, a pressure-sensitive adhesive layer is formed using a silicone-based pressure-sensitive adhesive containing a polyorganosiloxane having an average molecular weight of 10,000 to 1,500,000, and the dynamic elastic modulus at 150 to 200 ° C. of the pressure-sensitive adhesive layer is 1. .0x10 Four In Comparative Example 3 in which the pressure-sensitive adhesive sheet having a pressure of less than Pa was produced, the mass reduction rate of the pressure-sensitive adhesive layer was as small as 1.8%. Bonding failure, mold flash, and adhesive residue occurred.
[0056]
From the above results, it has been found that by manufacturing a semiconductor device using the pressure-sensitive adhesive sheet of the present invention, it is possible to prevent defective wire bonding, mold flash, and adhesive residue and prevent defective semiconductor devices.
[0057]
[Table 1]
Figure 0004002739
[0058]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a pressure-sensitive adhesive layer is formed using a silicone pressure-sensitive adhesive containing a polyorganosiloxane having an average molecular weight of 10,000 to 1,500,000. And the dynamic elastic modulus of the pressure-sensitive adhesive layer at 150 to 200 ° C. is 1.0 × 10 Four A configuration of Pa or higher was adopted.
By adopting such a configuration, when manufacturing a semiconductor device such as QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device of the present invention, defective wire bonding, mold flash, and adhesive residue are prevented, and a defective product of the semiconductor device. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing the structure of a lead frame suitable for use in manufacturing a QFN using the adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
FIGS. 3A to 3F are process diagrams showing an example of a method for producing QFN using the pressure-sensitive adhesive sheet for producing a semiconductor device of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Adhesive sheet for semiconductor device manufacturing
11 Heat-resistant substrate
12 Adhesive layer

Claims (6)

耐熱性基材の一方の面に粘着剤層を具備し、リードフレームに剥離可能に貼着される半導体装置製造用粘着シートにおいて、
前記粘着剤層が、平均分子量が１０，０００〜１，５００，０００のポリオルガノシロキサンを含有するシリコーン系粘着剤を用いて形成され、１５０〜２００℃における動的弾性率が１．０×１０4Ｐａ以上であることを特徴とする半導体装置製造用粘着シート。In the pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device, which is provided with a pressure-sensitive adhesive layer on one side of the heat-resistant substrate and is detachably attached to the lead frame
The pressure-sensitive adhesive layer is formed using a silicone-based pressure-sensitive adhesive containing a polyorganosiloxane having an average molecular weight of 10,000 to 1,500,000, and a dynamic elastic modulus at 150 to 200 ° C. is 1.0 × 10. A pressure-sensitive adhesive sheet for producing a semiconductor device, wherein the pressure-sensitive adhesive sheet is 4 Pa or more. 前記粘着剤層を１８０℃で１時間加熱したときの質量減少率が５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置製造用粘着シート。2. The pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a mass reduction rate when the pressure-sensitive adhesive layer is heated at 180 ° C. for 1 hour is 5% or less. 前記ポリオルガノシロキサンがポリジメチルシロキサンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置製造用粘着シート。The pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the polyorganosiloxane is polydimethylsiloxane. 前記ポリオルガノシロキサンがポリアルキルアルケニルシロキサンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置製造用粘着シート。The pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the polyorganosiloxane is a polyalkylalkenylsiloxane. 前記シリコーン系粘着剤が、硬化剤としてポリアルキル水素シロキサンを含有することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置製造用粘着シート。The pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the silicone-based pressure-sensitive adhesive contains polyalkyl hydrogen siloxane as a curing agent. 前記ポリオルガノシロキサンがポリメチルフェニルシロキサンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置製造用粘着シート。The pressure-sensitive adhesive sheet for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the polyorganosiloxane is polymethylphenylsiloxane.
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