JP4319892B2 - 半導体装置製造用接着シート及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リードフレーム又は配線基板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接着シート、及びこれを用いて得られる半導体装置の製造方法に関する。

近年、携帯型パソコン、携帯電話等の電子機器の小型化、薄型化、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）と呼ばれる面実装型の半導体装置が注目されている。また、ＣＳＰ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、主に１００ピン以下の少端子型の半導体装置として好適に用いられている。

以下、図５に基づいて、従来のＱＦＮの製造方法の概略について説明する。なお、図５（ａ）〜（ｄ）は、製造途中のＱＦＮを、リードフレームの半導体素子搭載面に対して垂直方向に切断した概略断面図である。
はじめに、図５（ａ）に示すように、複数の半導体素子搭載部（ダイパッド部）１２１と、その外周に沿って配設された多数のリード１２２とを具備するリードフレーム１２０を用意し、この一方の面に、耐熱性基材１１１上に接着剤層１１２を具備する接着シート１１０を貼着する。次に、同図（ｂ）に示すように、リードフレーム１２０の各半導体素子搭載部１２１に半導体素子１３０を搭載し、これとリードフレーム１２０のリード１２２とを、ボンディングワイヤ１３１を介して接続し、半導体素子１３０等を封止樹脂１４０により封止する。次に、同図（ｃ）に示すように、接着シート１１０をリードフレーム１２０から剥離し、複数のＱＦＮ１５０が配列したＱＦＮユニットが得られる。最後に、同図（ｄ）に示すように、このＱＦＮユニットを各ＱＦＮ１５０の外周に沿ってダイシングすることにより、複数のＱＦＮ１５０が製造される。
接着シート１１０に用いられる接着剤としては、エポキシ樹脂／アクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）系接着剤やシリコーン系接着剤が一般的である（特許文献１等）。
特開平６−１８１２７号公報

しかしながら、エポキシ樹脂／ＮＢＲ系接着剤やシリコーン系接着剤を用いた従来の接着シートでは、接着シートをリードフレームから剥離する際に、リードフレームの剥離面に接着剤が残存する、いわゆる「糊残り」の発生を抑えるため、接着剤層の厚みを５μｍなど、できる限り薄くすることが一般的であった。そして、かかる従来の接着シートでは、以下のような問題があった。

接着剤層の薄い接着シートを用いて従来のＱＦＮ１５０を製造すると、接着剤がリード間隙に入り込まず、接着剤層表面とリードフレーム底面とが略面一になるため（図５（ａ）参照）、図６（ａ）に示すように、リードフレームのリード１２２底面（配線基板等に実装する際の外部接続端子面）が、封止樹脂１４０底面と略面一に位置するようになっていた。なお、図６（ａ）は図５（ｄ）に示した従来のＱＦＮを図示右方から見た図であり、リードが所定のピッチで配列している様子を示すものである。
つまり、従来のＱＦＮでは、外部接続端子であるリード先端部を封止樹脂面より突出させることができなかった。かかるＱＦＮでは、配線基板等に半田を用いて実装する際に、封止樹脂底面と面一に位置するリード面に対して半田接合を行うことになる。なお、厳密には、ＱＦＮユニットを各ＱＦＮ毎にダイシングする際に側面に露出するリードに対しても半田接合を行うことは可能であるが、外部接続端子として利用されるのは、主として封止樹脂底面と面一に位置するリードであるため、以下、これについてのみ言及する。

図６（ａ）に示すＱＦＮ１５０に半田ボール１６０を取り付けると、同図（ｂ）に示す如く、半田ボール１６０はリード１２２底面にのみ接着し、２次元的な面接着を呈す。そのため、従来のＱＦＮは、半田が外部接続端子の底面から側面に跨って端子を包むように３次元的に接着するＱＦＰ等の周辺実装型半導体装置に対し、配線基板に実装した際の実装強度が相対的に低く、配線基板の折り曲げ性等の実装信頼性が相対的に低いものであった。
さらに、同図（ｃ）に示す如く、実装する配線基板１７０の表面に、異物１７１（例えば、ゴミ等の付着物や、配線等が部分的に機械的損傷を受けて盛り上がったような箇所）があると、その大きさによっては、異物１７１の高さが半田ボール１６０の高さに吸収されず、半田ボール１６０が配線基板１７０に良好に接触せず導通不良を招いたり、半田ボール１６０が配線基板１７０から剥離しやすくなるという恐れもあった。

また、ＱＦＮ製造時の樹脂封止工程においては、１５０〜２００℃に加熱しながら、５〜１０ＧＰａの圧力をかけて、半導体素子等を樹脂封止する。そのため、接着シートの接着剤層が高温に曝されてその接着力（接着剤層とリードフレームとの間の接着強度）が相対的に低下する上、封止樹脂の圧力がかかるため、接着剤層がリードフレームから部分的に剥離して、リードや半導体素子搭載部の底面側に封止樹脂が侵入して付着する、いわゆる「樹脂漏れ」が発生し、製品不良を発生させることがあった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、ＱＦＮ等の半導体装置の製造に際して、樹脂漏れや糊残りの恐れがなく、しかも得られるＱＦＮ等の半導体装置の配線基板等への実装強度を高め、実装信頼性を向上することが可能な半導体装置製造用接着シートを提供することを目的とする。また、製造に際して樹脂漏れや糊残りの恐れがなく、配線基板等への実装強度が高く、実装信頼性に優れたＱＦＮ等の半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は上記課題を解決するべく鋭意検討し、以下の半導体装置製造用接着シート、並びに、半導体装置及びその製造方法を発明した。

本発明の半導体装置製造用接着シートは、耐熱性基材の一方の面に接着剤層を具備し、リードフレーム又は配線基板に剥離可能に貼着した後にリードフレーム又は配線基板から剥離する半導体装置製造用接着シートにおいて、前記接着剤層が、少なくとも熱硬化性樹脂（ａ）及びシリコーンオイルからなる剥離性付与成分（ｂ）を含有することを特徴とする。
前記接着剤層は、さらに熱可塑性樹脂（ｃ）を含有するものであることが好ましい。

剥離性付与成分（ｂ）は、変性シリコーンオイルであると好ましい。
さらに、前記接着剤層の熱硬化後の１５０〜２５０℃における最小貯蔵弾性率が１ＭＰａ以上であることが好ましい。
前記耐熱性基材としては、１５０℃以上のガラス転移温度を有し、かつ５〜５０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有する耐熱性樹脂フィルム、あるいは５〜５０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有する金属箔が好ましい。
また、前記接着剤層の前記耐熱性基材と反対側の面には、保護フィルムが設けられていることが好ましい。
なお、本明細書における「貯蔵弾性率」の測定条件については、「実施例」の項において説明する。

本発明は上記構成を採用することで、耐熱性基材の一方の面に接着剤層を具備し、リードフレーム又は配線基板に剥離可能に貼着した後にリードフレーム又は配線基板から剥離する半導体装置製造用接着シートにおいて、リードフレーム又は配線基板に貼着された際には、前記接着剤層の一部がリードフレーム又は配線基板の間隙内に入り込む構成とされ、前記接着剤層が少なくとも熱硬化性樹脂（ａ）及びシリコーンオイルからなる剥離性付与成分（ｂ）を含有することを特徴とする半導体装置製造用接着シートを実現した。
本発明の半導体装置製造用接着シートは、前記接着剤層の厚みが６μｍ以上であり、かつ、リードフレーム又は配線基板に貼着された際には、前記接着剤層がリードフレーム又は配線基板の間隙内に２μｍ以上の深さで入り込むように構成されていることが好ましい。

本発明の製造方法によって得られる半導体装置は、リードフレーム又は配線基板に設けられた半導体素子搭載部に半導体素子が搭載され、該半導体素子が封止樹脂により封止されてなる半導体装置において、前記リードフレームまたは配線基板の各外部接続端子の先端部が、前記封止樹脂の底面より突出していると好ましい。
なお、本明細書において、外部接続端子の「先端部」、封止樹脂の「底面」とは、半導体装置を厚み方向に見て配線基板等に実装する側の先端部分や面を意味するものとする。

本発明の半導体装置の製造方法は、上記の本発明の半導体装置製造用接着シートを、半導体素子搭載部を有するリードフレーム又は配線基板に対して、前記接着剤層の一部がリードフレーム又は配線基板の間隙内に入り込むように剥離可能に貼着する工程と、前記リードフレームまたは配線基板の前記半導体素子搭載部に半導体素子を搭載し、これと外部接続端子とを導通させる工程と、前記リードフレーム又は配線基板、及び前記半導体素子を樹脂封止する工程と、前記リードフレームまたは配線基板から前記半導体装置製造用接着シートを剥離する工程とを順次有することを特徴とする。

本発明の半導体装置製造用接着シートでは、接着剤層のリードフレーム又は配線基板からの剥離性に優れるので、これを用いてＱＦＮ等の半導体装置を製造すれば、糊残りが発生する恐れがない。さらに、本発明の半導体装置製造用接着シートを用いてＱＦＮ等の半導体装置を製造すれば、リードフレーム又は配線基板に貼着する際に接着剤層の一部をリードフレーム又は配線基板の間隙に埋め込ませることができるので、樹脂封止工程で樹脂漏れが発生する恐れがない。また、外部接続端子の先端部を封止樹脂底面より突出させることができるので、得られた半導体装置を配線基板等に実装する際には、外部接続端子に対して３次元的に半田を接着させることができ、実装強度を向上させ、実装信頼性を向上させることができる。加えて、封止樹脂底面より先端部が突出した外部接続端子の存在によって、実装する配線基板等と半導体装置との間の間隔を従来に比して広く確保できるので、配線基板等の表面に存在する異物等に起因する導通不良を低減し、実装信頼性を向上させることができる。
また、本発明の半導体装置製造用接着シートを用いることにより、製造に際して樹脂漏れや糊残りの恐れがなく、配線基板等への実装強度が高く、実装信頼性に優れたＱＦＮ等の半導体装置の製造方法を提供することができる。

以下、本発明について詳述する。
「半導体装置製造用接着シート」
本発明の接着シート（半導体装置製造用接着シート）１０は、リードフレーム又は配線基板に剥離可能に貼着されるものであり、図１に厚み方向の断面を示す如く、耐熱性基材１１、及びその一方の面に形成された接着剤層１２とから概略構成される。本発明では接着剤層１２の組成が特徴的なものとなっている。

（耐熱性基材）
耐熱性基材１１としては、耐熱性樹脂フィルムや金属箔等が好適に用いられる。
本発明の接着シート１０は、ＱＦＮ等の半導体装置を製造する際に、ダイアタッチ工程、ワイヤボンディング工程、樹脂封止工程において、１５０〜２５０℃の高温に曝される。耐熱性基材１１として耐熱性樹脂フィルムを用いる場合、耐熱性樹脂フィルムの線膨張係数は、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上になると急激に増加し、金属製のリードフレーム等との熱膨張差が大きくなるため、室温に戻した際に接着シートを貼着したリードフレーム等に反りが発生する恐れがある。そして、接着シートを貼着したリードフレーム等に反りが発生した場合には、樹脂封止工程において、金型の位置決めピンにリードフレーム等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。したがって、耐熱性基材１１として耐熱性樹脂フィルムを用いる場合、そのガラス転移温度は１５０℃以上であることが好ましく、特に１８０℃以上であることが好ましい。また、金属製のリードフレーム等との熱膨張差は小さいことが好ましいので、用いる耐熱性樹脂フィルムの１５０〜２５０℃における熱膨張係数は５〜５０ｐｐｍ／℃であることが好ましく、１０〜３０ｐｐｍ／℃であることが特に好ましい。
かかる特性を有する耐熱性樹脂フィルムとしては、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が挙げられる。

耐熱性基材１１として金属箔を用いる場合においても同様に、用いる金属箔の１５０〜２５０℃における熱膨張係数は５〜５０ｐｐｍ／℃であることが好ましく、１０〜３０ｐｐｍ／℃であることが特に好ましい。かかる金属箔としては、金、銀、銅、白金、アルミニウム、マグネシウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、パラジウム、インジウム、錫等からなる箔や、これらの金属を主成分とした合金箔、あるいはこれらのメッキ箔等が挙げられる。

また、ＱＦＮ等の半導体装置製造時の接着シート剥離工程における糊残りを防止するためには、耐熱性基材１１／接着剤層１２間の接着強度Ｓａと、封止樹脂及びリードフレーム等／接着剤層１２間の接着強度Ｓｂとの比（接着強度比）Ｓａ／Ｓｂが１．５以上であることが好ましい。Ｓａ／Ｓｂが１．５未満では、接着シート剥離工程において糊残りが発生する恐れがあり好ましくない。
なお、接着強度比Ｓａ／Ｓｂを１．５以上にするためには、耐熱性基材１１が耐熱性樹脂フィルムの場合には、接着剤層１２を形成する側の表面に、コロナ処理、プラズマ処理、プライマー処理、サンドブラスト処理等の耐熱性樹脂フィルム／接着剤層間の接着強度Ｓａを高くするような処理を予め施しておくことが好適である。また、金属箔は、その製法から圧延金属箔と電解金属箔とに分類されるが、接着強度比Ｓａ／Ｓｂを１．５以上とするためには、電解金属箔を用いると共に粗面化された側の面に接着剤層１２を設けることが好ましい。また、電解金属箔の中でも、電解銅箔を用いることが特に好ましい。

「接着剤層」
本発明において、接着剤層１２は、熱硬化性樹脂（ａ）と剥離性付与成分（ｂ）とを必須成分として含むものであり、さらに、熱可塑性樹脂（ｃ）を含むものであることが好ましい。

熱硬化性樹脂（ａ）は接着剤層１２に良好な弾性と接着性を付与する成分であり、これを配合することによって、ＱＦＮ等の製造時において良好なワイヤボンディング性、樹脂漏れ防止性が発現する。
その具体例としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂、キシレン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、イソシアナート樹脂、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、ナジイミド樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、１種を単独で用いても良いし２種以上を併用しても良い。
特に、エポキシ樹脂及び／又はフェノール樹脂は、これを配合することによって、ワイヤボンディング工程の処理温度下においても高弾性率を維持し、樹脂封止工程の処理温度下においてもリードフレーム等との間で高接着強度を維持する接着剤層１２が得られるため、好ましい。

剥離性付与成分（ｂ）は、ＱＦＮ等の製造時の接着シート剥離工程における剥離性を向上させ、糊残りを防止するために配合される成分である。その具体例としては、非変性シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等が挙げられる。
非変性シリコーンオイルとしては、ジメチルポリシロキサンタイプ、メチルハイドロジェンポリシロキサンタイプ、メチルフェニルポリシロキサンタイプ等が挙げられる。
変性シリコーンオイルとしては、熱硬化性樹脂（ａ）、あるいは熱硬化性樹脂（ａ）及び熱可塑性樹脂（ｃ）に対して反応性を有する反応性シリコーンオイルと、これらの樹脂に対して反応性を有しない非反応性シリコーンオイルのいずれを用いても良い。前者の反応性シリコーンオイルとしては、アミノ変性タイプ、エポキシ変性タイプ、カルボキシル変性タイプ、カルビノール変性タイプ、メタクリル変性タイプ、メルカプト変性タイプ、フェノール変性タイプ等が挙げられ、後者の非反応性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル変性タイプ、メチルスチリル変性タイプ、アルキル変性タイプ、脂肪酸エステル変性タイプ、アルコキシ変性タイプ、フッ素変性タイプ等が挙げられる。
これらシリコーンオイルは、１種を単独で用いても良いし２種以上を併用しても良い。
特に、熱硬化性樹脂（ａ）、あるいは熱硬化性樹脂（ａ）及び熱可塑性樹脂（ｃ）に対して反応性を有する変性シリコーンオイルは、接着剤層１２を構成した際に熱硬化性樹脂（ａ）、あるいは熱硬化性樹脂（ａ）及び熱可塑性樹脂（ｃ）と化学的に強固に結合して凝集性が高まり、接着シート剥離工程において、接着剤成分が一体となって剥離されるため、糊残りを極めて高いレベルに抑制することができ、好適である。

詳細については後記するが、接着剤層１２が熱硬化性樹脂（ａ）と剥離性付与成分（ｂ）とを含むと、ＱＦＮ等の製造に際して、接着剤層１２の一部をリードフレーム又は配線基板の端子間隙等の間隙内に入り込ませることができる。さらに、接着剤層１２に熱可塑性樹脂（ｃ）を配合することで、可撓性が付与されて、リードフレーム又は配線基板の間隙内に接着剤層１２の一部が入り込みやすくなり、接着シートとしての加工性が一層向上する。
熱可塑性樹脂（ｃ）の具体例としては、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、スチレン−ブタジエン−エチレン樹脂（ＳＥＢＳ）、スチレン−ブタジエン−スチレン樹脂（ＳＢＳ）、ポリブタジエン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。中でも特に、アミド結合を有するポリアミドやポリアミドイミド、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体樹脂等が、耐熱性に優れているため好ましい。これら熱可塑性樹脂は、１種を単独で用いても良いし２種以上を併用しても良い。
また、熱可塑性樹脂（ｃ）の質量平均分子量は２，０００〜１，０００，０００が好ましく、５，０００〜８００，０００がより好ましく、１０，０００〜５００，０００が特に好ましい。質量平均分子量をかかる範囲内とすることで、接着剤層１２の凝集力を高めることができ、接着シート剥離工程における糊残りをより一層抑制することができ、好適である。

各成分の配合量は特に限定されないが、熱可塑性樹脂（ｃ）を配合する場合、熱硬化性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｃ）との質量比（（ａ）／（ｃ））は３．５以下が好ましく、０．３〜３．５がより好ましく、０．３〜２．５がさらに好ましく、１〜２．５が特に好ましい。
成分（ａ）と（ｃ）の質量比が３．５超では、接着剤層１２の可撓性が低下する場合がある。そして、ＱＦＮ等の製造時の樹脂封止工程において、接着シートの接着力が低下して、リードフレーム等と接着シートとが部分的に剥離し、樹脂漏れを招く恐れがある。また、リードフレーム等の間隙内に接着剤層１２の一部が入り込みにくくなる恐れもある。他方、成分（ａ）と（ｃ）の質量比が０．３未満では、弾性率の低下に伴ってワイヤボンディング不良が発生する恐れがある。

また、熱可塑性樹脂（ｃ）の有無に関係なく、樹脂成分総量（熱硬化性樹脂（ａ）及び熱可塑性樹脂（ｃ）の総量）と剥離性付与成分（ｂ）の質量比（（（ａ）＋（ｃ））／（ｂ））は６〜２，０００が好ましく、１０〜１，０００が特に好ましい。
樹脂成分総量と剥離性付与成分（ｂ）の質量比が６未満では、リードフレーム等と接着シートの接着力が低下し、樹脂封止工程においてリードフレーム等と接着シートが部分的に剥離して樹脂漏れが発生する恐れがある。他方、樹脂成分総量と剥離性付与成分（ｂ）の質量比が２，０００超では、リードフレーム等と接着シートの接着力が増加し、接着シート剥離工程において糊残りが発生する恐れがある。これは特に、ワイヤボンディング工程前にリードフレームの表面洗浄を目的とするプラズマクリーニングを施す場合に顕著である。

接着剤層１２には、上記成分（ａ）〜（ｃ）の他、必要に応じて他の成分を添加することもできる。例えば、熱膨張係数、熱伝導率、表面タック、接着性等を調整するために、無機又は有機フィラーを添加することは好適である。ここで、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、三酸化アンチモン等からなるフィラー、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できる。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、シリコーン等からなるフィラーを例示できる。

本発明の接着シート１０においては、接着剤層１２の熱硬化後の１５０〜２５０℃における最小貯蔵弾性率が１ＭＰａ以上であることが好ましく、１０ＭＰａ以上であることがより好ましく、５０ＭＰａ以上であることが特に好ましい。なお、「熱硬化後」はダイアタッチ工程の熱処理後に相当し、上記温度範囲はワイヤボンディング工程の熱処理温度に相当する。
ＱＦＮ等の製造時のワイヤボンディング工程においては、１５０〜２５０℃に加熱しながら６０〜１２０ｋＨｚの超音波を印加して、ボンディングワイヤの両端を溶着し、半導体素子とリードフレーム等とをボンディングワイヤを介して電気的に導通する。その際、リードフレーム等の直下に位置する接着シート１０の接着剤層１２は、上記温度に曝されて低弾性化し超音波を吸収しやすくなり、その結果、リードフレーム等が振動してワイヤボンディング不良が発生することがある。しかしながら、少なくともワイヤボンディング工程の温度内（すなわち１５０〜２５０℃の範囲内）における最小貯蔵弾性率を１ＭＰａ以上とすれば、ワイヤボンディング工程において、接着剤層１２が高弾性率を維持できるので、超音波を吸収し難く、ワイヤボンディング不良を抑制できる。
なお、貯蔵弾性率は熱硬化性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｃ）の質量比等によって制御できる。樹脂の種類によっても異なるが、１５０〜２５０℃における最小貯蔵弾性率を１ＭＰａ以上とするには、例えば、熱硬化性樹脂（ａ）と熱可塑性樹脂（ｃ）の質量比を０．３以上とすれば良い。

本発明の接着シート１０の製造方法は特に限定されないが、熱硬化性樹脂（ａ）、剥離性付与成分（ｂ）、必要に応じて熱可塑性樹脂（ｃ）や他の成分を含む接着剤組成物を調製し、これを耐熱性基材１１上に直接塗布し乾燥させて接着剤層１２を形成するキャスティング法や、前記接着剤組成物を離型性フィルム上に一旦塗布し乾燥させて接着剤層１２を形成した後、耐熱性基材１１上に転写させるラミネート法等が好適である。
なお、塗工性等の観点から、熱硬化性樹脂（ａ）、剥離性付与成分（ｂ）、及び必要に応じて熱可塑性樹脂（ｃ）を、いずれも有機溶剤中に１質量％以上、好ましくは５質量％以上の濃度で溶解して接着剤組成物を調製することが好ましい。用いる有機溶剤としては、例えばトルエン、キシレン等の芳香族系、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等の非プロトン系溶剤、テトラヒドロフラン等が挙げられ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明の接着シート１０においては、接着剤層１２上に剥離可能な保護フィルムを貼着し（図示略）、半導体装置製造直前に該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、接着シート１０が製造されてから使用されるまでの間に、接着剤層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フィルムであればいかなるフィルムを用いても良いが、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また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。

本発明の接着シート１０は、接着剤層１２が剥離性付与成分（ｂ）を含むものであるので、接着剤層１２の剥離性に優れる。それ故、接着剤層１２の厚みを従来より厚く設定しても、ＱＦＮ等の半導体装置を製造する際には、接着シート１０をリードフレーム等から剥離する接着シート剥離工程において、接着シート１０が良好に剥離され、糊残りが発生する恐れがない。
このように、本発明では接着剤層１２を従来より厚くしても糊残りの恐れがないため、接着剤層１２を従来よりも厚くし、本発明の接着シート１０をリードフレーム等に貼着した際に、接着剤層１２の一部をリードフレーム等の端子間隙等の間隙内に入り込ませることができる。接着剤層１２の厚みは特に限定されないが、６μｍ以上が好ましく、８μｍ以上が特に好ましい。接着剤層１２の厚みを６μｍ以上とすることで、安定して接着剤層１２の一部をリードフレーム等の間隙内に十分な深さで、具体的には２μｍ以上の深さで入り込むように構成することができ、外部接続端子の先端部が封止樹脂底面より２μｍ以上突出した半導体装置を提供することができる。
さらに、接着剤層１２の一部をリードフレーム等の間隙内に入り込ませることができるので、接着シート１０とリードフレーム等との接着強度を著しく向上することができる。そのため、樹脂封止工程において樹脂漏れが発生する恐れもない。すなわち、本発明の接着シート１０は接着強度と剥離性という背反する特性を同時に兼ね備えたものである。
本発明の接着シート１０は、接着剤層１２が熱硬化性樹脂（ａ）を含むものであるので、ワイヤボンディング工程において、接着剤層１２が良好な弾性を維持し、ワイヤボンディング不良が発生する恐れもない。

（半導体装置及びその製造方法）
次に、図２、図３に基づいて、上記の本発明の接着シートを用いた半導体装置の製造方法の一実施形態について説明する。以下、半導体装置として複数のＱＦＮを同時に製造する場合を例として説明する。なお、図２は用いるリードフレームを半導体素子を搭載する側から見た平面図、図３（ａ）〜（ｆ）は、製造途中のＱＦＮのＡ−Ａ’断面図である。

はじめに、図２に示す如く、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が配設された構造のリードフレーム２０を用意する。
次に図３（ａ）に示すように、リードフレーム２０の一方の面上に、接着剤層１２側がリードフレーム２０側となるように本発明の接着シート１０を剥離可能に貼着する（接着シート貼着工程）。接着シート１０をリードフレーム２０に貼着する方法としては、熱ラミネート法、熱プレス法等が好適である。
本発明ではこの工程において、図示するように、接着剤層１２の一部をリードフレーム２０の間隙内（隣接するリード２２間や半導体素子搭載部２１／リード２２間の間隙）に例えば２μｍ以上の深さで入り込ませることができる。

次に図３（ｂ）に示すように、リードフレーム２０の半導体素子搭載部２１に、接着シート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（ダイアタッチ工程）。
半導体素子３０を搭載したリードフレーム２０に対して、必要に応じてプラズマクリーニングを施す。これは、半導体素子３０を搭載した後、ワイヤボンディング工程直前までにかかる熱履歴で、接着シート１０や、ダイアタッチ剤等から発生するアウトガス成分が、リードフレーム２０表面に付着し、ボンディングワイヤの接合不良による歩留低下を防止するため、ワイヤボンディング工程前に実施されるものである。

次に、図３（ｃ）に示すように、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を介して電気的に導通する（ワイヤボンディング工程）。さらに、図３（ｄ）に示すように、図３（ｃ）に示す製造途中のＱＦＮを樹脂封止用金型内に載置し、封止樹脂（モールド材）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、リードフレーム２０及び半導体素子３０を封止樹脂４０により封止する（樹脂封止工程）。
次に、図３（ｅ）に示すように、接着シート１０を封止樹脂４０及びリードフレーム２０から剥離し（接着シート剥離工程）、複数のＱＦＮ５０が配列されたＱＦＮユニットが得られる。最後に図３（ｆ）に示すように、ＱＦＮユニットを各ＱＦＮ５０の外周に沿ってダイシングし（ダイシング工程）、複数のＱＦＮ５０が製造される。

以上の製造方法によれば、本発明の上記の接着シート１０を用いてＱＦＮ５０を製造するので、ワイヤボンディング不良、樹脂漏れ、糊残りが発生する恐れがない。

また、接着シート貼着工程において、接着剤層１２の一部をリードフレーム２０の間隙内に入り込ませることができるので、図３（ｆ）に示したように、外部接続端子であるリード２２の先端部が封止樹脂４０底面より例えば２μｍ以上突出したＱＦＮ５０が得られる。
ＱＦＮ５０のＢ−Ｂ’断面（Ｂ−Ｂ’線は図２に示す）を図４（ａ）に示す。同図は、リードが所定のピッチで配列している様子を示すものである。そして、図４（ａ）に示すＱＦＮ５０に半田ボール６０を取り付けると、図４（ｂ）に示す如く、半田ボール６０を、外部接続端子であるリード２２の底面から側面に跨ってリード２２を包むように３次元的に接着させることができる。したがって、半田ボール６０が外部接続端子であるリード２２に対して従来のＱＦＮに比してより強固に固着することとなり、配線基板等に実装した際の実装強度が著しく向上する。その結果、配線基板の折り曲げ性等の実装信頼性が著しく向上する。

加えて、リード２２が封止樹脂４０よりも突出している分だけ、リードフレーム２０（封止樹脂４０）底面と配線基板７０の間隔を従来に比して広く確保できるため、図４（ｃ）に示す如く、実装する配線基板７０表面に、異物７１（例えば、ゴミ等の付着物や、配線等が部分的に機械的損傷を受けて盛り上がったような箇所）があったとしても、異物７１の高さがリード２２の突出部分と半田ボール６０の高さに吸収されるため、半田ボール６０を配線基板７０に良好に接触させることができる。そのため、異物７１の存在に起因した導通不良や半田ボール６０の配線基板７０からの剥離を著しく抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ＱＦＮの製造に際して、ワイヤボンディング不良、樹脂漏れ、糊残りの恐れがなく、しかも得られるＱＦＮの配線基板等への実装強度を高め、実装信頼性を向上することが可能な半導体装置製造用接着シートを提供することができる。また、配線基板等への実装強度が高く、実装信頼性に優れたＱＦＮ及びその製造方法を提供することができる。
なお、上記実施形態では、リードフレームを用いたＱＦＮの製造への適用例について説明したが、本発明はリードフレーム又は配線基板に設けられた半導体素子搭載部に半導体素子が搭載され、半導体素子が封止樹脂により封止されてなる半導体装置であれば、いかなる構造の半導体装置にも適用可能である。

次に、本発明を実施例および比較例によってさらに説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。
（実施例１〜５）
表１に示す成分を同表に示す質量比でテトラヒドロフラン溶媒下に混合し、接着剤組成物を調製した。なお、表１には、樹脂成分総量（熱硬化性樹脂（ａ）及び熱可塑性樹脂（ｃ）の総量）と剥離性付与成分（ｂ）の質量比（（（ａ）＋（ｃ））／（ｂ））、熱硬化性樹脂（ａ）／熱可塑性樹脂（ｃ）の質量比（（ａ）／（ｃ））についても合わせて記載してある（比較例についても同様）。
次に、耐熱性基材としてポリイミド樹脂フィルム（東レ・デュポン社製、商品名：カプトン１００ＥＮ、厚み２５μｍ、ガラス転移温度３００℃以上、熱膨張係数１６ｐｐｍ／℃）を用い、その上に乾燥後の厚みが１０μｍになるように、上記接着剤組成物を塗布した後、１２０℃で５分間乾燥させ、本発明の接着シートを得た。

（比較例１）
表１に示す成分を同表に示す質量比でテトラヒドロフラン溶媒下に混合し、接着剤組成物を調製し、接着剤層を形成する際に、乾燥後の厚みが５μｍになるように接着剤組成物を塗布した以外は、実施例と同様にして比較用の接着シートを得た。
（比較例２）
表１に示す成分を同表に示す質量比でトルエン溶媒下に混合し、粘着剤組成物を調整した。次に、実施例で用いたのと同じ耐熱性基材の上に乾燥後の厚さが５μｍになるように、上記粘着剤組成物を塗布した後、１６０℃で５分間乾燥させ、比較用の粘着シートを得た。
（比較例３）
表１に示す成分を同表に示す質量比でテトラヒドロフラン溶媒下に混合し、接着剤組成物を調製した以外は、比較例１と同様にして接着シートを得た。

なお、表１中の各略号は下記成分を示す。
（Ａ１）：エポキシ樹脂（ダイセル化学社製「ＡＴ−５０１」、質量平均分子量１２０，０００）
（Ａ２）：エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「エピコート８２８」）
（Ａ３）：エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製「エピコート６０４」）
（Ａ４）：エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業社製「ＨＰ−７２００」）
（Ａ５）：フェノール樹脂（日本化薬社製「ＴＰＭ」）
（Ａ６）：フェノール樹脂（昭和高分子社製「ＣＫＭ−２４００」）
（Ｂ１）：変性シリコーンオイル（ＧＥ東芝シリコーン社製「ＸＣ−９６−Ａ４４６４」）
（Ｂ２）：変性シリコーンオイル（信越シリコーン社製「ＫＦ−１０５」）
（Ｂ３）：変性シリコーンオイル（信越シリコーン社製「ＫＦ−８６１」）
（Ｃ１）：アクリロニトリルブタジエンゴム（日本ゼオン社製「Ｎｉｐｏｌ １００１」、質量平均分子量３０，０００）
（Ｃ２）：ポリアミド樹脂（ヘンケルジャパン社製「マクロメルト６２３８」）
（Ｃ３）：スチレン−ブタジエン−スチレン樹脂（旭化成社製「タフテックＭ１９１１」質量平均分子量１１０，０００）
（Ｃ４）ポリイミド樹脂（巴川製紙所社製、シロキサン含有芳香族ポリイミド、質量平均分子量５０，０００）
（Ｃ５）：ポリアルケニルシロキサン／ポリアルキル水素シロキサン混合溶液（信越化学社製「Ｘ４０−３１０３」）
（Ｄ１）：硬化促進剤（四国化成社製２−エチル４−メチルイミダゾール）
（Ｄ２）：白金触媒溶液（信越化学社製「ＰＬ５０Ｔ」）

（評価）
評価項目及び評価方法は以下の通りとした。
＜貯蔵弾性率＞
各例において調製した接着剤組成物又は粘着剤組成物を離型フィルム上に塗布した後、接着シート又は粘着シートの調製と同乾燥条件にて乾燥し、更にダイアタッチ工程の熱処理条件（１７５℃で２時間）で熱処理を行い、接着剤層又は粘着剤層付き離型フィルムを調製した。なお、接着剤層又は粘着剤層の乾燥後厚みを０．１ｍｍとした。
得られた接着剤層又は粘着剤層を５ｍｍ×３０ｍｍに切断し、弾性率測定装置（オリエンテック社製レオバイブロンＤＤＶ−ＩＩ）を用い、周波数を１１Ｈｚ、昇温速度を３℃／ｍｉｎとし、１５０〜２５０℃の範囲内の貯蔵弾性率を測定した。そして、同温度範囲内における最小貯蔵弾性率を求めた。

＜ワイヤボンディング不良＞
各例において得られた接着シート又は粘着シートを、外寸２００ｍｍ×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、４×１６個（計６４個）のマトリックス配列、パッケージサイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ、８４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ニウムが蒸着されたダミーチップ（６ｍｍ×６ｍｍ、厚み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（新川社製、ＵＴＣ−４７０ＢＩ）を用い、加熱温度２１０℃、ＵＳ ＰＯＷＥＲを３０、荷重を０．５９Ｎ、処理時間を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導通した。
得られたパッケージ６４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。

＜樹脂漏れ＞
ワイヤボンディング不良評価後のリードフレームを用いて樹脂漏れの評価を行った。エポキシ系封止樹脂（ビフェニルエポキシ系、フィラー８５％含有）を用い、加熱温度を１８０℃、圧力を１０ＭＰａ、処理時間を３分間とし、トランスファーモールド（金型成形）により、ダミーチップを樹脂封止した。樹脂封止後のパッケージ６４個を検査し、リード端子外部接続用部分（リードの接着シート又は粘着シート側の面）に封止樹脂が漏れて付着しているパッケージ個数を、樹脂漏れの発生個数として検出した。

＜糊残り＞
樹脂漏れ評価を行った樹脂封止済リードフレームから、接着シート又は粘着シートを剥離速度５００ｍｍ／ｍｉｎの条件で剥離した。接着シート又は粘着シート剥離後のパッケージ６４個を検査し、リードフレーム及び封止樹脂の剥離面（リード端子外部接続用部分、封止樹脂面等）に接着剤が付着しているパッケージ個数を糊残りの発生個数として検出した。
＜リード先端部の突出量＞
糊残り評価に使用したリードフレームを用いて、リード先端部の封止樹脂底面からの突出量を測定した。すなわち、表面粗さ計（東京精密社製「サーフコム１１０Ｂ」）を用い、接着シート又は粘着シート剥離後のパッケージ６４個について、リードの外部接続側最先端と封止樹脂底面との高低差を測定し、その平均値を求めた。

（結果）
得られた結果を表２に示す。
表２に示すように、熱硬化性樹脂（ａ）、剥離性付与成分（ｂ）、及び必要に応じて熱可塑性樹脂（ｃ）を配合して接着剤組成物を調製し、接着シートを調製した実施例１〜５では、得られた接着剤層は１５０〜２５０℃における最小貯蔵弾性率がいずれも２０ＭＰａ以上であり、ワイヤボンディング工程において高弾性率を維持できるものであった。また、得られた接着シートを用いて半導体装置の製造を行ったところ、ワイヤボンディング不良、樹脂漏れが全く発生しなかった。また、接着剤層の厚みが１０μｍと従来に比して厚いにもかかわらず、糊残りも全く発生しなかった。さらに、得られた半導体装置は、外部接続端子であるリード先端部の封止樹脂底面からの突出量が２μｍ以上であり、得られた半導体装置を配線基板等に実装する際には、半田をリードの底面から側面に跨ってリードを包むように３次元的に接着させることができる実装信頼性も高いものであった。

これに対して、剥離性付与成分（ｂ）を配合せずに接着剤組成物を調製した比較例１及び比較例３では、接着剤層の貯蔵弾性率は良好であり、半導体装置の製造時にワイヤボンディング不良、樹脂漏れは発生しなかったが、接着剤層の厚みが５μｍと実施例に比して薄いにもかかわらず、糊残りが多数発生した。熱硬化性樹脂（ａ）及び剥離性付与成分（ｂ）を配合せずに粘着剤組成物を調製した比較例２では、粘着剤層の貯蔵弾性率が著しく低く、半導体装置の製造時にワイヤボンディング不良、樹脂漏れが多数発生し、糊残りも多数発生した。また、比較例１〜３で得られた半導体装置はいずれもリード先端部の封止樹脂底面からの突出がなく、実装信頼性の低いものであった。

本発明の半導体装置製造用接着シートは、ＱＦＮ等の半導体装置の製造に用いて好適なものである。本発明の半導体装置及びその製造方法は、ＱＦＮ等の半導体装置に好ましく適用できる。

図１は、本発明の半導体装置製造用接着シートの概略断面図である。 図２は、本発明の半導体装置製造用接着シートを用いてＱＦＮを製造する際に用いて好適なリードフレームの平面図である。 図３（ａ）〜（ｆ）は、本発明の半導体装置製造用接着シートを用いたＱＦＮの製造方法を示す工程図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の半導体装置製造用接着シートを用いて得られるＱＦＮの実装工程を示す図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体装置製造用接着シートを用いたＱＦＮの製造方法を示す工程図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、従来の半導体装置製造用接着シートを用いて得られるＱＦＮの実装工程を示す図である。

符号の説明

１０ 半導体装置製造用接着シート
１１ 耐熱性基材
１２ 接着剤層
２０ リードフレーム
２１ 半導体素子搭載部
２２ リード（外部接続端子）
３０ 半導体素子
３１ ボンディングワイヤ
４０ 封止樹脂
５０ ＱＦＮ（半導体装置）

Claims (10)

1. 耐熱性基材の一方の面に接着剤層を具備し、リードフレーム又は配線基板に剥離可能に貼着した後にリードフレーム又は配線基板から剥離する半導体装置製造用接着シートにおいて、
   前記接着剤層が、少なくとも熱硬化性樹脂（ａ）及びシリコーンオイルからなる剥離性付与成分（ｂ）を含有することを特徴とする半導体装置製造用接着シート。
2. 前記接着剤層が、さらに熱可塑性樹脂（ｃ）を含有す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接着シート。
3. 前記剥離性付与成分（ｂ）が、変性シリコーンオイルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置製造用接着シート。
4. 前記接着剤層の熱硬化後の１５０〜２５０℃における最小貯蔵弾性率が１ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置製造用接着シート。
5. 前記耐熱性基材が、１５０℃以上のガラス転移温度を有し、かつ５〜５０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有する耐熱性樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置製造用接着シート。
6. 前記耐熱性基材が、５〜５０ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有する金属箔であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置製造用接着シート。
7. 前記接着剤層の前記耐熱性基材と反対側の面に、保護フィルムが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置製造用接着シート。
8. 耐熱性基材の一方の面に接着剤層を具備し、リードフレーム又は配線基板に剥離可能に貼着した後にリードフレーム又は配線基板から剥離する半導体装置製造用接着シートにおいて、
   リードフレーム又は配線基板に貼着された際には、前記接着剤層の一部がリードフレーム又は配線基板の間隙内に入り込む構成とされ、前記接着剤層が少なくとも熱硬化性樹脂（ａ）及びシリコーンオイルからなる剥離性付与成分（ｂ）を含有することを特徴とする半導体装置製造用接着シート。
9. 前記接着剤層の厚みが６μｍ以上であり、かつ、リードフレーム又は配線基板に貼着された際には、前記接着剤層がリードフレーム又は配線基板の間隙内に２μｍ以上の深さで入り込む構成とされていることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置製造用接着シート。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の半導体装置製造用接着シートを、半導体素子搭載部を有するリードフレーム又は配線基板に対して、前記接着剤層の一部がリードフレーム又は配線基板の間隙内に入り込むように剥離可能に貼着する工程と、
    前記リードフレームまたは配線基板の前記半導体素子搭載部に半導体素子を搭載し、これと外部接続端子とを導通させる工程と、
    前記リードフレーム又は配線基板、及び前記半導体素子を樹脂封止する工程と、
    前記リードフレームまたは配線基板から前記半導体装置製造用接着シートを剥離する工程とを順次有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images