JP4538398B2 - 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
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Description
はじめに、接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接着シートを貼着し、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する。その後、接着シート剥離工程において、接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る。最後に、ダイシング工程において、このQFNユニットを各QFNの外周に沿って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。
しかしながら、上記構成の従来の半導体装置製造用接着シートを用いた場合、半導体装置製造用接着シートの接着剤露出面表層がプラズマクリーニングにより粗化され、半導体用接着シートの剥離時に、半導体装置の接続端子、封止樹脂面への接着剤移行(以下「糊残り」と表記することがある)が発生することがあった。このような糊残りが発生した場合に、封止樹脂により封止した部分や、その近傍のリードの外部接続端子部分に接着剤が付着するため、製造された半導体装置を配線基板等に実装する際に、接続不良が発生する恐れがあった。
前記フッ素樹脂は、フルオロオレフィンとビニルエーテルを含むモノマー原料を重合させてなる共重合体及び/またはフルオロオレフィンとビニルエステルを含むモノマー原料を重合させてなる共重合体であることが好ましい。
前記反応性エラストマーは、無水マレイン酸含有スチレン−エチレン−ブチレン共重合体であることが好ましい。
また、接着剤層の片面に保護フィルムが設けられていると好ましい。
本発明の接着シートは、半導体装置のリードフレームまたは配線基板に剥離可能に貼着されるものである。ここで、リードフレームとは、金属板をエッチング又はプレス等により導体パターンを形成したものであり、配線基板とは、電気絶縁性基板の表面(または内面を含むことがある)に、導体パターンを導電性材料で形成し、固着したもののことである。
尚、以下の説明では、便宜的に、リードフレームを貼着対象として説明するが、配線基板に対しても同様である。
基材としては、耐熱性のあるもの、例えば、耐熱性樹脂フィルムや金属箔等を挙げることができる。
本発明の接着シートを用いてQFN等の半導体装置を製造する際に、接着シートは、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℃の高温に曝されるが、基材として耐熱性樹脂フィルムを用いる場合、該耐熱性フィルムの熱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との熱膨張差が大きくなるため、室温に戻した際に、耐熱性フィルム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、耐熱性フィルム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、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。
したがって、基材として耐熱性フィルムを用いる場合、ガラス転移温度が150℃以上の耐熱性フィルムであることが好ましく、更に180℃以上であることがより好ましい。
また、耐熱性フィルムの150〜250℃における熱膨張係数が5〜50ppm/℃であることが好ましく、更に10〜30ppm/℃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。
また、リードフレームに対する接着剤層の硬化後の150〜200℃における接着強度が0.03〜5N/cmであることがモールドフラッシュを防止できるので好ましい。0.03N/cm未満では、モールドフラッシュが発生し易く、5N/cm超では糊残りが生じやすい。また、リードフレームに対する接着剤層の未硬化における常温の接着強度は0.98N/cm以上であることが製造工程上、好ましい。0.98N/cm未満では、製造工程における搬送時にリードフレームから接着剤層が剥離し易くなるからである。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「フルオロオレフィン」はオレフィンの水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されているものを包含する概念とする。例えばオレフィンの水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換されている化合物と、下記に例示する様に、オレフィンの水素原子がフッ素原子で置換されるとともに、残りの水素原子の一部または全部が塩素原子等の他の原子で置換されている化合物とを包含する概念とする。
前記官能基を有するフッ素樹脂は、例えば原料モノマーに、上記(1)と(2)のモノマーに加えて、官能基を有するモノマーを配合し、共重合させることによって得ることができる。またビニル基等の不飽和結合を有するフッ素樹脂を製造した後、このビニル基等の不飽和結合にエポキシ基等の官能基を導入することによって得ることができる。
官能基を有するモノマーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸等のビニル結合と官能基を有するモノマーを挙げることができる。
この様なフッ素樹脂は、各種製品が販売されている。
(1)−2 トリフルオロエチレンと、(2)−2 アルキルビニルエーテル及びアリルアルコールから選ばれる1種以上のモノマーを共重合させてなる共重合体であって、かつ官能基を有する樹脂;
(1)−3 トリフルオロエチレンと、(2)−3 脂肪族カルボン酸ビニルエステル、及びヒドロキシアルキルビニルエステルから選ばれる1種以上のモノマーを共重合させてなる共重合体であって、かつ官能基を有する樹脂等が挙げられる。
上記例示したフッ素樹脂の配合量は接着剤層100質量部に対して好ましくは5〜40量部、より好ましくは20〜30質量部であることが好ましい。5質量部以上にすることにより、より剥離性が向上し、糊残りを防ぐことができる。一方、40質量部以下であることにより、他の樹脂成分との相溶性が向上し、製造上有利である。
なお、フッ素樹脂は1種または2種以上混合して用いることができる。
含フッ素グラフトポリマーとしては、含フッ素アクリル系グラフトポリマーである綜研化学社製の商品名:ケミトリー LF−700等を挙げることができる。なお、含フッ素アクリル系グラフトポリマーは、幹ポリマーと、この幹ポリマーから伸びる複数の枝ポリマーとからなり、幹ポリマーはアクリル系ポリマーからなり、枝ポリマーはフッ素を含有するポリマーからなるものである。
含フッ素ブロックコポリマーとしては、フッ化アルキル基含有重合体セグメントとアクリル系重合体セグメントからなるブロックコポリマーが、日本油脂社製の商品名:モディパーFシリーズ、例えばモディパーF200、モディパーF220、モディパーF2020、モディパーF3035、モディパーF600として市販されている。
また、含フッ素脂肪族系ポリマーエステルとしては、ノニオン界面活性剤としての特性を有するものが好ましく、スリーエム社製の商品名:ノベック FC−4430等を挙げることができる。
この中でも特にモールド樹脂漏れ防止及び糊残りなく剥離可能とできるため含フッ素グラフトポリマーまたは含フッ素ブロックコポリマーが好ましい。
反応性エラストマーは、弾性樹脂を製造する際に官能基を有するモノマーや酸無水物モノマーを共重合させることによって製造することができる。また、ビニル結合等の不飽和結合を有する弾性樹脂を製造した後、このビニル基等の不飽和結合にエポキシ基等の官能基を導入することによって製造することができる。なお、官能基を有するモノマーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸等のビニル結合と官能基を有するモノマーを挙げることができる。
カルボキシ基含有アクリロニトリル−ブタジエン共重合体としては、日本ゼオン社製 商品名:Nipol 1072J、同社製 商品名:Nipol DN631、宇部興産社製 商品名:Hycar CTBN、JSR社製 商品名:PNR−1H等が挙げられる。
アミノ基含有アクリロニトリル−ブタジエン共重合体としては、宇部興産社製 商品名:Hycar ATBN等が挙げられる。
無水マレイン酸含有スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体としては、旭化成社製 商品名:タフテックMシリーズ等が挙げられる。
エポキシ基含有スチレン系ブロック共重合体としては、ダイセル化学工業社製 商品名:エポフレンド等が挙げられる。
この中でも特にモールド樹脂漏れ防止及び糊残りなく剥離可能とできるため無水マレイン酸含有スチレン―エチレン―ブチレン共重合体が好ましい。当該共重合体において、無水マレイン酸:スチレン:エチレン―ブチレン(エチレン−ブチレンの合計)の質量比は、好ましくは0.3〜3:10〜40:60〜90、さらに好ましくは0.5〜1:20〜30:70〜80であることが好ましい。
反応性エラストマーは接着剤層100質量部に対して好ましくは30〜95質量部、さらに好ましくは40〜90質量部用いられる。30質量部以上にすることによりモールドフラッシュや糊残りをより防ぐことができる。一方、95質量部以下にすることにより、より剥離性が向上し、糊残りを生じにくくすることができる。
熱硬化性樹脂成分としては、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、レゾルシノール樹脂、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、ナジイミド樹脂等を例示することができる。なお、これらの樹脂は単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。この中でもエポキシ樹脂とフェノール樹脂の少なくとも1種を含有することによって、ワイヤボンディング工程における処理温度下で高弾性率を有すると共に、樹脂封止工程における処理温度下でリードフレームとの接着強度が高い接着剤層が得られるため好ましい。
図1、図2に基づいて、本発明の接着シートを用いて、半導体装置を製造する方法の一例について説明する。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1はリードフレームを半導体素子を搭載する側から見たときの概略平面図であり、図2(a)〜(f)は、図1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1のA−A’線の拡大概略断面図である。
次に、図2(e)に示すように、接着シート剥離工程において、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2(f)に示すように、ダイシング工程において、QFNユニット60を各QFN50の外周に沿って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。
このように本発明の接着シート10を用いてQFN等の半導体装置を製造することにより、モールドフラッシュ防止性を維持したまま、該接着シートがプラズマクリーニング工程を経た状態においても、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。
[接着シートの製造]
各実施例、比較例において、接着剤を調製して接着シートを作製し、得られた接着剤層や接着シートの評価を行った。
すなわち以下に示す組成及び配合比(質量部)で実施例1及び比較例1、2はトルエンに固形分20質量%になる様に混合し、実施例2においてはメチルエチレンケトンに固形分20質量%になる様に混合して接着剤溶液を作製した。
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、厚さ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さが6μmになるように、上記接着剤溶液を塗布した後、120℃で5分間乾燥させ、接着剤層を有する接着シートを得た。
(実施例1)
官能基を有するフルオロエチレンビニルエーテル共重合体 30質量部
(旭硝子社製 商品名:ルミフロンLF916)
無水マレイン酸含有スチレン−エチレン−ブチレン共重合体※1 70質量部
(旭化成社製 商品名:タフテックM−1911)
硬化剤 1質量部
(日本ポリウレタン工業社製 商品名:コロネートL)
官能基を有するフルオロエチレンビニルエーテル共重合体 10質量部
(旭硝子社製 商品名:ルミフロンLF916)
カルボキシ基含有アクリロニトリル−ブタジエン共重合体 90質量部
(JSR社製 商品名:PNR−1H)
硬化剤 1質量部
(日本ポリウレタン工業社製 商品名:コロネートL)
官能基を有するフルオロエチレンビニルエーテル共重合体 20質量部
(旭硝子社製 商品名:ルミフロンLF200)
スチレン−ブタジエン共重合体 80質量部
(旭化成社製 商品名:タフテックH−1041)
硬化剤 1質量部
(日本ポリウレタン工業社製 商品名:コロネートL)
カルボキシ基含有アクリロニトリル−ブタジエン共重合体 20質量部
(日本ゼオン社製 商品名:Nipol 1072J)
フェノール樹脂 40質量部
(新日本石油化学社製 商品名:DPP−6095H)
エポキシ樹脂 40質量部
(大日本インキ化学工業社製 商品名:HP−7200)
2−エチル−4−メチルイミダゾール(硬化剤) 8質量部
(東京化成社製)
※1:無水マレイン酸含有スチレン―エチレン―ブチレン共重合体
無水マレイン酸:スチレン:エチレン―ブチレン(質量比)=0.5:30:70の共重合体
1.モールドフラッシュ
実施例及び比較例において得られた接着シートを、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、オーブン中でダイアタッチ相当の熱処理175℃で1時間処理した後、プラズマクリーニング処理を行った。プラズマクリーニング条件は、プラズマエッチング装置(ヤマト科学社製、商品名:V1000)を用いて、使用ガス:Ar、ガス流量:45sccm、RF出力:450W、処理時間:5分である。次にホットプレート上でワイヤボンディング相当の熱処理を220℃で15分の条件で行った。次にエポキシ系モールド剤(ビフェニルエポキシ系、フイラー量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、樹脂封止した。樹脂封止後の半導体装置64個を検査し、リードの外部接続用部分(リードの接着シート側の面)に封止樹脂が付着している半導体装置数を、モールドフラッシュの発生個数として検出し、その結果を表1に示した。
モールドフラッシュの評価後のリードフレームを用い、糊残りの評価を行った。先ず接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。接着シートの剥離後の半導体装置64個を検査し、リードの外部接続用部分、モールド樹脂面を含む接着シート剥離面に接着剤が付着している半導体装置個数を、糊残りの発生数として表1に示した。
Claims (3)
- 基材と、接着剤層とを有し、かつ半導体装置のリードフレームまたは配線基板に剥離可能に貼着される半導体装置製造用接着シートにおいて、
前記接着剤層はフッ素樹脂及び反応性エラストマーを含有し、
前記反応性エラストマーが、無水マレイン酸含有スチレン−エチレン−ブチレン共重合体であり、
前記フッ素樹脂が、フルオロオレフィンとビニルエーテルを含むモノマー原料を重合させてなる共重合体及び/またはフルオロオレフィンとビニルエステルを含むモノマー原料を重合させてなる共重合体であることを特徴とする半導体装置製造用接着シート。 - 接着剤層の片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に記載の半導体装置製造用接着シート。
- 請求項1または2のいずれかに記載の半導体装置製造用接着シートを用いて製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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