JP5937397B2 - 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、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、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、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 Ｓｃａｌｅ 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−ｌｅａｄｅｄ）パッケージは、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。

ＱＦＮパッケージの製造方法として、概略下記の方法が知られている。まず、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、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、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パッケージが配列された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パッケージの外周に沿ってダイシングすることにより、複数のＱＦＮパッケージを製造できる。

従来、ＱＦＮパッケージの製造方法においては、シリコーン粘着剤やアクリル粘着剤を使用した半導体装置製造用接着シートが使用されてきたが、これらの半導体装置製造用接着シートを用いると、封止工程で樹脂漏れ（モールドフラッシュ）を生じることがあった。
加えて、ワイヤボンディング工程前にプラズマ処理を施す工程（プラズマクリーニング工程）を設けて、半導体素子及び例えばリードフレームの表面に付着した不純物を除去することにより、ワイヤボンディング特性をさらに高めることが一般化している。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、半導体製造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る。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おそれがある。
こうした問題に対し、熱硬化性樹脂成分と、熱可塑性樹脂成分と、フッ素系添加剤とを含有した接着剤層を備えた半導体装置製造用接着シートが提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の発明によれば、プラズマ処理を施さなくてもワイヤボンディング特性に優れるため、プラズマ処理に起因する糊残りを少なくできる。

特開２００７−１２３７１０号公報

しかしながら、特許文献１の発明では、糊残りを少なくできるものの、封止樹脂への接着強度が強く、剥離しにくいという問題があった。加えて、半導体装置製造用接着シートには、プラズマクリーニング工程を設けた製造方法において、より小さな剥離力で剥がせるような剥離性が求められている。
そこで、本発明は、剥離性に優れた半導体装置製造用接着シートを目的とする。

本発明の半導体装置製造用接着シートは、基材と、該基材の一方の面に設けられ、２５℃で液体の含フッ素基・親油性基含有オリゴマーである含フッ素添加剤を含有する接着剤層とを備え、半導体装置のリードフレーム又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であって、前記接着剤層は、下記（Ｉ）式で求められる表面フッ素復元率が７０％以上であることを特徴とする。
表面フッ素復元率（％）＝復元後表面フッ素含有率α÷初期表面フッ素含有率β×１００・・・（Ｉ）
［（Ｉ）式中、復元後表面フッ素含有率αは、接着剤層にアルゴンガス雰囲気下、出力４５０Ｗの条件で１分間のプラズマ処理を施し、次いで、接着剤層を２２０℃で１５分間加熱した後の接着剤層の表面のフッ素含有率（ａｔｏｍ％）である。初期表面フッ素含有率βは、前記プラズマ処理を施す前の接着剤層の表面のフッ素含有率（ａｔｏｍ％）である。］
前記復元後表面フッ素含有率αは、１８ａｔｏｍ％以上であることが好ましい。

本発明の半導体装置の製造方法は、前記の本発明の半導体装置製造用接着シートを用いた半導体装置の製造方法であって、前記リードフレーム又は前記配線基板に前記半導体装置製造用接着シートを貼着する貼着工程と、前記リードフレーム又は前記配線基板にプラズマ処理を施すプラズマクリーニング工程と、前記プラズマクリーニング工程の後、前記接着剤層を加熱する加熱工程と、前記加熱工程の後、前記半導体装置製造用接着シートを前記リードフレーム又は前記配線基板から剥離する剥離工程と、を備え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によれば、剥離性に優れる。

本発明の半導体装置の製造方法に用いられるリードフレームの一例を示す平面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する工程図である。

本発明の半導体装置製造用接着シート（以下、単に接着シートということがある）は、半導体装置の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る。
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（又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たもののことである。

本発明の接着シートは、基材と、該基材の一方の面に設けられた接着剤層とを備えるものである。
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が挙げられる。
接着シートを用いてＱＦＮパッケージ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、封止工程において、１５０〜２５０℃の高温に曝される。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。このため、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おそれがある。そして、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、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おそれがある。
従って、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、さらに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、さらに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、基材として金属箔を用いる場合においても、前記耐熱性フィルムと同様の理由から、金属箔の１５０〜２５０℃における熱膨張係数が５〜５０ｐｐｍ／℃であることが好ましく、さらに１０〜３０ｐｐｍ／℃であることがより好ましい。金属としては、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が挙げられる。

本発明の接着シートを用いて半導体装置を製造する際に、後述する剥離工程における糊残りを防止するためには、基材と接着剤層との接着強度Ｓａと、封止樹脂及びリードフレーム又は配線基板と接着剤層との接着強度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未満の場合では、接着シート剥離工程において糊残りが発生しやすくなる。なお、接着強度比Ｓａ／Ｓｂを１.５以上とするためには、耐熱性フィルムの場合には、接着剤層を形成する前に、耐熱性フィルムの接着剤層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、サンドブラスト等、耐熱性フィルムと接着剤層との接着強度Ｓａを高くするような処理をあらかじめ施しておくことが好ましい。また、金属箔の場合では、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、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を設けて調整することが好ましい。また、電解金属箔の中でも特に、電解銅箔を用いることが好ましい。

基材の厚さは、材質等を勘案して決定され、例えば、１０〜１００μｍとされる。

接着剤層は、含フッ素添加剤を含有し、後述する表面フッ素復元率が７０％以上となるものである。表面フッ素復元率が７０％以上であれば、優れた剥離性を発揮できる。

接着剤層は、含フッ素添加剤を含有し、かつリードフレーム又は配線基板に対し任意の接着強度を有するものであればよく、例えば、含フッ素添加剤と樹脂とを含有するものが挙げられる。

含フッ素添加剤としては、例えば、パーフルオロアルキル基を含有するスルホン酸塩、パーフルオロアルキル基を含有するカルボン酸塩等のアニオン界面活性剤、パーフルオロアルキルアルキレンオキシド付加物、含フッ素基・親油性基含有オリゴマー、含フッ素基・親水性基含有オリゴマー、含フッ素基・親水性基・親油性基含有オリゴマー等のノニオン界面活性剤等のフッ素含有界面活性剤等が挙げられ、中でも、ノニオン界面活性剤が好ましく、含フッ素基・親油性基含有オリゴマーがより好ましい。アニオン界面活性剤は、イオン化する官能基が樹脂中で静電気的な相互作用を受けることで、界面活性剤の自由度が下がって表面に出にくくなる。親油性基の例としては、アルキル基、アリル基、ビニル基、アルキルエーテル基、アルキルエステル基、アクリレート基等が挙げられる。これらの含フッ素添加剤は、１種単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。

配合される含フッ素添加剤は、液体であってもよいし、固体であってもよいが、接着剤層の表面フッ素復元率を高め、剥離性をより高める観点から、２５℃で液体であるものが好ましい。

好適な含フッ素添加剤としては、２５℃で液体の含フッ素基・親油性基含有オリゴマーであるメガファックＦ−５５２、Ｆ−５５４、Ｆ−５５８（ＤＩＣ株式会社製）等が挙げられる。

接着剤層中の含フッ素添加剤の含有量は、含フッ素添加剤の種類、樹脂の種類や量等を勘案して適宜決定され、例えば、接着剤層中、０．５〜２０質量％が好ましく、１〜１０質量％がより好ましく、２．５〜５．０質量％がさらに好ましい。上記下限値未満では、剥離性が低下するおそれがあり、上記上限値超では、接着強度が不十分となってモールドフラッシュ特性が低下したり、後述する硬化前接着強度が不十分になるおそれがある。

接着剤層中の樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、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、アクリルゴム等が挙げられ、中でも、主鎖に反応点を有する反応性エラストマーが好ましい。

反応性エラストマーは、カルボキシ基、アミノ基、ビニル基、エポキシ基等の官能基を有する、又は酸無水物を側鎖に有することで、反応性を有する。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を共重合させることによって製造できる。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が挙げられる。

反応性エラストマーとしては、例えば、カルボキシ基含有スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、無水マレイン酸含有スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体等のスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）、カルボキシ基含有スチレン−ブタジエン共重合体、無水マレイン酸含有スチレン−ブタジエン共重合体、カルボキシ基含有スチレン−ブタジエン飽和共重合体等のスチレン−ブタジエン共重合体、カルボキシ基含有スチレン−イソプレン共重合体、カルボキシ基含有スチレン−イソプレン飽和共重合体等のスチレン−イソプレン共重合体、エポキシ基含有スチレン系ブロック共重合体、無水マレイン酸含有スチレン−エチレン−ブチレン共重合体等のスチレン系熱可塑性エラストマー；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、アミノ基変性アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、水添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等のアクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）；アミノ基変性ポリオール樹脂、アミノ基変性フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、カルボキシ基含有アクリルゴム、ヒドロキシ基末端飽和共重合ポリエステル樹脂、カルボキシ基末端飽和共重合体ポリエステル樹脂等が挙げられ、中でも、耐熱性等の観点から、スチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく、ＳＥＢＳがより好ましい。なお、「無水マレイン酸含有」とは、酸無水物を側鎖に有することを示す。これらの熱可塑性樹脂は、１種単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
なお、熱可塑性樹脂として、フッ素を含有する熱可塑性樹脂（フッ素含有熱可塑性樹脂）を用いてもよい。

熱硬化性樹脂としては、従来、接着剤層に用いられるものが挙げられ、例えば、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、ナジイミド樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、１種単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
また、熱硬化性樹脂として、フッ素を含有する熱硬化性樹脂（フッ素含有熱硬化性樹脂）を用いてもよい。

接着剤層中の樹脂としては、反応性エラストマー、熱硬化性樹脂が好ましく、反応性エラストマーがより好ましい。このような樹脂を硬化剤と併用することで、剥離性をより高め、かつモールドフラッシュ特性を高められる。

接着剤層中の樹脂の含有量は、樹脂の種類等を勘案して決定され、例えば、８０〜９８質量％が好ましく、８５〜９５質量％がより好ましい。上記下限値未満では、接着強度が不十分となって、モールドフラッシュ特性が低下するおそれがあり、上記上限値超では、含フッ素添加剤の含有量が少なくなりすぎて、剥離性が低下するおそれがある。
樹脂中の反応性エラストマーの含有量は、例えば、５０質量％以上が好ましく、８０質量％以上が好ましい。

樹脂として、反応性エラストマーや熱硬化性樹脂を用いる場合、接着剤層には硬化剤が配合されてもよい。
硬化剤としては、反応性エラストマーや熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜決定され、例えば、ポリイソシアネート等が挙げられる。
接着剤層中の硬化剤の含有量は、硬化剤、反応性エラストマーや熱硬化性樹脂の種類を勘案して適宜決定され、例えば、樹脂１００質量部に対し、０．５〜１０質量部が好ましい。

また、接着剤層は、本発明の効果を損なわない範囲で、硬化促進剤や酸化防止剤等の任意成分を含有してもよい。

接着剤層は、下記（Ｉ）式で求められる表面フッ素復元率が７０％以上のものである。接着剤層の表面フッ素復元率は、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましく、１００％以上であってもよい。表面フッ素復元率が上記下限値以上であれば、優れた剥離性を発揮できる。加えて、表面フッ素復元率が上記下限値以上であれば、接着剤層に対して過剰な含フッ素添加物を配合する必要がないため、硬化前接着強度が適切なものとなり、貼着工程においてリードフレーム又は配線基板への貼着性が十分なものとなって、作業性が良好になる。
なお、表面フッ素復元率は、含フッ素添加剤の種類や量、樹脂の種類や量を組み合わせることで調節される。

表面フッ素復元率（％）＝復元後表面フッ素含有率α÷初期表面フッ素含有率β×１００ ・・・（Ｉ）
［（Ｉ）式中、復元後表面フッ素含有率αは、接着剤層にアルゴンガス雰囲気下、出力４５０Ｗの条件で１分間のプラズマ処理を施し、次いで、接着剤層を２２０℃で１５分間加熱した後の接着剤層の表面のフッ素含有率（ａｔｏｍ％）である。初期表面フッ素含有率βは、前記プラズマ処理を施す前の接着剤層の表面のフッ素含有率（ａｔｏｍ％）である。］

復元後表面フッ素含有率αは、１８ａｔｏｍ％以上が好ましく、２０ａｔｏｍ％以上がより好ましい。上記下限値未満では、接着シートの剥離性が低下するおそれがある。

初期表面フッ素含有率βは、５０ａｔｏｍ％以下が好ましく、３０ａｔｏｍ％以下がより好ましい。上記上限値超では、硬化前接着強度が不十分となって、後述する貼着工程で、リードフレームや配線基板への貼着性が低下する。

反応性エラストマーや熱硬化性樹脂と硬化剤とを含有する熱硬化型の接着剤層を備える接着シートにおいて、リードフレーム又は配線基板に対する熱硬化前の接着剤層の２５℃における接着強度（硬化前接着強度）は、０．０５Ｎ／２０ｍｍ以上が好ましい。硬化前接着強度が上記下限値以上であれば、接着剤層を熱硬化させなくてもリードフレーム又は配線基板に対して適度な接着強度で貼着される。このため、後述する貼着工程において接着剤層を加熱する必要がなく、貼着工程を簡便化できる。リードフレーム又は配線基板に対する２５℃における接着強度の上限は、特に限定されない。

接着剤層の熱膨張係数、熱伝導率、表面タック、接着性等を調整するために、接着剤層に無機又は有機フィラーを添加してもよい。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、シリコーン樹脂等からなるフィラーが挙げられる。

接着剤層の厚さは、特に限定されないが、例えば、２〜２０μｍとされる。

接着シートは、接着剤層上に剥離可能な保護フィルムが貼着され、リードフレーム又は配線基板等への貼着直前に保護フィルムを剥離する構成とされてもよい。この場合には、接着シートが製造されてから使用されるまでの間に、接着剤層が損傷されることが防止される。保護フィルムとしては離型性を有するものであればよく、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が挙げられる。

接着シートの製造方法としては、基材上に接着剤を塗布し、乾燥させるキャスティング法や、接着剤を離型性フィルム上に一旦塗布し、乾燥させた後、基材上に転写させるラミネート法等が好適である。なお、接着剤層を構成する成分を、有機溶剤、例えばトルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族系、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極性溶剤、テトラヒドロフラン等の単独あるいは混合物に溶解して接着剤塗布液として用いることが好ましい。

本発明の接着シートを用いた半導体の製造方法は、リードフレーム又は配線基板に接着シートを貼着する貼着工程と、リードフレーム又は配線基板にプラズマ処理を施すプラズマクリーニング工程と、プラズマクリーニング工程の後、接着剤層を加熱する加熱工程と、加熱工程の後、接着シートを前記リードフレーム又は前記配線基板から剥離する剥離工程とを備えるものである。

以下、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例について、図１〜２を参照して説明する。図１は、半導体素子を搭載する側から見たリードフレームの平面図であり、図２（ａ）〜（ｆ）は、図１に示すリードフレームを用いてＱＦＮパッケージを製造する方法を示す工程図であって、図１のリードフレームのＡ−Ａ’断面図である。
なお、以下の説明では、含フッ素添加剤と反応性エラストマーと硬化剤とを含有する熱硬化型の接着剤層を備える接着シートを用い、リードフレームを貼着対象としてＱＦＮパッケージを製造する場合を例にして説明する。

本実施形態の半導体装置の製造方法は、リードフレームに接着シートを貼着する貼着工程と、リードフレームに半導体素子を搭載するダイアタッチ工程と、リードフレームにプラズマ処理を施すプラズマクリーニング工程と、半導体素子とリードフレームのリードとを電気的に接続するワイヤボンディング工程と、接着シートの接着剤層を加熱する加熱工程と、封止樹脂で半導体素子を封止する封止工程と、リードフレームから接着シートを剥離してＱＦＮユニットを得る剥離工程と、ＱＦＮユニットを分割してＱＦＮパッケージを得るダイシング工程とを備えるものである。なお、接着シートの接着剤層を加熱する加熱工程は、ワイヤボンディング工程の中に含まれてもよい。

まず、図１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複数の半導体素子搭載部（ダイパッド部）２１がマトリックス状に形成され、各半導体素子搭載部２１の外周に沿って多数のリード２２が形成されたものである。
リードフレーム２０の材質としては、従来公知のものが挙げられ、例えば、銅板の表面に、ニッケルメッキ層とパラジウムメッキ層と金メッキ層とがこの順に設けられたものが挙げられる。

図２（ａ）に示すように、リードフレーム２０の一方の面（下面）に、接着シート１０を接着剤層（図示略）がリードフレーム２０に当接するように貼着する（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、ラミネート法等が好適である。この際、リードフレーム２０に接着剤層が当接した状態で、接着剤層を任意の温度で加熱してもよい。この加熱により、接着剤層が硬化して、リードフレーム２０に接着シート１０がより強固に貼着される。また、接着剤層の硬化前接着強度が十分である場合には、貼着工程で接着剤層を加熱するのに代えて、後述のダイアタッチ工程で加熱処理を施すことで接着剤層を硬化してもよい。半導体装置の生産性を高める観点からは、ダイアタッチ工程で接着剤層を硬化することが好ましい。

図２（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における接着シート１０が貼着されていない側に、ダイアタッチ剤（図示略）を介してＩＣチップ等の半導体素子３０を載置する。その後、１００〜２００℃程度に加熱して、ダイアタッチ剤を硬化し、半導体素子３０を半導体素子搭載部２１に固定して搭載する（ダイアタッチ剤硬化処理。以上、ダイアタッチ工程。）。ここで、接着剤層中の含フッ素添加剤は、貼着工程又はダイアタッチ工程で加熱されると、接着剤層の表面に偏在することとなる。

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や半導体素子３０に付着していると、ワイヤボンディング工程においてワイヤの接合不良による歩留低下を生じやすい。そこで、ダイアタッチ工程の後、ワイヤボンディング工程の前に、リードフレーム２０や半導体素子３０にプラズマ処理を施す（プラズマクリーニング工程）。プラズマ処理としては、例えば、接着シート１０が貼着され半導体素子３０が搭載されたリードフレーム２０（以下、仕掛品ということがある）をアルゴンガス、又はアルゴンガスと水素ガスとの混合ガス等の雰囲気でプラズマ照射する方法が挙げられる。プラズマ処理におけるプラズマの照射出力は、例えば、１５０〜６００Ｗとされる。また、プラズマ処理の時間は、例えば、０．０１〜５分間とされる。
プラズマ処理が施されると、接着剤層は、含フッ素添加剤が偏在していた表面層が切削されて、接着剤層の表面の含フッ素添加剤の量が減少する。この時点で、接着剤層の表面においては、剥離性を高めるための含フッ素添加剤の量が不十分となり、接着シート１０の剥離性が低下する。

図２（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で電気的に接続する（ワイヤボンディング工程）。本工程は、仕掛品をヒーターブロック上で１５０〜２５０℃程度に加熱しながら行われる。本工程における加熱時間は、例えば、５〜３０分間とされる。本実施形態においては、ワイヤボンディング工程が、接着剤層を加熱する加熱工程を兼ねている。
ワイヤボンディング工程で仕掛品が加熱されると、接着剤層中に分散している含フッ素添加剤が接着剤層の表面に移行する。ここで、接着剤層の表面フッ素復元率が７０％以上であるため、接着剤層の表面の含フッ素添加剤の量は、剥離性を高めるのに十分な量となる。そして、後述の剥離工程において接着シート１０は、リードフレーム２０及び封止樹脂４０から剥離しやすくなる。

図２（ｄ）に示すように、図２（ｃ）に示す仕掛品を金型内に載置し、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、半導体素子３０を封止樹脂４０により封止する（封止工程）。封止樹脂としては、従来公知のものが用いられ、例えば、エポキシ樹脂及び無機フィラー等の混合物が挙げられる。

図２（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から剥離することにより、複数のＱＦＮパッケージ５０が配列されたＱＦＮユニット６０を得る（剥離工程）。この際、接着剤層の表面に、十分量の含フッ素添加剤が存在しているため、リードフレーム２０及び封止樹脂４０から接着シート１０を容易に剥離できる。

図２（ｆ）に示すように、ＱＦＮユニット６０を各ＱＦＮパッケージ５０の外周に沿ってダイシングすることにより、複数のＱＦＮパッケージ５０を得る（ダイシング工程）。

上述したように、本実施形態の接着シート１０を用いてＱＦＮパッケージ等の半導体装置を製造することにより、プラズマクリーニング工程を設けても、接着シート１０がリードフレーム２０及び封止樹脂４０から容易に剥離される。このため、作業効率を高めて半導体装置の生産性を高められ、糊残りによる半導体装置の不良品化を防止できる。

なお、上述の実施形態では、リードフレームを用いたＱＦＮパッケージの製造方法を例にして説明したが、本発明はこれに限定されず、リードフレームを用いたＱＦＮパッケージ以外の半導体装置の製造方法、配線基板を用いた半導体装置の製造方法にも適用できる。

上述の実施形態では、ワイヤボンディング工程が加熱工程を兼ねているが、本発明はこれに限定されず、例えば、接着剤層を加熱する加熱工程が、プラズマクリーニング工程とワイヤボンディング工程との間、又はワイヤボンディング工程と封止工程との間に、独立して設けられていてもよい。
加熱工程における加熱温度は、フッ素化合物等の種類等に応じて決定され、例えば、１５０〜２５０℃程度とされる。また加熱工程における加熱時間は、含フッ素化合物の種類等に応じて決定され、例えば、５〜３０分間とされる。

以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（使用原料）
＜含フッ素添加剤＞
メガファックＦ−５５４：含フッ素基・親油性基含有オリゴマーであるノニオン界面活性剤、２５℃で液体、ＤＩＣ株式会社製。
モディパーＦ６００：メタクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルとのブロックコポリマー、２５℃で固体（粉体）、日油株式会社製。

＜反応性エラストマー＞
タフテックＭ−１９４３：無水マレイン酸含有ＳＥＢＳ、Ｓ／ＥＢ比＝２０／８０、酸価＝１０ｍｇＣＨ_３ＯＮａ／ｇ、旭化成ケミカルズ株式会社製。
タフテックＭ−１９１１：無水マレイン酸含有ＳＥＢＳ、Ｓ／ＥＢ比＝３０／７０、酸価＝２ｍｇＣＨ_３ＯＮａ／ｇ、旭化成ケミカルズ株式会社製。
＜その他の樹脂＞
ルミフロンＬＦ２００Ｆ：フッ素含有熱硬化性樹脂、旭硝子株式会社製。

＜硬化剤＞
デュラネートＴＳＡ−１００：イソシアネート、旭化成ケミカルズ株式会社製。
＜酸化防止剤＞
ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０ＦＦ：ＢＡＳＦ社製。
スミライザーＧＳ（Ｆ）：住友化学株式会社製。

（実施例１〜３、比較例１〜４）
表１の組成に従い、各原料を適量のトルエンに分散して接着剤塗布液を調製した。
次に、耐熱性基材としてポリイミド樹脂フィルム（東レ・デュポン株式会社製、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５μｍになるように、上記接着剤塗布液を塗布した。接着剤塗布液を塗布した後、１５０℃で３分間乾燥させ、各例の接着シートを得た。得られた接着シートについて、表面フッ素含有率及び接着強度を測定し、モールドフラッシュの有無及び糊残りの有無を評価した。

（測定方法）
＜表面フッ素含有率の測定＞
接着剤層を上向きにし、各例の接着シートを恒温器（パーフェクトオーブン ＰＨＨ−２０１、エスペック株式会社製）に入れ、１７５℃で１時間加熱して、接着剤層を硬化させた。硬化させた接着剤層の表面フッ素含有率を後述する≪表面フッ素含有率の測定方法≫により測定し、初期表面フッ素含有率βとした。
次いで、接着剤層を上向きにして、接着シートをプラズマクリーナー装置（ＹＥＳ−Ｇ１０００、ＹＩＥＬＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ社製）に設置し、アルゴンガス雰囲気（アルゴンガス１００質量％雰囲気）下、出力４５０Ｗの条件で、接着剤層に１分間のプラズマ処理を施した。プラズマ処理が施された直後の接着剤層の表面フッ素含有率を後述する≪表面フッ素含有率の測定方法≫により測定し、プラズマ処理後の表面フッ素含有率とした。
プラズマ処理が施された接着剤層を上向きにして、接着シートをホットプレート（ＥＣ−１２００、井内盛栄堂製）に載せ、２２０℃で１５分間加熱した。加熱終了後、２５℃で２４時間静置した後、接着剤層の表面フッ素含有率を後述する≪表面フッ素含有率の測定方法≫により測定し、復元後表面フッ素含有率αとした。

≪表面フッ素含有率の測定方法≫
走査型Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ／ＥＳＣＡ、Ｑｕａｎｔｅｒａ ＳＸＭ、アルバック・ファイ株式会社製）を用い、下記条件で接着剤層の表面を測定した。表面フッ素含有率（ａｔｏｍ％）は、炭素、窒素、酸素、フッ素、ケイ素及び金の合計１００ａｔｏｍ％に対する含有率として表されたものである。なお、各例における表面フッ素含有率の測定においては、いずれもケイ素及び金が検出されなかった。

測定条件
Ｘ線源：単色化ＡｌＫα
Ｘ線出力：２５．０Ｗ
Ｘ線照射径：φ１００μｍ
測定領域：Ｐｏｉｎｔ１００μｍ
光電子取り込み角：４５ｄｅｇ
ＷｉｄｅＳｃａｎ：２８０．０ｅ；１．０００ｅＶ／Ｓｔｅｐ

＜接着強度の測定＞
リードフレームとして、銅板にニッケルメッキ層とパラジウムメッキ層と金メッキ層とをこの順で設けた下記仕様のもの（３２ＱＦＮ（ＣＤ１９４、メッキ；ＰＤ２Ｌ＋Ａｕ）３２ＬＱＦＮＰＡＤＳＩＺＥ３．０ＳＱＭＭ、新光電気工業株式会社製）を用いた。ペーパーカッター（紙押さえＮＳ型、内田洋行社製）を用いて、各例の接着シートを５０ｍｍ×６０ｍｍに裁断した。卓上ラミネーター（ＭＡＩＩ−７００、大成ラミネーター株式会社製）を用いて、２５℃、速度＝１．０ｍ／ｍｉｎ、圧力＝０．３７Ｎ／ｍｍの条件で、裁断された接着シートをリードフレームに貼着した（貼着工程）。なお、実施例３、比較例１及び比較例４については、２５℃での貼着性が不足していたため、８０℃でリードフレームに貼着した。
接着シートが貼着されたリードフレームを恒温器（パーフェクトオーブン ＰＨＨ−２０１、エスペック株式会社製）に入れ、１７５℃で１時間加熱して、接着剤層を硬化させた（ダイアタッチ工程におけるダイアタッチ剤硬化処理に相当）。
次いで、接着剤層を上向きにして、接着シートをプラズマクリーナー装置（ＹＥＳ−Ｇ１０００、ＹＩＥＬＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ社製）に設置し、アルゴンガス雰囲気下、出力４５０Ｗの条件で、接着剤層に１分間のプラズマ処理を施した（プラズマクリーニング工程）。
プラズマクリーニング工程の後、接着シートを下側にし、接着シートが貼着されたリードフレームをホットプレート（ＥＣ−１２００、井内盛栄堂製）に載せ、２２０℃で１５分間加熱した（ワイヤボンディング工程に相当）。
ワイヤボンディング工程終了後、トランスファーモールディングプレス（ＴＥＰ１２−１６、藤和精機株式会社製）を用い、加熱温度１７５℃、樹脂圧力６９ＭＰａ、金型圧力１４ＭＰａの条件で、接着シートが貼着されたリードフレームを封止樹脂（ＫＭＣ−３５２０Ｌ、信越化学工業株式会社製）で封止した（封止工程）。封止工程後、２５℃で２４時間静置した後、後述する≪樹脂封止後リードフレームとの接着強度の測定方法≫により樹脂封止後リードフレームとの接着強度を測定した。

リードフレームの仕様
外寸：５５ｍｍ×５８ｍｍ
用途：ＱＦＮ用
ＱＦＮの配列：８×８個（計６４個）のマトリックス配列
パッケージサイズ：５ｍｍ×５ｍｍ
ピン数：３２

≪樹脂封止後リードフレームとの接着強度の測定方法≫
万能引張試験機（ＡＧＳ−１００Ｂ、株式会社島津製作所製）を用い、測定温度２５℃、剥離角度９０°、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行い、樹脂封止後リードフレームとの接着強度を測定した。

＜硬化前接着強度の測定方法＞
各例の接着シート（２０ｍｍ幅）を銅板（銅ストライクメッキ板ＥＬＡ６０１、２５ｍｍ×１００ｍｍ、新光電気工業株式会社製）に、卓上ラミネーター（ＭＡＩＩ−７００、大成ラミネーター株式会社製）を用いて、２５℃、速度＝１．０ｍ／ｍｉｎ、圧力＝０．３７Ｎ／ｍｍで貼着して測定試料とした。この測定試料について、万能引張試験機（ＡＧＳ−１００Ｂ、株式会社島津製作所製）を用い、測定温度２５℃、剥離角度９０°、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行い、硬化前接着強度を測定した。なお、実施例３については、２５℃での貼着性が不足していたため、８０℃で銅板に貼着したものを測定試料とした。

＜モールドフラッシュ発生の有無＞
上記の＜接着強度の測定＞において、接着強度を測定し終えた後、リードフレームにおける接着シートの貼着面を光学顕微鏡（デジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００、株式会社キーエンス製）で観察して、モールドフラッシュ発生の有無を判断した。表中、１つのリードフレーム（６４個のＱＦＮパッケージ）中でモールドフラッシュの認められたＱＦＮパッケージの数を記載した。

＜糊残りの有無＞
上記の＜接着強度の測定＞において、接着強度を測定し終えた後、樹脂封止後リードフレームへの糊残りの有無を光学顕微鏡（デジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００、株式会社キーエンス製）で確認した。表中、１つのリードフレーム（６４個のＱＦＮパッケージ）中で糊残りの認められたＱＦＮパッケージの数を記載した。

表１に示すように、各例共に、表面フッ素含有率は、プラズマクリーニング工程を経ることで減少することが確認できた。
本発明を適用した実施例１〜３は、樹脂封止後リードフレームとの接着強度が１５Ｎ／５０ｍｍ以下であり、容易に剥離できるものであった。加えて、実施例１〜３は、いずれもモールドフラッシュの発生がなく、糊残りがなかった。
一方、表面フッ素復元率が７０％未満の比較例１〜４は、樹脂封止後リードフレームとの接着強度が１５Ｎ／５０ｍｍ超であり、剥離しにくいものであった。
これらの結果から、本発明を適用することで、剥離工程において優れた剥離性を発揮できることが確認された。

１０ 半導体装置製造用接着シート
２０ リードフレーム
３０ 半導体素子
３１ ボンディングワイヤ
４０ 封止樹脂
５０ ＱＦＮパッケージ

Claims (3)

1. 基材と、該基材の一方の面に設けられ、２５℃で液体の含フッ素基・親油性基含有オリゴマーである含フッ素添加剤を含有する接着剤層とを備え、
   半導体装置のリードフレーム又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
   シートであって、
   前記接着剤層は、下記（Ｉ）式で求められる表面フッ素復元率が７０％以上であることを特徴とする半導体装置製造用接着シート。
   表面フッ素復元率（％）＝復元後表面フッ素含有率α÷初期表面フッ素含有率β×１００ ・・・（Ｉ）
   ［（Ｉ）式中、復元後表面フッ素含有率αは、接着剤層にアルゴンガス雰囲気下、出力４５０Ｗの条件で１分間のプラズマ処理を施し、次いで、接着剤層を２２０℃で１５分間加熱した後の接着剤層の表面のフッ素含有率（ａｔｏｍ％）である。初期表面フッ素含有率βは、前記プラズマ処理を施す前の接着剤層の表面のフッ素含有率（ａｔｏｍ％）である。］
2. 前記復元後表面フッ素含有率αは、１８ａｔｏｍ％以上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接着シート。
3. 請求項１又は２に記載の半導体装置製造用接着シートを用いた半導体装置の製造方法であって、
   前記リードフレーム又は前記配線基板に前記半導体装置製造用接着シートを貼着する貼着工程と、
   前記リードフレーム又は前記配線基板にプラズマ処理を施すプラズマクリーニング工程と、
   前記プラズマクリーニング工程の後、前記接着剤層を加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程の後、前記半導体装置製造用接着シートを前記リードフレーム又は前記配線基板から剥離する剥離工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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