JP5937398B2 - 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は、常温（５〜３５℃）でリードフレームに貼着される常温接着型の接着シート、又は、熱硬化型の接着剤層を備え、リードフレームに当接された状態で、任意の温度で加熱されることでリードフレームに貼着される加熱接着型の接着シートが知られている。
常温接着型の接着シートは、リードフレームへの貼着作業が容易であるものの、その後の封止工程で、樹脂漏れ（モールドフラッシュ）を生じやすいという問題がある。
加熱接着型の接着シートは、リードフレームとの接着強度が高く、モールドフラッシュを生じにくい。
加熱接着型の接着シートとしては、例えば、フッ素樹脂及び反応性エラストマーを含有する接着剤層を有する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、モールドフラッシュの防止が図られている。

特開２００７−１２３７１１号公報

ところで、従来の加熱接着型の接着シートは常温でリードフレームや配線基板に貼着しないため、貼着工程で予め加熱処理を施す必要があり、半導体装置の製造作業が煩雑であった。
加えて、加熱接着型の接着シートは、リードフレームや配線基板と熱膨張率が大きく異なるため、加熱された際にリードフレームや配線基板に反りを生じさせることがある。
近年、電子機器のさらなる小型化、高性能化に対応するために、半導体装置の小型化、高性能化が進められている。半導体装置の小型化、高性能化に伴い、リードフレームや配線基板は、より薄いものとされたり、単位面積当たりの穿孔面積が大きいものとされたりして、剛性の低いものとなっている。このため、低い剛性のリードフレームや配線基板等に加熱接着型の接着シートを貼着するための加熱処理を施すと、リードフレームや配線基板に反りが生じやすいという問題がある。貼着工程でリードフレームや配線基板に大きな反りが生じると、ダイアタッチ工程やワイヤボンディング工程での位置決めが困難になり、半導体装置の生産性が損なわれるおそれがある。
例えば、引用文献１の発明では、モールドフラッシュを良好に抑制できるものの、近年の薄型化したリードフレームに生じる反りを十分に抑制できるものではなかった。
そこで、本発明は、モールドフラッシュを良好に抑制でき、かつ半導体装置の生産性を高められる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た熱硬化型の接着剤層とを備え、前記接着剤層がスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体を含有し、前記スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体のスチレン／エチレン・ブチレンで表される質量比が１０／９０以上３０／７０未満であり、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、下記剥離試験Ａで測定される加熱前接着強度ａが０．０７Ｎ／２０ｍｍ以上、下記剥離試験Ｂで測定される加熱後接着強度ｂが０．５８Ｎ／２０ｍｍ以上、下記剥離試験Ｃで測定される加熱後接着強度ｃが１．１７Ｎ／２０ｍｍ以上であることを特徴とする。
＜剥離試験Ａ＞
・表面に金メッキ層が設けられた銅板を被貼着板とする。
・半導体装置製造用接着シート（２０ｍｍ幅）を２５℃、圧力０．３７Ｎ／ｍｍで、前記被貼着板に貼着して加熱前試料とする。
・前記加熱前試料の半導体装置製造用接着シートを測定温度２５℃、剥離角度９０°、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を求め、これを加熱前接着強度ａとする。
＜剥離試験Ｂ＞
・前記剥離試験Ａで用いた加熱前試料に対し、１７５℃で１時間の加熱処理を施して加熱後試料とする。
・前記加熱後試料の半導体装置製造用接着シートを測定温度１７５℃、剥離角度９０°、剥離速度１０ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を求め、これを加熱後接着強度ｂとする。
＜剥離試験Ｃ＞
・前記剥離試験Ｂで用いた加熱後試料の半導体装置製造用接着シートを測定温度１７５℃、剥離角度９０°、剥離速度５００ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を求め、これを加熱後接着強度ｃとする。

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半導体素子を搭載するダイアタッチ工程と、前記半導体素子を封止樹脂で封止する封止工程と、前記封止工程の後、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、を備えることよりなる。

本発明の半導体装置製造用接着シートによれば、モールドフラッシュを良好に抑制でき、かつ半導体装置の生産性を高められる。

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熱硬化型の接着剤層とを備えるものであり、いわゆる加熱接着型の接着シートである。
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恐れがある。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恐れがある。
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。

本発明の接着シートの接着剤層は、特定の加熱前接着強度ａと、特定の加熱後接着強度ｂと、特定の接着強度ｃとを備えるものである。接着シートは、かかる接着剤層を備えることで、モールドフラッシュを良好に抑制でき、かつ半導体装置の生産性を高められる。

接着剤層は、加熱により硬化して、リードフレーム又は配線基板と貼着する熱硬化型のものである。
熱硬化型の接着剤層としては、例えば、反応性エラストマー及び／又は熱硬化型樹脂を含有し、硬化剤が配合されたものが挙げられ、中でも、反応性エラストマーを含有し、硬化剤が配合されたものが好ましい。反応性エラストマーを用いることで、後述する加熱前接着強度ａ、加熱後接着強度ｂ及び加熱後接着強度ｃをより適切なものとできる。

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。

ＳＥＢＳ中、スチレン／エチレン・ブチレンで表される質量比（Ｓ／ＥＢ比ということがある）は、１０／９０以上３０／７０未満が好ましく、１５／８５〜２５／７５がより好ましい。

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。

接着剤層は、反応性エラストマー及び／又は熱硬化性樹脂に加え、反応性エラストマー以外の熱可塑性樹脂を含有してもよい。
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る。
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。

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、加熱後接着強度ｂ及びｃが低下して、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、他の原料との配合バランスと取りにくい。
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。

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。

接着剤層は、本発明の効果を損なわない範囲で、各種品質改良剤、フィラー、硬化促進剤、酸化防止剤等の任意成分を含有してもよい。

品質改良剤としては、例えば、含フッ素添加剤が挙げられる。含フッ素添加剤を含有することで、後述の剥離工程において、接着シートの剥離性が高まる。
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、樹脂１００質量部に対する含フッ素添加剤の含有量は、０．５〜２０質量部が好ましく、１〜１０質量部がより好ましい。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するおそれがある。
樹脂として反応性エラストマーを用いる場合、反応性エラストマー１００質量部に対する含フッ素添加剤の含有量は、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、後述する加熱前接着強度ａが不十分になるおそれがある。

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、加熱後接着強度ｂ又はｃ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、加熱前接着強度ａが不十分になるおそれがある。

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配合してもよい。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。

接着剤層は、剥離試験Ａで測定される加熱前接着強度ａが０．０７Ｎ／２０ｍｍ以上、好ましくは０．１５Ｎ／２０ｍｍ以上のものである。上記下限値以上であれば、貼着工程において、熱処理を施すことなくリードフレーム又は配線基板に良好に貼着できる。加熱前接着強度ａの上限は、特に限定されない。
なお、加熱前接着強度ａは、加熱接着型の接着シートにおいて、硬化前の接着剤層の貼着性を示す指標である。

＜剥離試験Ａ＞
・表面に金メッキ層が設けられた銅板を被貼着板とする。
・半導体装置製造用接着シート（２０ｍｍ幅）を２５℃、圧力０．３７Ｎ／ｍｍで、前記被貼着板に貼着して加熱前試料とする。
・前記加熱前試料の半導体装置製造用接着シートを測定温度２５℃、剥離角度９０°、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を求め、これを加熱前接着強度ａとする。

被貼着板としては、例えば、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ものが挙げられる。

接着剤層は、下記剥離試験Ｂで測定される加熱後接着強度ｂが０．５８Ｎ／２０ｍｍ以上、好ましくは０．８０Ｎ／２０ｍｍ以上のものである。上記下限値以上であれば、モールドフラッシュを良好に抑制できる。剥離試験Ｂは、封止工程において、樹脂が金型内に充填され、任意の圧力で維持されている時（ホールド時）、即ち、接着剤層に対する変形速度が小さい状態を想定したものである。加熱後接着強度ｂが上記下限値以上であれば、ホールド時におけるモールドフラッシュを良好に抑制できる。加熱後接着強度ｂの上限は、特に限定されない。

＜剥離試験Ｂ＞
・前記の＜剥離試験Ａ＞で用いた加熱前試料に対し、１７５℃で１時間の加熱処理を施して加熱後試料とする。
・前記加熱後試料の接着シートを測定温度１７５℃、剥離角度９０°、剥離角度９０°、剥離速度１０ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を求め、これを加熱後接着強度ｂとする

接着剤層は、下記剥離試験Ｃで測定される加熱後接着強度ｃが１．１７Ｎ／２０ｍｍ以上、好ましくは１．３０Ｎ／２０ｍｍ以上のものである。上記下限値以上であれば、モールドフラッシュを良好に抑制できる。剥離試験Ｃは、封止工程において、樹脂を金型内に射出する際（射出時）、即ち、接着剤層に対する変形速度が大きい状態を想定したものである。加熱後接着強度ｃが上記下限値以上であれば、射出時におけるモールドフラッシュを良好に抑制できる。加熱後接着強度ｃの上限は、特に限定されない。

＜剥離試験Ｃ＞
・前記の＜剥離試験Ｂ＞で用いた加熱後試料の接着シートを測定温度１７５℃、剥離角度９０°、剥離速度５００ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を求め、これを加熱後接着強度ｃとする。

接着剤層は、下記（Ｉ）式で求められる表面フッ素復元率が、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上であり、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、剥離性をより高められる。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、加熱前接着強度ａ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、加熱前接着強度が不十分となるおそれがある。

なお、表面フッ素含有率は、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て得られる値である。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。

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半導体素子を搭載するダイアタッチ工程と、半導体素子を封止樹脂で封止する封止工程と、封止工程の後、接着シートをリードフレーム又は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、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。

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。本工程における接着シート１０の温度及び環境温度は、例えば、常温（５〜３５℃）とされる。接着シート１０は、特定の加熱前接着強度ａを有するため、常温でもリードフレーム２０に良好に貼着される。
なお、本工程でリードフレーム２０に反りが生じると、ダイアタッチ工程やワイヤボンディング工程での位置決めが困難になり、ＱＦＮパッケージの生産性を低下させるおそれがある。

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。この際、リードフレーム２０は、反りが抑制されているため、容易に位置決めされる。そして、半導体素子３０が所定の位置に正確に載置される。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。）。この際、接着シート１０は、接着剤層が硬化して、リードフレームにしっかりと接着される。さらに、接着剤層中の含フッ素添加剤は、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。
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％以上であれば、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）を用いて金型内に射出して充填する。この射出時において、接着剤層は、特定の加熱後接着強度ｃを有するため、リードフレームから剥離せず、モールドフラッシュを抑制できる。任意の量を金型内に充填した後、金型内を任意の圧力で維持することにより、半導体素子３０を封止樹脂４０により封止する（封止工程）。このホールド時において、接着剤層は特定の加熱後接着強度ｂを有しているため、モールドフラッシュを抑制できる。
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、糊残りの生ずることなく、リードフレーム２０及び封止樹脂４０から接着シート１０を剥離できる。

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、貼着工程での加熱処理を省略しても、接着シート１０をリードフレーム２０に貼着でき、リードフレーム２０が反るのを抑制できる。加えて、ダイアタッチ剤硬化処理によって接着剤層を硬化できるため、従来の貼着工程における加熱処理を省略して生産性を高められる。さらに、接着剤層の加熱後接着強度ｂが特定の範囲であり、かつ接着剤層の加熱後接着強度ｃが特定の範囲であるため、封止工程においてモールドフラッシュを抑制できる。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。

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）
＜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−１９１３：無水マレイン酸含有ＳＥＢＳ、Ｓ／ＥＢ比＝３０／７０、酸価＝１０ｍｇＣＨ_３ＯＮａ／ｇ、旭化成ケミカルズ株式会社製。

＜その他の樹脂原料＞
シリコーン系粘着剤：ＳＤ−４５８７Ｌ、貯蔵弾性率１．１×１０^４Ｎ／ｃｍ^２、東レ・ダウコーニング株式会社製。
ブチルアクリレート（ＢＡ）：アクリル酸ブチルエステル、三菱化学株式会社製。
アクリル酸（ＡＡ）：和光特級試薬。
グリシジルメタアクリレート（ＧＭＡ）：ニッサン ブレンマーＧ、日油株式会社製。

＜含フッ素添加剤＞
メガファックＦ−５５４：含フッ素基・親油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。

＜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。

（実施例１〜３、比較例１）
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、加熱前接着強度ａ、加熱後接着強度ｂ、加熱後接着強度ｃ、反り量、樹脂漏れ数を測定し、その結果を表１に示す。

（比較例２）
接着剤層を、シリコーン系粘着剤を用いた厚さ５μｍのものとした以外は、実施例１と同様にして接着シートを得た。得られた接着シートについて、加熱前接着強度ａ、加熱後接着強度ｂ、加熱後接着強度ｃ、反り量、樹脂漏れ数を測定し、その結果を表１に示す。
なお、本例の接着シートは、常温接着型のものである。

（比較例３）
ＢＡ９４．２８質量部とＡＡ１．９２質量部とＧＭＡ３．８０質量部とを酢酸エチルに分散して、固形分３０質量％の分散液を調製した。この分散液に開始剤としてＶ−６５（和光特級試薬）をモノマーに対して０．２５質量％使用して、窒素置換後に５０℃の湯浴中で２０時間重合して、アクリル系粘着剤が分散された前駆体液を得た。
表１の組成に従い、前記の前駆体液に、酸化防止剤を加え、さらにメチルエチルケトンを加えて、固形分２０質量％のアクリル系粘着剤塗布液を得た。
接着剤塗布液をアクリル系粘着剤塗布液に代えた以外は、実施例１と同様にして接着シートを得た。得られた接着シートについて、加熱前接着強度ａ、加熱後接着強度ｂ、加熱後接着強度ｃ、反り量、樹脂漏れ数を測定し、その結果を表１に示す。
なお、本例の接着シートは、常温接着型のものである。

（測定方法）
＜加熱前接着強度ａの測定（剥離試験Ａ）＞
被貼着板として、Ｐｄ−ＰＰＦ板（銅ストライクメッキ板ＥＬＡ６０１、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もの、長さ１００ｍｍ×幅２５ｍｍ×厚さ１２５μｍ、新光電気工業株式会社製）を用意した。卓上ラミネータ（ＭＡＩＩ−７００、大成ラミネータ株式会社製）を用いて、被貼着板に各例の接着シート（２０ｍｍ×１００ｍｍ）を貼着して、加熱前試料とした。貼着条件は、２５℃、圧力０．３７Ｎ／ｍｍ、速度１．０ｍｍ／ｍｉｎであった。
万能引張試験機（ＡＧＳ−１００Ｂ、株式会社島津製作所製）を用い、加熱前試料の接着シートを測定温度２５℃、剥離角度９０°、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を測定した。
なお、比較例１については、上記の貼着条件では貼着できなかったため、加熱前接着強度ａを測定しなかった。また、比較例１については、１００℃に加熱しながら卓上ラミネーターで貼着し、その後の試験に供した。

＜加熱後接着強度ｂの測定（剥離試験Ｂ）＞
上述の＜剥離試験Ａ＞で用いた加熱前試料に対し、１７５℃で１時間の加熱処理を施して加熱後試料とした。加熱処理には、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）を用いた。
加熱後試料を、１７５℃に調整したホットプレート（ＥＣ−１２００、井内盛栄堂製）に載せ、万能引張試験機（ＡＧＳ−１００Ｂ、株式会社島津製作所製）を用い、加熱後試料の接着シートを測定温度１７５℃、剥離角度９０°、剥離速度１０ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を測定した。

＜加熱後接着強度ｃの測定（剥離試験Ｃ）＞
剥離速度を５００ｍｍ／ｍｉｎとした以外は、上述の＜剥離試験Ｂ＞と同様して最大応力を測定した。

＜樹脂漏れ数の測定方法＞
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。卓上ラミネーター（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、の条件でリードフレームに接着シート（５０ｍｍ×６０ｍｍ）を貼着した（貼着工程）。なお、比較例１については、上記の貼着条件では貼着できなかったため、１００℃に加熱しながら卓上ラミネーターで貼着し、その後の試験に供した。
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）。
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℃、トランスファー圧力６９ＭＰａ、クランプ圧力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、万能引張試験機（ＡＧＳ−１００Ｂ、株式会社島津製作所製）を用い、加熱後試料の接着シートを２５℃、剥離角度９０°、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで剥離した。
接着シートを剥離した後、リードフレームの表面、接着シートの接着剤層面をデジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ−５００、透過光、１００倍、株式会社キーエンス製）で観察し、樹脂漏れの有無を確認した。表中、１つのリードフレーム（６４個のＱＦＮパッケージ）中で、樹脂漏れの認められたＱＦＮパッケージの数を記載した。

リードフレームの仕様
外寸：５５ｍｍ×５８ｍｍ
厚さ：１２５μｍ
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

≪反り量の測定≫
上述の＜樹脂漏れ数の測定方法＞と同様にして、各例の接着シートをリードフレームに貼着した。比較例１については、上記の貼着条件では貼着できなかったため、１００℃に加熱しながら卓上ラミネーターで貼着した。
２５℃、湿度６０％ＲＨの環境下で、接着シートが貼着されたリードフレームを水平面上に置き、該水平面とリードフレームの周縁との離間の程度を観察し、水平面とリードフレームの周縁との最大距離を反り量とした。なお、観察には、測定顕微鏡（ＳＴＭ６−ＬＭ、オリンパス株式会社製）を用いた。

表１に示すように、本発明を適用した実施例１〜３は、加熱前接着強度ａが０．１１Ｎ／２０ｍｍ以上であり、熱処理を施さなくてもリードフレームに貼着できるものであった。加えて、実施例１〜３は、反り量が少なく、樹脂漏れが認められないものであった。
一方、常温での貼着性がない比較例１は、反り量が著しく大きかった。加熱後接着強度ｂ及びｃが本発明の範囲外である比較例２〜３は、樹脂漏れが認められるものであった。
これらの結果から、本発明を適用することで、モールドフラッシュを防止し、かつリードフレームの反りを抑制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 (2)

1. 基材と、該基材の一方の面に設けられた熱硬化型の接着剤層とを備え、前記接着剤層がスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体を含有し、前記スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体のスチレン／エチレン・ブチレンで表される質量比が１０／９０以上３０／７０未満であり、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、下記剥離試験Ａで測定される加熱前接着強度ａが０．０７Ｎ／２０ｍｍ以上、下記剥離試験Ｂで測定される加熱後接着強度ｂが０．５８Ｎ／２０ｍｍ以上、下記剥離試験Ｃで測定される加熱後接着強度ｃが１．１７Ｎ／２０ｍｍ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。
   ＜剥離試験Ａ＞
   ・表面に金メッキ層が設けられた銅板を被貼着板とする。
   ・半導体装置製造用接着シート（２０ｍｍ幅）を２５℃、圧力０．３７Ｎ／ｍｍで、前記被貼着板に貼着して加熱前試料とする。
   ・前記加熱前試料の半導体装置製造用接着シートを測定温度２５℃、剥離角度９０°、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を求め、これを加熱前接着強度ａとする。
   ＜剥離試験Ｂ＞
   ・前記剥離試験Ａで用いた加熱前試料に対し、１７５℃で１時間の加熱処理を施して加熱後試料とする。
   ・前記加熱後試料の半導体装置製造用接着シートを測定温度１７５℃、剥離角度９０°、剥離速度１０ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を求め、これを加熱後接着強度ｂとする。
   ＜剥離試験Ｃ＞
   ・前記剥離試験Ｂで用いた加熱後試料の半導体装置製造用接着シートを測定温度１７５℃、剥離角度９０°、剥離速度５００ｍｍ／ｍｉｎで剥離して最大応力を求め、これを加熱後接着強度ｃとする。
2. 請求項１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半導体素子を搭載するダイアタッチ工程と、
   前記半導体素子を封止樹脂で封止する封止工程と、
   前記封止工程の後、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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