JP6107883B2 - フィルム、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
半導体パッケージの製造方法としては、たとえば、半導体素子が実装された基板を、該半導体素子が金型のキャビティ内の所定の場所に位置するように配置し、キャビティ内に硬化性樹脂を充填して樹脂封止部を形成する、いわゆる圧縮成形法またはトランスファ成形法による封止工程を含む方法が知られている。該方法においては、通常、樹脂封止部と金型との固着を防ぐために、金型のキャビティ面に離型フィルムが配置される。
封止の際、離型フィルムは、真空吸引によって金型のキャビティ面に沿って引き延ばされ、キャビティ面に密着した状態とされる。このとき、引き延ばされる途中で空気が完全に抜けない状態で離型フィルムがキャビティ面に密着し、離型フィルムとキャビティ面との間に部分的に空気溜まりが形成され、その部分で離型フィルムにシワが生じることがある。離型フィルムにシワがあると、樹脂封止部の表面に離型フィルム表面のシワの形状が転写されて外観不良となり、歩留まりが低下する。
このような問題に対し、離型フィルムの少なくとも一方の面の表面粗さRzを3.0μm以上にすることが提案されている(特許文献2)。表面粗さRzが3.0μm以上である面が金型側に接するように離型フィルムを金型に装着することで、シワの発生を防止できるとされている。
樹脂封止部とインク層との密着性が低いと、経時的に樹脂封止部からのインク層の剥がれが生じる。
樹脂封止部とインク層との密着性を高めるため、樹脂に接する表面に凹凸を形成して表面粗さを大きくした離型フィルムを使用し、該凹凸が硬化性樹脂側に向くように金型に配置して樹脂封止部を形成することが提案されている(たとえば特許文献3)。この場合、離型フィルムの樹脂に接する表面の凹凸が樹脂封止部の表面に転写される。該凹凸が存在することで、樹脂封止部に対するインク層の密着性が向上する。
離型フィルムの金型のキャビティ面と接する面の表面粗さを大きくすればシワは発生しにくくなると考えられる。しかし、本発明者らの検討によれば、金型のキャビティ面と接する面の表面粗さを単純に大きくすると、離型フィルムにピンホールが発生しやすくなる問題がある。たとえば角のあるキャビティの場合、角の部分で離型フィルムが大きく引き伸ばされ、ピンホールが発生しやすい。離型フィルムにピンホールが生じると、その部分から硬化性樹脂が漏れて金型のキャビティ面に付着する。金型に付着した硬化性樹脂は、その後、別の半導体素子を封止する際に樹脂封止部の外観不良を引き起こす。これを防ぐために金型の洗浄等が必要になり、半導体パッケージの生産性が低下する。
金型のキャビティ面と接する面の表面粗さを大きくするとともに離型フィルムの厚さを厚くすれば、シワ、ピンホールともに発生しにくくなると考えられる。しかし離型フィルムの厚さが厚くなると、金型のキャビティの形状への追従性が低下する。追従性が低いと、キャビティの形状が正確に樹脂封止部に反映されず、不良品となって歩留まりが低下する。また、原料コストも増加し、経済的に好ましくない。
しかし、本発明者らの検討によれば、一括封止工程とシンギュレーション工程とを経て半導体パッケージを製造する場合に、樹脂と接する表面に凹凸のある離型フィルムを用いると、表面が平滑な離型フィルムを用いる場合に比べて、シンギュレーション工程で樹脂封止部および基板を切断する際に樹脂封止部の欠けや割れが生じやすいことが判明した。樹脂封止部に対するインク層の密着性を向上させるべく離型フィルムの表面粗さを大きくするほど、樹脂封止部の欠けや割れは顕著になる。
本発明は、また、樹脂封止部の表面にインク層を形成する場合にシンギュレーション工程で欠けや割れが生じにくく、かつインク層との密着性に優れた樹脂封止部を形成できる離型フィルム、および該離型フィルムを用いた半導体パッケージの製造方法を提供することを目的とする。
[1]半導体素子を金型内に配置し、硬化性樹脂で封止して樹脂封止部を形成する半導体パッケージの製造方法において金型のキャビティ面に配置される、離型フィルムであって、
前記樹脂封止部の形成時に前記硬化性樹脂と接する第1面と、前記キャビティ面と接する第2面とを有し、
前記第1面および前記第2面の少なくとも一方の面に凹凸が形成されており、前記凹凸が形成されている面の算術平均粗さ(Ra)が1.3〜2.5μm、ピークカウント(RPc)が80〜200であることを特徴とする離型フィルム。
[3]前記第2面に凹凸が形成されており、離型フィルムの厚さが40〜75μmである、[1]の離型フィルム。
[4]前記算術平均粗さ(Ra)が1.6〜1.9μmである、[1]〜[3]のいずれかの離型フィルム。
[5]前記ピークカウント(RPc)が100〜130である、[1]〜[4]のいずれかの離型フィルム。
[7]前記フッ素樹脂が、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体である、[6]の離型フィルム。
[8]前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体が、テトラフルオロエチレンに基づく単位と、エチレンに基づく単位と、テトラフルオロエチレンおよびエチレン以外の第3のモノマーに基づく単位とからなり、
前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体中のテトラフルオロエチレンに基づく単位とエチレンに基づく単位とのモル比(TFE/E)が80/20〜40/60である、[7]の離型フィルム。
[10]前記第3のモノマーが(ペルフルオロブチル)エチレンであり、前記(ペルフルオロブチル)エチレンに基づく単位の割合が、前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体における全単位の合計に対して0.5〜4.0モル%である、[9]の離型フィルム。
[11]前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のASTM D3159に準拠して測定されるMFRが、2〜40g/10分である、[7]〜[10]のいずれかの離型フィルム。
金型の前記硬化性樹脂が接するキャビティ面に、[1]〜[11]のいずれかの離型フィルムであってかつ少なくとも第2面に前記凹凸が形成されている離型フィルムを、前記第1面がキャビティ内の空間に向くように配置する工程と、
前記キャビティ内に、半導体素子が実装された基板を配置し、該半導体素子を硬化性樹脂で封止し、該硬化性樹脂を前記離型フィルムに接した状態で硬化させて樹脂封止部を形成することにより、基板と前記基板上に実装された半導体素子と前記半導体素子を封止する樹脂封止部とを有する封止体を得る工程と、
前記封止体を前記金型から離型する工程と、を有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
金型の前記硬化性樹脂が接するキャビティ面に、[1]〜[11]のいずれかの離型フィルムであってかつ少なくとも第1面に前記凹凸が形成されている離型フィルムを、前記第1面がキャビティ内の空間に向くように配置する工程と、
前記キャビティ内に、複数の半導体素子が実装された基板を配置し、該複数の半導体素子を硬化性樹脂で一括封止し、該硬化性樹脂を前記離型フィルムに接した状態で硬化させて樹脂封止部を形成することにより、基板と前記基板上に実装された複数の半導体素子と前記複数の半導体素子を一括封止する樹脂封止部とを有する一括封止体を得る工程と、
前記複数の半導体素子が分離するように、前記一括封止体の前記基板および前記樹脂封止部を切断することにより、基板と前記基板上に実装された少なくとも1つの半導体素子と前記半導体素子を封止する樹脂封止部とを有する個片化封止体を得る工程と、
前記一括封止体または個片化封止体の樹脂封止部の、前記離型フィルムに接していた面に、インクを用いてインク層を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
本発明の半導体パッケージの製造方法においては、半導体素子を硬化性樹脂で封止して樹脂封止部を形成する封止工程において、離型フィルムを金型のキャビティ面に密着させる際に、シワおよびピンホールが発生しにくい。また、離型フィルムの厚さが40〜75μmとすると、特に金型への追従性に優れる。そのため、封止工程で樹脂封止部の外観不良や金型への硬化性樹脂の付着が生じにくい。したがって、本発明の半導体パッケージの製造方法によれば、良好な生産性で半導体パッケージを製造することができる。
さらに、本発明の半導体パッケージの製造方法においては、シンギュレーション工程で樹脂封止部の欠けや割れが生じることを抑制できる。また、該樹脂封止部に良好な密着性でインク層を形成できる。そのため、本発明の半導体パッケージの製造方法によれば、樹脂封止部に欠けや割れが無く、インク層が剥がれにくい半導体パッケージを製造することができる。
樹脂における「単位」は、当該樹脂を構成する構成単位(モノマー単位)を示す。
「フッ素樹脂」とは、構造中にフッ素原子を含む樹脂を示す。
RPc=L/RSm ・・・(I)
RSmは、粗さ曲線要素の平均長さを示し、JIS B0601:2013(ISO4287:1997,Amd.1:2009)に基づき測定される。
本発明の離型フィルムは、半導体素子を硬化性樹脂で封止して樹脂封止部を形成する金型のキャビティ面に配置される離型フィルムであって、前記樹脂封止部の形成時に前記硬化性樹脂と接する第1面と、前記キャビティ面と接する第2面とを有する。
すなわち、本発明の離型フィルムは、第1面を前記金型のキャビティ内の空間に向けて配置され、樹脂封止部の形成時に硬化性樹脂と接触する。また、この時、第2面は金型のキャビティ面に密着する。そのため、この状態で硬化性樹脂を硬化させることにより、金型のキャビティの形状に対応した形状の樹脂封止部が形成される。
本発明の離型フィルムの第1面および前記第2面の少なくとも一方の面には特定の凹凸が形成されている。特定の凹凸が形成されている面とはRaが1.3〜2.5μmでありかつRPcが80〜200である面をいう。
特定の凹凸が形成されている面の形状は、複数の凸部および/または凹部がランダムに分布した形状でもよく、複数の凸部および/または凹部が規則的に配列した形状でもよい。また、複数の凸部および/または凹部の形状や大きさは、同じでもよく異なってもよい。
凸部としては、離型フィルムの表面に延在する長尺の凸条、離型フィルムの表面に点在する突起等が挙げられる。また、平面上に凹部が形成されている場合、凸部は凹部が形成されていない部分であってもよい。
凹部としては、離型フィルムの表面に延在する長尺の溝、離型フィルムの表面に点在する穴等が挙げられる。また、平面上に凸部が形成されている場合、凹部は凸部が形成されていない部分であってもよい。
凸条または溝の形状としては、直線、曲線、折れ曲がり形状等が挙げられる。特定の凹凸が形成されている面においては、複数の凸条または溝が平行に存在して縞状をなしていてもよい。凸条または溝の、長手方向に直交する方向の断面形状としては、三角形(V字形)等の多角形、半円形等が挙げられる。
突起または穴の形状としては、三角錐形、四角錐形、六角錐形等の多角錐形、円錐形、半球形、多面体形、その他各種不定形等が挙げられる。
Raが2.5μm以下、かつRPcが200以下であることで、離型フィルムを金型に追従させる際に、離型フィルムにピンホールが空きにくく、硬化性樹脂の漏れが生じにくい。Raが2.5μm超であるか、またはRPcが200超である場合、つまり凹凸の大きさが大きすぎたり、一定距離内に存在する凹凸の数が多すぎる場合、離型フィルムにピンホールが空きやすい。
Raが1.3μm以上、かつRPcが80以上であることで、当該離型フィルムを用いて形成される樹脂封止部の表面と、該表面に形成されるインク層との密着性が向上する。
Raが1.3μm未満であるか、またはRPcが80未満である場合、つまり凹凸の大きさが小さすぎたり、一定距離内に存在する凹凸の数が少なすぎる場合、インク層の密着性が不充分になるおそれがある。
本発明の離型フィルムは、より好ましくは、第1面と第2面のいずれかが上記特定の凹凸が形成されている面であり、他方の面が上記特定の凹凸以外の凹凸が形成されている面であるかまたは平滑な面である。他方の面としては、上記特定の凹凸が形成されている面と比較して実質的に平滑な面であることが好ましい。
実質的に平滑な面としては、Raが0.01〜0.5μmである面が好ましい。より好ましいRaは、0.05〜0.3μmである。さらに、その面のRPcは80未満であることが好ましく、10〜60であることがより好ましい。
本発明の離型フィルムの厚さは、16〜75μmが好ましく、第1面のみに特定の凹凸を有する場合は25〜50μmが特に好ましい。また、第2面のみ特定の凹凸を有する場合は40〜75μmがより好ましく、45〜70μmがさらに好ましく、50〜60μmが特に好ましい。厚さが前記範囲の下限値以上であれば、離型フィルムの取り扱いが容易であり、離型フィルムを引っ張りながら金型のキャビティを覆うように配置する際に、しわが発生しにくい。厚さが前記範囲の上限値以下であれば、離型フィルムが容易に変形でき、金型のキャビティの形状への追従性が向上するため、離型フィルムがしっかりとキャビティ面に密着でき、高品質な樹脂封止部を安定して形成できる。
本発明の離型フィルムの厚さは、金型のキャビティが大きいほど、前記範囲内において薄いことが好ましい。また、多数のキャビティを有する複雑な金型であるほど、前記範囲内において薄いことが好ましい。
引張弾性率:
本発明の離型フィルムの180℃、すなわち通常の成形時の金型の温度における引張弾性率は、10〜100MPaであることが好ましく、25〜50MPaが特に好ましい。
180℃における引張弾性率が前記範囲の上限値以下であれば、半導体素子の封止時に、離型フィルムが完全に金型に追従するため、樹脂封止部の角部まで金型形状が転写される。その結果、一括封止したパッケージを端まで使用でき、歩留まりを向上させられる。前記引張弾性率が100MPaを超えると、離型フィルムを真空で金型に追従させる際に、離型フィルムの金型への追従性が良くないため、トランスファ成形では型締め時に半導体チップが追従しきっていないフィルムにあたって破損するおそれがある。圧縮成形では同じく金型の追従性が良くないために、フィルム上に硬化性樹脂を撒いた際に金型からあふれるおそれがある。
180℃における引張弾性率が前記範囲の下限値以上であれば、離型フィルムを引っ張りながら金型のキャビティを覆うように配置する際に、離型フィルムが柔らかすぎないため、離型フィルムに張力が均一にかかり、しわが発生しにくい。その結果、離型フィルムのしわが樹脂封止部の表面に転写されることによる、樹脂封止部の表面の外観不良を抑えられる。
本発明の離型フィルムは、第1面側における剥離力の最大値が、0.8N/25mm以下であることが好ましく、0.5N/25mm以下が特に好ましい。剥離力の最大値が前記範囲の上限値以下であれば、生産時、樹脂封止部(硬化性樹脂の硬化物)との剥離がより一層容易になる。離型フィルムと樹脂封止部とがうまく離れず装置が止まるといったようなことが起こりにくくなり、連続生産性に優れる。
(a)離型フィルムと、離型フィルムの第1面側に配置されたアルミニウム板との間にエポキシ樹脂を適量配置する。
(b)エポキシ樹脂を挟み込んだ離型フィルムとアルミニウム板を180℃、10MPaで5分間プレスして、エポキシ樹脂を硬化させる。
(c)離型フィルムと硬化したエポキシ樹脂とアルミニウム板との積層体を25mm幅に切断し、5個の試験片を作製する。なお、積層体におけるエポキシ樹脂の厚みは100μmである。
(d)試験片について、常温における180度剥離力を、引張試験機を用いて100mm/分の速度で測定する。
(e)力(N)−つかみ移動距離曲線における、つかみ移動距離25mmから125mmまでの剥離力の平均値(単位はN/25mm)を求める。
(f)5個の試験片の剥離力の平均値の算術平均を求める。
離型フィルムには、離型性、成形時の金型の温度(典型的には150〜180℃)に耐え得る耐熱性、硬化性樹脂の流動や加圧力に耐え得る強度が求められる。
本発明の離型フィルムとしては、離型性、耐熱性、強度、高温における伸びの点から、ポリオレフィンおよびフッ素樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂からなるフィルムが好ましく、フッ素樹脂からなるフィルムが特に好ましい。
本発明の離型フィルムは、フッ素樹脂と非フッ素樹脂とを併用したフィルムであってもよく、無機系添加剤、有機系添加剤等が配合されたフィルムであってもよい。
本発明の離型フィルムは、1層のフィルムであっても、2層以上の積層フィルムであってもよい。製造コストの点からは、1層のフィルムが好ましい。
本発明の離型フィルムは、1層のフッ素樹脂からなるフィルムであることが特に好ましい。
フッ素樹脂としては、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体(以下、ETFEともいう。)、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)/テトラフルオロエチレン共重合体等が挙げられる。これらの中では、高温での伸びが大きい点から、ETFEが特に好ましい。フッ素樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、ETFEは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ETFEとしては、第3のモノマー(TFEおよびE以外の他のモノマー)に基づく単位を有するものが好ましい。第3のモノマーに基づく単位の種類や含有量によって離型フィルム用樹脂の結晶化度、すなわち離型フィルムの引張弾性率を調整しやすい。また、第3のモノマー(特にフッ素原子を有するモノマー)に基づく単位を有することで、高温(特に180℃前後)における引張強伸度が向上する。
第3のモノマーとしては、フッ素原子を有するモノマーと、フッ素原子を有さないモノマーとが挙げられる。
モノマー(a1):炭素数3以下のフルオロオレフィン類。
モノマ−(a2):X(CF2)nCY=CH2(ただし、X、Yは、それぞれ独立に水素原子またはフッ素原子であり、nは2〜8の整数である。)で表されるペルフルオロアルキルエチレン。
モノマー(a3):フルオロビニルエーテル類。
モノマー(a4):官能基含有フルオロビニルエーテル類。
モノマー(a5):脂肪族環構造を有する含フッ素モノマー。
モノマー(a2)の具体例としては、下記のものが挙げられる。
CF3CF2CH=CH2、
CF3CF2CF2CF2CH=CH2((ペルフルオロブチル)エチレン。以下、PFBEともいう。)、
CF3CF2CF2CF2CF=CH2、
CF2HCF2CF2CF=CH2、
CF2HCF2CF2CF2CF=CH2等。
CF2=CFOCF3、
CF2=CFOCF2CF3、
CF2=CF(CF2)2CF3(ペルフルオロ(プロピルビニルエーテル)。以下、PPVEともいう。)、
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)2CF3、
CF2=CFO(CF2)3O(CF2)2CF3、
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)2(CF2)2CF3、
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)2CF3、
CF2=CFOCF2CF=CF2、
CF2=CFO(CF2)2CF=CF2等。
CF2=CFO(CF2)3CO2CH3、
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)3CO2CH3、
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)2SO2F等。
モノマー(b1):オレフィン類。
モノマー(b2):ビニルエステル類。
モノマー(b3):ビニルエーテル類。
モノマー(b4):不飽和酸無水物。
モノマー(b2)としては、酢酸ビニル等が挙げられる。
モノマー(b3)としては、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル等が挙げられる。
モノマー(b4)としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水ハイミック酸(5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物)等が挙げられる。
第3のモノマーとしては、結晶化度の調整すなわち引張弾性率の調整がしやすい点、第3のモノマー(特にフッ素原子を有するモノマー)に基づく単位を有することで高温(特に180℃前後)における引張強伸度が向上する点から、モノマー(a2)、HFP、PPVE、酢酸ビニルが好ましく、HFP、PPVE、CF3CF2CH=CH2、PFBEがより好ましく、PFBEが特に好ましい。
すなわち、ETFEとしては、TFEに基づく単位と、Eに基づく単位と、PFBEに基づく単位とを有する共重合体が特に好ましい。
ETFEのMFRは、ASTM D3159に準拠して、荷重49N、297℃にて測定される値である。
本発明の離型フィルムの製造方法としては、特に限定されず、公知の製造方法を利用できる。たとえば熱加工で樹脂フィルムの表面に元型の凹凸を転写する方法が挙げられ、生産性の点から、下記の方法(i)、(ii)等が好ましく、方法(ii)が特に好ましい。
(ii)押出機のダイスから押し出された樹脂を2本のロールの間に通し、該樹脂をフィルム状に成形すると同時に、該フィルム状の樹脂の凹凸が形成される面(離型フィルムの凹凸が形成されている面となる面)にロールの表面に形成された凹凸を連続的に転写する方法。
また、2本のロールのうち1本を表面に凹凸を有するロール(以下、型ロールともいう。)とし、他方のロールを凹凸を有しないロールとすることにより、片面に凹凸を有する離型フィルムが製造される。2本のロールをいずれも型ロールとすることにより、両面に凹凸を有する離型フィルムが製造される。なお、2本のロールうちの一方は、通常樹脂フィルムを加圧する機能を有し、押し当てロールと呼ばれている。表面に凹凸を有しないロールが使用される場合、凹凸を有しないロールが通常冷却ロールとされ、2本のロールがいずれも型ロールである場合は、そのうちの一方が冷却ロールとされる。なお、表面に凹凸を有しないロールとは、実質的に平滑な面を形成しうる表面を有するロールも意味する。
樹脂フィルムとしては、市販のものを用いてもよく、公知の製造方法により製造したものを用いてもよい。たとえば、離型フィルム用樹脂を用いて、所定のリップ幅を有するTダイを具備する押出機による溶融成形等によって樹脂フィルムを製造できる。
2本のロールの表面温度、線圧は、離型フィルムの材料および厚さによって異なるが、以下の3つの条件を同時に満たすことが好ましい。なお、以下、Tgは成形する樹脂のガラス転移温度をいい、Tmは成形する樹脂の融点をいう。
・ロール表面温度:Tg+30℃〜Tm−20℃。
・2本のロール間線圧:20〜300N/cm。
・引張弾性率(MPa)/線圧(N/cm)の値:0.005〜0.02。
なお、引張弾性率は、離型フィルムの材料の、2本のロールの表面温度における引張弾性率をいう。
以上の3つの条件を満たせば、樹脂材料は低弾性率でありながら、ゴム状弾性を保っており、2本のロール間で加圧した際に、全体の厚みを大きく変えることなく、表面にのみ凹凸をつけやすい。
また、加工速度は、0.2〜100m/分が好ましい。
ダイスのスリットから押し出された樹脂は、樹脂の融点以下に設定した型ロールに沿わせて引き取ることで、形状が固定されると同時に、押出機のスクリューの回転数で調整された押出量と、ダイスのスリット幅と、型ロールの回転数で調整された引取り速度とで厚さが決定される。
2本のロールの間の加圧力およびダイスより押し出された直後の温度における樹脂の溶融粘度の関係は以下の条件を満たすことが好ましい。
溶融粘度(Pa・s)/加圧力(N/cm)の値:2〜50
なお、ここで溶融粘度とは、JIS K7199:1999(ISO11443:1995)に準拠して、キャピラリーダイ(内径1mm、長さ10mm)を用いて一定体積流量を流した際の、見掛けのせん断速度γapが10/秒の時の、下式(II)で表される見かけの溶融粘度ηapの測定した値である。また、その際の温度は、方法(ii)において、ダイスより押し出され、ロールに接触する直前の樹脂の温度に等しい。
見かけの溶融粘度ηap(Pa・s)=見かけのせん断応力τap(Pa)/見かけのせん断速度γap(1/秒) ・・・(II)
見かけのせん断応力τap=pD/4L
p:試験圧力(Pa)
D:キャピラリー内径(mm)
L:キャピラリー長さ(mm)
見かけのせん断速度γap=32Q/πD3
Q:体積流量(mm3/秒)
2本のロールの間の加圧力は10N/cm〜150N/cmが好ましい。10N/cm以上であれば、2本のロール間でスリップが生じにくい。150N/cm以下であれば、ロールの潰れによる「へたり」を防げる。
ロール表面温度は、Tg+30℃〜Tg+80℃が好ましい。本方法においては、ロールの表面温度は溶融樹脂から与えられる熱量によって高くなるため、通常の成形状態では上記条件を満たすことが多い。
加工速度は、方法(i)と同じ範囲が好ましい。
型ロールとしては、ゴム巻きロール、樹脂巻きロール、紙巻きロール、金属ロール、セラミックロール、樹脂ロール等が挙げられる。金属製の型ロールの表面は、硬さを増すために、セラミックコーティング、セラミック焼結、セラミック蒸着、超硬金属溶射、メッキ、浸炭、窒化等の表面改質を施されていてもよい。
これらの中では、他方のロールへの負担を低く抑える点、および混入する粒子の量でRPcを調整しやすいことから、ゴム巻きロールが好ましい。
型ロールの表面に凹凸を形成する方法としては、切削、エッチング、等の方法が挙げられる。
また、ゴム巻きロールの場合、表面に巻かれるゴムシートに粒子を配合することで、表面に凹凸を有する型ロールを得ることができる。この場合、ゴムシートに配合する粒子の大きさによって、粗さの深さ方向、すなわちRaを調整できる。また、粒子の配合量、すなわち配合密度によって粗さのうち、ピークの数、すなわちRPcを調整できる。樹脂巻きロールの場合も同様の方法でRaやRPcを調整できる。
型ロールのRaは1.6〜4.2であることが好ましい。また、型ロールのRPcは80〜240であることが好ましい。樹脂の粘度や加圧条件にもよるが、方法(1)、あるいは方法(2)で上述した成形条件を満たす場合、一般的にロールのRaの、樹脂への転写率は60〜80%程度である。また、ロールのRPcの樹脂への転写率は80〜100%である。
前記した製造条件を満たすとき、ロールのRaとRPcの転写率は前記の範囲を満たしやすい。
冷却ロールとしては、型ロールと同様のものが挙げられる。ただし冷却ロールの表面は平滑でも凹凸が形成されていてもよい。
冷却ロールの表面が平滑な場合は、片面が平滑な離型フィルムが得られ、冷却ロールの表面に特定の凹凸を反転した形状の凹凸が形成されている場合は、両面に特定の凹凸を有する離型フィルムが得られる。
たとえば同じ型ロールを用いた場合、加工速度が速いほど、RaやRPcが大きくなる傾向がある。しかし、上記記載の製造条件と上記記載ロールを用いた場合、Ra1.3〜2.5、RPc80〜200のフィルムを最も製造しやすい。
本発明の離型フィルムが半導体パッケージの半導体素子を硬化性樹脂で封止して樹脂封止部を形成する金型のキャビティ内に、特定のRaおよびRPcを満たす凹凸を有する面がキャビティ面と接するように配置された場合(すなわち、特定のRaおよびRPcを満たす凹凸を有する面が第2面である場合)、本発明の離型フィルムは真空吸引によってキャビティ面に沿って引き伸ばされ、キャビティ面に密着し、金型に追従した形状となる。
本発明の離型フィルムの第2面が特定の凹凸を有する面である場合、離型フィルムの厚さは40〜75μmであることが好ましい。本発明の離型フィルムは、厚さが75μm以下であることにより、容易に変形でき、金型のキャビティの形状への追従性に優れる。また、本発明の離型フィルムは、厚さが40μm以上であることにより、ある程度の弾性を有する。
また、第2面のRaが1.3μm以上、かつRPcが80以上であることで、上記の真空吸引の際、離型フィルムがキャビティ面を良好に滑り、離型フィルムとキャビティ面との間に空気の抜け残りが生じにくい。そのため、離型フィルムを金型に追従させる際にシワが発生しにくい。また、Raが2.5μm以下、かつRPcが200以下であることで、離型フィルムを金型に追従させる際に、離型フィルムにピンホールが空きにくく、硬化性樹脂の漏れが生じにくい。
さらに、本発明の離型フィルムは、特定のRaおよびRPcを満たすように凹凸が形成された第2面を有していることで、巻物の状態から引き出したときに、離型フィルム間の剥離による帯電が生じにくい。そのため、巻物の状態から引き出した離型フィルムを用いて半導体パッケージを製造する際に、離型フィルムに異物が付着しにくく、該異物による半導体パッケージの外観の悪化が生じにくい。
そのため、本発明の離型フィルムによれば、半導体素子の封止工程で樹脂封止部の外観不良を低減できる。また、金型への硬化性樹脂の付着や、付着した硬化性樹脂を除去するための洗浄工程等の頻度を低減できる。そのため、半導体パッケージの生産性を向上できる。
転写により表面に凹凸が形成された樹脂封止部は、シンギュレーション時に欠けや割れが生じにくい。また、該表面は、インク層との密着性に優れる。
また、封止工程後、離型フィルムと樹脂封止部(硬化性樹脂の硬化物)とを剥離する際に、離型フィルムと樹脂封止部との見かけの接触面積が減るため、剥離帯電を低減できる。すなわち、離型フィルム剥離時の放電による半導体素子への損傷を低減できる。この効果は、成形収縮率の大きいエポキシ樹脂を使用すると特に顕著である。したがって、本発明の離型フィルムを用いることで、樹脂封止部に欠けや割れが無く、樹脂封止部表面に形成したインク層が剥がれにくい半導体パッケージを製造することができる。また、その際の製造安定性にも優れる。
本発明の離型フィルムを用いて、後述の本発明の半導体パッケージの製造方法により製造される半導体パッケージは、一括封止およびシンギュレーションを経て製造されるものであればよく、たとえば、封止方式がMAP(Moldied Array Packaging)方式、またはWL(Wafer Lebel packaging)方式である半導体パッケージ等が挙げられる。
半導体パッケージの形状としては、BGA(Ball Grid Array)、QFN(Quad Flat Non−leaded package)、SON(Small Outline Non−leaded package)等が挙げられる。
半導体パッケージ1は、基板10と、基板10の上に実装された半導体チップ(半導体素子)12と、半導体チップ12を封止する樹脂封止部14と、樹脂封止部14の上面14aに形成されたインク層16とを有する。
半導体チップ12は、表面電極(図示なし)を有し、基板10は、半導体チップ12の表面電極に対応する基板電極(図示なし)を有し、表面電極と基板電極とはボンディングワイヤ18によって電気的に接続されている。
樹脂封止部14の上面14aには、本発明の離型フィルムの第1面の凹凸等が正確に転写されており、本発明の離型フィルムの第1面が特定の凹凸を有する面である場合、上面14aのRaは1.3〜2.5μm、RPcは80〜200である。
本発明者らの検討によれば、シンギュレーション時に樹脂封止部の欠けや割れは、半導体パッケージ1が薄型化するほど生じやすく、樹脂封止部14の厚さが薄いほど、シンギュレーション時の欠けや割れを抑制できる本発明の有用性が高い。
本発明の半導体パッケージの製造方法は、下記の製造方法(1)と製造方法(2)である。
本発明の半導体パッケージの製造方法(1):
半導体素子と、硬化性樹脂から形成され、前記半導体素子を封止する樹脂封止部とを有する半導体パッケージの製造方法であって、
金型の前記硬化性樹脂が接するキャビティ面に、前述した本発明の離型フィルムであってかつ少なくとも第2面に前記凹凸が形成されている離型フィルムを、前記第1面がキャビティ内の空間に向くように配置する工程と、
前記キャビティ内に、半導体素子が実装された基板を配置し、該半導体素子を硬化性樹脂で封止し、該硬化性樹脂を前記離型フィルムに接した状態で硬化させて樹脂封止部を形成することにより、基板と前記基板上に実装された半導体素子と前記半導体素子を封止する樹脂封止部とを有する封止体を得る工程と、
前記封止体を前記金型から離型する工程と、を有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
半導体素子と、硬化性樹脂から形成され、前記半導体素子を封止する樹脂封止部と、前記樹脂封止部の表面に形成されたインク層とを有する半導体パッケージの製造方法であって、
金型の前記硬化性樹脂が接するキャビティ面に、前述した本発明の離型フィルムであってかつ少なくとも第1面に前記凹凸が形成されている離型フィルムを、前記第1面がキャビティ内の空間に向くように配置する工程と、
前記キャビティ内に、複数の半導体素子が実装された基板を配置し、該複数の半導体素子を硬化性樹脂で一括封止し、該硬化性樹脂を前記離型フィルムに接した状態で硬化させて樹脂封止部を形成することにより、基板と前記基板上に実装された複数の半導体素子と前記複数の半導体素子を一括封止する樹脂封止部とを有する一括封止体を得る工程と、
前記複数の半導体素子が分離するように、前記一括封止体の前記基板および前記樹脂封止部を切断することにより、基板と前記基板上に実装された少なくとも1つの半導体素子と前記半導体素子を封止する樹脂封止部とを有する個片化封止体を得る工程と、
前記一括封止体または個片化封止体の樹脂封止部の、前記離型フィルムに接していた面に、インクを用いてインク層を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
たとえば樹脂封止部の形成方法としては、圧縮成形法またはトランスファ成形法が挙げられ、この際に使用する装置としては、公知の圧縮成形装置またはトランスファ成形装置を用いることができる。製造条件も、公知の半導体パッケージの製造方法における条件と同じ条件とすればよい。
方法(α)は、圧縮成形法で樹脂封止部を形成する方法であり、方法(β)は、トランスファ成形法で樹脂封止部を形成する方法である。
(α1)本発明の離型フィルムを、離型フィルムが金型のキャビティを覆いかつ離型フィルムの第1面がキャビティ内の空間に向くように配置する工程。
(α2)離型フィルムを金型のキャビティ面の側に真空吸引する工程。
(α3)キャビティ内に硬化性樹脂を充填する工程。
(α4)複数の半導体素子が実装された基板をキャビティ内の所定の位置に配置し、硬化性樹脂によって複数の半導体素子を一括封止して樹脂封止部を形成することにより、基板と前記基板上に実装された複数の半導体素子と前記複数の半導体素子を一括封止する樹脂封止部とを有する一括封止体を得る工程。
(α5)金型内から一括封止体を取り出す工程。
(α6)前記複数の半導体素子が分離するように、前記一括封止体の前記基板および前記樹脂封止部を切断することにより、基板と前記基板上に実装された少なくとも1つの半導体素子と前記半導体素子を封止する樹脂封止部とを有する個片化封止体を得る工程。
(α7)個片化封止体の樹脂封止部の、前記離型フィルムに接していた面に、インクを用いてインク層を形成し、半導体パッケージを得る工程。
(β1)本発明の離型フィルムを、離型フィルムが金型のキャビティを覆いかつ離型フィルムの第1面がキャビティ内の空間に向くように配置する工程。
(β2)離型フィルムを金型のキャビティ面の側に真空吸引する工程。
(β3)複数の半導体素子が実装された基板をキャビティ内の所定の位置に配置する工程。
(β4)キャビティ内に硬化性樹脂を充填し、該硬化性樹脂によって複数の半導体素子を一括封止して樹脂封止部を形成することにより、基板と前記基板上に実装された複数の半導体素子と前記複数の半導体素子を一括封止する樹脂封止部とを有する一括封止体を得る工程。
(β5)金型内から一括封止体を取り出す工程。
(β6)前記複数の半導体素子が分離するように、前記一括封止体の前記基板および前記樹脂封止部を切断することにより、基板と前記基板上に実装された少なくとも1つの半導体素子と前記半導体素子を封止する樹脂封止部とを有する個片化封止体を得る工程。
(β7)個片化封止体の樹脂封止部の、前記離型フィルムに接していた面に、インクを用いてインク層を形成し、半導体パッケージを得る工程。
半導体パッケージの製造方法の一実施形態として、図1に示した半導体パッケージ1を方法(α)により製造する場合について詳細に説明する。
第1実施形態における金型としては、圧縮成形法に用いる金型として公知のものを使用できる。たとえば、図2に示すように、固定上型20と、キャビティ底面部材22と、キャビティ底面部材22の周縁に配置された枠状の可動下型24とを有する金型が挙げられる。
固定上型20には、基板10と固定上型20との間の空気を吸引することによって基板10を固定上型20に吸着するための真空ベント(図示略)が形成されている。また、キャビティ底面部材22には、離型フィルム30とキャビティ底面部材22との間の空気を吸引することによって離型フィルム30をキャビティ底面部材22に吸着するための真空ベント(図示略)が形成されている。
この金型においては、キャビティ底面部材22の上面および可動下型24の内側側面によって、工程(α4)で形成する樹脂封止部14の形状に対応する形状のキャビティ26が形成される。
以下、キャビティ底面部材22の上面および可動下型24の内側側面を総称してキャビティ面ともいう。
可動下型24上に、キャビティ底面部材22の上面を覆うように離型フィルム30を配置する。このとき離型フィルム30は、第1面を上側(キャビティ底面部材22方向とは反対方向)に向けて配置される。
離型フィルム30は、巻出ロール(図示略)から送られ、巻取ロール(図示略)で巻き取られる。離型フィルム30は、巻出ロールおよび巻取ロールによって引っ張られるため、引き伸ばされた状態にて、可動下型24上に配置される。
別途、キャビティ底面部材22の真空ベント(図示略)を通じて真空吸引し、キャビティ底面部材22の上面と離型フィルム30との間の空間を減圧し、離型フィルム30を引き伸ばして変形させて、キャビティ底面部材22の上面に真空吸着させる。さらに、キャビティ底面部材22の周縁に配置された枠状の可動下型24を締め、離型フィルム30を全方向から引っ張り、緊張状態にさせる。
なお、高温環境下での離型フィルム30の強度、厚さ、キャビティ底面部材22の上面と可動下型24の内側側面によって形成された凹部の形状によって、離型フィルム30は、キャビティ面に密着するとは限らない。工程(α2)の真空吸着の段階では、図2に示すように、離型フィルム30とキャビティ面との間に空隙が少し残っていてもよい。
図2に示すように、硬化性樹脂40を、アプリケータ(図示略)によって、キャビティ26内の離型フィルム30の上に適量充填する。
また、別途、固定上型20の真空ベント(図示略)を通じて真空吸引し、固定上型20の下面に、複数の半導体チップ12が実装された基板10を真空吸着させる。
エポキシ樹脂としては、たとえば住友ベークライト社製のスミコンEME G770H type F ver. GR、ナガセケムテックス社製のT693/R4719−SP10等が挙げられる。
シリコーン樹脂の市販品としては、信越化学工業社製のLPS−3412AJ、LPS−3412B等が挙げられる。
硬化性樹脂の成形収縮率が大きいことは、通常、所望の形状の樹脂封止部を正確に形成する点では好ましくない。しかし本発明者らの検討によれば、成形収縮率が大きいと、硬化時に硬化性樹脂が縮み、離型フィルムの凸凹部において、見かけの接触面積が少なくなる。離型フィルムとの接触面積が少ないと、樹脂封止部(硬化性樹脂の硬化物)から離型フィルムを剥離する際に、剥離による離型フィルムの帯電を抑制でき、離型フィルムからの放電による半導体素子の損傷が生じにくい。
硬化性樹脂40の成形収縮率は、0.05〜0.15%が好ましく、0.1〜0.13%が特に好ましい。成形収縮率が前記範囲の下限値以上では、離型フィルムの凸凹と樹脂封止部との見かけの接触面積が充分に下がり、剥離帯電を防止できる。成形収縮率が前記範囲の上限値以下では、半導体パッケージの反りが小さく、実用に適する。
硬化性樹脂40の成形収縮率は、JIS K6911−1995 5.7に準拠し、温度180℃、圧力7MPa、時間5分の成形条件でトランスファ成形した際に測定される値である。すなわち、所定の形状の金型を用い、前記の成形条件で硬化性樹脂40を成形する。成形後、成形品を金型から取り出し、大気中で放冷する。放冷は、23±2℃以内、相対湿度50±5%以内の環境下に24±1時間静置することにより行う。金型の寸法と放冷後の成形品の寸法との差が成形収縮であり、金型の寸法に対する成形収縮の百分率が成形収縮率である。
なお、ここでは、硬化性樹脂40として固体のものを充填する例を示したが、本発明はこれに限定されず、液状の硬化性樹脂を充填してもよい。
図3に示すように、キャビティ26内の離型フィルム30の上に硬化性樹脂40を充填した状態で、キャビティ底面部材22および可動下型24を上昇させ、固定上型20と型締めする。
次いで、図4に示すように、キャビティ底面部材22のみ上昇させるとともに金型を加熱して硬化性樹脂40を硬化させ、半導体チップ12を封止する樹脂封止部14を形成する。
工程(α4)においては、キャビティ底面部材22を上昇させたときの圧力によって、キャビティ26内に充填された硬化性樹脂40がさらにキャビティ面に押し込まれる。これによって離型フィルム30が引き伸ばされて変形し、キャビティ面に密着する。そのため、キャビティ26の形状に対応した形状の樹脂封止部14が形成される。このとき、離型フィルム30の第1面に凹凸が形成されている場合は、樹脂封止部14の、離型フィルム30の第1面と接していた面に、該第1面の凹凸が転写される。
硬化性樹脂40の熱膨張率に起因する樹脂封止部14の形状変化を抑制する点から、半導体パッケージ1の保護が特に求められる場合には、前記範囲内においてできるだけ低い温度で加熱することが好ましい。
固定上型20とキャビティ底面部材22と可動下型24とを型開きし、一括封止体を取り出す。
一括封止体を離型すると同時に、離型フィルム30の使用済み部分を巻取ロール(図示略)に送り、離型フィルム30の未使用部分を巻出ロール(図示略)から送り出す。
巻出ロールから巻取ロールへ搬送する際の離型フィルム30の厚さは16μm以上が好ましい。厚さが16μm未満では、離型フィルム30の搬送時にしわが生じやすい。離型フィルム30にしわが入ると、しわが樹脂封止部14に転写されて製品不良となるおそれがある。厚さが16μm以上であれば、離型フィルム30に張力を充分にかけることによって、しわの発生を抑えることができる。
金型内から取り出した一括封止体の基板10および樹脂封止部14を、複数の半導体チップ12が分離するように切断(個片化)して、基板10と少なくとも1つの半導体チップ12と半導体チップ12を封止する樹脂封止部とを有する個片化封止体を得る。
個片化は、公知の方法により行うことができ、たとえばダイシング法が挙げられる。ダイシング法は、ダイシングブレードを回転させながら対象物を切断する方法である。ダイシングブレードとしては、典型的には、ダイヤモンド粉を円盤の外周に焼結した回転刃(ダイヤモンドカッター)が用いられる。ダイシング法による個片化は、たとえば、切断対象物である一括封止体を、治具を介して処理台上に固定し、切断対象物の切断領域と前記治具の間にダイシングブレードを挿入する空間がある状態で前記ダイシングブレードを走行させる方法により行うことができる。
工程(α6)においては、前記のように一括封止体を切断する工程(切断工程)の後、前記ダイシングブレードを覆うケースから離れた位置に配置されるノズルから前記切断対象物に向かって液体を供給しながら前記処理台を移動させる異物除去工程が含まれてもよい。
工程(α6)で得られた個片化封止体の樹脂封止部14の上面(離型フィルム30の第1面と接していた面)14aに、任意の情報を表示するために、インクを塗布し、インク層16を形成して半導体パッケージ1を得る。
インク層16によって表示される情報としては、特に限定されず、シリアルナンバー、製造メーカに関する情報、部品の種別等が挙げられる。
インクの塗布方法は、特に限定されず、たとえばインクジェット法、スクリーン印刷、ゴム版からの転写等の各種印刷法が適用できる。
インクとしては、特に限定されず、公知のインクのなかから適宜選択できる。
インク層16の形成方法としては、硬化速度が速くパッケージ上での滲みが少ない、また熱風を当てないのでパッケージの位置ずれが少ない等の点で、光硬化型のインクを使用し、該インクをインクジェット法により樹脂封止部14の上面14aに付着させ、該インクを光の照射により硬化させる方法が好ましい。
紫外線の光源としては、殺菌灯、紫外線用蛍光灯、カーボンアーク、キセノンランプ、複写用高圧水銀灯、中圧または高圧水銀灯、超高圧水銀灯、無電極ランプ、メタルハライドランプ、紫外線発光ダイオード、紫外線レーザーダイオード、自然光等が挙げられる。
光の照射は、常圧下で行ってもよく、減圧下で行ってもよい。また、空気中で行ってもよく、窒素雰囲気、二酸化炭素雰囲気等の不活性ガス雰囲気で行ってもよい。
半導体パッケージの製造方法の他の実施形態として、図1に示した半導体パッケージ1を方法(β)により製造する場合について詳細に説明する。
第2実施形態における金型としては、トンラスファ成形法に用いる金型として公知のものを使用できる。たとえば、図5に示すように、上型50と下型52とを有する金型が挙げられる。上型50には、工程(β4)で形成する樹脂封止部14の形状に対応する形状のキャビティ54と、キャビティ54に硬化性樹脂40を導く凹状の樹脂導入部60とが形成されている。下型52には、半導体チップ12を搭載した基板10を設置する基板設置部58と、硬化性樹脂40を配置する樹脂配置部62とが形成されている。また、樹脂配置部62内には、硬化性樹脂40を上型50の樹脂導入部60へと押し出すプランジャ64が設置されている。
図6に示すように、上型50のキャビティ54を覆うように離型フィルム30を配置する。離型フィルム30は、キャビティ54および樹脂導入部60の全体を覆うように配置することが好ましい。離型フィルム30は、巻出ロール(図示略)および巻取ロール(図示略)によって引っ張られるため、引き伸ばされた状態にて上型50のキャビティ54を覆うように配置される。
図7に示すように、上型50のキャビティ54の外部に形成した溝(図示略)を通じて真空吸引し、離型フィルム30とキャビティ面56との間の空間、および離型フィルム30と樹脂導入部60の内壁との間の空間を減圧し、離型フィルム30を引き伸ばして変形させて、上型50のキャビティ面56に真空吸着させる。
なお、高温環境下での離型フィルム30の強度、厚さ、またキャビティ54の形状によって、離型フィルム30は、キャビティ面56に密着するとは限らない。図7に示すように、工程(β2)の真空吸着の段階では、離型フィルム30とキャビティ面56との間には、空隙が少し残る。
図8に示すように、複数の半導体チップ12を実装した基板10を、基板設置部58に設置して上型50と下型52とを型締めし、複数の半導体チップ12をキャビティ54内の所定の位置に配置する。また、樹脂配置部62のプランジャ64上には、硬化性樹脂40をあらかじめ配置しておく。
硬化性樹脂40としては、方法(α)で挙げた硬化性樹脂40と同様のものが挙げられる。
図9に示すように、下型52のプランジャ64を押し上げ、樹脂導入部60を通じてキャビティ54内に硬化性樹脂40を充填する。次いで、金型を加熱し、硬化性樹脂40を硬化させ、複数の半導体チップ12を封止する樹脂封止部14を形成する。
工程(β4)においては、キャビティ54内に硬化性樹脂40が充填されることによって、樹脂圧力によって離型フィルム30がさらにキャビティ面56側に押し込まれ、引き延ばされて変形することによってキャビティ面56に密着する。そのため、キャビティ54の形状に対応した形状の樹脂封止部14が形成される。
硬化性樹脂40の充填時の樹脂圧は、2〜30MPaが好ましく、3〜10MPaが特に好ましい。樹脂圧が前記範囲の下限値以上であれば、硬化性樹脂40の充填不足等の欠点が生じにくい。樹脂圧が前記範囲の上限値以下であれば、優れた品質の半導体パッケージ1が得られやすい。硬化性樹脂40の樹脂圧は、プランジャ64によって調整できる。
図10に示すように、一括封止体1Aを金型から取り出す。このとき、樹脂導入部60内で硬化性樹脂40が硬化した硬化物19が、一括封止体1Aの樹脂封止部14に付着した状態で一括封止体1Aとともに金型から取り出される。そのため、取り出された一括封止体1Aに付着している硬化物19を切除して、一括封止体1Aを得る。
工程(β5)で得られた一括封止体1Aの基板10および樹脂封止部14を、半導体チップ12が分離するように切断(個片化)して、基板10と少なくとも1つの半導体チップ12と半導体チップ12を封止する樹脂封止部とを有する個片化封止体を得る。
工程(β6)は、工程(α6)と同様にして行うことができる。
得られた個片化封止体の樹脂封止部14の上面(離型フィルム30の第1面と接していた面)14aに、任意の情報を表示するために、インクを塗布し、インク層16を形成して半導体パッケージ1を得る。
工程(β7)は、工程(α7)と同様にして行うことができる。
たとえば、製造する半導体パッケージは、半導体パッケージ1に限定されない。たとえば半導体チップや、その他部品が封止部から露出しており、離型フィルムに直接接していてもよい。あるいは封止部は平らではなく、段差があってもよい。
離型フィルムから樹脂封止部を剥離するタイミングは、金型から樹脂封止部を取り出す時に限定されず、金型から離型フィルムとともに樹脂封止部を取り出し、その後、樹脂封止部から離型フィルムを剥離してもよい。
一括封止する複数の半導体チップ12それぞれの間の距離は均一でもよく均一でなくてもよい。封止が均質にでき、複数の半導体チップ12それぞれに均一に負荷がかかる(すなわち負荷が最も小さくなる)点から、複数の半導体チップ12それぞれの間の距離を均一にすることが好ましい。
製造する半導体パッケージによっては、第1実施形態における工程(α6)〜(α7)、第2実施形態における工程(β6)〜(β7)は行わなくてもよい。
たとえば樹脂封止部の形状は、図1に示すような断面略矩形のものに限定されない。樹脂封止部に封止される半導体素子は1つでも複数でもよい。インク層は必須ではない。
半導体パッケージとして発光ダイオードを製造する場合、樹脂封止部はレンズ部としても機能するため、通常、樹脂封止部の表面にはインク層は形成されない。レンズ部である場合、樹脂封止部の形状は、略半球型、砲弾型、フレネルレンズ型、蒲鉾型、略半球レンズアレイ型等の各種のレンズ形状が採用できる。
後述する例1〜29のうち、例1〜9および例18〜23は実施例であり、例10〜15、17および例24〜29は比較例である。例16は参考例である。
各例で使用した材料および評価方法を以下に示す。
ETFE(1):後述の製造例1で得た、テトラフロロエチレン/エチレン/PFBE=52.7/45.9/1.4(モル比)であるETFE(MFR:12.0g/10分、融点:262℃)。
ETFE(2):後述の製造例2で得た、テトラフロロエチレン/エチレン/PFBE=52.7/46.5/0.8(モル比)であるETFE(MFR10.1g/10分、融点:268℃)。
ETFE(3):後述の製造例3で得た、テトラフロロエチレン/エチレン/PFBE=52.7/45.8/1.5(モル比)であるETFE(MFR:5.4g/10分、融点:261℃)。
なお、ETFE(1)〜(3)のMFRはいずれも、ASTM D3159準拠して、荷重49N、測定温度297℃にて測定した値である。
内容積が1.3Lの撹拌機付き重合槽を脱気して、1−ヒドロトリデカフルオロヘキサンの881.9g、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン(商品名「AK225cb」旭硝子社製。以下、AK225cbという。)の335.5g、CH2=CHCF2CF2CF2CF3(PFBE)の7.0gを仕込み、TFEの165.2g、エチレン(以下、Eという。)の9.8gを圧入し、重合槽内を66℃に昇温し、重合開始剤溶液としてターシャリーブチルパーオキシピバレート(以下、PBPVという。)の1質量%のAK225cb溶液の7.7mLを仕込み、重合を開始させた。
重合中圧力が一定になるようにTFE/E=54/46のモル比のモノマー混合ガスを連続的に仕込んだ。また、モノマー混合ガスの仕込みに合わせて、TFEとEの合計モル数に対して1.4モル%に相当する量のPFBEを連続的に仕込んだ。重合開始から2.9時間後、モノマー混合ガスの100gを仕込んだ時点で、重合槽内温を室温まで降温するとともに重合槽の圧力を常圧までパージした。
スラリをガラスフィルタで吸引ろ過し、固形分を回収して150℃で15時間乾燥することにより、ETFE(1)の107gを得た。
重合を開始させる前に仕込むPFBEの量を7.0gから3.9gに、PBPVの1質量%のAK225cb溶液の量を7.7mLから5.8mLにそれぞれ変更し、重合中に連続的に仕込むPFBEの量を、TFEとEの合計モル数に対して1.4モル%から0.8モル%に変更した以外は製造例1と同様にして、ETFE(2)の105gを得た。
重合を開始させる前に仕込む1−ヒドロトリデカフルオロヘキサンの量を881.9ggから954.9gに、AK225cbの量を335.5gから267.8gに、PFBEの量を7.0gから7.1gに、TFEの量を165.2gから158.5gに、Eの量を9.8gから9.4gにそれぞれ変更し、重合中に連続的に仕込むPFBEの量を(TFEとEの合計モル数に対して)1.4モル%から1.5モル%に変更した以外は製造例1と同様にして、ETFE(3)の102gを得た。
押し当てロールは型ロールを使用した。
すべて、ショアD硬度50、シリカ含有のシリコーンゴム巻ロールを用いた。
型ロール1〜8の組成、Ra、RPcを表1に示す。
型ロール1〜8のいずれか、または金属鏡面ロール(材質:SUS304 Ra:0.25、RPc:55)を用いた。
ETFE(1)を、厚さが50μmになるようにリップを調整した押出機により、ダイスより押し出され、ロールに引き取られる直前の樹脂温度が300℃となるように温度を調整して溶融押出しし、型ロールと金属鏡面の冷却ロール間に引き取った。パラメーターを下記のように調整して片面がRa:1.7μm、RPc:100となるような離型フィルム(ETFEフィルム)を得た。冷却ロールにより形成される面のRaは0.2μm、RPcは50とした。
製造条件
ロール: 型ロール1/金属鏡面ロール
ロール間加圧力:50N/cm
300℃における溶融粘度:1,000Pa・s
300℃における溶融粘度/ロール間加圧力:20
ETFEとして表2〜5に示すものを使用し、厚さ、片面のRa、RPcが表2〜5に示す値となるように型ロール、製膜速度、ロール間加圧力を調整した以外は例1と同様にして離型フィルム(ETFEフィルム)を得た。なお、Raが0.2μm、RPcが50の面は冷却ロールにより形成された面である。
(MFR)
ASTM D3159に準拠して、荷重49N、297℃にて測定した。
(融点)
走査型示差熱分析器(SIIナノテクノロジーズ社製、DSC220CU)を用いて、ETFEを空気雰囲気下に300℃まで10℃/分で加熱した際の吸熱ピークから求めた。
(樹脂温度)
ダイスより押し出され、2本のロールに引き取られる直前の位置に、樹脂温度センサーGRMT(ダニスコ社製)を設置し、溶融樹脂の温度を直接温度計に接触させて測定した。
(溶融粘度)
キャピログラフ1D(東洋精機社製)を使用して測定した。測定温度は上記の方法により測定した樹脂温度とし、炉体径は9.55mm、キャピラリーは内径1mm、長さ10mmの物を使用した。せん断速度が10/秒となるようにピストンスピードを調整し、その際の見かけの粘度を求めた。
ISO4591:1992(JIS K7130:1999のB1法)に準拠して測定した。
(フィルムの引張弾性率の測定)
JIS K7127:1999(ISO 527−3:1995)に準拠した方法で180℃における引張弾性率を測定した。
Raは、JIS B0601:2013(ISO4287:1997,Amd.1:2009)に基づき測定した。基準長さ(カットオフ値λc)は0.8mmとした。測定に際しては、SURFCOM 480A(東京精密社製)を用い、フィルムの製造時の流れ方向に対して直交する方向について3か所、および平行な方向について3か所の計6か所についてRaを求め、それらの平均値を当該表面のRaとした。
RPcは、JIS B0601:2013(ISO4287:1997,Amd.1:2009)に基づき測定した。基準長さは10mmとした。測定に際しては、SURFCOM 480A(東京精密社製)を用い、フィルムの製造時の流れ方向に対して直交する方向について3か所、および平行な方向について3か所の計6か所についてRPcを求め、それらの平均値を当該表面のRPcとした。
図11を参照して本評価方法を説明する。
本評価に用いた装置は、中央に11mm×11mmの正方形の穴があるステンレス製の枠材(厚さ3mm)70と、内部に枠材70を収容可能な空間Sを有する治具72と、治具72の上に配置されたおもり74と、治具72の下に配置されたホットプレート76とを備える。
治具72は、上部部材72Aと下部部材72Bとを備える。上部部材72Aと下部部材72Bとの間に離型フィルム30をはさみ、おもり74を載せることで、離型フィルム30が固定されるとともに、気密な空間Sが形成される仕様になっている。このとき枠材70は、穴の中にステンレス製のコマ(10.5mm×10.5mm)78およびステンレス製のメッシュ(10.5mm×10.5mm)80が収容された状態で、治具72内の上部部材72A側に収容され、離型フィルム30と接する。
上部部材72Aの天面には排気口84が形成され、排気口84の空間S側の開口面にはステンレス製のメッシュ(10.5mm×10.5mm)82が配置されている。また、おもり74の排気口84に対応した位置には貫通孔86が形成されており、貫通孔86を通って配管L1が排気口84に接続されている。配管L1には真空ポンプ(図示略)が接続されており、真空ポンプを作動させることによって治具72内の空間Sを減圧できるようになっている。下部部材72Bには配管L2が接続されており、配管L2を介して治具72内の空間Sに圧縮空気を供給できるようになっている。
この装置においては、枠材70の穴の中にメッシュ80を入れることで離型フィルム30とコマ78との間の空気を真空ポンプで抜けるようになっている。また、枠材70の穴の中に入れるコマ78の厚さを変えることで、追従深さを変えることができるようになっている。追従深さは、枠材70の下面(離型フィルム30が接触する面)と、コマ78の下面(離型フィルム30側の面)との間の距離を示す。
上記の一連の操作を、コマ78の厚さを変えることにより0.1mm間隔で追従深さを段階的に深くしながら、離型フィルム30にピンホールが開くまで繰り返し、ピンホールが開かない最大追従深さ(mm)を求めた。最大追従深さが深いほど、ピンホールが開きにくいことを示す。
図12を参照して本評価方法を説明する。
本評価で用いた金型は、金属製の固定下型(20mm×20mm)90と、固定下型90の周縁に配置された金属製の枠状の可動横型92とを有する。この金型においては、可動横型92を上下に移動させることで、固定下型90と可動横型92との段差を変更できるようになっている。なお、該段差は、固定下型90の上面と可動横型92の上面と間の距離を示す。
可動横型92は、離型フィルム30をはさみこんで固定する仕様になっている。
固定下型90には、排気口(図示略)が形成されおり、該排気口には配管L3が接続されている。この配管L3には真空ポンプ(図示略)が接続されており、真空ポンプを作動させることによって、離型フィルム30と固定下型90との間の空気を吸引し、離型フィルム30を固定下型90に吸着できるようになっている。固定下型90の上面(離型フィルム30が触れる面)は鏡面加工(#800)されている。
次に、固定下型90を含めた金型全体を、ホットプレート(図示略)の上に配置し、180℃に加熱した。この状態で、図12(b)に示すように、真空ポンプを作動させ、配管L3を介して固定下型90の上面と離型フィルム30との間の空気を抜き、離型フィルム30を固定下型90の上面に真空吸着させた。
引き続き180℃に加熱した状態で、図12(c)に示すように、可動横型92を下降させ、固定下型90と可動横型92との段差を0.3mmとした(離型フィルム30が余る方向)。この際に固定下型90の上面にて離型フィルム30にシワや空気抜け残り(ボイド)が発生するか否かを目視で観察した。その結果から、下記の評価基準で、シワの発生しにくさを評価した。
<評価基準>
○(良好):離型フィルムにシワや空気抜け残りが見られない。
×(不可):離型フィルムにシワや空気抜け残りが見られる。
一方、Raが2.5μm超である例10の離型フィルム、第2面のRPcが200超の例12、14、15の離型フィルムは、金型への追従時にピンホールが開きやすいものであった。
Raが1.3μm未満である例11、17の離型フィルム、RPcが80未満である例13の離型フィルムは、金型への追従時にシワが発生しやすいものであった。また、第2面に凹凸を有する離型フィルムでは、フィルムが薄い場合には金型への追従時にシワが発生しやすかった(例16)。
15cm×15cmの正方形状の金属板(厚さ3mm)の上に、大きさ15cm×15cmの正方形状のポリイミドフィルム(商品名:ユーピレックス 125S、宇部興産株式会社製、厚さ125μm)を乗せた。該ポリイミドの上にさらに、スペーサーとして、15cm×15cmの正方形状で、中央に10cm×8cmの長方形状の穴が開いたポリイミドフィルム(厚さ3mm)を乗せた。その穴の中心付近に半導体封止用エポキシ顆粒樹脂(商品名:スミコンEME G770H type F ver. GR、住友ベークライト社製、成形収縮率1.0%)を2g乗せた。さらにその上に、15cm×15cmの正方形状の離型フィルムを、第1面を下側(エポキシ樹脂側)に向けて乗せ、最後にその上に15cm×15cmの正方形状の金属板(厚さ3mm)を乗せ、積層サンプルとした。
該積層サンプルを、180℃で熱したプレス機(50tプレス機、プレス面積45cm×50cm)に入れ、100kg/cm2の圧力で5分間プレスした。
プレス後、スペーサー、離型フィルム、および離型フィルム側の金属板を取り除いた。これにより、金属板とエポキシ樹脂板とが積層してなる評価サンプルを得た。
紫外線(UV)硬化型インク(品番:4466、マーケム・イマージュ社製)を酢酸エチルで3倍に希釈した。希釈したインクを評価サンプルのエポキシ樹脂面(評価サンプル作製時に離型フィルムの第1面と接触していた面)にバーコーター#3を使用して塗布した。塗布量は1g/m2とした。塗布後、評価サンプルを100℃の熱風オーブンに入れ、3分間、乾燥させた。
上述のインクを塗布し乾燥させた評価サンプルを、UV照射装置に10秒間、3kWの条件でUVを照射し、インクを硬化させてインク層を形成した。
形成したインク層のエポキシ樹脂面に対する密着性を、ISO2409(JIS K5600−5−6−2009)に基づいて評価した。その結果から、以下の基準でインク密着性を評価した。◎および○が実用上許容できる評価基準である。
◎(優良):どの格子の目にも剥がれがない。
○(良好):格子の一部に剥がれが認められる。
△(不良):格子の50%以上に剥がれが認められる。
×(不可):全面に剥がれが認められる。
評価サンプルから金属板を取り除き、残ったエポキシ樹脂板を、ダイシングブレード(直径Φ5cm、厚み0.1mmのダイヤモンドカッター)にて切断し、断面を水洗した。その後、断面を光学顕微鏡(倍率100倍)で観察し、下記の基準で、シンギュレーション時の欠け、割れの生じにくさを評価した。
○(良好):断面に欠けや割れがない。
×(不可):断面に欠けや割れがある。
一方、Raが2.5μm超である例24の離型フィルムを用いて形成されたエポキシ樹脂板は、シンギュレーション時に欠けや割れが生じやすいものであった。
Raが1.3μm未満である例25の離型フィルムを用いて形成されたエポキシ樹脂板は、インク密着性が不充分であった。
RPcが200超の例26、28、29の離型フィルムを用いて形成されたエポキシ樹脂板は、シンギュレーション時に欠けや割れが生じやすいものであった。
RPcが80未満の例27の離型フィルムを用いて形成されたエポキシ樹脂板は、インク密着性が不充分であった。
なお、2013年11月7日に出願された日本特許出願2013−231366号および日本特許出願2013−231367号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (14)
- 第1面および第2面を有するエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体からなるフィルムであって、
前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体が、テトラフルオロエチレンに基づく単位と、エチレンに基づく単位と、テトラフルオロエチレンおよびエチレン以外の第3のモノマーに基づく単位とからなり、前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体中のテトラフルオロエチレンに基づく単位とエチレンに基づく単位とのモル比(TFE/E)が80/20〜40/60であり、
前記第1面および前記第2面の少なくとも一方の面に凹凸が形成されており、前記凹凸が形成されている面の算術平均粗さ(Ra)が1.3〜2.5μm、ピークカウント(RPc)が80〜200であり、厚さが16〜75μmである1層のフィルムであることを特徴とするフィルム。 - 前記算術平均粗さ(Ra)が1.6〜1.9μmである、請求項1に記載のフィルム。
- 前記ピークカウント(RPc)が100〜130である、請求項1または2に記載のフィルム。
- 前記第3のモノマーに基づく単位の割合が、前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体における全単位の合計に対して0.01〜20モル%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルム。
- 前記第3のモノマーが(ペルフルオロブチル)エチレンであり、前記(ペルフルオロブチル)エチレンに基づく単位の割合が、前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体における全単位の合計に対して0.5〜4.0モル%である、請求項4に記載のフィルム。
- 前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体のASTM D3159に準拠して測定されるMFRが、2〜40g/10分である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のフィルム。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のフィルムの製造方法であって、
押出機のダイスから押し出されたエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体を、少なくとも一方が表面に凹凸を有する型ロールである2本のロールの間に通し、該エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体をフィルム状に成形すると同時に、該フィルム状のエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の表面に前記型ロールの表面に形成された凹凸を連続的に転写する工程を有することを特徴とするフィルムの製造方法。 - 前記2本のロールの間の加圧力および前記ダイスから押し出された直後の温度における前記エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の溶融粘度の関係が下式(I)を満たす、請求項7に記載のフィルムの製造方法。
溶融粘度(Pa・s)/加圧力(N/cm)=2〜50 ・・・(I)
ここで、溶融粘度とは、JIS K7199:1999(ISO11443:1995)に準拠して、キャピラリーダイ(内径1mm、長さ10mm)を用いて一定体積流量を流した際の、見掛けのせん断速度γapが10/秒の時の、下式(II)で表される見かけの溶融粘度ηapである。
見かけの溶融粘度ηap(Pa・s)=見かけのせん断応力τap(Pa)/見かけのせん断速度γap(1/秒) ・・・(II)
見かけのせん断応力τapは、下式(III)で求められる値であり、見かけのせん断速度γapは、下式(IV)で求められる値である。
見かけのせん断応力τap=pD/4L ・・・(III)
見かけのせん断速度γap=32Q/πD3 ・・・(IV)
pは試験圧力(Pa)、Dはキャピラリー内径(mm)、Lはキャピラリー長さ(mm)、Qは体積流量(mm3/秒)である。 - 前記型ロールがゴム巻きロール、樹脂巻きロール、紙巻きロール、金属ロール、セラミックロールまたは樹脂ロールである、請求項7または8に記載のフィルムの製造方法。
- 前記型ロールの算術平均粗さ(Ra)が1.6〜4.2μm、ピークカウント(RPc)が80〜240である、請求項7〜9のいずれか一項に記載のフィルムの製造方法。
- 前記ダイスから押し出されたエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体が、該エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体の融点以下に設定された型ロールに沿わせて引き取られる、請求項7〜10のいずれか一項に記載のフィルムの製造方法。
- 前記2本のロールのうちの一方が、表面に凹凸を有しないロールであり、
前記表面に凹凸を有しないロールが、ゴム巻きロール、樹脂巻きロール、紙巻きロール、金属ロール、セラミックロールまたは樹脂ロールである、請求項7〜11のいずれか一項に記載のフィルムの製造方法。 - 前記2本のロールの両方が前記型ロールである、請求項7〜12のいずれか一項に記載のフィルムの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のフィルムの製造方法であって、
エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体フィルムを、少なくとも一方が表面に凹凸を有する型ロールである2本のロールの間に通し、該エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体フィルムの表面に前記型ロールの表面に形成された凹凸を連続的に転写する工程を有することを特徴とするフィルムの製造方法。
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