JP7235936B1 - 半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム、及びこれを用いた電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)熱可塑性結晶性環状ポリオレフィン、及びポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを少なくとも含有し、
動的粘弾性スペクトル測定において、80~150℃の範囲での貯蔵弾性率の最低値E’1と175℃での貯蔵弾性率E’2とが下記式(1)及び(2);を満たす、
半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。
10MPa≦E’1≦100MPa ・・・(1)
E’1≧E’2 ・・・(2)
(1)に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。
10MPa≦E'2≦100MPa・・・(3)
(1)又は(2)に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。
(3)に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。
(4)に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。
(1)~(5)のいずれか一項に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。
(1)~(6)のいずれか一項に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。
(1)~(7)のいずれか一項に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。
(1)~(8)のいずれか一項に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。
前記半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルムが配された前記金型内に樹脂を投入する工程、
前記金型を型締めして前記半導体素子と前記樹脂とを密着して前記半導体素子の一部ないしは全部を樹脂封止する封止工程、並びに
前記金型から前記半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルムを剥離させる離型工程、
を少なくとも有する
電子部品の製造方法。
(10)に記載の電子部品の製造方法。
本実施形態の熱可塑性離型フィルムは、半導体素子の樹脂モールド工程時において、樹脂が硬化した後の封止樹脂と金型との離型性を得るために用いられる、半導体封止プロセス用の離型フィルムである。本実施形態の熱可塑性離型フィルムは、熱可塑性結晶性環状ポリオレフィン及びポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを少なくとも含有し、動的粘弾性スペクトル測定において、80~150℃の範囲での貯蔵弾性率の最低値E’1と175℃での貯蔵弾性率E’2とが特定関係を満たすことを特徴とする。
熱可塑性結晶性環状ポリオレフィンは、公知のものの中から適宜選択して用いることができ、その種類は特に限定されない。このように融点が高い熱可塑性結晶性環状ポリオレフィンを用いることで、フッ素樹脂フィルムを用いなくても高い耐熱性及び離型性を付与でき、高温での樹脂モールド工程において皺の発生を抑制し良好なフィルム搬送性を付与でき、また、フッ素樹脂フィルムを使用することによる樹脂モールド部の外観不良の発生を抑制できる。
ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーは、公知のものの中から適宜選択して用いることができ、その種類は特に限定されない。ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを用いることで、離型性や金型追従性を高めることができる。
本実施形態の熱可塑性離型フィルムは、熱可塑性結晶性環状ポリオレフィン及びポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの他に、必要に応じて、高溶融張力ポリプロピレンをさらに含有していてもよい。一般的に汎用ポリプロピレンは線状の分子構造を持つため溶融張力が低い傾向にあるが、ここで用いる高溶融張力ポリプロピレンは、メルトフローレートが同等の汎用ポリプロピレンに比して高い溶融張力を示し、流動性とのバランスに優れ、高い歪硬化性を発現する。そのため、高溶融張力ポリプロピレンを配合することで熱可塑性離型フィルムの厚みムラや皺の発生等を抑制したりすることができる。高溶融張力ポリプロピレンは、好ましくは、3~30gの溶融張力(230℃)、及び0.9g~15g/10分以下のメルトフローレート(JIS K7210:1999準拠、230℃、2.16kg荷重)を有する長鎖分岐構造を有するプロピレン系重合体である。ここで、プロピレン系重合体は、プロピレン単独重合体であっても、プロピレン共重合体であってもよい。プロピレン共重合体である場合、コモノマーは、エチレン及び炭素数4~10のα-オレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1種のオレフィンであることが好ましい。このとき、プロピレン共重合体中のコモノマーの含量は0.1~20質量%が好ましく、より好ましくは0.1~10質量%、さらに好ましくは0.1~3質量%である。これらの中でも、高溶融張力ポリプロピレンは、耐熱性や剛性等の観点から、プロピレン単独重合体が好ましい。なお、上記のポリオレフィン系熱可塑性エラストマーに該当するものであって高溶融張力ポリプロピレンにも該当するものは、本明細書においては、高溶融張力ポリプロピレンとして取り扱い、上記のポリオレフィン系熱可塑性エラストマーから除外するものとする。
測定装置 :(株)東洋精機製作所製キャピログラフ1B
キャピラリー :直径2.0mm、長さ40mm
シリンダー径 :9.55mm
ピストン押出速度:20mm/分
引き取り速度 :4.0m/分
(但し、溶融張力が高すぎて樹脂が破断してしまう場合には、
引き取り速度を下げ、引き取りが可能な最高速度で測定する。)
温度:230℃
測定装置 :TA Instruments社製DHR-2
測定温度 :190℃
歪み速度 :0.5/sec
試験片の作成方法:プレス成型
試験片の形状 :厚さ0.5mm、幅10mm×長さ20mmのシート
10MPa≦E’1≦100MPa ・・・(1)
E’1≧E’2 ・・・(2)
10MPa≦E‘2≦100MPa ・・・(3)
(樹脂A)
(A-1)熱可塑性結晶性環状ポリオレフィン、日本ゼオン社製、「ZEONEX(登録商標)C2420」、融解温度:263℃
(樹脂B)
(B-1)ポリオレフィン系エラストマー樹脂、エクソンモービル株式会社製の商品名「ビスタマックス(登録商標) Vistamaxx 3020FL」、メルトフローレート:2.4g/10分(JIS K7210:1999準拠、230℃、2.16kg荷重)
(樹脂C)
(C-1)高溶融張力ポリプロピレン、日本ポリプロ社製「ウェイマックス(登録商標)MFX8」、溶融張力(230℃):25g、メルトフローレート:1.1g/10分(JIS K7210:1999準拠、230℃、2.16kg荷重)
(二軸延伸PETフィルム)
(D-1)ポリエチレンテレフタレートフィルム、東レ株式会社製「ルミラー(登録商標)#350-S10」
80℃にて8時間以上乾燥させた樹脂Aと、樹脂Bとを、表1に記載の組成及び配合比でドライブレンドし、得られたブレンド物を280℃に加熱した同方向回転タイプのベント式2軸混練押出機にて溶融混練させ、得られたストランドをペレタイザーにてカットすることで、樹脂組成物(ブレンドチップ)を調製した。得られた樹脂組成物を、ホッパードライヤー等を用いて80℃にて8時間以上乾燥させ、280℃に加熱した押出機に備えられたホッパーに投入して溶融混練し、その押出機先端のTダイからフィルム状に共押出し、冷却して、厚み500μmを有する未延伸の溶融押出フィルムを得た。得られた未延伸の溶融押出フィルムを、逐次二軸延伸機にて130℃でMD方向に2.5倍及びTD方向に2.5倍(総合倍率:6.25倍)に二軸延伸し、130℃で2分間熱セットすることで、平均厚み120μmの実施例1の熱可塑性離型フィルムを得た。
表1に記載の組成及び配合割合にそれぞれ変更する以外は、実施例1と同様に行い、実施例2~11の熱可塑性離型フィルムをそれぞれ得た。
延伸倍率をMD方向に1.5倍及びTD方向に1.5倍(総合倍率:2.25倍)に変更し熱セットを省略する以外は、実施例4と同様に行い、平均厚み240μmの実施例12の熱可塑性離型フィルムを得た。
延伸倍率をMD方向に1.5倍及びTD方向に1.5倍(総合倍率:2.25倍)に変更し熱セットを1分間に変更する以外は、実施例4と同様に行い、平均厚み240μmの実施例13の熱可塑性離型フィルムを得た。
未延伸の溶融押出フィルムの厚みを50μmに変更する以外は、実施例4と同様に行い、平均厚み5μmの実施例14の熱可塑性離型フィルムを得た。
未延伸の溶融押出フィルムの厚みを100μmに変更する以外は、実施例4と同様に行い、平均厚み20μmの実施例15の熱可塑性離型フィルムを得た。
延伸倍率をMD方向に1.3倍及びTD方向に1.3倍(総合倍率:1.69倍)に変更する以外は、実施例4と同様に行い、平均厚み280μmの実施例16の熱可塑性離型フィルムを得た。
延伸倍率をMD方向に1.1倍及びTD方向に1.1倍(総合倍率:1.21倍)に変更する以外は、実施例4と同様に行い、平均厚み400μmの実施例17の熱可塑性離型フィルムを得た。
延伸処理及び熱セットを省略する以外は、実施例4と同様に行い、平均厚み500μmの比較例1の熱可塑性離型フィルムを得た。
表1に記載の組成及び配合割合に変更する以外は、実施例4と同様に行い、平均厚み120μmの比較例2の熱可塑性離型フィルムを得た。
表1に記載の組成及び配合割合に変更し、延伸温度及び熱セット温度を140℃に変更する以外は、実施例4と同様に行い、平均厚み120μmの比較例3の熱可塑性離型フィルムを得た。
参考例1として(D-1)の平均厚み350μmの二軸延伸PETフィルムの諸物性を測定した。
〔貯蔵弾性率E’及び損失係数Tanδ〕
装置:動的粘弾性装置RSA-3(TA Instruments社製)
測定条件:引張モード
振動周波数:1Hz
測定温度:23℃から5℃/分の速度で200℃まで昇温
測定方向:フィルムの長手方向(フィルム搬送方向)
評価項目:80~150℃の範囲での貯蔵弾性率の最低値E’1
175℃における貯蔵弾性率E’2
175℃における損失係数Tanδ
装置:示差走査熱量測定装置(DSC vesta(リガク社製))
測定温度:23℃から200℃まで、5℃/分の速度で昇温。
サンプル量:各サンプル5mg。
評価項目:冷結晶化熱量
ランダムに4点の厚みを測定し、その平均値とした。
(厚み精度)
得られた各フィルムにおいて、ランダムに30点の厚みを測定し、その平均値と標準偏差から、次式にしたがって膜厚偏差を算出し、以下の基準に基づいて評価した。
膜厚偏差(%)=(標準偏差/平均値)×100
Very Good(◎):膜厚偏差3%未満
Good(〇) :膜厚偏差3%以上8%未満
Bad(×) :膜厚偏差8%以上
15cm×15cmの正方形状の金属板(厚さ3mm)の上に、大きさ25cm×25cm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(登録商標)125S、宇部興産社製、厚さ125μm)を載せた。該ポリイミドの上にさらに、スペーサーとして、20cm×20cm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0.2mm)を載せた。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)を3g載せた。さらにその上に、20cm×20cm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25cm×25cmの正方形状の金属板(厚さ3mm)を載せて、積層サンプルとした。そして、積層サンプルを、180℃で熱したプレス機に入れ、30秒予熱した後、10MPaの圧力で5分間プレスして、エポキシ樹脂を硬化させた。積層サンプルを取り出して金属板とポリイミドフィルムを取り除き、常温に戻した。離型フィルムの先端をつかみ、剥離角90°でエポキシ樹脂から引き剥がしたときの荷重を標準型デジタルフォースゲージZTS-5N(イマダ製)を用いて測定した。
Very Good(◎):剥離荷重1.0N未満
Good(〇) :剥離荷重1.0以上5.0N未満
Bad(×) :剥離荷重5.0N以上(10N以上では測定不可)
図1に示すように、半導体封止用圧縮成形装置PMC1040の上側金型と下側金型との間に1MPaの張力を印加した状態でロール原反から熱可塑性離型フィルムを引き出して配置した後、下側金型のパーティング面に熱可塑性離型フィルムを真空吸着させ、一定長さに切断する。上側金型のパーティング面には基板に固定された半導体素子を配置する。次いで、パーティング面が熱可塑性離型フィルムによって保護された下側金型のキャビティC内にモールド樹脂Mを投入し、金型温度を180℃まで加熱してモールド樹脂Mを溶融ないしは液状化させた後、上側金型と下側金型を型締めし、キャビティ周縁部の真空吸着孔から真空ポンプで空気を抜き、所定の最終深さおよびクランプ力で所定時間密着させて基板に固定された半導体素子のコンプレッション方式の樹脂封止(圧縮成型)を行い、樹脂封止された基板(半導体パッケージ)を金型及び熱可塑性離型フィルムから離型して取り出す。このときの各熱可塑性離型フィルムの性能評価を、以下の基準で行った。
<封止条件>
金型温度:175℃
キャビティ大きさ:220mm×55mm
キャビティの最終深さ:0.5mm
硬化性樹脂:スミコンEME G770H type F Ver.GR(住友ベークライト社製)
キャビティ面への追従時の真空度:-85kPa
硬化性樹脂気泡抜き時の真空度:-80kPa
硬化性樹脂気泡抜き時間:10秒
クランプ時間:120秒
成型圧力:8.0MPa
ロール原反から熱可塑性離型フィルムを繰り出して金型のパーティング面にまで搬送して真空吸着する際の熱可塑性離型フィルムの性状を、目視にて観察して、以下の基準で判断した。
Very Good(3):熱可塑性離型フィルムが、金型の熱により伸長せずに搬送可能
Good(2) :熱可塑性離型フィルムが、金型の熱によりわずかに伸長した
Bad(1) :熱可塑性離型フィルムが、金型の熱により伸長し搬送できなかった
Very Good(3):半導体パッケージに樹脂欠けが全くない
Good(2) :半導体パッケージに樹脂欠けが端部に一部あった
Bad(1) :熱可塑性離型フィルムが金型に追従せず、真空吸着できなかった
Very Good(3):熱可塑性離型フィルムに皺、破れが全くない
Good(2) :熱可塑性離型フィルムにわずかに皺があるが、破れは生じなかった
Bad(1) :熱可塑性離型フィルムに多数の皺があるか、破れが生じた
11 ・・・半導体素子が搭載された基板
C ・・・キャビティ
D ・・・金型
D1・・・上型
D2・・・下型
M ・・・モールド樹脂
Claims (11)
- 熱可塑性結晶性環状ポリオレフィン、及びポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを少なくとも含有し、
動的粘弾性スペクトル測定において、80~150℃の範囲での貯蔵弾性率の最低値E’1と175℃での貯蔵弾性率E’2とが下記式(1)及び(2);
10MPa≦E’1≦100MPa ・・・(1)
E’1≧E’2 ・・・(2)
を満たす、
半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。 - 前記動的粘弾性スペクトル測定において、前記E’2が下記式(3);
10MPa≦E'2≦100MPa ・・・(3)
を満たす
請求項1に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。 - 前記熱可塑性結晶性環状ポリオレフィン15~75質量%、及び前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー5~75質量%を含有する
請求項1に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。 - 高溶融張力ポリプロピレン3~45質量%をさらに含有する
請求項3に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。 - 前記高溶融張力ポリプロピレンは、3~30gの溶融張力(230℃)、及び0.9g~15g/10分以下のメルトフローレート(JIS K7210:1999準拠、230℃、2.16kg荷重)を有する長鎖分岐構造を有するプロピレン系重合体を含む
請求項4に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。 - 示差走査熱量測定において、冷結晶化熱量が5.0J/g以下である
請求項1に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。 - 10μm以上300μm以下のフィルム厚みを有する
請求項1に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。 - 前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーは、エチレン・α-オレフィン共重合体、プロピレン・α-オレフィン共重合体、及びエチレン-プロピレン-ジエン共重合体よりなる群から選択される1以上を含む
請求項1に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。 - 前記熱可塑性結晶性環状ポリオレフィンは、250℃以上の融点を有する
請求項1に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルム。 - 請求項1~9のいずれか一項に記載の半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルムを、基板上に配列された半導体素子の一部ないしは全部を金型内で樹脂封止する封止装置の前記金型の内面に配する準備工程、
前記半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルムが配された前記金型内に樹脂を投入する工程、
前記金型を型締めして前記半導体素子と前記樹脂とを密着して前記半導体素子の一部ないしは全部を樹脂封止する封止工程、並びに
前記金型から前記半導体封止プロセス用熱可塑性離型フィルムを剥離させる離型工程、
を少なくとも有する
電子部品の製造方法。 - 前記基板が、多層プリント配線板及び/又はフレキシブルプリント配線板である
請求項10に記載の電子部品の製造方法。
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