JP7442763B2 - 離型フィルム - Google Patents
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トランスファ成形による半導体モジュールの製造は一般に、半導体素子や受動部品が実装された基板やその他放熱板等の部品を金型内に配置し、熱硬化性樹脂を注入し、硬化することにより行われる。その後に金型との離型が必要となるため、熱硬化性樹脂には、離型性を確保するために、離型剤が配合される(特許文献1)。
しかし、離型剤を配合することは、封止樹脂と基板との密着性を損ない、半導体モジュールの信頼性を低下させる問題がある。
特許文献2の離型フィルムは、基板と半導体素子と接続端子とを備える構造体を、少なくとも一方の深さが3mm以上である上金型と下金型とを備える金型内に配置し、硬化性樹脂で封止して厚さ3mm以上の樹脂封止部を形成する封止体の製造方法において、前記上金型および下金型のうち深さが3mm以上であるものの前記硬化性樹脂が接する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硬化性樹脂と接する第1の層と、第2の層とを有し、前記第1の層が、厚さ5~30μmであり、かつ、フッ素樹脂および融点200℃以上のポリオレフィンからなる群から選択される少なくとも1種から構成され、前記第2の層が、厚さが38~100μmであり、180℃における引張貯蔵弾性率(MPa)と厚さ(μm)との積が18,000(MPa・μm)以下であり、かつ、180℃における引張破断応力(MPa)と厚さ(μm)との積が2,000(MPa・μm)以上であることを特徴とするものである。そして、特許文献2によれば、当該離型フィルムは、封止体の金型からの優れた離型性と、大変形を要する金型への優れた追従性とを備えるとされている。
[1]基板、半導体素子、および接続端子を備える構造体を金型内に設置し、当該構造体を硬化性樹脂で封止して封止体を製造する方法において、金型内壁と金型内に投入された硬化性樹脂との間に配置される離型フィルムであって、ポリメチルペンテン樹脂から主としてなる表面層と、ポリメチルペンテン樹脂および熱可塑性エラストマーから主としてなる中間層とが少なくとも積層されていることを特徴とする、離型フィルム。
[2]さらに、前記中間層を挟んで、前記表面層と対向する面側にポリメチルペンテン樹脂から主としてなる裏面層が積層されている、上記[1]に記載の離型フィルム。
[3]ポリメチルペンテン樹脂が、85~100モル%の4-メチル-1-ペンテンを含む重合体である、上記[1]または[2]に記載の離型フィルム。
[4]熱可塑性エラストマーが、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、またはポリアミド系エラストマーである、上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の離型フィルム。
[5]前記中間層におけるポリメチルペンテン樹脂および熱可塑性エラストマーの配合割合が、ポリメチルペンテン樹脂が50~99質量%の範囲内に対して、熱可塑性エラストマーが1~50質量%の範囲内である、上記[1]~[4]のいずれか1項に記載の離型フィルム。
[6]金型内の深さが15mm以上でも金型壁面への追従性を有する、上記[1]~[5]のいずれか1項に記載の離型フィルム。
[7]フッ素樹脂から主としてなる樹脂層を有しない、上記[1]~[6]のいずれか1項に記載の離型フィルム。
本発明の離型フィルム(以下、「本発明フィルム」という。)は、基板、半導体素子、および接続端子を備える構造体を金型内に設置し、当該構造体を硬化性樹脂で封止して封止体を製造する方法において、金型内壁と金型内に投入された硬化性樹脂との間に配置される離型フィルムであって、ポリメチルペンテン樹脂から主としてなる表面層と、ポリメチルペンテン樹脂および熱可塑性エラストマーから主としてなる中間層とが少なくとも積層されていることを特徴とする。
特許文献2の離型フィルムは、基本的には、フッ素樹脂から主としてなる樹脂層を有し、表面層とするものであるが、本発明フィルムは、基本的にフッ素樹脂から主としてなる樹脂層を有しなくてよい。
本発明フィルムは、ポリメチルペンテン樹脂から主としてなる表面層が積層されており、また、通常、中間層を挟んで、当該表面層と対向する面側に、ポリメチルペンテン樹脂から主としてなる裏面層が積層されている。
表面層および裏面層を主として構成するポリメチルペンテン樹脂は、同じであっても異なっていてもよいが、両層のポリメチルペンテン樹脂が同じであることが好ましい。
本発明フィルムは、ポリメチルペンテン樹脂および熱可塑性エラストマーから主としてなる中間層が積層されている。
当該ポリメチルペンテン樹脂と熱可塑性エラストマーとの配合割合は、例えば、ポリメチルペンテン樹脂が50~99質量%の範囲内に対して、熱可塑性エラストマーが1~50質量%の範囲内、好ましくは、ポリメチルペンテン樹脂が60~90質量%の範囲内に対して、熱可塑性エラストマーが10~40質量%の範囲内、より好ましくは、ポリメチルペンテン樹脂が65~85質量%の範囲内に対して、熱可塑性エラストマーが15~35質量%の範囲内である。
当該ポリメチルペンテン樹脂としては、例えば、上記1.1の項で述べたものを挙げることができる。当該熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ポリアミド系エラストマーを挙げることができる。具体的には、それぞれ次のものを挙げることができる。
ポリオレフィン系エラストマーとしては、例えば融点が110℃以下、好ましくは融点が100℃以下、さらに好ましくは融点が80℃以下、または融点が観測されない炭素数2~20のα-オレフィン重合体または共重合体、ないしはエチレンと不飽和カルボン酸または不飽和カルボン酸エステルとの共重合体を挙げることができる。具体的には、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・1-ブテン共重合体、エチレン・1-ヘキセン共重合体、エチレン・4-メチル-1-ペンテン共重合体、エチレン・1-オクテン共重合体、プロピレン単独共重合体、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・エチレン・1-ブテン共重合体、1-ブテン単独重合体、1-ブテン・エチレン共重合体、1-ブテン・プロピレン共重合体、4-メチルペンテン-1単独重合体、4-メチル-1-ペンテン・プロピレン共重合体、4-メチル-1-ペンテン・1-ブテン共重合体、4-メチル-1-ペンテン・プロピレン・1-ブテン共重合体、プロピレン・1-ブテン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸メチル共重合体等を挙げることができる。これら重合体は1種を単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
ポリエステル系エラストマーとしては、例えば、芳香族ポリエステルと脂肪族ポリエステルとのブロック共重合体、および、芳香族ポリエステルと脂肪族ポリエーテルとのブロック共重合体が挙げられるが、芳香族ポリエステルと脂肪族ポリエーテルとのブロック共重合体であることが好ましい。
ポリスチレン系エラストマーとしては、例えば、ポリスチレンとポリブタジエンとのブロック共重合体、ポリスチレンと水素添加ポリブタジエンとのブロック共重合体、ポリスチレンとポリイソプレンとのブロック共重合体、ポリスチレンと水素添加ポリイソプレンとのブロック共重合体、ポリスチレンとポリイソブチレンとのブロック共重合体を挙げることができる。また、本発明のポリスチレン系エラストマーは、酸無水物基、カルボキシル基、アミノ基、イミノ基、アルコキシシリル基、シラノール基、シリルエーテル基、ヒドロキシル基、及びエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基で変性されていてもよい。
ポリアミド系エラストマーとしては、ポリアミドと脂肪族ポリエステルとのブロック共重合体、ポリアミドと脂肪族ポリエーテルとのブロック共重合体を挙げることができる。
熱可塑性ポリアミド系エラストマーとして市販されているものとしては、例えば、宇部興産社製の「UBESTA」(登録商標)、ダイセル・エボニック社製の「ダイアミド」(登録商標)、「ベスタミドE」(登録商標)などが挙げられる。
離型フィルムの表面層および裏面層の面は、両方とも平滑でも、凹凸が形成されていてもよい。一方が平滑で他方に凹凸が形成されていてもよい。両方に凹凸が形成されている場合、各面のRa(算術平均粗さ)や表面形状は同じでも異なってもよい。表面層に凹凸が形成されていると、平滑である場合に比べて、封止体の金型からの離型性が向上する。
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、点在する突起等が挙げられる。凹部としては、離型フィルムの表面に延在する長尺の溝、点在する穴等が挙げられる。
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。離型フィルム表面においては、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。
本発明フィルムは、基板、半導体素子、および接続端子を備える構造体を金型内に設置し、硬化性樹脂で封止して封止体を製造するに際して、当該金型の深さが8mmないし12mm、15mmから25mm程度であっても金型壁面への追従性を有しうる。
本発明フィルムの製造方法は、特に制限はなく積層樹脂フィルムにおける公知の方法を用いることができるが、生産性や出来上がったフィルムの物性等を考慮すると、フラット状シートを押出成形により製膜して製造するのが好ましい。
より具体的には、例えば、バレル温度160~280℃に設定された3台の押出機に、それぞれの層を構成する樹脂を投入し、当該押出機内で樹脂を溶融・混練した後、240℃~280℃のTダイスよりシート状に押出す。この場合、3層の積層構成を形成するのに、フィードブロック方式を用いても、マルチマニホールド方式を用いてもよい。押出されたシート(フィルム)は20~80℃の引き取りロールにて冷却固化される。冷却、固定されたのち、巻き取り機にて巻き取ってフィルムロールとなる。
本発明フィルムを用いて、半導体素子などを有する封止体を製造することができる。具体的には、基板、半導体素子、および接続端子を備える構造体を金型内に設置し、金型内壁と金型内に投入された硬化性樹脂との間に本発明フィルムを配置し、常法により樹脂封止部を形成することにより当該封止体を製造することができる。
樹脂封止部の形成方法としては、例えば、圧縮成形法またはトランスファ成形法が挙げられ、そ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。
[A]圧縮成形法
(1a)凹部を有する下金型と凹部を有しない上金型とを備える金型の下金型に、本発明フィルムが下金型の凹部を覆うように本発明フィルムを配置する工程、
(2a)本発明フィルムを下金型のキャビティ面の側に真空吸引する工程、
(3a)下金型の凹部内に硬化性樹脂を充填する工程、
(4a)基板と積層構造とシリコン貫通ビアとを備える構造体を上金型と下金型との間に設置し、上金型と下金型とを型締めし、上金型と下金型との間に形成されたキャビティを硬化性樹脂で満たして硬化させて樹脂封止部を形成することにより封止体を得る工程、
(5a)金型から封止体を取り出す工程。
金型の加熱温度、すなわち硬化性樹脂の加熱温度は、用いる硬化性樹脂の種類、硬化時間等によって異なるが、100~185℃の範囲内が好ましく、150~180℃の範囲内がより好ましい。加熱温度が当該範囲の下限値以上であれば、半導体パッケージの生産性に優れる。加熱温度が当該範囲の上限値以下であれば、硬化性樹脂の劣化が抑えられる。
硬化性樹脂の熱膨張率に起因する樹脂封止部の形状変化を抑制する点から、封止体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。
(1b)凹部を有する上金型と凹部を有しない下金型とを備える金型の上金型に、本発明フィルムが上金型の凹部の開口を覆うように本発明フィルムを配置する工程、
(2b)本発明フィルムを上金型のキャビティ面の側に真空吸引する工程、
(3b)基板と積層構造とシリコン貫通ビアとを備える構造体を下金型の所定の位置に設置し、上金型と下金型とを型締めする工程、
(4b)上金型と下金型との間に形成されたキャビティ内に硬化性樹脂を充填し、硬化させることによって樹脂封止部を形成することにより封止体を得る工程、
(5b)金型内から封止体を取り出す工程。
金型の加熱温度、すなわち硬化性樹脂の加熱温度は、用いる硬化性樹脂の種類、硬化時間等によって異なるが、前記圧縮成型法における温度範囲と同じ範囲とすることができる。また、硬化性樹脂についても、前記と同様のものを使用することができる。
硬化性樹脂の充填時の樹脂圧は、2~30MPaの範囲内が好ましく、3~10MPaの範囲内がより好ましい。樹脂圧が当該範囲の下限値以上であれば、硬化性樹脂の充填不足等の欠点が生じにくい。樹脂圧が当該範囲の上限値以下であれば、優れた品質の封止体が得られやすい。硬化性樹脂の樹脂圧は、プランジャによって調整することができる。
個片化を行う場合、前記のように切断対象物を切断する工程(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。
インク層によって表示される情報としては、特に制限されず、シリアルナンバー、製造メーカーに関する情報、部品の種別等が挙げられる。インクの塗布方法は、特に制限されず、例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を適用することができる。インクとしては、特に制限されず、公知のインクのなかから適宜選択される。
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。
樹脂封止部を形成する際、半導体チップやその他部品が本発明フィルムに直接接していてもよい。この場合、本発明フィルムに直接接した部分は樹脂封止部から露出する。
使用した原料は、次のとおりである。
TPX-1:ポリメチルペンテン樹脂(4-メチル-1-ペンテン重合体;密度:833kg/m3、MFR:25g/10分(260℃、5kg荷重)、融点:228℃)
POS:ポリオレフィン系エラストマー(ミラストマー5031F、三井化学社製)
PSE:スチレン系エラストマー(ハイブラー7311F、クラレ社製)
PEE:ポリエステル系エラストマー(ハイトレル4057N、東レデュポン社製)
PAE:ポリアミド系エラストマー(ベスタミドE14-1、ダイセルエボニック社製)
離型フィルムの金型壁面への追従性を、中央部に40mm×40mmの正方形で、深さが50mmの凹部を有する図2に記載するようなフィルム絞り性評価用金型(アルミ製)により評価した。当該金型には、凹部の底の壁面に沿って、真空吸引用の孔が配設され、真空吸引溝4から真空ポンプ(図なし)に繋がっている。
バレル温度160~180℃に設定された3台の押出機に、表1に示すそれぞれの層を構成する樹脂を投入し、当該押出機内で樹脂を溶融・混練した後、240~280℃のTダイスよりシート状に押出し、押出されたシート(フィルム)を20~80℃の引き取りロールにて冷却固化し、表1に示す厚みの離型フィルムを製造した。
2 中間層
3 裏面層
4 真空吸引溝
5 底板
6 押さえ板
7 試験用離型フィルム
Claims (5)
- 基板、半導体素子、および接続端子を備える構造体を金型内に設置し、当該構造体を硬化性樹脂で封止して封止体を製造する方法において、金型内壁と金型内に投入された硬化性樹脂との間に配置される離型フィルムであって、ポリメチルペンテン樹脂から主としてなる表面層と、ポリメチルペンテン樹脂および熱可塑性エラストマーから主としてなる中間層(ポリプロピレン、エチレン-メタクリル酸メチル共重合体、またはポリアミド樹脂を含むものを除く。)と、前記中間層を挟んで前記表面層に対向する面側に、ポリメチルペンテン樹脂から主としてなる裏面層とが少なくとも積層され、前記中間層におけるポリメチルペンテン樹脂および熱可塑性エラストマーの配合割合が、ポリメチルペンテン樹脂が60~90質量%の範囲内に対して、熱可塑性エラストマーが10~40質量%の範囲内であることを特徴とする、離型フィルム。
- ポリメチルペンテン樹脂が、85~100モル%の4-メチル-1-ペンテンを含む重合体である、請求項1に記載の離型フィルム。
- 熱可塑性エラストマーが、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、またはポリアミド系エラストマーである、請求項1または2に記載の離型フィルム。
- 金型内の深さが15mm以上でも金型壁面への追従性を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の離型フィルム。
- フッ素樹脂から主としてなる樹脂層を有しない、請求項1~4のいずれか1項に記載の離型フィルム。
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