JPWO2019230575A1 - 粘着テープ及びそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2では、アクリル系粘着剤層を用いた粘着テープの記載があるが、この粘着テープは耐熱性が得られにくく、高温条件下でアウトガスの発生による封止樹脂の樹脂漏れを起こす恐れがある。
特許文献3でも、アクリル系粘着剤層を用いた耐熱マスキングテープの記載があるが、高温条件に曝されると粘着力が大きくなり過ぎて被着体の剥離が困難になる場合や、有機溶剤や未反応モノマー等がアウトガスとして発生し、封止樹脂の樹脂漏れを起こす恐れがある。
したがって、かかる粘着テープとしては、半導体チップの搭載されたリードフレームに貼合する高度なシール性や、封止樹脂の漏れ出しを防止する高度な耐熱性だけでなく、封止後に容易に剥がせる剥離性など、これらのすべての性能を満足するものが要求されている。
〔1〕250℃以下の温度領域にガラス転移温度または融点を有さない基材フィルムと、前記基材フィルムの少なくとも一方の面に積層された、(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体と(B)イソシアネート系硬化剤及び(C)粘着付与樹脂を含む粘着層を有し、かつ、以下(1)及び(2)を満たす粘着テープ。
(1)前記(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体が、(A−1)アルキル基の炭素数が4以上8以下である(メタ)アクリル酸アルキルエステルを55質量%以上90質量%以下、(A−2)メチルメタクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル及びスチレンから選択される少なくとも1種を2質量%以上35質量%以下、(A−3)グリシジル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを0.05質量%以上13質量%以下、及び、(A−4)ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを0.05質量%以上17質量%以下含有する。
(2)前記(C)粘着付与樹脂が、軟化点70℃以上180℃以下のテルペンフェノール樹脂である。
〔2〕前記粘着層が、前記(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体100質量部に対して、前記(B)イソシアネート系硬化剤0.3質量部以上20質量部以下、及び前記(C)粘着付与樹脂0.3質量部以上30質量部以下を含有する、〔1〕に記載の粘着テープ。
〔3〕30℃から250℃まで昇温させたときの質量減少率が3%以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の粘着テープ。
〔4〕半導体チップが搭載されたリードフレームの前記半導体チップが搭載されていない面に〔1〕から〔3〕の何れかに記載の粘着テープを貼る工程と、前記リードフレームの前記半導体チップが搭載されている面を封止樹脂で封止する工程と、前記粘着テープを剥離する工程とを有する半導体装置の製造方法。
本実施形態の粘着テープは、基材フィルムの少なくとも一方の面に粘着層を有するものである。
(基材フィルム)
基材フィルムは、耐熱性の樹脂からなり、250℃以下の温度領域にガラス転移温度または融点を有さなければよく、特に限定されるものではない。前記基材フィルムを用いることにより、樹脂封止時の温度約180℃での樹脂封止工程でも、樹脂漏れ防止に優れた粘着テープが得られる。
このような材料としては、例えば、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂及び液晶ポリマー(LCP)等が挙げられる。中でも、耐熱性、寸法安定性および基材強度の観点から、ポリイミド樹脂が好ましい。
粘着層(以下、「第1の粘着層」ともいう。)は、(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(B)イソシアネート系硬化剤、及び(C)粘着付与樹脂を含むものである。粘着層が(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(B)イソシアネート系硬化剤、及び(C)粘着付与樹脂を含み、前記粘着付与樹脂が、軟化点70℃以上180℃以下のテルペンフェノール樹脂であるので、耐熱性を有するとともに、粘着テープを高温で加熱処理してもアウトガスの発生を防ぐことができる。
(A−4)ヒドロキシル基を含有する(メタ)アクリル酸エステルの含有量が0.05質量%に満たない場合は、架橋構造が形成されず、加熱後の剥離性が低下する。また、(A−4)ヒドロキシル基を含有する(メタ)アクリル酸エステルの含有量が17質量%を超えると、樹脂が高弾性となり被着体への粘着性が得られない。
粘着剤組成物には、例えば、軟化剤、老化防止剤、充填剤、導電剤、紫外線吸収剤、及び光安定剤等の各種添加剤を含有していてもよい。その他の添加剤の含有量は、特に限定されず、(メタ)アクリル酸エステル重合体(A)100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下、1質量部以上10質量部以下、又は1質量部以上5質量部以下とすることができる。
本実施形態の粘着テープは、基材フィルムの両面に粘着層を有するものである。すなわち、本実施形態に係る粘着テープは、第1の実施形態における粘着テープにおいて、基材フィルムの第1の粘着層が積層されていない面に、さらに粘着層(以下、「第2の粘着層」ともいう。)を有するものである。基材フィルム、及び第1の粘着層については第1の実施形態と同様であるため、ここでは記載を省略する。
第2の粘着層としては、用途に応じて、(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体と同じ(メタ)アクリル酸エステル共重合体又は異なる(メタ)アクリル酸エステル共重合体と、(B)イソシアネート系硬化剤又はエポキシ系硬化剤とを含み、さらに(C)粘着付与樹脂を含む又は含まない粘着剤組成物を用いて形成することができる。(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体と同じ樹脂、(B)イソシアネート系硬化剤、及び(C)粘着付与樹脂については上記と同様のものであるため、ここでは記載を省略する。
第1の実施形態及び第2の実施形態に係る粘着テープは、高温で加熱処理してもアウトガスの発生が少ないものである。そのため、半導体装置を製造する際に使用しても、封止樹脂の樹脂漏れを防ぐことができる。また、加熱処理後に粘着性が過度に上昇することも抑制できるので、糊残りの発生を防ぐことができる。
質量減少率は、下記の測定条件で粘着テープを30℃から250℃まで昇温させたときの質量減少を測定し、下式により求めた値である。質量減少率が3質量%以下であれば、高温で加熱しても粘着テープからアウトガスが発生を抑制できていることを示す。
質量減少率=[(30℃での質量−250℃での質量)/(30℃での質量)]×100(質量%)
・測定条件
測定開始温度:30℃
昇温速度:10℃/分
雰囲気ガス:大気(キャリアガス流量なし)
質量減少率は、2質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましい。
粘着テープの粘着力は、JIS Z 0237に準じて測定した値であり、銅板に貼合後30分経過後の粘着力を「初期」とする。0.4N/20mm以上4N/20mm以下であることが好ましい。この範囲にすることで、リードフレームへの十分な密着性とテープ貼合に失敗した場合のテープ剥離の際におけるリードフレームの変形を防止できる。
銅板に貼合後30分経過後に、180℃、5分で加熱した後の粘着力を「加熱後」とする。0.9N/20mm以上5N/20mm以下であることが好ましい。加熱後の粘着力をこの範囲にすることで、加熱処理後の糊残りを抑制できる。
第1の実施形態及び第2の実施形態の粘着テープは、加熱処理した場合でもアウトガスの発生を抑制できるので、半導体装置の製造の他にも、例えば、電子部品の製造及び搬送用途、フィルム状基板生産工程用等の用途に用いることができる。具体的には、電子部品の表面に蒸着膜を形成する工程や、ウエハーレベルパッケージ(WLP)、有機EL、及びLEDの製造における材料の薄化工程、電極形成工程、薄膜回路形成工程、樹脂封止工程を一貫して搬送サポートできるマスキングテープとして用いることができる。また、半導体ウエハ、電子部品、ガラス等の表面処理を行う際の支持体のマスキングテープとして用いることができる。
第1の実施形態及び第2の実施形態の粘着テープを用いた半導体装置の製造方法は、粘着テープを半導体チップが搭載されたリードフレームの該半導体チップが搭載されていない面に貼る貼付工程と、前記リードフレームの前記半導体チップが搭載されている面を封止する封止工程と、前記粘着テープを剥離する剥離工程と、を有する。
貼付工程では、粘着テープを半導体チップが搭載されたリードフレームの該チップが搭載されていない面に貼り付ける。リードフレームは、通常、Cu系素材(Cu−Fe−Pなど)、Fe系素材(Fe−Niなど)等の金属板で形成される。リードフレーム内の電気接点部分(半導体チップとの接続部分)には、銀、ニッケル、パラジウム、金等で被覆(めっき)されていることが好ましい。リードフレームの厚みは、100〜300μm程度が好ましい。
また、図2に示すとおり、パッケージ2は、ダイパッド4、導電ペースト5、半導体チップ6及びリード端子7を備える。
封止工程では、リードフレームを上下金型にはさみ、封止樹脂を射出して、半導体チップ搭載面に封止する。その際、粘着テープが貼られていない領域(外側の全周)も同時に封止する。
封止時の加熱温度は170〜180℃程度であり、この温度で数分間キュアを行う。さらに、ポストモールドキュアを数時間行う。
剥離工程では、リードフレーム裏面に貼り付けられた粘着テープを剥離する。封止後の粘着テープの剥離は、ポストモールドキュアの前に行うことが好ましい。
[材料]
実施例及び比較例は、以下の材料を用いた。
(基材フィルム)
・PI:ポリイミド樹脂フィルム25μm、東レデュポン株式会社製「カプトン100H」、Tgなし、Tm400℃以上
・PAR:ポリアリレート樹脂フィルム25μm、ユニチカ株式会社製「Uポリマー T−200」、Tg260℃、Tmなし
・PES:ポリエーテルスルフォン樹脂フィルム25μm、住友化学株式会社製「スミカエクセルPES4800G」、Tg225℃、Tmなし
「カプトン」、「Uポリマー」及び「スミカエクセル」は登録商標
(粘着層)
(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体:
(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体を構成する(A−1)〜(A−4)は、それぞれ以下を用いた。
(A−1)アルキル基の炭素数が4以上8以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル
・n−ブチルアクリレート:株式会社日本触媒製、ホモポリマーのTg−54℃、分子量128
・2−エチルヘキシルアクリレート:株式会社日本触媒製、ホモポリマーのTg−70℃、分子量184
(A−2)メチルメタクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル及びスチレンの少なくとも1種
・メチルメタクリレート:三菱ガス化学株式会社製、ホモポリマーのTg105℃、分子量100
・アクリロニトリル:三菱レイヨン株式会社製、ホモポリマーのTg100℃、分子量53
・メタクリロニトリル:旭化成株式会社製、ホモポリマーのTg120℃、分子量67
・スチレン:NSスチレンモノマー株式会社製、ホモポリマーのTg100℃、分子量104
(A−3)グリシジル基を有する(メタ)アクリル酸エステル
・グリシジルメタクリレート:日油株式会社製、ホモポリマーのTg41℃、分子量142
(A−4)ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル
・2−ヒドロキシエチルメタクリレート:株式会社日本触媒製、ホモポリマーのTg55℃、分子量130、水酸基価431mgKOH/g
(B)イソシアネート系硬化剤:
・B−1:TDI−TMP付加物:東ソー株式会社製「コロネート L−45E」
(C)粘着付与樹脂:
・C−1:テルペンフェノール樹脂、ヤスハラケミカル株式会社製「YSポリスターG150」、軟化点150℃
・C−2:テルペンフェノール樹脂、ヤスハラケミカル株式会社製「YSポリスターT80」、軟化点80℃
・C−3:テルペンフェノール樹脂、ヤスハラケミカル株式会社製「YSポリスターT160」、軟化点160℃
・C−4:テルペンフェノール樹脂、ヤスハラケミカル株式会社製「YSポリスターT30」、軟化点30℃
「コロネート」、「ポリスター」は登録商標
粘着テープは、以下のとおりの製造方法で得た。
<実施例1>
得られた(メタ)アクリル酸エステル共重合体を、トルエン中で溶融攪拌した。これにイソシアネート系硬化剤と、粘着付与樹脂を加えて攪拌混合して、粘着剤組成物を得た。この粘着剤組成物を、幅300mm、長さ400mm、厚さ25μmのPIフィルム上に、硬化後の厚みが5μmとなるようにアプリケータを用いて塗工した後、100℃、2分で加熱して乾燥させた。粘着面に、幅300mm、長さ400mm、離型処理された厚み38μmのポリエステルフィルムを貼り合わせ、粘着テープを得た。これをオーブンにより40℃、3日間の加熱条件でエージング処理し、架橋させた粘着層として、幅300mm、長さ400mm、厚さ0.068mmの実施例1の粘着テープを得た。
実施例1と同様の方法で実施例2〜18、比較例1〜10の粘着テープを作製した。組成等を表1及び表2にまとめる。
実施例及び比較例で得られた粘着テープについて、以下の評価を行った。結果を表1及び2に示す。
(質量減少率)
質量減少率は、14〜16mgの質量となるように切り取った粘着テープを、示差熱・熱重量同時測定装置で30℃から300℃まで熱重量測定を行い、粘着テープの30℃と250℃における質量を測定し下式で求めた値を評価した。
質量減少率=[(30℃での質量−250℃での質量)/(30℃での質量)]×100(質量%)
測定条件は下記のとおり。
・測定条件
測定装置:ブルカージャパン株式会社製、TG−DATA2000SA
測定開始温度:30℃
昇温速度:10℃/分
雰囲気:大気(キャリアガス流量なし)
評価)
3:1.5質量%未満
2:1.5質量%以上3.1質量%未満
1:3.1質量%以上
初期粘着力は、以下の貼合条件で銅板に貼合した粘着テープを剥離角度180°、剥離速度(引っ張り速度)300mm/minで、JIS Z 0237に準じて測定した。なお、評価は下記のとおり20mm幅に換算している。
貼合条件:
10mm幅の粘着テープを100mm角、0.5mm厚の銅板(算術平均表面粗さRa:1.0±0.1μm)に載せ、その上から2kgのローラーを1往復させて貼合した後、23℃で30分間静置した。
評価)
3:1.0N/20mm以上3.0N/20mm以下
2:0.4N/20mm以上1.0N/20mm未満、又は、3.0N/20mmを超え4.0N/20mm未満
1:0.4N/20mm未満、4.0N/20mm以上
加熱後の粘着力は、上記と同様の条件で、銅板に貼合した粘着テープ付き銅板を180℃のオーブンで5分間加熱した後、23℃で2時間冷却し、上記と同様の方法で粘着力を測定した。なお、評価は下記のとおり20mm幅に換算して行った。
評価)
3:1.0N/20mm以上4.0N/20mm以下
2:0.4N/20mm以上1.0N/20mm未満、又は、4.0N/20mmを超え5.0N/20mm未満
1:0.4N/20mm未満、5.0N/20mm以上
・封止構造物の製造方法
実施例及び比較例で得た粘着テープを、銅製のリードフレーム(50mm×48mm(16PinタイプのQFNが7×8=56パッケージ搭載))の裏面側に、2kgのローラーを1往復させて貼り合せたあと、以下の条件で封止することにより、封止構造物を得た。
封止条件)
封止装置:GTM−S MS
封止樹脂:エポキシ系封止樹脂(住友ベークライト株式会社製、EME−M100)
樹脂量:4.5g
金型温度:175℃
プレヒート設定:5秒
キュア時間:120秒
クランプ圧:296KN
トランスファー圧力:7.8MPa
トランスファー:2.1mm/秒
トランスファー時間:10.5秒
上記製造方法で得られた封止構造物から粘着テープを剥離後、粘着テープが貼合されていた箇所50mm×48mm(16PinタイプのQFNが7×8=56パッケージを配列)をマイクロスコープで100倍に拡大して観察し、封止漏れのないパッケージの個数の割合を封止率とした。
封止率(%)=[(封止漏れのないパッケージ数)/(1フレーム中のパッケージ数(56))]×100
評価)
3:95%以上
2:90%以上95%未満
1:90%未満
2 パッケージ
3 粘着テープ
4 ダイパッド
5 導電ペースト
6 半導体チップ
7 リード端子
8 ボンディングワイヤ
9 封止樹脂
10 封止構造物
Claims (4)
- 250℃以下の温度領域にガラス転移温度または融点を有さない基材フィルムと、前記基材フィルムの少なくとも一方の面に積層された、(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体と(B)イソシアネート系硬化剤及び(C)粘着付与樹脂を含む粘着層を有し、かつ、以下(1)及び(2)を満たす粘着テープ。
(1)前記(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体が、(A−1)アルキル基の炭素数が4以上8以下である(メタ)アクリル酸アルキルエステルを55質量%以上90質量%以下、(A−2)メチルメタクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル及びスチレンから選択される少なくとも1種を2質量%以上35質量%以下、(A−3)グリシジル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを0.05質量%以上13質量%以下、及び、(A−4)ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステルを0.05質量%以上17質量%以下含有する。
(2)前記(C)粘着付与樹脂が、軟化点70℃以上180℃以下のテルペンフェノール樹脂である。 - 前記粘着層が、前記(A)(メタ)アクリル酸エステル共重合体100質量部に対して、前記(B)イソシアネート系硬化剤0.3質量部以上20質量部以下、及び前記(C)粘着付与樹脂0.3質量部以上30質量部以下を含有する、請求項1に記載の粘着テープ。
- 30℃から250℃まで昇温させたときの質量減少率が3%以下である、請求項1又は2に記載の粘着テープ。
- 半導体チップが搭載されたリードフレームの前記半導体チップが搭載されていない面に請求項1から3のいずれか一項に記載の粘着テープを貼る工程と、前記リードフレームの前記半導体チップが搭載されている面を封止樹脂で封止する工程と、前記粘着テープを剥離する工程とを有する半導体装置の製造方法。
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