KR101485660B1 - 반도체 장치 제조용 접착 시트 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

반도체 장치 제조용 접착 시트 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 몰드 플래시를 양호하게 억제할 수 있고, 반도체 장치의 생산성을 높일 수 있는 반도체 장치 제조용 접착 시트를 제공한다.
기재와 상기 기재의 한쪽 면에 설치된 열경화형 접착제층을 구비하며, 반도체 장치의 리드 프레임(20) 또는 배선 기판에 박리 가능하게 첩착되는 반도체 장치 제조용 접착 시트(10)에 있어서, 상기 접착제층은 특정 박리 시험 A로 측정되는 가열 전 접착 강도a가 0.07N/20㎜ 이상이고, 특정 박리 시험 B로 측정되는 가열 후 접착 강도b가 0.58N/20㎜ 이상이며, 특정 박리 시험 C로 측정되는 가열 후 접착 강도c가 1.17N/20㎜ 이상이다.

Description

반도체 장치 제조용 접착 시트 및 반도체 장치의 제조 방법{ADHESIVE SHEET FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 장치 제조용 접착 시트 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 휴대형 PC, 휴대전화 등의 전자기기의 소형화, 다기능화에 수반해, 전자기기를 구성하는 전자 부품의 소형화, 고집적화 외에, 전자 부품의 고밀도 실장 기술이 필요하게 되었다. 이러한 배경 하에서, QFP(Quad Flat Package)나 SOP(Small Outline Package) 등의 주변 실장형의 반도체 장치 대신, 고밀도 실장이 가능한 CSP(Chip Scale Package) 등의 면실장형의 반도체 장치가 주목받고 있다. 또한, CSP 중에서도 특히, QFN(Quad Flat Non-leaded) 패키지는 종래의 반도체 장치의 제조 기술을 적용하여 제조할 수 있기 때문에 매우 적합하고, 주로 100 핀 이하의 소단자형의 반도체 장치로서 이용되고 있다.
QFN 패키지의 제조 방법으로서 개략적으로 아래와 같은 방법이 알려져 있다. 먼저, 첩착(貼着) 공정에서 리드 프레임의 한쪽 면에 접착 시트를 첩착시킨 다음, 다이아터치 공정에서 리드 프레임에 복수 개 형성된 반도체소자 탑재부(다이 패드부)에 IC 칩 등의 반도체소자를 각각 탑재한다. 다음으로, 와이어본딩 공정에서 리드 프레임의 각 반도체소자 탑재부의 외주를 따라 배설(配設)된 복수 개의 리드와 반도체소자를 본딩와이어에 의해 전기적으로 연결한다. 다음으로, 봉지 공정에서 리드 프레임에 탑재된 반도체소자를 봉지 수지에 의해 봉지한다. 그 후, 박리 공정에서 접착 시트를 리드 프레임으로부터 박리함으로써, 복수 개의 QFN 패키지가 배열된 QFN 유닛을 형성할 수 있다. 마지막으로, 다이싱 공정에서 이 QFN 유닛을 각 QFN 패키지의 외주를 따라 다이싱함으로써 복수 개의 QFN 패키지를 제조할 수 있다.
종래, QFN 패키지의 제조 방법에서는 상온(5~35℃)에서 리드 프레임에 첩착되는 상온 접착형 접착 시트, 또는 열경화형 접착제층을 구비하며, 리드 프레임에 당접(
Figure 112013026022347-pat00001
)된 상태로 임의의 온도로 가열됨으로써 리드 프레임에 첩착되는 가열 접착형 접착 시트가 알려져 있다.
상온 접착형 접착 시트는 리드 프레임에의 첩착 작업이 용이하지만, 그 후의 봉지 공정에서 수지 누설(몰드 플래시)이 쉽게 발생할 우려가 있었다.
가열 접착형 접착 시트는 리드 프레임과의 접착 강도가 높고, 몰드 플래시가 발생하기 어렵다.
가열 접착형 접착 시트로는, 예를 들어, 불소수지 및 반응성 엘라스토머를 함유하는 접착제층을 가지는 반도체 장치 제조용 접착 시트가 제안되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1). 특허 문헌 1의 발명에 의하면, 몰드 플래시를 방지하고자 한다.
[특허 문헌 1] 특개 2007-123711호 공보
그러나, 종래의 가열 접착형 접착 시트는 상온에서 리드 프레임이나 배선 기판에 첩착되지 않기 때문에, 첩착 공정으로 미리 가열 처리를 가할 필요가 있어 반도체 장치의 제조 작업이 복잡한 문제가 있었다.
더욱이, 가열 접착형 접착 시트는 리드 프레임이나 배선 기판과 열팽창율이 크게 다르기 때문에, 가열되었을 때 리드 프레임이나 배선 기판에 변형이 발생할 우려가 있다.
최근, 전자기기의 새로운 소형화, 고성능화에 대응하기 위해서, 반도체 장치의 소형화, 고성능화가 진행되고 있다. 반도체 장치의 소형화, 고성능화에 수반해, 리드 프레임이나 배선 기판은 보다 얇아지거나 단위면적 당 천공 면적이 커져서, 강성이 낮아지고 있다. 이 때문에, 낮은 강성의 리드 프레임이나 배선 기판 등에 가열 접착형 접착 시트를 첩착하기 위해 가열 처리를 하면, 리드 프레임이나 배선 기판에 변형이 발생하기 쉬운 문제가 있다. 첩착 공정에서 리드 프레임이나 배선 기판에 큰 변형이 발생하면, 다이아터치 공정이나 와이어본딩 공정에서의 위치 결정이 곤란하게 되고, 반도체 장치의 생산성이 손상될 우려가 있다.
예를 들어, 인용 문헌 1의 발명에서는, 몰드 플래시를 양호하게 억제할 수 있지만, 최근의 박형화한 리드 프레임에 생기는 변형을 충분히 억제할 수 없었다.
이에, 본 발명은 몰드 플래시를 양호하게 억제할 수 있는 한편, 반도체 장치의 생산성을 높일 수 있는 반도체 장치 제조용 접착 시트를 목적으로 한다.
본 발명의 반도체 장치 제조용 접착 시트는 기재와 상기 기재의 한쪽 면에 설치된 열경화형 접착제층을 구비하며, 반도체 장치의 리드 프레임 또는 배선 기판에 박리 가능하게 첩착되는 반도체 장치 제조용 접착 시트에 있어서, 상기 접착제층은 하기 박리 시험 A로 측정되는 가열 전 접착 강도a가 0.07N/20㎜ 이상, 하기 박리 시험 B로 측정되는 가열 후 접착 강도b가 0.58N/20㎜ 이상, 하기 박리 시험 C로 측정되는 가열 후 접착 강도c가 1.17N/20㎜ 이상인 것을 특징으로 한다.
＜박리 시험 A＞
· 표면에 금 도금층이 설치된 구리판을 피첩착판으로 한다.
· 25℃, 압력 0.37N/㎜로 반도체 장치 제조용 접착 시트(20㎜ 폭)를 상기 피첩착판에 첩착하여 가열 전 시료로 한다.
· 측정 온도 25℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 50㎜/min로 상기 가열 전 시료의 반도체 장치 제조용 접착 시트를 박리하여 최대 응력을 구하고, 이를 가열 전 접착 강도a로 한다.
＜박리 시험 B＞
· 상기 박리 시험 A에서 이용한 가열 전 시료에 175℃로 1시간 동안 가열 처리한 후, 시료로 한다.
· 측정 온도 175℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 10㎜/min로 상기 가열 후 시료의 반도체 장치 제조용 접착 시트를 박리하여 최대 응력을 구하고, 이를 가열 후 접착 강도b로 한다.
＜박리 시험 C＞
· 측정 온도 175℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 500㎜/min로 상기 박리 시험 B에서 이용한 가열 후 시료의 반도체 장치 제조용 접착 시트를 박리하여 최대 응력을 구하고, 이를 가열 후 접착 강도c로 한다.
본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은 상술한 본 발명의 반도체 장치 제조용 접착 시트를 이용한 반도체 장치의 제조 방법이며, 상기 리드 프레임 또는 상기 배선 기판에 상기 반도체 장치 제조용 접착 시트를 첩착하는 첩착 공정, 상기 리드 프레임 또는 상기 배선 기판에 반도체소자를 탑재하는 다이아터치 공정, 상기 반도체소자를 봉지 수지로 봉지하는 봉지 공정, 및 상기 봉지 공정 후, 상기 반도체 장치 제조용 접착 시트를 상기 리드 프레임 또는 상기 배선 기판으로부터 박리하는 박리 공정을 구비한다.
본 발명의 반도체 장치 제조용 접착 시트에 의하면, 몰드 플래시를 양호하게 억제할 수 있는 한편, 반도체 장치의 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 이용되는 리드 프레임의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 공정도이다.
본 발명의 반도체 장치 제조용 접착 시트(이하, 간단히 접착 시트라고 한다)는 반도체 장치의 리드 프레임 또는 배선 기판에 박리가능하게 첩착되는 것이다.
리드 프레임이란 금속판을 에칭 또는 프레스 등으로 도체 패턴을 형성한 것이고, 배선 기판이란 전기절연성 기판의 표면(또는 내면을 포함한다)에 도체 패턴을 도전성 재료로 형성한 것이다.
본 발명의 접착 시트는 기재와 상기 기재의 한쪽 면에 설치된 열경화형 접착제층을 구비하는, 이른바 가열 접착형 접착 시트이다.
기재로는 내열성이 있는 것, 예를 들어, 내열성 수지 필름이나 금속박 등을 들 수 있다.
접착 시트를 이용하여 QFN 패키지 등의 반도체 장치를 제조할 때, 접착 시트는, 다이아터치 공정, 와이어본딩 공정, 봉지 공정에서, 150~250℃의 고온에 노출된다. 내열성 수지 필름을 기재로 이용하는 경우, 유리 전이 온도(Tg) 이상이 되면 상기 내열성 필름의 열팽창 계수는 급격히 증가하여, 금속제의 리드 프레임과의 열팽창 차이가 커진다. 이 때문에, 실온으로 되돌렸을 때, 내열성 필름과 리드 프레임이 변형이 발생할 우려가 있다. 그리고, 내열성 필름과 리드 프레임에 변형이 발생한 경우에는 봉지 공정에서 금형의 위치 결정 핀에 리드 프레임을 장착하지 못하고, 위치 차이 불량을 일으킬 우려가 있다.
따라서, 내열성 필름을 기재로 이용하는 경우, 유리 전이 온도가 150℃ 이상인 내열성 필름인 것이 바람직하고, 180℃ 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 150~250℃에서의 내열성 필름의 열팽창 계수가 5~50 ppm/℃인 것이 바람직하고, 10~30 ppm/℃인 것이 보다 바람직하다. 이에 해당하는 특성을 가지는 내열성 필름으로는, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 트리아세틸셀룰로스, 폴리에테르이미드 등으로 이루어지는 필름을 예시할 수가 있다.
또한, 금속박을 기재로 이용하는 경우에도, 상기 내열성 필름과 같은 이유로 150~250℃에서의 금속박의 열팽창 계수가 5~50 ppm/℃인 것이 바람직하고, 10~30 ppm/℃인 것이 보다 바람직하다. 금속으로는, 금, 은, 구리, 백금, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 아연, 팔라듐, 인듐, 주석으로 이루어지는 박(箔)이나, 이러한 금속을 주성분으로 하는 합금박 또는 도금박을 들 수 있다.
본 발명의 접착 시트를 이용하여 반도체 장치를 제조할 때, 후술하는 박리 공정에서의 접착제 잔류를 방지하기 위해서는, 기재와 접착제층의 접착 강도 Sa와, 봉지 수지, 리드 프레임 또는 배선 기판과 접착제층의 접착 강도 Sb의 비(접착 강도비) Sa/Sb가 1.5 이상인 것이 바람직하다. Sa/Sb가 1.5 미만의 경우에서는, 접착 시트 박리 공정에서 접착제 잔류가 발생하기 쉬워진다. 더욱이, 접착 강도비 Sa/Sb를 1.5 이상으로 하기 위해서는, 내열성 필름의 경우, 접착제층을 형성하기 전에, 내열성 필름의 접착제층을 형성하는 쪽의 표면에 코로나 처리, 플라즈마 처리, 프라이머 처리, 샌드 블레스트 등과 같이 내열성 필름과 접착제층의 접착 강도 Sa를 높이는 처리를 미리 해 두는 것이 바람직하다. 또한, 금속박의 경우에는 그 제법에 따라 압연 금속박과 전해 금속박과에 분류되지만, 접착 강도비Sa/Sb를 1.5 이상으로 하기 위해서, 전해 금속박을 이용함과 동시에 조면화된 쪽의 면에 접착제층을 마련하여 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 전해 금속박 중에서도 특히 전해 구리박을 이용하는 것이 바람직하다.
기재의 두께는 재질 등을 감안해 결정되고, 예를 들어, 10~100 ㎛로 된다.
본 발명의 접착 시트의 접착제층은 특정 가열 전 접착 강도a, 특정 가열 후 접착 강도b 및 특정 접착 강도c를 구비한다. 접착 시트는 이에 해당하는 접착제층을 갖춤으로써, 몰드 플래시를 양호하게 억제할 수 있고 반도체 장치의 생산성을 높일 수 있다.
접착제층은 가열에 의해 경화되고, 리드 프레임 또는 배선 기판과 첩착하는 열경화형이다.
열경화형 접착제층으로는, 예를 들어, 반응성 엘라스토머 및/또는 열경화형 수지를 함유하고, 경화제가 배합된 것일 수 있고, 그 중에서 반응성 엘라스토머를 함유하고, 경화제가 배합된 것이 바람직하다. 반응성 엘라스토머를 이용함으로써, 후술하는 가열 전 접착 강도a, 가열 후 접착 강도b 및 가열 후 접착 강도c를 보다 적절하게 할 수 있다.
반응성 엘라스토머는 카르복시기, 아미노기, 비닐기, 에폭시기 등의 관능기를 가지거나 또는 산무수물을 측쇄에 가지는 것으로, 반응성을 가진다. 반응성 엘라스토머는 탄성 수지를 제조할 때 관능기를 가지는 모노머를 공중합시킴으로써 제조할 수 있다. 또한, 비닐 결합 등의 불포화 결합을 가지는 탄성 수지를 제조한 후, 이 비닐기 등의 불포화 결합에 에폭시기 등의 관능기를 도입함으로써 제조할 수 있다. 더욱이, 관능기를 가지는 모노머로는, 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산 등의 비닐 결합과 관능기를 가지는 모노머를 들 수 있다.
반응성 엘라스토머로는, 예를 들어, 카르복시기함유 스틸렌 에틸렌 부틸렌 스틸렌 공중합체, 무수말레산함유 스틸렌 에틸렌 부틸렌 스틸렌 공중합체 등의 스틸렌 에틸렌 부틸렌 스틸렌 공중합체(SEBS), 카르복시기함유 스틸렌 부타디엔 공중합체, 무수말레산함유 스틸렌 부타디엔 공중합체, 카르복시기함유 스틸렌 부타디엔 포화 공중합체 등의 스틸렌 부타디엔 공중합체, 카르복시기함유 스틸렌 이소프렌 공중합체, 카르복시기함유 스틸렌 이소프렌 포화 공중합체등의 스틸렌 이소프렌 공중합체, 에폭시기 함유 스틸렌계 블록 공중합체, 무수말레산함유 스틸렌 에틸렌 부틸렌 공중합체등의 스틸렌계 열가소성 엘라스토머; 카르복시기함유 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 아미노기 변성 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 수소 첨가 카르복시기함유 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체등의 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(NBR); 아미노기 변성 폴리올 수지, 아미노기 변성 페녹시 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리비닐 아세탈 수지, 카르복시기함유 아크릴 고무, 히드록시기 말단 포화 공중합 폴리에스테르 수지, 카르복시기 말단 포화 공중합체 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있고, 그 중에서 내열성 등의 관점에서 스틸렌계 열가소성 엘라스토머가 바람직하고, SEBS가 보다 바람직하다. 덧붙여, 「무수말레산함유」란, 측쇄에 산무수물을 가지는 것을 나타낸다. 이러한 열가소성 수지는, 1종 단독으로 이용될 수 있고, 2종 이상이 혼합되어 이용될 수도 있다.
또한, 열가소성 수지로 불소를 함유하는 열가소성 수지(불소함유 열가소성 수지)를 이용할 수 있다.
SEBS 중, 스틸렌/에틸렌·부틸렌으로 표현되는 질량비(S/EB 비라고 한다)는, 10/90 이상 30/70 미만이 바람직하고, 15/85~25/75가 보다 바람직하다.
열강화성 수지로는 종래 접착제층에 이용되는 것을 들 수 있고, 예를 들어, 요소수지, 멜라민수지, 벤조구아나민수지, 아세토구아나민수지, 페놀수지, 레조르시놀수지, 크실렌수지, 퓨란수지, 불포화 폴리에스테르수지, 디알릴프탈레이트수지, 이소시아네이트수지, 에폭시수지, 말레이미드수지, 나디이미드수지 등을 들 수 있다. 이러한 열강화성 수지는 1종 단독으로 이용될 수 있고, 2종 이상이 혼합되어 이용될 수도 있다.
또한, 열강화성 수지로 불소를 함유하는 열강화성 수지(불소함유 열강화성 수지)를 이용할 수도 있다.
접착제층은 반응성 엘라스토머 및/또는 열강화성 수지에 더하여, 반응성 엘라스토머 이외의 열가소성 수지를 함유할 수 있다.
열가소성 수지로는, 폴리부타디엔, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐부티랄, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴 고무 등을 들 수 있다.
아울러, 불소를 함유하는 열가소성 수지(불소 함유 열가소성 수지)를 열가소성 수지로 이용할 수도 있다.
접착제층 내의 수지의 함유량은 수지의 종류 등을 감안해 결정되고, 예를 들어, 80~98 질량%가 바람직하고, 85~95 질량%가 보다 바람직하다. 상기 하한치 미만에서는 가열 후 접착 강도b 및 c가 저하되고, 몰드 플래시 특성이 저하될 우려가 있고, 상기 상한치 초과에서는 다른 원료와의 배합 밸런스를 달성하기 어렵운 문제가 있다.
수지 중의 반응성 엘라스토머의 함유량은, 예를 들어, 50 질량% 이상이 바람직하고, 80 질량% 이상이 바람직하다.
경화제로는 반응성 엘라스토머나 열강화성 수지의 종류에 따라 적절히 결정되고, 예를 들어, 폴리이소시아네이트 등일 수 있다.
접착제층 내의 경화제의 함유량은 경화제, 반응성 엘라스토머 또는 열강화성 수지의 종류를 감안해 적절히 결정되고, 예를 들어, 수지 100 질량부에 대해 0. 5~10 질량부가 바람직하다.
접착제층은 본 발명의 효과를 해하지 않는 범위에서 각종 품질개량제, 필러, 경화촉진제, 산화 방지제 등의 임의 성분을 함유할 수 있다.
품질개량제로는, 예를 들어, 불소를 함유하는 첨가제를 들 수 있다. 불소를 함유하는 첨가제를 함유함으로써, 후술하는 박리 공정에서 접착 시트의 박리성이 높아진다.
불소를 함유하는 첨가제로는, 예를 들어, 퍼플루오로 알킬기를 함유하는 설폰산염, 퍼플루오로 알킬기를 함유하는 카르본산염 등의 음이온 계면활성제, 퍼플루오로 알킬 알킬렌 옥사이드 부가물, 함불소기·친유성기함유 올리고머, 함불소기·친수성기함유 올리고머, 함불소기·친수성기·친유성기함유 올리고머 등의 비이온 계면활성제 등의 불소함유 계면활성제 등을 들 수 있고, 그 중에서 비이온 계면활성제가 바람직하고, 함불소기·친유성기함유 올리고머가 보다 바람직하다. 음이온 계면활성제는 이온화하는 관능기가 수지 중에서 정전기적인 상호작용을 받는 것으로, 계면활성제의 자유도가 낮아 표면에 노출되지 않게 된다. 친유성기의 예로서는, 알킬기, 알릴기, 비닐기, 알킬에테르기, 알킬에스테르기, 아크릴레이트기 등을 들 수 있다. 이러한 불소를 함유하는 첨가제는 1종 단독으로 이용될 수 있고, 2종 이상이 혼합되어 이용될 수 있다.
배합되는 불소를 함유하는 첨가제는 액체일 수 있고, 고체일 수도 있으나, 접착제층의 표면 불소 복원율을 높여 박리성을 보다 높이는 관점에서, 25℃에서 액체인 것이 바람직하다.
적절한 불소를 함유하는 첨가제로는, 25℃에서 액체인 함불소기·친유성기함유 올리고머인, 메가팩(MEGAFAC) F-552, F-554, F-558(DIC 주식회사 제) 등을 들 수 있다.
접착제층 내 수지 100 질량부에 대한 불소를 함유하는 첨가제의 함유량은 0.5~20 질량부가 바람직하고, 1~10 질량부가 보다 바람직하다. 상기 하한치 미만에서는 박리성이 저하할 우려가 있고, 상기 상한치 초과에서는 접착 강도가 불충분하게 되어 몰드 플래시 특성이 저하될 우려가 있다.
반응성 엘라스토머를 수지로 이용하는 경우, 반응성 엘라스토머 100 질량부에 대한 불소를 함유하는 첨가제의 함유량은 0.5~20 질량%가 바람직하고, 1~10 질량%가 보다 바람직하고, 2.5~5.0 질량%가 보다 더 바람직하다. 상기 하한치 미만에서는 박리성이 저하할 우려가 있고, 상기 상한치 초과에서는 접착 강도가 불충분하게 되어 몰드 플래시 특성이 저하하거나 후술하는 가열 전 접착 강도a가 불충분하게 될 우려가 있다.
접착제층 내의 불소를 함유하는 첨가제의 함유량은 불소를 함유하는 첨가제의 종류, 수지의 종류나 양 등을 감안해 적절히 결정되고, 예를 들어, 접착제 층 중 0. 5~20 질량%가 바람직하고, 1~10 질량%가 보다 바람직하고, 2.5~5.0 질량%가 보다 더 바람직하다. 상기 하한치 미만에서는 박리성이 저하될 우려가 있고, 상기 상한치 초과에서는 가열 후 접착 강도b 또는 c가 불충분하게 되어 몰드 플래시 특성이 저하되거나 가열 전 접착 강도a가 불충분하게 될 우려가 있다.
접착제층의 열팽창 계수, 열전도율, 표면 주름, 접착성 등을 조정하기 위해, 접착제층에 무기 또는 유기 필러를 첨가할 수도 있다. 무기 필러로는 분쇄형 실리카, 용해형 실리카, 알루미나, 산화 티타늄, 산화 베릴륨, 산화 마그네슘, 탄산칼슘, 질화 티타늄, 질화 규소, 질화 붕소, 붕소화 티타늄, 붕소화 텅스텐, 탄화 규소, 탄화 티타늄, 탄화 지르코늄, 탄화 몰리브덴, 운모(mica), 산화 아연, 카본 블랙, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 수산화 마그네슘, 삼산화 안티몬 등으로부터 구성되는 필러, 또는 이러한 것들 표면에 트리메틸실록실기 등을 도입한 것 등을 예로 들 수 있다. 또한, 유기 필러로는 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르이미드, 나일론, 실리콘수지 등으로 이루어지는 필러를 예로 들 수 있다.
접착제층은 박리 시험 A로 측정되는 가열 전 접착 강도a가 0.07N/20㎜ 이상, 바람직하게는 0.15N/20㎜ 이상인 것이다. 상기 하한치 이상이면 첩착 공정에서 열처리를 하지 않고도 리드 프레임 또는 배선 기판에 양호하게 첩착할 수 있다. 가열 전 접착 강도a의 상한은 특별히 한정되지 아니한다.
아울러, 가열 전 접착 강도a는 가열 접착형 접착 시트에서 경화 전 접착제층의 첩착성을 나타내는 지표이다.
＜박리 시험 A＞
· 표면에 금 도금층이 설치된 구리판을 피첩착판으로 한다.
· 25℃, 압력 0.37N/㎜로 반도체 장치 제조용 접착 시트(20㎜ 폭)를 상기 피첩착판에 첩착하여 가열 전 시료로 한다.
· 측정 온도 25℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 50㎜/min로 상기 가열 전 시료의 반도체 장치 제조용 접착 시트를 박리하여 최대 응력을 구하고, 이를 가열 전 접착 강도a로 한다.
피첩착판으로는, 예를 들어, 구리판에 니켈 도금층, 팔라듐 도금층 및 금 도금층을 순차적으로 설치된 것일 수 있다.
접착제층은 하기 박리 시험 B로 측정되는 가열 후 접착 강도b가 0.58N/20㎜ 이상, 바람직하게는 0.80N/20㎜ 이상인 것이다. 상기 하한치 이상이면 몰드 플래시를 양호하게 억제할 수 있다. 박리 시험 B는 봉지 공정에서 수지가 금형 내에 충전되어 임의의 압력으로 유지되고 있는 때(홀드 시), 즉, 접착제층에 대한 변형 속도가 작은 상태를 상정한 것이다. 가열 후 접착 강도b가 상기 하한치 이상이면 홀드 시의 몰드 플래시를 양호하게 억제할 수 있다. 가열 후 접착 강도b의 상한은 특별히 한정되지 아니한다.
＜박리 시험 B＞
· 상기 ＜박리 시험 A＞에서 이용한 가열 전 시료에 175℃로 1시간 동안 가열 처리한 후, 시료로 한다.
· 측정 온도 175℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 10㎜/min로 상기 가열 후 시료의 접착 시트를 박리하여 최대 응력을 구하고, 이를 가열 후 접착 강도b로 한다.
접착제층은 하기 박리 시험 C로 측정되는 가열 후 접착 강도c가 1.17N/20㎜ 이상, 바람직하게는 1.30N/20㎜ 이상인 것이다. 상기 하한치 이상이면 몰드 플래시를 양호하게 억제할 수 있다. 박리 시험 C는 봉지 공정에서 수지를 금형 내에 사출하는 때(사출 시), 즉, 접착제층에 대한 변형 속도가 큰 상태를 상정한 것이다. 가열 후 접착 강도c가 상기 하한치 이상이면 사출 시의 몰드 플래시를 양호하게 억제할 수 있다. 가열 후 접착 강도c의 상한은 특별히 한정되지 아니한다.
＜박리 시험 C＞
· 측정 온도 175℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 500㎜/min로 상기 ＜박리 시험 B＞에서 이용한 가열 후 시료의 접착 시트를 박리하여 최대 응력을 구하고, 이를 가열 후 접착 강도c로 한다.
접착제층은 하기와 같이 식 (I)에서 구해지는 표면 불소 복원율이 바람직하게는 70% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상, 보다 더 바람직하게는 90% 이상이며, 100% 이상일 수도 있다. 표면 불소 복원율이 상기 하한치 이상이면 박리성을 보다 높일 수 있다. 또한, 표면 불소 복원율이 상기 하한치 이상이면 접착제층에 대해서 과잉의 함불소 첨가물을 배합할 필요가 없기 때문에, 가열 전 접착 강도a가 적절하게 되고, 첩착 공정에서 리드 프레임 또는 배선 기판에의 첩착성이 충분하게 된다.
아울러, 표면 불소 복원율은 불소를 함유하는 첨가제의 종류나 양, 수지의 종류나 양을 조합함으로써 조절된다.
표면 불소 복원율(%) = 복원 후 표면 불소 함유율α ÷ 초기 표면 불소 함유율β × 100 … (I)
[식 (I)에서, 복원 후 표면 불소 함유율α은 아르곤 가스 분위기 하에서, 접착제층에 450 W의 출력 조건으로 1분간 플라즈마를 처리한 다음, 접착제층을 220℃에서 15분간 가열한 후의 접착제층 표면의 불소 함유율(atom%)이다. 초기 표면 불소 함유율β은 상기 플라즈마를 처리하기 전의 접착제층 표면의 불소 함유율(atom%)이다.]
복원 후 표면 불소 함유율α은 18 atom% 이상이 바람직하고, 20 atom% 이상이 보다 바람직하다. 상기 하한치 미만에서는 접착 시트의 박리성이 저하될 우려가 있다.
초기 표면 불소 함유율β은 50 atom% 이하가 바람직하고, 30 atom% 이하가 보다 바람직하다. 상기 상한치 초과에서는 경화 전 접착 강도가 불충분해 질 우려가 있다.
아울러, 표면 불소 함유율은 주사형 X선 광전자 분광 분석 장치(XPS/ESCA, Quantera SXM, ULVAC·PHI 주식회사 제)를 이용하여 하기와 같은 조건으로 접착제층의 표면을 측정하여 얻을 수 있는 값이다. 표면 불소 함유율(atom%)은 탄소, 질소, 산소, 불소, 규소 및 금의 합계 100 atom%에 대한 함유율로서 표현된 것이다.
<측정 조건>
X선원 : 단색화 AlKα
X선 출력 : 25. 0W
X선 조사 지름 : φ100㎛
측정 영역 : Point100㎛
광전자 혼잡각 : 45deg
WideScan : 280.0e ; 1.000eV/Step
접착제층의 두께는 특별히 한정되지 아니하지만, 예를 들어, 2~20㎛이다.
접착 시트는 접착제층 상에 박리가능한 보호 필름이 첩착되어, 리드 프레임 또는 배선 기판 등에 첩착되기 직전에 보호 필름을 박리하도록 구성될 수 있다. 이 경우에는 접착 시트가 제조되고 나서 사용될 때까지 접착제층이 손상되는 것이 방지된다. 보호 필름으로는 이형성(離型性)을 가지는 것이면 좋고, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 필름이나, 이런 필름의 표면을 실리콘수지 또는 불소 화합물로 이형처리(離型處理)한 필름 등일 수 있다.
접착 시트의 제조 방법으로는 기재 상에 접착제를 도포하여 건조시키는 캐스팅법이나, 접착제를 이형성 필름 상에 일단 도포하고, 건조시킨 후, 기재 상에 전사시키는 라미네이트법 등이 매우 적합하다. 더욱이, 접착제층을 구성하는 성분을 유기용제, 예를 들어, 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠 등의 방향족계, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 비양성자성극성 용제, 테트라히드로퓨란 등의 단독 또는 혼합물에 용해해 접착제 도포액으로 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 접착 시트를 이용한 반도체의 제조 방법은 리드 프레임 또는 배선 기판에 접착 시트를 첩착하는 첩착 공정, 리드 프레임 또는 배선 기판에 반도체소자를 탑재하는 다이아터치 공정, 반도체소자를 봉지 수지로 봉지하는 봉지 공정, 및 봉지 공정 후, 접착 시트를 리드 프레임 또는 배선 기판으로부터 박리하는 박리 공정을 구비한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 접착 시트를 이용한 반도체 장치의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 도 1은 반도체소자를 탑재하는 쪽에서 본 리드 프레임의 평면도이고, 도 2(a)~(f)는 도 1에 나타낸 리드 프레임을 이용해 QFN 패키지를 제조하는 방법을 나타내는 공정도이며, 도 1의 리드 프레임의 A-A’단면도이다.
또한, 이하의 설명에서는 불소를 함유하는 첨가제, 반응성 엘라스토머 및 경화제를 함유하는 열경화형의 접착제층을 구비하는 접착 시트를 이용하여, 리드 프레임을 첩착 대상으로 하는 QFN 패키지를 제조하는 경우를 예로 들어 설명한다.
본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법은 리드 프레임에 접착 시트를 첩착하는 첩착 공정, 리드 프레임에 반도체소자를 탑재하는 다이아터치 공정, 리드 프레임에 플라스마를 처리하는 플라스마 클리닝 공정, 반도체소자와 리드 프레임의 리드를 전기적으로 접속하는 와이어본딩 공정, 봉지 수지로 반도체소자를 봉지하는 봉지 공정, 리드 프레임으로부터 접착 시트를 박리하여 QFN 유닛을 얻는 박리 공정 및 QFN 유닛을 분할하여 QFN 패키지를 얻는 다이싱 공정을 구비한다.
먼저, 도 1에 나타낸 개략적인 구성의 리드 프레임(20)을 준비한다. 리드 프레임(20)은 IC 칩 등의 반도체소자를 탑재하는 복수 개의 반도체소자 탑재부(다이 패드부)(21)가 매트릭스 형태로 형성되어, 각 반도체소자 탑재부(21)의 외주를 따라 다수의 리드(22)가 형성된 것이다.
리드 프레임(20)의 재질로는 종래 공지된 것을 들 수 있고, 예를 들어, 구리판의 표면에 니켈 도금층, 팔라듐 도금층 및 금 도금층이 순차적으로 설치된 것일 수 있다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 접착제층(도시 생략)이 리드 프레임(20)에 당접(
Figure 112013026022347-pat00002
)하도록 리드 프레임(20)의 한쪽 면(아래쪽 면)에 접착 시트(10)를 첩착한다(첩착 공정). 접착 시트(10)를 리드 프레임(20)에 첩착하는 방법으로는 라미네이트법 등이 매우 적합하다. 본 공정에서 접착 시트(10)의 온도 및 환경 온도는, 예를 들어, 상온(5~35℃)이다. 접착 시트(10)는 특정 가열 전 접착 강도a를 가지기 때문에, 상온에서도 리드 프레임(20)에 양호하게 첩착된다.
아울러, 본 공정에서 리드 프레임(20)에 변형이 발생하면, 다이아터치 공정이나 와이어본딩 공정에서의 위치 결정이 곤란하게 되고, QFN 패키지의 생산성을 저하시킬 우려가 있다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 리드 프레임(20)의 반도체소자 탑재부(21)에서 접착 시트(10)가 첩착되어 있지 않은 쪽에, 다이아터치제(도시 생략)를 개입시켜 IC 칩 등의 반도체소자(30)를 재치(載置)한다. 이 때, 리드 프레임(20)은 변형이 억제되기 때문에 위치 결정이 용이하게 된다. 그리고, 반도체소자(30)가 소정의 위치에 정확하게 재치된다. 그 후, 100~200℃ 정도로 가열하여, 다이아터치제를 경화하고, 반도체소자(30)를 반도체소자 탑재부(21)에 고정하여 탑재한다(다이아터치제 경화처리. 이상, 다이아터치 공정.). 이 때, 접착 시트(10)는 접착제층이 경화되어 리드 프레임에 제대로 접착된다. 더욱이, 접착제층 내의 불소를 함유하는 첨가제는 다이아터치 공정으로 가열되어 접착제층의 표면에 편재하게 된다.
접착 시트(10)나 다이아터치제 등으로부터 발생하는 아웃 가스 성분이 리드 프레임(20)이나 반도체소자(30)에 부착되어 있으면, 와이어본딩 공정에서 와이어의 접합 불량에 의한 보류저하를 일으키기 쉽다. 그래서, 다이아 터치 공정 후, 와이어본딩 공정 전에, 리드 프레임(20)이나 반도체소자(30)에 플라즈마를 처리한다(플라즈마 클리닝 공정). 플라즈마 처리로는, 예를 들어, 접착 시트(10)가 첩착되고, 반도체소자(30)가 탑재된 리드 프레임(20)(이하, 제작 중 제품이라 한다)을 아르곤 가스, 또는 아르곤 가스와 수소 가스의 혼합 가스 등의 분위기로 플라즈마 조사하는 방법일 수 있다. 플라즈마 처리에서의 플라즈마의 조사 출력은, 예를 들어, 150~600 W이다. 또한, 플라즈마 처리의 시간은, 예를 들어, 0.01~5분간이다.
플라즈마가 처리되면, 접착제층은 불소를 함유하는 첨가제가 편재되어 있던 표면층이 절삭되고, 접착제층 표면의 불소를 함유하는 첨가제의 양이 감소한다. 이 때, 접착제층의 표면에서는 박리성을 높이기 위한 불소를 함유하는 첨가제의 양이 불충분해지고, 접착 시트(10)의 박리성이 저하된다.
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 반도체소자(30)로 리드 프레임(20)의 리드(22)를 금 와이어 등의 본딩와이어(31)로 전기적으로 접속한다(와이어본딩 공정). 본 공정은 히터 블록 상에서 제작 중 제품을 150~250℃ 정도로 가열함으로써 수행된다. 본 공정에서의 가열 시간은, 예를 들어, 5~30분이다.
와이어본딩 공정으로 제작 중 제품이 가열되면, 접착제층 내에 분산되어 있는 불소를 함유하는 첨가제가 접착제층의 표면으로 이행한다. 여기서, 접착제층의 표면 불소 복원율이 70% 이상이면, 접착제층의 표면의 불소를 함유하는 첨가제의 양은 박리성을 높이는데 충분한 양이 된다. 그리고, 후술되는 박리 공정에서 접착 시트(10)는 리드 프레임(20) 및 봉지 수지(40)로부터 박리되기 용이해진다.
도 2(d)에 도시된 바와 같이, 도 2(c)에 도시된 제작 중 제품을 금형 내에 재치하고, 봉지 수지(몰딩 재료)를 이용하여 금형 내에 사출하여 충전한다. 이 사출시에, 접착제층은 특정 가열 후 접착 강도c를 가지기 때문에, 리드 프레임으로부터 박리되지 않고, 몰드 플래시를 억제할 수 있다. 임의의 양을 금형 내에 충전한 후, 금형 내를 임의의 압력으로 유지함으로써, 반도체소자(30)를 봉지 수지(40)로 봉지한다(봉지 공정). 이러한 홀드 시에, 접착제층은 특정 가열 후 접착 강도b를 가지기 때문에 몰드 플래시를 억제할 수 있다.
봉지 수지로는 종래 공지된 것이 이용되고, 예를 들어, 에폭시 수지 및 무기 필러 등의 혼합물일 수 있다.
도 2(e)에 도시된 바와 같이, 접착 시트(10)를 봉지 수지(40) 및 리드 프레임(20)으로부터 박리함으로써, 복수 개의 QFN 패키지(50)가 배열된 QFN 유닛(60)을 얻는다(박리 공정). 이 때, 접착제층의 표면에 충분한 양의 불소를 함유하는 첨가제가 존재하기 때문에, 접착제 잔류가 발생하지 않고 리드 프레임(20) 및 봉지 수지(40)로부터 접착 시트(10)를 박리할 수 있다.
도 2(f)에 도시된 바와 같이, QFN 유닛(60)을 각 QFN 패키지(50)의 외주를 따라 다이싱함으로써, 복수 개의 QFN 패키지(50)를 얻는다(다이싱 공정).
상술한 것처럼, 본 실시 형태의 접착 시트 10을 이용해 QFN 패키지등의 반도체 장치를 제조하는 것으로써, 첩착 공정에서의 가열 처리를 생략함에도 접착 시트(10)를 리드 프레임(20)에 첩착할 수 있고, 리드 프레임(20)이 변형되는 것을 억제할 수 있다. 더욱이, 다이아터치제를 경화 처리함으로써 접착제층을 경화할 수 있기 때문에, 종래의 첩착 공정에서의 가열 처리를 생략하여 생산성을 높일 수 있다. 아울러, 접착제층의 가열 후 접착 강도b가 특정 범위이고, 접착제층의 가열 후 접착 강도c가 특정 범위이기 때문에, 봉지 공정에서 몰드 플래시를 억제할 수 있다. 이 때문에, 작업 효율을 높여 반도체 장치의 생산성을 높일 수 있다.
추가적으로, 상술한 실시 형태에서는 리드 프레임을 이용한 QFN 패키지의 제조 방법을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 리드 프레임을 이용한 QFN 패키지 이외의 반도체 장치의 제조 방법, 배선 기판을 이용한 반도체 장치의 제조 방법에도 적용될 수 있다.
[실시예]
이하에서 실시예를 이용하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(사용 원료)
＜반응성 엘라스토머＞
터프텍(TUFTEC) M-1943 : 무수말레산함유 SEBS, S/EB 비=20/80, 산가=10mg 0H3ONa/g, 욱화성 케미컬즈 주식회사 제.
터프텍(TUFTEC) M-1913 : 무수말레산함유 SEBS, S/EB 비=30/70, 산가=10mg CH3ONa/g, 욱화성 케미컬즈 주식회사 제.
＜그 외의 수지 원료＞
실리콘계 점착제 : SD-4587L, 저장 탄성률 1.1×104N/cm2, 토레이·다우코닝 주식회사 제.
부틸아크릴레이트(BA) : 아크릴산 부틸에스테르, 삼능화학 주식회사 제.
아크릴산(AA) : 화광특급시약.
글리시딜 메타크릴레이트(GMA) : 닛산 브렌머 G, 일유 주식회사 제.
＜불소를 함유하는 첨가제＞
메가팩(MEGAFAC) F-554 : 함불소기·친유성기함유 올리고머인 비이온 계면활성제, 25℃에서 액체, DIC 주식회사 제.
＜경화제＞
듀라네이트(DURANATE) TSA-100 : 이소시아네이트, 욱화성 케미컬즈 주식회사 제.
＜산화 방지제＞
IRGANOX 1010FF : BASF사 제.
(실시예 1~3, 비교예 1)
표 1의 조성에 따라, 각 원료를 적당량의 톨루엔에 분산시켜 접착제 도포액을 조제하였다.
다음으로, 폴리이미드 수지 필름(토레이·듀퐁 주식회사 제, 상품명 : 캡톤(KAPTON) 100 EN, 두께 25㎛, 유리 전이 온도 300℃ 이상, 열팽창 계수 16 ppm/℃)을 내열성기재로 이용하여, 그 위에 건조 후의 두께가 5 ㎛가 되도록 상기 접착제 도포액을 도포하였다. 접착제 도포액을 도포한 후 150℃로 3분간 건조시켜, 각 예의 접착 시트를 수득하였다. 수득한 접착 시트에 대해, 가열 전 접착 강도a, 가열 후 접착 강도b, 가열 후 접착 강도c, 변형량, 수지 누설수를 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(비교예 2)
실리콘계 점착제를 접착제층으로 이용하고, 접착제층의 두께를 5㎛로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 방법으로 접착 시트를 수득었다. 수득한 접착 시트에 대해, 가열 전 접착 강도a, 가열 후 접착 강도b, 가열 후 접착 강도c, 변형량, 수지 누설수를 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
아울러, 본 비교예의 접착 시트는 상온 접착형이다.
(비교예 3)
BA 94.28 질량부, AA 1.92 질량부 및 GMA 3.80 질량부를 아세트산 에틸에 분산하여, 고형분 30 질량%의 분산액을 조제하였다. 이 분산액에, 모노머에 대해 0.25 질량%의 V-65(화광특급시약)를 개시제로 사용하여, 질소 치환 후 50℃의 수조 내에서 20시간 동안 중합하여, 아크릴계 점착제가 분산된 전구체액을 얻었다.
표 1의 조성에 따라, 상기 전구체액에 산화 방지제와 메틸에틸케톤을 더 첨가하여, 고형분 20 질량%의 아크릴계 점착제 도포액을 수득하였다.
접착제 도포액 대신에, 아크릴계 점착제 도포액을 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 접착 시트를 수득하였다. 수득한 접착 시트에 대해, 가열 전 접착 강도a, 가열 후 접착 강도b, 가열 후 접착 강도c, 변형량, 수지 누설수를 측정해, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
아울러, 본 비교예의 접착 시트는 상온 접착형이다.
(측정 방법)
＜가열 전 접착 강도a의 측정(박리 시험 A)＞
Pd-PPF 판(구리스트라이크도금판 ELA601, 구리판에 니켈 도금층, 팔라듐 도금층 및 금 도금층이 순차적으로 설치된 것, 길이 100㎜ × 폭 25㎜ × 두께 125㎛, 신광전기공업 주식회사 제)을 피첩착판으로 준비하였다. 탁상 라미네이터(MAII-700, 대성라미네이터 주식회사 제)를 이용하여, 피첩착판에 각 예의 접착 시트(20㎜×100㎜)를 첩착하여 가열 전 시료로 삼았다. 첩착 조건은 25℃, 압력 0.37N/㎜, 속도 1.0 ㎜/min이었다.
만능 인장 시험기(AGS-100 B, 주식회사 도진제작소 제)를 이용하여, 측정 온도 25℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 50 ㎜/min로 가열 전 시료의 접착 시트를 박리하고, 최대 응력을 측정하였다.
아울러, 비교예 1에 대해서는 상기의 첩착 조건으로는 첩착할 수 없었기 때문에, 가열 전 접착 강도a를 측정하지 않았다. 또한, 비교예 1에 대해서는 100℃에 가열하면서, 탁상 라미네이터로 첩착한 후, 시험에 제공하였다.
＜가열 후 접착 강도b의 측정(박리 시험 B)＞
상술한 ＜박리 시험 A＞에서 이용한 가열 전 시료에 대해, 175℃로 1시간 동안 가열 처리한 후 시료로 삼았다. 항온기(퍼펙트 오븐 PHH-201, 에스펙(ESPEC) 주식회사 제)를 가열 처리에 이용하였다.
175℃로 조정한 핫 플레이트(EC-1200, 정내성영당 제)에 가열 후 시료를넣고, 만능 인장 시험기(AGS-100 B, 주식회사 도진제작소 제)를 이용하여 측정 온도 175℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 10 ㎜/min로 가열 후 시료의 접착 시트를 박리하고, 최대 응력을 측정하였다.
＜가열 후 접착 강도c의 측정(박리 시험 C)＞
박리 속도를 500 ㎜/min로 한 것 이외는, 상술한 ＜박리 시험 B＞와 동일한 방법으로 최대 응력을 측정하였다.
＜수지 누설수의 측정 방법＞
구리판에 니켈 도금층, 팔라듐 도금층 및 금 도금층을 순차적으로 배치한 하기와 같은 사양의 제품(32 QFN(CD194, 도금; PD2L+Au) 32 LQFNPADSIZE3. 0 SQ㎜, 신광전기공업 주식회사 제)을 리드 프레임으로서 이용하였다. 탁상 라미네이터(대성라미네이타 주식회사 제)를 이용하여, 25℃, 속도 1.0m/min, 압력 0.37N/㎜의 조건으로 리드 프레임에 접착 시트(50㎜ × 60㎜)를 첩착하였다(첩착 공정). 아울러, 비교예 1에 대해서는 상기의 첩착 조건으로는 첩착할 수 없었기 때문에, 100℃로 가열하면서, 품질 탁상 라미네이터로 첩착한 후, 시험에 제공하였다.
접착 시트가 첩착된 리드 프레임을 항온기(퍼펙트 오븐 PHH-201, 에스펙 주식회사 제)에 넣고, 175℃로 1시간 가열하여 접착제층을 경화시켰다(다이아터치 공정에서의 다이아터치제 경화 처리에 해당).
접착 시트를 아래쪽으로 하여, 접착 시트가 첩착된 리드 프레임을 핫 플레이트(EC-1200, 정내성영당 제)에 넣고, 220℃로 15분간 가열하였다(와이어본딩 공정에 상당).
와이어본딩 공정 종료 후, 트랜스퍼 몰딩 프레스(TEP12-16, 등화정밀기계 주식회사 제)를 이용하여 가열 온도 175℃, 수지 압력 69 MPa, 클램프 압력 14 MPa의 조건으로 접착 시트가 첩착된 리드 프레임을 봉지 수지(KMC-3520 L, 신활화학공업 주식회사 제)로 봉지하였다(봉지 공정). 봉지 공정 후, 25℃에서 24시간 정치시킨 후, 만능 인장 시험기(AGS-100 B, 주식회사 도진제작소 제)를 이용하여, 25℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 50 ㎜/min로 가열 후 시료의 접착 시트를 박리하였다.
접착 시트를 박리 한 후, 리드 프레임의 표면, 접착 시트의 접착제층 면을 디지털 현미경(VHX-500, 투과광, 100배, 주식회사 KEYENCE 제)으로 관찰하여, 수지 누설의 유무를 확인했다. 표 중, 1개의 리드 프레임(64개의 QFN 패키지) 중에서 수지 누설이 인정된 QFN 패키지의 수를 기재하였다.
리드 프레임의 사양
외부 치수 : 55㎜ × 58㎜
두께 : 125㎛
용도 : QFN 용
QFN의 배열 : 8×8개(합계 64개)의 매트릭스 배열
패키지 사이즈 : 5㎜ × 5㎜
핀 수 : 32
≪변형량의 측정≫
상술한 ＜수지 누락수의 측정 방법＞과 동일한 방법으로, 각 예의 접착 시트를 리드 프레임에 첩착하였다. 비교예 1에 대해서는, 상기의 첩착 조건으로는 첩착할 수 없었기 때문에, 100℃로 가열하면서 탁상 라미네이터로 첩착하였다.
25℃, 습도 60% RH의 환경 하에서, 접착 시트가 첩착된 리드 프레임을 수평면 상에 두고, 상기 수평면과 리드 프레임 주변의 이간 정도를 관찰하여, 수평면과 리드 프레임 주변의 최대 거리를 변형량으로 삼았다. 아울러, 측정 현미경(STM6-LM, 올림푸스 주식회사 제)을 이용하여 관찰하였다.
Figure 112014070524928-pat00006
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명을 적용한 실시예 1~3은 가열 전 접착 강도a가 0.11N/20㎜ 이상이며, 열처리를 하지 않아도 리드 프레임에 첩착할 수 있었다. 더욱이, 실시예 1~3은 변형량이 적고, 수지 누설이 인정되지 않았다.
한편, 상온에서의 첩착성이 없는 비교예 1은 변형량이 현저하게 컸다. 가열 후 접착 강도b 및 c가 본 발명의 범위 외인 비교예 2~3은 수지 누설이 인정되었다.
이러한 결과로부터, 본 발명을 적용함으로써, 몰드 플래시를 방지하고, 리드 프레임의 변형을 억제할 수 있음이 확인되었다.
10 : 반도체 장치 제조용 접착 시트
20 : 리드 프레임
30 : 반도체소자
31 : 본딩와이어
40 : 봉지 수지
50 : QFN 패키지

Claims (2)

  1. 기재; 및 상기 기재의 한쪽 면에 설치된, 열경화형 접착제층;을 구비하며, 반도체 장치의 리드 프레임 또는 배선 기판에 박리 가능하게 첩착(貼着)되는 반도체 장치 제조용 접착 시트에 있어서,
    상기 접착제층은 하기 박리 시험 A로 측정되는 가열 전 접착 강도a가 0.07N/20㎜ 이상이고,
    하기 박리 시험 B로 측정되는 가열 후 접착 강도b가 0.58N/20㎜ 이상이며,
    하기 박리 시험 C로 측정되는 가열 후 접착 강도c가 1.17N/20㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 접착 시트.
    ＜박리 시험 A＞
    · 표면에 금 도금층이 설치된 구리판을 피첩착판으로 한다.
    · 25℃, 압력 0.37N/㎜로 반도체 장치 제조용 접착 시트(20㎜ 폭)를 상기 피첩착판에 첩착하여 가열 전 시료로 한다.
    · 측정 온도 25℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 50㎜/min로 상기 가열 전 시료의 반도체 장치 제조용 접착 시트를 박리하여 최대 응력을 구하고, 이를 가열 전 접착 강도a로 한다.
    ＜박리 시험 B＞
    · 상기 박리 시험 A에서 이용한 가열 전 시료에 175℃로 1시간 동안 가열 처리한 후, 시료로 한다.
    · 측정 온도 175℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 10㎜/min로 상기 가열 후 시료의 반도체 장치 제조용 접착 시트를 박리하여 최대 응력을 구하고, 이를 가열 후 접착 강도b로 한다.
    ＜박리 시험 C＞
    · 측정 온도 175℃, 박리 각도 90°, 박리 속도 500㎜/min로 상기 박리 시험 B에서 이용한 가열 후 시료의 반도체 장치 제조용 접착 시트를 박리하여 최대 응력을 구하고, 이를 가열 후 접착 강도c로 한다.
  2. 청구항 1의 반도체 장치 제조용 접착 시트를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임 또는 상기 배선 기판에 상기 반도체 장치 제조용 접착 시트를 첩착(貼着)하는 첩착 공정;
    상기 리드 프레임 또는 상기 배선 기판에 반도체소자를 탑재하는 다이아터치 공정;
    상기 반도체소자를 봉지 수지로 봉지하는 봉지 공정; 및
    상기 봉지 공정 후, 상기 반도체 장치 제조용 접착 시트를 상기 리드 프레임 또는 상기 배선 기판으로부터 박리하는 박리 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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