TW201501219A

TW201501219A - 密封片貼附方法

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Publication number: TW201501219A
Application number: TW103115265A
Authority: TW
Inventors: 金島安治; 森伸一郎; 山本雅之
Original assignee: 日東電工股份有限公司
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-01-01
Also published as: WO2014178269A1; JP2014215278A

Abstract

將密封層附設有剝離襯墊而成的密封片一邊進行加熱及加壓，一邊貼附於半導體基板，並在暫時壓接的狀態下將X射線照射到半導體基板以取得穿透影像。由該穿透影像檢查有無孔隙，並求得孔隙的位置，在各孔隙穿刺針以形成排出流路之後，將密封片進行再加熱及加壓，以一邊去除孔隙，一邊修復排出流路。於再檢查進行後，若沒有檢測出孔隙，則使密封層硬化以固定壓接於半導體基板。

Description

密封片貼附方法

本發明係關於將形成有由樹脂組成物所構成之密封層而成的密封片貼附在半導體基板上所形成的複數個半導體元件並加以密封之密封片貼附方法。

用框體圍繞1個半導體晶片的周圍後，利用由含浸有樹脂之預浸材所構成的第1密封用樹脂片和第2密封用樹脂片，分別夾住該半導體晶片的兩面之各面，而密封半導體晶片以製造半導體裝置(參照專利文獻1)。

[專利文獻1]日本特開平5-291319號公報

然而，上述習知的方法會產生如下之問題。

亦即，近年來，因為伴隨應用程式(application)的急速進步所需求的高密度安裝的關係，有半導體裝置小型化的傾向。因此，由於是利用切割處理將半導體晶圓分斷成半導體元件之後，再將半導體元件個別地用樹脂密封，所以會有產量降低，進而導致生產效率降低之不良情況產生。

本發明係有鑒於此種情況而完成者，其主要目的在提供一種可以良好精度將密封片貼附於半導體基板之密封片貼附方法。

於是，本案發明人等，為了解決該不良情況，反覆實驗、模擬並致力探討研究的結果，得到以下的見解。

嘗試在半導體基板的整面貼附形成有由樹脂組成物所構成的密封層之單片密封片並使之硬化後，分斷成該半導體裝置。

然而，與密封1個半導體元件的情況相比較，將同時密封複數個半導體元件的大面積密封片貼附於半導體基板時，會有容易在密封層和半導體基板的黏著界面產生孔隙，而導致製品不良之問題產生。

本發明為了達成此種目的，而採用如下之構成。

亦即，一種密封片貼附方法，其係將形成有由熱可塑性樹脂組成物所構成的密封層而成之密封片貼附於半導體基板，該密封片貼附方法的特徵為具備：貼附過程，至少前述密封層被切斷成半導體基板的形狀以下，將於該密封層附設有剝離襯墊而成的前述密封片一邊進行加熱及加壓，一邊貼附於該半導體基板；拍攝過程，對貼附有前述密封片的半導體基板照射X射線而取得穿透影像；及檢查過程，由前述穿透影像檢查有無孔隙，並求得孔隙的位置。

(作用．功效)根據此方法，將密封片貼附於半導體基板之後，可檢測出由被包含於密封層和半導體基板及密封層的氣泡等所產生的孔隙。藉由求得孔隙之檢測部位的位置，可在之後的工程中適當地處理該部位的半導體元件。

亦即，上述方法中，較佳為具備：修復過程，依據在檢查過程中所求得之孔隙的位置，將針穿刺到密封層的孔隙以形成排出流路後，將密封片一邊進行再加熱及加壓以去除孔隙，一邊修復排出流路；以及固定壓接過程，使在前述修復過程中孔隙經去除後的密封片硬化以固定壓接於半導體基板。

使密封層固定壓接時，雖亦根據形成密封層之樹脂組成物的特性，但為了使該樹脂組成物熱硬化，可加熱到例如120~150℃。此時，若在沒有去除孔隙的情況下進行固定壓接，孔隙會熱膨張而使密封層破裂，或使半導體元件破損。

然而，根據此方法，在密封片已貼附於半導體基板的時點，密封層並沒有硬化。因此，可容易地將針穿刺到密封層的孔隙。所以，藉由在將針穿刺到孔隙而形成空氣的排出流路之狀態下進行再加熱及加壓，可一邊將孔隙從密封層去除，一邊使樹脂組成物軟化而塞住排出流路。因此，可在孔隙從密封層被去除之後，再進行固定壓接，所以可避免密封層的破損等不良情形。

此外，上述方法更佳為一邊在減壓室進行減壓，一邊將孔隙從密封層去除。根據此方法，可確實地去除密封層中的孔隙。

根據本發明的密封片貼附方法，可檢測出被貼附於半導體基板之密封片的密封層與半導體基板的黏著界面及密封層中所產生的孔隙，且依據該檢測結果去除孔隙。

1‧‧‧保持構件

2‧‧‧湯姆遜刀

3‧‧‧片搬送機構

4‧‧‧吸附板

6‧‧‧控制部

8‧‧‧剝離輥

10‧‧‧第1保持台

11‧‧‧加熱器

17‧‧‧X射線管

18‧‧‧X射線檢測器

20‧‧‧第2保持台

25‧‧‧針

30‧‧‧減壓室

31‧‧‧加熱器

32‧‧‧按壓板

T‧‧‧密封片

CT‧‧‧密封小片

C‧‧‧半導體元件

M‧‧‧密封層

S1、S2‧‧‧第1及第2剝離襯墊

W‧‧‧半導體基板

圖1為顯示密封片的原材輥之斜視圖。

圖2為密封片的縱剖面圖。

圖3為顯示將密封片貼附於半導體基板的動作之流程圖。

圖4為顯示切斷工程中之密封片的切斷動作之前視圖。

圖5為顯示切斷工程中之密封片的切斷動作之前視圖。

圖6為顯示切斷工程中之密封片的切斷動作之前視圖。

圖7為顯示第2剝離襯墊的剝離動作之前視圖。

圖8為顯示第2剝離襯墊的剝離動作之前視圖。

圖9為顯示半導體基板與密封小片的對準之前視圖。

圖10為顯示密封片的貼附動作之前視圖。

圖11為檢查工程中之半導體基板的前視圖。

圖12為顯示半導體基板的穿透影像之俯視圖。

圖13為顯示修復的動作之前視圖。

圖14為顯示修復的動作之前視圖。

圖15為顯示修復的動作之前視圖。

圖16為顯示修復的動作之前視圖。

圖17為顯示變形例的檢查裝置之前視圖。

[實施發明之最佳形態]

以下，參照圖式，說明本發明的一實施例。採用在表面形成有複數個半導體元件的半導體基板上，貼附形成有由樹脂組成物所構成的密封層之密封片的情況為例來進行說明。

<密封片>

例如，如圖1及圖2所示，密封片T是以捲繞有長條密封片T的原材輥或從該原材輥切斷成既定形狀的片狀體而供給。又，該密封片T係在密封層M的兩面附設有保護用第1剝離襯墊S1及第2剝離襯墊S2。

密封層M是從密封材料形成為片狀。以密封材料而言，可列舉例如：熱硬化性矽樹脂、環氧樹脂、熱硬化性聚醯亞胺樹脂、酚樹脂(phenol resin)、脲樹脂(urea resin)、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、酞酸二烯丙酯(diallyl phthalate)樹脂、熱硬化性胺甲酸乙酯樹脂(urethane resin)等的熱硬化性樹脂。又，以密封材料而言，也可列舉：上述熱硬化性樹脂、和以適當的比例含有添加劑的熱硬化性樹脂組成物。

以添加劑而言，可列舉例如：充填劑、螢光體等。以充填劑而言，可列舉例如：矽石(silica)、氧化鈦(titania)、滑石(talc)、氧化鋁、氮化鋁、氮化矽等的無機微粒子，例如：矽氧(silicone)粒子等的有機微粒子等。螢光體具有波長轉換機能，可列舉例如：能將藍色光轉換成黃色光的黃色螢光體、將藍色光變成紅色光的紅色螢光體等。以黃色螢光體而言，可列舉例如：Y₃Al₅O₁₂：Ce(YAG(釔．鋁．石榴石)：Ce)等的石榴石型螢光體。以紅色螢光體而言，可列舉例如：CaAlSiN₃：Eu、CaSiN₂：Eu等的氮化物螢光體等。

密封層M在密封半導體元件前，被調整成半固體狀，具體而言，於密封材料含有熱硬化性樹脂的情況，可在例如：完全硬化(C階段化)之前，亦即，在半硬化(B階段)狀態下進行調整。

密封層M的尺寸係可依半導體元件及基板的尺寸而適當設定。具體而言，在密封片被準備為長條片的情況下，密封層的左右方向的長度、即寬度為例如100mm以上，較佳為200mm以上，例如為1500mm以下，較佳為700mm以下。又，密封層的厚度係可因應半導體元件的尺寸而適當設定，例如為30μm以上，較佳為100μm以上，又，例如為3000μm以下，較佳為1000μm以下。

第1剝離襯墊S1及第2剝離襯墊S2可列舉：例如聚乙烯片、聚酯片(PET等)、聚苯乙烯片、聚碳酸酯片、聚醯亞胺片等的聚合物片，例如陶瓷片，例如金屬箔等。在剝離襯墊之與密封層接觸的接觸面上，亦可實施氟處理等的脫模處理。第1剝離襯墊及第2剝離襯墊的尺寸係可依剝離條件而適當設定，厚度為例如15μm以上，較佳為25μm以上，又，例如為125μm以下，較佳為75μm以下。

<密封片貼附方法>

以將從上述輥狀密封片切成既定形狀的單片密封小片貼附於半導體基板的情況為例，依據圖3所示的流程圖及圖4至圖16來進行說明。

首先，如圖4所示，由原材輥所供給的帶狀密封片T在切斷工程中其背面係由保持構件1所吸附保持。此外，保持構件1係以例如比半導體基板W大的夾盤台構成。

背面被吸附保持的密封片T係如圖5所示，藉由與半導體基板W的外形(直徑)大致相同直徑的環狀湯姆遜刀2切成半導體基板W的形狀(步驟S1)。此外，切斷刃不限定於環狀湯姆遜刀2，亦可將前端變細的錐狀切割器穿刺，使其旋轉以將密封片T切斷成半導體基板W的形狀。

當切斷處理完成時，片搬送機構3的吸附板4吸附保持構件1上的密封片T並使其上升。此時，將被切斷成單片半導體基板形狀的密封小片CT從帶狀密封片T取出。

密封小片CT被搬送到剝離工程。在此搬送過程中，如圖6所示，藉由拍攝相機5拍攝由吸附板4所保持的密封小片CT，且該影像資料被傳到控制部6。控制部6係從該影像資料求得密封小片CT的中心座標(步驟S2)。

當密封小片CT到達剝離工程的剝離位置時，剝離輥8逐漸上升。亦即，如圖7所示，捲繞於該剝離輥8的剝離帶TS係如鏈線所示，被按壓至密封小片CT背面側的第2剝離襯墊S2。其後，如圖8所示，以與片搬送機構3的搬送速度同步的速度，一邊捲起剝離帶TS，一邊將第2剝離襯墊S2從密封片CT剝離。被剝離的第2剝離襯墊S2係連同剝離帶TS一起被捲起並回收到回收筒管(bobbin)9(步驟S3)。

第2剝離襯墊S2經剝離後的密封小片CT，係藉由片搬送機構3搬送到貼附工程。亦即，密封小片CT被搬送到吸附保持有半導體基板W的第1保持台10上。

第1保持台10上的半導體基板W係依據在搬送過程中所取得之密封小片CT的影像資料和預先取得之該半導體基板W的中心座標，如圖9所示，以密封小片CT與半導體基板W的兩中心座標一致的方式，使第1保持台10水平地繞縱軸芯旋轉以進行對準(步驟S4)。

當對準處理完成時，藉由利用埋設的加熱器11將吸附板4加熱，而將密封小片CT加熱到既定溫度。其後，如圖10所示，藉由使吸附板4下降到既定高度，將密封小片CT一邊加熱及加壓一邊貼附到半導體基板W(步驟S5)。

此時，形成密封層M的樹脂組成物會因加熱而軟化，進入形成於半導體基板W上之鄰接的複數個半導體元件C間，以一邊將空氣排除，一邊逐漸將該半導體元件C密封。

在固定的加壓狀態下以既定時間加熱樹脂組成物以使其半硬化。亦即，密封小片CT被暫時壓接於半導體基板W。當既定時間經過時，停止第1保持台10的吸引。藉由吸附板4將半導體基板W吸附保持以搬送到檢查工程。

半導體基板W被載置於檢查台的頂板16。如圖11所示，X射線管17與X射線檢測器18係夾著頂板16而對向配置。因此，從X射線管17照射並穿透半導體基板W的X射線係藉由X射線檢測器18檢測(步驟S6)。依據該穿透X射線，如圖12所示，可取得密封層M內部的穿透影像。此外，X射線檢測器18係可利用例如：將檢測元件配列成2維陣列狀而成的平板(flat panel)型X射線檢測器。

控制部6係由所取得的穿透影像判別孔隙(void)19，並求得該孔隙19的位置座標。當X射線拍攝完成時，半導體基板W係藉由片搬送機構3的吸附板4吸附保持而被搬送到修復工程。

半導體基板W被載置於第2保持台20。控制部6係依據在檢查過程中求得的孔隙19的位置座標，使針25移動到孔隙19的位置。例如，如圖13所示，針25係經由疊縫機(folder)24以可裝卸的方式裝設於支持臂22的下端，該疊縫機24係被安裝於沿該支持臂22升降的可動台23，該支持臂22係連結於水平移動的可動台21。控制部6係如圖14所示，使針25下降到既定高度以使針25的前端穿刺入密封層M的孔隙19。藉由將已穿刺的針25從密封層M拔出，而形成用以將孔隙19內的空氣排出之排出流路26。此時，由於半導體基板W與半導體元件C的高度是預定的，所以可依據孔隙19的產生部位來改變針25的下降高度。

當針25完全被穿刺入孔隙19時，針25便返回上方的待機位置。然後，收納於構成減壓室30之下殼體30a的第2保持台20則如圖15所示，移動到上殼體30b的下方。上殼體30b的下端下降到與下殼體30a的上端抵接為止而構成減壓室30。

如圖16所示，控制部6一邊將減壓室30內減壓，一邊使埋設有加熱器31的按壓板32下降以將密封小片CT在既定溫度下一邊加熱一邊加壓。此時，空氣從排出流路26被除氣，並且在除氣的同時，孔隙19及排出流路26被軟化的樹脂組成物填滿(步驟S7)。

當修復處理完成時，使按壓板32及上殼體30b上升，並使下殼體30a移動到半導體基板W的接遞位置。半導體基板W藉由片搬送機構3的吸附板4再度被搬送到檢查工程。檢查的結果，若在密封層M內沒有檢測到孔隙19，則搬送到第2保持台20，在減壓室30中密封小片CT被固定壓接到半導體基板W。於此時點，密封層M雖比起暫時壓接時更加促進硬化，但並沒有完全硬化。

關於密封小片CT的第1剝離襯墊S1，由於密封層M的黏著力降低，因此，藉由利用第2保持台20吸引半導體基板W，並利用吸附板4一邊吸引第1剝離襯墊S1一邊使其上升，可容易將第1剝離襯墊S1從密封層M剝離(步驟S8)。

以密封層M密封半導體元件C而成的半導體基板W，被搬送到所期望的處理工程而完成一連串的貼附處理。

根據上述實施例，在密封小片CT暫時壓接於半導體基板W的時點，若密封層M中檢測到有孔隙19，則可去除該孔隙19。亦即，在修復過程中，於半硬化狀態的密封層M中將針25穿刺到孔隙19以形成空氣的排出流路26。將形成有排出流路26的半導體基板W置入減壓室30以進行減壓，並利用按壓板32將密封小片CT一邊加熱一邊加壓。結果，空氣從密封層M的孔隙19被除氣，並且孔隙19及排出流路26被軟化的樹脂組成物所填滿。

因此，可避免因孔隙19而造成密封層M破裂或半導體元件C破損等。

此外，本發明也可採用以下的形態實施。

(1)上述實施例中，亦可將對半導體基板W照射X射線所得的穿透影像利用作為即時影像。亦即，亦可一邊監視穿刺入密封層M之針25的前端，一邊穿刺到孔隙19。

又，上述實施例中，如圖17所示，亦可隔著頂板16而將X射線管17與X射線檢測器18以歪斜的傾斜姿勢對向配備，使該X射線管17與X射線檢測器18的組以及頂板16相對地繞縱軸芯旋轉，以從複數個角度取得半導體基板W的穿透X射線。於該構成的情況，利用從複數個角度取得的穿透影像，也可求得孔隙19的高度。

因此，藉由依據該高度調整針25的穿刺高度，可在不會導致半導體元件C破損的情況下，將針25的前端正確地穿刺到孔隙19。

(2)上述實施例中，亦可在暫時壓接的時點將半導體基板W搬送到檢查工程時，利用第1保持台10來取代片搬送機構3的吸附板4，並使貼附工程與檢查工程往復移動。於此情況，只要以碳等穿透X射線的材料來構成第1保持台10即可。

(3)上述實施例中，亦可構成為以負載感測器測定在貼附工程中施加於半導體基板W的負載，並調整負載。例如，在吸附板4或第1保持台10中的至少任一者設置負載感測器。構成為在密封層M的修復過程中，利用控制部6比較藉由該負載感測器所檢測出的實際測量值與預定的基準值，當實際測量值超過基準值時，使吸附板4的下降速度減速以使負載保持固定。

根據此構成，可將因加熱而軟化(塑性變形)的樹脂組成物在半導體基板W上呈放射狀擴展時的流速保持固定。亦即，可抑制因急速的流動而導致樹脂組成物從半導體基板W露出的情況。

(4)上述各實施例裝置中，半導體基板W的形狀不限定為圓形。因此，半導體基板W亦可為正方形或長方形等的四角形或多角形。於此情況，只要密封小片CT也配合半導體基板W的形狀而設成正方形或長方形等的四角形或多角形即可。

[產業上之可利用性]

如以上所述，本發明適於將產生於密封片的密封層與半導體基板之黏著界面及密封層中的孔隙加以去除。

Claims

一種密封片貼附方法，其係將形成有由熱可塑性樹脂組成物所構成的密封層而成之密封片貼附於半導體基板，該密封片貼附方法的特徵為具備：貼附過程，至少前述密封層被切斷成半導體基板的形狀以下，將於該密封層附設有剝離襯墊而成的前述密封片一邊進行加熱及加壓，一邊貼附於該半導體基板；拍攝過程，對貼附有前述密封片的半導體基板照射X射線而取得穿透影像；及檢查過程，由前述穿透影像檢查有無孔隙，並求得孔隙的位置。
如請求項1之密封片貼附方法，其中具備：修復過程，依據在前述檢查過程中所求得之孔隙的位置，將針穿刺到密封層的孔隙以形成排出流路後，將密封片一邊進行再加熱及加壓以去除孔隙，一邊修復排出流路；及固定壓接過程，使在前述修復過程中孔隙經去除後的密封片硬化以固定壓接於半導體基板。
如請求項2之密封片貼附方法，其中前述修復過程係在減壓室中一邊減壓一邊從密封層去除孔隙。