TWI393621B - 半導體晶片封裝用之脫模膜 - Google Patents

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Description

半導體晶片封裝用之脫模膜
本發明係有關一種半導體晶片封裝用之脫模膜。
於樹脂封裝半導體組件的製造中，於半導體晶片的封裝面與模子之間含有一脫模膜。其理由係為了在用樹脂封裝半導體組件時確保在封裝樹脂與模子之間的可脫離性以及能順暢地製造半導體封裝組件。
於樹脂封裝半導體組件，特別是製造其中將外部引線終端腳埋置於組件內部且終端的表面從封裝樹脂暴露出的半導體組件(例如四方平板無接腳封裝組件(後文稱為QFN)或小外型接腳封裝(後文稱為SON)之中，下面要提及脫模膜所需的特性。
A1.可在半導體組件中有利地形成托起高度(stand off height)。
A2.在用樹脂封裝之際，於半導體組件終端之間的部份處之脫模膜上不會形成弛垂或皺紋。脫模膜上的皺紋可能造成不均勻性使得封裝樹脂在皺紋部份具有凹痕形狀(後文有時候稱為〝凹痕〞)。
A3.在脫模膜與半導體組件終端表面之間沒有間隙。間隙可能造成不均勻性使得封裝樹脂會覆蓋及黏著到終端表面(後文有時候稱為〝樹脂覆蓋〞)。
A4.在用樹脂封裝後，其具有從半導體組件的優良脫 離性。
有關已知的作為半導體組件樹脂模所用脫模膜，可以提及者為例如，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(後文有時候稱為FEP)膜，聚對苯二甲酸乙二酯(後文稱為PET)膜，或用氟樹脂浸漬的玻璃布(例如，JP-A-8-197567)。有關樹脂模形成用的脫模膜，已知者有用熱塑性四氟乙烯共聚物例如乙烯-四氟乙烯共聚物(後文有時候稱為ETFE)、FEP或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(後文有時候稱為PFA)製成的脫模膜(例如，JP-A-2001-310336)。另外，有關半導體組件形成所用的脫模膜之材料，已知者有PET、聚對苯二甲酸丁二酯(後文有時候稱為PBT)、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(後文有時候稱為PTFE)、尼龍(nylon)等(例如，JP-A-8-186141)。
不過，在使用只用有高張力彈性模數的樹脂例如PET製成的膜作為脫模膜之時，會發生樹脂覆蓋在半導體組件終端表面上之問題。在使用只用有低張力彈性模數的樹脂例如FEP或PFA製成的膜作為脫模膜之時，會有在形成中於膜上發生弛垂或皺紋之問題，因而造成在半導體組件諸終端之間的凹痕。
有關形成半導體組件(例如QFN或SON)所用的脫模膜，已知者有包括一基材膜和層合在該基材膜的一側上之氟聚合物材料所製成的膜之積層膜。已知者，可以使用包括聚醯亞胺-PTFE、鋁-PTFE或聚醯亞胺-氟橡膠-FEP薄膜之積層膜(例如，JP-A-2001-250838)。於此等積層膜中 ，氟聚合物材料製成的層係經塗覆氟聚合物材料粉末的水分散液，將其乾燥及加熱烘烤而形成的。
由上述操作形成的層之厚度受限到某一程度。因此，為了提高厚度，必須重複上述操作到達到所欲厚度為止。所以，需要非常繁複的操作來達到所欲層厚度。亦即，要費事費時才能得到製造有任意的托起高度的半導體組件所用的脫模膜。托起高度意指在半導體晶片引線框所含終端頂部表面與半導體組件封裝樹脂頂部表面之間的高度差。再者，使用昂貴的聚醯亞胺膜作為基材膜製成的積層膜時，半導體組件的製造成本會變高。
此外，在具有在半導體晶片的一部份沒有用樹脂模型的暴露表面之半導體組件(後文稱為晶片暴露半導體組件)的製造中，下面為可提及的對脫模膜所要求之特性。
B1.在用樹脂封裝之際，於半導體晶片的周緣處之脫模膜上不形成弛垂或皺紋。在上述部份處的脫模膜上之弛垂或皺紋可能造成封裝樹脂具有凹痕形狀之問題(後文有時候稱為〝凹痕〞，且於某些情況中，術語〝凹痕〞包括上面A2中之〝凹痕〞)。
B2.在脫模膜與半導體晶片表面之間沒有間隙。該問隙可能造成使封裝樹脂覆蓋且黏著到晶片表面之問題(後文有時候稱為〝晶片覆蓋〞，且於某些情況中，術語〝晶片覆蓋〞包括上面A3中之〝晶片覆蓋〞)。
B3.在用樹脂封裝之際，模子透過脫模膜與半導體晶片接觸之時，脫模膜可保護半導體晶片且防止其破裂。
B4.在用樹脂封裝後，其具有從半導體組件之良好脫離性。
已知者，在晶片暴露半導體組件的製造中，在模子表面上會形成凸出的突起物，此會在用樹脂模塑之時，將配置在模子表面上的脫模膜部份向下推，由是使脫模膜拉伸，且可能導致在半導體晶片周緣的脫模膜所具皺紋消除掉。再者，也已知有使用具有由一彈簧上下移動的浮塊之模子，以防止半導體晶片的破裂(例如JP－A－2002－254481)。不過，其中沒有揭示可以經由使用有特殊結構的脫模膜來防止脫模膜中的皺紋或半導體晶片的破裂。
在此等情況之下，本發明的目的為提供一種半導體晶片封裝用之脫模膜，其可在半導體組件的製造中，防止凹痕或樹脂覆蓋之發生。另外，本發明的一頂目的為提供一種半導體晶片封裝用之脫模膜，其可在製造其中的終端表面從封裝樹脂暴露出的半導體組件，例如QFN或SON，之中，形成有利的托起高度。另外，本發明的一項目的為提供一種半導體晶片封裝用之脫模膜，其在晶片暴露型半導體組件的製造中，不會使半導體晶片破裂。
本發明提供一種半導體晶片封裝用之脫模膜，其為一種積層膜，包括由一由定向聚酯樹脂膜所構成的基材膜與一層合在該基材膜的至少一側上之由氟樹脂製成的膜。
本發明進一步提供一種製造半導體組件用之脫模膜，其為一種積層膜，包括由一由定向聚酯樹脂膜所構成的基材膜和一層合在該基材膜的至少一側上之由氟樹脂製成的膜。
在使用本發明脫模膜製造半導體組件時，在半導體組件上不會發生凹痕也不會發生樹脂覆蓋。在製造其中終端表面從封裝樹脂暴露出的半導體組件，例如QFN或SON之中，可以得到更有利的托起高度。再者，容易達到在本發明脫模膜中由氟樹脂所製膜之選用厚度，且因此在使用該積層膜製造半導體組件之時，可以容易地調整一選用的托起高度。
另外，於晶片暴露型半導體組件的製造中，可以在不使半導體晶片破裂的情況下製成半導體組件。
至此，本發明要參照較佳體系予以詳細說明。
用作為本發明基材膜之聚酯樹脂可為，例如PET、PBT或聚萘二甲酸乙二酯。於彼等之中，從成本等觀點看，較佳者為PET。
本發明聚酯樹脂的熔點較佳者為高於封裝樹脂的模塑溫度，更佳者至少(模塑溫度＋20)℃，最佳者至少(模塑溫度＋50)℃。若該熔點高於封裝樹脂的模塑溫度，在用封裝樹脂模塑時，基材膜較不可能變形。
本發明基材膜較佳者為在半導體組件的製造中，於用模子模塑時在夾壓(後文有時候稱為模塑壓力)及用模子模塑時用樹脂封裝的溫度(後文有時候稱為模塑溫度)下，較不可能變形者。特定言之，較佳者為在180℃下於定向方向中具有從150至400 MPa，較佳者從175至300 MPa的張力彈性模數者。
本發明基材膜較佳者為經雙軸定向的聚酯樹脂膜。
本發明氟樹脂較佳者為熱塑性四氟乙烯共聚物。在使用熱塑性四氟乙烯共聚物作為本發明脫模膜之時，由於其在半導體晶片封裝用樹脂的模塑溫度及模塑壓力下具有低壓縮彈性模數，因此不會發生封裝樹脂覆蓋，且可達到有利的托起高度。特定言之，該氟樹脂可為，例如，ETFE、FEP或PFA。ETFE為更佳者，其具有優良的模塑性質、優良的樹脂脫離性及可用低價格取得。
ETFE較佳者為四氟乙烯和乙烯的共聚物或四氟乙烯、乙烯與另一單體的共聚物。
該另一單體可為，例如，氟烯烴如氯三氟乙烯、六氟丙烯、全氟(烷基乙烯基醚)或偏二氟乙烯、多氟烷基乙烯例如CH2 ＝CHRf (其中Rf 表C1 － 8 多氟烷基，後文亦同)或CH2 ＝CHRf ；或為多氟烷基三氟乙烯基醚例如CF2 ＝CFOCH2 Rf 。彼等可單獨使用或以至少兩種的混合物組合使用。
特別者，上述CH2 ＝CHRf 為較佳者。Rf 更佳者為C3 － 6 全氟烷基，最佳者為C4 F9 。
有關ETFE的組成，以四氟乙烯為基底的聚合單位/以乙烯為基底的聚合單位之莫耳比例較佳者為從70/30至30/70，更佳者為從65/35至40/60，最佳者為從60/40至45/55。
在含有以另一單體為基底的聚合單位之時，該以另一單體為基底的聚合單位之含量較佳者為以四氟乙烯和乙烯為基底的聚合單位之總莫耳數計算之從0.01至30莫耳%，更佳者從0.05至15莫耳%，最佳者從0.1至10莫耳%。
由本發明氟樹脂製成的膜(後文有時候稱為氟樹脂膜)所具厚度可視需要予以選擇。半導體組件的托起高度可經由適當地選擇該厚度而調整。氟樹脂膜的厚度較佳者為從1至50微米，更佳者為從2至30微米，最佳者為從3至15微米。若該膜太厚時，則在半導體晶片與模子之間受壓的膜可能流到引線框所含諸終端之間的空間內或流到半導體晶片的周緣內，因而形成不含封裝樹脂的部份。再者，若該膜太薄，則不能得到在半導體組件上形成的實質托起高度，且在引線框終端頂部表面上可能發生樹脂覆蓋。再者，於晶片暴露型半導體組件的情況中可能發生在半導體晶片表面上的樹脂覆蓋。
本發明脫模膜為經由將氟樹脂膜層合在基材膜的至少一側面上所得之膜。該氟樹脂可經層合在該基材膜的一側上或兩側上，取決於使用條件。在將氟樹脂層合在基材膜的兩側上之時，對在其中一側上的氟樹脂膜之表面較佳者施以壓紋。
於本發明脫模膜中，該基材膜與氟樹脂膜較佳者係通過一黏著劑層予以層合。通常，係使用一薄的黏著劑層作為該黏著劑層。該黏著劑可為，例如，聚酯黏著劑、丙烯 酸改質黏著劑、異氰酸酯黏著劑、聚乙烯亞胺黏著劑、聚胺基甲酸酯黏著劑或矽烷偶合劑黏著劑。於彼等之中，較佳者為聚酯黏著劑。該黏著劑層的厚度較佳者為從0.1至5微米，更佳者為從0.5至3微米。在氟樹脂與基材膜之間的黏著強度較佳者為至少5(N/10 cm)。在該黏著強度為至少5(N/10 cm)之時，於半導體組件製造中用樹脂封裝的程序中，經黏合的膜較不可能分離。
對本發明積層膜加熱時沿機器方向和橫向方向的尺寸變化程度兩者較佳者都是在從-10至+5%，更佳者從-5至+2%的範圍之內。加熱尺寸變化度係根據JIS K7133所定方法測量，其中在JIS K7133的第6章操作(Operation)中的溫度為180℃且加熱時間為30分鐘。
製造本發明脫模膜所用方法沒有特別限制，不過較佳者為以乾式層合法製造。於製造時，較佳者在將基材膜與氟樹脂膜層合之前，對氟樹脂膜上要黏合的表面施以表面處理例如電暈處理以改善黏著性質。
本發明脫模膜係用在半導體組件製造中用樹脂封裝半導體晶片的程序中。其特別較佳者係用來製造沒有外部引線終端腳的半導體組件，其中該等外部引線終端腳係經埋置於組件的內部且終端的頂部表面係從封裝樹脂暴露出；或用在晶片暴露型半導體組件的製造中。沒有外部引線終端腳的半導體組件可為，例如QFN或SON。另外，其也可用來製造另一種半導體組件例如晶圓等級的CSP或倒裝晶片型，其中與外部連接終端例如焊劑球接觸之終端係 從封裝樹脂暴露出。
至此，於下面要解說使用本發明脫模膜製造半導體組件之方法。不過，本發明不受其所限制。
圖1示出本發明脫模膜1。該脫模膜1包括一由雙軸定向聚酯樹脂膜構成的基材膜2及經利用一黏著劑層(沒有顯示出)層合在該基材膜2的一側上之氟樹脂膜3。
圖2(A)至2(D)為示出製造QFN的程序之斷面圖，其中係使用本發明脫模膜1用樹脂封裝一半導體晶片。如圖2(A)中所示者，將半導體晶片6放置在轉移射出成型裝置的下模5之上。將脫模膜1插置於半導體晶片6和上模4之間。半導體晶片6具有終端7，然後，如圖2(B)中所示者，將上模4和下模5通過脫模膜1和半導體晶片6固定在一起。
於諸模經固定之後，如圖2(C)中所示者，將封裝樹脂8注射到諸模之間的空間內，且使諸模填充著封裝樹脂8。然後，解開上模4與下模5。取出用封裝樹脂8封裝的半導體晶片6且用切刀切割。其結果為得到圖2(D)中所示的QFN 11。於圖2(D)中，終端頂部表面9與封裝樹脂頂部表面10之間的高度差為托起高度。
圖3(E)至3(I)為闡明製造晶片暴露型半導體組件所用程序之斷面圖，其中係使用本發明脫模膜將半導體晶片用樹脂封裝起來。如圖3(E)中所示者，將預先安裝有半導體晶片14之基板15放在下模13之上。於上模12與半導體晶片14之間供給一脫模膜1。如圖3(F)中所示者，將該半 導體晶片14夾置於上模12與下模13之間其狀態為使得該半導體晶片14要暴露的表面被脫模膜1所覆蓋。如圖3(G)中所示者，被熱模所軟化的封裝樹脂16流到一空間內，且使模子被包圍樹脂16所填充使得包圍樹脂16覆蓋半導體晶片14的側面。然後，解開模子，且如圖3(H)中所示者，取出一半導體組件，其中複數個具有暴露面的半導體晶片都全部立即被封裝樹脂16封裝在基板上。將在半導體組件內的封裝樹脂16與基板15一起用切刀17切割。如圖3(I)中所示者，由是得到晶片暴露型半導體組件。
至此，參照實施例更詳細地說明本發明。不過，必須了解者，本發明絕不受此等特定實施例所限制。實施例1、2、5、6、9和10為本發明實施例，而實施例3、4、7、8、11和12為比較例。
實施例1 脫模膜P之製備例
在雙軸定向PET膜(商品名：GEC25，為Teijin DuPont Films Japan Limited所製，張力彈性模數：MD/TD=5,378/5,245 MPa)(厚度：25微米且寬度=1,200毫米)的一側上塗覆聚酯黏著劑(商品名：AG-9014A，為Asahi Glass Company,Limited所製)且予以乾燥而形成厚度為0.5微米之黏著劑層。對厚度12微米及寬度1,200 毫米的ETFE膜(商品名：Fluon ETFE Film 12N，為Asahi Glass Company,Limited所製)的一側面施以電暈處理。將該處理過的表面與該雙軸定向PET膜上塗有黏著劑的表面在40℃以乾式層合法黏合，由是將兩膜層合在一起。於將ETFE/PET兩層層合後，將一ETFE膜以相同方式層合在雙軸定向PET膜的另一側上。結果得到包括層合在一起的ETFE/PET/ETFE三層之脫模膜P。測量該脫模膜P在機器方向(MD)與橫向方向(TD)的加熱尺寸變化率(%)。測量值示於表1之中。加熱尺寸變化率係根據JIS K7133中所定方法測量，於JIS K7133的第6章操作(Operation)中溫度為180℃且加熱時間為30分鐘。
實施例2 脫模膜Q之製備例
按實施例1的相同方式製得包括經層合的ETFE/PET/ETFE三層之脫模膜Q，其中不同處在於使用厚度38微米的雙軸定向PET膜(商品名：GEC38，Teijin DuPont Films Japan Limited所製，張力彈性模數：MD/TD=3,437/3,493 MPa)及厚度為5微米的ETFE膜(Asahi Glass Company,Limited所製)(於其中一側有施以電暈處理)。測量脫模膜Q在機器方向(MD)與橫向方向(TD)中的加熱尺寸變化率(%)且將測量值顯示在表1中。加熱尺寸變化率係根據JIS K7133中所定方法測量，其中在JIS K7133的第6章操作(Operation)中，溫度為180℃且加熱時間為30分鐘。
實施例3 脫模膜R
使用厚度50微米的ETFE膜(商品名：Fluon ETFE Film 50N，為Asahi Glass Company,Limited所製造)作為脫模膜R。測量脫模膜R在機器方向(MD)和橫向方向(TD)中的加熱尺寸變化率(%)，且將測量值示於表1之中。加熱尺寸變化率係根據JIS K7133中所定方法測量，其中在JIS K7133的第6章操作(Operation)中溫度為180℃且加熱時間為30分鐘。
實施例4 脫模膜S
使用厚度25微米的PET膜(商品名：GEC25，為Teijin DuPont Films Japan Limited所製)作為脫模膜S。測量脫模膜S在機器方向(MD)和橫向方向(TD)中的加熱尺寸變化率(%)，且將測量值示於表1中。加熱尺寸變化率係根據JIS K7133中所定方法測量，於其中在JIS K7133的第6章操作(Operation)中溫度為180℃且加熱時間為30分鐘。
實施例5至8 QFN的製備例
分別使用實施例1至4所製脫模膜，根據圖2(A)至2(D)中所示程序用樹脂封裝120個半導體晶片以製造QFN。模子溫度為175℃，模塑壓力為8 MPa，模塑時間為100秒，且使用熱固性環氧樹脂為封裝樹脂。對圖2(C)中所示步驟製得在切割前之QFN目視觀察。確定在上述QFN諸引線終端之間的樹脂內有或沒有因脫模膜中的皺紋所形成的凹痕。另外，目視觀察切後的QFN，且將結果示於表2中，評定標準：○：沒有不含樹脂的部份；×：有不含樹脂的部份。對QFN的每一終端測量要得到的QFN托起高度且將結果示於表2之中，評定標準：○：可得到有利的托起高度，×：不能得到有利的托超高度。
實施例9至12晶片暴露型半導體組件之製備例
分別使用實施例1至4中所製脫模膜，根據圖3(E)至3(I)中所示程序，用樹脂封裝12個半導體晶片可製得一晶片暴露型半導體組件，模溫為175℃，模壓為12 MPa，模塑時間為150秒，且使用熱固性環氧樹脂作為封裝樹脂。對於圖3(H)所示步驟中得到的在切割前之晶片暴露型半導體組件目視觀察其中在半導體晶片周緣處的樹脂中之凹痕，且將結果示於表3中，評定標準為：○：周緣沒有觀察到凹痕；×：周緣有觀察到凹痕。目視觀察在半導體晶片表面上的樹脂覆蓋且將結果示於表3中，評定標準為：○：沒有觀察到樹脂覆蓋；×：有觀察到樹脂覆蓋。目視觀察半導體晶片的破裂，且將結果示於表3中，評定標準：○：沒有半導體晶片破裂；×：某些半導體晶片破裂。針對圖3(G)中所示步驟，用樹脂填充模子且將模子分開後所得半導體組件，評估在剝開脫模膜時的脫離性，且將結果示於表3中，評定標準：○：脫模膜可容易剝離；×：脫模膜黏著在半導體組件且不能剝離。
在使用本發明脫模膜製造半導體組件時，可以防止在用樹脂封裝半導體晶片時因為所形成的脫模膜中之皺紋所致半導體組件中凹痕之形成。再者，可以防止樹脂覆蓋現象。另外，在製造其中終端表面從封裝樹脂暴露出的半導體組件，例如QFN之中，可以得到有利的托起高度。另外，於本發明脫模膜中，由氟樹脂製成的膜之厚度可視需要選擇。因此，在使用該脫模膜製造半導體組件之時，可視需要調整托起高度。在製造晶片暴露型半導體組件之中，可以壓制在製造中的晶片破裂。
於2004年6月29日提出申請的日本專利申請第2004－191258號之整個揭示內容，包括說明書、申請專利範圍、圖式和摘要都將全文以引用方式納入本文。
1．．．脫模膜
2．．．基材膜
3．．．氟樹脂膜
4，12．．．上模
5，13．．．下模
6，14．．．半導體晶片
7．．．終端
8，16．．．封裝樹脂
9．．．終端的頂表面
10．．．封裝樹脂的頂部表面
11．．．四方平板無接腳封裝
15．．．基板
16．．．外圍樹脂
17．．．切刀
圖1為圖解說明本發明脫模膜一例子之斷面圖。
圖2(A)、2(B)、2(C)和2(D)為圖解說明使用本發明脫模膜製造QFN的程序之斷面圖。
圖3(E)、3(F)、3(G)、3(H)和3(I)皆為圖解說明使用本發明脫模膜製造晶片暴露型半導體組件的程序之斷面圖。
1．．．脫模膜
2．．．基材膜
3．．．氟樹脂膜

Claims (5)

  1. 一種使用脫模膜於封裝半導體晶片或製造半導體包裝件之用途，其中該脫模膜為一種積層膜，其包括一由定向聚酯樹脂膜所構成的基材膜和一經層合於該基材膜的至少一側上之由氟樹脂製成的膜，其中該基材膜與氟樹脂膜係經由厚度0.1至3微米的黏著劑層而層壓，及其中該基材膜在180℃下在定向方向具有從150至400 MPa的張力彈性模數。
  2. 根據申請專利範圍第1項之用途，其中該氟樹脂為一種乙烯-四氟乙烯共聚物樹脂。
  3. 根據申請專利範圍第1項之用途，其中加熱該積層膜所得尺寸變化度在沿著機器方向和沿著橫向方向都在-10至+5%的範圍之內，其中加熱下的尺寸變化度係根據在JIS K7133中所定的方法測量，其中在JIS K7133第6章操作(Operation)中該溫度為180℃且加熱時間為30分鐘。
  4. 根據申請專利範圍第1項之用途，其中該半導體包裝件為其中多個終端之表面係從封裝樹脂暴露出之半導體包裝件。
  5. 根據申請專利範圍第1項之用途，其中該半導體包裝件為具有一暴露面之半導體包裝件，且該暴露面在半導體晶片的一部份沒有用樹脂模塑。
TW94121653A 2004-06-29 2005-06-28 半導體晶片封裝用之脫模膜 TWI393621B (zh)

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JP2004191258 2004-06-29

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