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JP4343943B2 - 半導体装置製造用の耐熱性粘着テープ - Google Patents

半導体装置製造用の耐熱性粘着テープ Download PDF

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JP4343943B2
JP4343943B2 JP2006317581A JP2006317581A JP4343943B2 JP 4343943 B2 JP4343943 B2 JP 4343943B2 JP 2006317581 A JP2006317581 A JP 2006317581A JP 2006317581 A JP2006317581 A JP 2006317581A JP 4343943 B2 JP4343943 B2 JP 4343943B2
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resistant
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康弘 天野
広行 近藤
卓司 桶結
好夫 寺田
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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Description

本発明は、半導体装置の製造に用いる耐熱性粘着テープに関する。
近年、ＬＳＩの実装技術において、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ／Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）技術が注目されている。この技術のうち、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ ｐａｃｋａｇｅ）に代表されるリード端子がパッケージ内部に取り込まれた形態のパッケージについては、小型化と高集積の面で特に注目されるパッケージ形態のひとつである。このようなＱＦＮの製造方法のなかでも、近年では複数のＱＦＮ用チップをリードフレームのパッケージパターン領域のダイパッド上に整然と配列し、金型のキャビティ内で、封止樹脂にて一括封止したのち、切断によって個別のＱＦＮ構造物に切り分けることにより、リードフレーム面積あたりの生産性を飛躍的に向上させる製造方法が、特に注目されている。
このような、複数の半導体チップを一括封止するＱＦＮの製造方法においては、樹脂封止時のモールド金型によってクランプされる領域はパッケージパターン領域より更に外側に広がった樹脂封止領域の外側だけである。従って、パッケージパターン領域、特にその中央部においては、アウターリード面をモールド金型に十分な圧力で押さえることができず、封止樹脂がアウターリード側に漏れ出すことを抑えることが非常に難しく、ＱＦＮの端子等が樹脂で被覆されるという問題が生じ易い。
このため、上記の如きＱＦＮの製造方法に対しては、リードフレームのアウターリード側に耐熱性粘着テープを貼り付け、この耐熱性粘着テープの自着力（マスキング）を利用したシール効果により、樹脂封止時のアウターリード側への樹脂漏れを防ぐ製造方法が特に効果的と考えられる。
このような製造方法において、リードフレーム上に半導体チップを搭載した後、あるいはワイヤボンディングを実施した後から耐熱性粘着テープの貼り合せを行うことは、ハンドリングの面で実質的に困難であることから、耐熱性粘着テープは最初の段階でリードフレームのアウターパット面に貼り合わせられ、その後、半導体チップの搭載工程やワイヤボンディングの工程を経て、封止樹脂による封止工程まで貼り合わせられることが望ましい。したがって、耐熱性粘着テープとしては、単に封止樹脂の漏れ出しを防止するだけでなく、半導体チップの搭載工程に耐える高度な耐熱性や、ワイヤボンディング工程における繊細な操作性に支障をきたさないなど、これらのすべての工程を満足する特性が要求される。この要求を満足するテープとして耐熱性粘着テープが開発されている（特許文献１）。
しかしながら、ワイヤボンディング、樹脂封止等の工程が行われる高温時では粘着剤は従来の粘着特性を発揮することが難しく、著しく対被着体粘着力が低下する。そのためワイヤボンディング時の衝撃などにより被着体より粘着テープが剥離してしまい、その結果、樹脂封止時に封止樹脂がリードフレーム／粘着テープ間に漏れる等の問題点が生じることがある。
特開２００４−１４９３０号公報
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、近年の細密なＱＦＮの中でも、とくに多数のパッケージを同時に封止する大型のマトリックスパターンタイプに対しても、耐熱性粘着テープにより封止工程での樹脂漏れを好適に防止しながら、しかも貼着したテープが一連の工程やテープの剥離工程で支障を来たしにくい半導体装置の製造を可能とする耐熱性粘着テープを提供することにある。
本願の発明者らは、前記の従来の課題を解決すべく、耐熱性粘着テープの物性、材料、厚み等について鋭意検討した。その結果、基材層と、親水性層状珪酸塩と粘着剤を含む粘着層とによって構成される耐熱性粘着テープを用いることにより前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の要旨は、
（１）アウターパッド側に耐熱性粘着テープを貼り合わせた金属製のリードフレームのダイパッド上に半導体チップをボンディングする搭載工程と、封止樹脂により半導体チップ側を片面封止する封止工程と、封止された構造物を個別の半導体装置に切断する切断工程とを、少なくとも含む半導体装置の製造方法に用いる耐熱性粘着テープであって、前記耐熱性粘着テープが、基材層と、親水性層状珪酸塩と粘着剤を含む粘着層とを含み、該親水性層状珪酸塩の含有量が粘着剤100重量部に対して10重量部以上40重量部以下であり、前記粘着層が乳化剤の存在下で乳化重合して得られた共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤を含むことを特徴とする半導体装置製造用の耐熱性粘着テープ、及び、
（２）金属製のリードフレームのダイパッド上に半導体チップをボンディングする搭載工程と、封止樹脂により半導体チップ側を片面封止する封止工程と、封止された構造物を個別の半導体装置に切断する切断工程とを、少なくとも含む半導体装置の製造方法において、基材層と、親水性層状珪酸塩と粘着剤を含む粘着層とを含み、該親水性層状珪酸塩の含有量が粘着剤100重量部に対して10重量部以上40重量部以下であり、前記粘着層が乳化剤の存在下で乳化重合して得られた共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤を含む耐熱性粘着テープを前記リードフレームのアウターパッド側に貼り合わせることを特徴とする、半導体装置の製造方法に関する。
前記半導体装置の製造方法において用いる耐熱性粘着テープは、１７５℃雰囲気下にて測定される粘着力が０．２Ｎ／１９ｍｍ幅以上であることが好ましい。
前記半導体装置の製造方法において用いる耐熱性粘着テープは、ステンレス板に貼り合わせた状態で２００℃にて1時間加熱後に、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて測定される粘着力が５．０Ｎ／１９ｍｍ幅以下であることが好ましい。測定は常温（２３℃）で行なわれる。
本発明の耐熱性粘着テープは封止工程での樹脂漏れを好適に防止することができ、親水性層状珪酸塩を用いることにより、粘着剤の凝集力が高まり、半導体製造工程における温度雰囲気下での対被着体粘着力を保持することができる。また、２００℃程度での高温加熱処理後でも被着体に対して糊残りをすることなく剥離することができる。更に、高温加熱処理時にも分解されにくい共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤を用いることにより、ガスの発生量を少なくすることができる。発生ガス量の低減は、半導体チップの汚染を抑制し、また剥離力を低減できるので剥離性にも優れており、被着体への糊残りも生じない。耐熱性粘着テープにより封止工程での樹脂漏れを好適に防止しながら、しかも貼着した耐熱性粘着テープが一連の工程やテープの剥離工程で、支障を来たしにくい半導体装置の製造が可能となる。
本発明の耐熱性粘着テープは、基材層と、親水性層状珪酸塩と粘着剤を含む粘着層とを含むものである。基材層の材料としては、粘着層の基部となるものであれば特に限定されず、例えば、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、ポリエチレンサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリサルフォン（ＰＳＦ）フィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリアリレート（ＰＡＲ）フィルム、アラミドフィルム、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの樹脂材料が挙げられる。
基材層の厚みは、折れや裂けを防止するため５μｍ以上が好ましく、好適なハンドリング性に鑑みて１０〜１００μｍがさらに好ましい。
本発明の粘着層は、親水性層状珪酸塩と粘着剤を含むことを特徴とする。
上記粘着層は、親水性層状珪酸塩を含有する。親水性層状珪酸塩とは、主に二次元構造を有する粘土層が積み重なることによって結晶構造をなしている粘土鉱物をさす。また、親水性層状珪酸塩は溶媒中に加えることにより膨潤し、各層間距離が広がるという特性を有するだけでなく、その構造を有したまま層間にイオンや分子を取り込むことが出来るという特性を有する。本発明に用いる親水性層状珪酸塩は、水分散型アクリル系粘着剤中に分散可能な親水性層状珪酸塩であれば、特に限定はされないが、例えば、スメクタイト、サポナイト、ソーコナイト、スチブンサイト、ヘクトライト、マーガライト、タルク、金雲母、クリソタイル、緑泥岩、バーミキュライト、カオリナイト、白雲母、ザンソフィライト、ディッカイト、ナクライト、パイロフィライト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、テトラシリリックマイカ、ナトリウムテニオライト、アンチゴライト、ハロイサイトなどを挙げることができる。前記親水性層状珪酸塩は、天然物または合成物のいずれであってもよく、これらの１種または２種以上を用い得る。特に、平均長さは好ましくは０．０１〜１００μｍ、より好ましくは０．０５〜１０μｍ、アスペクト比は好ましくは２０〜５００、より好ましくは５０〜２００であるものを好適に用いることができる。
前記親水性層状珪酸塩の含有量は、特に限定されるものではないが、被着体に応じて、耐熱性が得られるよう添加量が適宜に決定される。たとえば、本発明の耐熱性粘着テープにおいて、粘着剤１００重量部に対しては、通常好ましくは４０重量部以下、さらに好ましくは３０重量部以下に配合することにより耐熱性を発現させることが可能となる。４０重量部より多いと、粘着剤の粘着特性を喪失させるおそれがある。また、１重量部未満では耐熱性が発現しにくいことから、好ましくは１重量部以上、より好ましくは１０重量部以上である。このため添加量を目安に剥離力に応じた調整をすることが望ましい。ここで親水性層状珪酸塩を配合する粘着剤とは、例えば粘着剤のみからなるものをいう。
また本発明の粘着層に用いられる粘着剤は、耐熱性を有するものであれば特に制限されず、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等が挙げられる。さらにアクリル系粘着剤としては、水分散型アクリル系粘着剤等が好適に用いられる。
本発明に用いられる水分散型アクリル系粘着剤は、アルキル基の炭素数が４〜１２の（メタ）アクリル酸アルキルエステルを主成分とし、かつカルボキシル基含有単量体を含有する単量体を、乳化剤の存在下に乳化重合することにより得られる共重合体エマルションを含有する。
アルキル基の炭素数が、４〜１２の（メタ）アクリル酸アルキルエステルは、アクリル酸またはメタクリル酸と炭素数が、４〜１２のアルコールとのエステルであって、具体的には、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ)アクリル酸２−エチルへキシル、（メタ)アクリル酸イソノニル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸シクロペンチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸イソボロニルなどが挙げられ、これらの中からその１種または２種以上が用いられる。
水分散型アクリル系粘着剤成分である共重合体エマルションを構成する単量体中には、アルキル基の炭素数が４〜１２の（メタ）アクリル酸アルキルエステルのほかに、被着体への接着力を向上させること、得られる共重合体エマルションを後架橋するための架橋点を導入すること、粘着剤の凝集力を高めること、中和によって機械的安定性を向上させることの少なくとも1つの達成を目的とし、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルと共重合可能な官能基含有単量体としてカルボキシル基含有単量体を含有している。カルボキシル基含有単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸などが挙げられる。これらの中からその１種または２種以上が用いられる。
また、被着体への接着力を向上させること、得られる共重合体エマルションを後架橋するための架橋点を導入すること、粘着剤の凝集力を高めることの少なくとも1つの達成を目的として、上記成分と共重合可能なカルボキシル基以外の他の官能基含有単量体や改質用単量体を使用してもよい。
上述のカルボキシル基以外の他の官能基含有単量体としては、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシブチルなどの水酸基含有単量体、（メタ）アクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミドなどのアミド基含有単量体、（メタ）アクリル酸２−（Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノ）エチルなどのアミノ基含有単量体、（メタ）アクリル酸グリシジルなどのグリシジル基含有単量体、（メタ）アクリル酸プロピルトリメトキシシラン、（メタ）アクリル酸プロピルジメトキシシラン、（メタ）アクリル酸プロピルトリエトキシシランなどのアルコキシシリル基含有単量体、（メタ）アクリロニトリル、Ｎ−（メタ）アクリロイルモルホリン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンなどが挙げられる。これらの官能基含有単量体は、その1種を単独でまたは２種以上を使用できる。
上述の改質用単量体としては、（メタ)アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸イソプロピルなどのアルキル基の炭素数が１〜３の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸トリデシル、（メタ）アクリル酸ステアリルなどのアルキル基の炭素数が１３〜１８の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、酢酸ビニル、スチレン、ビニルトルエンなどがあげられる。また、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の二つ以上の重合性官能基を有するものが挙げられる。これら改質用単量体もその1種を単独でまたは２種以上を使用できる。
これらの単量体は、アルキル基の炭素数が４〜１２の（メタ)アクリル酸アルキルエステルと、カルボキシル基含有単量体が、上述の目的を満足し、かつ使用するカルボキシル基含有単量体、カルボキシル基以外の官能基含有単量体、及び改質用単量体の全含有単量体を合計として、例えば親水性層状珪酸塩のみを含有する粘着剤１００重量部に対して添加する場合、好ましくは５０重量部以下、より好ましくは２０重量部以下、さらに好ましくは０．５〜１０重量部の割合で使用する。
水分散型アクリル系粘着剤を乳化重合する際に使用する乳化剤としては、乳化重合において用いられるアニオン系乳化剤やノニオン系乳化剤を特に制限なく使用できる。たとえば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアクリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウムなどのアニオン系乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどのノニオン系乳化剤などが挙げられる。乳化剤の含有量は、例えば親水性層状珪酸塩のみを含有する粘着剤１００重量部に対して添加され、０．２〜１０重量部が好ましく、０．５〜５重量部がより好ましい。
本発明で用いられる水分散型アクリル系粘着剤は、上記共重合体エマルションを主剤成分とし、これに必要により、架橋剤を含有させることができる。例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、ヒドラジル系化合物などが挙げられる。架橋剤の含有量は、特に制限されるものではないが、粘着層全体としてあまりに柔らかい場合は、ワイヤボンディング時にボンディングワイヤを接続しようとしても、粘着テープを貼り合わせリードフレームを十分に固定しておくことが粘着剤の弾性力によって阻害され、結果的に加圧による圧着エネルギーを緩和してしまい、ボンディング不良が発生してしまうおそれがある。架橋剤の含有量は、例えば親水性層状珪酸塩と前記共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤１００重量部に対して０．１〜１５重量部添加するのが好ましく、１．０〜１０重量部添加するのがより好ましい。このような共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤は適切な粘着力やせん断貯蔵弾性率を得やすいことから、本発明に最も好適な粘着剤である。また本発明の共重合エマルション含有水分散アクリル系粘着剤は、高温下でも分解されにくくなるので、発生ガス量を抑えること、半導体チップの汚染または損傷を防ぐことができる。
また、耐熱性粘着テープを構成する粘着剤は、その粘着機能の面からある程度の弾性を有するのが好ましい。一方、粘着層全体としてあまりに柔らかい場合は、ワイヤボンディング時にボンディングワイヤを接続しようとしても、耐熱性粘着テープを貼りあわせたリードフレームを十分に固定しておくことが粘着剤の弾性力によって阻害され、結果的に加圧による圧着エネルギーを緩和してしまい、ボンディング不良が発生してしまう。
このようなボンディング不良を引き起こさず、かつ封止工程では樹脂漏れを防止できる十分な粘着力を確保する、いわば相反する性能を確保するために、粘弾性スペクトロメーターにより、周波数１Ｈｚ、昇温速度５℃／分にて測定された、２００℃における粘着剤のせん断貯蔵弾性率が、好ましくは１．０×１０4 Ｐａ以上、より好ましくは、１．０×１０5 Ｐａ以上とするのが、粘着層全体としてのクッション性をわずかにとどめることが可能になり、ワイヤボンディング強度が得られ好ましい。なお、前記せん断貯蔵弾性率が大きくなりすぎると、耐熱性粘着テープのリードフレームへの段差追従性が低下する傾向があり、モールド時に封止樹脂がブリードを生じるおそれがあることから、前記せん断貯蔵弾性率は１．０×１０8 Ｐａ以下であるのが好ましく、０．５×１０8 Ｐａ以下であるのがより好ましい。
本発明の粘着層の厚みは特に限定されるものではないが、ワイヤボンディング時に粘着層全体としてのクッション性をわずかにとどめるために厚すぎる構成は好ましくなく、一方で封止工程においても十分なシール性を得るためにはある程度の厚さが必要である。このような相反する両特性をバランスよく達成できる粘着層の厚みは、好ましくは１〜５０μｍ、より好ましくは５〜２５μｍであることが好適である。
本発明の耐熱性粘着テープは、基材層の上へ直接またはセパレーター上の形成した粘着層を基材上に移着して間接的に粘着層を形成してなるものである。このような耐熱性粘着テープを調製するには、粘着剤を基材もしくはセパレーターに薄層塗布し、乾燥すればよい。また、本発明の粘着テープの「耐熱性」とは、加熱プロセス後、粘着テープを被着体から引剥した際に目視できる粘着剤の残渣がないことをいう。
前記半導体装置の製造方法において用いる耐熱性粘着テープは、１７５℃雰囲気下にてＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて測定される粘着力が０．２Ｎ／１９ｍｍ幅以上が好ましく、０．３Ｎ／１９ｍｍ幅以上がより好ましく、０．５Ｎ／１９ｍｍ幅以上がさらに好ましい。０．２Ｎ／１９ｍｍ幅未満になると粘着力が低すぎるため、被着体と粘着テープとの間で剥離が生じる。
本発明の前記耐熱性粘着テープの粘着力は、粘着層の面をステンレス板に貼り合わせた状態で２００℃にて１時間加熱した後に、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて測定される２３℃の粘着力が５．０Ｎ／１９ｍｍ幅以下である場合に、封止工程での樹脂漏れ防止に必要な粘着力が確実に得られると共に、封止工程後の引き剥がしが容易になり、封止樹脂の破損も生じなくなる。前記粘着力は、より好ましくは２．０Ｎ／１９ｍｍ幅以下である。粘着力が５．０Ｎ／１９ｍｍ幅より大きいと、粘着層とリードフレームもしくは封止樹脂との粘着力が強固なため、粘着層を無理に引き剥がすと粘着層の表層が完成したパッケージに残ってしまい、良好なパッケージが得難い。なお、前記粘着力は、封止工程での樹脂漏れを好適に防止するには、０．０５Ｎ／１９ｍｍ幅以上が好ましく、０．１Ｎ／１９ｍｍ幅以上がさらに好ましい。
次に本発明の耐熱性粘着テープを用いた半導体装置の製造について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の半導体装置の製造方法の一例の工程図である。
本発明の半導体装置の製造方法は、図１に示すように、半導体チップ１５の搭載工程と、封止樹脂１７による封止工程と、封止された構造物２１を切断する切断工程とを少なくとも含むものである。
搭載工程は、図１（ａ）〜（ｂ）に示すように、アウターパッド側（各図の下側）に耐熱性粘着テープ２０を貼り合わせた金属製のリードフレーム１０のダイパッド１１ｃ上に半導体チップ１５をボンディングする工程である。
リードフレーム１０とは、例えば銅などの金属を素材としてＱＦＮの端子パターンが刻まれたものであり、その電気接点部分には、銀，ニッケル，パラジウム，金などの素材で被覆（めっき）されている場合もある。リードフレーム１０の厚みは、１００〜３００μｍが一般的である。なお、部分的にエッチングなどで薄く加工されている部分は、この限りではない。
リードフレーム１０は、後の切断工程にて切り分けやすいよう、個々のＱＦＮの配置パターンが整然と並べられているものが好ましい。例えば図２に示すように、リードフレーム１０上に縦横のマトリックス状に配列された形状などは、マトリックスＱＦＮあるいはＭＡＰ−ＱＦＮなどと呼ばれ、もっとも好ましいリードフレーム形状のひとつである。とくに近年では、生産性の観点から1枚のリードフレーム中に配列されるパッケージ数を多くするため、これらの個々のパッケージが細密化されるばかりでなく、一つの封止部分で多数のパッケージを封止できるよう、これらの配列数も大きく拡大してきている。
図２（ａ）〜（ｂ）に示すように、リードフレーム１０のパッケージパターン領域１１には、隣接した複数の開口１１ａに端子部１１ｂを複数配列した、ＱＦＮの基板デザインが整然と配列されている。一般的なＱＦＮの場合、各々の基板デザイン（図２（ａ）の格子で区分された領域）は、開口１１ａの周囲に配列された、アウターリード面を下側に有する端子部１１ｂと、開口１１ａの中央に配置されるダイパッド１１ｃと、ダイパッド１１ｃを開口１１ａの４角に支持させるダイバー１１ｄとで構成される。
耐熱性粘着テープ２０は、少なくともパッケージパターン領域１１より外側に貼着され、樹脂封止される樹脂封止領域の外側の全周を含む領域に貼着するのが好ましい。リードフレーム１０は、通常、樹脂封止時の位置決めを行うための、ガイドピン用孔１３を端辺近傍に有しており、それを塞がない領域に貼着するのが好ましい。また、樹脂封止領域はリードフレーム１０の長手方向に複数配置されるため、それらの複数領域を渡るように連続して耐熱性粘着テープ２０を貼着するのが好ましい。
上記のようなリードフレーム１０上に、半導体チップ１５、すなわち半導体集積回路部分であるシリコンウエハ・チップが搭載される。リードフレーム１０上にはこの半導体チップ１５を固定するためダイパッド１１ｃと呼ばれる固定エリアが設けられており、このダイパッド１１ｃヘのボンディング（固定）の方法は導電性ペースト１９、接着テープ、接着剤など各種の方法が用いられる。導電性ペーストや熱硬化性の接着剤等を用いてダイボンドする場合、一般的に１５０〜２００℃程度の温度で３０分〜９０分程度加熱キュアする。
一般的には、これに続いて、前記リードフレームの端子部先端と前記半導体チップ上の電極パッドとをボンディングワイヤで電気的に接続する結線工程が行なわれる。結線工程は、図１（ｃ）に示すように、リードフレーム１０の端子部１１ｂ（インナーリード）の先端と半導体チップ１５上の電極パッド１５ａとをボンディングワイヤ１６で電気的に接続する工程である。ボンディングワイヤ１６としては、例えば金線あるいはアルミ線などが用いられる。一般的には１２０〜２５０℃に加熱された状態で、超音波による振動エネルギーと印加加圧による圧着エネルギーの併用により結線される。その際、リードフレーム１０に貼着した耐熱性粘着テープ２０面を真空吸引することで、ヒートブロックに確実に固定することができる。なお、上記では半導体チップ１５をフェイスアップ実装して結線工程を行なう場合を示したが、半導体チップ１５をフェイスダウン実装した場合には、リフロー工程が適宜に施される。
封止工程は、図１（ｄ）に示すように、封止樹脂１７により半導体チップ１５側を片面封止する工程である。封止工程は、リードフレーム１０に搭載された半導体チップ１５やボンディングワイヤ１６を保護するために行われ、とくにエポキシ系の樹脂をはじめとした封止樹脂１７を用いて金型中で成型されるのが代表的である。その際、図３に示すように、複数のキャビティ１２を有する上金型１８ａと下金型１８ｂからなる金型１８を用いて、複数の封止樹脂１７にて同時に封止工程が行われるのが一般的である。具体的には、例えば樹脂封止時の加熱温度は１７０〜１８０℃であり、この温度で数分間キュアされた後、更に、ポストモールドキュアが数時間行われる。なお、耐熱性粘着テープ２０はポストモールドキュアの前に剥離するのが好ましい。
切断工程は、図１（ｅ）に示すように、封止された構造物２１を個別の半導体装置２１ａに切断する工程である。一般的にはダイサーなどの回転切断刃を用いて封止樹脂１７の切断部１７ａをカットする切断工程が挙げられる。
本発明の耐熱性粘着テープ２０は、基材層（２０ａ）と、親水性層状珪酸塩と粘着剤を含む粘着層（２０ｂ）とから少なくとも構成されている。
耐熱性粘着テープ２０は、あらかじめリードフレーム１０に貼着されていることから、前述の製造工程において加熱されることになる。たとえば、半導体チップ１５をダイボンドする場合、一般的に１５０〜２００℃程度の温度で３０分〜９０分程度加熱キュアする。ワイヤボンディングを行う場合は、例えば１２０〜２５０℃程度の温度で行われるが、一枚のリードフレーム１０からたくさんの半導体装置を製造する場合は、すべての半導体装置に対するボンディングが終了するまでの時間として、リードフレーム１枚あたり１時間以上を要することも考えられる。さらに、樹脂封止する場合も、樹脂が十分に溶融している温度である必要性から１７５℃程度の温度をかけることになる。したがって、耐熱性粘着テープ２０の基材層は、こういった加熱条件に対して耐熱性を満足する素材が用いられる。
このように、本発明においては、耐熱性粘着テープとして耐熱性を有する基材層を備えたものを使用している。この為、結線工程等で加熱されても、耐熱性粘着テープは熱膨張による反りやリードフレームからの剥離を生じ難い。また、耐熱性粘着テープは、高いシール効果を発揮することができる。よって、その様な耐熱性粘着テープがリードフレームのアウターパッド側に貼り付けられると、リードフレームの開口している部分も確実に塞ぐことができる。その結果、封止工程に於いて使用する封止樹脂が当該開口部分などから漏れるのを防止できる。従って、本発明の耐熱性粘着テープを用いることにより、歩留まりを向上して半導体装置を製造することができる。
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
実施例１
２５μｍ厚のポリイミドフィルム（東レデュポン製：カプトン１００Ｈ）を基材層として用いた。親水性層状珪酸塩として合成スメクタイト（コープケミカル（株）製、ルーセンタイト ＳＰＮ 平均粒径 ５０ｎｍ）を２０重量部含有したアクリル酸ｎ−ブチル１００重量部に対して、アクリル酸２重量部を単量体、ポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウム２重量部を乳化剤とする共重合体エマルションを含有する、水分散型アクリル系粘着剤を用いて、さらにこの親水性層状珪酸塩と共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤１００重量部に対して、エポキシ系架橋剤（三菱ガス化学製、Ｔｅｔａｄ−Ｃ）を０．５重量部添加した粘着剤を調製した。この親水性層状珪酸塩と共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤を用いて、厚さ１０μｍの粘着層を設けた耐熱性粘着テープを作製した。この親水性層状珪酸塩と共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤は、レオメトリック・サイエンティフィック社製のＡＲＥＳを用いて、周波数１Ｈｚ、昇温速度５℃／分、サンプルサイズφ７．９ｍｍのパラレルプレートによるせん断貯蔵弾性モードにて測定したところ、２００℃におけるせん断貯蔵弾性率が１．０×１０６ Ｐａであった。この耐熱性粘着テープの１７５℃雰囲気下の粘着力は０．３２Ｎ／１９幅ｍｍであった。この耐熱性粘着テープは、ステンレス板に貼り合わせた状態で２００℃にて１時間加熱後、ＪＩＳ Ｚ ０２３７に準じて測定された２３℃での粘着力が２．５Ｎ／１９ｍｍ幅であった。
この耐熱性粘着テープを、Ｎｉ／ＰｄおよびフラッシュＡｕめっきが施された一辺１６ＰｉｎタイプのＱＦＮが４個×４個に配列された銅製のリードフレームのアウターパッド側に貼り合わせた。このリードフレームのダイパッド部分に半導体チップをエポキシフェノール系の銀ペーストを用いて接着し、１８０℃にて１時間ほどキュアすることで固定した。
つぎに、リードフレームは耐熱性粘着テープ側から真空吸引する形で２００℃に加熱したヒートブロックに固定し、さらにリードフレームの周辺部分をウインドクランパーにて押さえて固定した。これらを、１１５ＫＨｚワイヤボンダー（新川製：ＵＴＣ−３００ＢＩｓｕｐｅｒ）を用いてφ２５μｍの金線（田中貴金属製ＧＭＧ−２５）にて下記の条件でワイヤボンディングを行った。なお、すべてのボンディングを完了するのに約１時間を要した。
ファーストボンディング加圧：８０ｇ ファーストボンディング超音波強度：５５０ｍＷ ファーストボンディング印加時間：１０ｍｓｅｃ セカンドボンディング加圧：８０ｇ セカンドボンディング超音波強度：５００ｍＷ セカンドボンディング印加時間：８ｍｓｅｃ
さらにエポキシ系封止樹脂（日東電工製，ＨＣ−３００Ｂ６）により、これらをモールドマシン（ＴＯＷＡ製，Ｍｏｄｅｌ−Ｙ−ｓｅｒｉｅｓ）を用いて、１７５℃で、プレヒート設定３秒、インジェクション時間１２秒、キュア時間９０秒にてモールドした後、耐熱性粘着テープを剥離した。なお、さらに１７５℃にて２時間ほどポストモールドキュアを行って樹脂を十分に硬化させた後、ダイサーによって切断して、個々のＱＦＮタイプ半導体装置を得た。
このようにして得られたＱＦＮは、高温下での粘着力を保持し、耐熱性粘着テープを糊残りなく容易に剥がすことができた。また封止樹脂のはみ出しを抑えるマスキング性能も良好である、完成したパッケージに対しても特に著しい付着汚染物などが認められない良好なパッケージを得ることができ、ガスの発生量を抑えることができた。
比較例１
耐熱性粘着テープを貼着していないリードフレーム単体に半導体チップをボンディングし、金型に挟み実施例１と同様の条件で封止樹脂を行ったところ、樹脂漏れが発生した。
比較例２
実施例１において、共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤の調製にあたって、親水性層状珪酸塩を添加しなかったこと以外は実施例１と同じ組成の共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤を調製した。また当該共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤を用いて、実施例１と同様にして耐熱性粘着テープを作製し、また実施例１と同様にしてＱＦＮを製造した。このようにして得られたＱＦＮは、封止樹脂の工程前に樹脂漏れが発生していた。なお、実施例１と同様にして測定された、共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤のせん断貯蔵弾性率は８．０×１０５Ｐａ、この粘着テープの１７５℃雰囲気下の粘着力は０．０５Ｎ／１９ｍｍ幅、この粘着テープの２００℃にて１時間加熱後に、２３℃での粘着力は３．０Ｎ／１９ｍｍ幅であった。
本発明の半導体装置の製造方法の一例を示す工程図である。 本発明におけるリードフレームの一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は要部拡大図、（ｃ）は樹脂封止後の状態を示す縦断面図である。 本発明における樹脂封止工程の一例を示す縦断面図である。
符号の説明
１０ リードフレーム
１１ パッケージパターン領域
１１ａ 開口
１１ｂ 端子部
１１ｃ ダイパッド
１１ｄ ダイバー
１２ キャビティ
１３ ガイドピン用孔
１５ 半導体チップ
１５ａ 電極パッド
１６ ボンディングワイヤ
１７ 封止樹脂
１７ａ 切断部
１８ 金型
１８ａ 上金型
１８ｂ 下金型
１９ 導電性ペースト
２０ 耐熱性粘着テープ
２０ａ 基材層
２０ｂ 粘着層
２１ 封止された構造物
２１ａ 半導体装置

Claims (6)

  1. アウターパッド側に耐熱性粘着テープを貼り合わせた金属製のリードフレームのダイパッド上に半導体チップをボンディングする搭載工程と、封止樹脂により半導体チップ側を片面封止する封止工程と、封止された構造物を個別の半導体装置に切断する切断工程とを、少なくとも含む半導体装置の製造方法に用いる耐熱性粘着テープであって、前記耐熱性粘着テープが、基材層と、親水性層状珪酸塩と粘着剤を含む粘着層とを含み、該親水性層状珪酸塩の含有量が粘着剤100重量部に対して10重量部以上40重量部以下であり、前記粘着層が乳化剤の存在下で乳化重合して得られた共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤を含むことを特徴とする半導体装置製造用の耐熱性粘着テープ。
  2. 前記粘着層の面をステンレス板に貼付し、１７５℃雰囲気下での粘着力が０．２Ｎ／１９ｍｍ幅以上である請求項１記載の耐熱性粘着テープ。
  3. 前記粘着層の面をステンレス板に貼付し、２００℃にて１時間加熱した場合の２３℃での粘着力が５．０Ｎ／１９ｍｍ幅以下である請求項１又は２記載の耐熱性粘着テープ。
  4. 金属製のリードフレームのダイパッド上に半導体チップをボンディングする搭載工程と、封止樹脂により半導体チップ側を片面封止する封止工程と、封止された構造物を個別の半導体装置に切断する切断工程とを、少なくとも含む半導体装置の製造方法において、基材層と、親水性層状珪酸塩と粘着剤を含む粘着層とを含み、該親水性層状珪酸塩の含有量が粘着剤100重量部に対して10重量部以上40重量部以下であり、前記粘着層が乳化剤の存在下で乳化重合して得られた共重合体エマルションを含有する水分散型アクリル系粘着剤を含む耐熱性粘着テープを前記リードフレームのアウターパッド側に貼り合わせることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
  5. 前記粘着層の面をステンレス板に貼付し、１７５℃雰囲気下での粘着力が０．２Ｎ／１９ｍｍ幅以上である請求項４記載の製造方法。
  6. 前記粘着層の面をステンレス板に貼付し、２００℃にて１時間加熱した場合の２３℃での粘着力が５．０Ｎ／１９ｍｍ幅以下である請求項４又は５記載の製造方法。
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