(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性基材上に粘着剤層を設けてなり、該粘着剤層が粘着剤１００体積部に対してフィラーを５〜５０体積部含有することを特徴とするリードフレームに剥離可能に貼着する半導体装置組立用マスクシート。
【請求項２】
前記耐熱性基材の１５０〜２５０℃における線膨張係数が５〜５０ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置組立用マスクシート。
【請求項３】
前記耐熱性基材が耐熱性フィルムであって、該耐熱性フィルムのガラス転位温度が１５０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置組立用マスクシート。
【請求項４】
前記耐熱性基材が金属箔であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置組立用マスクシート。
【請求項５】
前記耐熱性基材が粗化面を有する電解銅箔であり、且つ粗化面側に粘着剤層を設けることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置組立用マスクシート。
【請求項６】
前記フィラーがシリカであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置組立用マスクシート。
【請求項７】
前記粘着剤層の１５０〜２５０℃における弾性率が０．０５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置組立用マスクシート。
【請求項８】
前記粘着剤層の厚さが３〜３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置組立用マスクシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＱＦＮ（Quad Flat Non-lead）タイプの半導体装置の製造に使用されるマスクシートに関する。すなわち、本発明は半導体チップを金属のリードフレームに搭載し樹脂封止して半導体装置を組み立てる際に、リードフレームをモールド樹脂からマスクするために使用する半導体装置組立用マスクシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型パソコン、携帯電話の普及が進む今日、電子機器には更なる小型化、薄型化、多機能化が要求されている。この要求を実現するには、電子部品の小型化、高集積化は必須のことであるが、さらに電子部品の高密度実装技術が必要となる。そこで従来のＱＦＰ（Quad Flat Package）およびＳＯＰ（Small Outline Package）等の周辺実装型に代わって、ＣＳＰ（Chip Size Package）と呼ばれる面実装型のものが高密度実装可能なＩＣパッケージとして脚光を浴びている。またその中でも、特にＱＦＮ（Quad Flat Non-lead）と呼ばれるタイプのものは、従来のリードフレーム、ワイヤーボンディング、樹脂封止（モールド）の技術および装置によって作製できるために、主に１００ピン以下の小端子型パッケージの作製に使用されている。このＱＦＮは次のようにして作製される。すなわち、図１に示したようにリードフレーム１の片面に、耐熱性基材３上に粘着剤層２が形成されたマスクシートを、例えば加熱下に圧着して貼着する。ついで、そのリードフレームの反対面に半導体チップ５を搭載し、金ワイヤー４によりリードと半導体チップを接続する（図２）。次にモールド樹脂６によって樹脂封止した後（図３）、リードフレームからマスクシートを剥がし（図４）、最後に切断して個片化する（図５）。このようにＱＦＮの製造工程は、リードフレームに半導体チップを搭載する「ダイアタッチ工程」、半導体チップとリードフレームを金ワイヤーで接合する「ワイヤーボンド工程」、半導体チップを保護するためにエポキシ系樹脂で封止する「樹脂封止（モールド）工程」、マスクシートをリードフレームから剥がす「剥離工程」、上記封止物をブレードカッターにて個片化する「ダイシング工程」に別れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記ＱＦＮ製造用のマスクシートとしては、耐熱性フィルムにアクリル系粘着剤または天然ゴムやＳＢＲ等のゴムを主体としたゴム系粘着剤を塗布したものが使用されている。しかしながら、アクリル系粘着剤の場合は、半導体チップをリードフレームに接合するダイアタッチ工程において高温処理されるため、該粘着剤が熱により分解をはじめ、その分解物がリードフレームを汚染し金ワイヤー接合不良の原因になり、また樹脂封止（モールド）工程においては、粘着剤とリードフレームとの接着力が弱くなり、外部接続リード部分にモールド樹脂がはみ出す現象である「モールドフラッシュ」が発生するという問題があった。またゴム系粘着剤の場合は、該粘着剤とモールド樹脂及び／又はリードフレームとの接着力が強く、マスクシートをパッケージから剥がし難くなり、そのためゴム系粘着剤がリードフレームに残ってしまう現象である「糊残り」が発生するという問題およびリードフレームが変形する問題があった。また、従来はシリコーン粘着剤も使用されていた。 しかしシリコーン粘着剤は高温で処理されるワイヤーボンド及び樹脂封止工程において弾性率及び接着力が低くなる傾向にあった。ワイヤーボンド工程においては１５０〜２５０℃の熱と６０〜１２０ｋＨｚの超音波を併用して金ワイヤーを半導体チップのパッド部及びリードフレームにそれぞれ融着している。しかしリードフレームに接しているシリコーン粘着剤が１５０〜２５０℃の温度下では低弾性化するために超音波を吸収しやすくなり、リードフレームと金ワイヤーの接続不良を起こしていた。また、１５０〜２００℃の熱と５〜１０ＧＰａの圧力が付与される樹脂封止工程においては、シリコーン粘着剤はリードフレームとの接着力の低下が著しく、樹脂封止の圧力で粘着剤がリードフレームから剥がれ、モールドフラッシュが発生し、それにより個片化されたパッケージとそれを搭載する基板との接続不良が発生していた。
【０００４】
本発明は、従来の技術における上記のような問題を解決することを目的としてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、半導体装置の組み立てに際して、ワイヤーボンディング不良、モールド樹脂のはみ出し、粘着剤の糊残りを抑制し、安定してＱＦＮ等の半導体パッケージを生産することができるマスクシートを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を行った結果、特定の粘着剤を用いてマスクシートを作製することによって、上記の問題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の半導体装置組立用マスクシートは、耐熱性基材上に粘着剤層を設けてなり、該粘着剤層が粘着剤１００体積部に対してフィラーを５〜５０体積部含有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置組立用マスクシート（以下、マスクシートと略す）は、支持体となる耐熱性基材上に粘着剤層を積層したものである。ＱＦＮ等の半導体装置を作製する際、マスクシートは、ダイアタッチ工程、ワイヤーボンド工程および樹脂封止工程等で１５０〜２５０℃の雰囲気に曝され、耐熱性基材の線膨張係数が急激に増加するため、金属よりなるリードフレームとの熱膨張差が大きくなる。その場合、室温に戻したときに耐熱性基材とリードフレームとの熱膨張差により反りが発生し、それが原因となって、ダイアタッチ工程の後、反りが発生し、後工程である樹脂封止工程においてモールド金型の位置決めピンにリードフレームをセットできず、位置ずれ不良を起こすという問題が生じやすい。したがって、耐熱性基材の１５０〜２５０℃における線膨張係数は、５〜５０ｐｐｍ／℃が好ましく、特に１０〜４０ｐｐｍ／℃であることが好ましい。
【０００７】
また、本発明のマスクシートは、モールド工程後にモールド樹脂及びリードフレームから剥離するが、その際に粘着剤層がモールド樹脂及びリードフレームに残らないようにするため、耐熱性基材と粘着剤層との接着力をＳａ、モールド樹脂及びリードフレームと粘着剤層との接着力をＳｂとした場合にＳａ／Ｓｂ≧１．５であることが好ましい。Ｓａ／Ｓｂが１．５より小さい場合は剥離した際に粘着剤層がリードフレーム側に残り糊残りが発生しやすくなる。なお、耐熱性基材に粘着剤層を形成する前に、耐熱性基材の粘着剤層を設ける面にコロナ処理、プラズマ処理、プライマー処理等の耐熱性基材と粘着剤層との接着力Ｓａを高くするような処理を予め施すことが好ましい。
このような耐熱性基材としては耐熱性フィルムおよび金属箔などが挙げられる。
耐熱性基材として耐熱性フィルムを用いた場合は、前記リードフレームとの熱膨張差から生じるリードフレームとの位置ずれ不良の問題を防ぐため、該耐熱性フィルムのガラス転移温度（以下、Ｔｇと略す）は１５０℃以上であることが好ましい。これらの耐熱条件を満たす具体的な耐熱性フィルムとしては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、トリアセチルセルロース等のフィルムがあげられる。
【０００８】
また、耐熱性基材として金属箔を用いた場合は、前記リードフレームとの熱膨張差から生じる問題が生じにくいため好ましく、このような金属箔としては、金、銀、銅、白金、アルミ、マグネシウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、パラジウム、カドミウム、インジウム、錫、鉛等、及びこれらの金属を主成分とした合金等が使用でき、圧延金属箔でも電解金属箔でもよい。また、これらの金属及び合金上にメッキを施したものも使用できる。この中でも特に銅箔が前記線膨張係数を満足するために好ましい。銅箔としては特に粘着剤層との接着力が大きいために電解銅箔が好ましく、電解銅箔の粗化面側に粘着剤層を設ける方が好ましい。
【０００９】
本発明における耐熱性基材の線膨張係数は次のようにして求めることができる。すなわち、耐熱性基材を２５０℃で１時間加熱した後、加熱後の耐熱性基材を５×２５ｍｍにカットし、ＴＭＡ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ＡｎｌａｙＺｅｒ 、真空理工社製；ＴＭ９３００）に装着する。次に荷重１ｇで１５０から２５０℃までを３℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温したときのサンプルの伸びを計測し、下記式により求めることができる。
線膨張係数＝ΔＬ／Ｌ・Δｔ
［ΔＬ：サンプルの伸びた長さ（２５０℃のときの長さ−１５０℃のときの長さ）、Ｌ：サンプルのもとの長さ、Δｔ：測定温度差（２５０℃−１５０℃）］
【００１０】
本発明のマスクシートにおける粘着剤層は、上記耐熱性基材と同様に、ダイアタッチ工程、ワイヤーボンド工程、樹脂封止工程における熱履歴に対して、分解、劣化等の変化が少なく、安定した粘着力を持つことが必要である。また、マスクシートがリードフレームから剥離可能であるためには、マスクシートにおける粘着剤層の耐熱性基材に対する接着力が、モールド樹脂およびリードフレームに対する接着力よりも大きいことが必要である。このような条件を満足する粘着剤層を構成する粘着剤としては、アクリル系粘着剤または天然ゴムやＳＢＲ等のゴムを主体としたゴム系粘着剤でもよいが、シリコーン系粘着剤が耐環境特性にすぐれているため好ましい。
【００１１】
シリコーン系粘着剤としては、硬化反応形態から過酸化物を使用する有機過酸化物硬化タイプと白金触媒を用いる付加反応タイプに分かれるが、有機過酸化物は、その反応過程でラジカルの残査である低分子の有機物が発生し、リードフレームを汚染するため、付加反応タイプのシリコーン系粘着剤の方が本発明において好ましく用いられる。具体的なシリコーン系粘着剤としては、ポリジメチルシロキサンを主成分とするもの、およびポリアルキルアルケニルシロキサンとポリアルキル水素シロキサンを主成分とするもの等が好ましいものとしてあげられる。さらに、例えば、ポリオルガノシロキサンを主体とするシリコーン生ゴムとトリメチルシロキシケイ酸を主体とするシリコーンレジンとを結合させて得られるものをあげることができる。
【００１２】
また、本発明においては、粘着剤層中に粘着剤１００体積部に対して５〜５０体積部のフィラーを含有させる。更にフィラーの含有量は１０〜４０体積部が好ましい。含有量が５体積部未満である場合は、弾性率、接着力の向上が少ないため、ワイヤーボンド不良やモールドフッラシュが発生する。一方５０体積部を超える場合は逆に粘着剤層の凝集力が低下し接着力が低下してモールドフッラシュが発生する。
フィラーとしては、無機または有機フィラーが挙げられる。無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、窒化チタン、窒化珪素、窒化棚素、硼化チタン、硼化タングステン、炭化珪素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、マイカ、酸化亜鉛、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン又はこれ等の表面をトリメチルシロキシル基等で処理したもの等があげられ、有機フィラーとしては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ナイロン、シリコーン等があげられる。これらのフィラーの中でも特にシリカが粘着剤の弾性率を制御してワイヤーボンド不良やモールドフッラシュの発生を防ぐことができるため好ましい。
【００１３】
本発明のマスクシートにおける粘着剤層は、１５０〜２５０℃における弾性率が０．０５ＭＰａ以上、好ましくは０．０７ＭＰａ以上、更に好ましくは０．１ＭＰａ以上である。０．０５ＭＰａより低い場合では、ワイヤーボンド工程において金ワイヤーの接続不良を生じるという問題が発生しやすい。この場合の弾性率の測定は後述する実施例の条件にて弾性率測定装置（ｈａａｋｅ社製  商品名：レオストレス）で測定した値である。
【００１４】
耐熱性基材の上に粘着剤層を積層する方法としては、耐熱性基材上に直接粘着剤の溶液を塗布し、乾燥させるキャスティング方法、および離型性フィルム上に一旦粘着剤の溶液を塗布し、乾燥させ、形成された粘着剤層を耐熱性基材上に転写するラミネート方法が使用される。粘着剤層の膜厚は、３〜３０μｍであることが好ましい。
【００１５】
粘着剤層の上には、これを保護するために必要に応じて保護フィルムを設けることができる。保護フィルムとしては、離型性を有するフィルム、例えばポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム、及びその表面をシリコーン樹脂またはフッ素化合物で離型処理したフィルムが使用できる。該保護フィルムはリードフレームに貼着する際に剥離される。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
［実施例１］
（粘着剤層形成用塗布液の調製）
ポリアルキルアルケニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン社製  商品名：ＴＳＲ−１５１２、重量平均分子量５０００００、固形分濃度６０％）とポリアルキル水素シロキサン（ＧＥ東芝シリコーン社製  商品名：ＣＲ−５１、重量平均分子量１３００）を重量比１００：１で混合し粘着剤を得た。次にフィラーとしてシリカ(日本シリカ工業社製  商品名：Nipsil LP)を上記粘着剤１００体積部に対して２０体積部添加し、サンドミルで分散を行い粘着剤層形成用塗布液を得た。
（マスクシートの作製）
耐熱性基材として、Ｔｇが４９０℃、１５０〜２５０℃における線膨張係数が１６ｐｐｍ／℃のポリイミドフィルム（厚さ２５μｍ）を使用し、その上に上記粘着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚さが８μｍになるように塗布し、１６０℃で１５分間乾燥後、１４０℃で２４時間硬化させて本発明のマスクシートを得た。
【００１７】
［実施例２］
（粘着剤層形成用塗布液の調製）
ポリアルキルアルケニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン社製  商品名：ＴＳＲ−１５１２、重量平均分子量５０００００、固形分濃度６０％）とポリアルキル水素シロキサン（ＧＥ東芝シリコーン社製  商品名：ＣＲ−５１、重量平均分子量１３００）を重量比１００：１で混合し粘着剤を得た。次にフィラーとしてアルミナを上記粘着剤１００体積部に対して２０体積部添加し、サンドミルで分散を行い粘着剤層形成用塗布液を得た。
（マスクシートの作製）
耐熱性基材として、Ｔｇが４９０℃、１５０〜２５０℃における線膨張係数が１６ｐｐｍ／℃のポリイミドフィルム（厚さ２５μｍ）を使用し、その上に上記粘着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚さが８μｍになるように塗布し、１６０℃で１５分間乾燥後、１４０℃で２４時間硬化させて本発明のマスクシートを得た。
【００１８】
［実施例３］
（粘着剤層形成用塗布液の調製）
ポリアルキルアルケニルシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン社製  商品名：ＴＳＲ−１５１２、重量平均分子量５０００００、固形分濃度６０％）とポリアルキル水素シロキサン（ＧＥ東芝シリコーン社製  商品名：ＣＲ−５１、重量平均分子量１３００）を重量比１００：１で混合し粘着剤を得た。次にフィラーとしてシリカ(日本シリカ工業社製  商品名：Nipsil LP)を上記粘着剤１００体積部に対して２０体積部添加し、サンドミルで分散を行い粘着剤層形成用塗布液を得た。
（マスクシートの作製）
耐熱性基材として、３／４オンスの電解銅箔（三井金属鉱業社製  商品名：3EC−VLP、厚さ：２５μｍ）を使用し、該電解銅箔の粗化面側に上記粘着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚さが８μｍになるように塗布し、１６０℃で１５分間乾燥後、１４０℃で２４時間硬化させて本発明のマスクシートを得た。
【００１９】
［比較例１］
実施例１においてフィラーを含有させない以外は同様にして比較用のマスクシートを得た。
【００２０】
［比較例２］
（粘着剤層形成用塗布液の調製）
エポキシ樹脂（大日本インキ社製  商品名：エピクロンＨＰ−７２００）、エポキシ硬化剤（日本化薬社製  商品名：カヤハードＴＰＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体（日本合成ゴム社製  商品名：PNR−1H）を重量比で４５：１５：４０で混合し、フィラーを含有しない粘着剤層形成用塗布液を得た。
（マスクシートの作製）
耐熱性基材として、Ｔｇが４９０℃、１５０〜２５０℃における線膨張係数が１６ｐｐｍ／℃のポリイミドフィルム（厚さ２５μｍ）を使用し、その上に上記粘着剤層形成用塗布液を乾燥後の厚さが８μｍになるように塗布し、１３０℃で５分間乾燥させて、比較用のマスクシートを作製した。
【００２１】
［比較例３］
実施例１においてフィラーの含有量を、粘着剤１００体積部に対して５５体積部にした以外は同様にして比較用のマスクシートを得た。
【００２２】
次に前記実施例１〜３及び比較例１〜３で作製したマスクシートを下記の通り評価した。
［弾性率の測定］
実施例１〜３及び比較例１〜３で得た粘着剤層形成用塗布液を離型性フィルム上に塗布し上記実施例、比較例と同様な乾燥条件にて乾燥後、厚さ１ｍｍになるように積層して粘着剤層を得た。次にダイアタッチ工程の接着条件である１７５℃で２時間熱処理した。そのサンプルを７ｍｍφにカットし、離型性フィルムを剥離後、弾性率測定装置（ｈａａｋｅ社製  商品名：レオストレス）で周波数：１Ｈｚ、昇温速度：３℃／ｍｉｎ、温度範囲：１５０〜３００℃、荷重：１０Ｎの条件で測定した。
【００２３】
［接着力の測定］
実施例１〜３及び比較例１〜３で作成したマスクシートを１ｃｍ幅にカットし、銅材（三菱メテックス社製  商品名：ＭＦ−２０２）及びそれに金メッキした５０ｍｍ×１００ｍｍ×０．２５ｍｍｔの平板に圧着した。そして、１８０℃の雰囲気下で圧着したサンプルについて一方を平板に対して９０°方向に引き剥がした時の接着力を測定した。この場合、実用上必要とされる銅材への接着力は、金メッキの有無を問わず１０ｇ／ｃｍ以上である。
【００２４】
［ワイヤーボンド］
上記実施例１〜３、比較例１〜３で作製したマスクシートを外寸２００×６０ｍｍのＱＦＮ用リードフレーム（Ａｕ−Ｐｄ−ＮｉメッキＣｕリードフレーム、４×１６個の６４個マトリックス配列、パッケージサイズ１０×１０ｍｍ、８４ピン）にラミネートした。その後エポキシ系ダイアタッチ材でアルミ蒸着のダミーチップ（３ｍｍ□、厚さ０．４ｍｍ）をリードフレームのダイパット部に接着し、ワイヤーボンダー（カイジョー社製  商品名：ＦＢ１３１）で温度：２１０℃、周波数：１００ｋHz、荷重：１５０ｇｆ、時間：１０ｍｓｅｃ／ピンの条件にてリードピン先端とダミーチップを金ワイヤーで接続したときのリード側接続不良数を確認した。
【００２５】
［モールドフラッシュ］
上記ワイヤーボンドしたリードフレームをエポキシ系モールド樹脂（ビフェニルエポキシ系、フィラー量：８８重量％）で温度：１８０℃、圧力：１０MPa、時間：３分間の条件でトランスファーモールド(金型成型)した。その後マスクシート面を顕微鏡で観察しリードピン、ダイパッドの部分にモールド材が漏れているパッケージの数量を計測した。
【００２６】
【表１】
0003779601.tif 000002
【００２７】
なお、表１中の弾性率は１５０〜２５０℃における弾性率の最小値を示し、ワイヤーボンドはパッケージ1個分のリードピン８４本についてチップとワイヤーボンディングした時の発生した接続不良数を示し、モールドフラッシュは６４個のパッケージ中、モールド樹脂の漏れにより不良の発生した個数を示す。
表１から明らかなように、本発明のマスクシートは、金メッキの有無を問わず銅材への接着力が強く、ワイヤーボンドやモールドフラッシュにおける評価についても問題がなかった。また、リードフレーム及びモールド樹脂からマスクシートを剥離してもリードフレーム及びモールド樹脂に糊残りは生じていなかった。これに対して比較例１〜３の全てにおいて銅や金メッキに対して接着力が弱く、ワイヤーボンドにおける接続不良、モールドフラッシュにおけるモールド樹脂の漏れが発生していた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のマスクシートは、耐熱性に優れ、ワイヤーボンド時の弾性率が高いため不良が殆ど発生せず、またモールド時の粘着剤層の接着力が強いためモールド封止時の樹脂漏れを防ぐ事ができる。また粘着剤層が高分子樹脂を多く含有しており、粘着剤層の凝集力が強く、剥離時に糊残りを発生しにくく、そのためＱＦＮタイプの半導体装置のマスクシートとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  リードフレームにマスクシートを貼着した状態を示す断面図である。
【図２】  半導体チップを搭載して金ワイヤーで接続した状態を示す断面図である。
【図３】  樹脂封止した状態を示す断面図である。
【図４】  マスクシートを剥がした状態を示す断面図である。
【図５】  半導体装置を個片化した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１    リードフレーム
２    粘着剤層
３    耐熱性基材
４    金ワイヤー
５    半導体チップ
６    モールド樹脂
【図１】
0003779601.tif 000003
【図２】
0003779601.tif 000004
【図３】
0003779601.tif 000005
【図４】
0003779601.tif 000006
【図５】
0003779601.tif 000007