半导体装置制造用粘合薄片、半导体装置及其制造方法

专利名称：半导体装置制造用粘合薄片、半导体装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置制造用粘合薄片、使用该薄片得到的半导体装置及其制造方法，该薄片被可剥离地贴合在引线框架或配线基板上，优选用于制造QFN等半导体装置(半导体组件)。
本申请主张于2003年11月7日提交的日本专利申请第2003-378118号的优先权，其内容引用在本文中。
背景技术：
近年来，伴随手提型个人计算机、手提电话等电子器件的小型化、薄型化、多功能化，除了要求构成电子器件的电子部件小型化、高集成化之外，电子部件的高密度封装技术也是必要的。在这种背景下，代替现有QFP(Quad Flat Package)和SOP(Small Outline Package)等外围封装型半导体装置，开始着眼于可高密度封装的所谓CSP(Chip Size Package)的面封装型半导体装置。而且，由于在CSP中、特别是QFN(Quad Flat Non-lead)可采用现有半导体装置制造技术进行制造，因此主要用于100管脚pin或100管脚以下的少端子型半导体装置。
下面，基于图5A～5D简要说明现有的QFN制造方法。应予说明图5A～5D是将制造过程中的QFN在垂直于引线框架的半导体元件搭载面的方向上切断的简要剖面图。
首先，如图5A所示，准备具备多个半导体元件搭载部(芯片座(die pad)部)121和沿其外周配设的多条引线122的引线框架120，在其一侧表面上贴合在耐热性基材111上具备粘合剂层112的粘合薄片110。其次，如图5B所示，在引线框架120的各半导体元件搭载部121上搭载半导体元件130，经由接合线(bonding wire)131将其与引线框架120的引线122连接，用封装树脂140将半导体元件130等封装。接下来，如图5C所示，将粘合薄片110从引线框架120上剥离，得到配置了多个QFN 150的QFN单元。最后，如图5D所示，通过沿各QFN 150的周边对该QFN单元进行切割，可以制造出多个QFN 150。
如特开平6-18127号公报公开的内容所述，作为粘合薄片110中使用的粘合剂，通常使用环氧树脂/丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)系粘合剂或硅类粘合剂。
然而，对于使用环氧树脂/NBR类粘合剂或硅类粘合剂的现有粘合薄片而言，为了抑制从引线框架上剥离粘合薄片时在引线框架的剥离面上发生粘合剂残留，即所谓的“胶残留”，通常使粘合剂层的厚度为5μm左右，使层厚尽可能薄。因此，该现有粘合薄片存在以下问题。
如果使用粘合剂层薄的粘合薄片制造现有QFN 150，则由于粘合剂不会嵌入引线的间隙，而使粘合剂层表面与引线框架底面大致齐平(参照图5A)，因此，如图6A所示，引线框架的引线122底面(封装到配线基板等之上时的外部连接端子面)与封装树脂140底面处于大致齐平的位置。应予说明的是图6A是从图示右侧观察图5D所示的现有QFN的图，引线处于以特定节距排列的状态。
总之，现有QFN无法使作为外部连接端子的引线前端部突出于封装树脂面。该QFN在用软钎料封装到配线基板等之上时，在与封装树脂底面处于齐平位置的引线面上进行软钎焊。应予说明的是严格说来也可以对在切割QFN单元中的每个QFN时在侧面露出的引线进行软钎焊，但由于被用作外部连接端子的主要是与封装树脂底面处于齐平面位置的引线，因此，以下仅就该引线进行说明。
如果在图6A所示的QFN 150上安装钎料球160，则如图6B所示，钎料球160仅与引线122底面粘合，处于二维面粘合状态。因此，与软钎料从外部连接端子的底面横跨至侧面形成三维粘合来包围端子的QFP等周边封装型半导体装置相比，现有QFN在封装到配线基板上时的封装强度较低，而且配线基板的弯曲性等封装可靠性也较低。
而且，如图6C所示，如果在所封装的配线基板170的表面上存在异物171(例如灰尘等附着物或是配线等因部分受到机械性损伤而隆起的部位)，则根据其大小不同，异物171的高度不能被钎料球160的高度吸收，钎料球160无法良好地接触配线基板170，从而有可能导致导通不良，或者钎料球160容易从配线基板170上剥离。
另外，在制造QFN时的树脂封装工序中，一边加热至150～200℃，一边施加5～10GPa的压力，用树脂封装半导体元件等。因此，粘合薄片的粘合剂层被暴露于高温下，其粘合力(粘合剂层与引线框架之间的粘合强度)相对降低，而且，由于对封装树脂施加压力，因此有时发生粘合剂层从引线框架上部分剥离，封装树脂侵入并附着在引线或半导体元件搭载部的底面侧，即所谓的“树脂泄漏(树脂漏れ)”，引起产品不良。

发明内容
本发明是鉴于上述事实而完成的，目的在于提供一种半导体装置制造用粘合薄片，该薄片在制造QFN等半导体装置时，不必担心树脂泄漏和胶残留，而且可以提高获得的QFN等半导体装置在配线基板等之上的包封强度，能够提高包封可靠性。另外，本发明的目的还在于提供一种QFN等半导体装置及其制造方法，该半导体装置在制造时不必担心树脂泄漏和胶残留，在配线基板等之上的包封强度高，包封可靠性优良。
本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，发明了下述半导体装置制造用粘合薄片、以及半导体装置及其制造方法。
本发明的半导体装置制造用粘合薄片是在耐热性基材的一侧表面上具备粘合剂层、并且可剥离地贴合在引线框架或配线基板上的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，上述粘合剂层至少含有热固性树脂(a)和剥离性赋予成分(b)。
上述粘合剂层优选进一步含有热塑性树脂(c)。
作为剥离性赋予成分(b)，优选硅油。另外，在上述粘合剂层中，优选使所含有的剥离性赋予成分(b)处于与热固性树脂(a)、或者与热固性树脂(a)和热塑性树脂(c)化学结合的状态。
而且，上述粘合剂层在热固化后的150～250℃下的最小储能模量优选为1Mpa或1MPa以上。
作为上述耐热性基材，优选玻璃化温度为150℃或150℃以上、且热膨胀系数为5～50ppm/℃的耐热性树脂薄膜、或者热膨胀系数为5～50ppm/℃的金属箔。
另外，优选在上述粘合剂层的与上述耐热性基材相反侧表面上设置保护膜。
应予说明的是本说明书中“储能模量”的测定条件在“实施例”中进行说明。
本发明通过采用上述构成，得到一种半导体装置制造用粘合薄片，该半导体装置制造用粘合带在耐热性基材的一侧表面上具备粘合剂层、并且可剥离地贴合在引线框架或配线基板上，其特征在于，该薄片具有以下结构在被贴合到引线框架或配线基板上时，上述粘合剂层的一部分嵌入到引线框架或配线基板的间隙内。
本发明的半导体装置制造用粘合薄片优选具有以下结构上述粘合剂层的厚度为6μm或6μm以上，且在被贴合到引线框架或配线基板上时，上述粘合剂层以2μm或2μm以上的深度嵌入到引线框架或配线基板的间隙内。
本发明的半导体装置是在设置于引线框架或配线基板上的半导体元件搭载部搭载半导体元件、并用封装树脂封装该半导体元件而成的半导体装置，其特征在于，上述引线框架或配线基板的各外部连接端子前端部突出于上述封装树脂的底面。
应予说明的是在本说明书中，所谓外部连接端子的“前端部”、封装树脂的“底面”是指从厚度方向观察半导体装置时包封在配线基板等之上一侧的前端部分或表面。
本发明半导体装置的制造方法的特征在于依次具有以下工序将上述本发明的半导体装置制造用粘合薄片可剥离地贴合在具有半导体元件搭载部的引线框架或配线基板上，使上述粘合剂层的一部分嵌入引线框架或配线基板的间隙内的贴合步骤；在上述引线框架或配线基板的上述半导体元件搭载部搭载半导体元件，并使其与外部连接端子导通的工序；将上述引线框架或配线基板、以及上述半导体元件用树脂封装的工序；将上述半导体装置制造用粘合薄片从上述引线框架或配线基板上剥离的工序。
本发明的半导体装置制造用粘合薄片中，由于粘合剂层从引线框架或配线基板上剥离的剥离性优良，因此，如果用该薄片制造QFN等半导体装置，就不必担心发生胶残留。而且，由于只要使用本发明的半导体装置制造用粘合薄片来制造QFN等半导体装置，就可以在将其贴合在引线框架或配线基板上时，使粘合剂层的一部分嵌入引线框架或配线基板的间隙中，因此，不必担心在树脂封装工序中发生树脂泄漏。而且，由于可以使外部连接端子的前端部突出于封装树脂底面，因此，在将得到的半导体装置包封在配线基板等之上时，可以使软钎料在外部连接端子上进行三维接合，从而可以提高包封强度，并且可以提高包封可靠性。此外，由于存在前端部突出于封装树脂底面的外部连接端子，因此可以确保所包封的配线基板等与半导体装置之间的间隔比现有装置的间隔宽，从而可以减少起因于配线基板等表面上存在的异物等的导通不良，可以提高包封可靠性。
另外，通过使用本发明的半导体装置制造用粘合薄片，可以提供一种在制造时不必担心树脂泄漏或胶残留、对配线基板等的包封强度高、包封可靠性优良的QFN等半导体装置、及其制造方法。


图1为本发明的半导体装置制造用粘合薄片的简要剖面图。
图2为使用本发明半导体装置制造用粘合薄片制造QFN时优选使用的引线框架的平面图。
图3A～3F为示出使用本发明半导体装置制造用粘合薄片的QFN制造方法的工序图。
图4A～4C示出使用本发明半导体装置制造用粘合薄片得到的QFN的封装工序。
图5A～5D为示出使用现有半导体装置制造用粘合薄片的QFN制造方法的工序图。
图6A～6C示出使用现有半导体装置制造用粘合薄片得到的QFN的封装工序。
具体实施例方式
下面详细说明本发明。
本发明的粘合薄片(半导体装置制造用粘合薄片)10能够可剥离地贴合在引线框架或配线基板上，如图1给出的厚度方向剖面图所示，该薄片大致由耐热性基材11、以及在其一侧表面上形成的粘合剂层12构成。本发明的特征在于粘合剂层12的组成。
作为耐热性基材11，优选使用耐热性树脂薄膜或金属箔。
在制造QFN等半导体装置时，本发明的粘合薄片10在芯片粘合(die attach)工序、引线接合(wire bonding)工序和树脂封装工序中被暴露于150～250℃的高温中。在使用耐热性树脂薄膜作为耐热性基材11时，如果温度达到玻璃化温度(Tg)以上，则耐热性树脂薄膜的线膨胀系数就会急剧增加，使其与金属制引线框架等的热膨胀差增大，因此，在恢复室温时，贴合有粘合薄片的引线框架等有可能发生翘曲。由此，在贴合有粘合薄片的引线框架等发生翘曲时，在树脂封装工序中，有可能无法将引线框架等封装到模型的定位管脚上，从而引起位置偏差。因此，在使用耐热性树脂薄膜作为耐热性基材11时，其玻璃化温度优选为150℃或150℃以上，特别优选为180℃或180℃以上。并且，由于优选使其与金属制引线框架等的热膨胀差小，因此所使用的耐热性树脂薄膜在150～250℃下的热膨胀系数优选为5～50ppm/℃，特别优选为10～30ppm/℃。
作为具有上述特性的耐热性树脂薄膜，可列举出由聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、三乙酰基纤维素、聚醚酰亚胺等构成的薄膜。
在使用金属箔作为耐热性基材11时也同样地要求所使用的金属箔在150～250℃下的热膨胀系数优选为5～50ppm/℃，特别优选为10～30ppm/℃。作为此类金属箔，可列举出由金、银、铜、铂、铝、镁、钛、铬、锰、铁、钴、镍、锌、钯、铟、锡等构成的箔，以及以上述金属为主成分的合金箔或者它们的电镀箔等。
另外，在制造QFN等半导体装置时，为了防止在粘合薄片剥离工序中发生胶残留，耐热性基材11/粘合剂层12之间的粘合强度Sa与封装树脂和引线框架等/粘合剂层12之间的粘合强度Sb之比(粘合强度比)Sa/Sb优选为1.5或1.5以上。当Sa/Sb不足1.5时，在粘合薄片剥离工序中有可能发生胶残留，因此并不优选。
应予说明的是为了使粘合强度比Sa/Sb为1.5或1.5以上，在耐热性基材11为耐热性树脂薄膜的情况下，优选预先对形成粘合剂层12一侧的表面实施电晕放电处理、等离子处理、底涂处理、喷砂处理等用于提高耐热性树脂薄膜/粘合剂层之间的粘合强度Sa的处理。另外，金属箔按其制法可分为压延金属箔和电解金属箔，为了使粘合强度比Sa/Sb为1.5或1.5以上，在使用电解金属箔的同时，优选在粗面化一侧的表面上设置粘合剂层12。并且，在电解金属箔中，也特别优选使用电解铜箔。
在本发明中，粘合剂层12中含有作为必需成分的热固性树脂(a)和剥离性赋予成分(b)，优选进一步含有热塑性树脂(c)。
热固性树脂(a)是向粘合剂层12赋予良好的弹性和粘合性的成分，通过配合热固性树脂，在制造QFN等时可以表现出良好的引线接合性、树脂泄漏防止性。
作为其具体例，可列举出脲树脂、蜜胺树脂、苯并胍胺树脂、乙酰胍胺树脂、酚树脂、间苯二酚树脂、二甲苯树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、异氰酸酯树脂、环氧树脂、马来酰亚胺树脂、降冰片烯二酸酰亚胺(ナジイミド)树脂等。上述热固性树脂可以单独使用1种，也可以并用2种或2种以上。
特别是通过配合环氧树脂和/或酚树脂，能够得到粘合剂层12，该粘合剂层即使在引线接合序的处理温度下也能维持高弹性模量，并且即使在树脂封装工序的处理温度下也能维持与引线框架等之间的高粘合强度，因此是优选的。
剥离性赋予成分(b)是为了提高在制造QFN等时在粘合薄片剥离工序中的剥离性、并防止胶残留而配合的成分。作为其具体例，可列举出非改性硅油、改性硅油等。
作为非改性硅油，可列举出二甲基聚硅氧烷型、甲基氢化聚硅氧烷型、甲基苯基聚硅氧烷型等。
作为改性硅油，可以使用对热固性树脂(a)、或者热固性树脂(a)和热塑性树脂(c)具有反应性的反应性硅油、以及对于上述树脂没有反应性的非反应性硅油中的任一种。作为前者的反应性硅油，可列举出氨基改性型、环氧基改性型、羧基改性型、甲醇改性型、甲基丙烯酸改性型、巯基改性型、苯酚改性型等；作为后者的非反应性硅油，可列举出聚醚改性型、甲基苯乙烯基改性型、烷基改性型、脂肪酸酯改性型、烷氧基改性型、氟改性型等。
上述硅油可以单独使用1种，也可以并用2种或2种以上。
特别是对热固性树脂(a)、或者热固性树脂(a)和热塑性树脂(c)具有反应性的改性硅油，在构成粘合剂层12时，与热固性树脂(a)、或者与热固性树脂(a)和热塑性树脂(c)牢固地化学键合，使凝集性提高，在粘合薄片剥离工序中，由于粘合剂成分被一体地剥离，因此，可以极高水平地抑制胶残留，从而是优选的。
以下进行详细说明。如果粘合剂层12中含有热固性树脂(a)和剥离性赋予成分(b)，则在制造QFN等时，可以使粘合剂层12的一部分嵌入到引线框架或配线基板的端子间隙等间隙内。而且，通过在粘合剂层12中配合热塑性树脂(c)，可以赋予其可弯曲性，容易使粘合剂层12的一部分嵌入引线框架或配线基板的间隙内，从而进一步提高作为粘合薄片的加工性。
作为热塑性树脂(c)的具体例，可列举出丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、苯乙烯-丁二烯-乙烯树脂(SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯树脂(SBS)、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯、聚氨酯、聚二甲基硅氧烷等。其中，由于具有酰胺键的聚酰胺或聚酰胺酰亚胺、丙烯腈-丁二烯共聚物树脂等具有优良的耐热性，因此是特别优选的。上述热塑性树脂可以单独使用1种，也可以并用2种或2种以上。
另外，热塑性树脂(c)的质量平均分子量优选为2,000～1,000,000，更优选为5,000～800,000，特别优选为10,000～500,000。通过使质量平均分子量处于该范围内，可以提高粘合剂层12的凝集力，从而可以进一步抑制在粘合薄片剥离工序中的胶残留，因此是优选的。
各成分的配合量没有特别的限定，在配合热塑性树脂(c)的情况下，热固性树脂(a)与热塑性树脂(c)的质量比((a)/(c))优选为3.5或3.5以下，更优选为0.3～3.5，进一步优选为0.3～2.5，特别优选为1～2.5。
当成分(a)与(c)的质量比超过3.5时，有时发生粘合剂层12的可弯曲性降低。而且，在制造QFN等时的树脂封装工序中，粘合薄片的粘合力降低，引线框架等与粘合薄片部分剥离，可能导致树脂泄漏。另外，也有可能难以使粘合剂层12的一部分嵌入到引线框架等的间隙内。
另一方面，当成分(a)与(c)的质量比不足0.3时，随着弹性模量降低，有可能发生引线接合不良。
另外，无论有无热塑性树脂(c)，树脂成分总量(热固性树脂(a)以及热塑性树脂(c)的总量)与剥离性赋予成分(b)的质量比(((a)+(c))/(b))都优选为6～2,000，特别优选为10～1,000。
当树脂成分总量与剥离性赋予成分(b)的质量比不足6时，引线框架等与粘合薄片的粘合力降低，在树脂封装工序中，引线框架等与粘合薄片有可能部分剥离，从而发生树脂泄漏。另一方面，当树脂成分总量与剥离性赋予成分(b)的质量比超过2,000时，引线框架等与粘合薄片的粘合力增加，在粘合薄片剥离工序中有可能发生胶残留。上述现象在引线接合工序之前、为了洗涤引线框架表面而实施等离子清洗的情况下特别显著。
粘合剂层12中，除了上述成分(a)～(c)以外，也可以根据需要添加其他成分。例如，为了调整热膨胀系数、热传导率、表面粘性、粘合性等，优选添加无机或有机填料。此处，作为无机填料，可列举出由粉碎型二氧化硅、熔融型二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铍、氧化镁、碳酸钙、氮化钛、氮化硅、氮化硼、硼化钛、硼化钨、碳化硅、碳化钛、碳化锆、碳化钼、云母、氧化锌、炭黑、氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化镁、三氧化锑等构成的填料，或者是在它们的表面内导入三甲基甲硅烷氧基等而形成的填料。作为有机填料，可列举出由聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酯酰亚胺、尼龙、有机硅树脂等构成的填料。
在本发明的粘合薄片10中，粘合剂层12在热固化后的150～250℃时的最小储能模量优选为1MPa或1MPa以上，更优选为10MPa或10MPa以上，特别优选为50MPa或50MPa以上。应予说明的是“热固化后”相当于芯片粘合工序的热处理后，上述温度范围相当于引线接合工序的热处理温度。
在制造QFN等时的引线接合工序中，一边加热至150～250℃，一边施加60～120kHz的超声波，将接合线的两端融接，通过接合线将半导体元件与引线框架等电气导通。此时，位于引线框架等正下方的粘合薄片10的粘合剂层12暴露在上述温度下，使弹性降低，容易吸收超声波，其结果是引线框架等发生振动，有时发生引线接合不良。但是，如果至少使在引线接合工序的温度范围内(即150～250℃的范围内)时的最小储能模量为1MPa或1MPa以上，则在引线接合工序中，由于粘合剂层12可以维持高弹性模量，因此，难以吸收超声波，从而可以抑制引线接合不良。
应予说明的是储能模量可以通过热固性树脂(a)与热塑性树脂(c)的质量比等来控制。虽然根据树脂的种类不同，储能模量各异，但为了使150～250℃时的最小储能模量为1MPa或1MPa以上，例如，只要使热固性树脂(a)与热塑性树脂(c)的质量比为0.3或0.3以上即可。
本发明的粘合薄片10的制造方法没有特别限定，优选方法是调制含有热固性树脂(a)、剥离性赋予成分(b)、以及根据需要添加的热塑性树脂(c)或其他成分的粘合剂组合物，将其直接涂布在耐热性基材11上，并使其干燥，从而形成粘合剂层12的流延法；以及将上述粘合剂组合物涂布在脱模性薄膜上，并使其干燥，形成粘合剂层12后，再使其转印到耐热性基材11上的叠层法等。
应予说明的是从涂布性等的观点考虑，优选将热固性树脂(a)、剥离性赋予成分(b)、以及根据需要添加的热塑性树脂(c)以或1质量％以上、优选为5质量％或5质量％以上的浓度溶于任一种有机溶剂中，以便调制粘合剂组合物。作为所使用的有机溶剂，例如可列举出甲苯、二甲苯等芳香族类溶剂；丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮等酮类溶剂；二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等非质子性溶剂；四氢呋喃等，上述有机溶剂可以单独使用1种，也可以将2种或2种以上组合使用。
在本发明的粘合薄片10中，也可以具有在粘合剂层12上贴合可剥离的保护膜(图中省略)、在半导体装置制造之前将该保护膜剥离的构成。在这种情况下，从制成粘合薄片10到进行使用的期间，可以防止粘合剂层12受损。作为保护膜，只要是具有脱模性的薄膜即可，可以使用任何薄膜，可列举出聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等形成的薄膜、以及用有机硅树脂或氟化合物对上述薄膜的表面进行脱模处理而成的薄膜等。
对于本发明的粘合薄片10而言，由于粘合剂层12中含有剥离性赋予成分(b)，因此，粘合剂层12具有优良的剥离性。所以，即使设定的粘合剂层12的厚度大于现有厚度，在制造QFN等半导体装置时，在将粘合薄片10从引线框架等上剥离的粘合薄片剥离工序中，粘合薄片10也能被良好地剥离，不必担心发生胶残留。
由此，在本发明中，由于即使粘合剂层12的厚度大于现有厚度，也不必担心发生胶残留，因此，在使粘合剂层12的厚度大于现有厚度，并将本发明的粘合薄片10贴合在引线框架等上时，可以使粘合剂层12的一部分嵌入到引线框架等的端子间隙等间隙内。粘合剂层12的厚度没有特别的限定，优选为6μm或6μm以上，特别优选为8μm或8μm以上。通过使粘合剂层12的厚度为6μm或6μm以上，可以提供一种半导体装置，该半导体装置稳定地形成使粘合剂层12的一部分以足够的深度、具体而言为2μm或2μm以上的深度嵌入到引线框架等的间隙内的构成，并且外部连接端子的前端部从封装树脂底面凸出2μm或2μm以上。
而且，由于可以使粘合剂层12的一部分嵌入到引线框架等的间隙内，因此，可以显著提高粘合薄片10与引线框架等的粘合强度。
因此，在树脂封装工序中，也不必担心发生树脂泄漏。即，本发明的粘合薄片10同时兼具粘合强度和剥离性这样两种相反的特性。
对于本发明的粘合薄片10而言，由于粘合剂层12中含有热固性树脂(a)，因此，在引线接合工序中，粘合剂层12可以维持良好的弹性，也不必担心发生引线接合不良。
(半导体装置及其制造方法)其次，基于图2和图3，说明使用上述本发明粘合薄片的半导体装置制造方法的一个实施方案。下面，以同时制造多个作为半导体装置的QFN的情况为例进行说明。应予说明的是图2是从搭载半导体元件的一侧观察所使用的引线框架的平面图，图3A～3F是在制造过程中的QFN的A-A′剖面图。
首先，准备一个如图2所示的引线框架20，其结构为具备多个搭载IC芯片等半导体元件的岛形半导体元件搭载部(芯片座部)21，沿各半导体元件搭载部21的周边配置多条引线22。
其次，如图3A所示，在引线框架20的一侧表面上，可剥离地贴合本发明的粘合薄片10，使粘合剂层12侧成为引线框架20侧(粘合薄片贴合工序)。作为将粘合薄片10贴合在引线框架20上的方法，优选热叠层法、热压法等。
在本发明的该工序中，如图所示，可以使粘合剂层12的一部分以例如2μm或2μm以上的深度嵌入到引线框架20的间隙内(相邻的引线22之间和半导体元件搭载部21/引线22之间的间隙)。
其次，如图3B所示，使用芯片粘合剂(图中省略)将IC芯片等半导体元件30从未贴合粘合薄片10的一侧搭载到引线框架20的半导体元件搭载部21上(芯片粘合工序)。
根据需要，对搭载了半导体元件30的引线框架20实施等离子洗涤处理。这是由于在搭载半导体元件30以后直至引线接合工序之前施加的热经历的作用下，由粘合薄片10或芯片粘合剂等产生的逸出气体成分附着于引线框架20的表面，为了防止由接合线的接合不良造成的成品率降低，而在引线接合工序之前实施等离子洗涤处理。
接下来，如图3C所示，通过金线等接合线31将半导体元件30与引线框架20的引线22电气导通(引线接合工序)。而且，如图3D所示，将图3C中所示的制造过程中的QFN载置在树脂封装用金属模型内，使用封装树脂(模塑材料)进行传递模塑(金属模型成型)，从而用封装树脂40封装引线框架20和半导体元件30(树脂封装工序)。
接下来，如图3E所示，将粘合薄片10从封装树脂40和引线框架20上剥离(粘合薄片剥离工序)，得到排列有多个QFN 50的QFN单元。最后，如图3F所示，沿各QFN 50的周边将QFN单元切割开来(切割工序)，由此制成多个QFN 50。
由于采用上述制造方法可以使用本发明的上述粘合薄片10制造QFN 50，因此，不必担心发生引线接合不良、树脂泄漏、胶残留。
另外，在粘合薄片贴合工序中，由于可以使粘合剂层12的一部分嵌入到引线框架20的间隙内，因此，如图3F所示，可以得到作为外部连接端子的引线22的前端部突出于封装树脂40底面例如2μm或2μm以上的QFN 50。
图4A中示出QFN 50的B-B′剖面(B-B′线示于图2中)。该图中示出引线以规定间距排列的状态。由此，如果在图4A所示的QFN50上安装钎料球60，则如图4B所示，可以使钎料球60从作为外部连接端子的引线22的底面横跨至侧面，从而以包围引线22的状态进行三维接合。因此，与现有QFN相比，使钎料球60更牢固地附着在作为外部连接端子的引线22上，从而显著提高在封装到配线基板等上时的封装强度。其结果为配线基板的弯曲性等封装可靠性显著提高。
另外，由于仅凭借引线22突出于封装树脂40的部分，就可以确保引线框架20(封装树脂40)底面与配线基板70的间隔大于现有情况，因此，如图4C所示，即使在所封装的配线基板70的表面上存在异物71(例如灰尘等附着物或是配线等因部分受到机械性损伤而隆起的部位)，也由于异物71的高度被引线22的突出部分与钎料球60的高度吸收，因此，可以使钎料球60良好地接触配线基板70。因此，可以显著抑制由于存在异物71而引起的导通不良或钎料球60由配线基板70上剥离的缺陷。
如以上说明所述，根据本发明，可以提供一种半导体装置制造用粘合薄片，该薄片在制造QFN时，不必担心发生引线接合不良、树脂泄漏、胶残留，而且可以提高获得的QFN对配线基板等的封装强度，提高封装可靠性。另外，还可以提供对配线基板的封装强度高、封装可靠性优良的QFN及其制造方法。
应予说明的是在上述实施方案中，说明了使用引线框架制造QFN的优选例，但只要是在设置于引线框架或配线基板上的半导体元件搭载部搭载半导体元件、并用封装树脂封装半导体元件而形成的半导体装置即可，本发明可以适用于任何结构的半导体装置。
接下来，用实施例和比较例进一步说明本发明，但本发明并不限定于此。
(实施例1～5)将表1所示的成分按照该表所示的质量比在四氢呋喃溶剂中混合，调制粘合剂组合物。应予说明的是在表1中，一并记载树脂成分总量(热固性树脂(a)与热塑性树脂(c)的总量)与剥离性赋予成分(b)的质量比(((a)+(c))/(b))、热固性树脂(a)/热塑性树脂(c)的质量比((a)/(c))(比较例也同样)。
然后，作为耐热性基材，使用聚酰亚胺树脂薄膜(东丽·杜邦公司制，商品名Kapton 100EN，厚度为25μm，玻璃化温度为300℃或300℃以上，热膨胀系数为16ppm/℃)，在其上涂布上述粘合剂组合物，使干燥后的厚度为10μm，然后，在120℃下使其干燥5分钟，得到本发明的粘合薄片。
(比较例1)将表1所示的成分按照该表所示的质量比在四氢呋喃溶剂中混合，调制粘合剂组合物，在形成粘合剂层时，涂布粘合剂组合物，使干燥后的厚度为5μm，除此之外，与实施例同样地得到比较用粘合薄片。
(比较例2)将表1所示的成分按照该表所示的质量比在甲苯溶剂中混合，调制粘合剂组合物。然后，在与实施例中所用基材相同的耐热性基材上涂布上述粘合剂组合物，使干燥后的厚度为5μm，然后，在160℃下使其干燥5分钟，得到比较用粘合薄片。
(比较例3)将表1所示的成分按照该表所示的质量比在四氢呋喃溶剂中混合，调制粘合剂组合物，除此之外，与比较例1同样地得到粘合薄片。
应予说明的是表1中的各省略符号表示下述成分。
(A1)环氧树脂(Diacel化学社制“AT-501”，质量平均分子量120,000)(A2)环氧树脂(日本环氧树脂社制“Epikote 828”)(A3)环氧树脂(日本环氧树脂社制“Epikote 604”)(A4)环氧树脂(大日本油墨化学工业社制“HP-7200”)(A5)酚醛树脂(日本化药社制“TPM”)(A6)酚醛树脂(昭和高分子社制“CKM-2400”)(B1)改性硅油(GE东芝Silicone社制“XC-96-A4464”)(B2)改性硅油(信越Silicone社制“KF-105”)(B3)改性硅油(信越Silicone社制“KF-861”)(C1)丙烯腈丁二烯橡胶(日本Zeon社制“Nipol 1001”，质量平均分子量30,000)(C2)聚酰胺树脂(Henkel Japan社制“Macromelt 6238”)(C3)苯乙烯-丁二烯-苯乙烯树脂(旭化成社制“TuftecM1911”，质量平均分子量110,000)(C4)聚酰亚胺树脂(巴川制纸所社制，含有硅氧烷的芳香族聚酰亚胺，质量平均分子量50,000)(C5)聚链烯基硅氧烷/聚烷基氢硅氧烷混合溶液(信越化学社制“X40-3103”(D1)固化促进剂(四国化成社制2-乙基4-甲基咪唑)(D2)铂催化剂溶液(信越化学社制“PL50T”)(评价)评价项目和评价方法如下所述。
<储能模量>
将在上述各例中调制的接合剂组合物或粘合剂组合物涂布在脱模性薄膜上后，在与制作接合薄片或粘合薄片时相同的干燥条件下进行干燥，而且在芯片粘合工序的热处理条件(175℃，2小时)下进行热处理，制作带有接合剂层或粘合剂层的脱模性薄膜。应予说明的是接合剂层或粘合剂层在干燥后的厚度为0.1mm。
将得到的接合剂层或粘合剂层切割成为5mm×30mm。使用弹性模量测定装置(Orientec社制RHEOVIBRON DDV-II)，使频率为11Hz，升温速度为3℃/分，测定150～250℃范围内的储能模量。然后，求出上述温度范围内的最小储能模量。
<引线接合不良>
用叠层法将各例中得到的接合薄片或粘合薄片贴合在外尺寸为200mm×60mm的QFN用引线框架(镀敷Au-Pd-Ni的Cu引线框架，4×16个(计64个)矩阵序列，组件尺寸10mm×10mm，84管脚)上。然后，用环氧类芯片粘合剂，将蒸镀了铝的空白芯片(dummy chip)(6mm×6mm，厚度0.4mm)搭载到引线框架的半导体元件搭载部后，使用引线接合器(新川社制，UTC-470BI)，在加热温度为210℃、US POWER为30、荷重为0.59N、处理时间为10msec/管脚的条件下，使用金线将空白芯片与引线电导通。
检查得到的64个组件，以发生引线侧连接不良的组件数作为引线接合不良的发生个数进行检出。
<树脂泄漏>
使用引线接合不良评价后的引线框架，进行树脂泄漏评价。利用环氧类封装树脂(联苯环氧类，含填料85％)，在加热温度为180℃，压力为10MPa、处理时间为3分钟的条件下，通过传递模塑(金属模型成型)，对空白芯片进行树脂封装。检查64个树脂封装后的组件，将封装树脂溢出并附着在引线端子外部连接用部分(引线的接合薄片或粘合薄片侧表面)的组件个数作为树脂泄漏的发生个数进行检出。
<胶残留>
在剥离速度为500mm/min的条件下，从进行了树脂泄漏评价的树脂封装后的引线框架上剥离接合薄片或粘合薄片。检查64个接合薄片或粘合薄片剥离后的组件，将粘合剂附着在引线框架和封装树脂的剥离面(引线端子外部连接用部分、封装树脂面等)的组件个数作为胶残留的发生个数进行检出。
<引线前端部的突出量>
使用胶残留评价中所使用的引线框架，测定引线前端部突出于封装树脂底面的突出量。即，使用表面粗糙仪(东京精密社制“Surfcom110B”)，对接合薄片或粘合薄片剥离后的64个组件测定引线的外部连接侧最前端与封装树脂底面的高度差，求出其平均值。
(结果)得到的结果示于表2中。
如表2所示，在配合热固性树脂(a)、剥离性赋予成分(b)、以及根据需要添加的热塑性树脂(c)来调制粘合剂组合物、并制成粘合薄片的实施例1～5中，得到的粘合剂层在150～250℃时的最小储能模量均为20MPa或20MPa以上，在引线接合工序中可以维持高弹性模量。另外，使用获得的粘合薄片制造半导体装置时，完全不发生引线接合不良、树脂泄漏。另外，尽管粘合剂层的厚度为10μm，比现有情况厚，也完全不发生胶残留。而且，得到的半导体装置中，作为外部连接端子的引线前端部突出于封装树脂底面的突出量为2μm或2μm以上，在将得到的半导体装置封装到配线基板等上时，可以使钎料从引线的底面横跨至侧面，从而以包围引线的方式进行三维接合，封装可靠性也较高。
与此相反，在未配合剥离性赋予成分(b)而调制成的接合剂组合物的比较例1和比较例3中，虽然接合剂层的储能模量良好，制造半导体装置时不发生引线接合不良、树脂泄漏，但是尽管粘合剂层的厚度为5μm，比实施例薄，多数组件发生胶残留。未配合热固性树脂(a)和剥离性赋予成分(b)而调制的接合剂组合物的比较例2中，接合剂层的储能模量显著降低，在制造半导体装置时，多数组件发生引线接合不良、树脂泄漏，而且多数组件也发生胶残留。另外，比较例1～3中得到的任一个半导体装置的引线前端部均不突出于封装树脂底面，封装可靠性低。
表1

表2

本发明的半导体装置制造用粘合薄片优选用于制造QFN等半导体装置。本发明的半导体装置及其制造方法也可以优选用于QFN等半导体装置。
以上说明了本发明的优选实施方案，但本发明并不限定于上述实施方案。在不脱离本发明宗旨的范围内，可以对构成进行增加、省略、置换以及其他的变更。本发明不受上述说明的限定，而仅受权利要求范围的限定。
权利要求
1.一种半导体装置制造用粘合薄片，所述半导体装置制造用粘合薄片在耐热性基材的一侧表面上具备粘合剂层，并且被可剥离地贴合在引线框架或配线基板上，其特征在于，所述粘合剂层至少含有热固性树脂(a)和剥离性赋予成分(b)。
2.权利要求1中记载的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，所述粘合剂层进一步含有热塑性树脂(c)。
3.权利要求1中记载的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，剥离性赋予成分(b)为硅油。
4.权利要求1中记载的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，在所述粘合剂层中含有的剥离性赋予成分(b)处于与热固性树脂(a)、或者与热固性树脂(a)和热塑性树脂(c)化学结合的状态。
5.权利要求1中记载的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，所述粘合剂层在热固化后的150～250℃时的最小储能模量为1MPa或1MPa以上。
6.权利要求1中记载的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，所述耐热性基材为玻璃化温度为150℃或150℃以上、且热膨胀系数为5～50ppm/℃的耐热性树脂薄膜
7.权利要求1中记载的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，所述耐热性基材为热膨胀系数为5～50ppm/℃的金属箔。
8.权利要求1中记载的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，在所述粘合剂层的所述耐热性基材的相反侧表面上设置保护膜。
9.一种半导体装置制造用粘合薄片，所述半导体装置制造用粘合薄片在耐热性基材的一侧表面上具备粘合剂层，并且被可剥离地贴合在引线框架或配线基板上，其特征在于，将所述半导体装置制造用粘合薄片构成为在被贴合到引线框架或配线基板上时所述粘合剂层的一部分嵌入到引线框架或配线基板的间隙内。
10.权利要求9中记载的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，所述粘合剂层的厚度为6μm或6μm以上，且在被贴合到引线框架或配线基板上时，所述粘合剂层以2μm或2μm以上的深度嵌入到引线框架或配线基板的间隙内。
11.一种半导体装置，所述半导体装置在设置于引线框架或配线基板上的半导体元件搭载部搭载半导体元件、并用封装树脂封装该半导体元件，其特征在于，所述引线框架或配线基板的各外部连接端子的前端部突出于所述封装树脂的底面。
12.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，所述制造方法依次具有以下的工序将权利要求1中记载的半导体装置制造用粘合薄片可剥离地贴合到具有半导体元件搭载部的引线框架或配线基板上，使所述粘合剂层的一部分嵌入到引线框架或配线基板的间隙内的贴合工序；在所述引线框架或配线基板的所述半导体元件搭载部中搭载半导体元件，并使其与外部连接端子导通的工序；将所述引线框架或配线基板、以及所述半导体元件用树脂封装的工序；将所述半导体装置制造用粘合薄片从所述引线框架或配线基板上剥离的工序。
全文摘要
本发明公开了一种半导体装置制造用粘合薄片、使用该粘合薄片的半导体制造及其制造方法，所述半导体装置制造用粘合薄片(10)是在耐热性基材(11)的一侧表面上具备粘合剂层(12)、并且被可剥离地贴合在引线框架或配线基板上的半导体装置制造用粘合薄片，其特征在于，粘合剂层(12)至少含有热固性树脂(a)和剥离性赋予成分(b)。
文档编号H01L21/50GK1617332SQ20041008717
公开日2005年5月18日 申请日期2004年11月4日 优先权日2003年11月7日
发明者佐藤健, 清章训, 桥本展宏 申请人:株式会社巴川制纸所