本申请根据35usc§119(a)要求2017年3月10日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请号10-2017-0030580的权益，其全部公开内容通过引用并入本文用于所有目的。
以下描述涉及四面扁平无引脚(qfn)半导体封装件、制造该qfn半导体封装件的方法及qfn半导体封装件制造用遮蔽片(masksheet)，更详细地涉及能够实现优异的管芯接合性及配线接合性，并可有效地防止密封树脂的泄漏，从而提高其可靠性和在制造工艺中的生产率和效率的qfn半导体封装件、制造该qfn半导体封装件的方法及qfn半导体封装件制造用遮蔽片。
背景技术：
一般，半导体器件由半导体集成电路(ic)芯片、主机板及用于连接上述两个元件的多种布线基底构成，通常在连接至主机板之前，半导体ic芯片直接附着至基底或与基底组装成半导体封装件的形式，然后连接至主机板。
近几十年，被个人电脑(pc)主导的半导体技术的主要重点在于半导体电路的集成，但是由于移动设备所需求的电子部件的更轻薄短小化倾向，更多的重点在于通过使半导体封装件小型化和薄型化的集成度的改善，并且用于该目的的半导体器件的制造工艺还持续变化。
例如，预期轻薄短小及高价值的封装技术主导未来市场，所述技术例如，四面扁平无引脚(qfn)封装、堆叠式芯片级封装(csp)、晶圆级封装(wlp)、倒装芯片裸管芯(flipchipbaredie)、细间距球栅阵列(bga)、多芯片封装(mcp)、模塑互联基底(mis)封装等。
在以上技术中，qfn封装件(其是csp的一种)的尺寸小，这可减少基底上的连接区域，并且可实现大量的负载容量，从而最终使主机板的空间最大化。然而，qfn封装件的封装工艺必须在其中电连接部暴露于结构的下部的状态下进行，因此在制造工艺中必须利用粘合片掩蔽露出部分。
该qfn半导体封装件的制造方法简要地由以下操作组成。
使遮蔽片附着至引线框的一个表面，然后将半导体芯片单独地安装于形成在引线框上的半导体元件安装部(管芯附着焊盘(pad)或引线焊盘)上。
经由接合配线将布置在引线框的各个半导体芯片安装部周围的引线电连接至半导体芯片。
利用密封树脂对安装于引线框上的半导体芯片进行密封。
将粘合片从引线框剥离以形成其中布置有qfn封装件的qfn单元。
沿着各个qfn封装件的外周对该qfn单元进行锯切，来制造单独qfn半导体封装件。
此外，用于制造qfn半导体封装件的常规遮蔽片是根据形成在片上的接合层或粘结层的物理和化学性质在室温(20至35℃)下附着至引线框的常温粘结片，或通过在与引线框接触的同时将其加热到任意温度(170℃或更高)附着至引线框的热粘结片。
本领域已知的常规常温接合片的接合组合物主要由丙烯酸类物质、硅酮类等构成，热粘结片的粘结剂组合物由热固性树脂或热塑性树脂构成，主要有环氧树脂、聚酰亚胺树脂、环氧-橡胶组合物、硅氧烷-酰亚胺组合物等。
但是，常温片由于接合层的压敏特性可容易地附着至引线框。然而，由于在高温下的保持力和弹性模量不足，导致在配线接合工艺期间，热压接合强度被分散，使得配线的接合强度可能降低，并且在密封工艺期间可能容易发生密封树脂泄漏。此外，常温片无法耐受由于高温工艺的热循环的劣化以及发生内聚破坏，使得严重污染半导体器件的重要问题无法从根本上解决。
相反地，热粘结片的玻璃化转变温度(以下被称为tg)及内聚力和弹性模量相对高于常温接合片的那些，因此提出为适合于qfn封装件制造过程的高温工艺的片。
例如，韩国特开专利公报第2002-0060143号公开了如下遮蔽片：其改善常温接合片的缺点，其在基膜上提供有聚酰亚胺树脂，具有密封树脂的低泄漏和优异的配线接合性。然而，由于在初始阶段引线框和片附着时，在室温下引线框和片不接合至引线框或布线基底，因此在层压工艺中需要通过加热处理来实现强的粘结强度，在该过程期间，可能容易发生因不同的异质材料间(金属和塑料)的热膨胀率差异导致的对齐缺陷，由此在配线接合时分散接合强度，导致密封工艺期间降低的接合可靠性和密封树脂泄漏的发生。
为了解决以上问题，韩国特开专利公报第2013-0113377号公开了以下方法：对聚酰亚胺树脂进行改性以降低热粘结片的tg或适当地混合其他组分以降低粘结温度。然而在该情况下，由于在高温下配线接合时片的软化导致的配线接合的可靠性问题仍然与常温接合片的情况相同，并且出于相同的理由，难以解决在用于保护半导体芯片的密封工艺期间密封树脂泄漏的问题。
此外，韩国特开专利公报第2013-0109070号公开了如下遮蔽片：其可降低密封树脂的泄露，其中首先在层压时在低温下将热粘结片附着至引线框，随后的高温工艺自然地增加了引线框和热粘结片之间的粘结力。然而，以上相关技术的发明人确认：即使当粘结强度增加至2000gf/英寸或更大，也未提高配线接合的接合性和密封树脂的密封性，简单提高粘结强度的手段不是有效解决问题的手段。尤其，在遮蔽片具有2000gf/英寸或更大的粘结强度时，在密封工艺后剥离工艺期间无法顺畅地剥离片。因此，可见仅通过提高粘结强度难以显著地改善密封树脂的泄漏缺陷，并且粘结强度的提高与配线接合性的提高没有根本上的关联。
因此，认知到需要更有效的解决方案，以解决如上所述的常规遮蔽片的问题，本发明的发明人已设计本发明来提出管芯接合性、配线接合性及密封树脂泄漏阻挡性优异的qfn半导体封装件、制造该qfn半导体封装件的方法及qfn半导体封装件制造用遮蔽片。
相关技术文献
专利文献
专利文献1：韩国特开专利公报第2002-0060143号
专利文献2：韩国特开专利公报第2013-0113377号
专利文献3：韩国特开专利公报第2013-0109070号
技术实现要素：
作出本发明以解决如上所述的相关技术的问题，本发明的一个目的在于提供能够实现优异的管芯接合性及配线接合性，并且有效地防止密封树脂泄漏的四面扁平无引脚(qfn)半导体封装件、制造该qfn半导体封装件的方法及qfn半导体封装件制造用遮蔽片。
本发明的另一目的在于提供能够提高qfn半导体封装件的可靠性和在制造工艺中的生产率和效率的qfn半导体封装件、制造该qfn半导体封装件的方法及qfn半导体封装件制造用遮蔽片。
在一个一般方面中，提供了一种qfn半导体封装件，其通过在遮蔽片上压印引线框的层压工艺，通过在遮蔽片的粘结层上形成0.5μm至3μm的接触深度(contactdepth)而制造。
优选地，该遮蔽片可包括基膜及在基膜的一个或两个表面上的热塑性聚酰亚胺粘结层，该热塑性(或恒温)聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度为150℃至230℃，在主链中包含酰胺基或醚基，在主链中任选地包含羟基和羧基中的一种。
优选地，遮蔽片的基膜为由聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、三乙酰纤维素、聚醚酰亚胺制成的膜，或由金、银、铜、铂、铝、镁、钛、铬、锰、铁、钴、镍、锌、钯、铟或锡制成的箔，或包含以上金属作为主要组分的合金箔或镀箔。
优选地，遮蔽片的基膜的厚度为7μm至50μm，基膜在150℃至230℃的温度下的热膨胀系数为5ppm/℃至50ppm/℃。
更优选地，层压工艺可包括：第一步骤，在能够沿垂直方向加压和加热的加压装置中，使qfn半导体用金属引线框与遮蔽片对齐；第二步骤，在30℃至220℃的温度下，进行15秒或更短的预热处理；第三步骤，在200℃至250℃的温度下加热遮蔽的表面，在190℃至230℃的温度下加热引线框的表面，施加1巴至3巴的压力持续5秒至15秒，来使上述遮蔽片附着至引线框。
在另一个一般方面中，提供了通过在遮蔽片上压印引线框的层压工艺，通过在遮蔽片的粘结层上形成接触深度而制造qfn半导体封装件的方法。
接触深度可为0.5μm至3μm。
优选地，层压工艺可包括：第一步骤，在能够沿垂直方向加压和加热的加压装置中，使qfn半导体用金属引线框与遮蔽片对齐；第二步骤，在30℃至220℃的温度下，进行15秒或更短的预热处理；第三步骤，在200℃至250℃的温度下加热遮蔽的表面，在190℃至230℃的温度下加热引线框的表面，施加1巴至3巴的压力持续5秒至15秒，来使遮蔽片附着至引线框。
优选地，遮蔽片可包括基膜及设置于基膜的一个或两个表面上的厚度为1μm至10μm的热塑性聚酰亚胺粘结层，该热塑性聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度为150℃至230℃，在主链中包含酰胺基或醚基，在主链中任选地包含羟基和羧基中的一种。
更具体地，该方法可包括：层压工艺；将半导体芯片接合至遮蔽片所附着的引线框；使半导体芯片和配线接合和连接；用密封树脂对半导体芯片进行密封；完成密封后，从引线框剥离并去除遮蔽片。
在另一个一般方面中，提供了qfn半导体封装件制造用遮蔽片，该遮蔽片包括基膜及设置于基膜的一个或两个表面上的热塑性聚酰亚胺粘结层，该热塑性聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度为150℃至230℃，在主链中包含酰胺基或醚基，在主链中任选地包含羟基和羧基中的一种。
遮蔽片的基膜可为由聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、三乙酰纤维素、聚醚酰亚胺制成的膜，或由金、银、铜、铂、铝、镁、钛、铬、锰、铁、钴、镍、锌、钯、铟或锡制成的箔，或包含以上金属作为主要组分的合金箔或镀箔。
优选地，遮蔽片的基膜的厚度为7μm至50μm，基膜在150℃至230℃的温度下的热膨胀系数为5ppm/℃至50ppm/℃。
更优选地，热塑性聚酰亚胺粘结层的厚度为1μm至10μm。
从以下详细描述、附图和权利要求中，其他特征和方面将变得明显。
附图说明
图1为描述根据本发明的一个实施方案的四面扁平无引脚(qfn)半导体封装件的制造方法的工艺图。
图2为描述根据本发明的该实施方案的qfn半导体封装件的制造方法中引线框和遮蔽片的投影接触区域和接触深度的图。
在整个附图和详细说明中，除非另有说明，否则相同的附图标记将被理解为指代相同的要素、特征和结构。这些要素的相对尺寸和描绘可出于清楚、说明和方便目的而放大。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方案。应理解仅以举例说明的方式给出本公开的优选实施方案，相应地，本发明的精神和范围内的各种各样的改变和修改对本领域技术人员来说将变得显见。
除非另外限定，否则本文中所使用的全部术语(包括技术术语及科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的术语相同的含义。如果本公开中的术语与并入的参考文献中的术语矛盾或冲突，来自本说明书的术语优先于来自并入的参考文献的冲突术语。本公开提供适合的方法及成分，然而与在本公开中描述的那些类似或等同的方法及成分可适用于本发明的实例或试验。
根据本发明的一个方面，提供了四面扁平无引脚(qfn)半导体封装件，其通过在遮蔽片上压印引线框的层压工艺，通过在遮蔽片(组装台)的粘结层上形成0.5μm至3μm的接触深度而制造。
该qfn半导体封装件具有阻挡来自密封树脂的侵犯的泄露的效果以及实现了优异的管芯接合性及配线接合性，这是由于在层压工艺中形成的粘结表面上的印记深度表现出夹持效果使得管芯附着焊盘被牢固地支承并且在管芯附着焊盘的边缘部分形成块。
通常，在制造qfn半导体封装件的工艺中必须使用的遮蔽片应具有以下三种核心功能。
(1)在高温管芯附接工艺中好的管芯接合强度和位置偏差。
(2)在高温配线接合工艺中好的配线接合强度。
(3)在高温的密封工艺中密封树脂的泄漏阻挡性。
首先，在qfn半导体器件的制造工艺中，管芯附接温度达到175℃至190℃，并进行30分钟至120分钟的固化工艺，在遮蔽片未牢固地附着至引线框时，在管芯附接的均匀度和位置偏差上可产生问题。
此外，在对应于电连接部的安装的配线接合工艺中附着至引线框的背表面的遮蔽片在190℃至250℃的配线接合温度下被软化，从而使接合应力分散，这导致使配线的接合性劣化的所谓微弹跳(micro-bouncing)问题。即，在上述温度下，在进行配线接合时，用于产生配线的劈刀(capillary)施加20gf至500gf的剪切应力用来配线接合至管芯附着焊盘的接合部。此时，如果附着至管芯附着焊盘的背表面的遮蔽片被软化，则劈刀的剪切应力无法充分地调整并且配线的接合强度受到损失。
此外，在用于保护安装于引线框上的半导体管芯的密封工艺中，密封树脂由于强的压力侵犯引线框和遮蔽片之间的接合表面，因此，根据安装区域的大小以多种方式发生其中密封树脂向引线框的背表面泄漏的溢胶(moldbleed)及模子溢料(moldflash)。
因此，作为对常规遮蔽片的要求，存在对管芯接合性及配线接合性优异的遮蔽片的需求，其即使在暴露于高温时也不劣化，并且在密封工艺期间通过有效地阻挡密封树脂的泄漏而提高qfn半导体器件的可靠性和制造工艺的生产率。本发明是相对于相关技术的优异技术是因为其解决了所有这些问题。
本发明的发明人已尝试通过使附着至作为金属板的引线框的背表面的遮蔽片的粘结强度增加，来解决相关技术的问题。但是，即使在将粘结强度增加至2000gf/英寸或更大时，也不提高配线接合的接合性和密封树脂的阻挡性，因此本发明人确认了仅使粘结强度增加的方法不是解决相关技术的问题的解决方案。尤其，在遮蔽片具有2000gf/英寸或更大的粘结强度的情况下，在密封工艺后剥离工艺期间不可能顺畅地剥离片。
相应地，本发明人通过在遮蔽片的层压工艺期间设想所谓的夹持效果(图2中的8)来做出本发明，所述夹持效果可通过在其中引线框和遮蔽片的粘结层相接触的投影接触区域(参照图2)上以物理方式雕刻z方向接触深度而使沿引线框的x-y方向的变形最小化。
即，确认通过利用遮蔽片将作为六面体的管芯附着焊盘的下部夹持预定高度而在不提高粘结强度的情况下也可更牢固地支承装置。
为此，在本发明中设想在可进行加热加压的加压装置中在遮蔽片上压印引线框的层压工艺(见图1(a))。该层压工艺包括：第一步骤，在能够沿垂直方向加压和加热的加压装置中，使qfn半导体用金属引线框与遮蔽片对齐；第二步骤，在30℃至220℃的温度下，进行15秒或更短的预热处理；第三步骤，在200℃至250℃的温度下加热遮蔽片的表面，在190℃至230℃的温度下加热引线框的表面，施加1巴至3巴的压力持续5秒至15秒，来使遮蔽片附着至引线框(或布线基底)。
由于作为根据本发明的一个实施方案的遮蔽片粘结层的热塑性聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度为150℃至230℃，因此当在低于200℃的温度下加热遮蔽片表面时，无法诱导因足够的热引起的分子链的移动且难以形成接触深度。当在高于250℃的温度下加热遮蔽片表面时，过深地形成接触深度，这导致当剥离片时在深度部位产生内聚破坏，留下残留物，并且在与引线框的层压工艺中片粘结层的热膨胀率变得过大，这导致翘曲(warpage)缺陷。此外，对于施加至引线框的温度，当在低于190℃的温度下加热引线框时，通过引线框的热传递不充分，使得难以形成接触深度，当高于230℃的热被施加至引线框时，这超过接触深度的范围并导致翘曲缺陷。当施加的压力小于1巴时，难以形成接触深度，当施加的压力超过3巴时，接触深度形成得过深。当压力施加小于5秒时，难以形成接触深度，当压力施加大于15秒时，接触深度形成得过深。
因此，就加压温度、压力、加压时间而言，层压工艺的第三步骤必须在上述范围内进行，从而可获得通过本发明所寻求实现的效果。
优选地，根据本发明的一个实施方案的接触深度可为0.5μm至3μm，更优选的为0.7μm至2μm。当接触深度形成为小于0.5μm时，无法获得夹持效果，当接触深度大于3μm时，粘结层的变形变得严重，并且在遮蔽片从引线框的边缘剥离时形成残留物。
该接触深度的形成可通过如以下式1中示出的通常的应力-变形物理概念进行说明。即，材料的刚度限定为通过给定的载荷变形的变形量的比。
s＝p/a(1)
其中，s表示刚度，p表示载荷，a表示接触区域的变形量。
在本发明中可计算遮蔽片所需的刚度值。但是，本发明可以通过仅限制待压印的接触深度的变形量来更加容易地实施。例如，如果限制刚度值，则存在用于获得相同刚度值的载荷和接触深度的变形量的不同比，致使有可能偏离在本发明中所寻求获得的0.5μm至3μm的接触深度。
因此，为了实现本发明的效果，可能需要将接触深度限制为0.5μm至3μm的范围，并且不特别限制用于获得接触深度的遮蔽片的刚度值。
此外，在限制用于形成接触深度的层压条件中可考虑如下技术因素：
(1)遮蔽片粘结层的变形温度及层压压力
(2)加热/加压装置中施加于遮蔽片表面的温度和施加于引线框表面的温度
(3)翘曲现象
(4)当剥离遮蔽片时接触深度区域的内聚破坏。
在因素(1)的情况下，基本上，鉴于qfn半导体制造工艺中所需的耐热性，需要具有至少150℃或更高的玻璃化转变温度的遮蔽片，但是温度可限制到230℃以保护半导体器件。并且，从印迹可仅通过局部应力-变形行为形成在粘结层上的技术观点来看，需要考虑用于粘结层的分子水平的柔性微变形的温度范围和层压压力范围。为此，在本发明中热塑性聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度为150℃至230℃，基于该温度范围的层压压力范围优选为1巴至3巴。
在因素(2)的情况下，施加于遮蔽片表面的温度和施加于引线框表面的温度可优选地在根据遮蔽片粘结层的玻璃化转变温度形成所需的水平的接触深度的温度范围内。然而，应充分考虑(3)中的翘曲现象。在由金属材料制成的引线框和由聚合物材料制成的遮蔽片的异质接合的情况下，由于不同的热膨胀系数，在层压工艺中产生翘曲现象。因此在本发明中，能够在作为基准的不允许300μm的翘曲现象不允许300μm的范围内分别确定温度。
在因素(4)的情况下，当形成超过3μm的接触深度时，在结束制造工艺后剥离遮蔽片的工艺中剥离应力集中于夹持区域，致使片可能破裂或片的粘结层中可能发生内聚破坏以及可能残余残留物，因此需要综合考虑不允许这些问题的层压条件。
根据本发明的一个实施方案的遮蔽片包括基膜及设置于基膜的一个或两个表面上的热塑性聚酰亚胺粘结层。该热塑性聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度为150℃至230℃，在主链中必需包含酰胺基或醚基，任选地包含羟基和羧基中的一种。
遮蔽片的基膜可以为由聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、三乙酰纤维素、聚醚酰亚胺制成的膜，或由金、银、铜、铂、铝、镁、钛、铬、锰、铁、钴、镍、锌、钯、铟或锡制成的箔，或包含以上金属作为主要组分的合金箔或镀箔。
此外，遮蔽片的基膜的厚度优选为7μm至50μm，基膜在150℃至230℃的温度下的热膨胀系数为5ppm/℃至50ppm/℃。金属引线框的热膨胀系数在17ppm/℃至25ppm/℃的范围内，使得当遮蔽片的热膨胀系数小于5ppm/℃或大于50ppm/℃时，在接合的状态下发生遮蔽片和引线框之间的热膨胀率的大的差异，这导致翘曲缺陷。当遮蔽片的热膨胀系数小于5ppm/℃时，在遮蔽片的方向上发生弯曲，当热膨胀系数超过50ppm/℃时，在引线框的方向上发生弯曲，因此，优选地热膨胀系数落入上述范围内。
另外，优选地，遮蔽片的热塑性聚酰亚胺粘结层的厚度为1μm至10μm。
在下文中，将参照图1对根据本发明的一个方面的qfn半导体封装件的制造方法进行详细描述，图1为描述该方法的工艺图。
(a)遮蔽片层压工艺：图1(a)
将遮蔽片附着至金属引线框的背表面，该金属引线框具有通过300mm宽，100mm长，500μm厚或更小的单个剥离膜(strip)中的多个内部引脚(innerlead)连接的20至1500个的管芯附着焊盘。作为用于保护管芯附着焊盘的初期工艺，通过使用橡胶辊或加热的压机将遮蔽片牢固地附着于引线框。
所使用的遮蔽片应基本具有粘结性，当粘结层不是刚性时，在管芯附着期间，容易发生因倾斜或滑动现象导致的接合不良。尤其，在需要190℃至250℃的接合温度的配线接合工艺中，遮蔽片的粘结层软化，并且不能耐受接合应力，导致发生如微弹跳的严重的接合不良。
提高遮蔽片的耐热性和粘结强度来解决以上问题的方法存在局限。即，当使用玻璃化转变温度为250℃或更高的粘结层来提高遮蔽片的耐热性时，难以在层压工艺中表现出粘结性，当为了表现出粘结性的目的而将温度提高至250℃或更高时，引线框的翘曲问题严重发生，并且半导体器件变形。在这种情况下，在附着的引线框中产生残留应力，由此在后续工艺如管芯附着或配线接合中容易发生因位置偏差导致的接合不良，这可导致在完成封装件后进行的可靠性评估中的层离。
此外，即使将遮蔽片的粘结强度增加为非常高的值，也难以充分地抵抗在管芯附着和配线接合工艺中产生的剪切应力，尤其，在密封工艺中，密封树脂因高的压力侵犯引线框和遮蔽片之间的接合界面。因此，不管遮蔽片的粘结强度多高，在有效防止其中密封树脂从引线框和遮蔽片的弱的粘结界面泄漏的溢胶及模子溢料中存在局限。
在接合遮蔽片和引线框的层压工艺中，仅通过作为遮蔽片的固有特性的耐热性和粘结强度难以确保优异的接合状态。因此需要更有效的改善方法。
本发明人寻求在连续的高温工艺中保持遮蔽片的尺寸稳定性的更有效的方式，并且已创造出将金属引线框固定于遮蔽片的新型层压方法。
在本发明中在对遮蔽片和引线框进行层压的工艺中，在遮蔽片表面压印引线框的接触深度，使得即使当在后续的管芯附着工艺、配线接合工艺及密封工艺中遮蔽片被软化时，可牢固地固定引线框。因此可以解决常规问题。
为此，在本发明中，在层压工艺中作为基本保持因加热和加压的粘结强度并具有高耐热性的热塑性聚酰亚胺被用作遮蔽片的粘结层。热塑性聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度为150℃至230℃，在主链中必需包含酰胺基或醚基，任选地包含羟基和羧基中的一种。
考虑到因配线接合温度的变形更小的事实，该热塑性聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度优选地为150℃至230℃，更优选地玻璃化转变温度为190℃至210℃。当热塑性聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度低于150℃时，因耐热性不足在高温下生成热解产物，从而导致引线框的污染。当玻璃化转变温度高于230℃时，需要280℃或更高的层压温度，使得发生引线框的翘曲现象。
此外，在本发明中，热塑性聚酰亚胺粘结层在主链中必需包含酰胺基或醚基，在主链中任选地包含羟基和羧基中的一种。由于热塑性聚酰亚胺主链包含酰胺基或醚基，粘结层的柔性在主链的分子水平增加，使得可容易地调节玻璃化转变温度，而且容易形成压印接触深度。另外，由于热塑性聚酰亚胺主链任选地包含羟基和羧基中的一种，粘结层可在其表面上具有极性基团，从而保持粘结强度。具体地，热塑性聚酰亚胺的实例包括芳香族聚酰胺酰亚胺、芳香族聚醚酰胺酰亚胺、芳香族聚醚酰胺和芳香族聚醚酰亚胺等。其中在分子水平的柔性方面芳香族聚醚酰胺酰亚胺、芳香族聚醚酰胺和芳香族聚醚酰亚胺更优选。
用于芳香族聚醚酰胺酰亚胺、芳香族聚醚酰胺或者芳香族聚醚酰亚胺的合成的酸成分的实例包括利用羟基或羧基改性的芳香族二酐，并且使用公知的方法。在利用羟基或羧基改性的聚酰亚胺的情况下，通过接触深度的夹持效果可进一步增强。即，将具有与金属表面的表面能值类似的表面能值的极性基团引入遮蔽片的粘结层，从而在层压工艺中因润湿性改善引起的附着增强。结果，在形成接触深度后，在与管芯附着焊盘的接触表面处通过提高的附着力而强化管芯附着焊盘的支承。
另外，在本发明中，使用具有热塑性聚酰亚胺粘结层的遮蔽片，并且通过上述层压工艺压印的在遮蔽片和引线框之间的接触深度为0.5μm至3μm。
如上所述，0.5μm至3μm的引线框接触深度压印于遮蔽片上，使得遮蔽片可夹持引线框内的多个管芯附着焊盘，从而在连续的管芯附着工艺和配线接合工艺期间，即使当施加外部剪切应力时，也可牢固地支承引线框。尤其，在密封工艺中针对通过密封树脂形成的在x-y方向上的强的剪压力，可牢固地保持遮蔽片和引线框之间的接合界面，从而可显著地降低如溢胶或模子溢料等泄漏故障。
(b)管芯附着工艺：图1(b)
层压工艺后遮蔽片所附着的引线框的相反侧由管芯附着焊盘和内部引线构成，并且使用环氧树脂将对应于半导体芯片的管芯附着至管芯附着焊盘。在此情况下，工艺温度通常达到175℃至190℃，并进行固化工艺持续30分钟至120分钟，当遮蔽片未牢固地附着至引线框时，可能在管芯附着的均匀度上存在问题。然而，在本发明中，0.5μm至3μm的引线框的接触深度被压印在遮蔽片上，使得遮蔽片可同时夹持引线框中的多个管芯附着焊盘，并且管芯附着焊盘通过具有接触深度的遮蔽片被牢固地夹持。因此，可能解决相关技术的问题。
(c)等离子体清洁工艺
管芯附着后的qfn半导体器件在连接作为电连接装置的配线之前经历等离子体处理，以从半导体器件去除污染物质。在该工艺中，不可避免地，附着至引线框的背表面的遮蔽片在与管芯附着焊盘的非接触区域中部分地暴露于等离子体清洁工工艺，被由等离子体生成的离子以物理方式和化学方式侵蚀，导致遮蔽片的表面受到损伤，并且在高温工艺中由于热应力产生内聚破坏。然而，在本发明中，具有优异分子间结合力的聚酰亚胺用于提供遮蔽片的粘结层，使得可能提高等离子体耐性。此外，羟基或羧基被引入以在表面上与由等离子体生成的离子反应，从而可减少粘结层的物理内聚破坏。
(d)配线接合工艺：图1(c)
在利用遮蔽片的qfn半导体器件的制造中最严重的问题是进行配线接合时的稳定性。通过接合配线使管芯附着工艺后的引线框上的管芯和多个引线彼此电连接。在此情况下，工艺温度达到190℃至250℃，当进行接合时，从配线向管芯附着焊盘传递的剪切应力为至少50gf至500gf。当遮蔽片在接合温度下软化时，其无法耐受剪切应力，这可导致如微弹跳的问题，使管芯和配线之间的接合强度变弱。然而，在本发明中0.5μm至3μm的引线框的接触深度压印于遮蔽片上，使得遮蔽片可同时夹持引线框中的多个管芯附着焊盘，并且即使当在高配线接合温度下软化时也耐受x-y方向上的剪切应力，由此获得优异的配线接合强度。
(e)树脂密封工艺(emc成型)：图1(d)
在qfn半导体器件的树脂密封工艺中，在175℃至190℃的温度下，以8gpa的压力用树脂对器件进行3分钟至5分钟的密封。当以其中遮蔽片的粘结剂层暴露于高温且被热软化的状态施加密封树脂的x-y方向上的压力流动时，遮蔽片的粘结层部分地从与引线框的接合表面剥离，从而发生其中密封树脂在半导体器件安装部或引线的下部方向上渗透的所谓溢胶或模子溢料缺陷。
为了解决上述问题，相关技术使用提高遮蔽片的粘结强度的方法。然而，施加于遮蔽片和引线框之间的接合表面的密封树脂对承受的压力存在限制，从而迫切需要改进。在本发明中，在遮蔽片上压印0.5μm至3μm的引线框的接触深度，使得遮蔽片可同时夹持引线框内的多个管芯附着焊盘，由此根本性地防止针对遮蔽片和引线框之间的接合表面的密封树脂的侵犯。
(f)去胶(detaping)工艺：图1(e)
在结束树脂密封工艺后，所附着的遮蔽片从已完成的半导体器件剥离。在此情况下，由于强的粘结强度而在剥离工艺中留下残余粘结剂残留物的可能性非常高。尤其，当存在粘合剂成分和密封树脂成分之间的相互作用时，在接合工艺后进行去胶时，存在容易发生内聚破坏，由此污染完成的封装件的表面的问题。然而，在本发明中，在200℃至300℃的温度下对遮蔽片进行加热和剥离，从而未出现相关技术的问题。此外，即使当在室温条件下剥离片时，也未留下粘结剂层的任何残留，但是因为高温下的剥离力高，因此在高温下剥离是有利的。
(g)树脂密封后去飞边(deflash)
为了去除粘结剂层的残留物及由密封树脂的泄漏引起的模子溢料，在密封工艺之后常规地需要另外的去飞边工艺。这种另外的去飞边工艺增加了总制造成本，从而降低了生产率。然而，在本发明中，在遮蔽片上压印0.5μm至3μm的引线框的接触深度，使得遮蔽片可同时夹持引线框内的多个管芯附着焊盘，由此根本性地防止针对遮蔽片和引线框之间的接合表面的密封树脂的侵犯以及防止因密封树脂泄漏引起的残留物。因此，根据本发明可提高qfn半导体器件的生产率。
在下文中，将通过实施例和比较例对本发明的结构及由其所得的效果进行更详细的描述。这些实施例仅是例示性的并且不应被理解为限制本发明的范围。
实施例
制备例1(制备用于实施例的聚酰胺酸及遮蔽片)
1-1.聚酰胺酸的制备
聚酰胺酸(paa)的合成方法如下。在氮气气氛下，在装备有温度计、搅拌器、氮管及分馏塔的2升的4口烧瓶中放入3.32g(0.0166mol)的4,4’-二氨基二苯醚(oda)和80ml的二甲基乙酰胺(dmac)，并在0℃的温度下搅拌30分钟。向所得溶液中加入16.40g(0.0305mol)4,4’,4,4’-异亚丙基二苯氧基双邻苯二甲酸酐(bpada)和二甲基乙酰胺(80ml)的混合物，溶液进一步另外搅拌30分钟。之后，烧瓶的内容物在室温条件下剧烈地搅拌18小时的同时聚合，从而获得了粘度为25000cps的聚酰胺酸溶液。
1-2.遮蔽片的制备
利用流延法(castingmethod)在厚度为25μm的聚酰亚胺膜的表面上涂覆以上制备的聚酰胺酸溶液。此时，涂覆的厚度被调整使得固化工艺后的最终聚酰亚胺树脂层的厚度为10μm。之后，通过数个步骤将已涂覆的聚酰胺酸溶液在约50℃至200℃的温度下干燥约30至60分钟。接下来，将温度升高至约250℃至380℃来进行酰亚胺化反应，从而制备了具有热塑性聚酰亚胺粘结层的遮蔽片。通过差示扫描量热仪(dsc)测定获得的聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度为205℃。
制备例2(制备用于比较例的聚酰胺酸和遮蔽片)
2-1.制备聚酰胺酸
除了使用7.11g(0.0657mol)的对苯二胺(p-pda)而不是4,4’-二氨基二苯醚，以及使用21.77g(0.0740mol)的3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(bpda)而不是4,4’,4,4’-异亚丙基二苯氧基双邻苯二甲酸酐(bpada)之外，以与制备例1-1相同的方式获得粘度为25000cps的聚酰胺酸溶液。
2-2.遮蔽片的制备
除了在制备例2-1中制备的聚酰胺酸之外，以与制备例1-2相同的方式制备了遮蔽片。通过差示扫描量热仪测定获得的聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度为193℃。
实施例1至6
在下表1中示出了根据在制备例1-2中制备的遮蔽片和引线框的层压条件的实施例1至6。所使用的引线框为qfn半导体封装件用agcu引线框(250mm×53.5mm×8密耳)，引线框内的管芯附着焊盘大小为3mm×3mm×8密耳，表面粗糙度(ra)值测量为0.09μm。层压工艺之后根据常规的制备工艺，将半导体芯片接合至遮蔽片所附着的引线框，使半导体芯片和配线彼此接合和连接，通过密封树脂密封半导体芯片，在密封工艺之后从引线框剥离并去除遮蔽片，由此制备了qfn半导体封装件。
比较例1至7
在下表1中示出了根据制备例1-2中制备的遮蔽片和引线框的层压条件的比较例1至7。除了所示出的层压条件之外，以与实施例相同的方式制备了qfn半导体封装件。
比较例8
在下表1中示出了根据制备例2-2中制备的遮蔽片和引线框的层压条件的比较例8。除了所示出的层压条件之外，以与实施例相同的方式制备了qfn半导体封装件。
表1
使用根据实施例1至6及比较例1至8的qfn半导体封装件，通过如下的实验例测量物性，结果示于下表2中。
实验例
1.翘曲的测量
实施例及比较例的翘曲值通过层压后将遮蔽片的背粘结表面朝向上，在室温下将遮蔽片放置24小时来进行测量，通过按诸如纵弯(coilset)、横向弯曲(crossbow)、倾斜(tilt)等的类型测量翘曲值来指示最低值。
2.粘结强度的测量
实施例及比较例的粘结强度以基于53.5mm的引线框的宽度以300mm/分钟的速率进行测量。
3.接触深度的测量
实施例及比较例的接触深度使用共焦激光扫描显微镜(clsm)电子显微镜通过观察剥离遮蔽片后形成在剥离表面上的印记来测量。
4.管芯剪切强度、配线拉伸强度及模子溢料以及残留物的存在的确认
实施例及比较例的管芯剪切强度、配线拉伸强度、模子溢料通过利用用于制备qfn半导体封装件的装置(由阿尔特拉(altera)公司制造)进行测量。管芯剪切强度和配线拉伸强度分别测量10次，获得其平均值。在模子溢料的情况下，在密封工艺结束之后用光学显微镜检查20个引线框剥离膜，其中发生模子溢料的个别管芯附着焊盘的数目除以中管芯附着焊盘的总数来计算ppm值。此外，进行了残留物检查。
表2
由表2可知，根据本发明的实施例，确认通过形成接触深度的制造qfn半导体封装件的方法优于比较例。
即，根据本发明的实施例1至实施例6，当形成0.5μm至3μm的接触深度时，可实现本发明所寻求取得的效果。然而，如比较例1、比较例2中，当形成的接触深度小于0.5μm时，无夹持效果。如比较例3至比较例7，当接触深度超过3μm时，确认粘结层的变形变得严重，使得在引线框剥离遮蔽片时残留物产生于引线框的边缘部分处并发生翘曲问题。
此外，在比较例8和实施例4的情况下，在相同的层压条件下测量粘结强度。虽然实施例4的粘结强度低于比较例8的粘结强度，但是管芯剪切强度、配线拉伸强度、以及模子溢料全部优于比较例8的那些，这是由与作为本发明的特征的接触深度不同而导致。比较例8的接触深度为0.2μm，而实施例4的接触深度为约1.0μm。此外，用于比较例8和实施例4的聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度分别为193℃和205℃。尽管用于实施例4的聚酰亚胺粘结层的玻璃化转变温度更高，但是实施例4的接触深度形成得更深。相应地，可以看出在本发明的实施例中，在粘结层的分子水平中的微变形的柔性水平中存在差异。
另外，为了进一步确认本发明中提高配线拉伸强度的更详细的效果，在下表3中示出了实际品质水平的偏差。下表3示出了比较例8与其中形成1μm的接触深度的实施例4相比较的具体配线拉伸强度。实施例4的测量的值显著高于比较例8的测量的值约80％。
表3
ldagcu引线框
配线接合结果
另外，为了进一步确认本发明中提高管芯剪切强度的更详细的效果，在下表4和表5中示出了实际品质水平的偏差。下表4和表5中示出的结果为比较例8和实施例4中测量的具体管芯剪切强度，实施例4的测量的值显著地高于比较例8的测量的值约400％或更大。
表4
管芯附着结果(实施例4)
表5
管芯附着结果(比较例8)
从以上结果可以看出与配线拉伸强度相比，管芯剪切强度提高至非常高的水平。因此可以看出形成接触深度对管芯附着焊盘赋予直接的夹持效果，从而将接触深度的阈值设定为约0.5μm至3μm，并且由其得到的效果非常优异。尤其，如表4中所示，确认就实际工艺可靠性而言，通过降低管芯剪切强度的偏差可提高qfn半导体器件的工艺可靠性。
此外，为了进一步确认本发明中改善模子溢料缺陷的更详细的效果，在表6中示出了实际品质水平的偏差。表6示出了比较例8和实施例4中测量的具体模子溢料缺陷率，实施例4的测量的良品率值高于比较例8的测量的良品率值约7％或更大。从以上结果确认了就实际生产率而言可提高qfn半导体器件的工艺可靠性。
表6
根据本发明，通过在遮蔽片和引线框的背表面的层压工艺期间在遮蔽片的投影接触区域上形成接触深度来夹持半导体芯片所附着的管芯附着焊盘，使得可以提高半导体芯片和配线的接合可靠性，并且同时在密封工艺期间有效地防止密封树脂泄漏。
此外，根据本发明，可以通过实施优异的管芯接合性及配线接合性并且有效地防止密封树脂泄漏，来提高qfn半导体封装件的可靠性和在制造工艺中的生产率和效率。
另外，根据本发明，根本上防止了密封树脂的侵犯，使得在密封工艺之后不需要另外的去飞边工艺。因此可提高qfn半导体封装件的生产率。
然而，本发明的效果不限于上述效果，并且尚未在本文中阐述的其他效果将从本发明的详细描述或所附的权利要求中被本领域普通技术人员清楚地理解。
以上已描述了多个实施例。然而，应理解，可进行各种各样的修改。例如，如果以不同的顺序进行所描述的技术和/或如果以不同的方式对所描述的体系、构造、装置或电路中的组件进行组合和/或被其他组件或其等价物替代或补充，可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式落在以下权利要求的范围内。