JP3578262B2 - 半導体チップの樹脂封止方法及びその方法に使用する離型フィルム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップの樹脂封止方法及びその方法において使用する離型フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップのパッケ−ジではＣＳＰ化が進められ、封止樹脂への離型剤の配合に代え、離型フィルムを使用して離型性を高め金型クリ−ニング頻度の低減による作業能率の向上、金型の長寿命化によるコスト低減等が図られつつあり、この離型フィルムにポリテトラフルオロエチレンフィルムを使用することが提案されている（特開平８−１９７５６７号、特開平８−１８６１４１号等）。
【０００３】
図１はＱＦＰから下面モ−ルド部を除去し側面のリ−ドをモ−ルド側面部より切り取った構造のＱＦＮを示し、その樹脂封止を行うには、図１の（イ）に示すように半導体チップ２の電極とリ−ドフレ−ム２１の端子２２との間をワイヤでボンディングし、そのチップ２を下金型１のキャビティ１１に端子２２を上側にして収容し、次いで図１の（ロ）に示すように、ポリテトラフルオロエチレンフィルムＦを介して上金型３で型閉し、トランスファ−成形によりキャビティ内に樹脂を注入・硬化させたうえで図１の（ハ）に示すように型開し、而るのち、端子を残してリ−ドフレ−ムをトリミングしている。
【０００４】
この樹脂封止方法においては、端子をポリテトラフルオロエチレンフィルムに型締圧力で食い込ませ、端子とポリテトラフルオロエチレンフィルムとの間を樹脂封止中常に密接状態に保って端子の樹脂かぶりを排除することが期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
周知の通り、ポリテトラフルオロエチレンフィルムはキャスティング法（キャリアシ−ト上にポリテトラフルオロエチレンのディスバ−ジョンを塗布・焼成し、この焼成フィルムをキャリアシ−トから剥離する方法）、切削法（ポリテトラフルオロエチレンロッドを焼成し、このロッドを切削旋盤でフィルムに切削する方法）等により得ることができる。
【０００６】
しかしながら、本発明者等がこれらのポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムに使用して半導体チップの樹脂封止を行ったところ、弾性率に実質的な差がなく前記端子をポリテトラフルオロエチレンフィルムに型締圧力で食い込ませ端子とポリテトラフルオロエチレンフィルムとの間を樹脂封止中常に密接状態に保って端子の樹脂かぶりを排除することが同等に期待されるにもかかわすらず、上記端子での樹脂かぶりの発生率（不良率）が前記製造方法の違いによりかなり異なること（実際には不良率０〜１０／５０の範囲で差がある）を知った。
【０００７】
そこで本発明者等がその原因を究明したところ、その原因が離型フィルムの縦・横両方向の熱収縮率の差にあることをつきとめた。フィルムの熱収縮率に方向性があればフィルムを斜めに剪断的に変形させようとする力が作用して皺が発生するものと推定される。
【０００８】
本発明の目的は、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムに使用して半導体チップの樹脂封止を行う場合、端子やポスト電極頂上面の樹脂かぶりを防止して優れた歩留りで樹脂封止を行い得るようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体チップの樹脂封止方法は、樹脂で封止される半導体チップのその封止樹脂層表面に面一に露出して埋着されその露出面が基板にはんだつけされる端子またはポスト電極を前記封止前の半導体チップに取付け、この半導体チップの端子またはポスト電極が配置された面と金型との間に、ポリテトラフルオロエチレンフィルムからなる離型フィルムを介し、かつ離型フィルムと端子またはポスト電極の前記露出される面とを接触させて上金型による型閉を行ない、ついで金型のキャビティ内に樹脂を注入・硬化させる方法であり、１７５℃で１０分間加熱における縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０のポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして用いることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る半導体チップの樹脂封止方法に使用する離型フィルムは、１７５℃で１０分間における縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内、好ましくは２％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０好ましくは０．８〜１．５であり、１７５℃での縦・横両方向の破断伸び率を共に６００％以上にすること、更に表面粗さＲａ（ＪＩＳ０６０１法による）を０．３μｍ以下好ましくは０．２μｍ以下とすることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において半導体チップの樹脂封止に使用するポリテトラフルオロエチレンフィルム、すなわち１７５℃で１０分間における縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内、好ましくは２％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０好ましくは０．８〜１．５であるポリテトラフルオロエチレンフィルムは、キャスティング法により得ることができ、例えば耐熱性キャリアシ−ト上にポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンを塗布し、これをポリテトラフルオロエチレンのの融点以上の温度で焼成し、ついで焼成フィルムをキャリアシ−トから剥離して得ることができる。この場合、一段加熱で一挙に焼成することもできるが、ポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの分散媒の蒸発温度でまず加熱して分散媒の一部または大部分を蒸発により除去し、次いでポリテトラフルオロエチレンの融点以上に加熱して焼成する多段加熱を使用することが好ましい。塗布は浸漬法の外、スプレ−法、刷毛塗り法等により行うことも可能である。
【００１２】
このポリテトラフルオロエチレン離型フィルムの厚みは２０〜１００μｍ好ましくは２０〜５０μｍとされ、通常塗布したポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの加熱焼成とポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの塗布とを数回繰り返えして２０〜１００μｍとされる。
【００１３】
上記焼成フィルムの剥離をよりスム−ズに行うために、キャリアシ−トにシリコ−ン系等の剥離剤を塗布することもできる。
【００１４】
上記耐熱性キャリアシ−トには、ポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの焼成温度に耐え、かつ表面粗さＲａ（ＪＩＳ０６０１法による）が０．３μｍ以下のプラスチックフィルムであれば適宜のものを使用でき、例えばポリイミドフィルム、ポリエ−テルエ−テルケトンフィルム、ポリエ−テルサルホンフィルムや金属箔を使用できる。
【００１５】
上記ポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの分散媒としては、例えば水を使用できる。このポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの固形分濃度は作業性の面から２０〜８０重量％、特に４０〜６０重量％とすることが好ましい。
【００１６】
図１の（イ）乃至図１の（ハ）は本発明に係る離型フィルムを使用して半導体チップを樹脂封止する方法の一例を示し、封止対象物は図２の（イ）に示すリ−ドフレ−ム２０の各ユニット２１〔図２の（ロ）〕ごとにインナ−端子２２とチップ電極とをワイヤでボンディングした半導体チップであり、図乃至図は説明を簡潔にするためにリ−ドフレ−ムの１ユニット分についてのみ図示してある。
まず、図１の（イ）に示すようにトランスファ−射出装置の加熱された下金型１のキャビティ１１内に半導体チップ２を端子２２を上側に位置させて収容し、さらに図１の（ロ）に示すように上記のポリテトラフルオロエチレン離型フィルムＦを介して上金型３で型閉し、更にキャビティ内に樹脂４を圧入し硬化させ、次いで図１の（ハ）に示すように上金型３を持ち上げて型開すると共にポリテトラフルオロエチレン離型フィルムＦを封止樹脂４から剥離し、而るのち、リ−ドフレ−ムを端子を残してトリミングしてＱＦＮを得る。
【００１７】
上記において樹脂封止条件は、例えば温度１７５℃、成形圧力５０ｋｇ／ｃｍ２であり、かかる加熱でポリテトラフルオロエチレンフィルムが収縮しようとするが、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの動摩擦係数が極めて小さいために（通常、０．２以下）このポリテトラフルオロエチレンフィルムの加熱収縮に対して摩擦抵抗は作用せず、その熱収縮に対しポリテトラフルオロエチレンの分子間鎖が抵抗するだけと推定できるから、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦方向熱収縮率をβｘ、縦方向弾性率をＥｘ、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの横方向熱収縮率をβｙ、横方向弾性率をＥｙ、縦方向応力をδｘ、横方向応力をδｙとすると、
【数１】
δｘ＝βｘ・Ｅｘ ▲１▼
【数２】
δｙ＝βｙ・Ｅｙ ▲２▼
であり、本発明においては、βｘとβｙを５％以下でその差が３％以内でかつＥｘとＥｙとの比を０．５〜２．０としてあるから、δｘとδｙとをほぼ等しくかつ充分に小さくでき、応力の方向性をよく抑制でき、フィルムが斜めに剪断的に変形されるのをよく排除して皺の発生を充分に防止できる。
したがって、樹脂封止中、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との間の界面への皺波及を防止つつポリテトラフルオロエチレンフィルムへの端子の食い込みによるポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子間の界面の密接状態を安定に保持でき、端子の樹脂かぶりを確実に防止できる。
このことは後述の実施例と比較例との対比から確認できる。
【００１８】
なお、本発明において、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの端子のエッジに接する箇所において、上金型の型締め圧力のもとでポリテトラフルオロエチレンフィルムが破断することのないように、１７５℃での縦・横両方向の破断伸び率が共に６００％以上であるポリテトラフルオロエチレンフィルムを用いることが安全である。
また、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの表面粗さが大きいときは、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との接触界面の緻密性が毀損されて樹脂の侵入排除に不利となるので、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの表面粗さＲａを０．３μｍ以下とすることが好ましい。
さらに、本発明に係る半導体チップの樹脂封止方法においては、樹脂封止表面に電極導通部材を半導体チップの実装時の基板へのはんだつけのために露出させておかなければならない構成の半導体チップが対象とされ、ポスト電極を有しその電極の頂上面を露出させて樹脂封止するものもその半導体チップに含まれる。
【００１９】
【実施例】
〔実施例１〕
ポリテトラフルオロエチレン粉末（粒子径ほぼ０．２５μｍ）の固形分濃度５０％の水性ディスパ−ジョンをポリイミドキャリアシ−トに浸漬塗布し９０℃×２分の加熱で水分を除去したうえで３６０℃×２分で焼成することを４回繰り返して厚み５０μｍのポリテトラフルオロエチレン離型フィルムを作成した。
こポリテトラフルオロエチレンフィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
このポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを図に示した方法によりで１７５℃×５０ｋｇ／ｃｍ２の加熱・加圧で成形時間を１２０秒として５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは零であった（不良率が０／５０であった）。
【００２０】
また、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを９０°回転してセットし上記と同様にして樹脂封止方法したところ、不良率は変わらず０であった。
【００２１】
なお、この実施例で使用したポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦方向表面粗さは０．０６μｍ、横方向表面粗さは０．０８μｍ、縦方向破断伸びは８２０％、横方向破断伸びは７８０％、動摩擦係数は０．１６であった。
【００２２】
〔実施例２〕
ポリテトラフルオロエチレン粉末（粒子径ほぼ０．２５μｍ）の固形分濃度６０％の水性ディスパ−ジョンをポリイミドキャリアシ−トに浸漬塗布し９０℃×２分の加熱で水分を除去したうえで３６０℃×２分で焼成することを３回繰り返して厚み５０μｍのポリテトラフルオロエチレン離型フィルムを作成した。
こポリテトラフルオロエチレンフィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
このポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを実施例１と同様にして５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは１箇であった（不良率が１／５０であった）。
【００２３】
また、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを９０°回転してセットして上記と同様にして樹脂封止方法したところ、不良率は変わらなかった。
【００２４】
〔比較例１〕
ポリテトラフルオロエチレンモ−ルディングパウダ−を円筒形金型に充填し、２００ｋｇｆ／ｃｍ２×１時間で予備成形し、この予備成形体を３８０℃×３時間で焼成し、この焼成体を切削旋盤で５５μｍ厚みに切削し、この切削フィルムを３００℃×１分の熱ロ−ル接触で歪み取りし、更に５％延伸の加熱処理で厚み５０μｍのポリテトラフルオロエチレン離型フィルムを作成した。
こポリテトラフルオロエチレンフィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
【００２５】
このポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを実施例１と同様にして５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは７箇であった（不良率が７／５０であった）。
【００２６】
なお、この比較例で使用したポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦方向表面粗さは０．３２μｍ、横方向表面粗さは０．３９μｍ、縦方向破断伸びは６６０％、横方向破断伸びは７７０％、動摩擦係数は０．１５であった。
【００２７】
〔比較例２〕
比較例１の５％延伸の加熱処理に代え１０％延伸の加熱処理としてフィルム厚みを４８μｍとした以外、比較例１に同じとしたポリテトラフルオロエチレンフィルムを使用した。
このポリテトラフルオロエチレンフィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
【００２８】
このポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを実施例１と同様にして５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは１７箇であった（不良率が１７／５０であった）。
【００２９】
なお、この比較例で使用したポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦方向表面粗さは０．３４μｍ、横方向表面粗さは０．３５μｍ、縦方向破断伸びは５８０％、横方向破断伸びは７８０％、動摩擦係数は０．１５であった。
【００３０】
〔比較例３〕
エチレンーテトラフロオロエチレン共重合体をＴダイ押出機によりダイス温度３４０℃、リップ間隔０．６ｍｍ、引取り速度５ｍ／ｍｉｎの条件で成形して厚み５０μｍのエチレンーテトラフロオロエチレン共重体離型フィルムを作成した。
このエチレンーテトラフロオロエチレン共重合体フィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
【００３１】
このエチレンーテトラフロオロエチレン共重合体フィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを実施例１と同様にして５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは１６箇であった（不良率が１６／５０であった）。
【００３２】
なお、この比較例で使用したエチレンーテトラフロオロエチレン共重合体フィルムの縦方向表面粗さは０．１３μｍ、横方向表面粗さは０．１９μｍ、縦方向破断伸びは７２０％、横方向破断伸びは１１２０％、動摩擦係数は０．４１であった。
【００３３】
上記の各フィルムの物性の測定方法は次の通りである。
【００３４】
〔弾性率〕２０ｍｍ×１０ｍｍのフィルムの貯蔵弾性率を、粘弾性スペクトロメ−タ−を使用し、昇温速度２℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で測定した。
【００３５】
〔熱収縮率〕１７５℃×１０分の加熱前後の試料長さの変化量／加熱前長さの百分率を求めた。
【００３６】
〔破断伸び率〕ＪＩＳＫ７１１３に従い、２号試験片を使用し引張り速度２００ｍｍ／ｍｉｎ、温度１７５℃にてクロスヘッド移動距離（ｍｍ）Ｔを測定し、標線間距離（２５ｍｍ）Ｓに対し、１００Ｔ％／Ｓより求めた。
【００３７】
〔表面粗さ〕ＪＩＳ Ｂ０６０１に従い、Ｒａ（μｍ）を測定した。
【００３８】
〔動摩擦係数〕バ−デンレ−ベン法により荷重量を１００ｇ、駆動速度を６００ｍｍ／ｍｉｎにして鋼球に対する評価を行った。
【００３９】
【表１】
【００４０】
上記比較例１においては、縦方向にのみ引っ張り応力が発生し、横方向に引っ張り応力が発生せず引っ張り応力状態の方向性が顕著であるために、エチレンーテトラフロオロエチレン共重合体フィルムと端子との界面への樹脂侵入が比較的容易に生じたとものと推定される。
上記比較例２においては、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの横方向に伸びが生じてポリテトラフルオロエチレンフィルムに弛みが生じたために、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との界面への樹脂侵入が顕著に生じたとものと推定される。
比較例３では、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０に属しているが、熱収縮率が５％以上で過大であるために、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との界面への樹脂侵入が顕著に生じたとものと推定される。
【００４１】
これらに対し、実施例１及び２においては、樹脂封止中での縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０に属し、前記式▲１▼及び式▲２▼から把握される縦・横両方向応力δｘ及びδｙを充分に等しくかつ小さくできるため応力の方向性をよく排除できる結果、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との界面への樹脂侵入を皆無乃至は僅少にできた。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体チップを端子の表面やを電極ポストの頂上を露出させて樹脂封止方法する場合、離型フィルムを使用するにもかかわらず、電極ポスト頂上の樹脂かぶりを確実に排除して優れた歩留まりで樹脂封止でき、その結果、金型クリ−ニング回数の低減による作業能率の向上、金型の長寿命化によるコスト低減、エジェクトピンの省略による金型構造の簡易化等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体チップの樹脂封止方法を示す図面である。
【図２】図１におけるリ−ドフレ−ムを示す図面である。
【符号の説明】
１ 下金型
２ 半導体チップ
２０ リードフレーム
２１ リードフレーム中の１ユニット
２２ 端子
Ｆ 離型フィルム
３ 上金型
４ 封止樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップの樹脂封止方法及びその方法において使用する離型フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップのパッケ−ジではＣＳＰ化が進められ、封止樹脂への離型剤の配合に代え、離型フィルムを使用して離型性を高め金型クリ−ニング頻度の低減による作業能率の向上、金型の長寿命化によるコスト低減等が図られつつあり、この離型フィルムにポリテトラフルオロエチレンフィルムを使用することが提案されている（特開平８−１９７５６７号、特開平８−１８６１４１号等）。
【０００３】
図１はＱＦＰから下面モ−ルド部を除去し側面のリ−ドをモ−ルド側面部より切り取った構造のＱＦＮを示し、その樹脂封止を行うには、図１の（イ）に示すように半導体チップ２の電極とリ−ドフレ−ム２１の端子２２との間をワイヤでボンディングし、そのチップ２を下金型１のキャビティ１１に端子２２を上側にして収容し、次いで図１の（ロ）に示すように、ポリテトラフルオロエチレンフィルムＦを介して上金型３で型閉し、トランスファ−成形によりキャビティ内に樹脂を注入・硬化させたうえで図１の（ハ）に示すように型開し、而るのち、端子を残してリ−ドフレ−ムをトリミングしている。
【０００４】
この樹脂封止方法においては、端子をポリテトラフルオロエチレンフィルムに型締圧力で食い込ませ、端子とポリテトラフルオロエチレンフィルムとの間を樹脂封止中常に密接状態に保って端子の樹脂かぶりを排除することが期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
周知の通り、ポリテトラフルオロエチレンフィルムはキャスティング法（キャリアシ−ト上にポリテトラフルオロエチレンのディスバ−ジョンを塗布・焼成し、この焼成フィルムをキャリアシ−トから剥離する方法）、切削法（ポリテトラフルオロエチレンロッドを焼成し、このロッドを切削旋盤でフィルムに切削する方法）等により得ることができる。
【０００６】
しかしながら、本発明者等がこれらのポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムに使用して半導体チップの樹脂封止を行ったところ、弾性率に実質的な差がなく前記端子をポリテトラフルオロエチレンフィルムに型締圧力で食い込ませ端子とポリテトラフルオロエチレンフィルムとの間を樹脂封止中常に密接状態に保って端子の樹脂かぶりを排除することが同等に期待されるにもかかわすらず、上記端子での樹脂かぶりの発生率（不良率）が前記製造方法の違いによりかなり異なること（実際には不良率０〜１０／５０の範囲で差がある）を知った。
【０００７】
そこで本発明者等がその原因を究明したところ、その原因が離型フィルムの縦・横両方向の熱収縮率の差にあることをつきとめた。フィルムの熱収縮率に方向性があればフィルムを斜めに剪断的に変形させようとする力が作用して皺が発生するものと推定される。
【０００８】
本発明の目的は、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムに使用して半導体チップの樹脂封止を行う場合、端子やポスト電極頂上面の樹脂かぶりを防止して優れた歩留りで樹脂封止を行い得るようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体チップの樹脂封止方法は、樹脂で封止される半導体チップのその封止樹脂層表面に面一に露出して埋着されその露出面が基板にはんだつけされる端子またはポスト電極を前記封止前の半導体チップに取付け、この半導体チップの端子またはポスト電極が配置された面と金型との間に、ポリテトラフルオロエチレンフィルムからなる離型フィルムを介し、かつ離型フィルムと端子またはポスト電極の前記露出される面とを接触させて上金型による型閉を行ない、ついで金型のキャビティ内に樹脂を注入・硬化させる方法であり、１７５℃で１０分間加熱における縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０のポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして用いることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る半導体チップの樹脂封止方法に使用する離型フィルムは、１７５℃で１０分間における縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内、好ましくは２％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０好ましくは０．８〜１．５であり、１７５℃での縦・横両方向の破断伸び率を共に６００％以上にすること、更に表面粗さＲａ（ＪＩＳ０６０１法による）を０．３μｍ以下好ましくは０．２μｍ以下とすることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において半導体チップの樹脂封止に使用するポリテトラフルオロエチレンフィルム、すなわち１７５℃で１０分間における縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内、好ましくは２％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０好ましくは０．８〜１．５であるポリテトラフルオロエチレンフィルムは、キャスティング法により得ることができ、例えば耐熱性キャリアシ−ト上にポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンを塗布し、これをポリテトラフルオロエチレンのの融点以上の温度で焼成し、ついで焼成フィルムをキャリアシ−トから剥離して得ることができる。この場合、一段加熱で一挙に焼成することもできるが、ポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの分散媒の蒸発温度でまず加熱して分散媒の一部または大部分を蒸発により除去し、次いでポリテトラフルオロエチレンの融点以上に加熱して焼成する多段加熱を使用することが好ましい。塗布は浸漬法の外、スプレ−法、刷毛塗り法等により行うことも可能である。
【００１２】
このポリテトラフルオロエチレン離型フィルムの厚みは２０〜１００μｍ好ましくは２０〜５０μｍとされ、通常塗布したポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの加熱焼成とポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの塗布とを数回繰り返えして２０〜１００μｍとされる。
【００１３】
上記焼成フィルムの剥離をよりスム−ズに行うために、キャリアシ−トにシリコ−ン系等の剥離剤を塗布することもできる。
【００１４】
上記耐熱性キャリアシ−トには、ポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの焼成温度に耐え、かつ表面粗さＲａ（ＪＩＳ０６０１法による）が０．３μｍ以下のプラスチックフィルムであれば適宜のものを使用でき、例えばポリイミドフィルム、ポリエ−テルエ−テルケトンフィルム、ポリエ−テルサルホンフィルムや金属箔を使用できる。
【００１５】
上記ポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの分散媒としては、例えば水を使用できる。このポリテトラフルオロエチレンのディスパ−ジョンの固形分濃度は作業性の面から２０〜８０重量％、特に４０〜６０重量％とすることが好ましい。
【００１６】
図１の（イ）乃至図１の（ハ）は本発明に係る離型フィルムを使用して半導体チップを樹脂封止する方法の一例を示し、封止対象物は図２の（イ）に示すリ−ドフレ−ム２０の各ユニット２１〔図２の（ロ）〕ごとにインナ−端子２２とチップ電極とをワイヤでボンディングした半導体チップであり、図乃至図は説明を簡潔にするためにリ−ドフレ−ムの１ユニット分についてのみ図示してある。
まず、図１の（イ）に示すようにトランスファ−射出装置の加熱された下金型１のキャビティ１１内に半導体チップ２を端子２２を上側に位置させて収容し、さらに図１の（ロ）に示すように上記のポリテトラフルオロエチレン離型フィルムＦを介して上金型３で型閉し、更にキャビティ内に樹脂４を圧入し硬化させ、次いで図１の（ハ）に示すように上金型３を持ち上げて型開すると共にポリテトラフルオロエチレン離型フィルムＦを封止樹脂４から剥離し、而るのち、リ−ドフレ−ムを端子を残してトリミングしてＱＦＮを得る。
【００１７】
上記において樹脂封止条件は、例えば温度１７５℃、成形圧力５０ｋｇ／ｃｍ２であり、かかる加熱でポリテトラフルオロエチレンフィルムが収縮しようとするが、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの動摩擦係数が極めて小さいために（通常、０．２以下）このポリテトラフルオロエチレンフィルムの加熱収縮に対して摩擦抵抗は作用せず、その熱収縮に対しポリテトラフルオロエチレンの分子間鎖が抵抗するだけと推定できるから、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦方向熱収縮率をβｘ、縦方向弾性率をＥｘ、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの横方向熱収縮率をβｙ、横方向弾性率をＥｙ、縦方向応力をδｘ、横方向応力をδｙとすると、
【数１】
δｘ＝βｘ・Ｅｘ ▲１▼
【数２】
δｙ＝βｙ・Ｅｙ ▲２▼
であり、本発明においては、βｘとβｙを５％以下でその差が３％以内でかつＥｘとＥｙとの比を０．５〜２．０としてあるから、δｘとδｙとをほぼ等しくかつ充分に小さくでき、応力の方向性をよく抑制でき、フィルムが斜めに剪断的に変形されるのをよく排除して皺の発生を充分に防止できる。
したがって、樹脂封止中、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との間の界面への皺波及を防止つつポリテトラフルオロエチレンフィルムへの端子の食い込みによるポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子間の界面の密接状態を安定に保持でき、端子の樹脂かぶりを確実に防止できる。
このことは後述の実施例と比較例との対比から確認できる。
【００１８】
なお、本発明において、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの端子のエッジに接する箇所において、上金型の型締め圧力のもとでポリテトラフルオロエチレンフィルムが破断することのないように、１７５℃での縦・横両方向の破断伸び率が共に６００％以上であるポリテトラフルオロエチレンフィルムを用いることが安全である。
また、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの表面粗さが大きいときは、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との接触界面の緻密性が毀損されて樹脂の侵入排除に不利となるので、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの表面粗さＲａを０．３μｍ以下とすることが好ましい。
さらに、本発明に係る半導体チップの樹脂封止方法においては、樹脂封止表面に電極導通部材を半導体チップの実装時の基板へのはんだつけのために露出させておかなければならない構成の半導体チップが対象とされ、ポスト電極を有しその電極の頂上面を露出させて樹脂封止するものもその半導体チップに含まれる。
【００１９】
【実施例】
〔実施例１〕
ポリテトラフルオロエチレン粉末（粒子径ほぼ０．２５μｍ）の固形分濃度５０％の水性ディスパ−ジョンをポリイミドキャリアシ−トに浸漬塗布し９０℃×２分の加熱で水分を除去したうえで３６０℃×２分で焼成することを４回繰り返して厚み５０μｍのポリテトラフルオロエチレン離型フィルムを作成した。
こポリテトラフルオロエチレンフィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
このポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを図に示した方法によりで１７５℃×５０ｋｇ／ｃｍ２の加熱・加圧で成形時間を１２０秒として５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは零であった（不良率が０／５０であった）。
【００２０】
また、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを９０°回転してセットし上記と同様にして樹脂封止方法したところ、不良率は変わらず０であった。
【００２１】
なお、この実施例で使用したポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦方向表面粗さは０．０６μｍ、横方向表面粗さは０．０８μｍ、縦方向破断伸びは８２０％、横方向破断伸びは７８０％、動摩擦係数は０．１６であった。
【００２２】
〔実施例２〕
ポリテトラフルオロエチレン粉末（粒子径ほぼ０．２５μｍ）の固形分濃度６０％の水性ディスパ−ジョンをポリイミドキャリアシ−トに浸漬塗布し９０℃×２分の加熱で水分を除去したうえで３６０℃×２分で焼成することを３回繰り返して厚み５０μｍのポリテトラフルオロエチレン離型フィルムを作成した。
こポリテトラフルオロエチレンフィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
このポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを実施例１と同様にして５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは１箇であった（不良率が１／５０であった）。
【００２３】
また、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを９０°回転してセットして上記と同様にして樹脂封止方法したところ、不良率は変わらなかった。
【００２４】
〔比較例１〕
ポリテトラフルオロエチレンモ−ルディングパウダ−を円筒形金型に充填し、２００ｋｇｆ／ｃｍ２×１時間で予備成形し、この予備成形体を３８０℃×３時間で焼成し、この焼成体を切削旋盤で５５μｍ厚みに切削し、この切削フィルムを３００℃×１分の熱ロ−ル接触で歪み取りし、更に５％延伸の加熱処理で厚み５０μｍのポリテトラフルオロエチレン離型フィルムを作成した。
こポリテトラフルオロエチレンフィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
【００２５】
このポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを実施例１と同様にして５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは７箇であった（不良率が７／５０であった）。
【００２６】
なお、この比較例で使用したポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦方向表面粗さは０．３２μｍ、横方向表面粗さは０．３９μｍ、縦方向破断伸びは６６０％、横方向破断伸びは７７０％、動摩擦係数は０．１５であった。
【００２７】
〔比較例２〕
比較例１の５％延伸の加熱処理に代え１０％延伸の加熱処理としてフィルム厚みを４８μｍとした以外、比較例１に同じとしたポリテトラフルオロエチレンフィルムを使用した。
このポリテトラフルオロエチレンフィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
【００２８】
このポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを実施例１と同様にして５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは１７箇であった（不良率が１７／５０であった）。
【００２９】
なお、この比較例で使用したポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦方向表面粗さは０．３４μｍ、横方向表面粗さは０．３５μｍ、縦方向破断伸びは５８０％、横方向破断伸びは７８０％、動摩擦係数は０．１５であった。
【００３０】
〔比較例３〕
エチレンーテトラフロオロエチレン共重合体をＴダイ押出機によりダイス温度３４０℃、リップ間隔０．６ｍｍ、引取り速度５ｍ／ｍｉｎの条件で成形して厚み５０μｍのエチレンーテトラフロオロエチレン共重体離型フィルムを作成した。
このエチレンーテトラフロオロエチレン共重合体フィルムの１７５℃×１０分加熱後の縦・横両方向の収縮率、縦・横両方向の弾性率を測定したところ表１の通りであった。
【００３１】
このエチレンーテトラフロオロエチレン共重合体フィルムを離型フィルムとして使用し、ＱＦＮを実施例１と同様にして５０箇成形したところ、端子に樹脂かぶりが生じたものは１６箇であった（不良率が１６／５０であった）。
【００３２】
なお、この比較例で使用したエチレンーテトラフロオロエチレン共重合体フィルムの縦方向表面粗さは０．１３μｍ、横方向表面粗さは０．１９μｍ、縦方向破断伸びは７２０％、横方向破断伸びは１１２０％、動摩擦係数は０．４１であった。
【００３３】
上記の各フィルムの物性の測定方法は次の通りである。
【００３４】
〔弾性率〕２０ｍｍ×１０ｍｍのフィルムの貯蔵弾性率を、粘弾性スペクトロメ−タ−を使用し、昇温速度２℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で測定した。
【００３５】
〔熱収縮率〕１７５℃×１０分の加熱前後の試料長さの変化量／加熱前長さの百分率を求めた。
【００３６】
〔破断伸び率〕ＪＩＳＫ７１１３に従い、２号試験片を使用し引張り速度２００ｍｍ／ｍｉｎ、温度１７５℃にてクロスヘッド移動距離（ｍｍ）Ｔを測定し、標線間距離（２５ｍｍ）Ｓに対し、１００Ｔ％／Ｓより求めた。
【００３７】
〔表面粗さ〕ＪＩＳ Ｂ０６０１に従い、Ｒａ（μｍ）を測定した。
【００３８】
〔動摩擦係数〕バ−デンレ−ベン法により荷重量を１００ｇ、駆動速度を６００ｍｍ／ｍｉｎにして鋼球に対する評価を行った。
【００３９】
【表１】
上記比較例１においては、縦方向にのみ引っ張り応力が発生し、横方向に引っ張り応力が発生せず引っ張り応力状態の方向性が顕著であるために、エチレンーテトラフロオロエチレン共重合体フィルムと端子との界面への樹脂侵入が比較的容易に生じたとものと推定される。
上記比較例２においては、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの横方向に伸びが生じてポリテトラフルオロエチレンフィルムに弛みが生じたために、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との界面への樹脂侵入が顕著に生じたとものと推定される。
比較例３では、ポリテトラフルオロエチレンフィルムの縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０に属しているが、熱収縮率が５％以上で過大であるために、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との界面への樹脂侵入が顕著に生じたとものと推定される。
【００４１】
これらに対し、実施例１及び２においては、樹脂封止中での縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０に属し、前記式▲１▼及び式▲２▼から把握される縦・横両方向応力δｘ及びδｙを充分に等しくかつ小さくできるため応力の方向性をよく排除できる結果、ポリテトラフルオロエチレンフィルムと端子との界面への樹脂侵入を皆無乃至は僅少にできた。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体チップを端子の表面やを電極ポストの頂上を露出させて樹脂封止方法する場合、離型フィルムを使用するにもかかわらず、電極ポスト頂上の樹脂かぶりを確実に排除して優れた歩留まりで樹脂封止でき、その結果、金型クリ−ニング回数の低減による作業能率の向上、金型の長寿命化によるコスト低減、エジェクトピンの省略による金型構造の簡易化等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体チップの樹脂封止方法を示す図面である。
【図２】図１におけるリ−ドフレ−ムを示す図面である。
【符号の説明】
１ 下金型
２ 半導体チップ
２０ リードフレーム
２１ リードフレーム中の１ユニット
２２ 端子
Ｆ 離型フィルム
３ 上金型
４ 封止樹脂
Claims (4)
- 樹脂で封止される半導体チップのその封止樹脂層表面に面一に露出して埋着されその露出面が基板にはんだつけされる端子またはポスト電極を前記封止前の半導体チップに取付け、この半導体チップの端子またはポスト電極が配置された面と金型との間に、ポリテトラフルオロエチレンフィルムからなる離型フィルムを介し、かつ離型フィルムと端子またはポスト電極の前記露出される面とを接触させて上金型による型閉を行ない、ついで金型のキャビティ内に樹脂を注入・硬化させる方法であり、１７５℃で１０分間加熱における縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０のポリテトラフルオロエチレンフィルムを離型フィルムとして用いることを特徴とする半導体チップの樹脂封止方法。
- 請求項１の半導体チップの樹脂封止方法に使用する離型フィルムであり、１７５℃で１０分間加熱における縦・横両方向の熱収縮率が５％以下でその熱収縮率の差が３％以内でかつ縦・横両方向の弾性率の比が０．５〜２．０のポリテトラフルオロエチレンフィルムからなる半導体チップの樹脂封止方法用離型フィルム。
- １７５℃加熱での縦・横両方向の破断伸び率が共に６００％以上である請求項２記載の半導体チップの樹脂封止方法用離型フィルム。
- 表面粗さＲａが０．３μｍ以下である請求項２または３記載の半導体チップの樹脂封止方法用離型フィルム
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