CN100471672C - 剥离膜在包封半导体芯片或制造半导体封装中的用途 - Google Patents

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Abstract

一种用于包封半导体芯片的剥离膜，它是一种层压膜，包含由取向的聚酯树脂膜构成的基底膜，以及层压在所述基底膜的至少一个面上的由氟树脂制得的膜。

Description

剥离膜在包封半导体芯片或制造半导体封装中的用途
技术领域
本发明涉及用于包封半导体芯片的剥离膜。
背景技术
在树脂包封半导体封装的制造中，在半导体芯片的要包封的面与模子之间存在剥离膜。理由是要在用树脂包封半导体芯片时确保包封树脂与模子之间的可剥离性，并形成平滑的半导体封装。
在树脂包封半导体封装中，特别是在半导体封装(例如，四边扁平无引线封装(下文中称为QFN)或小外廓带引线封装(下文中称为SON))(其中，外部引线终端插头包含在封装的内部中，并且终端表面从包封树脂中露出)的制造中，可提及下述剥离膜所需的特性。
A1.可有利于在半导体封装中形成支座(standoff)高度。
A2.在用树脂进行包封时，在半导体封装的终端之间的部分的剥离膜上不形成凹陷和褶皱。在剥离膜上的褶皱会导致这样一种缺陷，即，在包封树脂的褶皱部分上具有凹痕的形状(下文中有时称为“凹痕”)。
A3.在剥离膜与半导体封装的终端表面之间不会有间隙。所述间隙会导致这样一种缺陷，即，包封树脂覆盖并粘着在终端的表面上(下文中有时称为“树脂覆盖”)。
A4.在用树脂进行包封之后，半导体封装具有极好的可剥离性。
已知作为用于半导体封装的树脂模子的剥离膜，例如可提及四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(下文中有时称为FEP)膜、聚对苯二甲酸乙二酯(下文中有时称为PET)膜、或者用氟树脂浸渍的玻璃布(例如，JP-A-8-197567)。作为用于树脂模子成形的剥离膜，已知有由热塑性四氟乙烯共聚物如乙烯-四氟乙烯共聚物(下文中有时称为ETFE)、FEP或四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(下文中有时称为PFA)制得的剥离膜(例如，JP-A-2001-310336)。此外，作为用于半导体封装成形的剥离膜的材料，已知有PET、聚对苯二甲酸丁二酯(下文中有时称为PBT)、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(下文中有时称为PTFE)、尼龙等(例如，JP-A-8-186141)。
但是，当使用仅由具有拉伸时的高弹性模量的树脂如PET制得的膜作为剥离膜时，会产生树脂覆盖在半导体封装的终端表面上的问题。当使用仅由具有拉伸时的低弹性模量的树脂如FEP或PFA制得的膜作为剥离膜时，会产生在成形期间在膜上形成凹陷或褶皱的问题，这样会导致半导体封装的终端之间产生凹痕。
作为用于形成半导体封装如QFN或SON的剥离膜，已知有包含基底膜以及层压在所述基底膜的一个面上的由含氟聚合物制得的膜的层压膜。已知作为剥离膜，可使用包含聚酰亚胺-PTFE、铝-PTFE或聚酰亚胺-氟橡胶-FEP的薄膜的层压膜(例如，JP-A-2001-250838)。在这一层压膜中，通过涂覆所述含氟聚合物材料粉末的水分散液、将其干燥并通过加热烘焙，来形成由含氟聚合物材料制得的层。
通过上述操作形成的层的厚度被限制在一定的范围内。因此，为了增加厚度，要重复上述操作，直至达到所需的厚度。因此，需要非常复杂的操作来达到所需的层厚度。即，要费时费力才能得到用于制造具有任选的支座高度的半导体封装的剥离膜。支座高度是指半导体芯片引线框的终端的顶面与半导体封装包封树脂的顶面之间的高度差。此外，使用用昂贵的聚酰亚胺膜作为基底膜的层压膜，会使制造半导体封装的成本增加。
此外，在具有在半导体芯片的一部分上不用树脂进行模塑的暴露表面的半导体封装(下文中称为芯片暴露半导体封装)的制造中，可提及下述剥离膜所需的特性。
B1.在用树脂进行包封时，在半导体芯片四周的剥离膜上不形成凹陷和褶皱。在上述部分的剥离膜上的凹陷或褶皱会造成这样一种问题，即，包封树脂具有凹痕的形状(下文中有时称为“凹痕”，并且术语“凹痕”在某些情况下包括上述A2中的“凹痕”)。
B2.在剥离膜与半导体芯片表面之间不会有间隙。所述间隙会造成这样一种问题，即，包封树脂覆盖并粘着在芯片表面上(下文中有时称为“树脂覆盖”，并且术语“树脂覆盖”在某些情况下包括上述A3中的“树脂覆盖”)。
B3.在用树脂进行包封时模子通过剥离膜与半导体芯片接触时，剥离膜能保护半导体芯片，防止其破碎。
B4.在用树脂进行包封之后，半导体封装具有极好的可剥离性。
已知在芯片暴露半导体封装的制造中，会在模子表面上形成凸起，该凸起会在用树脂进行模塑时将置于模子表面上的部分剥离膜下压，由此拉长了剥离膜，并最终可消除在半导体芯片四周的剥离膜上的褶皱。此外，已知使用具有通过弹簧上升及下降的浮动块的模子，以防止半导体芯片的破裂(例如，JP-A-2002-254481)。但是，并没有公开可通过使用具有特定结构的剥离膜来防止剥离膜中的褶皱或半导体芯片的破裂。
发明内容
根据这些情况，本发明的一个目的是提供一种用于包封半导体芯片的剥离膜，它能在制造半导体封装时防止凹痕或树脂覆盖的产生。此外，本发明的另一个目的是提供一种用于包封半导体芯片的剥离膜，它能在制造半导体封装(其中，终端的表面从包封树脂如QFN或SON中露出)时形成较好的支座高度。此外，本发明的再一个目的是提供一种用于包封半导体芯片的剥离膜，它在制造芯片暴露半导体封装时不会使半导体芯片破碎。
本发明提供了一种用于包封半导体芯片的剥离膜，它是一种层压膜，包含由取向的聚酯树脂膜构成的基底膜，以及层压在所述基底膜的至少一个面上的由氟树脂制得的膜。
本发明还提供了一种用于制造半导体封装的剥离膜，它是一种层压膜，包含由取向的聚酯树脂膜构成的基底膜，以及层压在所述基底膜的至少一个面上的由氟树脂制得的膜。
当使用本发明的剥离膜制造半导体封装时，在半导体封装上不会产生凹痕或树脂覆盖。在制造半导体封装(其中，终端的表面从包封树脂如QFN或SON中露出)时，可得到更好的支座高度。此外，容易达到由本发明的剥离膜中的氟树脂制得的膜的任选的厚度，因此在使用所述层压膜制造半导体封装时可容易地调节任选的支座高度。
此外，在制造芯片暴露半导体封装时，可制得半导体芯片不会破裂的半导体封装。
附图说明
在附图中：
图1是说明本发明的剥离膜的一个例子的截面图。
图2(A)、2(B)、2(C)和2(D)是说明使用本发明的剥离膜制造QFN的过程的截面图。
图3(E)、3(F)、3(G)、3(H)和3(I)是说明使用本发明的剥离膜制造芯片暴露半导体封装的过程的截面图。
具体实施方式
以下，将参照优选的实施方式详细地描述本发明。
用于本发明的基底膜的聚酯树脂可以是，例如PET、PBT或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)。其中，从成本等的角度考虑，优选PET。
本发明中聚酯树脂的熔点宜高于包封树脂的模塑温度，更好是至少为模塑温度+20℃，最好是至少为模塑温度+50℃。如果熔点高于包封树脂的模塑温度，则在用包封树脂进行模塑时基底膜不大可能变形。
较佳地，本发明的基底膜是这样一种膜，它在制造半导体封装的过程中，在通过模子进行模塑的温度(下文中有时称为模塑温度)下，通过用于用树脂进行包封的模子进行模塑时的合模压力(下文中有时称为模塑压力)下压缩，不大可能变形。具体地说，优选的是在180℃，在取向方向上拉伸时弹性模量为150-400MPa，更好是175-300MPa的膜。
本发明的基底膜宜为双轴取向的聚酯树脂膜。
本发明的氟树脂宜为热塑性四氟乙烯共聚物。当热塑性四氟乙烯共聚物用于本发明的剥离膜时，由于它在用于包封半导体芯片的树脂的模塑温度下，在模塑压力下压缩时，具有低弹性模量，故不会产生包封树脂覆盖，并且可达到较佳的支座高度。具体地说，氟树脂可以是，例如ETFE、FEP或PFA。更优选ETFE，因为它具有极好的模塑性能、极好的可从树脂中剥离的性能，并能以低成本得到。
ETFE宜为四氟乙烯和乙烯的共聚物，或者四氟乙烯、乙烯和另一种单体的共聚物。
所述另一种单体可以是，例如，氟代烯烃如三氟氯乙烯、六氟丙烯、全氟(烷基乙烯基醚)或偏二氟乙烯，多氟烷基乙烯如CH2＝CHRf(式中，Rf表示C1-8多氟烷基，下文中同样适用)或CH2＝CFRf，或者多氟烷基三氟乙烯基醚如CF2＝CFOCH2Rf。它们可以单独使用或者以至少两种混合物的组合使用。
特别地，优选上述CH2＝CFRf。Rf更优选是C3-6全氟烷基，最优选C4F9。
作为ETFE的组成，基于四氟乙烯的聚合单元/基于乙烯的聚合单元的摩尔比宜为70/30至30/70，更好是65/35至40/60，最好是60/40至45/55。
当包含基于另一种单体的聚合单元时，基于另一种单体的聚合单元的含量宜为0.01-30mol％，更好是0.05-15mol％，最好是0.1-10mol％，以基于四氟乙烯和乙烯的聚合单元的总摩尔数计。
可任选地选择本发明中由氟树脂制得的膜(下文中有时称为氟树脂膜)的厚度。可通过适当地选择厚度来调节半导体封装的支座高度。氟树脂膜的厚度宜为1-50μm，更好是2-30μm，最好是3-15μm。如果膜太厚，在半导体芯片与模子之间压缩的膜会溢流入引线框的终端之间的空间中，或者溢流入半导体芯片的四周，由此形成不存在包封树脂的部分。此外，如果膜太薄，在要得到的半导体封装上基本上不形成支座高度，并且会在引线框的终端顶面上产生树脂覆盖。此外，在半导体芯片表面上的树脂覆盖会在芯片暴露半导体封装的情况下产生。
本发明的剥离膜是通过在基底膜的至少一个面上层压氟树脂膜得到的膜。可以将氟树脂膜层压在基底膜的一个面上或者两个面上，视使用的条件而定。当氟树脂层压在基底膜的两个面上时，宜对一个面上的氟树脂膜的表面进行压纹。
在本发明的剥离膜中，宜通过粘合剂层层压基底膜和氟树脂膜。通常，将一薄层粘合剂用于粘合剂层。所述粘合剂可以是，例如聚酯粘合剂、丙烯酸改性的粘合剂、异氰酸酯粘合剂、聚乙烯亚胺粘合剂、聚氨酯粘合剂或硅烷偶联剂粘合剂。其中，优选聚酯粘合剂。粘合剂层的厚度宜为0.1-5μm，更好是0.5-3μm。氟树脂膜与基底膜之间的粘合强度宜至少为5(N/10cm)。当粘合强度至少为5(N/10cm)时，在制造半导体封装时用树脂进行包封的过程中，粘结的膜不大可能分离。
本发明的层压膜加热时其在纵向和横向上尺寸变化的程度均为-10至+5％，更好是-5至+2％。在加热时尺寸变化的程度根据JIS K7133中所述的方法测定，其中，在JIS K7133的6.操作中，温度为180℃，加热时间为30分钟。
对制造本发明的剥离膜的方法没有特别的限制，但是优选通过干式层压法来制造。在制造时，宜在层压基底膜和氟树脂膜之前对氟树脂膜的要粘结的表面进行表面处理如电晕处理，以改善粘合性能。
本发明的剥离膜用于在制造半导体封装时用树脂包封半导体芯片的工艺中。它特别优选地用于制造没有外部引线终端插头的半导体封装(其中，外部引线终端插头包含在封装的内部中，并且终端的顶面从包封树脂中露出)，或者用于制造芯片暴露半导体封装。没有外部引线终端插头的半导体封装可以是，例如QFN或SON。此外，它还可用于制造另一种半导体封装如晶片级CSP或者倒装片类型，其中，与外部连接终端如焊球接触的终端从包封树脂中露出。
以下，解释使用本发明的剥离膜制造半导体封装的方法的一个例子。但是，本发明不限于它。
图1示出了本发明的剥离膜1。剥离膜1包含由双轴取向的聚酯树脂膜构成的基底膜2，以及通过粘合剂层(未示出)层压在基底膜2的至少一个面上的氟树脂膜3。
图2(A)-2(D)是说明制造QFN的过程的截面图，其中，使用本发明的剥离膜1用树脂包封半导体芯片。如图2(A)所示，半导体芯片6置于转移注模成形设备的下模子5上。剥离膜1插在半导体芯片6与上模子4之间。半导体芯片6具有终端7。接着，如图2(B)所示，上模子4和下模子5通过剥离膜1和半导体芯片6紧固。
在模子紧固之后，如图2(C)所示，将包封树脂8注入模子之间的空间中，并使模子充满包封树脂8。然后，松开上模子4和下模子5。取出用包封树脂8包封的半导体芯片6，并用切割机切割。结果，得到图2(D)所示的QFN 11。在图2(D)中，终端的顶面9与包封树脂的顶面10之间的高度差为支座高度。
图3(E)-3(I)是说明制造芯片暴露半导体封装的过程的截面图，其中，使用本发明的剥离膜用树脂包封半导体芯片。如图3(E)所示，将具有预先安装在其上的半导体芯片14的基底15置于下模子13上。在上模子12与半导体芯片14之间提供剥离膜1。如图3(F)所示，半导体芯片14以这样一种状态夹在上模子12与下模子13之间，即，半导体芯片14的要暴露的表面被剥离膜1覆盖。如图3(G)所示，由加热的模子软化的包封树脂16流入空间中，并且所述模子用包围的树脂16充满，使得包围的树脂16覆盖半导体芯片14的侧面。然后，松开模子，并且如图3(H)所示，取出半导体封装(其中，许多具有暴露表面的半导体芯片同时用包封树脂16包封在基底上)。用切割机17切割半导体封装中的包封树脂16，以及基底15。如图3(I)所示，由此可得到芯片暴露半导体封装18。
以下，将参照实施例进一步详细地描述本发明。但是，应该明白，本发明决不限于这些具体的实施例。实施例1、2、5、6、9和10是本发明实施例，实施例3、4、7、8、11和12是比较例。
实施例1：剥离膜P的制备例
将聚酯粘合剂(商品名：AG-9014A，由Asahi Glass有限公司制造)涂覆在厚度为25μm、宽度为1200mm的双轴取向的PET膜(商品名：GEC25，由Teijin DuPontFilms日本有限公司制造，拉伸时的弹性模量MD/TD＝5,378/5,245MPa)的一个面上并干燥，以形成厚度为0.5μm的粘合剂层。对厚度为12μm、宽度为1200mm的ETFE膜(商品名：Fluon ETFE Film 12N，由Asahi Glass有限公司制造)的一个面进行电晕处理。在40℃用干式层压法粘结处理的表面和双轴取向的PET膜的涂覆了粘合剂的表面，由此层压两层膜。在层压了两层ETFE/PET之后，以相同的方式将ETFE膜再层压在双轴取向的PET膜的另一个面上。结果，得到包含三层ETFE/PET/ETFE的剥离膜P。测量在剥离膜P的纵向(MD)和横向(TD)上加热时尺寸变化的程度(％)。测量值示于表1。在加热时尺寸变化的程度根据JIS K7133中所述的方法测定，其中，在JIS K7133的6.操作中，温度为180℃，加热时间为30分钟。
实施例2：剥离膜Q的制备例
以与实施例1所述相同的方式得到包含层压的三层ETFE/PET/ETFE的剥离膜Q，除了使用厚度为38μm的双轴取向的PET膜(商品名：GEC38，由Teijin DuPontFilms日本有限公司制造，拉伸时的弹性模量MD/TD＝3,437/3,493MPa)以及其一个面进行了电晕处理的厚度为5μm的ETFE膜(由Asahi Glass有限公司制造)以外。测量剥离膜Q加热时其在纵向(MD)和横向(TD)上尺寸变化的程度(％)。测量值示于表1。在加热时尺寸变化的程度根据JIS K7133中所述的方法测定，其中，在JIS K7133的6.操作中，温度为180℃，加热时间为30分钟。
实施例3：剥离膜R
作为剥离膜R，使用厚度为50μm的ETFE膜(商品名：Fluon ETFE Film 50N，由Asahi Glass有限公司制造)。测量剥离膜R加热时其在纵向(MD)和横向(TD)上尺寸变化的程度(％)。测量值示于表1。在加热时尺寸变化的程度根据JISK7133中所述的方法测定，其中，在JIS K7133的6.操作中，温度为180℃，加热时间为30分钟。
实施例4：剥离膜S
作为剥离膜S，使用厚度为25μm的PET膜(商品名：GEC25，由Teijin DuPontFilms日本有限公司制造)。测量剥离膜S加热时其在纵向(MD)和横向(TD)上尺寸变化的程度(％)。测量值示于表1。在加热时尺寸变化的程度根据JISK7133中所述的方法测定，其中，在JIS K7133的6.操作中，温度为180℃，加热时间为30分钟。
实施例5-8：QFN的制备例
使用各个实施例1-4中制备的剥离膜，根据图2(A)-2(D)所示的过程用树脂包封120块半导体芯片以制造QFN。模子的温度为175℃，模塑压力为8MPa，模塑时间为100秒，并使用热固性环氧树脂作为包封树脂。目测观察图2(C)所示步骤中得到的切割之前的QFN。确认在上述QFN的引线终端之间的树脂中是否存在由剥离膜中的褶皱所形成的凹痕。此外，目测观察切割后的QFN，结果示于表2，根据以下评价标准：○：不存在没有树脂的部分，×：存在没有树脂的部分。测定对QFN的各个终端的要得到的QFN的支座高度，结果示于表2，根据以下评价标准：○：能得到较好的支座高度，×：不能得到较好的支座高度。
实施例9-12：芯片暴露半导体封装的制备例
使用各个实施例1-4中制备的剥离膜，根据图3(E)-3(I)所示的过程通过用树脂包封12块半导体芯片来制造芯片暴露半导体封装。模子的温度为175℃，模塑压力为12MPa，模塑时间为150秒，并使用热固性环氧树脂作为包封树脂。目测观察图3(H)所示步骤中得到的切割之前的芯片暴露半导体封装中的半导体芯片的四周的树脂中凹陷，结果示于表3，根据以下评价标准：○：没有在四周观察到凹痕，×：在四周观察到凹痕。目测观察在半导体芯片表面上的树脂覆盖，结果示于表3，根据以下评价标准：○：没有观察到树脂覆盖，×：观察到树脂覆盖。目测观察半导体芯片的破裂，结果示于表3，根据以下评价标准：○：没有半导体芯片破裂，×：有些半导体芯片破裂。关于在图3(G)所示步骤中用树脂充满模子并松开模子之后得到的半导体封装，评价当剥离膜剥离时的可剥离性，结果示于表3，根据以下评价标准：○：剥离膜容易剥离，×：剥离膜粘着在半导体封装上，不能剥离。
表1
 
剥离膜 在加热时尺寸变化的程度(MD)(％)   在加热时尺寸变化的程度(TD)(％)  
实施例1 P -1.7 0.6
实施例2 Q -4.6 1.5
实施例3 R -2.0 -2.1
实施例4 S -1.8 0.25
表2
 
剥离膜 引线之间的凹痕 没有树脂的部分 支座高度
实施例5 P 无 ○ ○
实施例6 Q 无 ○ ○
实施例7 R 有 × ×
实施例8 S 无 ○ ×
表3
 
剥离膜 围绕芯片四周的凹痕 树脂覆盖 破裂 可剥离性
实施例9 P ○ ○ ○ ○
实施例10 Q ○ ○ ○ ○
实施例11 R × ○ ○ ○
实施例12 S ○ × × ×
当使用本发明的剥离膜制造半导体封装时，能防止半导体封装中凹痕的形成(该凹痕是由于在用树脂包封半导体芯片时形成的剥离膜中的褶皱而形成的)。此外，可防止树脂覆盖。而且，在制造半导体封装时(其中，终端的表面从包封树脂例如QFN中露出)时，可得到较好的支座高度。并且，在本发明的剥离膜中，可任选地选择由氟树脂制得的膜的厚度。因此，当使用所述剥离膜制造半导体封装时，可任选地调节支座高度。在制造芯片暴露半导体封装时，可防止制造过程中芯片的破裂。
提交于2004年6月29日的日本专利申请No.2004-191258的全部内容，包括说明书、权利要求书、附图和摘要以全文在本文中引用作为参考。

Claims (8)

1.剥离膜在包封半导体芯片或制造半导体封装中的用途，其特征在于，所述剥离膜是一种层压膜，包含由取向的聚酯树脂膜构成的基底膜，以及层压在所述基底膜的至少一个面上的由氟树脂制得的膜，其中，在180℃，所述基底膜在取向方向上拉伸时的弹性模量为150-400MPa，且其中，所述基底膜和由氟树脂制得的膜通过厚度为0.1-3μm的粘合剂层层压。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述氟树脂是乙烯-四氟乙烯共聚物树脂。
3.如权利要求1或2所述的用途，其特征在于，所述层压膜加热时其在纵向和横向上尺寸变化的程度均为-10至+5％，其中，在加热时尺寸变化的程度根据JIS K7133中所述的方法测定，在JIS K7133的6.操作中，温度为180℃，加热时间为30分钟。
4.如权利要求1—2中任一项所述的用途，其特征在于，所述半导体封装是这样一种半导体封装，其中终端的表面从包封树脂中露出。
5.如权利要求1—2中任一项所述的用途，其特征在于，所述半导体封装是具有在半导体芯片的一部分上不用树脂进行模塑的暴露表面的半导体封装。
6.如权利要求1或2所述的用途，其特征在于，在180℃，所述基底膜在取向方向上拉伸时的弹性模量为175-300MPa。
7.如权利要求1或2所述的用途，其特征在于，所述由氟树脂制得的膜的厚度为1—50μm。
8.如权利要求3所述的用途，其特征在于，所述层压膜加热时其在纵向和横向上尺寸变化的程度均为-5至+2％。
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