JP7768705B2 - リングフレーム及びリングフレームの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、中央に開口を有し、該開口を塞ぐようにテープが貼着されるリングフレームとその製造方法に関する。

デバイスチップの製造工程では、複数のデバイスが表面に形成された半導体ウェーハやパッケージ基板等の被加工物を加工装置で加工する。そして、被加工物をデバイス毎に分割すると、個々のデバイスチップが形成される。形成されたデバイスチップは、電子機器に実装されて使用される。

加工装置に被加工物を搬入する際には、中央に開口を有するリングフレームと、該リングフレームの開口を塞ぐようにリングフレームに貼られる粘着テープと、と該被加工物が一体化され、フレームユニットが形成される。フレームユニットにおいて、被加工物は、リングフレームの開口内に収容された状態となる。

フレームユニットを形成すると、被加工物の取り扱いが容易となる。また、被加工物が個々のデバイスチップに分割されたとき、各デバイスチップがそのまま粘着テープに貼り付いた状態であるため、形成されるデバイスチップの取り扱いも容易となる。さらに、被加工物が分割された後にリングフレームの開口の内側で粘着テープを径方向外向きに拡張すると、個々のデバイスチップの間隔が広がり、各デバイスチップのピックアップが容易となる。

フレームユニットからデバイスチップが分離された後、リングフレームを再利用するためにリングフレームから粘着テープが剥がされる。しかしながら、このときに粘着テープが備える糊層（接着材層）がリングフレームに残留しやすく、この除去に手間がかかっていた。

そこで、所定のエネルギーが付与されると粘着力が低下する性質を有する糊層を有する両面テープを介して粘着テープをリングフレームに貼り合わせる技術が開発された（特許文献１参照）。リングフレームから粘着テープを剥離させる際、予め両面テープに該所定のエネルギーを付与して糊層の粘着力を低下させると、リングフレームに糊層が残留しにくくなる。しかしながら、エネルギーを両面テープに十分に付与するのは手間であり、エネルギーにムラが生じて糊層がリングフレームに残ることもあった。

また、粘着テープに代えて糊層を備えないシートを準備し、それぞれ開口を有する環状部と押圧部を有するフレームを準備し、シートの外周部を環状部と押圧部で挟持する技術が開発された（特許文献２参照）。しかしながら、糊層のないシートを被加工物に貼り付けるための専用の構造、または、追加の工程が必要となった。

特開２００４－１９３２３７号公報 特開２０１９－１１０１９８号公報

そこで、従来から使用された糊層を備える粘着テープを使用でき、糊層を備える粘着テープが貼り付けられても、最終的に粘着テープが剥がされる際に糊層が残留しにくいリングフレームの開発が望まれた。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、貼着された粘着テープを剥離する際に粘着テープの糊層が残りにくいリングフレーム及び該リングフレームの製造方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、中央に開口を有する薄板状のリングフレームであって、
一方の面のうち、少なくとも前記開口の縁に接する領域を含む領域に、フッ素化合物の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が設けられていることを特徴とするリングフレームが提供される。

好ましくは、他方の面にも該フッ素化合物の微粒子が分散固定された該ニッケル複合被膜が設けられている。

さらに、好ましくは、該フッ素化合物は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂のいずれかである。

また、本発明の他の一態様によれば、中央に開口を有する薄板状のリングフレームの製造方法であって、中央に開口を有するステンレス鋼フレームに脱脂処理を実施し、該ステンレス鋼フレームに酸洗い処理を実施し、該ステンレス鋼フレームにニッケルストライクめっきを実施し、該ステンレス鋼フレームにニッケルポリテトラフルオロエチレン複合めっきを実施し、該ステンレス鋼フレームを洗浄及び乾燥することにより、表面のうち、少なくとも前記開口の縁に接する領域を含む領域にニッケルポリテトラフルオロエチレン複合めっき層が形成されたリングフレームを形成することを特徴とするリングフレームの製造方法が提供される。

好ましくは、該ニッケルポリテトラフルオロエチレン複合めっきは、電解めっきである。

本発明の一態様に係るリングフレームには、フッ素化合物の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が設けられている。このニッケル複合被膜は摩擦係数が小さく、外表面に粘着テープが貼着されたときにその接着力の作用が小さくなる。これにより、粘着テープをリングフレームから容易に剥離できるようになり、リングフレームに糊層が残りにくくなる。

一般的には、被加工物を安定的に支持できるように、高い接着力で粘着テープがリングフレームに貼着されることが望ましい。これに対して、本発明の一態様に係るリングフレームでは、貼着される粘着テープの必要な接着力を確保しつつ接着力を下げることによりリングフレームへの糊層の残りを抑制する。

したがって、本発明により貼着された粘着テープを剥離する際に粘着テープの糊層が残りにくいリングフレーム及び該リングフレームの製造方法が提供される。

被加工物を模式的に示す斜視図である。 チャックテーブルにリングフレーム及び被加工物を載せる様子を模式的に示す斜視図である。 粘着テープをリングフレーム及び被加工物に載せる様子を模式的に示す斜視図である。 図４（Ａ）は、粘着テープの不要部分を切除する様子を模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、フレームユニットを模式的に示す斜視図である。 Ｎｉ－ＰＴＦＥ電解複合めっきを実施する様子を模式的に示す斜視図である。 リングフレームの製造方法の各工程の流れを示すフローチャートである。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係るリングフレームは、被加工物を加工装置に搬入する際にフレームユニットを形成するために使用される。図１は、リングフレームと一体化される被加工物１の表面１ａを模式的に示す斜視図である。

被加工物１は、例えば、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板等である。該ガラスは、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等である。

被加工物１の表面１ａは、格子状に配列された複数の分割予定ライン３で区画される。また、被加工物１の表面１ａの分割予定ライン３で区画された各領域にはＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ(Large-Scale Integration)等のデバイス５が形成される。被加工物１を加工装置で分割予定ライン３に沿って分割すると、それぞれデバイス５を備えるデバイスチップを形成できる。

被加工物１を分割する加工装置に被加工物１を搬入する前に、図４（Ｂ）に示すように、被加工物１と、粘着テープ９と、リングフレーム７と、が一体化され、フレームユニット１１が形成される。

被加工物１は、フレームユニット１１の状態で加工装置に搬入され、加工される。加工装置で形成された個々のデバイスチップはそのまま粘着テープ９に支持される。その後、リングフレーム７の開口７ａの内側で粘着テープ９を径方向外向きに拡張することでデバイスチップ間の間隔を広げると、デバイスチップをピックアップしやすくなる。

図２には、本実施形態に係るリングフレーム７の裏面側を模式的に示す斜視図が含まれている。リングフレーム７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の材料で形成された薄板状の部材であり、被加工物１の径よりも大きい径の開口７ａを備える。フレームユニット１１を形成する際は、被加工物１は、リングフレーム７の開口７ａ内に位置付けられ、開口７ａに収容される。

粘着テープ９（図３等参照）は、ダイシングテープと呼ばれており、柔軟性を有する樹脂系テープであり、表裏面が平坦である。そして、粘着テープ９は、リングフレーム７の外径よりも大きい径を有し、基材層と、該基材層の一方の面に設けられた糊層（接着材層）と、により構成される。基材層は、例えば、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等の材料で形成され、糊層は、例えば、アクリル系やゴム系の材料で形成される。

被加工物１と、粘着テープ９と、リングフレーム７と、を一体化させる際、図２に示す通り、チャックテーブル２の吸引面２ａ上に被加工物１及びリングフレーム７を載せる。チャックテーブル２は、上部中央にリングフレーム７の外径よりも大きな径の多孔質部材を備える。該多孔質部材の上面は、チャックテーブル２の吸引面２ａとなる。

チャックテーブル２は、図３に示すように一端が該多孔質部材に通じた排気路を内部に有し、該排気路の他端側には吸引源２ｂが配設される。排気路には、連通状態と、切断状態と、を切り替える切り替え部２ｃが配設され、切り替え部２ｃが連通状態であると吸引面２ａに置かれた被保持物に吸引源２ｂにより生じた負圧が作用し、被保持物がチャックテーブル２に吸引保持される。

次に、図３に示す通り、被加工物１と、リングフレーム７と、を覆うように両者の上に粘着テープ９を配設する。チャックテーブル２の吸引面２ａよりも大きな径の粘着テープ９が使用されると、チャックテーブル２による負圧を粘着テープ９に作用させる際に、吸引面２ａの全体が粘着テープ９により覆われ、負圧が漏れない。

粘着テープ９を被加工物１及びリングフレーム７に貼着する際には、切り替え部２ｃを操作して吸引源２ｂによる負圧を粘着テープ９等に作用させる。すると、粘着テープ９が大気圧により上方から押圧されて、粘着テープ９が被加工物１及びリングフレーム７に貼着される。なお、粘着テープ９の被加工物１及びリングフレーム７への貼着力を強めるために、粘着テープ９は上方からローラー等で押圧されてもよい。

こうして粘着テープ９を被加工物１及びリングフレーム７に貼着した後、切り替え部２ｃを再び操作して吸引源２ｂの負圧を遮断する。そして、図４（Ａ）に示す通り、カッター４を使用してリングフレーム７上で粘着テープ９を切断し、切断溝９ａの外側で粘着テープ９の不要部分を除去する。すると、図４（Ｂ）に示すようにフレームユニット１１を形成できる。

フレームユニット１１は加工装置に搬入され、加工装置で被加工物１が分割される。形成されたデバイスチップは、その後に粘着テープ９からピックアップされ、所定の対象に実装される。その後、粘着テープ９はリングフレーム７から剥離され廃棄され、リングフレーム７は清掃されて再利用される。このとき、粘着テープ９の糊層が部分的にリングフレーム７に残りやすく、糊層の除去に手間がかかっていた。

そこで、本実施形態に係るリングフレーム７は、粘着テープ９が剥離されたときに糊層が残りにくいように、外表面にフッ素化合物の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が設けられる。この複合被膜は摩擦係数が極めて小さく、貼り付けられた粘着テープ９を容易に剥離でき、このときに糊層が該複合被膜に残りにくい。そのため、大きな手間をかけることなく使用済みのリングフレーム７を再利用できる。

次に、外表面にフッ素化合物の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が設けられたリングフレーム７の製造方法について説明する。図６は、当該製造方法の工程の流れを示すフローチャートである。以下、ニッケル複合被膜としてニッケルポリテトラフルオロエチレン（Ｎｉ－ＰＴＦＥ）複合めっき層をステンレス鋼フレームに配設することでリングフレーム７を製造する場合を例に、該製造方法について説明する。

リングフレーム７の製造には、ステンレス鋼フレーム１３（図５参照）が原料として用いられる。例えば、ステンレス鋼フレーム１３は、半導体ウェーハ等の被加工物１と、ダイシングテープ等の粘着テープ９と、と一体化されてフレームユニット１１の形成に使用されていた従来のリングフレームである。ステンレス鋼フレーム１３の中央には、被加工物１の径よりも大きな径の開口が形成されている。

まず、ステンレス鋼フレーム１３に脱脂処理Ｓ１０を行う。脱脂処理Ｓ１０は、ステンレス鋼フレーム１３の表面に付着した各種の塵や油脂等の有機物を有機溶剤またはアルカリ溶液を使用してステンレス鋼フレーム１３から除去する処理である。脱脂処理Ｓ１０を実施すると、後述の通りステンレス鋼フレーム１３の外表面にＮｉ－ＰＴＦＥ複合めっき層を形成する際、ムラのない成膜が可能となる。

脱脂処理Ｓ１０をする際には、有機溶剤またはアルカリ溶液等の液体を加熱し、ステンレス鋼フレーム１３を該液体に浸漬させる。脱脂処理Ｓ１０には、例えば、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、トリクロロエタン等の有機溶剤が使用される。または、脱脂処理Ｓ１０には、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸ソーダ水溶液等のアルカリ溶液が使用される。

次に、ステンレス鋼フレーム１３に酸洗い処理（酸活性処理）Ｓ２０を実施する。酸洗い処理Ｓ２０は、ステンレス鋼フレーム１３の表面の酸化被膜や錆、残留油分を硫酸や塩酸等の強酸を使用してステンレス鋼フレーム１３から除去し、ステンレス鋼フレーム１３の素地を露出させる処理である。また、酸洗い処理Ｓ２０を実施すると、ステンレス鋼フレーム１３の表面に微小な凹凸形状が形成され、後に形成されるＮｉ－ＰＴＦＥ複合めっき層のステンレス鋼フレーム１３の外表面への密着力が増す。

次に、ステンレス鋼フレーム１３にニッケルストライクめっきＳ３０を実施する。ニッケルストライクめっきＳ３０は、ステンレス鋼フレーム１３の表面に下地めっきを施す工程である。ニッケルストライクめっきＳ３０は、ステンレス鋼フレーム１３の表面において、酸洗い処理Ｓ２０後の新たな不働態被膜の形成を阻止しつつ、後述のＮｉ－ＰＴＦＥ複合被膜の該表面への密着性を高めるために実施される。

ニッケルストライクめっきＳ３０では、塩化ニッケル及び塩酸から構成されるウッド浴とよばれる強酸性のめっき浴にステンレス鋼フレーム１３及びニッケル金属板を浸漬させ、ステンレス鋼フレーム１３及びニッケル金属板の間を通電する。すると、ステンレス鋼フレーム１３の表面に、薄い下地膜としてニッケルストライクめっき層が形成される。

次に、ニッケルストライクめっき層が表面に形成されたステンレス鋼フレーム１３にニッケルポリテトラフルオロエチレン（Ｎｉ－ＰＴＦＥ）複合めっきＳ４０を実施する。図５は、Ｎｉ－ＰＴＦＥ複合めっきＳ４０を実施する様子を模式的に示す斜視図である。Ｎｉ－ＰＴＦＥ複合めっきＳ４０は、例えば、塩化ビニル製の角型の容器８を有するめっき装置６で実施される。図５では、説明の便宜のために容器８の内部の構成要素が実線で描かれているが、容器８及び収容されためっき液１０は透明であるとは限らない。

容器８には、めっき液１０が収容されている。めっき液１０には、スルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ素、一次光沢剤、二次光沢剤、及び、ポリテトラフルオロエチレン分散液（ＰＴＦＥ分散液）が含まれる。ＰＴＦＥ分散液は、例えば、粒径が１μｍ以下のＰＴＦＥが２５～２８ｖｏｌ％で分散された液体である。また、アノードにはニッケル金属板１６が使用される。

Ｎｉ－ＰＴＦＥ複合めっきＳ４０では、ステンレス鋼フレーム１３と、ニッケル金属板１６と、を容器８に収容されためっき液１０に浸漬させる。そして、ステンレス鋼フレーム１３に接続された配線１２と、ニッケル金属板１６に接続された配線１４と、を通じてめっき液に電流を流す。

このとき、ステンレス鋼フレーム１３の表面における電流密度を５Ａ／ｄｍ^２とし、Ｎｉ－ＰＴＦＥ複合めっき層の厚さが２μｍ以上１０μｍ以下の厚みとなる時間で電解めっきを実施する。具体的には、２分間以上１０分間以下の時間か、これに類する時間がかかることが見込まれる。Ｎｉ－ＰＴＦＥ複合めっきＳ４０が実施されると、ＰＴＦＥの微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜、すなわち、Ｎｉ－ＰＴＦＥ複合めっき層がステンレス鋼フレーム１３の表面に形成される。

その後、ステンレス鋼フレーム１３を容器８から引き上げ、ステンレス鋼フレーム１３を洗浄及び乾燥する（Ｓ５０）。具体的には、めっき液１０が付着したステンレス鋼フレーム１３を洗浄槽に収容された水に浸漬させて付着しためっき液１０を除去し、洗浄槽からステンレス鋼フレーム１３を引き上げて乾燥して付着した水を除去する。すると、表面にニッケル複合被膜としてニッケルポリテトラフルオロエチレン複合めっき層が形成されたリングフレーム７が形成される。

なお、以上に説明したリングフレームの製造方法の過程において、すなわち、各工程の間において、ステンレス鋼フレーム１３は水等の液体により適宜洗浄されてもよい。ステンレス鋼フレーム１３を水等で洗浄すると、化学的な反応の過剰な進行を防止できる。また、ステンレス鋼フレーム１３の取り扱いが容易となる。

ここで、フッ素化合物としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が表面に形成されたリングフレーム７の該表面は、摩擦係数が極めて小さくなる。そのため、リングフレーム７の表面に粘着テープ９が貼着されたとき、その接着力の作用が小さくなる。そのため、フレームユニット１１に含まれる被加工物１を加工した後、粘着テープ９をリングフレーム７から容易に剥離でき、リングフレーム７に粘着テープ９の糊層が残りにくくなる。

一般的に、被加工物１を安定的に支持できるように、高い接着力で粘着テープ９がリングフレームに貼着されることが望まれる。しかしながら、本実施形態に係るリングフレーム７では、貼着される粘着テープ９の必要な接着力を確保しつつ接着力を下げることによりリングフレーム７への糊層の残りを抑制する。

また、リングフレーム７の外表面にフッ素化合物の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が形成されている場合、リングフレーム７は、糊層以外の汚れに対しても強くなる。例えば、被加工物１を加工する際に、被加工物１や加工具から加工屑が発生する。加工屑はリングフレーム７の外表面に接触することがあり、加工屑がリングフレーム７に付着することも考えられる。

しかしながら、フッ素化合物の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が外表面に形成されていると、加工屑がリングフレーム７に付着しにくい。また、加工屑がリングフレーム７に付着しても、その後の洗浄工程で加工屑を容易にリングフレーム７から除去できる。すなわち、該リングフレーム７は、糊層以外の汚れに対しても強い。

なお、上記実施形態では、リングフレーム７のすべての外表面にフッ素化合物の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が形成される場合を例に説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、本発明の一態様に係るリングフレーム７では、リングフレーム７の一方の面にのみフッ素化合物の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が形成されてもよく、他方の面に該ニッケル複合被膜が形成されていなくてもよい。

この場合、作業者は、被加工物１と、リングフレーム７と、粘着テープ９と、を一体化してフレームユニット１１を形成する際に、粘着テープ９が貼着されるリングフレーム７の面を選択できる。例えば、リングフレーム７を再利用しやすいように粘着テープ９の糊層をリングフレーム７に残したくない場合、フレームユニット１１を形成する際、リングフレーム７の該ニッケル複合被膜が形成されている該一方の面に粘着テープ９を貼着するとよい。

その一方で、被加工物１の重量や、被加工物１に実施される加工の内容次第では、粘着テープ９を強い接着力でリングフレーム７に貼着することが望まれる場合がある。この場合、あえて粘着テープ９をリングフレーム７の該ニッケル複合被膜が形成されていない該他方の面に貼着するとよい。このように、該ニッケル複合被膜がリングフレーム７の該一方の面にのみ設けられていると、粘着テープ９の貼着面を目的に応じて使い分けられる。

ここで、リングフレーム７の外表面の一部にのみ該ニッケル複合被膜を形成するには、リングフレーム７の外表面の他の部分をマスキングした状態でＮｉ－ＰＴＦＥ複合めっきＳ４０等の工程を実施するとよい。そして、マスキングを実施するには、耐薬のテープを貼着する方法、耐薬のレジストを設ける方法等が考えられる。

なお、該ニッケル複合被膜は、リングフレーム７の該一方の面だけでなく該他方の面にも設けられていてもよい。この場合、作業者は、リングフレーム７のいずれの面に粘着テープ９を貼着させるか迷うことがない。

また、上記実施形態では、ニッケル複合被膜に分散固定されるフッ素化合物の微粒子がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である場合を例に説明したが、フッ素化合物の材質はこれに限定されない。リングフレーム７の外表面に求められる性質に応じて、フッ素化合物の種別が適宜選択されるとよい。

すなわち、ニッケル複合被膜に分散固定されるフッ素化合物は、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）のいずれかでもよい。

さらに、上記実施形態では、Ｎｉ－ＰＴＦＥ複合めっきＳ４０を電解めっきで実施する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、Ｎｉ－ＰＴＦＥ複合めっきＳ４０は、無電解めっきにより実施されてもよい。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１ 被加工物
３ 分割予定ライン
５ デバイス
７ リングフレーム
９ 粘着テープ
９ａ 切断溝
１１ フレームユニット
１３ ステンレス鋼フレーム
２ チャックテーブル
２ａ 吸引面
２ｂ 吸引源
２ｃ 切り替え部
４ カッター
６ めっき装置
８ 容器
１０ めっき液
１２，１４ 配線
１６ ニッケル金属板

Claims (5)

1. 中央に開口を有する薄板状のリングフレームであって、
   一方の面のうち、少なくとも前記開口の縁に接する領域を含む領域に、フッ素化合物の微粒子が分散固定されたニッケル複合被膜が設けられていることを特徴とするリングフレーム。
2. 他方の面にも該フッ素化合物の微粒子が分散固定された該ニッケル複合被膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリングフレーム。
3. 該フッ素化合物は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリングフレーム。
4. 中央に開口を有する薄板状のリングフレームの製造方法であって、
   中央に開口を有するステンレス鋼フレームに脱脂処理を実施し、
   該ステンレス鋼フレームに酸洗い処理を実施し、
   該ステンレス鋼フレームにニッケルストライクめっきを実施し、
   該ステンレス鋼フレームにニッケルポリテトラフルオロエチレン複合めっきを実施し、
   該ステンレス鋼フレームを洗浄及び乾燥することにより、
   表面のうち、少なくとも前記開口の縁に接する領域を含む領域にニッケルポリテトラフルオロエチレン複合めっき層が形成されたリングフレームを形成することを特徴とするリングフレームの製造方法。
5. 該ニッケルポリテトラフルオロエチレン複合めっきは、電解めっきであることを特徴とする請求項４に記載のリングフレームの製造方法。