KR100523510B1

KR100523510B1 - 반도체장치용 접착제 조성물 및 그것을 이용한반도체장치용 접착시트

Info

Publication number: KR100523510B1
Application number: KR10-2002-0045760A
Authority: KR
Inventors: 스즈키나오지; 오카오사무; 도치히라준; 마에다아키히로
Original assignee: 가부시키가이샤 도모에가와 세이시쇼
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2005-10-24
Also published as: KR20030013326A; TW593611B; US20030111174A1; US6770370B2; JP2003049145A; JP4053744B2

Abstract

(A) 반응성 엘라스토머를 10∼30질량%, (B) 2개 이상의 글리시딜 에테르기를 갖는 에폭시수지 40∼65질량%, (C) 페놀수지, (D) 경화촉진제를 함유하며 (B) 에폭시수지와 (C) 페놀수지의 비율이 관능기 당량비로 1:0.6∼1:1인 반도체장치용 접착제 조성물 및 그것을 이용한 반도체장치용 접착시트가 제공된다. 이들 조성물 및 시트는 에폭시수지 경화물이 갖는 내열성, 저흡습성, 고접착성, 전기절연성 등의 특성을 최대한 저감시키지 않고 내리플로우성, 단시간·저온접속성이 우수하다.

Description

반도체장치용 접착제 조성물 및 그것을 이용한 반도체장치용 접착시트{Adhesive composition for semiconductor device and adhesive sheet for semiconductor device using the composition}

본 발명은 반도체칩이나 반도체소자를 인터포저(interposer)나 마더보드 등에 실장하기에 적합한 반도체장치용 접착제 조성물 및 그것을 적층하여 이루어진 반도체장치용 접착시트에 관한 것이다.

반도체 패키지는 집적도의 향상과 함께 DIP(Dual In-line Package)로 대표되는 리드삽입형 패키지에서 QFP(Quad Flat Package), SOP(Small Outline Package), TCP(Tape Carrier Package)라는 표면실장형 패키지로 발전하여 다(多)핀화, 협피치화가 진행되어 왔다. 이와 함께 프린트 배선판도 한면실장에서 양면실장이 가능해져 실장밀도가 비약적으로 향상됐다.

더욱이 패키지의 단자배치를 주변배치에서 지역어레이 형태로 함으로써 한층 더 고밀도화되었다. 그 대표적인 예로서 BGA(Ball Grid Array)타입, 나아가 칩사이즈와 거의 비슷한 사이즈까지 패키지를 소형화한 CSP(Chip Scale Package)의 출현이 있다. 이러한 고밀도 실장에 대응한 패키지의 진보의 흐름 중에 동시에 고속화 대응이 요구되어 왔으며 서버에서는 고속화 대응과 고밀도 실장이 지금까지 이상으로 요구되고 있다.

특히 구미에서는 고속화 대응이야말로 전자기기의 성능향상에 필수불가결하다는 견해가 있다. 고속화 대응이란, 인접하는 디바이스 간의 배선길이와 접속길이를 어떻게 짧게 하느냐이다. 이 때문에 CSP보다 배선길이, 접속길이를 더 짧게 할 수 있으며 또 공정수의 삭감에 의해 저비용을 실현시킬 수 있는 플립칩 실장기술이 주목받고 있다.

플립칩 실장방식으로는, 칩의 단자에 땜납범프를 설치하여 땜납접속하는 방식이 일반적으로 알려져 있다. 이 방식에서는 각종 환경하에서 바랜 경우 접속하는 칩과 기판과의 열팽창차에 근거한 스트레스가 접속계면에서 발생하여 접속의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 이 때문에 접속계면의 스트레스를 완화할 목적으로 언더필재를 칩/기판 사이에 주입하는 방식이 검토되고 있다. 그러나 이 주입공정은 생산성, 비용면에서 불리하며 또 액상인 언더필재 자체의 수명관리 문제도 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 최근에는 이방도전성과 봉지기능을 함께 갖춘 접속재료를 이용한 플립칩 실장이 각광을 받고 있다. 이 플립칩 실장기술을 살린 고속화 대응으로서 CSP에서는 종래 범용되어 왔던 와이어본딩 접속으로 바꾸어 반도체칩을 이방도전성과 봉지기능을 함께 갖춘 접속재료를 사이에 두고 인터포저에 실장하는 (플립칩 CSP)가 고안되었다. 또 복수의 반도체 베어칩이나 싱글칩 패키지를 내장하여 마치 한 개의 LSI와 같은 기능을 가진 MCP(Multi Chip Package)에도 상기 접속재료의 응용이 기대되고 있다.

이러한 CSP나 MCP도 종래의 패키지와 마찬가지로 마더보드로는 IR 리플로우 로(爐)에서 땜납 볼을 통해 실장되었는데 작금의 환경문제에 따른 땜납의 납제거에 따라 그 용융온도는 상승하여 패키지의 내열성 향상이 급선무가 되고 있다. 당연히 플립칩 접속에 이용되는 접속재료에도 엄격한 내습열성이 요구되고 있으며 IR리플로우 공정에서 접속재료 중에 포함되는 수분이 기화됨으로써 발생하는 팝콘 현상이나 박리를 방지해야 한다. 이 방지대책으로서 반도체 메이커에서는 반도체 디바이스를 출하할 때 방습포장하거나 실장현장에서는 실장공정 전에 반도체 디바이스를 오픈하여 가열건조시키는 등의 공정을 더하고 있다. 그러나 방습포장에 따른 비용상승이나 포장개봉에 따른 작업성의 악화, 가열건조의 비용이 큰 부담이 되고 있다.

또한 생산성 향상 관점에서는 단시간에 플립칩을 접속하는 것이 바람직하며 반도체칩이나 기판으로의 영향으로 인해 저온에서의 열압착이 바람직하다. 그러나 현재 개발되고 있는 플립칩 실장용 접속재료에는 충분한 내리플로우성과 단시간, 저온접속성을 동시에 만족하고 있는 것은 없으며 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다.

즉 본 발명의 목적은 IR리플로우 공정에서 접속재료 중에 포함된 수분이 기화됨으로써 발생하는 팝콘현상이나 박리를 일으키지 않도록 내습열성이 우수한 접속재료를 제공하는 데 있다.

동시에 단시간, 저온접속성이 우수하며 배선면으로의 접속을 배려하여 전기절연성이 우수한 접속재료를 제공하는 데 있다.

본 발명은 (A) 반응성 엘라스토머를 10∼30질량%, (B) 2개 이상의 글리시딜 에테르기를 갖는 에폭시수지 40∼65질량%, (C) 페놀수지, (D) 경화촉진제를 함유하며 (B) 에폭시수자와 (C) 페놀수지와의 비율이 관능기 당량비로 1:0.6∼1:1인 반도체장치용 접착제 조성물이다.

상기 (A) 반응성 엘라스토머는 수산기를 갖는 방향족 폴리아미드와 액상고무와의 블록 공중합체이며 이 공중합체 중의 액상고무의 비율은 30∼75질량%인 것이 바람직하다.

상기 (A) 반응성 엘라스토머는 적어도 폴르비닐부티랄과 폴리스티렌으로 이루어진 공중합체이며 이 공중합체의 산가는 50∼100KOH-㎎/g 인 것이 바람직하다.

상기 (D) 경화촉진제는 1종류 이상의 염기성 촉매를 함유하며 반도체장치용 접착제 조성물 중의 해당 염기성 촉매의 비율은 3∼16질량%인 것이 바람직하다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물은 실란커플링제를 더 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물은 도전성 입자를 더 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물은 비도전성 입자를 더 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 상기 반도체장치용 접착제 조성물로 이루어진 층을 갖는 반도체 장치용 접착시트를 제공한다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물 및 반도체장치용 접착시트는 반도체 베어칩의 플립칩 실장용에 적합하게 이용된다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물은 (A) 반응성 엘라스토머, (B) 에폭시수지, (C) 페놀수지, (D) 경화촉진제를 필수성분으로 함유하는 접착제 조성물이다.

본 발명에 있어서 (A) 반응성 엘라스토머, (B) 에폭시수지, (C) 페놀수지, (D) 경화촉진제의 질량%는 반도체장치용 접착제 조성물에 포함되는 상기 (A)∼(D)의 총질량에 대한 비율로서 기타 성분은 포함되지 않는다.

이하 (A)∼(D) 각각에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 있어서 (A) 반응성 엘라스토머란 엘라스토머에 관능기를 부여함으로써 반응성을 부여한 것이다.

이 반응성 엘라스토머는 후술하는 에폭시 수지에 제막성(製膜性)을 부여할 목적으로 사용되는 것으로서 (A) 반응성 엘라스토머로는 수산기를 갖는 방향족 폴리아미드와 액상고무와의 블록공중합체에서 얻어지는, 고무변성 방향족 폴리아미드 또는 폴리비닐부티랄과 폴리스틸렌으로 이루어진 공중합체를 들 수 있다.

상기 고무변성 방향족 폴리아미드는 예컨대 3,4'-디아미노디페닐에테르를 24.6∼29.8질량%, 5-히드록시이소프탈산을 2.8∼3.5질량%, 이소프탈산을 15.2∼19.3질량%, 양말단 카르보닐 변성 아크릴로니트릴부타디엔 공중합체를 47.4∼57.4질량%의 조성비로 탈수축합하여 얻을 수 있다.

또한 이 때 사용되는 양말단 카르보닐 변성 아크릴로니트릴부타디엔 공중합체로는 Goodrich사제 : 상품명 ; Hycar CTBN 1300 ×8로 아크릴로니트릴 양이 18질량%, 평균분자량이 약 3600인 것을 들 수 있다.

상술한 예에서 얻어지는 고무변성 방향족 폴리아미드는 분자량이 약 100000, 점도가 0.4∼0.6 dl/g, 수산기 당량이 4880∼6330이다.

또한 본 발명에 있어서 상기 고무변성 방향족 폴리아미드 중에 액상고무가 30∼75질량%의 비율로 포함되어 있는 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 45∼60질량%이다. 이 비율이 30질량% 미만인 경우 후술하는 반도체장치용 접착시트가 반경화상태일 때 물러지기 때문에 바람직하지 않다. 또한 75질량%를 넘으면 반도체장치용 접착시트의 경화물의 내열성 및 강인성이 열화될 우려가 있다.

본 발명에서 (A) 반응성 엘라스토머로는 고무변성 방향족 폴리아미드 외에 분자내에 카르복실기를 함유하는 폴리비닐부티랄과 폴리스티렌으로 이루어진 공중합체를 들 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 폴리비닐부티랄과 폴리스티렌으로 이루어진 공중합체는 산가가 50∼100KOH-㎎/g 가 바람직하며 더욱 바람직하게는 70∼82KOH-㎎/g 이다. 이 산가가 50KOH-㎎/g 미만인 경우 후술하는 에폭시수지나 페놀수지와의 상용성(相溶性)이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 또한 100KOH-㎎/g을 초과하면 경화후에 폴리비닐부티랄이 갖는 미반응의 카르복실기가 잔존하여 경화물의 내흡습성, 전기절연성 등에 악영향을 미칠 우려가 있다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물 중에서 상기 (A) 반응성 엘라스토머의 비율은 10∼30질량%이다. (A) 반응성 엘라스토머의 비율이 10질량% 미만인 경우 후술하는 반도체장치용 접착시트가 반경화상태일 때 물러진다. 또한 30질량%를 초과하면 경화물의 내열성, 저흡습성, 고접착성, 전기절연성 등 필수성분으로서 포함되어 있는 에폭시수지 특유의 성질을 충분히 얻을 수 없다. 상기 내열성 등의 성질이 부족하면 반도체장치용 접착제로서의 신뢰성이 부족할 우려가 있다.

이와 같이 (A) 반응성 엘라스토머가 본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물의 필수성분으로서 반응성을 부여받은 엘라스토머이기 때문에 에폭시 수지 등 다른 수지와의 상용성을 향상시킨다.

또 경화 후에는 엘라스토머가 첨가됨으로써 계 전체의 열팽창계수의 상승이 억제된다. 이 열팽창계수의 상승이 억제됨으로써 칩과 접착제 사이 및 접착제와 기판 사이의 열팽창 차에 근거한 스트레스를 저감시킬 수 있다.

본 발명에서 (B) 에폭시 수지는 분자 내에 2개 이상의 글리시딜 에테르기를 갖는 것이다.

(B) 에폭시수지로서 글리시딜 에스테르를 갖는 것은 가수분해를 일으키기 쉬우며 PCT(프레셔 쿠커 테스트) 후에 경화물이 피착제와의 사이에 박리를 일으키기 쉽다. 또 글리시딜아민을 갖는 에폭시 수지는 그 글리시딜아민 자체가 촉매로서 작용할 가능성이 있기 때문에 B스테이지(반경화상태)를 잘 컨트롤 할 수 없어 보존안정성을 손상시키기 쉽다. 반면에 선형 지방족 에폭시드를 갖는 에폭시수지는 그 선형 지방족 에폭시드가 주쇄에 관능기를 갖기 때문에 반응성이 부족하다. 따라서 에폭시수지 중에서도 글리시딜에테르기를 갖고 있는 것을 적절하게 이용할 수 있다.

특히 글리시딜에테르기가 방향족환에 직접 결합되어 있는 타입의 에폭시수지가 가장 바람직하다.

더욱 상세하게는 이 타입의 에폭시수지 중에서도 경화물이 내열성, 저흡습성, 고접착성, 전기절연성 등이 우수하다는 점에서 디시클로펜타디엔형 에폭시수지, 비페닐형 에폭시수지, 나프탈렌형 에폭시수지, 크레졸노볼락형 에폭시수지, 페놀노볼락형 에폭시수지 등이 적절히 이용된다. 구체적으로는 대일본잉크화학공업사제 : 상품명 ; 에피크론HP-7200, HP-7200H 등의 디시클로펜타디엔형, 유화쉘에폭시사제 : 상품명 : 에피코트YX4000, YX4000H 등의 비페닐형, 일본화약사제 : 상품명 : NC-3000P의 비페닐노볼락형, 대일본잉크화학공업사제 : 상품명 ; 에피크론HP-4032, HP-4032P 등의 나프탈렌형, 일본화약사제 : 상품명 : EOCN-1020-55, EOCN-4500, EOCN-4600, CER-1020 등의 크레졸노볼락형, 일본화약사제 : 상품명 : BREN-S, BREN-105, BREN-304 등의 취소화 페놀노볼락형 등을 들 수 있다. 특히 취소화 페놀노볼락형 에폭시수지는 본 발명의 조성물에 난연성을 부여하기 위한 유효한 수단으로서 바람직하게 이용된다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물 중 상기(B) 에폭시수지의 비율은 40∼65질량%이다. 이 비율이 40질량% 미만인 경우 경화물의 내열성, 저흡습성, 고접착성, 전기절연성 등 에폭시수지 특유의 성질을 충분히 얻을 수 없어 반도체장치용 접착제 조성물로서의 신뢰성이 부족하다. 또 65질량%를 넘으면 물리적으로 반경화상태의 반도체장치용 접착시트가 물러져 취급성이 불량하다.

이와 같이 (B) 에폭시수지가 본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물의 필수성분임에 따라 내열성, 저흡습성, 고접착성, 전기절연성이 우수한 반도체장치용 접착제 조성물 및 반도체장치용 접착시트를 얻을 수 있다.

본 발명에서 (C) 페놀수지는 (B) 에폭시수지와 반응하여 3차원 망형 구조를 형성한다.

상기 (C) 페놀수지로는 레졸페놀수지, 페놀노볼락수지, 크레졸노볼락수지, 레졸시놀수지, 크실렌수지 등의 페놀유도체가 있는데 그 중에서도 페놀노볼락수지는 반응성이 우수하며 특히 반도체장치 용도에 있어서 내습내열성이 우수하기 때문에 바람직하다.

본 발명에 이용되는 페놀노볼락수지는 연화점이 60∼150℃인 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 70∼130℃이다. 이것은 연화점이 60℃ 미만인 경우 보존안정성이 부족하고 150℃를 초과하면 반응성이 부족하여 B스테이지(반경화상태)를 잘 컨트롤 할 수 없기 때문이다.

(B) 에폭시수지와 (C) 페놀수지의 비율은 관능기 당량비, 즉 에폭시기와 페놀성 수산기의 당량비로 1:0.6∼1:1이다. 관능기 당량비 1:0.6보다 (C) 페놀수지의 비율이 작으면 내열성이나 내습성에 있어서 충분한 성능을 갖는 경화물을 얻을 수 없으며 1:1보다 (C) 페놀수지의 비율이 크면 미반응의 (C) 페놀수지가 잔존하여 경화물의 흡습성 등에 영향을 미칠 우려가 있다.

이와 같이 (C) 페놀수지가 본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물의 필수성분임에 따라 상기 (B) 에폭시수지와 반응하여 내습열성이 우수한 반도체장치용 접착제 조성물 및 반도체장치용 접착시트를 얻을 수 있다.

본 발명의 (D) 경화촉진제는 1종류 이상의 염기성 촉매를 함유하고 있는 것이 바람직하다.

상기 염기성 촉매는 (B) 에폭시수지 유래의 에폭시기와 (C) 페놀수지 유래의 페놀성 수산기와의 반응을 촉진시키는 것이다.

상기 염기성 촉매로는 이미다졸화합물을 들 수 있는데 특히 에폭시어닥트 타입의 이미다졸 화합물을 적절히 이용할 수 있다.

구체적으로 이미다졸 화합물을 코어성분으로 하는 마이크로캡슐화된 염기성 촉매로는 비스페놀F 및/또는 A형 액상 에폭시수지 중에 30∼40중량% 분산된 타입을 들 수 있다. 이것은 상온시에서의 B스테이지(반경화상태)의 안정성과 고온시에서의 속경화성을 양립시킬 수 있다는 특징이 있다. 아사히화성에폭시사제 : 상품명 ;노바큐어(HX-3921HP, HX-3941HP, HX-3721, HX-3748, HX-3741, HX-3088, HX-3722, HX-3742, HX-3613)가 이에 해당한다.

또 액상 에폭시수지 중에 분산되어 있지 않은 타입의 에폭시어닥트형 이미다졸 화합물을 수지중에 분산시킴으로써 동일한 경화촉진제로서의 효과를 얻을 수 있다. 이 타입은 이미다졸화합물 단체(單體)이기 때문에 여분의 조성을 포함하지 않아 상기 에폭시수지 경화물의 내열성, 저흡습성, 고접착성, 전기절연성 등의 특징을 떨어뜨리지 않는 장점이 있다.

구체적으로는 아지노모토 파인테크노사제 : 상품명 : 아미큐어PN-23, PN-31, PN-40, PN-H나 아사히뎅와사제: 상품명 :아데카하드너 EH-3293이 있다.

더욱이 에폭시어댁트되어 있지 않은 타입의 이미다졸 화합물도 수지중에 분산시킴으로써 동일하게 이용할 수 있다. 구체적으로는 시코쿠화성공업사제 : 상품명 ; 큐어졸AMZ-12, AMZ-20, AMZ-ADP, AMZ-CN, AMZ-CONH, AMZ-CO 등을 들 수 있다.

단 이들 경화촉진제는 조제시간 내에는 사용하는 용제에 녹지 않는 것을 전제로 하며 이 점에서 용제로는 테트라히드로퓨란, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 크실렌 등이 선택된다.

상기 염기성 촉매는 반도체장치용 접착제 조성물 중에서 3∼16질량%의 비율로 함유되어 있는 것이 바람직하다. 염기성 촉매의 비율이 3질량% 미만이면 충분한 경화반응속도를 얻을 수 없으며 16질량%를 초과하면 경화물의 내습성, 전기절연성 등에 영향을 미칠 우려가 있다.

이와 같이 (D) 경화촉진제가 본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물의 필수성분이기 때문에 본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물 및 반도체장치용 접착시트의 경화반응이 신속하게 수행된다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물의 조제방법으로는 상술한 범위 내의 양인 (A) 반응성 엘라스토머, (B) 에폭시수지, (C) 페놀수지를 메틸에틸케톤, 테트라히드로퓨란, 톨루엔 등의 용매를 이용하여 상온∼50℃ 정도에서 용해시킨다. 용해시킨 후 여기에 상술한 (D) 경화촉진제를 더해 분산시켜서 반도체장치용 접착제 조성물의 도료로 한다.

또한 필요에 따라 후술하는 실란커플링제, 도전성 입자, 비도전성 입자를 상기 도료에 더할 수 있다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물은 상기 (A) 반응성 엘라스토머, (B) 에폭시수지, (C) 페놀수지, (D) 경화촉진제를 필수성분으로 함유하는 것 외에도 필요에 따라 실란커플링제, 도전성 입자, 비도전성 입자를 함유한다. 이하 그들 성분에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 실란커플링제는 수지 간의 상용성을 향상시키거나 피착제에 대한 접착력을 높일 목적으로 사용되는 것이다.

상기 실란커플링제로는 에폭시실란계 화합물, 아민실란계 화합물, 비닐실란계 화합물인 실란커플링제를 들 수 있다. 이 중에서도 특히 에폭시실란계 화합물과 아미노실란계 화합물은 상기 상용성이나 접착력의 효과가 크기 때문에 바람직하다. 그러나 아미노실란계 화합물은 반도체장치용 접착제 조성물 및 반도체장치용 접착시트의 보존안정성을 해칠 우려가 있기 때문에 에폭시실란계 화합물이 가장 바람직하다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물 또는 반도체장치용 접착시트를 플립칩실장에 이용하여 이방도전성의 기능을 부여하는 경우나, 땜납 대체용인 도전성 접착제로서 이용하는 경우에는 반도체장치용 접착제 조성물 중에 도전성 입자를 함유시켜도 좋다. 반도체장치용 접착제 중에 도전성 입자를 함유시킴으로써 전극의 접속용으로 이용할 수 있게 된다.

플립칩 실장에 이용하여 이방도전성의 기능을 부여하는 경우의 도전성 입자로는 금, 은, 동, 니켈, 땜납 등의 금속입자나 폴리스티렌 등의 고분자의 구형 코어재에 금, 니켈 등의 도전층을 설치한 입자 등을 들 수 있다.

도전성 입자를 함유시킨 반도체장치용 접착제 조성물을 플립칩 실장에 이용한 경우에는 도전성 입자가 스터드범프와 회로전극 사이에 개재됨으로써 스터드범프의 높이 불균일이 흡수되는 효과가 있다. 그리고 스터드범프의 높이 불균일이 흡수되면 스터드범프 제작시에 레벨링의 정밀도를 높일 필요가 없다는 잇점이 있다.

또 스터드범프의 높이 불균일이 있는 경우에는 도전성 입자의 평균입자직경이 높이불균일보다 커야 하며 또 스터드범프의 최소간격 및 반도체장치용 접착시트의 두께보다 작은 도전성 입자가 적절히 사용된다. 도전성 입자의 평균입자직경은 1∼10㎛가 바람직하며 반도체장치용 접착제 조성물 중의 함유량은 전 고형분의 5∼35질량%가 바람직하다.

또 땜납 대체용 도전성 접착제로서 사용하는 경우에는 도전성 입자로서 금, 은, 동, 니켈, 땜납 등의 금속가루를 들 수 있다. 이 중에서도 고도전율을 갖는 금, 은, 동이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 금속가루 사이의 접착면적을 높일 수 있다는 면에서 플레이크 형태의 것이 좋다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물에 분산되는 도전성 입자의 함유량은 전 고형분의 60∼90질량%이며 보다 바람직하게는 70∼80질량%이다. 도전성 입자의 함유량이 60질량% 미만이면 충분한 도전율을 얻을 수 없으며 반대로 90질량%를 초과하면 충분한 접착강도를 얻을 수 없게 된다. 땜납 대체용 도전성 접착제로서 사용하는 경우에 함유되는 도전성 입자의 평균 입자직경은 5∼20㎛가 바람직하다.

본 발명에 있어서 반도체장치용 접착제 조성물의 점도조정이나 반도체장치용 접착시트의 열팽창계수 및 열전도율이나 탄성율의 조정, 난연성의 부여 등을 목적으로 하여 비도전성 입자를 사용하는 것이 바람직하다.

비도전성 입자로는 분쇄형 실리카, 용융형 실리카, 알루미나, 산화티타늄, 산화베리륨, 산화마그네슘, 탄산칼슘, 질화티타늄, 질화규소, 질화붕소, 붕화텅스텐, 탄화규소, 탄화티타늄, 탄화지르코늄, 탄화몰리브덴, 마이카, 산화아연, 카본블랙, 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 수산화마그네슘 또는 이들 표면을 트리메틸실록실기 등으로 처리한 것을 들 수 있다.

또 비도전성 입자는 반도체장치용 접착시트의 두께 이내의 것이라면 사용할 수 있다.

또 비도전성 입자를 상기 도전성 입자와 병용하는 경우에는 도통을 확실하게 취한다는 점에서 도전성 입자직경보다 작은 것이 바람직하다.

이와 같이 비도전성 입자를 함유시킴으로써 반도체장치용 접착제 조성물의 점도를 조정하여 저점도의 도료로도 지지체에 도포할 수 있게 되는 효과가 있다. 또한 반도체장치용 접착시트에 있어서는 비도전성 입자를 함유시킴으로써 열팽창차에 근거한 스트레스의 저감, 열전도성이 상승하여 속경화성을 높일 수 있다. 또 탄성율을 조정할 수 있다는 효과가 있다. 또 비도전성 입자를 함유시킴으로써 난연성이 부여되기 때문에 반도체장치 용도로는 적절히 이용할 수 있다.

본 발명의 반도체장치용 접착시트는 박리성 필름, 절연성 필름, 박리종이 등 지지체의 적어도 일면에 상기 반도체장치용 접착제 조성물을 적층하여 이루어진 것이다.

상기 박리성 필름 및 절연성 필름으로서 이용되는 필름재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르류, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀류, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르케톤, 트리아세틸셀룰로오스 등이 바람직하게 사용되며 더욱 바람직하게는 폴리에스테르류, 폴리올레핀류 및 폴리이미드이다.

박리성 필름은 이들 재질로 이루어진 필름에 실리콘 등의 이형제로 박리처리한 것이 바람직하게 사용된다.

이들 필름의 한면 또는 양면에 본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물을 유기용매에 용해, 분산시켜 접착제 도료로 하고 그것을 도포하고 건조시켜 접착제층을 형성하고, 바람직하게는 이 접착제층을 열압착시의 보이드 억제나 유동성 억제를 위해 반경화 상태로 한다.

특히 가공사용조건, 예컨대 경화시간의 단축, 도체패턴으로의 매립 등으로 플로우성이나 발포를 억제하기 위해 반경화 상태를 적절히 컨트롤한다. 반경화 상태의 컨트롤 방법은 특별히 한정되지 않지만 에이징 등으로 컨트롤 하는 것이 바람직하다.

접착제층의 건조후의 두께는 3∼200㎛, 바람직하게는 5∼100㎛이다.

접착제층을 형성한 필름의 보관시에는 필요에 따라 보호필름을 붙이고 사용시에는 벗겨서 사용한다.

본 발명의 반도체장치용 접착제 조성물 및 반도체장치용 접착시트는 각종 전자부품에 있어서 적용할 수 있는데 내흡습성 IR 리플로우성이 우수하다는 점에서 특히 인터포저로의 반도체 베어칩의 플립칩 실장에 적합하다. 또 BGA, CSP, MCP 등에 있어서 패키지와 마더보드를 접속하는 땜납 볼 부분에서 발생하는, 칩과 기판의 열팽창차에 근거한 접속계면의 스트레스를 완화할 목적으로 언더필재로서도 유용하다.

더욱이 반도체칩을 외부환경으로부터 보호하는 봉지수지 및 봉지시트로서 사용할 수 있고 도전성 입자를 고충전함으로써 땜납 대체용 도전성 접착제로서도 이용 가능하다.

이와 같이 반도체장치용 접착제 조성물 및 반도체장치용 접착시트를 이용함으로써 신뢰성이 높은 반도체장치를 얻을 수 있다.

<실시예>

이하 본 발명을 실시예에 근거하여 상세히 설명하겠는데 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 접착제 조성물의 도료의 조제:

표 1에 도시한 각 (A) 반응성 엘라스토머, (B) 에폭시수지, (C) 페놀수지를 메틸에틸케톤에 각각 표 2에 도시한 질량%(고형분)가 되도록 상온∼50℃ 정도에서 용해시켰다. 그 후 (D) 경화촉진제를 표 2에 도시한 질량%(고형분)가 되도록 분산시켜서 용액을 제조했다.

(E) 실란커플링제, (F) 도전성 입자, (G) 비도전성 입자는 필요에 따라 (a) 반응성 엘라스토머, (B) 에폭시수지, (C) 페놀수지, (D) 경화촉진제의 전 필수성분에 대해 표 2에 도시한 질량%(고형분)가 되도록 배합했다.

그 후 용액을 (A) 반응성 엘라스토머, (B) 에폭시수지, (C) 페놀수지, (D) 경화촉진제의 전 필수성분의 고형분율이 40∼50질량%가 되도록 조제하여 반도체장치용 접착제 조성물의 도료를 얻었다.

화합물재료명	종류	내용
(A) 반응성엘라스토머	A-1	고무변성 방향족 아미드(상품명BPAM-02, 토모가와(巴川)제지소사제)
(A) 반응성엘라스토머	A-2	폴리비닐부티랄폴리스티렌공중합체(상품명;에포라이너1210,, 미츠비시화학사제)
(B) 에폭시수지	B-1	크레졸노볼락형 에폭시수지(상품명;EOCN-4500, 일본화약사제)
	B-2	비페닐형에폭시수지(상품명;에피코트YX4000H, 유화쉘에폭시사제)
	B-3	디시클로형에폭시수지(상품명;에피크론HP-7200H,대일본잉크사제)
	B-4	나프탈렌형에폭시수지(상품명;에피크론HP-4032D,대일본잉크화학공업사제)
	B-5	다이머산디글리시딜에스테르(상품명;에폭토트YD-171,토토(東都)화성사제)
(C) 페놀수지	C-1	노볼락형페놀수지(상품명;쇼우놀BRG-555, 쇼와고분자사제)
	C-2	노볼락형페놀수지(상품명;쇼우놀CKM-2400, 쇼와고분자사제)
	C-3	노볼락형페놀수지(상품명;레지톱GPS-080, 군에이(群榮)화학사제)
(D) 경화촉진제	D-1	에폭시어닥트형이미다졸화합물(상품명;노바큐어HX-3088, 아사히화성에폭시사제)
	D-2	에폭시어닥트형이미다졸화합물(상품명;아미큐어PN-23, 아지노모토 파인테크노사제)
	D-3	이미다졸화합물(상품명;큐어졸AMZ-20, 시코쿠화성사제)
실란커플링제	E-1	에폭시계실란커플링제(상품명;KBM403, 신에츠(信越)화학사제)
도전성 입자	F-1	평균입경3∼7㎛니켈입자(상품명;Type123니켈파우더,INCO사제)
비도전성 입자	G-1	평균입경0.4㎛고순도알루미나(상품명;UA-5015,쇼와전공사제)

	질량%																(B)에폭시수지와(C)페놀수지의관능기 당량비
	A-1	A-2	B-1	B-2	B-3	B-4	B-5	C-1	C-2	C-3	D-1	D-2	D-3	E-1	F-1	G-1	(B)에폭시수지와(C)페놀수지의관능기 당량비
실시예1	15		42							19	24						1:0.90
실시예2	30		49							18		3					1:0.73
실시예3		15		42				19			24						1:0.84
실시예4		30		49				18				3					1:0.68
실시예5	15		63							19		3					1:0.60
실시예6		18			58			21					3				1:0.99
실시예7		14			44			14			21		7				1:0.87
실시예8	14					42			40				4	1			1:0.90
실시예9	14					42			40				4		25		1:0.90
실시예10	14					42			40				4			40	1:0.90
비교예1	35		44							18		3					1:0.81
비교예2	20						57		18			5					1:0.90
비교예3		28		35				18			19						1:0.95
비교예4	20					48			28				4				1:0.55
비교예5		20			55			22					3				1:1.10

<평가방법: (전기특성평가)>

플렉서블 기판(상품명: 에스파넥스(ESPANEX), 신니테츠(新日鐵)화학사제)에 포토레지스트막을 열압착하여 노광, 에칭, 레지스트막 박리를 거쳐 시험용 도체/도체간 거리 50㎛/50㎛의 빗형 회로를 제작했다.

다음에 상기 실시예 1∼10 및 비교예 1∼5의 반도체장치용 접착제 조성물의 도료를 건조후의 두께가 25㎛가 되도록 박리처리한 두께 38㎛의 폴리에스테르 필름 위에 도포하고 열풍순환형 건조기 안에서 100℃에서 3분간 건조시킨 후 박리처리한 두께 38㎛의 폴리에스테르 필름을 붙여서 절연저항값 측정용의 반도체장치용 접착시트를 만들었다. 이어서 한면의 폴리에스테르 보호필름을 박리한 반도체장치용 접착시트를 상기 회로 위에 80∼120℃에서 가(假)압착한 다음 다른 한면의 폴리에스테르 필름을 벗겨 진공프레스기(형식: KVHC, 기타가와세이키(北川精機)사제)로 가압하면서 180℃/10분간 가열하여 반도체장치용 접착제 조성물로 이루어진 접착제층을 경화시켜 전기특성평가시료로 했다.

이 평가시료를 항온항습조 안에 투입하고 전압을 인가하여 절연저항값을 측정했다. 본 시험은 온도: 130℃ / 습도: 85%RH / 인가전압: 직류전압 5V / 전압인가시간: 336시간으로 실시했다. 또 빗형 회로의 도체(동박부)로의 전기침식의 유무에 대해서도 관찰하여 절연저항값의 열화의 유무에 맞춰 「양호한 시료수/평가갯수」의 표기로 결과를 표 3에 나타냈다. 또 실시예 1 및 비교예 1의 절연저항값 변화의 일예를 도 1, 도 2에 도시했다.

(내리플로우성 평가)

상기 실시예 1∼10 및 비교예 1∼5의 반도체장치용 접착제 조성물의 도료를 건조후의 두께가 25㎛가 되도록 박리처리한 두께 38㎛의 폴리에스테르 필름 위에 도포하고 열풍순환형 건조기 내에서 100℃에서 3분간 건조시켜 반도체장치용 접착시트를 제작한 후 박리처리한 두께 38㎛의 폴리에스테르 보호필름을 붙였다. 이어서 폴리에스테르 보호필름을 박리하여 두께 25㎛의 반도체장치용 접착시트끼리 60∼100℃에서 라미네이팅하여 두께 50㎛의 반도체장치용 접착시트를 얻었다. 또 플로우성이나 발포를 억제하기 위해 적절한 에이징 조건에서 반경화 상태를 컨트롤했다.

이와 같이 하여 얻어진 상기 반도체장치용 접착시트를 0.9㎝ ×0.7㎝로 절단한 후 한면의 폴리에스테르 보호필름을 박리하여 두께 200㎛, 크기 2.0㎝ ×2.0㎝의 동부분을 에칭한 유리에폭시 기판(상품명; CCL-EL170, 미츠비시 가스화학사제)에 90∼130℃에서 가압착했다. 또 다른쪽 폴리에스테르 필름을 벗겨 0.9㎝ ×0.7㎝의 유리칩을 접착제에 걸리는 온도 180∼220℃에서 5∼20초간, 1MPa의 압력으로 본압착했다. 경우에 따라서는 온(溫)압착 후 150∼180℃에서 10∼30분간 가열하여 접착제층을 경화시켜 내리플로우성 평가시료로 했다.

이 평가시료를 항온항습조 안에서 85℃/85% RH의 조건으로 168시간 비바람에 맞힌 후 260℃로 설정된 IR 리플로우로를 1회 통과시켜 박리, 발포의 유무를 관찰했다. 「양호한 시료수/평가횟수」의 표기로 결과를 표 3에 도시했다.

	전기특성	내리플로우성
실시예1	5/5	5/5
실시예2	5/5	5/5
실시예3	5/5	5/5
실시예4	5/5	5/5
실시예5	5/5	5/5
실시예6	5/5	5/5
실시예7	5/5	5/5
실시예8	5/5	5/5
실시예9	5/5	5/5
실시예10	5/5	5/5
비교예1	0/5	0/5
비교예2	0/5	0/5
비교예3	0/5	0/5
비교예4	0/5	0/5
비교예5	0/5	0/5

비교예 1은 본 발명의 (A) 반응성 엘라스토머의 함량의 상한에서 벗어나 있으며 비교예 2는 이용되고 있는 에폭시수지가 본 발명의 (B) 에폭시수지의 종류와는 다르다. 또 비교예 3은 본 발명의 (B) 에폭시수지의 함량의 하한에서 벗어나 있다. 또 비교예 4 및 5는 (B) 에폭시수지와 (C) 페놀수지와의 관능기 당량비가 본 발명의 관능기 당량비의 범위에서 벗어나 있다.

따라서 표 3에 도시한 결과에서 알 수 있듯이 비교예 1∼5에서 얻어진 도료는 전기특성 및 내리플로우성에 대해 만족할 만한 것은 아니었다. 한편 실시예 1∼10에서 얻어진 시료는 전기특성 및 내리플로우성이 매우 우수했다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 반응성 엘라스토머를 최저 필요치만큼 함유함으로써 에폭시수지 경화물이 갖는 내열성, 저흡습성, 고접착성, 전기절연성 등의 특성을 최대한 저감시키지 않고 내리플로우성, 단시간·저온접속성이 우수한 반도체장치용 접착제 조성물 및 반도체장치용 접착시트를 얻을 수 있다. 또 반도체장치용 접착제 조성물 및 반도체장치용 접착시트를 이용함으로써 땜납리플로우시에 리플로우 크랙이 없는 고신뢰성을 갖는 반도체장치를 얻을 수 있어서 공업적으로 유리하다.

도 1은 실시예 1의 절연저항값 변화의 그래프이고,

도 2는 비교예 1의 절연저항값 변화의 그래프이다.

Claims

(A) 반응성 엘라스토머를 10∼30질량%, (B) 2개 이상의 글리시딜 에테르기를 갖는 에폭시수지 40∼65질량%, (C) 페놀수지, (D) 경화촉진제를 함유하며 상기 (B) 에폭시수지와 (C) 페놀수지의 비율이 관능기 당량비로 1:0.6∼1:1인 것을 특징으로 하는 반도체장치용 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 (A) 반응성 엘라스토머는 수산기를 갖는 방향족 폴리아미드와 액상고무와의 블록 공중합체이며 이 공중합체 중의 액상고무의 비율은 30∼75질량%인 것을 특징으로 하는 반도체장치용 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 (A) 반응성 엘라스토머는 적어도 폴리비닐부티랄과 폴리스틸렌으로 이루어진 공중합체이며 이 공중합체의 산가는 50∼100KOH-㎎/g 인 것을 특징으로 하는 반도체장치용 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 (D) 경화촉진제는 1종류 이상의 염기성 촉매를 함유하며 반도체장치용 접착제 조성물 중의 해당 염기성 촉매의 비율은 3∼16질량%인 것을 특징으로 하는 반도체장치용 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 실란커플링제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체장치용 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 도전성 입자를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체장치용 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 비도전성 입자를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 반도체장치용 접착제 조성물.
제1항 ∼ 제7항 중 어느 한 항에 기재된 반도체장치용 접착제 조성물로 이루어진 층을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 접착시트.
제1항∼제7항 중 어느 한 항에 있어서, 반도체 베어칩의 플립칩 실장용인 것을 특징으로 하는 반도체장치용 접착제 조성물.
제8항에 있어서, 반도체 베어칩의 플립칩 실장용인 것을 특징으로 하는 반도체장치용 접착시트.