KR100740895B1 - 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 패키지 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물에 대한 것으로, 보다 상세하게는 저점도 액상 에폭시수지를 사용하여 우수한 유동성에 의한 양호한 간극 충진성을 가지며, 저응력화를 위한 액상 페놀노볼락 경화제의 사용으로 조성물의 열응력 완충 성능을 개선하고, 무기충전제를 사용함으로써 패키지의 신뢰성을 향상시키고. 선형 에폭시 수지를 이용하여 고온에서의 저응력화를 달성하며, 유동성 조절 첨가제를 이용하여 유동성을 조절하여 재작업이 가능한 반도체 패키지 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 에폭시 수지 15∼45 중량%, 선형 에폭시 수지 5∼25 중량%, 경화제 10∼45 중량%, 경화촉진제 1∼10 중량%, 무기 충전제 0∼60 중량% 및 유동성 조절 첨가제 2∼10 중량%를 포함하며, 요변 지수가 2∼8인 것을 특징으로 한다.

재작업, 액상 에폭시, 저점도, 사이드필, 저응력화, 비스페놀, 페놀노볼락, 선형에폭시, 무기충전제, 유동성 조절 첨가제, 요변 지수

Description

재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자{REWORKABLE LIQUID EPOXY RESIN COMPOSITION FOR SIDE-FILL APPLICATION AND A SEMICONDUCTOR PACKAGE USING THEREOF}

본 발명은 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 패키지 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 볼 및 랜드를 이용하여 회로 기판에 전기적으로 접속된 반도체 패키지의 열적, 기계적 신뢰도를 향상 시키기 위하여 사이드필재로 사용되는 재작업 가능한 고신뢰성 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.

전자제품의 소형화, 경박화, 다기능화, 대용량화에 따라 반도체 소자의 봉지 및 실장방법 등도 다변화되는 추세이다. 이러한 반도체 장치의 소형화를 위하여 볼 그리드 어레이(BGA),칩 스케일 패키지(CSP) 등의 패키지 형태 및 웨이퍼 레벨 패키지(WLP), 플립칩(FC) 등의 베어칩 형태의 전자 소자를 사용하여 소형화가 가속되고 있다.

그러나 상기의 전자 소자들은 외부와의 접속 단자로 작은 볼 형태의 솔더 범프를 사용하여 전기적으로 연결되며, 이러한 방식으로 실장된 전자 소자의 경우 전 자 소자와 회로 기판과 솔더볼의 상이한 열팽창계수가 열적 스트레스를 유발하여 신뢰성 불량의 여지가 있다.

특히 최근 상기 패키지들은 휴대용 전자 기기와 메모리 모듈 등에 사용이 확대되고 있으며, 이러한 적용에 있어 기존의 전자 기기에 비하여 외부적인 기계적, 열적 충격 요인이 크게 증가되는데 반하여 패키지의 두께는 점점 얇아져 패키지 자체의 파괴 및 패키지와 솔더볼, 회로 기판과 솔더볼 간의 파괴를 수반한다. 이러한 기계적, 열적 충격에 의한 응력을 완화하기 위하여 반도체 패키지와 기판 사이의 공간을 수지로 충진하는 공정이 언더필 공정이며 이에 사용되는 소재가 열경화성 수지인 액상 언더필재이다.

그러나, 이러한 언더필재를 사용할 경우 회로 기판에 전자 소자를 장착한 후에 불량이 발견된 때에 그 전체 구조를 파괴하거나 또는 긁어 내지 않고 전자 소자를 교체하는 것은 매우 곤란한 문제이다. 특히 수 개 또는 수십 개의 칩 또는 패키지가 사용되는 전자 기기에 불량이 발생하였을 경우 불량 소자만을 재작업하지 않는다면 고가의 양품 칩 또는 패키지를 손실을 입게 된다.

최근 이러한 문제점을 해결하기 위하여 재작업이 가능한 액상 언더필 재료에 대한 연구가 진행되고는 있으나, 반도체 소자와 회로 기판간의 전체 간극을 채워 주는 언더필 재료의 경우 재작업시 회로 기판의 패드 부분의 오염 및 파괴에 의해 재작업 성공률이 높지 않으며, 반도체 소자와 회로 기판 사이의 간격이 좁아지는 기술 방향 하에서 충진 속도의 한계로 인한 생산성 감소, 낮은 점도와 높은 젖음성으로 인한 주변 소자의 오염 등의 문제를 수반한다.

이러한 측면을 고려해 볼 때 솔더볼 등으로 접합된 패키지의 사이드 부위, 즉 솔더 볼 바깥쪽에만 언더필이 이루어지도록 하는 재료가 사이드필 재료이다. 이러한 사이드필의 경우 재작업시 접합부에 오염을 유발하지 않으며, 인쇄 회로 기판의 손상을 최소화 할 수 있으며, 언더필 공정에서 발생할 수 있는 기포 발생을 제거할 수 있고, 언더필이 완료될 때까지 기다려야 하는 작업시간을 최소화 할 수있다.

재작업이 가능한 사이드필 재료는 패키지의 사이드 부위에 재료를 도포함으로써 작업이 완료되며, 이때 도포된 재료는 요변성의 조절을 통하여 특정 길이 만큼만 패키지 아래로 유동되어, 솔더볼 등의 접합 부위까지 침투되어 지지 않는다. 또한, 솔더볼 등의 접합부를 재작업하는 온도 내에서 회로 기판과의 분리가 쉬워야 하며, 오염 및 잔량이 남지 않아야 하며, 재작업 온도 이하에서는 안정적인 경화 상태를 유지하여야 하고, 신뢰성과 관련하여서는 솔더볼과 크게 차이가 나지 않도록 열팽창계수를 저하시키거나, 열응력을 완충시키고, 기계적 충격을 흡수할 수 있도록 충분이 낮은 탄성률을 유지하여야 하며, 패키지와 기판 계면에 밀착성, 즉 접착성이 좋아야 한다,

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유동성 조절 첨가제를 이용하여 요변지수를 조절하여 원하는 수준의 간극 충진성을 가지며, 저점도 액상 에폭시수지를 사용하여 사이드필 재료의 토출 작업시 낮은 점도를 유지하여, 토출양의 조절이 용이하며, 선형 에폭시 수지를 사용하여 경화물의 충분히 낮은 탄성률을 달성하여 고온에서의 재작업성을 달성하고, 저응력화를 위한 액상 페놀노볼락 경화제의 사용으로 조성물의 열응력 완충 성능을 개선함과 동시에 재작업성을 달성하고, 무기충전제를 사용하여, 적절한 기계적 강도 및 낮은 열팽창계수, 낮은 흡수율을 달성하여, 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 에폭시 수지 10∼45 중량%, 선형 에폭시 수지 5∼20 중량%, 경화제 10∼45 중량%, 경화촉매 1∼10 중량%, 및 무기충전제 0∼60 중량% 및 유동성 조절 첨가제 2∼10 중량%를 포함하며, 요변 지수가 2∼8인 것을 특징으로 하는 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물에 의하여 달성된다.

본 발명의 다른 측면은 상기 재작업 가능한 고신뢰성 액상 에폭시 수지 조성물로 봉지된 반도체 소자에 관한 것이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.

본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지, 하기 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 선형 에폭시 수지, 하기 화학식 4로 표시되는 경화제, 하기 화학식 5로 표시되는 경화촉매, 유동성 조절제로서 퓸드 실리카를 사용하여 요변지수가 2∼8인 것을 만족시키는 것을 특징으로 하는 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물이 제공된다.

[화학식 1]

(상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이다.)

[화학식 2]

(상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이고, n은 5∼15의 정수이다.)

[화학식 3]

(상기 식에서 R은 탄소수 5∼15의 알킬렌기이다.)

[화학식 4]

(상기 식에서 R₁∼R₅는 각각 독립적으로 탄소수 1∼3의 알킬기, 수소원자 또는 알릴기이고, n은 0∼3의 정수이다.)

[화학식 5]

(상기 식에서 R₁∼R₄는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 및 수산기 중 어느 하나이다.)

본 발명의 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물은 입자 크기가 0.5∼20㎛인 무기충전제가 추가로 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 에폭시 수지는 10∼45 중량%, 상기 선형 에폭시 수지는 5∼20 중량%, 상기 경화제는 10∼45 중량%, 상기 경화촉매는 1∼10 중량%, 상기 퓸드 실리카는 2∼10 중량%인 것을 특징으로 한다.

상기 무기충전제는 1∼60중량%인 것을 특징으로 한다.

상기 무기충전제는 입자 크기가 1∼10㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 퓸드 실리카는 입자 크기가 1∼50nm인 것을 특징으로 한다.

상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 150∼220이고, 점도가 300∼5,000cps인 비스페놀-A, 비스페놀-F, 수소화 비스페놀-A, 수소화 비스페놀-F 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

상기 에폭시 수지는 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 추가로 첨가되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는 상기 액상 에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 제공된다.

이하에서 본 발명에 따른 재작업이 가능한 반도체 소자 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물의 구성에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 선형 에폭시 수지, 경화제, 경화촉매, 무기충전제, 퓸드 실리카를 포함한다.

본 발명에서 사용된 에폭시 수지는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 비스페놀계 에폭시 수지로서, 에폭시 당량이 150∼220이고, 점도는 300∼5,000cps인 비스페놀- A, 비스페놀-F, 수소화 비스페놀-A, 수소화 비스페놀-F 중 어느 하나 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

[화학식 1]

(상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이다.)

전체 조성물 중 상기 에폭시 수지의 함량은 10∼45 중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 반응속도가 느려져 공정시간이 길어지는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 본 발명에서 요구하는 물성을 얻을 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.

또한 상기 에폭시 수지에는 필요에 따라 물성 향상을 목적으로 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 추가로 혼합될 수 있다. 그러나 나프탈렌계 에폭시 수지나 페놀노볼락계 에폭시 수지 등과 혼합사용 시에 점도가 많이 증가할 수 있으므로 본 발명의 목적에 맞도록 적절한 점도를 유지하는 범위 내에서 혼합하여 사용한다.

본 발명에서 사용된 선형 에폭시 수지는 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 구 조를 갖는 폴리프로필렌 글라이콜 또는 폴리에틸렌 글라이콜 또는 폴리에틸렌디올 디글리시딜 에테르 등의 에폭시 수지로서, 각각 단독으로 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

[화학식 2]

(상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이고, n은 5∼15의 정수 이다.)

[화학식 3]

(상기 식에서 R은 탄소수 5∼15의 알킬렌기이다.)

전체 조성물 중 상기 선형 에폭시 수지의 함량은 5∼20 중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 경화반응속도가 느려져 공정시간이 길어지는 문제점 및 기계적 강도가 저하되는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 본 발명에서 요구하는 재작업 및 탄성율 등의 물성을 얻을 수 없는 문제점이 생길 수 있다.

또한 상기 에폭시 수지에는 필요에 따라 단관능성 및 다관능성 에폭시 수지를 사용할 수 있다.

본 발명에서 경화제로는 하기 화학식 4로 표시되는 알킬화 페놀노볼락 수지로서, OH 당량이 120∼150인 고순도의 페놀노볼락을 사용한다.

[화학식 4]

(상기 식에서 R₁∼R₅는 각각 독립적으로 수소원자 혹은 탄소수 1∼3의 알킬기 또는 알릴기이고, n은 0∼3의 정수이다.)

조성물의 점도, 경화물의 유리전이온도, 기계적 물성, 열특성 등의 조정을 위하여 n값 및 R1∼R5의 종류가 다른 제품 및 이미드 변성 등에 의해 유리전이온도 특성 등을 변화시킨 제품 등을 사용할 수 있다.

전체 조성물 중 상기 경화제의 함량은 10∼45 중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 경화물 내에 미경화 잔류물이 형성되어 패키지의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 경화속도가 느려지 는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명에서 경화촉매로서는 하기 화학식 5로 표시되는 이미다졸계 촉매를 사용할 수 있으며, 촉매 종류별로 같은 양을 사용할 경우 활성에 따라 겔화 시간에 차이는 발생하나 사용량의 증감을 통하여 겔화 시간을 조절할 수 있어 촉매의 종류에 대하여서는 국한되지 않는다.

[화학식 5]

(상기 식에서 R₁∼R₄는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 또는 수산기이다.)

전체 조성물 중 상기 경화촉매의 함량은 1∼10 중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 원하는 경화 특성을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 수지 조성물의 보관 안정성이 나빠지는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 경화속도가 느려져서 생산성이 감소하고, 미경화로 인한 원하는 물성을 얻을 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.

또한 상기 경화촉매에는 필요에 따라 열가소성 수지로 캡슐화되어 상온 안정성을 증가 시킨 경화 촉매 및 경화제로 개질된 경화 촉매를 사용할 수 있다.

본 발명에서 유동성 조절제로서 퓸드(fumed) 실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 적용하고자 하는 간극의 크기 및 패키지의 최외각 솔더볼과 패키지 사이드 면까지의 거리, 즉 사이드필이 침투되어야 하는 거리에 따라 유동성 조절제의 크기 및 함량을 조절할 필요가 있다. 본 발명에서 유동성 조절제 평균 입자 크기는 1∼ 300nm 바람직하게는 1∼50nm인 것을 사용하며, 전체 조성물 중 상기 유동성 조절제의 함량은 2∼10 중량%의 범위이다. 상기 함량이 2 중량% 이하일 경우 요변성을 부여할 수 없으며, 10 중량%를 초과하는 경우 작업성 또는 공정성 불량의 우려가 있다.

본 발명에서는 무기충전제를 추가로 함유할 수 있는데, 무기충전제로는 용융 또는 합성실리카를 사용하며, 적용하고자 하는 간극의 크기 및 무기충전제의 함량에 따라 평균입자의 크기를 조정할 필요가 있다. 무기충전 평균 입자 크기는 바람직하게는 0.5∼20㎛, 보다 바람직하게는 1∼10㎛이며, 전체 조성물 중 추가로 첨가되는 상기 충전제의 함량은 1∼60 중량%의 범위이다. 적용 패키지의 크기 및 사용처(mobile용, module용) 등에 따라 상기 무기 충진재는 사용 안 할 수도 있으며, 사용할 경우에는 1∼60 중량%가 바람직하다. 상기 함량이 60 중량%를 초과하는 경우에는 수지와 경화제의 점도에 따라 그 정도는 다르나 점도가 높아 토출 특성이 저하되어 작업성 또는 공정성 불량의 우려가 있으며, 높은 탄성률로 인하여 재작업 이 저하될 수 있다. 또한 높은 탄성률로 인하여 패키지의 휨에 대한 저항력이 급격히 저하되어 외부 충격에 패키지 접속부위가 쉽게 파괴될 가능성이 있다.

위에 명시한 조성물의 성분 외에도 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 필요에 따라 기포의 제거를 용이하게 하기 위한 소포제, 제품 외관 등을 위한 카본블랙 등의 착색제, 기계적 물성 및 접착력을 증가시키기 위한 글리시독시프로필 트리메톡시 실란 등의 실란 커플링제, 침투성 개선을 위한 표면장력 조절제, 요변 특성을 유지하기 위한 요변 안정제 등의 기타 첨가제가 추가로 사용될 수 있다.

본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물은, 예를 들면 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 무기충전제, 요변성 조절제를 동시에 또는 원료별 순차적으로 투입하고 필요에 따라 가열처리를 하면서 교반, 혼합, 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 이들 혼합물의 혼합, 교반, 분산 등의 장치는 특별히 한정되지 않지만, 교반, 가열장치를 구비한 혼합분쇄기, 3축 롤밀, 볼밀, 진공유발기, 유성형 혼합기 등을 사용할 수 있으며, 또한 이들 장치를 적절하게 조합하여 사용할 수도 있다.

본 발명에서의 액상 에폭시 수지 조성물의 요변지수는 25℃에서 2∼10, 바람직하게는 2∼8 범위가 되는 것이 좋다. 사이드필 공정 시 패키지와 기판간의 간극 크기 및 솔더 볼과 패키지 사이드까지의 거리에 따라 다르지만, 요변지수가 2 미만의 경우에는 유동성이 너무 양호하여 솔더볼 위치까지 유동이 진행되어 원하는 사이드필로서의 작용이 상실되며, 요변지수가 8을 초과할 경우 토출 특성 저하 및 패키지를 보호해야하는 기본 목적을 수행할 수 있는 성형 특성을 얻을 수 없다.

성형공정은 통상의 디스펜싱 공정을 사용할 수 있으며, 경화는 150℃에서 30분 이상 오븐에서 경화하는 것이 바람직하다. 경우에 따라 경화 촉매의 조절을 통하여 경화 온도를 변화할 수 있으며, 경화 시간을 단축할 수 있다. 이렇게 본 발명에서는 상기 액상 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자가 제조될 수 있다.

이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1∼3, 비교예 1∼4]

표 1에 나타난 배합비대로 원료를 세라믹 재질의 교반기와 쓰리 롤밀을 이용하여 교반 및 분산, 혼합하여 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 제조된 에폭시 수지 조성물을 사용하여 테플론 금형에서 150℃에서 한 시간 경화시킴으로써 W×T×L이 4mm×10mm×80mm인 시편을 제조하여 유리전이온도, 굴곡강도, 열팽창계수 등의 물성을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 신뢰성 및 재작업 관련 테스트의 경우 W×L이 11mm×21mm인 패키지를 장착한 기재에 사이드필한 후 150℃에서 한 시간 경화시킴으로서 시편을 제조하여 테스트하였다.

1) DIC社 : EXA-835LV

2) DIC社 : EPICLON 726

3) DIC社 : EPICLON 707

4) KYOEISHA社 : EPOLIGHT 400E

5) MEIWA社 : MEH-8000

6) DIC社 : B-570

7) TOKUYAMA社 : CP-102

[물성평가방법]

1) 점도

Cone & Plate 형 브룩필드(Brookfield) 점도계를 사용하여 25℃, 10rpm에서 측정.

2) 요변 지수

Cone & Plate 형 브룩필드(Brookfield) 점도계를 사용하여 25℃에서 측정.

요변 지수 = 점도(1rpm)/점도(10rpm)

3)유리전이온도

DMTA(Dynamic Mechanical Thermal Analyser)로 평가 (승온속도 5℃/min, 1Hz).

4) 열팽창계수

TMA(Thermomechanical Analyser)로 평가 (승온속도 10℃/min).

5) 굴곡강도

UTM(Universal Test Machine)을 이용하여 ASTM D190에 의거 평가.

6) 밴딩 탄성율

DMTA(Dynamic Mechanical Thermal Analyser)로 평가 (승온속도 5℃/min, 1Hz).

7) 흡수율

PCT(Pressure Cooker Tester, 121℃, 2기압)에서 24시간 흡습시킨 후 무게변화를 측정.

8) 토출성

디스펜서를 사용하여 NEEDLE SIZE 21G, 토출압 30ps에서 토출하였을 때 끊어짐 없이 일정량 토출 여부 확인 .

9) 간극충진성

W×L이 11mm×21mm인 패키지를 회로 기판에 간극 250㎛으로 실장한 후 패키지의 테두리(사이드) 부위를 사이드필 재료로 상온에서 도포한 후 150℃에서 60분 경화시킨 패키지를 C-SAM을 활용하여 패키지 내부의 충진성을 확인함. 이때 패키지 내부의 솔더볼 부위까지 사이드필 재료 침투 시 불량으로 판정함.

10) 재작업 시험

W×L이 11mm×21mm인 패키지를 회로 기판에 간극 250㎛으로 실장한 후 패키지의 테두리(사이드) 부위를 사이드필 재료로 도포, 경화한 후 200℃ hot gun을 이용하여 재작업하고자 하는 칩을 국부적으로 10∼20초간 가열하면서 금속 막대기를 이용하여 칩을 밀어 회로 기판으로부터 분리한다. 이때, 회로 기판의 솔더 레지스트 및 접속 부위의 손상 및 오염 여부를 확인한다.

11) 열충격 시험(Temperature Cycle Test)

JEDEC, JESD22-A104 시험조건 G(-40℃/+125℃)으로 평가한 후 C-SAM을 활용하여 박리발생여부 확인

12) 기계적 강도 시험

W×L이 11mm×21mm인 패키지를 회로 기판에 간극 250㎛으로 실장한 후 패키지의 테두리(사이드) 부위를 사이드필 재료로 도포, 경화한 후 기판의 양 끝을 0.5N의 힘으로 비튼다. 상기 실험을 200회 반복하여 접속 부위 및 칩의 파괴 여부를 확인한다.

표 1의 물성 및 신뢰성 평가결과에서 볼 수 있듯이 퓸드 실리카를 사용하여 요변 지수를 조정하여 사이드필 재료의 도포가 패키지 내부 솔더 볼 접속 부위까지침투되지 않은 경우 재작업 성공률이 높아짐을 확인할 수 있다.

또한, 선형 에폭시 수지를 이용한 경우에는 사용하지 않은 경우에 비하여 현저하게 낮은 탄성률을 달성되며, 특히 고온에서의 탄성율은 1/5 이상 낮은 값을 나타내었다. 이를 통하여 열적, 기계적 신뢰성을 달성함과 동시에 재작업이 가능해 짐을 확인하였다.

또한, 알킬화 페놀노볼락 경화제를 사용한 경우에는 산무수물 경화제를 사용한 경우에 비해 유리전이온도가 낮아지고, 또한 고온에서의 탄성율이 1/5 이상 낮은 값을 나타내었다. 이로 인해 재작업이 가능하고, 신뢰성 평가진행 시 발생하는 열 응력을 줄여서 우수한 신뢰도 특성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

한편, 비교예 1에서 흄드 실리카가 10 중량% 이상 사용하여 요변 지수가 10에 근접할 경우 토출에 어려움이 있으며, 패키지와 인쇄 회로 기판간 접착 부위 감소로 인하여 기계적 강도가 불량해진다.

상기 언급한 바와 같은 본 발명에 따른 재작업이 가능한 반도체 패키지 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자에 의하면, 재작업이 가능하며, 낮은 점도로 공정성이 우수할 뿐 아니라, 경화 후 충분히 낮은 탄성률 및 낮은 흡습율을 가짐으로서 향상된 내열충격성 및 내충격성을 나타내어 칩 패키지에 적용 시 점도조절에 의해 작업성이 우수하고, 경화 후 저탄성률에 의한 높은 내열충격성, 내충격성을 나타내어 신뢰도 특성이 높은 특징이 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (10)

1. 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지, 하기 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 선형 에폭시 수지, 하기 화학식 4로 표시되는 경화제, 하기 화학식 5로 표시되는 경화촉매, 유동성 조절제로서 퓸드 실리카를 사용하여 요변지수가 2∼8인 것을 만족시키는 것을 특징으로 하는 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물.

   [화학식 1]

   

   (상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이다.)

   [화학식 2]

   

   (상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이고, n은 5∼15의 정수이다.)

   [화학식 3]

   

   (상기 식에서 R은 탄소수 5∼15의 알킬렌기이다.)

   [화학식 4]

   

   (상기 식에서 R₁∼R₅는 각각 독립적으로 탄소수 1∼3의 알킬기, 수소원자 또는 알릴기이고, n은 0∼3의 정수이다.)

   [화학식 5]

   

   (상기 식에서 R₁∼R₄는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 및 수산기 중 어느 하나이다.)
2. 제 1항에 있어서, 입자 크기가 0.5∼20㎛인 무기충전제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 10∼45 중량%, 상기 선형 에폭시 수지는 5∼20 중량%, 상기 경화제는 10∼45 중량%, 상기 경화촉매는 1∼10 중량%, 상기 퓸드 실리카는 2∼10중량%인 것을 특징으로 하는 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물.
4. 제 2항에 있어서, 상기 무기충전제를 1∼60중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물.
5. 제 2항에 있어서, 상기 무기충전제는 입자 크기가 1∼10㎛인 것을 특징으로 하는 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물.
6. 제 1항에 있어서, 상기 퓸드 실리카는 입자 크기가 1∼50nm인 것을 특징으로 하는 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물.
7. 제 1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 150∼220이고, 점도가 300∼5,000cps인 비스페놀-A, 비스페놀-F, 수소화 비스페놀-A, 수소화 비스페놀-F 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물.
8. 제 1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항 기재의 액상 에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
10. 제 1항에 있어서, 상기 유동성 조절제의 함량이 전체 조성물에 대하여 2 ~ 10 중량%인 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시 수지 조성물.