KR100797941B1 - 재작업이 가능한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 대한 것으로, 보다 상세하게는 에폭시수지, 경화제, 경화촉진제, 무기충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 에폭시수지로 저점도 액상 에폭시수지를 사용하여 우수한 유동성에 의한 양호한 간극 충전성을 가지고, 또 저응력화를 위한 가소성 액상 에폭시수지의 사용으로 조성물의 열적, 기계적 응력 완충 성능을 개선하며, 상기 무기충전제를 25 내지 65 중량%로 사용함으로써 유동성과 신뢰성을 최적화시킨, 재작업이 가능한 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
반도체, 언더필, 액상, 에폭시, 저점도, 가소성, 무기충전제, 유동성, 신뢰성
Description
본 발명은 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 볼 및 랜드를 이용하여 반도체 칩 또는 반도체 패키지가 회로 기판에 전기적으로 접속되는 부위에 열적, 기계적 신뢰도를 향상시키기 위하여 언더필 재료로 사용되는, 재작업이 가능한 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
최근 휴대용 전자 기기의 증가 및 소형화, 경박화, 다기능화에 따라 반도체 소자의 봉지 및 실장 방법 등도 다변화되는 추세이다. 특히 휴대용 전자 기기에 있어서는 볼 그리드 어레이(BGA),칩 스케일 패키지(CSP) 등의 패키지 형태 및 웨이퍼 레벨 패키지(WLP), 플립칩(FC) 등의 베어칩 형태의 전자 소자를 사용한 패키지의 소형화가 가속화되고 있다.
상기의 전자 소자들은 회로 기판 사이의 전도체와 솔더 볼 등의 땜납 접속을 통하여 전기적으로 연결되며, 이러한 방식으로 실장된 전자 소자에 열충격 시험을 할 경우 회로기판과 솔더 볼 간 연결 상태 등에서의 신뢰성 불량의 여지가 있다. 그 이유는 전자 소자와 회로 기판과 솔더 볼의 상이한 열팽창계수가 열적 스트레스를 유발하기 때문이다. 또한, 휴대용 전자 기기의 경우 기존의 전자 기기에 비하여 외부적인 요인, 즉, 기계적, 열적 충격 요인이 크게 증가된다. 이러한 외부적인 충격은 전자 소자와 솔더 볼 및 회로 기판과 솔더 볼 간의 파괴를 수반한다.
이러한 기계적, 열적 충격에 의한 응력을 완화하기 위하여 소자와 기판 사이의 공간을 수지로 밀봉하는 공정이 언더필 공정이며 이에 사용되는 소재가 열경화성 수지인 액상 언더필 재료이다.
그러나, 이러한 언더필 재료를 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.
최근 이러한 문제점을 해결하기 위하여 재작업이 가능한 액상 언더필 재료에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 용매를 사용하여 수지를 팽윤시켜 재작업이 이루어지는 언더필 재료의 경우 수지의 팽윤에 걸리는 시간이 길고, 회로기판의 신뢰도를 감소시키는 단점이 있으며, 열분해성 수지를 사용하여 재작업이 이루어 지는 언더필 재료(한국특허공개 제 2002-0087442호)의 경우 밀집된 전자 소자의 재작업 시 재작업하지 말아야 할 전자 소자의 언더필 재료의 열분해를 유발하여 불량을 유발시키며, 분해 잔량에 의한 회로기판의 전기 접속부의 오염을 유발하여 재작업 시 접속 불량을 유발할 수 있다. 열가소성 수지를 이용한 언더필 재료(미국특허 제 5,783,867호)의 경우에는 특정 온도 조건 하에서 누출되는 문제점이 있다.
또한, 기판과의 우수한 접착력 및 양호한 간극침투성을 달성하기 위하여 에폭시수지의 경화제로서 산무수물이 쓰이는 경우가 많다.(미국특허 제 6,117,953호, 일본특허공개 제 1999-256012호, 제 1999-269250호, 제 2000-273149호, 제 2002-020587호, 제 2002-097257호 등) 그러나, 이러한 산무수물의 적용 시에는 흡습율이 증가하고, 조성물의 내열충격성이 악화되며, 높은 탄성률로 인하여 열적, 기계적 충격에 약하며, 재작업이 어려워지는 등의 단점이 있다.
이러한 측면을 고려해 볼 때 재작업이 가능한 언더필 재료는 솔더 볼 등의 접합부를 재작업하는 온도 내에서 회로 기판과의 분리가 쉬워야 하며, 오염 및 잔량이 남지 말아야 하며, 재작업 온도 이하에서는 안정적인 경화 상태를 유지하여야 한다.
또한, 작업성 측면에서 통상적으로 25 ~ 600μm 이내의 전자 소자와 회로 기판간 간극에 대한 빠른 침투에 의한 충전성을 확보하기 위하여 낮은 점도 및 고유동성을 달성하여야 하고, 신뢰성과 관련하여서는 솔더 볼과 크게 차이가 나지 않도록 열팽창계수를 저하시키거나, 열응력을 완충시키고, 기계적 충격을 흡수할 수 있도록 충분이 낮은 탄성률을 유지하여야 하며, 칩과 기판 계면에 밀착성, 즉 접착성이 좋아야 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발 명의 목적은 우수한 유동성에 의한 양호한 간극 충전성을 가지며, 조성물의 열응력 완충 성능을 개선함과 동시에 재작업을 달성함으로서, 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 상기 재작업 가능한 액상 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 소자를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지 및 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 가소성 에폭시수지를 포함하는 에폭시수지 15 ~ 60 중량%, 경화제 10 ~ 40 중량%, 경화촉진제 0.5 ~ 10 중량%, 및 무기충전제 25 ~ 65 중량%를 포함하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
(상기 식에서 R은 각각 독립적으로 수소 혹은 탄소 수 1 내지 6의 알킬기이다.)
[화학식 2]
(상기 식에서 은 유연성 골격이며, n의 평균치는 1 내지 3이다.)
[화학식 3]
(상기 식에서 은 유연성 골격이며, n의 평균치는 1 내지 3이다.)
[화학식 1]
(상기 식에서 R은 각각 독립적으로 수소 혹은 탄소 수 1 내지 6의 알킬기이다.)
[화학식 2]
(상기 식에서 은 유연성 골격이며, n의 평균치는 1 내지 3이다.)
[화학식 3]
(상기 식에서 은 유연성 골격이며, n의 평균치는 1 내지 3이다.)
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상기 비스페놀계 에폭시수지가 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지, 비스페놀 AD형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 A형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 AD형 에폭시 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화학식 2와 상기 화학식 3의 유연성 골격이 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌디올 디글리시딜 에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가소성 에폭시수지가 전체 에폭시수지에 대하여 25 ~ 75 중량%로 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 경화제가 하기 화학식 4로 표시되는 알킬화 페놀노볼락 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 4]
(상기 식에서 R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소 혹은 탄소 수 1 내지 12의 알킬기 또는 아릴기이고, n은 0 내지 3의 정수이다.)
상기 경화촉진제가 하기 화학식 5로 표시되는 이미다졸계 촉매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 5]
(상기 식에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 또는 수산기이다.)
상기 무기충전제가 평균 입경이 0.5 ∼ 20㎛인 용융실리카 또는 합성실리카를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액상 에폭시 수지 조성물의 점도가 25℃에서 5,000 ∼ 60,000cps인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 액상 에폭시 수지 조성물을 교반, 가열장치를 구비한 혼합분쇄기, 3축 롤밀, 볼밀, 진공유발기, 유성형 혼합기를 사용하여 혼합, 분쇄하여 얻은 제품으로 디스펜싱 공정을 통하여 패키지한 반도체 소자를 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 에폭시수지, 경화제, 경화촉진제, 무기충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 에폭시수지가 하기 화학식 1로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지를 포함하고, 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 가소성 에폭시수지를 포함하며, 상기 무기충전제의 함량이 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 25 ~ 65 중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
(상기 식에서 R은 각각 독립적으로 수소 혹은 탄소 수 1 내지 6의 알킬기이다.)
[화학식 2]
(상기 식에서 
은 유연성 골격이다.)
[화학식 3]
(상기 식에서 
은 유연성 골격이다.)
상기 화학식 1의 비스페놀계 에폭시수지는 저점도 액상 에폭시수지로서, 본 발명의 에폭시 수지 조성물이 우수한 유동성을 통하여 양호한 간극 충전성을 나타내도록 하게 하기 위하여 사용하는 것이다. 상기 비스페놀계 에폭시수지로는 에폭시 당량이 150 ~ 220이고, 점도는 300 ~ 5,000cps인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 상기 화학식 1의 R이 수소 또는 메틸기인 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지, 비스페놀 AD형 에폭시수지가 바람직하며, 수소화 비스페놀 A형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 AD형 에폭시 수지도 사용할 수 있다. 상기 물질들은 단독 혹은 2 이상의 혼합물로도 사용할 수 있으며, 유동성과 점도 조절의 관점에서 상기 비스페놀 A형 에폭시수지와 상기 비스페놀 F형 에폭시수지를 적절히 혼합하여 사용하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 상기 화학식 2 또는 상기 화학식 3으로 표시되는 가소성 에폭시수지는 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 저응력화를 통하여 열적, 기계적 응력 완충 성능을 얻도록 하기 위하여 사용된다. 상기 화학식 2와 상기 화학식 3의 유연성 골 격으로는 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌디올 디글리시딜 에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔이 포함된 것이 바람직하며, 상기 가소성 에폭시수지는 각각 단독으로 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 가소성 에폭시수지는 전체 에폭시수지에 대하여 25 ~ 75 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 전체 에폭시수지에 대하여 75 중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 경화반응속도가 느려져 공정 시간이 길어지고, 기계적 강도가 저하되며, 수지 조성물의 점도가 높아 원하는 작업성을 만족하지 못하는 문제점이 있을 수 있고, 25 중량% 미만으로 사용되는 경우 본 발명에서 요구하는 재작업 및 낮은 탄성율 등의 물성을 얻을 수 없는 문제점이 있을 수 있다.
또한 본 발명의 에폭시수지에는 필요에 따라 물성 향상을 목적으로 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 등의 다른 액상 에폭시수지가 혼합될 수 있다. 그러나 나프탈렌계 에폭시수지나 페놀노볼락계 에폭시수지 등을 사용할 경우에는 점도가 많이 증가할 수 있으므로 본 발명의 목적에 맞도록 적절한 점도를 유지하는 범위 내에서 혼합하여 사용하여야 한다. 또한 본 발명의 에폭시수지에는 필요에 따라 조성물의 점도를 낮추기 위한 목적으로 1 ~ 3개의 에폭시 반응기를 가지는 반응성 희석제가 혼합될 수도 있다.
본 발명의 전체 에폭시수지는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 15 ∼ 60 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 만일 60 중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 반응속도가 느려져 공정시간이 길어지는 문제점이 있을 수 있고, 15 중량% 미만으로 사용되는 경우 본 발명에서 요구하는 물성을 얻을 수 없는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 경화제는 상기 에폭시수지와 반응하여 경화물을 만들 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 하기 화학식 4로 표시되는 알킬화 페놀노볼락 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 상기 알킬화 페놀노볼락 수지는 수산기(OH) 당량이 120∼150이며, 고순도의 제품을 사용하는 것이 바람직하다.
[화학식 4]
(상기 식에서 R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소 혹은 탄소 수 1 내지 12의 알킬기 또는 아릴기이고, n은 0 내지 3의 정수이다.)
전체 에폭시 수지 조성물의 점도 및 경화물의 유리전이온도, 기계적 물성, 열 특성 등의 조정을 위하여 n값 및 R1 내지 R5의 치환기를 조절한 여러 다양한 물질을 사용할 수 있으며, 이미드 변성 등에 의해 유리전이온도 특성을 변화시킨 물 질 또한 사용할 수 있다.
상기 전체 경화제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 10 ∼ 40 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 40 중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 경화물 내에 미경화 잔류물이 형성되어 패키지의 신뢰성이 저하될 수 있고, 10 중량% 미만으로 사용할 경우에는 경화속도가 느려지는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 경화촉진제는 상기 에폭시수지와 상기 경화제의 반응을 촉진시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 하기 화학식 5로 표시되는 이미다졸계 촉매를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 또한 필요에 따라 열가소성 수지로 캡슐화되어 상온 안정성을 증가시킨 경화촉진제 또는 경화제로 개질된 경화촉진제를 사용할 수도 있다. 여러 다양한 경화촉진제를 같은 양으로 사용할 경우에는 각 경화촉진제가 지닌 활성 정도에 따라 겔화 시간에 있어 차이가 발생하지만, 이는 사용량의 증감을 통하여 조절할 수 있으므로 경화촉진제의 종류에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 5]
(상기 식에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기,
페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 또는 수산기이다.)
상기 전체 경화촉진제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.5 ~ 10 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 만일 10 중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 원하는 경화 특성을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 전체 에폭시 수지 조성물의 보관안정성이 나빠지는 문제점이 있을 수 있고, 0.5 중량% 미만으로 사용하는 경우 경화속도가 느려져서 생산성이 감소하고, 미경화로 인하여 원하는 물성을 얻을 수 없는 문제점이 있을 수 있다.
본 발명의 무기충전제는 전체 에폭시 수지 조성물의 유동성과 신뢰성을 최적화하기 위하여 사용되는 것으로서, 평균 입경이 0.5 ∼ 20㎛인 용융실리카 또는 합성실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 적용하고자 하는 간극의 크기 및 무기충전제의 함량에 따라 평균입경을 조정할 수 있다. 본 발명에서는 무기충전제의 입경이 0.5 ∼ 10㎛인 것이 더 바람직하며, 더 바람직하게는 1∼5㎛인 것을 사용한다. 또 한, 간극 충전성 관점에서 상기 무기충전제의 최대 입경은 80㎛ 미만인 것이 바람직하다.
상기 무기충전제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 25 ∼ 65 중량%로 사용되어야 한다. 만일 무기충전제의 함량이 25 중량% 미만인 경우에는 충분한 강도와 낮은 열팽창계수를 기대할 수 없을 뿐만 아니라, 에폭시 수지 경화물로의 수분 침투가 용이하고, 경화 수축율이 커져 신뢰성 저하의 원인이 된다. 반면에, 상기 무기충전제의 함량이 65 중량%를 초과하는 경우에는 사용하는 에폭시수지와 경화제의 점도에 따라 그 정도는 다를 수 있으나, 전반적인 유동특성이 저하됨에 따라 간극 충전 속도가 현저히 떨어짐으로서 작업성 또는 공정성 불량의 원인이 된다.
본 발명에서는 상기 성분들 이외에도 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, 요변성과 성형성을 개선하기 위한 퓸드(fumed) 실리카 등의 기타 첨가제가 추가로 사용될 수 있다.
본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물의 점도는 25℃에서 5,000 ∼ 60,000cps인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 5,000 ∼ 30,000cps인 것이 좋다. 언더필 공 정 시 칩과 기판간의 간극 크기에 따라 다를 수 있으마, 수지 조성물의 점도가 60,000cps를 초과하는 경우에는 간극 충전 시간이 너무 길어 생산성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물은, 예를 들면 에폭시수지, 경화제, 경화촉진제, 및 무기충전제를 동시에 또는 원료별로 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.
성형 공정은 통상의 디스펜싱 공정을 사용할 수 있으며, 경화 시에는 150℃에서 1시간 이상 오븐에서 경화하는 것이 바람직하다. 경우에 따라 경화촉진제의 조절을 통하여 경화 온도를 변화할 수 있으며, 경화 시간을 단축할 수도 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 4]
하기 표 1에 나타난 배합비대로 원료를 배합한 후, 세라믹 재질의 교반기와 쓰리 롤밀을 이용하여 교반 및 분산, 혼합하여 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 제조된 에폭시 수지 조성물을 사용하여 테프론 금형에서 150℃에서 한 시간 경화시킴으로써 W×T×L이 4mm×10mm×80mm인 시편을 제조하여 하기와 같은 방법으로 유리전이온도, 굴곡강도, 열팽창계수 등의 물성을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 신뢰성 관련 테스트의 경우 W×L이 10mm×10mm의 플립칩 패키지를 장착한 기재에 언더필한 후 150℃에서 한 시간 경화시킴으로써 시편을 제조하여 평가하였다.
[물성평가방법]
1) 점도
Cone & Plate 형 Brookfield 점도계를 사용하여 25℃에서 측정하였다.
2) 굴곡강도, 굴곡 탄성률
UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여 ASTM D190에 의거하여
평가하였다.
3)유리전이온도
DMTA(Dynamic Mechanical Thermal Analyser)로 승온 속도 5℃/min, 1Hz
조건에서 평가하였다.
4) 열팽창계수(α1)
TMA(Thermomechanical Analyser)로 승온 속도 10℃/min 조건에서 평가하였다.
5) 밴딩 탄성율
DMTA(Dynamic Mechanical Thermal Analyser)로 승온 속도 5℃/min, 1Hz
조건에서 평가하였다.
6) 토출성
DISPENSER를 사용하여 NEEDLE SIZE 21G, 토출압 30ps에서 토출하였을 때
끊어짐 없이 일정량으로 토출되는지의 여부로 확인하였다.
7) 간극 충전성
10mm×10mm의 플립칩 패키지를 회로 기판에 간극 120μm으로 탑재한
패키지의 칩 한쪽 가장자리에 언더필 재료를 도포하여 50℃에서 5분간
주입기를 둔 후 150℃에서 60분 경화시킨 패키지를 C-SAM(Scanning
Acoustical Microscopy)을 활용하여 패키지 내부의 충전성을 확인하였다.
8) 재작업 시험
10mm×10mm의 플립칩 패키지를 회로 기판에 간극 120μm으로 탑재한 후 칩에
언필재를 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 확인하였다.
9) 열충격 시험(Temperature Cycle Test)
JEDEC, JESD22-A104 시험조건 B(-55℃/+125℃)로 평가한 후 C-SAM을
활용하여 박리발생여부를 확인하였다.
10) 기계적 강도 시험
10mm×10mm의 플립칩 패키지를 회로 기판에 간극 120㎛으로 탑재한 후 칩에
언필재를 도포, 경화한 후 기판의 양 끝을 0.5N의 힘으로 비튼다. 상기
실험을 200회 반복하여 접속 부위의 파괴 여부를 확인하였다.
| 구 성 성 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | |||
| 에폭시수지 | 1)가소성 에폭시수지 | 10 | 15 | 18 | 0 | 35 | 30 | 5 | ||
| 2)비스페놀A/F 혼합 에폭시수지 | 25 | 12 | 8 | 25 | 0 | 25 | 4 | |||
| 3)반응성 희석제 | 0 | 3 | 4 | 0 | 0 | 5 | 1 | |||
| 경화제 | 4)알킬 페놀노볼락 경화제 | 23 | 18 | 18 | 23 | 13 | 37 | 8 | ||
| 5)이미다졸계 촉매 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | 0.5 | |||
| 6)무기충전제 | 40 | 50 | 50 | 50 | 50 | 0 | 80 | |||
| γ-글리시톡시프로필트리메톡시실란 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0 | 1.3 | |||
| 카본블랙 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | 0.2 | |||
| 계 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | |||
| 물성평가 결과 | 점도(cps, 25℃) | 24,000 | 32,000 | 28,000 | 23,000 | 140,000 | 12,000 | 200,000 | ||
| 굴곡강도(MPa) | 100 | 90 | 85 | 130 | 21 | 71 | 112 | |||
| 굴곡탄성률(GPa) | 4.1 | 4.2 | 4.0 | 5.8 | 0.9 | 2.3 | 6.8 | |||
| 유리전이온도,Tg(℃) | 72 | 60 | 56 | 87 | 41 | 59 | 61 | |||
| 열팽창계수 α (㎛/m,℃) | 46 | 42 | 44 | 38 | 45 | 75 | 21 | |||
| 밴딩 탄성율 | -25℃(GPa) | 1.50 | 1.35 | 1.25 | 1.90 | 0.52 | 0.83 | 1.80 | ||
| 125℃(MPa) | 6.7 | 6.3 | 6.2 | 12.8 | 1.7 | 3.3 | 19.5 | |||
| 작업성평가결과 | 토출성 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 불량 | 양호 | 불량 | ||
| 간극 충전성 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 불량 | 양호 | 불량 | |||
| 재작업시험결과 | 재작업 성공률 | 30/30 | 30/30 | 30/30 | 21/30 | 30/30 | 30/30 | - | ||
| 열충격시험결과 | 불량율 | 0/30 | 0/30 | 0/30 | 8/30 | 5/30 | 30/30 | - | ||
| 기계적강도 시험결과 | 불량율 | 0/30 | 0/30 | 0/30 | 11/30 | 8/30 | 0/30 | - | ||
주 1) DIC : EXA-4850-150
2) DIC : EXA-835LV
3) JER : YED-216D
4) MEIWA : MEH-8000H
5) SHIKOKU : 2P4MHZ
6) 평균 입경 3㎛의 구상 용융실리카
표 1의 물성 및 신뢰성 평가결과에서 볼 수 있듯이 가소성 에폭시수지를 이용한 경우에는 이를 사용하지 않은 경우에 비하여 매우 낮은 탄성률 값을 나타내었고, 이를 통하여 열적, 기계적 신뢰성을 달성함과 동시에 재작업이 가능해짐을 확인하였다. 그러나, 가소성 에폭시수지를 단독으로 사용한 경우에는 높은 점도로 인하여 작업성 불량을 야기하였으며, 너무 낮은 탄성률로 인하여 언더필을 사용하지 않은 것과 같은 효과를 나타내어 신뢰도 불량이 발생하였다. 또한, 무기충전제를 사용하여 낮은 열팽창 계수를 달성하여 열적 신뢰도에 우수한 결과를 나타내었으나, 너무 많은 함량을 적용했을 경우에는 점도가 너무 높아져 간극 충전 속도가 현저히 감소하여 언더필 재료로서의 기능을 발휘하지 못하였다.
본 발명에 따른 재작업이 가능한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물을 사용하면, 재작업이 가능하며, 낮은 점도로 공정성이 우수할 뿐 아니라, 경화 후 충분히 낮은 탄성률 및 낮은 흡습율을 가짐으로서 향상된 내열충격성 및 내충격성을 나타내어 플립칩, BGA, CSP 패키지에 적용 시 신뢰도 특성이 높은 특징이 있다.
Claims (9)
- 하기 화학식 1로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지 및 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 3으로 표시되는 가소성 에폭시수지를 포함하는 에폭시수지 15 ~ 60 중량%, 경화제 10 ~ 40 중량%, 경화촉진제 0.5 ~ 10 중량%, 및 무기충전제 25 ~ 65 중량%를 포함하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.[화학식 1]
(상기 식에서 R은 각각 독립적으로 수소 혹은 탄소 수 1 내지 6의 알킬기이다.)[화학식 2]
(상기 식에서 은 유연성 골격이며, n의 평균치는 1 내지 3이다.)[화학식 3]
(상기 식에서 은 유연성 골격이며, n의 평균치는 1 내지 3이다.) - 제 1항에 있어서, 상기 비스페놀계 에폭시수지가 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지, 비스페놀 AD형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 A형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 AD형 에폭시 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 화학식 2와 상기 화학식 3의 유연성 골격이 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌디올 디글리시딜 에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 가소성 에폭시수지가 전체 에폭시수지에 대하여 25 ~ 75 중량%로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 경화제가 하기 화학식 4로 표시되는 알킬화 페놀노볼락 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.[화학식 4]
(상기 식에서 R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소 혹은 탄소 수 1 내지 12의알킬기 또는 아릴기이고, n은 0 내지 3의 정수이다.) - 제 1항에 있어서, 상기 경화촉진제가 하기 화학식 5로 표시되는 이미다졸계 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성 물.[화학식 5]
(상기 식에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기,페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 또는 수산기이다.) - 제 1항에 있어서, 상기 무기충전제가 평균 입경이 0.5 ∼ 20㎛인 용융실리카 또는 합성실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 액상 에폭시 수지 조성물의 점도가 25℃에서 5,000 ∼ 60,000cps인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항 기재의 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물을 교반, 가열장치를 구비한 혼합분쇄기, 3축 롤밀, 볼밀, 진공유발기, 유성형 혼합기를 사용하여 혼합, 분쇄하여 얻은 제품으로 디스펜싱 공정을 통하여 패키지한 반도체 소자.
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| KR1020060139240A KR100797941B1 (ko) | 2006-12-31 | 2006-12-31 | 재작업이 가능한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112210193A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-01-12 | 武汉市三选科技有限公司 | 一种高光泽度环氧塑封料芯片保护薄膜及其制备方法 |
| KR20220150705A (ko) * | 2021-05-04 | 2022-11-11 | 한국전자기술연구원 | 액상 에폭시 수지 혼합물 및 이를 포함하는 언더필용 에폭시 수지 조성물 |
Citations (2)
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| KR20020091145A (ko) * | 2000-03-21 | 2002-12-05 | 오쯔까 가가꾸 가부시키가이샤 | 난연제 및 난연성 수지 조성물 및 성형물 및 전자부품 |
| KR20040061568A (ko) * | 2002-12-31 | 2004-07-07 | 제일모직주식회사 | 반도체 언더필용 에폭시 수지 조성물 |
-
2006
- 2006-12-31 KR KR1020060139240A patent/KR100797941B1/ko active IP Right Grant
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| KR102502691B1 (ko) * | 2021-05-04 | 2023-02-23 | 한국전자기술연구원 | 액상 에폭시 수지 혼합물 및 이를 포함하는 언더필용 에폭시 수지 조성물 |
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