KR100893992B1 - 다이본딩용 수지 페이스트 및 그 용도 - Google Patents

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토오루 키쿠치
사토시 에바나
야스히사 오다가와
마사오 카와스미
미츠오 야마자키
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Abstract

카본산 말단기를 갖는 부타디엔의 호모 폴리머 또는 코폴리머(A), 열경화성 수지(B), 필러(C), 및 인쇄용 용제(D)를 포함하고, 건조 경화후의 탄성율이 1∼100MPa(25℃)인 다이본딩용 수지 페이스트를 개시한다. 고형분이 40∼90중량%, 틱소트로피 지수가 1.5∼8.0, 및 점도(25℃)가 5∼1000Paㆍs인 것이 바람직하다. 상기 수지 페이스트를 이용해서, (1) 기판상에 소정량의 수지 페이스트를 도포하고, (2) 수지 페이스트를 건조해서 수지를 B스테이지화하고, (3) B스테이지화한 수지에 반도체 칩을 탑재하고, (4) 수지를 후경화하는 것을 포함하는 방법에 의해 반도체장치를 제조한다.

Description

다이본딩용 수지 페이스트 및 그 용도{RESIN PASTE FOR DIE BONDING AND ITS USE}
본 발명은, IC, LSI 등의 반도체소자와 리드 프레임이나 절연성 지지기판 등의 지지부재와의 접합재료(다이본딩재)로서 이용되는 다이본딩용 수지 페이스트, 및, 그것을 이용한 반도체장치의 제조방법, 반도체장치 등의 용도에 관한 것이다.
IC나 LSI와 리드 프레임과의 접합재료로서, 종래부터, Au-Si공정(共晶)합금, 땜납 또는 은 페이스트 등이 알려져 있다.
본 출원인은, 특정한 폴리이미드 수지를 이용한 접착필름, 특정한 폴리이미드 수지에 도전성 필러 또는 무기 필러를 가한 다이본딩용 접착필름을 먼저 제안하고 있다(일본국 특개평07-228697호 공보, 일본국 특개평06-145639호 공보, 일본국 특개평06-264035호 공보 참조).
상기 Au-Si공정합금은, 내열성 및 내습성은 높지만, 탄성율이 크기 때문에, 대형 칩에 적용한 경우에 깨어지기 쉽다. 또한, 고가라는 난점도 있다.
땜납은 저렴하지만, 내열성이 열세하고, 그 탄성율은 Au-Si공정합금과 동일하게 높고, 대형 칩으로의 적용은 어렵다.
은 페이스트는, 저렴하고, 내습성이 높고, 탄성율은 이들 중에서는 가장 낮 고, 350℃의 열압착형 와이어본더에 적용할 수 있는 내열성도 있으므로, 현재는 다이본딩재의 주류이다. 그러나, IC나 LSI의 고집적화가 진행되고, 그것에 수반하여 칩이 대형화해 가는 중에서, IC나 LSI와 리드 프레임을 은 페이스트로 접합하려고 하면, 이것을 칩 전면에 넓혀서 도포하지 않으면 안되고, 거기에는 곤란함이 따른다.
본 출원인이 먼저 제안한 다이본딩용 접착필름은, 비교적 저온에서 접착할 수 있고, 또한 양호한 열시(熱時)접착력을 가지기 때문에, 다이본드용으로서, 42알로이 리드 프레임에 적절하게 사용할 수 있다.
그러나, 최근의 패키지의 소형ㆍ경량화에 따라, 절연성 지지기판의 사용이 광범해지고 있고, 또한, 제조 코스트의 저감을 목적으로 하여, 다이본딩재를 양산성이 높은 인쇄법으로 공급하려고 하는 방법이 주목되고 있다. 이와 같은 상황 중에서, 이 접착필름을 절연성 지지기판에 효율적으로 공급ㆍ첩부하려고 하면, 미리 칩 사이즈로 잘라내어(또는 뚫어서) 접착필름을 첩부할 필요가 있다.
접착필름을 잘라내고, 기판에 첩부하는 방법에서는, 생산 효율을 높이기 위한 첩부장치가 필요하게 된다. 또한, 접착필름을 뚫어서 복수개의 칩 분을 일괄하여 첩부하는 방법은, 접착필름의 낭비가 생기기 쉽다. 게다가, 절연성 지지기판의 대부분은, 기판 내부에 내층배선이 형성되어 있기 때문에, 접착필름을 첩부하는 표면에는 요철이 많고, 접착필름 첩부시에 공극이 생겨서, 신뢰성이 저하하기 쉽다.
발명의 개시
본 발명의 과제는, 비교적 낮은 온도에서 반도체 칩을 첩부할 필요가 있는 기판에 대하여, 인쇄법에 의해 용이하게 공급ㆍ도포할 수 있는 다이본딩용 수지 페이스트를 제공하는 것이다. 또한, 그 다이본딩용 수지 페이스트를 이용한 반도체장치의 제조방법, 반도체장치 등의 용도를 제공한다.
상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 이하의 구성을 채용한다. 즉, 본 발명은, 카본산 말단기를 갖는 부타디엔의 호모 폴리머 또는 코폴리머(A), 열경화성 수지(B), 필러(C), 및 인쇄용 용제(D)를 포함하는 수지 페이스트로서, 건조 경화후의 수지 페이스트의 탄성율이 1∼300MPa(25℃)인 다이본딩용 수지 페이스트에 관한 것이다.
별도의 본 발명은, 상기 다이본딩용 수지 페이스트를 이용하는 반도체장치의 제조방법에 관한 것이고, (1) 기판상에 소정량의 상기 다이본딩용 수지 페이스트를 도포하고, (2) 상기 수지 페이스트를 건조해서 수지를 B스테이지화하고, (3) B스테이지화한 상기 수지에 반도체 칩을 탑재하고, (4) 상기 수지를 후경화하는 것을 포함하는, 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
별도의 본 발명은, (1) 기판상에 소정량의 상기 다이본딩용 수지 페이스트를 도포하고, (2) 상기 수지 페이스트를 건조해서 수지를 B스테이지화하고, (3) B스테이지화한 상기 수지에 반도체 칩을 탑재하고, (4) 상기 수지를 후경화하는 것을 포함하는 제조방법에 의해 얻어지는 반도체장치에 관한 것이다.
별도의 본 발명은, (1) 기판상에 소정량의 상기 다이본딩용 수지 페이스트를 도포하고, (2) 상기 수지 페이스트에 반도체 칩을 탑재하고, (3) 상기 수지 페이스트중의 수지를 경화하는 것을 포함하는, 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
아울러 별도의 본 발명은, (1) 기판상에 소정량의 상기 다이본딩용 수지 페이스트를 도포하고, (2) 상기 수지 페이스트에 반도체 칩을 탑재하고, (3) 상기 수지 페이스트중의 수지를 경화하는 것을 포함하는 반도체장치의 제조방법에 의해 얻어지는 반도체장치에 관한 것이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 다이본딩용 수지 페이스트(이하, 간단히「수지 페이스트」라고 하는 경우도 있다)는, 카본산 말단기를 갖는 부타디엔의 폴리머(A)(호모폴리머 또는 코폴리머), 열경화성 수지(B), 필러(C), 및 인쇄용 용제(D)를 포함한다.
성분(A)인 카본산 말단기를 갖는 부타디엔의 호모 폴리머 또는 코폴리머로서는, 예를 들면 적절하게 사용할 수 있는 것으로서, 주쇄에 아크릴로니트릴을 도입한 저분자량 액상 폴리부타디엔이며 말단에 카본산을 갖는 Hycer CTB-2009×162, CTBN-1300×31, CTBN-1300×8, CTBN-1300×13, CTBNX-1300×9(모두 우베흥산주식회사제)이나, 카본산기를 갖는 저분자량 액상 폴리부타디엔인 NISSO-PB-C-2000(니폰소다주식회사제) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜서 이용할 수 있다.
성분(B)인 열경화성 수지로서 바람직한 것은, 예를 들면 에폭시 수지이며, 에폭시 수지와, 페놀 수지 또는 분자중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물과, 경화 촉진제를 포함하는 수지 혼합물로서 이용해도 좋다.
에폭시 수지는, 분자내에 적어도 2개의 에폭시기를 포함하는 것이며, 경화성이나 경화물 특성의 점으로부터, 페놀의 글리시딜에테르형의 에폭시 수지가 바람직하다. 이와 같은 수지로서는, 비스페놀A, 비스페놀AD, 비스페놀S, 비스페놀F, 또는, 할로겐화 비스페놀A와 에피클로로히드린의 축합물, 페놀 노볼락 수지의 글리시딜에테르, 크레졸 노볼락 수지의 글리시딜에테르, 비스페놀A 노볼락 수지의 글리시딜에테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜서 이용할 수 있다.
에폭시 수지를 이용하는 경우의 배합량은, 상기 성분(A) 100중량부에 대하여 300중량부를 넘지 않는 정도, 바람직하게는 200중량부를 넘지 않는 정도인 것이 바람직하다. 이 배합량이 300중량부를 넘으면, 페이스트의 보관 안정성이 저하하기 쉽다.
페놀 수지는, 분자중에 적어도 2개의 페놀성 수산기를 갖는 것이며, 예를 들면, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀A 노볼락 수지, 폴리-p-비닐 페놀, 페놀아랄킬 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜 이용할 수 있다.
페놀 수지 또는 분자중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물의 배합량은, 에폭시 수지 100중량부에 대하여 0∼150중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0∼120중량부이다. 이 배합량이 150중량부를 넘으면, 경화성이 불충분하게 될 염려가 있다.
경화 촉진제는, 에폭시 수지를 경화시키기 위해서 이용되는 것이면 좋다. 이와 같은 것으로서는, 예를 들면, 이미다졸류, 디시안디아미드 유도체, 디카본산 디히드라지드, 트리페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트, 2-에틸-4-메틸이미다졸테트라페닐보레이트, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7-테트라페닐보레이트 등을 들 수 있다. 이들은, 2종 이상을 병용해도 좋다.
경화 촉진제의 양은, 에폭시 수지 100중량부에 대하여, 0∼50중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0∼20중량부이다. 이 배합량이 50중량부를 넘으면, 페이스트의 보관 안정성이 저하할 염려가 있다.
열경화성 수지(B)로서, 1분자중에 적어도 2개의 열경화성 이미드기를 갖는 이미드 화합물을 사용할 수도 있다. 그와 같은 화합물의 예로서는, 오르토비스말레이미드벤젠, 메타비스말레이미드벤젠, 파라비스말레이미드벤젠, 1,4-비스(p-말레이미드쿠밀)벤젠, 1,4-비스(m-말레이미드쿠밀)벤젠을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜서 이용할 수 있다. 아울러, 하기의 식(Ⅰ)∼(Ⅲ)으로 표시되는 이미드 화합물 등을 이용하는 것도 바람직하다.
Figure 112006078899944-pct00001
[식중, X나 Y는, O, CH2, CF2, SO2, S, CO, C(CH3)2 또는 C(CF3)2를 나타내고; R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은, 각각 독립하여 수소, 탄소수 1~5의 알킬기, 탄소수 1~5의 알콕시기, 불소, 염소 또는 브롬을 나타내고; D는 에틸렌성 불포화 이중결합을 갖는 디카본산 잔기를 나타내고; m은 0∼4의 정수를 나타낸다.]
이미드 화합물을 이용하는 경우의 배합량은, 성분(A) 100중량부에 대하여 200중량부를 넘지 않을 정도, 바람직하게는 100중량부를 넘지 않을 정도이다. 이 배합량이 200중량부를 넘으면, 페이스트의 보관 안정성이 저하하기 쉽다.
식(1)의 이미드 화합물로서는, 예를 들면, 4,4-비스말레이미드디페닐에테르, 4,4-비스말레이미드디페닐메탄, 4,4-비스말레이미드-3,3'-디메틸디페닐메탄, 4,4-비스말레이미드디페닐설폰, 4,4-비스말레이미드디페닐설피드, 4,4-비스말레이미드 디페닐케톤, 2,2'-비스(4-말레이미드페닐)프로판, 4,4-비스말레이미드디페닐플루오로메탄, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2,2-비스(4-말레이미드페닐)프로판 등을 들 수 있다.
식(Ⅱ)의 이미드 화합물로서는, 예를 들면, 비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]에테르, 비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]메탄, 비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]플루오로메탄, 비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]설폰, 비스[4-(3-말레이미드페녹시)페닐]설폰, 비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]설피드, 비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]케톤, 2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2,2-비스[4-(4-말레이미드페녹시)페닐]프로판 등을 들 수 있다.
이들 이미드 화합물의 경화를 촉진하기 위해서, 라디컬 중합제를 사용해도 좋다. 라디컬 중합제로서는, 아세틸시클로헥실설포닐퍼옥사이드, 이소부티릴퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 옥타노일퍼옥사이드, 아세틸퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 큐멘하이드로퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴 등을 들 수 있다. 라디컬 중합제의 사용량은, 이미드 화합물 100중량부에 대하여, 대략 0.01∼1.0중량부가 바람직하다.
성분(C)의 필러로서는, 은가루, 금가루, 구리가루 등의 도전성(금속) 필러; 실리카, 알루미나, 티타니아, 유리, 산화철, 세라믹 등의 무기물질 필러; 등이 있다.
필러 중, 은가루, 금가루, 구리가루 등의 도전성 (금속)필러는, 접착제에 도전성, 전열성 또는 틱소트로피성을 부여할 목적에서 첨가된다. 또한, 실리카, 알루 미나, 티타니아, 유리, 산화철, 세라믹 등의 무기물질 필러는, 접착제에 저열팽창성, 저흡습율, 틱소트로피성을 부여할 목적에서 첨가된다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 조합시켜서 이용할 수 있다.
반도체장치의 전기적 신뢰성을 향상시키는 필러로서, 무기이온 교환체를 가해도 좋다. 무기이온 교환체로서는, 페이스트 경화물을 열수(熱水)중에서 추출했을 때 수용액중으로 추출되는 이온, 예를 들면, Na+, K+, Cl-, F-, RCOO-, Br- 등의 이온 포착작용이 확인되는 것이 유효하다. 이와 같은 이온 교환체로서는, 천연으로 산출되는 제올라이트, 불석류, 산성백토, 백운석, 하이드로탈사이트류 등의 천연광물, 인공적으로 합성된 합성 제올라이트 등을 예로서 들 수 있다.
이들 도전성 필러 또는 무기물질 필러는, 각각 2종 이상을 혼합해서 이용할 수도 있다. 물성을 손상하지 않는 범위에서, 도전성 필러의 1종 이상과 무기물질 필러의 1종 이상을 혼합해서 이용해도 좋다.
필러의 양은, 성분(A) 100중량부에 대하여, 통상, 1∼100중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2∼50중량부이다. 이 필러의 량은, 페이스트에 충분한 틱소트로피성(틱소트로피 지수:1.5 이상)을 부여하는 관점으로부터, 1중량부 이상인 것이 바람직하다. 더욱이 이 필러의 양은, 접착성의 관점으로부터 100중량부 이하인 것이 바람직하고, 이것을 넘어서 배합량이 지나치게 많으면, 경화물의 탄성율이 높아지고, 그 결과, 다이본딩재의 응력완화능이 낮아져서, 반도체장치의 설치 신뢰성이 저하할 염려가 있다.
필러의 혼합ㆍ혼련은, 통상의 교반기, 분쇄기, 3롤 밀, 볼 밀 등의 분산기를 적절하게 조합시켜 행한다.
성분(D)인 인쇄용 용제는, 필러를 균일하게 혼련 또는 분산할 수 있는 용제의 중에서 선택하는 것이 바람직하다. 인쇄시의 용제의 휘산방지를 고려하여, 비점 100℃ 이상의 용제를 선택하는 것이 바람직하다.
상기 인쇄용 용제로서는, N-메틸-2-피롤리디논, 디에틸렌글리콜디메틸에테르(디글라임이라고도 한다), 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(트리글라임이라고도 한다), 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 2-(2-메톡시에톡시)에탄올, γ-부티로락톤, 이소포론, 카비톨, 카비톨아세테이트, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 아세트산2-(2-부톡시에톡시)에틸, 에틸세로솔브, 에틸세로솔브아세테이트, 부틸세로솔브, 디옥산, 시클로헥사논, 아니솔 이외에, 인쇄용 잉크의 용제로서 사용되는 석유증류물을 주체로 한 용제 등을 들 수 있다. 이들은 2종류 이상을 혼합해서 이용해도 좋다.
상기 인쇄용 용제(D)의 배합량은, 성분(A) 100중량부에 대하여, 통상, 10∼100중량부인 것이 바람직하다.
수지 페이스트의 인쇄중에 거품, 보이드(void)의 발생이 눈에 띄는 경우는, 상기 인쇄용 용제(D) 중에 탈포제(脫泡劑), 파포제(破泡劑), 억포제(抑泡劑) 등을 첨가하는 것이 효과적이다. 첨가량은, 억포효과를 발휘시키는 관점으로부터, 용제(D) 중에 0.01중량% 이상인 것이 바람직하고, 접착성이나 페이스트의 점도안정성의 관점으로부터, 용제(D) 중에 10중량% 이하인 것이 바람직하다.
접착력을 향상시키기 위해서, 수지 페이스트 중에는, 실란 커플링제, 티탄계 커플링제, 비이온계 계면활성제, 불소계 계면활성제, 실리콘계 첨가제 등을 적당히 가해도 좋다.
이상과 같은 성분을 포함하는 수지 페이스트의 건조 경화후의 탄성율, 즉 페이스트 경화물의 탄성율은, 1∼300MPa(25℃)이다. 바람직하게는, 이 건조 경화후의 탄성율은, 1∼100MPa(25℃)이다.
상기 탄성율은, 동적 점탄성 측정장치에서 페이스트 경화물의 저장 탄성율 E'를 측정했을 때의 25℃의 값으로 한다. 건조 경화후의 수지 페이스트의 탄성율이 1 미만인 경우는, 기판과 칩이 어긋나거나 하기 쉽고, 조립 작업성에 어려움이 있으므로 바람직하지 못하고, 300MPa를 넘으면, 기판과 칩간의 응력완화가 충분하지 않아, 반도체 패키지의 내온도사이클성이 저하한다. 「건조 경화후」는, 수지를 완전히 경화시킨 후를 의미한다.
더욱이, 수지 페이스트의 고형분이 40∼90중량%인 것이 바람직하다. 상기 고형분이 40중량% 이상이면, 페이스트 건조후의 부피감소에 근거하는 형상변화 억제의 관점으로부터 바람직하고, 90중량% 이하이면, 페이스트의 유동성 및 인쇄 작업성 향상의 관점으로부터 바람직하다.
수지 페이스트의 틱소트로피 지수는, 1.5∼8.0인 것이 바람직하다. 수지 페이스트의 틱소트로피 지수가 1.5 이상이면, 인쇄법에 의해 공급ㆍ도포된 페이스트에 있어서의 늘어짐 등의 발생을 억제하여, 인쇄 형상을 양호하게 유지한다는 관점으로부터 바람직하다. 더욱이, 이 틱소트로피 지수가 8.0 이하이면, 인쇄법에 의해 공급ㆍ도포된 페이스트에 있어서의 「파편」이나 비백(飛白) 등의 발생 억제의 관 점으로부터 바람직하다.
수지 페이스트의 점도(25℃)는, 5∼1000Paㆍs인 것이 바람직하다. 수지 페이스트의 점도가 5∼1000Paㆍs이면, 인쇄 작업성의 관점으로부터 바람직하다. 수지 페이스트의 점도는, 인쇄법의 종류에 따라 적당히 조정하는 것이 바람직하고, 예컨대, 스크린 메쉬판 등과 같이 마스크 개구부에 메쉬 등이 뻗어 있는 경우는, 메쉬부의 뽑힘성을 고려해서 5∼100Paㆍs의 범위인 것이 바람직하고, 스텐실판 등의 경우는 20∼500Paㆍs의 범위로 조정되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 건조후의 페이스트에 잔존하는 보이드가 많이 보이는 경우는, 150Paㆍs 이하의 점도로 조정하는 것이 유효하다.
상기 점도는, E형 회전 점도계를 이용하여, 25℃에서, 회전수 0.5rpm에서 측정했을 때의 값으로 한다. 틱소트로피 지수는, E형 회전 점도계로, 25℃에서, 회전수 1rpm에서 측정했을 때의 값과, 회전수 10rpm에서 측정했을 때의 값과의 비로 정의한다(틱소트로피 지수=(1rpm에서의 점도)/(10rpm에서의 점도)).
얻어진 다이본딩용 수지 페이스트는, 42알로이 리드 프레임이나 구리 리드 프레임 등의 리드 프레임; 또는, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드계 수지 등의 플라스틱 필름; 더욱이, 유리 부직포 등의 기재에 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드계 수지 등의 플라스틱을 함침ㆍ경화시킨 것; 또는, 알루미나 등의 세라믹스제의 지지부재에, 인쇄법에 의해 공급ㆍ도포하고, 건조 반경화(B스테이지화한다)시킬 수 있다. 그것에 의하여, B스테이지 접착제 부착 지지기판이 얻어진다. 이 B스테이지 접착제 부착 지지기판에, IC, LSI 등의 반도체소자(칩)를 첩부 하고, 가열해서 칩을 지지기판에 접합한다. 그 후, 수지 페이스트를 후경화시키는 공정에 의해, 칩이 지지기판에 탑재된다. 이 수지 페이스트의 후경화는, 실장 조립 공정에서의 문제가 없을 경우는, 봉지재의 후경화 공정일 때에 더불어 행하여도 좋다.
본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은, 이상의 각 공정을 포함하는 것이며, 본 발명에 따른 반도체장치는, 이상의 각 공정을 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것이다.
상기 다이본딩용 수지 페이스트는 용제를 함유하고 있지만, 반도체장치의 제조방법에 이용할 때에는, 건조 공정에서 B스테이지화하는 것에 의해 용제의 대부분이 휘발하기 때문에, 다이본딩층에 보이드가 적고, 양호한 실장 신뢰성을 갖는 반도체장치를 조립할 수 있다.
한편, 수지 페이스트를 인쇄법에 의해 공급ㆍ도포한 후에, 패키지 신뢰성에 영향이 없으면, 건조 반경화시키지 않고 반도체소자를 첩부하고, 그 후, 가열해서 칩을 지지기판에 접합할 수도 있다.
따라서, 별도의 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법은, 기판상에 소정량의 상기 다이본딩용 수지 페이스트를 도포하고, 수지 페이스트에 반도체 칩을 탑재하고, 수지 페이스트중의 수지를 경화하는 각 공정을 포함하는 것이며, 별도의 본 발명에 따른 반도체장치는, 이상의 각 공정을 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것이다.
도 1은, 필 접착력을 측정하는 장치의 개략단면도이다.
이하, 실시예에 의해, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
카본산 말단기를 갖는 부타디엔의 호모 폴리머 또는 코폴리머(A)(베이스 수지)로서, CTBNX-1300×9(우베흥산주식회사제)를 100중량부를 칭량하여 취하고, 이것을 분쇄기에 넣었다. 여기에, 열경화성 수지(B)로서 미리 준비하고 있었던, 에폭시 수지(YDCH-702) 25중량부 및 페놀 수지(H-1) 15중량부의, 인쇄용 용제(D)인 칼비톨아세테이트(60중량부)용액(열경화성 수지의 고형분 농도는 약 40중량%)과, 경화 촉진제(TPPK) 0.5중량부를 가하여, 혼합했다. 계속해서, 필러(C)로서 실리카 미분말인 아에로실 8중량부를 가하고, 1시간 교반ㆍ혼련하고, 다이본딩용 수지 페이스트(수지 페이스트 No.1;고형분 71.2중량%)를 얻었다.
(실시예 2∼5, 비교예 1)
베이스 수지, 열경화성 수지, 필러 및/또는 용제의 종류 및 배합량을 바꾸어, 실시예 1과 동일하게 행하여, 다이본딩용 수지 페이스트(수지 페이스트 No.2∼No.6;고형분은 차례로 68.3, 72.5, 65.5, 67.3, 44.5중량%;다만 No.6의 수지 페이스트는 비교대조용)를 얻었다.
표 1에, 수지 페이스트의 배합을 나타낸다.
Figure 112006078899944-pct00002
표 1에 있어서, 여러가지 기호는 하기의 의미이다.
CTBNX-1300×9:우베흥산(주)제, 카본산 말단 액상 폴리부타디엔(관능기 수 2.3/mol)
CTBN-1300×31:우베흥산(주)제, 카본산 말단 액상 폴리부타디엔(관능기 수 1.9/mol)
CTBN-1300×8:우베흥산(주)제, 카본산 말단 액상 폴리부타디엔(관능기 수 1.85/mol)
YDCH-702:도토화성(주), 크레졸 노볼락형 에폭시 수지(에폭시 당량 220)
ESCN-1951:니폰화약(주), 크레졸 노볼락형 에폭시 수지(에폭시 당량 200)
H-1:메이와화성(주), 페놀 노볼락 수지(OH당량 106)
VH-4170:다이니폰잉크화학공업(주), 비스페놀A 노볼락 수지(OH당량 118)
TPPK:토요화성공업(주), 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트
2P4MHZ:시코쿠화성공업(주), 큐어졸(이미다졸 화합물)
아에로실:니폰아에로실(주), 아에로실#380(실리카의 미분말)
CA:칼비톨아세테이트
NMP:N-메틸-2-피롤리돈
조합ㆍ혼합후의 다이본딩용 수지 페이스트의 점도 및 틱소트로피 지수를, 표 2에 나타낸다. 점도 및 틱소트로피 지수의 측정방법은, 이하와 같다.
점도:토키산교주식회사제 E형 점도계로 직경 19.4mm, 3°콘을 이용하여, 25℃에서의 수지 페이스트의 점도를 측정했다(0.5rpm).
틱소트로피 지수:상기 점도계를 이용해서 각 회전수에서의 점도를 측정하고, 다음 식에 의해 구했다:틱소트로피 지수=(1rpm에서의 점도)/(10rpm에서의 점도).
얻어진 수지 페이스트에 관해서, 칩 첩부 온도를 각각 180℃ 또는 250℃로 했을 때의 필 접착력을 측정했다. 필 접착력의 측정법은, 이하와 같다.
다이요잉크제조주식회사제 솔도레지스트 PSR-4000AUS-5가 도포된 유기기판에, 수지 페이스트를 인쇄하고((1) 기판상에 소정량의 페이스트를 도포하는 공정), 60℃에서 15분간, 100℃에서 30분간 건조시킨 후 ((2) 건조 공정에서 B-스테이지화하는 공정), 5×5mm의 실리콘 칩을 180℃ 또는 250℃의 열반상에서 1000g의 하중을 걸어 5초간 압착시켰다((3) B스테이지화한 다이본딩용 수지에 반도체 칩을 탑재하는 공정). 실리콘 칩은, 400㎛ 두께의 웨이퍼를 250㎛ 두께로 절반 커트하고, 뒷측 방향으로 힘을 가해서 나누는 것에 의해, 단부에 있어서 150㎛ 두께의 돌기부를 갖도록 준비된 것이다. 그 후, 180℃에서 1시간 경화시킨 후((4) 후경화하는 공정), 도 1에 나타내는 측정장치를 이용하여, 250℃, 20초간 가열시의 박리강도를 측정했다.
이 도 1에 나타내는 측정장치는, 푸쉬 풀 게이지를 개량한 것이며, 기판(1), 다이본딩재(수지 페이스트)(2) 및 실리콘 칩(3)으로 이루어지는 적층체를, 열판(10)상에 있어서, 지주(11) 및 (12)에서 고정한 상태에서, 실리콘 칩(3)의 돌기부에 걸린 푸쉬 풀 게이지(13)를, 도면중 화살표로 나타내는 방향으로 이동시켰을 때의 하중을 검지하는 것에 의해, 수지 페이스트의 칩 박리강도를 측정할 수 있다. 일반적으로, 이 수치가 높을 수록 리플로우 크랙이 발생하기 어렵게 된다.
표 2에 나타낸 바와 같이, No.1∼5의 수지 페이스트는, 180℃에 있어서도, 250℃에 있어서도, 높은 필 접착력을 나타냈다. 또한, 내열성이 우수했다.
No.1∼6에서 얻어진 수지 페이스트를 이용하여, 리드 프레임에 실리콘 칩을 접합시켰을 때의 칩 휘어짐을 측정했다. 칩 휘어짐의 측정은, 다음과 같이 하여 행하였다.
두께 150㎛의 후루카와전기공업주식회사제 EF-TEC64 구리판에 수지 페이스트를 인쇄하고, 60℃에서 15분간, 계속해서 100℃에서 30분간 건조시켜, 막두께 40㎛의 다이본드재(다이본딩용 수지)를 형성시켰다. 이것에, 크기 13mm×13mm, 두께 400㎛의 실리콘 칩을 놓고, 1000g의 하중을 걸어, 250℃, 5초간 압착시켰다. 실온(25℃)으로 되돌린 후, 표면조도계를 이용해서 직선상으로 11mm 스캔하고, 베이스 라인으로부터의 최대 높이(㎛)를 구하여, 칩 휘어짐으로 했다.
표 2에 나타낸 바와 같이, No.1∼3의 수지 페이스트를 이용한 경우의 칩 휘어짐은, 거의 제로이며, 양호한 응력완화능을 나타냈다. No.4 및 5의 수지 페이스트를 이용했을 경우의 칩 휘어짐은, No.1∼3과 비교하면 높지만, No.6(비교)의 수지 페이스트를 이용했을 경우에 비교해서 1/3 이하의, 충분한 응력완화능을 나타냈다.
경화한 후의 필름의 저장 탄성율 E'를, 동적 점탄성 측정장치를 이용해서 측정하여, 표 2에 나타냈다. 측정방법은, 이하와 같이 했다.
폴리테트라플루오로에틸렌 필름에 다이본딩용 수지 페이스트를 경화후의 막두께가 100㎛로 되도록 도포하고, 150℃에서 60분간 예비건조한 후, 180℃에서 60분간 경화시켰다. 경화후의 필름을 폴리테트라플루오로에틸렌 필름으로부터 벗겨 내고, 이하의 조건에서 저장 탄성율의 측정을 행하여, 25℃의 값을 나타냈다.
필름 막두께:100㎛, 필름 폭:8mm, 측정부 길이:22.6mm, 측정 주파수:1Hz, 측정 온도:-100℃∼300℃, 승온속도:5℃/min, 측정 분위기:N2, 측정장치:레오메트릭ㆍ사이언티픽ㆍ에프ㆍ이 주식회사제 점탄성 애널라이저 RSA-2
Figure 112006078899944-pct00003
본 발명의 다이본딩용 수지 페이스트는, 극히 또한 충분히 저응력이며, 또한 열시의 접착력이 우수하다.
본 발명에 의해, 비교적 낮은 온도에서 반도체 칩을 첩부할 필요가 있는 기판에 대하여, 인쇄법에 의해 용이하게 공급ㆍ도포할 수 있는 다이본딩용 수지 페이스트를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 다이본딩용 수지 페이스트는, 내열성이 있고, 취급이 쉽고, 저응력성 및 저온접착성이 우수하다. 게다가, 필름상 접착제에 비하여, 기판에 대한 밀착성이 향상하기 때문에, 패키지 신뢰성이 높아진다. 다이본드용으로서, 유기 기판 등의 절연성 지지기판이나 구리 리드 프레임에 적절하게 사용할 수 있고, 또한, 42알로이 리드 프레임에도 사용할 수 있다.
본원의 개시는, 2004년 6월 18일에 출원된 일본국 특허출원 2004-180959호에 기재된 주제와 관련되어 있고, 그들의 개시내용은 인용에 의해 원용된다.
이미 서술된 것 이외에, 본 발명의 신규하고 유리한 특징으로부터 벗어나지 않으면서, 상기의 실시형태에 여러가지 수정이나 변경을 가해도 좋은 것에 주의하지 않으면 안된다. 따라서, 그와 같은 모든 수정이나 변경은, 첨부한 청구의 범위에 포함되는 것이 의도되어 있다.

Claims (8)

  1. 카본산 말단기를 갖는 부타디엔의 호모 폴리머 또는 코폴리머(A), 열경화성 수지(B), 무기물질 필러(C), 및 인쇄용 용제(D)를 포함하는 다이본딩용 수지 페이스트로서,
    상기 열경화성 수지(B)로서 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 무기물질 필러(C)로서 실리카를 포함하고,
    상기 인쇄용 용제(D)로서 N-메틸-2-피롤리디논, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 2-(2-메톡시에톡시)에탄올, γ-부티로락톤, 이소포론, 카비톨, 카비톨아세테이트, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 아세트산2-(2-부톡시에톡시)에틸, 에틸세로솔브, 에틸세로솔브아세테이트, 부틸세로솔브, 디옥산, 시클로헥사논 및 아니솔로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 용제를 포함하고,
    고형분이 40∼90중량%이고,
    상기 에폭시 수지의 배합량이, 상기 성분(A) 100중량부에 대해 200중량부를 넘지 않는 범위이고,
    건조 경화후의 탄성율이 1∼300MPa(25℃)인 다이본딩용 수지 페이스트.
  2. 제 1항에 있어서, 틱소트로피 지수가 1.5∼8.0, 및 점도(25℃)가 5∼1000Paㆍs인 다이본딩용 수지 페이스트.
  3. (1) 기판상에 소정량의 제 1항 또는 제 2항에 기재된 다이본딩용 수지 페이스트를 도포하고, (2) 상기 수지 페이스트를 건조해서 수지를 B스테이지화하고, (3) B스테이지화한 상기 수지에 반도체 칩을 탑재하고, (4) 상기 수지를 후경화하는 것을 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  4. 제 3항에 기재된 반도체장치의 제조방법에 의해 얻어지는 반도체장치.
  5. (1) 기판상에 소정량의 제 1항 또는 제 2항에 기재된 다이본딩용 수지 페이스트를 도포하고, (2) 상기 수지 페이스트에 반도체 칩을 탑재하고, (3) 상기 수지 페이스트중의 수지를 경화하는 것을 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  6. 제 5항에 기재된 반도체장치의 제조방법에 의해 얻어지는 반도체장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 에폭시 수지가, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지인 다이본딩용 수지 페이스트.
  8. 제 1항, 제 2항 및 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리카의 배합량이, 상기 성분(A) 100중량부에 대해 1∼100중량부인 다이본딩용 수지 페이스트.
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