KR100941832B1 - 열경화형 다이 본딩 필름 - Google Patents

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사다히또 미스미
다께시 마쯔무라
야스히로 아마노
마사미 오이까와
쯔바사 미끼
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닛토덴코 가부시키가이샤
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    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83191—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
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Abstract

본 발명의 열경화형 다이 본딩 필름은 반도체 장치의 제조시에 사용하는 열경화형 다이 본딩 필름으로서, 열가소성 수지 성분 5 내지 15 중량％ 및 열경화성 수지 성분 45 내지 55 중량％를 주성분으로 함유하고, 열경화 전의 100 ℃에서의 용융 점도가 400 Paㆍs 이상 2500 Paㆍs 이하인 것을 특징으로 한다.
열경화형 다이 본딩 필름

Description

열경화형 다이 본딩 필름 {THERMOSETTING DIE BONDING FILM}
본 발명은 열경화형 다이 본딩 필름 및 이것을 구비한 다이싱ㆍ다이 본딩 필름에 관한 것이며, 보다 상세하게는 반도체칩 등을 기판이나 리드 프레임 등의 피착체 위에 다이 본딩할 때 사용되는 열경화형 다이 본딩 필름 및 이것을 구비한 다이싱ㆍ다이 본딩 필름에 관한 것이다.
종래, 반도체 장치의 제조 과정에서 리드 프레임이나 전극 부재에 반도체칩을 고착시킬 때에는, 은페이스트가 사용되었다. 이러한 고착 처리는, 리드 프레임의 다이 패드 등의 위에 페이스트상 접착제를 도공(塗工)하고, 그 위에 반도체칩을 탑재하여 페이스트상 접착제층을 경화시켜 행하고 있다.
그러나, 페이스트상 접착제는 그 점도 거동이나 열화 등에 의해 도공량이나 도공 형상 등에 큰 변동이 발생한다. 그 결과, 형성되는 페이스트상 접착제 두께가 불균일해지기 때문에, 반도체칩에 관계된 고착 강도의 신뢰성이 저하된다. 즉, 페이스트상 접착제의 도공량이 부족하면, 반도체칩과 전극 부재간의 고착 강도가 낮아져, 후속 와이어 본딩 공정에서 반도체칩이 박리된다. 한편, 페이스트상 접착제의 도공량이 지나치게 많으면 반도체칩의 위까지 페이스트상 접착제가 퍼져서 특 성 불량이 발생하고, 수율이나 신뢰성이 저하된다. 이와 같은 고착 처리에서의 문제는, 반도체칩의 대형화에 따라 특히 현저해지고 있다. 그 때문에, 페이스트상 접착제의 도공량의 제어를 빈번히 행할 필요가 있으며, 작업성이나 생산성에 지장을 초래하고 있다.
이 페이스트상 접착제의 도공 공정에서, 페이스트상 접착제를 리드 프레임이나 형성칩에 별도로 도포하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법에서는, 페이스트상 접착제층의 균일화가 곤란하고, 페이스트상 접착제의 도포에 특수 장치나 장시간을 필요로 한다. 이 때문에, 다이싱 공정에서 반도체 웨이퍼를 접착 유지함과 동시에, 마운트 공정에 필요한 칩 고착용의 접착제층도 부여하는 다이싱ㆍ다이 본딩 필름이 개시되어 있다(예를 들면, 일본 특허 공개 (소)60-57342호 공보 참조).
이 다이싱ㆍ다이 본딩 필름은, 지지 기재 위에 점착제층 및 접착제층이 차례로 적층되어 구성된 것이다. 즉, 접착제층에 의한 유지하에 반도체 웨이퍼를 다이싱한 후, 지지 기재를 연신하여 칩상 워크를 접착제층과 함께 박리하여 이것을 각각 회수한다. 또한, 칩상 워크를 접착제층을 통해 리드 프레임 등의 피착체에 고착시키도록 한 것이다.
한편, 반도체칩의 고착에 사용하는 다이 본딩용 접착 필름으로는, 예를 들면 열경화형인 것을 들 수 있다. 이 열경화형 다이 본딩 필름으로는, 기판의 배선이나 반도체칩 위의 와이어 등으로 대표되는 표면의 요철에 의한 고저차가 큰 피착체에 대하여, 그 밀착성을 향상시키는 관점에서 용융 점도가 작은 접착 필름이 사용되고 있다.
그러나, 용융 점도가 지나치게 작으면 접착 필름으로부터 접착제가 삼출되어, 기판, 반도체칩 등을 오염시킨다는 문제점이 있다. 한편, 용융 점도가 지나치게 크면 피착체에 대한 밀착성이 열화되어 공극이 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 피착체와의 밀착성이 우수하고, 접착제의 삼출에 의해 기판이나 반도체칩에 오염이 발생하지 않는 열경화형 다이 본딩 필름 및 이것을 구비한 다이싱ㆍ다이 본딩 필름을 제공하는 것에 있다.
본원 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, 열경화형 다이 본딩 필름 및 이것을 구비한 다이싱ㆍ다이 본딩 필름에 대하여 검토하였다. 그 결과, 하기 구성을 이용함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 따른 열경화형 다이 본딩 필름은, 반도체 장치의 제조시에 사용하는 열경화형 다이 본딩 필름으로서, 열가소성 수지 성분 5 내지 15 중량％ 및 열경화성 수지 성분 45 내지 55 중량％를 주성분으로 함유하고, 열경화 전의 100 ℃에서의 용융 점도가 400 Paㆍs 이상 2500 Paㆍs 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 따르면, 열가소성 수지 성분의 하한을 5 중량％, 열경화성 수지 성분의 상한을 55 중량％로 하고, 상기 다이 본딩 필름의 열경화 전에서의 100 ℃ 에서의 용융 점도를 400 Paㆍs 이상으로 하기 때문에, 기판 등의 피착체에 대한 밀착성이 양호하게 된다. 그 결과, 기판이나 리드 프레임 등의 피착체와의 접착면에서 공극의 발생을 감소시킬 수 있다. 한편, 열가소성 수지 성분의 상한을 15 중량 ％, 열경화성 수지 성분의 하한을 45 중량％로 하고 상기 용융 점도를 2500 Paㆍs 이하로 하기 때문에, 다이 본딩 필름으로부터 접착제 성분 등이 삼출되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 기판이나 이것에 고착시키는 반도체칩의 오염을 방지할 수 있다.
상기 다이 본딩 필름의 열경화 후의 250 ℃에서의 인장 저장 탄성률은 10 MPa 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 예를 들면 열경화형 다이 본딩 필름 위에 고착된 반도체칩에 대하여 와이어 본딩을 행할 때에도, 초음파 진동이나 가열에 의해 다이 본딩 필름과 피착체의 접착면에서 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 와이어 본딩의 성공률을 높이고 수율을 더욱 향상시켜 반도체 장치를 제조하는 것이 가능해진다.
가열에 의한 열경화 후 85 ℃, 85 ％RH의 분위기하에 168 시간 동안 방치했을 때의 흡습률은 1 중량％ 이하인 것이 바람직하다. 흡습률을 1 중량％ 이하로 함으로써, 예를 들면, 리플로우 공정에서 패키지에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
가열에 의한 열경화 후 250 ℃에서 1 시간 동안 가열한 후의 중량 감소량은 1 중량％ 이하인 것이 바람직하다. 중량 감소량을 1 중량％ 이하로 함으로써, 예를 들면, 리플로우 공정에서 패키지에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다이싱ㆍ다이 본딩 필름은, 상기 과제를 해결하기 위해, 상기에 기재된 열경화형 다이 본딩 필름이 점착 필름 위에 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기에 설명한 수단에 의해 하기와 같은 효과를 발휘한다.
즉, 본 발명의 열경화형 다이 본딩 필름에 따르면, 열가소성 수지 성분 5 내지 15 중량％와 열경화성 수지 성분 45 내지 55 중량％를 주성분으로 함유하고, 열경화 전의 100 ℃에서의 용융 점도를 400 Paㆍs 이상 2500 Paㆍs 이하로 함으로써, 피착체에 대한 밀착성을 향상시켜 공극의 발생을 방지함과 동시에 접착제 성분의 삼출을 억제하여 반도체칩 등의 오염을 방지한다. 그 결과, 신뢰성이 높은 반도체 장치를 고수율로 제조하는 것이 가능해진다.
(열경화형 다이 본딩 필름)
본 발명의 열경화형 다이 본딩 필름(이하, "다이 본딩 필름"이라고 함)에 대하여 이하에 설명한다.
상기 다이 본딩 필름은 열가소성 수지 성분 5 내지 15 중량％와 열경화성 수지 성분 45 내지 55 중량％를 주성분으로 함유한다. 또한, 그 용융 점도는, 열경화 전의 100 ℃에서 400 내지 2500 Paㆍs이고, 보다 바람직하게는 500 내지 2000 Paㆍs이다.
상기 열가소성 수지 성분의 하한을 5 중량％, 열경화성 수지 성분의 상한을 55 중량％로 함으로써, 상기 접착 필름의 열경화 전의 100 ℃에서의 용융 점도가 500 Paㆍs 이상이 되도록 한다. 그 결과, 다이 본딩 필름의 피착체에 대한 밀착성을 양호하게 할 수 있다. 한편, 열가소성 수지 성분의 상한을 15 중량％, 열경화 성 수지 성분의 하한을 45 중량％로 함으로써, 상기 용융 점도 2000 Paㆍs 이하가 되도록 한다. 그 결과, 다이 본딩 필름으로부터 접착제 성분 등이 삼출되는 것을 억제하여 기판, 반도체칩 등의 오염을 방지할 수 있다.
또한, 상기 다이 본딩 필름의 열경화 후의 250 ℃에서의 인장 저장 탄성률이 10 MPa 이상인 것이 바람직하고, 15 내지 100 MPa인 것이 보다 바람직하다. 인장 저장 탄성률의 조정은, 예를 들면 무기 충전재의 첨가량을 조정함으로써 가능하다.
상기 다이 본딩 필름의 열경화 후 85 ℃, 85 ％RH의 분위기하에 168 시간 동안 방치했을 때의 흡습률은 1 중량％ 이하인 것이 바람직하다. 흡습률을 1 중량％ 이하로 함으로써, 예를 들면 리플로우 공정에서 패키지에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 흡습률의 조정은, 예를 들면 무기 충전재의 첨가량을 조정함으로써 가능하다.
상기 가열에 의한 열경화 후의 250 ℃에서 1 시간 동안 가열한 후의 중량 감소량은 1 중량％ 이하인 것이 바람직하다. 중량 감소량을 1 중량％ 이하로 함으로써, 예를 들면 리플로우 공정에서 패키지에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 중량 감소량의 조정은, 예를 들면 무기 충전재의 첨가량을 조정함으로써 가능하다.
본 실시 형태에 따른 다이 본딩 필름은, 예를 들면 접착제층인 단층만을 포함하는 접착 시트나, 코어 재료의 한쪽 면 또는 양면에 접착제층을 형성한 다층 구조의 접착 시트 등을 들 수 있다. 여기서, 상기 코어 재료로는, 필름(예를 들면 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리카르보네이트 필름 등), 유리 섬유나 플라스틱제 부직 섬 유로 강화된 수지 기판, 실리콘 기판 또는 유리 기판 등을 들 수 있다. 또한, 다이 본딩 필름과 다이싱 필름이 일체형인 것도 사용할 수 있다.
상기 열가소성 수지로는 천연 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산에스테르 공중합체, 폴리부타디엔 수지, 폴리카르보네이트 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, PET나 PBT 등의 포화 폴리에스테르 수지, 폴리아미드이미드 수지, 또는 불소 수지 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지는 단독으로, 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 이들 열가소성 수지 중, 이온성 불순물이 적고 내열성이 높으며, 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있는 아크릴 수지가 특히 바람직하다.
상기 아크릴 수지로는 특별히 한정되는 것은 없으며, 탄소수 30 이하, 특히 탄소수 4 내지 18의 직쇄 또는 분지된 알킬기를 갖는 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르 중 1종 또는 2종 이상을 성분으로 하는 중합체 등을 들 수 있다. 상기 알킬기로는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, 이소부틸기, 아밀기, 이소아밀기, 헥실기, 헵틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 이소옥틸기, 노닐기, 이소노닐기, 데실기, 이소데실기, 운데실기, 라우릴기, 트리데실기, 테트라데실기, 스테아릴기, 옥타데실기 또는 도데실기 등을 들 수 있다.
또한, 상기 중합체를 형성하는 다른 단량체로는 특별히 한정되는 것은 없으며, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시에틸아크릴레이트, 카르복시펜틸아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산 또는 크로톤산 등과 같은 카르복실기 함 유 단량체, 말레산 무수물 또는 이타콘산 무수물 등과 같은 산 무수물 단량체, (메트)아크릴산 2-히드록시에틸, (메트)아크릴산 2-히드록시프로필, (메트)아크릴산 4-히드록시부틸, (메트)아크릴산 6-히드록시헥실, (메트)아크릴산 8-히드록시옥틸, (메트)아크릴산 10-히드록시데실, (메트)아크릴산 12-히드록시라우릴 또는 (4-히드록시메틸시클로헥실)-메틸아크릴레이트 등과 같은 히드록실기 함유 단량체, 스티렌술폰산, 알릴술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, (메트)아크릴아미드프로판술폰산, 술포프로필(메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴로일옥시나프탈렌술폰산 등과 같은 술폰산기 함유 단량체, 또는 2-히드록시에틸아크릴로일포스페이트 등과 같은 인산기 함유 단량체를 들 수 있다.
상기 열경화성 수지로는 페놀 수지, 아미노 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지 또는 열경화성 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는, 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 특히, 반도체 소자를 부식시키는 이온성 불순물 등의 함유가 적은 에폭시 수지가 바람직하다. 또한, 에폭시 수지의 경화제로는 페놀 수지가 바람직하다.
상기 에폭시 수지는, 접착제 조성물로 일반적으로 사용되고 있는 것이면 특별한 제한은 없고, 예를 들면 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 브롬화 비스페놀 A형, 수소 첨가 비스페놀 A형, 비스페놀 AF형, 비페닐형, 나프탈렌형, 플루오렌형, 페놀노볼락형, 오르토크레졸노볼락형, 트리스히드록시페닐메탄형, 테트라페닐올에탄형 등의 이관능 에폭시 수지나 다관능 에폭시 수지, 또는 히단토인형, 트리스글리시딜이소시아누레이트형 또는 글리시딜아민형 등의 에폭시 수지가 사용 된다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 이들 에폭시 수지 중 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리스히드록시페닐 메탄형 수지 또는 테트라페닐올에탄형 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 이 에폭시 수지는, 경화제로서의 페놀 수지와의 반응성이 풍부하고, 내열성 등이 우수하기 때문이다.
또한, 상기 페놀 수지는 상기 에폭시 수지의 경화제로서 작용하는 것이며, 예를 들면 페놀노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지, 크레졸노볼락 수지, tert-부틸페놀노볼락 수지, 노닐페놀노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지, 레졸형 페놀 수지, 폴리파라옥시스티렌 등의 폴리옥시스티렌 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 이들 페놀 수지 중 페놀노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지가 특히 바람직하다. 반도체 장치의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
상기 에폭시 수지와 페놀 수지의 배합 비율은, 예를 들면 상기 에폭시 수지 성분 중의 에폭시기 1 당량당 페놀 수지 중의 수산기가 0.5 내지 2.0 당량이 되도록 배합하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 것은 0.8 내지 1.2 당량이다. 즉, 양자의 배합 비율이 상기 범위를 벗어나면 충분한 경화 반응이 진행되지 않고, 에폭시 수지 경화물의 특성이 열화되기 쉬워지기 때문이다.
또한, 본 발명에서는 에폭시 수지, 페놀 수지 및 아크릴 수지를 포함하는 다이 본딩 필름이 특히 바람직하다. 이들 수지는, 이온성 불순물이 적고 내열성이 높기 때문에, 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있다. 이 경우의 배합비는, 아크 릴 수지 성분 100 중량부에 대하여, 에폭시 수지와 페놀 수지의 혼합량이 10 내지 200 중량부이다.
본 발명의 다이 본딩 필름을 미리 어느 정도 가교시키는 경우에는, 제조시에 중합체의 분자쇄 말단의 관능기 등과 반응하는 다관능성 화합물을 가교제로서 첨가시키는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 고온하에서의 접착 특성을 향상시켜 내열성의 개선을 도모할 수 있다.
상기 가교제로는 종래 공지된 것을 사용할 수 있다. 특히, 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 다가 알코올과 디이소시아네이트의 부가물 등의 폴리이소시아네이트 화합물이 보다 바람직하다. 가교제의 첨가량으로는, 상기 중합체 100 중량부에 대하여 통상적으로 0.05 내지 7 중량부로 하는 것이 바람직하다. 가교제의 양이 7 중량부보다 많으면, 접착력이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 0.05 중량부보다 적으면 응집력이 부족하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 이와 같은 폴리이소시아네이트 화합물과 함께, 필요에 따라 에폭시 수지 등의 다른 다관능성 화합물을 포함시킬 수도 있다.
또한, 다이 본딩 필름에는, 그 용도에 따라 무기 충전제(충전재)를 적절하게 배합할 수 있다. 무기 충전제의 배합은, 도전성의 부여나 열전도성의 향상, 탄성률의 조절 등을 가능하게 한다. 상기 무기 충전제로는, 예를 들면 실리카, 클레이, 석고, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화알루미나, 산화베릴륨, 탄화규소, 질화규소 등의 세라믹류, 알루미늄, 구리, 은, 금, 니켈, 크롬, 납, 주석, 아연, 팔라듐, 땜납 등의 금속, 또는 합금류, 기타 카본 등을 포함하는 다양한 무기 분말을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 이 중에서도 실리카, 특히 용융 실리카가 바람직하게 사용된다. 또한, 무기 충전제의 평균 입경은 0.1 내지 80 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 무기 충전제의 배합량은, 유기 수지 성분 100 중량부에 대하여 0 중량부를 초과하고 80 중량부 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 0 중량부를 초과하고, 70 중량부 이하이다. 또한, 열경화 후의 250 ℃에서의 인장 저장 탄성률을 10 MPa 이상으로 하는 경우에는, 무기 충전제의 배합량은 유기 수지 성분 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상으로 하는 것이 바람직하고, 100 MPa 이하로 하는 경우에는, 유기 수지 성분 100 중량부에 대하여 100 중량부 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 중량 감소량을 1 중량％ 이하로 하는 경우에는, 무기 충전제의 배합량은 유기 수지 성분 100 중량부에 대하여 0 중량부를 초과하는 것이 바람직하다.
또한, 다이 본딩 필름에는, 상기 무기 충전제 이외에 필요에 따라 다른 첨가제를 적당히 배합할 수 있다. 다른 첨가제로는, 예를 들면 난연제, 실란 커플링제 또는 이온 포획제 등을 들 수 있다.
상기 난연제로는, 예를 들면 삼산화안티몬, 오산화안티몬, 브롬화에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.
상기 실란 커플링제로는, 예를 들면 β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡 시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들 화합물은, 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.
상기 이온 포획제로는, 예를 들면 히드로탈사이트류, 수산화비스무트 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다.
다이 본딩 필름의 두께(적층체의 경우, 총 두께)는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 5 내지 100 ㎛ 정도, 바람직하게는 5 내지 50 ㎛ 정도이다.
(반도체 장치의 제조 방법)
이어서, 본 실시 형태에 따른 다이 본딩 필름을 사용한 반도체 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 1은 다이 본딩 필름을 통해 반도체 소자를 실장한 예를 도시하는 단면 모식도이다.
본 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 반도체칩(반도체 소자) (5)를 기판 또는 리드 프레임(피착체, 이하 간단히 기판 등으로 칭함) (6) 위에 다이 본딩 필름 (3a)로 고착시키는 고착 공정과, 가열 공정을 거치지 않고 와이어 본딩을 행하는 와이어 본딩 공정을 갖는다. 또한, 반도체칩 (5)를 밀봉 수지 (8)로 밀봉하는 밀봉 공정과, 해당 밀봉 수지 (8)을 후경화하는 후경화 공정을 갖는다.
상기 고착 공정은 도 1에 도시한 바와 같이, 반도체칩 (5)를 다이 본딩 필름 (3a)를 통해 기판 등 (6)에 고착시키는 공정이다. 해당 공정에서는 다이 본딩 필름 (3)을 가열함으로써 열경화시키고, 반도체칩 (5)를 피착체 (6)에 접착 고정하여, 내열 강도를 향상시킨다. 가열 조건은 온도 80 내지 180 ℃의 범위 내이고, 가열 시간 0.1 내지 24시간, 바람직하게는 0.1 내지 4 시간, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1시간의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 반도체칩 (5)를 기판 등 (6) 위에 고착시키는 방법으로는, 예를 들면 기판 등 (6) 위에 다이 본딩 필름 (3a)를 적층한 후, 다이 본딩 필름 (3a) 위에, 와이어 본딩면이 상측이 되도록 하여 반도체칩 (5)를 차례로 적층하여 고착시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 미리 다이 본딩 필름 (3a)가 고착된 반도체칩 (5)를 기판 등 (6)에 고착시켜 적층할 수도 있다.
또한, 본 발명에서는, 다이 본딩 필름 (3a)를 열경화시키지 않고, 단순히 피착체 (6)에 임시 고착시킬 수도 있다. 그 후, 가열 공정을 거치지 않고 와이어 본딩을 행하고, 반도체칩을 밀봉 수지로 밀봉하여, 해당 밀봉 수지를 후경화할 수도 있다. 반도체칩 (5)를 기판 등 (6) 위에 임시 고착시키는 방법으로는, 예를 들면 기판 등 (6) 위에 다이 본딩 필름 (3a)를 적층한 후, 다이 본딩 필름 (3a) 위에, 와이어 본딩면이 상측이 되도록 하여 반도체칩 (5)를 차례로 적층하여 임시 고착시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 미리 다이 본딩 필름 (3a)가 임시 고착된 반도체칩 (5)를 기판 등 (6)에 임시 고착시켜 적층할 수도 있다.
상기 기판으로는 종래 공지된 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 리드 프레임으로는, Cu 리드 프레임, 42 합금 리드 프레임 등의 금속 리드 프레임이나 유리 에폭시, BT(비스말레이미드-트리아진), 폴리이미드 등을 포함하는 유기 기판을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 반도체 소자를 실장(mount)시키고, 반도체 소자와 전기적으로 접속하여 사용 가능한 회로 기판도 포 함된다.
상기 다이 본딩 필름 (3a)로는, 임시 고착시의 전단 접착력이 기판 등 (6)에 대하여 0.2 MPa 이상인 것을 사용하고, 보다 바람직하게는 0.2 내지 10 MPa의 범위 내인 것을 사용한다. 다이 본딩 필름 (3a)의 전단 접착력은 적어도 0.2 MPa 이상이기 때문에, 가열 공정을 거치지 않고 와이어 본딩 공정을 행하여도, 해당 공정에서의 초음파 진동이나 가열에 의해, 다이 본딩 필름 (3a)와 반도체칩 (5) 또는 기판 등 (6)의 접착면에서 변형이 발생하지 않는다. 즉, 와이어 본딩시의 초음파 진동에 의해 반도체 소자가 이동하지 않고, 이에 따라 와이어 본딩의 성공률이 저하되는 것을 방지한다.
상기 와이어 본딩 공정은, 기판 등 (6)의 단자부(내측 리드)의 선단과 반도체칩 (5) 위의 전극 패드(도시하지 않음)를 본딩 와이어 (7)로 전기적으로 접속하는 공정이다. 상기 본딩 와이어 (7)로는, 예를 들면 금선, 알루미늄선 또는 동선 등이 사용된다. 와이어 본딩을 행할 때의 온도는 80 내지 250 ℃, 바람직하게는 80 내지 220 ℃의 범위 내에서 행해진다. 또한, 그 가열 시간은 수초 내지 수분간 행해진다. 결선은 상기 온도 범위 내가 되도록 가열된 상태에서, 초음파에 의한 진동 에너지와 인가 가압에 의한 압착 에너지의 병용에 의해 행해진다. 상기 임시 고착의 경우, 가열 공정을 거치지 않고 본 공정이 실시된다.
본 공정은, 다이 본딩 필름 (3a)에 의한 고착을 행하지 않고 실행할 수 있다. 이 경우, 본 공정의 과정에서 다이 본딩 필름 (3a)에 의해 반도체칩 (5)와 기판 등 (6)이 고착되지 않는다. 여기서, 다이 본딩 필름 (3a)의 전단 접착력은, 80 내지 250 ℃의 온도 범위 내에서도 0.2 MPa 이상일 필요가 있다. 해당 온도 범위 내에서 전단 접착력이 0.2 MPa 미만이면, 와이어 본딩시의 초음파 진동에 의해 반도체 소자가 이동하여 와이어 본딩을 행할 수 없고, 수율이 저하되기 때문이다.
상기 밀봉 공정은, 밀봉 수지 (8)에 의해 반도체칩 (5)를 밀봉하는 공정이다. 본 공정은, 기판 등 (6)에 탑재된 반도체칩 (5)나 본딩 와이어 (7)을 보호하기 위해 행해진다. 본 공정은, 밀봉용의 수지를 금형으로 성형함으로써 행한다. 밀봉 수지 (8)로는, 예를 들면 에폭시계의 수지를 사용한다. 수지 밀봉시의 가열 온도는, 통상적으로 175 ℃에서 60 내지 90초간 행해지지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 예를 들면 165 내지 185 ℃에서 수분간 경화시킬 수 있다. 이에 따라, 밀봉 수지를 경화시킴과 동시에, 상기 임시 고착의 경우 다이 본딩 필름 (3a)를 통해 반도체칩 (5)와 기판 등 (6)을 고착시킨다. 즉, 본 발명에서는, 후술하는 후경화 공정이 행해지지 않는 경우에도, 본 공정에서 다이 본딩 필름 (3a)에 의한 고착이 가능하기 때문에, 제조 공정수의 감소 및 반도체 장치의 제조 기간의 단축에 기여할 수 있다.
상기 후경화 공정에서는, 상기 밀봉 공정에서 경화가 부족한 밀봉 수지 (8)을 완전히 경화시킨다. 밀봉 공정에서 다이 본딩 필름 (3a)에 의해 고착이 되지 않는 경우에도, 본 공정에서 밀봉 수지 (8)의 경화와 함께 다이 본딩 필름 (3a)에 의한 고착이 가능해진다. 본 공정에서의 가열 온도는 밀봉 수지의 종류에 따라 상이하지만, 예를 들면 165 내지 185 ℃의 범위 내이고, 가열 시간은 0.5 내지 8 시간 정도이다.
또한, 본 발명의 다이싱ㆍ다이 본딩 필름은, 도 2에 도시한 바와 같이 복수의 반도체칩을 적층하여 3차원 실장을 하는 경우에도 바람직하게 사용할 수 있다. 도 2는, 다이 본딩 필름을 통해 반도체칩을 3차원 실장한 예를 도시하는 단면 모식도이다. 도 2에 도시한 3차원 실장의 경우, 우선 반도체칩과 동일한 크기가 되도록 절단한 1개 이상의 다이 본딩 필름 (3a)를 기판 등 (6) 위에 고착한 후, 다이 본딩 필름 (3a)를 통해 반도체칩 (5)를 그 와이어 본딩면이 상측이 되도록 하여 고착시킨다. 이어서, 다이 본딩 필름 (13)을 반도체칩 (5)의 전극 패드 부분을 제외하고 고착한다. 또한, 다른 반도체칩 (15)를 다이 본딩 필름 (13) 위에 그 와이어 본딩면이 상측이 되도록 하여 고착시킨다. 해당 공정에서는, 다이 본딩 필름 (3a), (13)을 가열함으로써 열경화시켜 접착 고정하여, 내열 강도를 향상시킨다. 가열 조건은 상술한 바와 마찬가지로 온도 80 내지 200 ℃의 범위 내이고, 가열 시간 0.1 내지 24 시간의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 다이 본딩 필름 (3a), (13)을 열경화시키지 않고 단순히 임시 고착시킬 수도 있다. 그 후, 가열 공정을 거치지 않고 와이어 본딩을 행하고 반도체칩을 밀봉 수지로 밀봉하여, 해당 밀봉 수지를 후경화할 수도 있다.
이어서, 와이어 본딩 공정을 행한다. 이에 따라, 반도체칩 (5) 및 다른 반도체칩 (15)에서의 각각의 전극 패드와, 기판 등 (6)을 본딩 와이어 (7)로 전기적으로 접속한다. 또한, 상기 임시 고착의 경우 가열 공정을 거치지 않고 본 공정이 실시된다.
계속해서, 밀봉 수지 (8)에 의해 반도체칩 (5) 등을 밀봉하는 밀봉 공정을 행하여, 밀봉 수지를 경화시킨다. 또한, 이와 동시에 상기 임시 고착의 경우 다이 본딩 필름 (3a)에 의해 기판 등 (6)과 반도체칩 (5) 사이를 고착시킨다. 또한, 다이 본딩 필름 (13)에 의해 반도체칩 (5)와 다른 반도체칩 (15) 사이도 고착시킨다. 또한, 밀봉 공정 후에 후경화 공정을 행할 수도 있다.
반도체칩의 3차원 실장시에도 다이 본딩 필름 (3a), (13)의 가열에 의한 가열 처리를 행하지 않기 때문에, 제조 공정의 간소화 및 수율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 기판 등 (6)에 휘어짐이 발생하거나, 반도체칩 (5) 및 다른 반도체칩 (15)에 균열이 발생하지 않기 때문에, 반도체 소자의 박형화가 한층 더 가능해진다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 반도체칩 사이에 다이 본딩 필름을 통해 스페이서를 적층시킨 3차원 실장으로 할 수도 있다. 도 3은, 2개의 반도체칩을 스페이서를 통해 다이 본딩 필름에 의해 3차원 실장한 예를 도시하는 단면 모식도이다.
도 3에 도시한 3차원 실장의 경우, 우선 기판 등 (6) 위에 다이 본딩 필름 (3a), 반도체칩 (5) 및 다이 본딩 필름 (21)을 차례로 적층하여 고착한다. 또한, 다이 본딩 필름 (21) 위에 스페이서 (9), 다이 본딩 필름 (21), 다이 본딩 필름 (3a) 및 반도체칩 (5)를 차례로 적층하여 고착한다. 해당 공정에서는, 다이 본딩 필름 (3a), (21)을 가열함으로써 열경화시켜 접착 고정하여, 내열 강도를 향상시킨다. 가열 조건은 상술한 바와 마찬가지로 온도 80 내지 200 ℃의 범위 내이고, 가열 시간 0.1 내지 24 시간의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 다이 본딩 필름 (3a), (21)을 열경화시키지 않고, 단순 히 임시 고착시킬 수도 있다. 그 후, 가열 공정을 거치지 않고 와이어 본딩을 행하고, 반도체칩을 밀봉 수지로 밀봉하여, 해당 밀봉 수지를 후경화시킬 수도 있다.
이어서, 도 3에 도시한 바와 같이 와이어 본딩 공정을 행한다. 이에 따라, 반도체칩 (5)에서의 전극 패드와 기판 등 (6)을 본딩 와이어 (7)로 전기적으로 접속한다. 또한, 상기 임시 고착의 경우, 가열 공정을 거치지 않고 본 공정이 실시된다.
계속해서, 밀봉 수지 (8)에 의해 반도체칩 (5)를 밀봉하는 밀봉 공정을 행하여 밀봉 수지 (8)을 경화시킴과 동시에, 상기 임시 고착의 경우 다이 본딩 필름 (3a), (21)에 의해 기판 등 (6)과 반도체칩 (5) 사이, 및 반도체칩 (5)와 스페이서 (9) 사이를 고착시킨다. 이에 따라, 반도체 패키지가 얻어진다. 밀봉 공정은, 반도체칩 (5)측만을 한쪽 면 밀봉하는 일괄 밀봉법이 바람직하다. 밀봉은 점착 시트 위에 접착된 반도체칩 (5)를 보호하기 위해 행해지며, 그 방법으로는 밀봉 수지 (8)을 사용하여 금형 중에서 성형되는 것이 대표적이다. 이때, 복수의 캐비티를 갖는 상부 금형과 하부 금형을 포함하는 금형을 사용하여, 동시에 밀봉 공정을 행하는 것이 일반적이다. 수지 밀봉시의 가열 온도는, 예를 들면 170 내지 180 ℃의 범위 내인 것이 바람직하다. 밀봉 공정 후에 후경화 공정을 행할 수도 있다.
또한, 상기 스페이서 (9)는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 종래 공지된 실리콘칩, 폴리이미드 필름 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 스페이서로서 코어 재료를 사용할 수 있다. 코어 재료는 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지된 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 필름(예를 들면 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리카르보네이트 필름 등), 유리 섬유나 플라스틱제 부직 섬유로 강화된 수지 기판, 미러 실리콘 웨이퍼, 실리콘 기판 또는 유리 기판 등을 사용할 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 스페이서 (9)를 사용하지 않고, 본딩 와이어의 일부가 매립된 다이 본딩 필름을 통해 복수의 반도체칩 (5)가 적층된 3차원 실장으로 할 수도 있다(FoW(Film on Wire)). 도 4는, 2개의 반도체칩 (5)를 다이 본딩 필름 (22)에 의해 3차원 실장한 예를 도시하는 단면 모식도이다.
도 4에 도시한 3차원 실장의 경우, 우선 기판 등 (6) 위에 다이 본딩 필름 (3a) 및 반도체칩 (5)를 차례로 적층하여 임시 고착시킨다. 이어서, 가열 공정을 행하지 않고, 도 4에 도시한 바와 같이 와이어 본딩 공정을 행한다. 이에 따라, 반도체칩 (5)에서의 전극 패드와 기판 등 (6)을 본딩 와이어 (7)로 전기적으로 접속한다.
계속해서, 상기 반도체칩 (5) 위에 미리 적층되어 있는 반도체칩 (5)와 다이 본딩 필름 (3a)를 적층하여 임시 고착시킨다. 이때, 본딩 와이어 (7)의 일부는 다이 본딩 필름 (22)에 매립된 구성이 된다. 또한, 가열 공정을 행하지 않고, 와이어 본딩 공정을 행한다.
그 후, 밀봉 수지 (8)에 의해 반도체칩 (5)를 밀봉하는 밀봉 공정을 행하여 밀봉 수지 (8)을 경화시킴과 동시에, 다이 본딩 필름 (3a), (22)에 의해 기판 등 (6)과 반도체칩 (5)를, 그리고 반도체칩 (5)들을 서로 고착시킨다. 이에 따라, 반도체 패키지가 얻어진다. 밀봉 공정의 조건은 상술한 바와 동일하며, 해당 양태의 경우에도 밀봉 공정 후에 경화 공정을 행하는 것이 가능하다.
이어서, 인쇄 배선판 위에 상기 반도체 패키지를 표면 실장시킨다. 표면 실장의 방법으로는, 예를 들면 인쇄 배선판 위에 미리 땜납을 공급한 후, 온풍 등에 의해 가열 용융하여 납땜을 행하는 리플로우 납땜을 들 수 있다. 가열 방법으로는, 열풍 리플로우, 적외선 리플로우 등을 들 수 있다. 또한, 전체 가열, 국부 가열 방식 모두 이용할 수 있다. 가열 온도는 240 내지 265 ℃, 가열 시간은 1 내지 20초의 범위 내인 것이 바람직하다.
(기타 사항)
상기 기판 등 위에 반도체 소자를 3차원 실장시키는 경우, 반도체 소자의 회로가 형성되는 면측에는 버퍼 코팅막이 형성되어 있다. 해당 버퍼 코팅막으로는, 예를 들면 질화규소막이나 폴리이미드 수지 등의 내열 수지를 포함하는 것을 들 수 있다.
또한, 반도체 소자의 3차원 실장시에, 각 단에서 사용되는 다이 본딩 필름은 동일한 조성을 포함하는 것으로 한정되지 않으며, 제조 조건이나 용도 등에 따라 적절하게 변경 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 기판 등에 복수의 반도체 소자를 적층시킨 후, 일괄적으로 와이어 본딩 공정을 행하는 양태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 반도체 소자를 기판 등 위에 적층할 때마다 와이어 본딩 공정을 행하는 것도 가능하다.
<실시예>
이하에 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 재료나 배합량 등은 특별히 한정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이들로 한정하지 않으며, 단순한 설명예에 불과하다. 또한, 부는 중량부를 의미한다.
(실시예 1)
아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 중합체(네가미 고교(주) 제조, 파라클론 W-197CM) 100 중량부에 대하여, 에폭시 수지 1(JER(주) 제조, 에피코트 1004) 228중량부, 에폭시 수지 2(JER(주) 제조, 에피코트 827) 206 중량부, 페놀 수지(미쯔이 가가꾸(주) 제조, 레믹스 XLC-4L) 466 중량부, 평균 입경 0.5 ㎛의 구상 실리카(아드마테크스(주) 제조, SO-25R) 667 중량부, 경화 촉매(시고꾸 가세이(주) 제조, C11-Z) 3부를 메틸에틸케톤에 용해시켜, 농도 23.6 중량％의 접착제 조성물을 제조하였다.
이 접착제 조성물 용액을 실리콘 이형 처리한 두께가 50 ㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함하는 이형 처리 필름(박리 라이너) 위에 도포한 후, 130 ℃에서 2분간 건조시켰다. 이에 따라, 두께 40 ㎛의 다이 본딩 필름 A를 제조하였다.
(실시예 2)
아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 중합체(네가미 고교(주) 제조, 파라클론 W-197CM) 100부에 대하여, 에폭시 수지 1(JER(주) 제조, 에피코트 1004) 144부, 에폭시 수지 2(JER(주) 제조, 에피코트 827) 130부, 페놀 수지(미쯔이 가가꾸(주) 제조, 미렉스 XLC-4L) 293부, 구상 실리카(아드마테크스(주) 제조, SO-25R) 444부, 경화 촉매(시고꾸 가세이(주) 제조, C11-Z) 2부를 메틸에틸케톤에 용해시켜, 농도 23.6 중량％의 접착제 조성물을 얻었다.
이 접착제 조성물의 용액을 박리 라이너로서 실리콘 이형 처리한 두께가 50 ㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함하는 이형 처리 필름 위에 도포한 후, 130 ℃에서 2분간 건조시킴으로써, 두께 40 ㎛의 다이 본딩 필름 B를 얻었다.
(실시예 3)
아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 중합체(네가미 고교(주) 제조, 파라클론 W-197CM) 100부에 대하여, 에폭시 수지 1(JER(주) 제조, 에피코트 1004) 101부, 에폭시 수지 2(JER(주) 제조, 에피코트 827) 92부, 페놀 수지(미쯔이 가가꾸(주) 제조, 미렉스 XLC-4L) 206부, 구상 실리카(아드마테크스(주) 제조, SO-25R) 333부, 경화 촉매(시고꾸 가세이(주) 제조, C11-Z) 1.5부를 메틸에틸케톤에 용해시켜, 농도 23.6 중량％의 접착제 조성물을 제조하였다.
이 접착제 조성물의 용액을 박리 라이너로서 실리콘 이형 처리한 두께가 50 ㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함하는 이형 처리 필름 위에 도포한 후, 130 ℃에서 2분간 건조시킴으로써, 두께 40 ㎛의 다이 본딩 필름 C를 제조하였다.
(실시예 4)
아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 중 합체(네가미 고교(주) 제조, 파라클론 W-197CM) 100부에 대하여, 에폭시 수지 1(JER(주) 제조, 에피코트 1004) 76부, 에폭시 수지 2(JER(주) 제조, 에피코트 827) 69부, 페놀 수지(미쯔이 가가꾸(주) 제조, 미렉스 XLC-4L) 155부, 구상 실리카(아드마테크스(주) 제조, SO-25R) 267부, 경화 촉매(시고꾸 가세이(주) 제조, C11-Z) 1.2부를 메틸에틸케톤에 용해시켜, 농도 23.6 중량％의 접착제 조성물을 제조하였다.
이 접착제 조성물의 용액을 박리 라이너로서 실리콘 이형 처리한 두께가 50 ㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함하는 이형 처리 필름 위에 도포한 후, 130 ℃에서 2분간 건조시킴으로써, 두께 40 ㎛의 다이 본딩 필름 D를 제조하였다.
(비교예 1)
아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 중합체(네가미 고교(주) 제조, 파라클론 W-197CM) 100부에 대하여, 에폭시 수지 1(JER(주) 제조, 에피코트 1004) 482부, 에폭시 수지 2(JER(주) 제조, 에피코트 827) 436부, 페놀 수지(미쯔이 가가꾸(주) 제조, 미렉스 XLC-4L) 983부, 구상 실리카(아드마테크스(주) 제조, SO-25R) 1333부, 경화 촉매(시고꾸 가세이(주) 제조, C11-Z) 6부를 메틸에틸케톤에 용해시켜, 농도 23.6 중량％의 접착제 조성물을 제조하였다.
이 접착제 조성물의 용액을 박리 라이너로서 실리콘 이형 처리한 두께가 50 ㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함하는 이형 처리 필름 위에 도포한 후, 130 ℃에서 2분간 건조시킴으로써, 두께 40 ㎛의 다이 본딩 필름 E를 제조하였다.
(비교예 2)
아크릴산에틸-메틸메타크릴레이트를 주성분으로 하는 아크릴산에스테르계 중합체(네가미 고교(주) 제조, 파라클론 W-197CM) 100부에 대하여, 에폭시 수지 1(JER(주) 제조, 에피코트 1004) 59부, 에폭시 수지 2(JER(주) 제조, 에피코트 827) 53부, 페놀 수지(미쯔이 가가꾸(주) 제조, 미렉스 XLC-4L) 121부, 구상 실리카(아드마테크스(주) 제조, SO-25R) 222부, 경화 촉매(시고꾸 가세이(주) 제조, C11-Z) 1부를 메틸에틸케톤에 용해시켜, 농도 23.6 중량％의 접착제 조성물을 제조하였다.
이 접착제 조성물의 용액을 박리 라이너로서 실리콘 이형 처리한 두께가 50 ㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함하는 이형 처리 필름 위에 도포한 후, 130 ℃에서 2분간 건조시킴으로써, 두께 40 ㎛의 다이 본딩 필름 F를 제조하였다.
(용융 점도)
각 실시예 및 비교예의 다이 본딩 필름 A 내지 F의 열경화 전의 100 ℃에서의 용융 점도를 측정하였다. 측정은 레오미터(HAAKE사 제조, RS-1)를 사용하여, 병렬 플레이트법에 의해 행하였다. 즉, 각 다이 본딩 필름 A 내지 F로부터 0.1 g을 채취하여 시료로 하고, 이 시료를 미리 100 ℃로 가열되어 있는 플레이트에 넣었다. 용융 점도는 측정 개시로부터 300초 후의 값으로 하였다. 또한, 플레이트간의 갭은 0.1 ㎜로 하였다. 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타낸다.
(공극 면적)
각 실시예 및 비교예의 다이 본딩 필름 A 내지 F를 각각 40 ℃로 반도체 소 자에 접착하고, 160 ℃, 0.2 MPa, 2 s로 BGA 기판에 실장시켰다. 이어서, 175 ℃에서 1 시간 동안 가열하여 각 다이 본딩 필름 A 내지 F를 열경화시켰다.
또한, 밀봉 수지(닛또 덴꼬(주)사 제조, GE-100)로 패키징하여, 반도체 장치를 제조하였다(TFBGA 패키지 16×16×0.7 ㎜, 칩 크기 5×5 ㎜). 밀봉 후의 반도체 장치를 유리 커터로 절단하고, 그 단면을 현미경으로 관찰하여, 각 다이 본딩 필름 A 내지 F와 BGA 기판의 접합면에서의 공극 면적을 측정하였다. 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타낸다.
(접착제의 삼출량)
각 실시예 및 비교예의 다이 본딩 필름 A 내지 F를 40 ℃로 반도체 소자에 접착하고, 160 ℃, 0.2 MPa, 2 s로 BGA 기판에 실장시켰다. 이때의 접착제의 삼출량을 광학 현미경을 사용하여 측정하였다. 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타낸다.
(흡수율의 측정)
얻어진 다이 본딩 필름 A 내지 F에 대하여 열경화 후의 흡수율을, 85 ℃, 85 ％RH의 항온항습조에 168 시간 동안 방치한 전후의 중량 감소율로부터 측정하였다.
(중량 감소량의 측정)
얻어진 다이 본딩 필름 A 내지 F에 대하여 열경화 후의 중량 감소량을, 건조기를 사용하여 210 ℃에서 1 시간 동안 방치한 전후의 중량 감소량으로부터 측정하였다.
(인장 저장 탄성률)
얻어진 다이 본딩 필름 A 내지 F에 대하여 열경화 후의 인장 저장 탄성률을, 점탄성 측정 장치(Rheometic Scientific사 제조, Solid Analyzer RSII)를 사용하여 승온 속도 10 ℃/분, 주파수 1 MHz로 측정하였다.
(결과)
하기 표 1 및 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1의 다이 본딩 필름 E와 같이 용융 점도가 300 Paㆍs이면, 접착제의 삼출량이 165 ㎛로 많다는 것이 확인되었다. 또한, 비교예 2의 다이 본딩 필름 F와 같이 용융 점도가 3500 Paㆍs이면, 패키지 후의 공극 면적이 8.9 부피％로 커졌다.
한편, 실시예 1 내지 4의 다이 본딩 필름 A 내지 D와 같이, 용융 점도가 각각 500, 800, 1400, 2000 Paㆍs이면, 접착제의 삼출이 없고, 패키지 후의 공극 면적도 매우 작았다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 다이 본딩 필름 A 내지 D는, 다이 본딩 공정에서 반도체 소자와의 밀착성이 우수하고, 접착제의 삼출에 의한 기판이나 반도체칩의 오염이 발생하지 않는다는 것을 알 수 있었다.
Figure 112008015273112-pat00001
Figure 112008015273112-pat00002
도 1은, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 다이 본딩 필름을 통해 반도체칩을 실장한 예를 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는, 상기 다이 본딩 필름을 통해 반도체칩을 3차원 실장한 예를 도시하는 단면 모식도이다.
도 3은, 상기 다이 본딩 필름을 사용하여, 2개의 반도체칩을 스페이서를 통해 3차원 실장한 예를 도시하는 단면 모식도이다.
도 4는, 상기 스페이서를 사용하지 않고, 2개의 반도체칩을 다이 본딩 필름에 의해 3차원 실장한 예를 도시하는 단면 모식도이다.

Claims (9)

  1. 반도체 장치의 제조시에 사용하는 열경화형 다이 본딩 필름으로서,
    열가소성 수지 성분 5 내지 15 중량％ 및 열경화성 수지 성분 45 내지 55 중량％를 주성분으로 함유하고,
    열경화 전의 100 ℃에서의 용융 점도가 400 Paㆍs 이상 2500 Paㆍs 이하이며,
    반도체 소자를 피착체상에 임시 고착시킨 경우 상기 피착체에 대한 전단 접착력이 0.2 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 열경화형 다이 본딩 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다이 본딩 필름의 열경화 후의 250 ℃에서의 인장 저장 탄성률이 10 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 열경화형 다이 본딩 필름.
  3. 제1항에 있어서, 가열에 의한 열경화 후 85 ℃, 85 ％RH의 분위기하에 168 시간 동안 방치했을 때의 흡습률이 1 중량％ 이하인 것을 특징으로 하는 열경화형 다이 본딩 필름.
  4. 제1항에 있어서, 가열에 의한 열경화 후 250 ℃에서 1 시간 동안 가열한 후의 중량 감소량이 1 중량％ 이하인 것을 특징으로 하는 열경화형 다이 본딩 필름.
  5. 제1항에 있어서, 유기 수지 성분 100 중량부에 대하여 0 중량부를 초과하고 80 중량부 이하인 무기 충전재가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 열경화형 다이 본딩 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지 성분이 아크릴 수지 성분이고, 상기 열경화성 수지 성분이 에폭시 수지 성분 및 페놀 수지 성분인 것을 특징으로 하는 열경화형 다이 본딩 필름.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에폭시 수지 성분과 페놀 수지 성분의 배합 비율이, 상기 에폭시 수지 성분 중의 에폭시기 1 당량당 페놀 수지 성분 중의 수산기가 0.5 내지 2.0 당량인 것을 특징으로 하는 열경화형 다이 본딩 필름.
  8. 제7항에 있어서, 상기 아크릴 수지 성분 100 중량부에 대하여 에폭시 수지 성분과 페놀 수지 성분의 혼합량이 10 내지 200 중량부인 것을 특징으로 하는 열경화형 다이 본딩 필름.
  9. 제1항에 기재된 열경화형 다이 본딩 필름이 점착 필름 위에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 다이싱ㆍ다이 본딩 필름.
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