KR100965360B1 - Liquid epoxy resin composition for underfilling semiconductor device and semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에폭시수지, 경화제, 및 경화촉진제를 포함하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 에폭시수지로 비스페놀계 에폭시수지를 사용하고, 상기 경화제로 티올계 화합물을 사용하며, 페녹시수지, 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시수지, 및 하기 화학식 2로 표시되는 에폭시수지 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid epoxy resin composition for semiconductor device underfill and a semiconductor device using the same, and more particularly, to a liquid epoxy resin composition for semiconductor device underfill comprising an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator, wherein the epoxy resin is used as the epoxy resin. A bisphenol-based epoxy resin is used, a thiol-based compound is used as the curing agent, and further includes at least one compound selected from a phenoxy resin, an epoxy resin represented by the following Chemical Formula 1, and an epoxy resin represented by the following Chemical Formula 2. It relates to a liquid epoxy resin composition for a semiconductor device underfill and a semiconductor device using the same.
본 발명에 의해 반도체 패키지의 신뢰성 및 재작업성이 우수한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자를 제공할 수 있다.According to the present invention, a liquid epoxy resin composition for semiconductor device underfill excellent in reliability and reworkability of a semiconductor package and a semiconductor device using the same can be provided.
반도체, 언더필, 액상, 비스페놀계 에폭시수지, 티올계 화합물, 페녹시수지, 신뢰성, 재작업성 Semiconductor, Underfill, Liquid, Bisphenol Epoxy Resin, Thiol Compound, Phenoxy Resin, Reliability, Reworkability
Description
본 발명은 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 패키지의 열적, 기계적 신뢰성을 향상시키기 위하여 반도체 소자가 회로 기판에 접속되는 부위에 언더필 재료로 사용되며, 불량인 반도체 소자에 대한 재작업이 가능한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid epoxy resin composition for semiconductor device underfill and a semiconductor device using the same, and more particularly, in order to improve thermal and mechanical reliability of a semiconductor package, the semiconductor device is used as an underfill material at a portion connected to a circuit board. The present invention relates to a liquid epoxy resin composition for a semiconductor device underfill capable of reworking a defective semiconductor device and a semiconductor device using the same.
반도체 소자를 언더필용 수지 조성물로 언더필하고 난 후 반도체 패키지에 대한 불량을 확인할 경우, 불량인 반도체 소자에 대하여 재작업하는 기술이 널리 적용 중에 있다.When the semiconductor device is underfilled with the resin composition for underfill and the defect of the semiconductor package is confirmed, the technique of reworking the semiconductor element which is defective is widely applied.
불량 반도체 소자를 떼어 내기 위하여 용매를 이용하거나, 열분해성 수지를 언더필용 수지 조성물에 도입한 후, 열을 가하는 기술이 시도되고 있으나, 용매를 이용할 경우 재작업에 걸리는 시간이 길고 용매에 의하여 패키지의 신뢰도가 저하 되는 문제점이 있고, 열분해성 수지를 도입한 후 열을 가할 경우 정상 반도체 소자에 대한 열 분해 유발 문제, 잔류 수지 오염으로 인한 재작업시 접속 불량 문제 등이 야기되고 있다.In order to remove a defective semiconductor device, a technique of applying a heat after introducing a thermally decomposable resin into the underfill resin composition or a thermally decomposable resin has been attempted. However, when using a solvent, the time required for rework is long, and There is a problem that the reliability is lowered, and when the heat is introduced after the introduction of the thermally decomposable resin, the thermal decomposition causing problem for the normal semiconductor device, the poor connection during rework due to the residual resin contamination, etc. are caused.
이에, 언더필용 수지 조성물의 경화 후 고온 탄성율을 낮추고, 국부적으로 열을 가하여 재작업하는 기술이 시도되고 있다. 그러나, 이때 종래의 산무수물계 경화제를 적용할 경우, 흡습율이 증가하고, 높은 고온 탄성율로 인하여 재작업이 어려워지는 문제점이 있어 왔다. Thus, a technique has been attempted to lower the high temperature elastic modulus after curing of the resin composition for underfill and to rework by applying heat locally. However, in this case, when the conventional acid anhydride-based curing agent is applied, there is a problem in that the moisture absorption rate increases and reworking becomes difficult due to the high temperature elastic modulus.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 패키지의 신뢰성 및 재작업성이 우수한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a liquid epoxy resin composition for semiconductor device underfill excellent in the reliability and reworkability of the semiconductor package and a semiconductor device using the same.
본 발명에 의하면 에폭시수지, 경화제, 및 경화촉진제를 포함하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 에폭시수지로 비스페놀계 에폭시수지를 사용하고, 상기 경화제로 티올계 화합물을 사용하며, 페녹시수지, 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시수지, 및 하기 화학식 2로 표시되는 에폭시수지 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물이 제공된다.According to the present invention, in the liquid epoxy resin composition for semiconductor element underfill comprising an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator, a bisphenol-based epoxy resin is used as the epoxy resin, a thiol-based compound is used as the curing agent, and phenoxy There is provided a liquid epoxy resin composition for semiconductor device underfill further comprising at least one compound selected from a resin, an epoxy resin represented by the following Chemical Formula 1, and an epoxy resin represented by the following Chemical Formula 2.
(상기 식에서 R은 수소 또는 메틸기이고, n의 평균값은 5 내지 15이다.)(Wherein R is hydrogen or a methyl group and the average value of n is 5 to 15)
(상기 식에서 R은 탄소 수 5 내지 15의 탄화수소기이다.) (Wherein R is a hydrocarbon group having 5 to 15 carbon atoms)
상기 페녹시수지로 하기 화학식 3의 화합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.The phenoxy resin is characterized by using the compound of formula (3).
(상기 페녹시수지의 수평균 분자량은 5,000 내지 15,000이며, 질량 평균 분자량은 20,000 내지 50,000이다.)(The number average molecular weight of the phenoxy resin is 5,000 to 15,000, the mass average molecular weight is 20,000 to 50,000.)
상기 페녹시수지를 액상 에폭시수지, 고상 에폭시수지, 폴리에스테르, 고무, 실리콘 파우더에서 선택되는 1종 이상과의 혼합물 형태로 사용하는 것을 특징으로 한다. The phenoxy resin is characterized in that it is used in the form of a mixture with at least one selected from a liquid epoxy resin, a solid epoxy resin, polyester, rubber, silicon powder.
상기 페녹시수지, 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시수지, 및 상기 화학식 2로 표시되는 에폭시수지 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.5 ∼ 40 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.At least one compound selected from the phenoxy resin, the epoxy resin represented by Chemical Formula 1, and the epoxy resin represented by Chemical Formula 2 is used in an amount of 0.5 to 40 wt% based on the total epoxy resin composition.
상기 비스페놀계 에폭시수지는 하기 화학식 4로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지인 것을 특징으로 한다. The bisphenol-based epoxy resin is characterized in that the bisphenol-based epoxy resin represented by the formula (4).
(상기 식에서 R은 각각 독립적으로 수소 혹은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.)(In the above formula, each R is independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
상기 화학식 1로 표시되는 에폭시수지, 및 상기 화학식 2로 표시되는 에폭시 수지를 제외한 에폭시수지를 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 20 ∼ 80 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다. Epoxy resins other than the epoxy resins represented by the formula (1), and the epoxy resin represented by the formula (2) is characterized by using 20 to 80% by weight based on the total epoxy resin composition.
상기 경화제를 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 10 ∼ 60 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by using the curing agent in 10 to 60% by weight based on the total epoxy resin composition.
상기 경화촉진제를 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 ~ 20 중량%로 사용하는 것을 특징으로 한다.The curing accelerator is used in an amount of 0.1 to 20% by weight based on the total epoxy resin composition.
상기 에폭시 수지 조성물의 점도가 25℃에서 200 ∼ 20,000cps인 것을 특징으로 한다.It is characterized by the viscosity of the said epoxy resin composition is 200-20,000cps at 25 degreeC.
또한, 본 발명에서는 상기 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 패키징한 반도체 소자를 제공한다.In addition, in the present invention, the liquid epoxy resin composition for semiconductor element underfill is a dispensing process with a product obtained by mixing and pulverizing using a mixer, a three-axis roll mill, a ball mill, a vacuum induction machine, a planetary mixer with a stirring and heating device Provided is a semiconductor device packaged through.
본 발명의 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물은 우수한 신뢰성 및 재작업성을 나타내므로, 높은 신뢰성과 재작업성을 요구하는 반도체 소자 언더필용으로 유용하게 사용될 수 있다.Since the liquid epoxy resin composition for semiconductor element underfill of the present invention shows excellent reliability and reworkability, it can be usefully used for semiconductor element underfill requiring high reliability and reworkability.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 에폭시수지, 경화제, 및 경화촉진제를 포함하는 반도체 소자 언더 필용 액상 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 에폭시수지로 비스페놀계 에폭시수지를 사용하고, 상기 경화제로 티올계 화합물을 사용하며, 페녹시수지, 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시수지, 및 하기 화학식 2로 표시되는 에폭시수지 중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자를 제공한다.The present invention relates to a liquid epoxy resin composition for semiconductor element underfill comprising an epoxy resin, a curing agent, and a curing accelerator, wherein a bisphenol epoxy resin is used as the epoxy resin, a thiol compound is used as the curing agent, and a phenoxy resin is used. The present invention provides a liquid epoxy resin composition for a semiconductor device underfill, and a semiconductor device using the same, further comprising at least one compound selected from epoxy resins represented by the following Chemical Formula 1, and epoxy resins represented by the following Chemical Formula 2.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 식에서 R은 수소 또는 메틸기이고, n의 평균값은 5 내지 15이다.)(Wherein R is hydrogen or a methyl group and the average value of n is 5 to 15)
[화학식 2][Formula 2]
(상기 식에서 R은 탄소 수 5 내지 15의 탄화수소기이다.) (Wherein R is a hydrocarbon group having 5 to 15 carbon atoms)
상기 페녹시수지, 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시수지, 및 상기 화학식 2로 표시되는 에폭시수지는 선형 구조로 고온에서의 탄성율을 낮추어 저응력화를 실현하고, 재작업을 용이하게 하는 필수적 구성요소이다. The phenoxy resin, the epoxy resin represented by the formula (1), and the epoxy resin represented by the formula (2) is an essential component to realize a low stress by reducing the elastic modulus at high temperature in a linear structure, and to facilitate rework .
상기 페녹시수지로는 하기 화학식 3의 화합물을 사용할 수 있다.As the phenoxy resin, a compound of Formula 3 may be used.
[화학식 3](3)
(상기 페녹시수지의 수평균 분자량은 5,000 내지 15,000이며, 질량 평균 분자량은 20,000 내지 50,000이다.)(The number average molecular weight of the phenoxy resin is 5,000 to 15,000, the mass average molecular weight is 20,000 to 50,000.)
상기 페녹시수지는 상온에서 액상 또는 고상일 수 있으며, 단독으로 혹은 기타 다른 화합물과 혼합하여 사용할 수 있다. 가령, 페녹시수지와 액상 에폭시수지 혼합물, 페녹시수지와 고상 에폭시수지 혼합물, 페녹시수지와 폴리에스테르 혼합물, 페녹시수지와 각종 고무 혼합물, 페녹시수지와 실리콘 파우더 혼합물 등을 사용할 수 있다. The phenoxy resin may be liquid or solid at room temperature, and may be used alone or in admixture with other compounds. For example, a phenoxy resin and a liquid epoxy resin mixture, a phenoxy resin and a solid epoxy resin mixture, a phenoxy resin and a polyester mixture, a phenoxy resin and various rubber mixtures, a phenoxy resin and a silicone powder mixture, and the like can be used.
상기 페녹시수지, 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시수지, 및 상기 화학식 2로 표시되는 에폭시수지의 전체 함량은 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.5 ∼ 40 중량%로 사용하는 것이 바람직하고, 1 ~ 30 중량%로 사용하는 것이 더 바람직하며, 2 ~ 20 중량%로 사용하는 것이 가장 바람직하다.The total content of the phenoxy resin, the epoxy resin represented by the formula (1), and the epoxy resin represented by the formula (2) is preferably used in an amount of 0.5 to 40% by weight based on the total epoxy resin composition, and 1 to 30% by weight. More preferably used, it is most preferably used in 2 to 20% by weight.
본 발명의 주된 에폭시수지로는 하기 화학식 4로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지를 사용하여야 한다. As the main epoxy resin of the present invention, bisphenol-based epoxy resins represented by the following Chemical Formula 4 should be used.
[화학식 4][Formula 4]
(상기 식에서 R은 각각 독립적으로 수소 혹은 탄소 수 1 내지 6의 알킬기이다.)(In the above formula, each R is independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
상기 비스페놀계 에폭시수지는 저점도 액상 에폭시수지로서, 에폭시 수지 조성물이 우수한 유동성을 통하여 양호한 간극 충전성을 나타내도록 하는 작용을 한 다. 상기 비스페놀계 에폭시수지로는 에폭시 당량이 150 ~ 220이고, 점도는 300 ~ 5,000cps인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는 상기 화학식 4의 R이 수소 또는 메틸기인 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지, 비스페놀 AD형 에폭시수지가 바람직하며, 수소화 비스페놀 A형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 F형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 AD형 에폭시수지도 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. The bisphenol-based epoxy resin is a low-viscosity liquid epoxy resin, and serves to make the epoxy resin composition exhibit good gap fillability through excellent fluidity. As the bisphenol-based epoxy resin, it is preferable to use an epoxy equivalent of 150 to 220 and a viscosity of 300 to 5,000 cps, and specifically, a bisphenol A type epoxy resin in which R in Formula 4 is hydrogen or a methyl group, and a bisphenol F Preferred epoxy resins and bisphenol AD epoxy resins include hydrogenated bisphenol A epoxy resins, hydrogenated bisphenol F epoxy resins and hydrogenated bisphenol AD epoxy resins. The materials may be used alone or in a mixture of two or more, and it is most preferable to use a suitable mixture of the bisphenol A epoxy resin and the bisphenol F epoxy resin in view of fluidity and viscosity control.
본 발명의 에폭시수지에는 필요에 따라 물성 향상을 목적으로 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 등의 다른 액상 에폭시수지가 함께 사용될 수 있다. 그러나 나프탈렌계 에폭시수지나 페놀노볼락계 에폭시수지 등을 사용할 경우에는 점도가 많이 증가할 수 있으므로 본 발명의 목적에 맞도록 적절한 점도를 유지하는 범위 내에서 다른 에폭시수지와 혼합하여 사용하여야 한다.In the epoxy resin of the present invention, other liquid epoxy resins such as naphthalene-based, phenol novolak-based, cyclo aliphatic-based, and amine-based polyfunctional epoxy resins may be used together for the purpose of improving physical properties. However, when using a naphthalene epoxy resin or a phenol novolac epoxy resin, since the viscosity may increase a lot, it should be used in combination with other epoxy resins within the range of maintaining the proper viscosity for the purpose of the present invention.
또한, 본 발명의 에폭시수지에는 필요에 따라 조성물의 점도를 낮추기 위한 목적으로 1 ~ 3개의 에폭시 반응기를 가지는 반응성 희석제가 혼합될 수도 있다. 그러나 반응성 희석제의 함량이 높아질수록 경화 속도가 낮아지므로, 본 발명의 목적에 맞는 범위에서 적당량을 사용하여야 한다.In addition, a reactive diluent having 1 to 3 epoxy reactors may be mixed with the epoxy resin of the present invention for the purpose of lowering the viscosity of the composition, if necessary. However, the higher the content of the reactive diluent, the lower the curing rate, so an appropriate amount should be used within the range suitable for the purpose of the present invention.
본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시수지, 및 상기 화학식 2로 표시되는 에폭시수지를 제외한 전체 에폭시수지는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 20 ∼ 80 중량%로 사용하는 것이 바람직하고, 30 ~ 70 중량%로 사용하는 것이 더 바람직하며, 40 ~ 60 중량%로 사용하는 것이 가장 바람직하다.The epoxy resin represented by the formula (1) of the present invention, and the total epoxy resin except for the epoxy resin represented by the formula (2) is preferably used in 20 to 80% by weight relative to the total epoxy resin composition, 30 to 70% by weight It is more preferable to use, most preferably 40 to 60% by weight.
본 발명의 경화제로는 티올계 화합물을 사용하여야 한다. 구체적으로는 트리메톡시실릴프로판티올(3-trimethoxysilyl-1-propanethiol) 등의 화합물이 사용될 수 있다. 상기 티올계 화합물은 종래의 산무수물 경화제에 비하여 경화물의 유리전이온도 및 흡습율을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 굴곡탄성율도 낮출 수 있어 바람직하다. As the curing agent of the present invention, a thiol-based compound should be used. Specifically, compounds such as trimethoxysilylpropanethiol (3-trimethoxysilyl-1-propanethiol) may be used. The thiol-based compound is preferable because it can lower the glass transition temperature and the moisture absorption rate of the cured product as compared with the conventional acid anhydride curing agent, and can also lower the flexural modulus.
본 발명에서는 상기 티올계 화합물 외에 에폭시수지와 반응하여 경화물을 만들 수 있는 경화제를 추가할 수도 있다. In the present invention, a curing agent may be added in addition to the thiol-based compound to react with the epoxy resin to form a cured product.
본 발명의 전체 경화제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 10 ∼ 60 중량%로 사용하는 것이 바람직하고, 20 ~ 50 중량%로 사용하는 것이 더 바람직하며, 30 ~ 40 중량%로 사용하는 것이 가장 바람직하다.It is preferable to use all the hardening | curing agents of this invention at 10 to 60 weight% with respect to the whole epoxy resin composition, It is more preferable to use at 20 to 50 weight%, It is most preferable to use at 30 to 40 weight%.
본 발명의 경화촉진제는 상기 에폭시수지와 상기 경화제의 반응을 촉진시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 잠재성을 나타내는 경화촉진제를 사용하는 것이 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. The curing accelerator of the present invention is not particularly limited as long as it can promote the reaction between the epoxy resin and the curing agent, but it is preferable to use a curing accelerator showing potential. In addition, it is also possible to use a curing accelerator or a curing accelerator modified with a curing agent encapsulated in a thermoplastic resin to increase the room temperature stability as needed. When using various curing accelerators in the same amount, there is a difference in gelation time depending on the activity level of each curing accelerator, but this is not limited to the type of curing accelerator because it can be controlled through the increase and decrease of the amount used.
상기 전체 경화촉진제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 ~ 20 중량% 로 사용하는 것이 바람직하고, 0.5 ~ 15 중량%로 사용하는 것이 더 바람직하며, 1 ~ 10 중량%로 사용하는 것이 가장 바람직하다. The total curing accelerator is preferably used in an amount of 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 15% by weight, and most preferably 1 to 10% by weight based on the total epoxy resin composition.
본 발명에서는 무기 충전제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 무기 충전제는 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시키기 위한 것으로서, 사용 시에는 평균 입경이 0.5 ∼ 20㎛인 용융실리카 또는 합성실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 적용하고자 하는 간극의 크기 및 무기 충전제의 함량에 따라 평균입경을 조정할 수 있다. 일반적으로 상기 무기 충전제의 평균 입경은 0.5 ∼ 10㎛인 것이 더 바람직하며, 1 ∼ 5㎛인 것이 가장 바람직하다. 또한, 간극 충전성 관점에서 상기 무기 충전제의 최대 입경은 80㎛ 미만인 것이 바람직하다. The present invention may further comprise an inorganic filler. The inorganic filler is to improve the reliability of the semiconductor package, and when used, it is preferable to use molten silica or synthetic silica having an average particle diameter of 0.5 to 20 μm, depending on the size of the gap and the content of the inorganic filler to be applied. Average particle diameter can be adjusted. Generally, it is more preferable that the average particle diameter of the said inorganic filler is 0.5-10 micrometers, and it is most preferable that it is 1-5 micrometers. In addition, it is preferable that the maximum particle diameter of the said inorganic filler is less than 80 micrometers from a clearance filling viewpoint.
상기 무기 충전제는 고유동성을 요구하고, 열팽창에 의한 영향이 적을 경우에는 사용하지 않아야 하며, 사용 시에도 작업성, 공정성, 재작업성을 고려하여 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 60 중량% 이하로 사용하여야 한다.The inorganic filler requires high fluidity and should not be used when it is less affected by thermal expansion, and should be used in an amount of 60% by weight or less based on the total epoxy resin composition in consideration of workability, processability, and reworkability. do.
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 실란이나 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란 등의 실란 커플링제, 침투성 개선을 위한 표면장력 조절제, 요변성과 성형성을 개선하기 위한 퓸드(fumed) 실리카 등의 요변성 조절제, 실리콘 파우더, 고무 파우더, 표면 개질된 실리콘 파우더 등의 응력 완화제 등이 추가로 사용될 수 있다. In the present invention, in addition to the above components, antifoaming agents for facilitating the removal of bubbles as necessary within the scope of not impairing the object of the present invention, colorants such as carbon black for product appearance, etc. Silane coupling agents such as cydoxypropyl trimethoxy silane or 2- (3,4 epoxycyclohexyl) -ethyltrimethoxysilane, surface tension regulators for improving permeability, fumed for improving thixotropy and formability Thixotropy modifiers such as silica, silicone powders, rubber powders, stress relaxers such as surface modified silicone powders, and the like may further be used.
본 발명의 에폭시 수지 조성물의 점도는 25℃에서 200 ∼ 20,000cps인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 500 ~ 10,000cps의 범위인 것이 좋으며, 가장 바람직하게는 1,000 ∼ 5,000cps인 것이 좋다. 언더필 공정 시 패키지와 회로 기판 간의 간극 크기에 따라 다를 수 있으나, 수지 조성물의 점도가 20,000cps를 초과하는 경우에는 간극 충전 시간이 너무 길고 디스펜싱 공정에서의 작업성 또한 불량할 우려가 있다. It is preferable that the viscosity of the epoxy resin composition of this invention is 200-20,000cps at 25 degreeC, More preferably, it is the range of 500-10,000cps, Most preferably, it is 1,000-5,000cps. Although it may vary according to the gap size between the package and the circuit board during the underfill process, when the viscosity of the resin composition exceeds 20,000 cps, the gap filling time may be too long and workability in the dispensing process may also be poor.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 예를 들면 에폭시수지, 경화제, 경화촉진제, 및 기타 첨가제를 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.The epoxy resin composition of the present invention can be prepared by, for example, adding an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, and other additives simultaneously or sequentially for each raw material and stirring, mixing, and dispersing the same while heating as necessary. The apparatus for mixing, stirring, and dispersing these mixtures is not particularly limited, but a mixer, a three-axis roll mill, a ball mill, a vacuum induction machine, a planetary mixer, and the like, which are equipped with a stirring and heating device, may be used. It can also be used in combination.
성형 공정은 통상의 디스펜싱 공정을 사용할 수 있으며, 경화 시에는 130℃에서 30분 전후로 오븐에서 경화하는 것이 바람직하다. 경우에 따라 경화촉진제의 조절을 통하여 경화 온도를 변화시킬 수 있으며, 경화 시간을 단축할 수도 있다.The molding process may use a conventional dispensing process, it is preferable to cure in the oven at about 130 minutes at 130 ℃ when curing. In some cases, the curing temperature may be changed by adjusting the curing accelerator, and the curing time may be shortened.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are for the purpose of explanation and are not intended to limit the present invention.
[실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 4][Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 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 130℃에서 60분 경화시킴으로써 W×T×L이 4mm×10mm×80mm인 시편을 제조하여 하기와 같은 방법으로 각종 물성을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 열충격성 및 재작업성 관련 평가의 경우 W×L이 12mm×18mm인 칩을 장착한 기재에 실시예 1 내지 2, 및 비교예 1 내지 4에 의하여 제조된 에폭시 수지 조성물로 언더필한 후 130℃에서 30분 경화시켜 제조된 시편을 이용하여 평가하였다.After mixing the raw materials according to the mixing ratio shown in Table 1, by using a ceramic stirrer and three roll mill, stirring, dispersion, and mixing to prepare an epoxy resin composition. By using the prepared epoxy resin composition to cure at 130 ℃ 60 minutes in a Teflon mold to prepare a specimen of W × T × L 4mm × 10mm × 80mm to measure various physical properties in the following manner, the results are shown in Table 1 Shown in For evaluations related to thermal shock and reworkability, the substrate having the chip having a W × L of 12 mm × 18 mm was underfilled with the epoxy resin composition prepared according to Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4, and then at 130 ° C. Evaluation was made using a specimen prepared by curing for 30 minutes.
[물성평가방법][Property evaluation method]
1) 점도1) viscosity
Cone & Plate형 Brookfield 점도계를 사용하여 25℃에서 측정하였다.Measurement was performed at 25 ° C. using a Cone & Plate Brookfield Viscometer.
2) 유리전이온도2) glass transition temperature
DMTA(Dynamic Mechanical Thermal Analyser)로 승온 속도 5℃/min, 1Hz 조건에서 평가하였다.Evaluated by DMTA (Dynamic Mechanical Thermal Analyser) at a temperature increase rate of 5 ° C / min and 1 Hz.
3) 굴곡 강도, 굴곡 탄성률3) flexural strength, flexural modulus
UTM(Universal Test Machine)을 이용하여 ASTM D190에 의거하여 평가하였다.Evaluation was performed according to ASTM D190 using a universal test machine (UTM).
4) 흡습율4) moisture absorption rate
85℃/85% 상대습도 조건에서 500시간 흡습시킨 후 무게 변화율을 측정하였다.After 500 hours of absorption at 85 ° C./85% relative humidity, the weight change rate was measured.
5) 열충격 시험(Temperature Cycle Test)5) Temperature Cycle Test
JEDEC JESD22-A106 시험 조건 A(-40℃/+85℃)로 평가한 후 function 불량 여부를 평가하였다.After evaluating in JEDEC JESD22-A106 test condition A (-40 ℃ / +85 ℃) was evaluated for poor function.
6) 재작업 시험6) rework test
12mm×18mm×0.3mm의 칩을 회로 기판에 간극 300μm으로 탑재한 후 칩에 언더필재를 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 확인하여 재작업성을 평가하였다.After mounting 12mm × 18mm × 0.3mm chip on the circuit board with a gap of 300μm, apply underfill material to the chip and harden it, and then heat the chip to be reworked using a 200 ℃ hot gun for 10 ~ 20 seconds locally. Use a stick to push the chip away from the circuit board. At this time, the reworkability was evaluated by checking the damage and contamination of the solder resist and the connection site of the circuit board.
(조성물 성분: 비스페놀A/F 혼합 에폭시수지 100 중량부 기준)(Composition component: based on 100 parts by weight of bisphenol A / F mixed epoxy resin)
주 1) EXA-835LV, DIC corporationNote 1) EXA-835LV, DIC corporation
2) EPICLON 726, DIC corporation 2) EPICLON 726, DIC corporation
3) LEN-HB, InChem corporation 3) LEN-HB, InChem corporation
4) B-570, DIC corporation 4) B-570, DIC corporation
5) 트리메톡시실릴프로판티올, Aldrich5) trimethoxysilylpropanethiol, Aldrich
6) EH-3366S, Shenzhen Jiadida Chemical co.6) EH-3366S, Shenzhen Jiadida Chemical co.
상기 표 1의 평가 결과로부터 본 발명의 조성물은 비교예의 조성물에 비하여 반도체 패키지의 신뢰성 및 재작업성이 매우 우수함을 확인할 수 있다.From the evaluation result of Table 1, it can be confirmed that the composition of the present invention is very excellent in the reliability and reworkability of the semiconductor package compared to the composition of the comparative example.
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