KR101036353B1 - Screen Printable Adhesive Paste for Semiconductor Packaging - Google Patents
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Abstract
스크린 프린팅이 가능한 반도체 소자 제조용 접착 페이스트 조성물로서 B-스테이징이 필요 없는 접착 페이스트 조성물을 제공한다. 본 발명의 접착 페이스트 조성물은 10~25 중량%의 에폭시 수지, 40~70 중량%의 무기 충전제, 5~15 중량%의 고무, 5~20 중량%의 경화제와 5~10 중량%의 락톤 가소제를 포함한다. 본 발명의 조성물에서 상기 락톤 가소제는 100℃~150℃의 온도에서 고리 열림 반응을 일으킬 수 있는 5~7 원 고리(5~7-membered ring) 화합물이다. 그리고 상기 에폭시 수지와 무기 충전제의 중량비는 에폭시 수지:무기 충전제 = 1:2 내지 1:7이고, 상기 가소제와 에폭시 수지의 중량비는 에폭시 수지:가소제 = 1:1 내지 5:1인 범위에 있다.Provided is an adhesive paste composition for screen printing, which is an adhesive paste composition for manufacturing a semiconductor device, which does not require B-staging. The adhesive paste composition of the present invention comprises 10 to 25% by weight of epoxy resin, 40 to 70% by weight of inorganic filler, 5 to 15% by weight of rubber, 5 to 20% by weight of curing agent and 5 to 10% by weight of lactone plasticizer. Include. The lactone plasticizer in the composition of the present invention is a 5-7 member ring compound that can cause a ring opening reaction at a temperature of 100 ℃ ~ 150 ℃. And the weight ratio of the epoxy resin and the inorganic filler is epoxy resin: inorganic filler = 1: 2 to 1: 7, and the weight ratio of the plasticizer and the epoxy resin is in the range of epoxy resin: plasticizer = 1: 1 to 5: 1.
Description
본 발명은 반도체 소자 제조용 접착 페이스트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크린 프린팅이 가능한 반도체 소자 제조용 접착 페이스트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an adhesive paste composition for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to an adhesive paste composition for manufacturing a semiconductor device capable of screen printing.
일반적으로 반도체 패키징 공정은 웨이퍼를 단위 반도체 칩(또는 다이)로 절단하는 웨이퍼 다이싱(wafer dicing) 공정, 절단된 다이를 리드프레임이나 인쇄회로 기판 또는 테이프 배선 기판과 같은 기판 등의 칩 실장 프레임에 부착하는 다이 본딩(die bonding) 공정, 칩과 칩 실장 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩(wire bonding) 공정 및 반도체 칩들과 본딩와이어를 봉지하는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC:epoxy molding compound) 공정의 단위 공정을 포함한다. 반도체 장치의 패키징에 있어서, 칩을 칩 위에 적층하거나 PCB 또는 리드-프레임(Lead-frame)과 같은 지지 부재에 칩을 접착할 때의 접착제로써 다이 접착 페이스트가 널리 사용되고 있다. In general, a semiconductor packaging process is a wafer dicing process in which a wafer is cut into unit semiconductor chips (or dies), and the die is cut into a chip mounting frame such as a lead frame, a printed circuit board, or a substrate such as a tape wiring board. Unit bonding of die bonding process, wire bonding process for electrically connecting chip and chip mounting frame, and epoxy molding compound process for sealing semiconductor chips and bonding wires It includes. In the packaging of semiconductor devices, a die attach paste is widely used as an adhesive for laminating chips on chips or adhering chips to supporting members such as PCBs or lead-frames.
다이 접착 공정이란 반도체 다이(die)를 리드프레임 또는 인쇄회로기판과 같 은 기판에 접착하는 공정을 말한다. 다이 접착 공정에 흔히 사용되는 접착 수단으로는 은-에폭시(silver-epoxy)나 은-글래스(silver-glass) 또는 솔더(solder)와 같은 도전성 액상 접착제와 전도성 물질이 빠진 비도전성 액상 접착제가 있다. 이러한 액상 접착제를 리드프레임과 같은 기판 위에 일정량 떨어뜨리고 그 위에 반도체 다이를 올려놓고 압착하는 것이 통상적인 다이 접착 방법(dispensing 방식)이다. 그런데 이와는 달리 다이 접착 페이스트로 일정한 형상을 도포하고 그 도포된 페이스트 위에 다이를 접착하는 스크린 프린팅(screen printing)법이 새롭게 적용되고 있다.The die bonding process is a process of bonding a semiconductor die to a substrate such as a lead frame or a printed circuit board. Commonly used bonding means for die bonding processes include conductive liquid adhesives, such as silver-epoxy, silver-glass, or solder, and non-conductive liquid adhesives without conductive materials. A certain amount of such a liquid adhesive is dropped on a substrate such as a lead frame, and a semiconductor die is placed on the substrate and pressed, and a conventional die bonding method (dispensing method) is performed. On the other hand, a screen printing method of applying a certain shape with a die adhesive paste and adhering a die on the coated paste has been newly applied.
스크린 프린팅이 가능한 반도체 패키징용 접착 페이스트는 공정성과 신뢰성이 우수하고 공정 비용이 낮기 때문에 DRAM, 멀티칩 패키지, 웨이퍼 수준 패키지에 쓰이고 있다. 스크린 프린팅용 접착 페이스트는 보통 기판에 프린팅된 비스테이징(B-staging)에 의하여 반경화 상태로 반도체 칩에 부착한다. 페이스트가 완전 경화하면 반도체 칩과 기판 사이에 부착력이 최대화되고, 와이어 본딩, EMC 공정 등을 통하여 반도체 패키징을 완성하게 된다. Adhesive pastes for semiconductor packaging, which can be screen printed, are used in DRAM, multichip packages and wafer-level packages because of their fairness, reliability and low process costs. The adhesive paste for screen printing is usually attached to a semiconductor chip in a semi-cured state by B-staging printed on a substrate. When the paste is fully cured, the adhesion between the semiconductor chip and the substrate is maximized and the semiconductor packaging is completed through wire bonding and EMC process.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비스테이징 공정을 생략하고도 높은 접착력과 신뢰성을 발휘할 수 있는 스크린 프린팅 형태의 반도체 소자 제조용 접착 페이스트 조성물을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an adhesive paste composition for manufacturing a semiconductor device in the form of a screen printing that can exhibit high adhesion and reliability even without a non-staging step.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 접착 페이스트 조성물은 10~25 중량%의 에폭시 수지, 40~70 중량%의 무기 충전제, 5~15 중량%의 고무, 5~20 중량%의 경화제와 5~15 중량%의 락톤 가소제를 포함한다. 본 발명의 조성물에서 상기 락톤 가소제는 100℃~150℃의 온도에서 고리 열림 반응을 일으킬 수 있는 5~7원 고리(5~7-membered ring) 화합물이다. 그리고 상기 에폭시 수지와 무기 충전제의 중량비는 에폭시 수지:무기 충전제 = 1:2 내지 1:7이고, 상기 가소제와 에폭시 수지의 중량비는 에폭시 수지:가소제 = 1:1 내지 5:1인 것이 특징이다.Adhesive paste composition of the present invention for solving the above technical problem is 10 to 25% by weight of epoxy resin, 40 to 70% by weight of inorganic filler, 5 to 15% by weight of rubber, 5 to 20% by weight of the curing agent and 5 ~ 15% by weight of lactone plasticizer. The lactone plasticizer in the composition of the present invention is a 5-7 member ring compound that can cause a ring opening reaction at a temperature of 100 ℃ ~ 150 ℃. And the weight ratio of the epoxy resin and the inorganic filler is epoxy resin: inorganic filler = 1: 2 to 1: 7, and the weight ratio of the plasticizer and the epoxy resin is epoxy resin: plasticizer = 1: 1 to 5: 1.
본 발명의 락톤 가소제로서 적합한 물질은 γ-노나락톤, γ-운데카락톤, 글루코노-α-락톤, γ-부티로락톤 등이 있다. 본 발명의 에폭시 수지에서 고/액 비율은 고상:액상=1:9 내지 4:6인 것이 바람직하다.Suitable materials as lactone plasticizers of the present invention include γ-nonalactone, γ-undecalactone, glucono-α-lactone, γ-butyrolactone, and the like. In the epoxy resin of the present invention, the solid / liquid ratio is preferably solid phase: liquid phase = 1: 9 to 4: 6.
상기 반도체 소자 제조용 접착 페이스트 조성물은, 비스테이징(B-staging) 단계 없이 스크린 프린팅하였을 때 반도체에 대해서 100 g중/㎠ 이상의 접착력을 발휘한다.The adhesive paste composition for manufacturing a semiconductor device exhibits an adhesive force of 100 g / cm 2 or more to a semiconductor when screen printing without a non-staging step.
본 발명의 반도체 소자 제조용 접착 페이스트 조성물을 이용하면 비스테이징 공정을 생략하고도 높은 수준의 접착력을 얻을 수 있어, 생산성이 향상되고, 공정 관리가 간편해진다.By using the adhesive paste composition for semiconductor device manufacture of this invention, a high level of adhesive force can be obtained even if a non-staging process is skipped, productivity improves and process management becomes easy.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 과제 해결 수단으로 제공되는 반도체 소자 제조용 접착 페이스트 수지 조성물은, 에폭시 수지, 무기 충전제, 락톤 가소제, 고무 수지와 경화제를 포함하여 이루어진다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The adhesive paste resin composition for semiconductor element manufacture provided by the subject solution of this invention consists of an epoxy resin, an inorganic filler, a lactone plasticizer, a rubber resin, and a hardening | curing agent.
상기 에폭시 수지로는 범용 에폭시 수지를 이용할 수 있는데, 본 발명의 에폭시 수지로 쓰일 수 있는 범용 에폭시 수지의 일부 예로는 비스페놀 A형 에폭시, 비스페놀 F형 에폭시, 크레졸 노볼락계, 페녹시계 에폭시 수지 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이때 고상과 액상의 혼합비가 1:9 내지 4:6인 것이 접착 신뢰성과 프린팅을 위하여 유변학적 특성을 양호하게 유지하는데 바람직하다. 상기 에폭시 수지의 고상과 액상의 혼합 비율에 관하여, 상기 고상 성분이 혼합비의 하한에 미달하면 접착 페이스트의 신뢰성이 부족할 수 있다. 고상 에폭시 성분이 상기 상한을 초과하면 에폭시 용해도가 부족해져 스크린 프린팅 특성이 나빠지기 쉽다.General purpose epoxy resins may be used as the epoxy resins. Some examples of general purpose epoxy resins that may be used as the epoxy resins of the present invention include bisphenol A epoxy, bisphenol F epoxy, cresol novolac-based, phenoxy clock epoxy resins, and the like. And mixtures thereof. At this time, it is preferable that the mixing ratio of the solid phase and the liquid phase is 1: 9 to 4: 6 to maintain good rheological properties for adhesion reliability and printing. Regarding the mixing ratio of the solid phase and the liquid phase of the epoxy resin, the reliability of the adhesive paste may be insufficient when the solid phase component falls below the lower limit of the mixing ratio. When the solid phase epoxy component exceeds the above upper limit, the solubility of the epoxy is insufficient, and the screen printing property tends to be poor.
상기 에폭시 수지는 조성물 전체 중량에서 10 내지 25 중량%를 차지한다. 전체 조성물에서 에폭시 수지의 양이 상기 하한에 미달하면 경화도가 저하되어 바람직하지 못하며, 상기 상한을 초과하면 내열성이 저하되어 바람직하지 못하다. The epoxy resin accounts for 10 to 25% by weight of the total weight of the composition. If the amount of the epoxy resin in the total composition is less than the lower limit, the degree of curing decreases, which is not preferable. If the amount exceeds the upper limit, heat resistance lowers, which is not preferable.
본 발명의 조성물에서 무기 충전제는 내습성을 높이고 충격에 대한 완충제로서의 역할을 한다. 무기 충전제의 입자 크기, BET 표면적 등을 조절함으로써 최종 페이스트의 점도, 요변성 및 신뢰성을 조절할 수도 있다. 상기 무기 충전제로는 산화물이 적당한데, 이러한 산화물의 예를 일부만 들자면 구형 및 판상의 실리카(이산화규소) 입자, 산화알루미늄, 산화안티몬, 산화아연, 산화마그네슘, 산화티타늄이 있다. 이밖에 은 분말, 구리 분말을 사용할 수도 있다. 상기 무기 충전제의 입자 크기는 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛이면 무난하다.Inorganic fillers in the compositions of the present invention increase moisture resistance and serve as a buffer against impact. The viscosity, thixotropy and reliability of the final paste can also be controlled by controlling the particle size, BET surface area and the like of the inorganic filler. Oxides are suitable as the inorganic filler. Examples of such oxides include spherical and plate-shaped silica (silicon dioxide) particles, aluminum oxide, antimony oxide, zinc oxide, magnesium oxide, and titanium oxide. In addition, silver powder and copper powder can also be used. The particle size of the inorganic filler may be 0.1 μm to 10 μm.
상기 무기 충전제는 전체 조성물 속에서 40 내지 70 중량%를 차지한다. 상기 무기 충전제는, 내습 및 완충재로서 작용하며, 함량이 40%에 미달하면 제품 신뢰성이 저하되고, 70%를 초과하면 접착력이 낮아져 바람직하지 못하다. The inorganic filler comprises 40 to 70% by weight of the total composition. The inorganic filler acts as a moisture resistance and a buffer, and if the content is less than 40%, the product reliability is lowered, and if it exceeds 70%, the adhesive force is lowered, which is undesirable.
본 발명의 한 실시 태양에서 상기 무기 충전제로 소수성(hydrophobic) 실리카를 사용한다. 구체적으로 시판되고 있는 Degussa(주)의 Aerosil Ry200, Aerosil Ry200s 또는 Aerosil Rx200 등을 사용할 수 있다. In one embodiment of the invention hydrophobic silica is used as the inorganic filler. Specifically, commercially available Degussa Co., Ltd. Aerosil Ry200, Aerosil Ry200s or Aerosil Rx200 can be used.
본 발명의 조성물에서 락톤 가소제는 조성물의 점도조절 및 접착성 부여, 스크린 프린팅 특성 향상 등을 하는 역할을 맡는다. 본 발명의 락톤 가소제는 100℃~150℃의 온도에서 고리 열림 반응(ring opening reaction)을 일으키는 5~7원 고리(5~7-membered ring)이다. 본 발명의 락톤 가소제는 스크린 프린팅된 후 경화 단계에서 100℃~150℃의 온도로 조성물이 가열되면, 고리 열림 반응을 통하여 주로 에폭시 수지에 존재하는 수산기와 결합한다. 이 반응으로 에폭시 수지에 락톤 가소제가 연결되면 경화시 락톤이 휘발되지 않으므로 경화시 발생될 수 있는 공극(void)이나 표면 갈라짐을 막을 수 있다.Lactone plasticizer in the composition of the present invention plays a role in controlling the viscosity of the composition and imparting adhesion, improving screen printing properties and the like. The lactone plasticizer of the present invention is a 5-7 membered ring which causes a ring opening reaction at a temperature of 100 ° C to 150 ° C. When the composition is heated to a temperature of 100 ℃ ~ 150 ℃ in the curing step after screen printing the lactone plasticizer of the present invention, the ring-opening reaction mainly binds to the hydroxyl groups present in the epoxy resin. In this reaction, when the lactone plasticizer is connected to the epoxy resin, the lactone does not volatilize during curing, thereby preventing voids or surface cracks that may occur during curing.
이러한 락톤 가소제의 예를 일부만 들자면, γ-노나락톤, γ-운데카락톤, 글 루코노-α-락톤, γ-부티로락톤이 있다. 본 발명의 조성물에서 락톤 가소제는 전체 중량의 5~10%를 차지한다. 락톤 가소제의 함량이 상기 범위에 있으면 경화도를 저해하지 않기 때문에 바람직하다. 락톤 가소제의 함량이 5%에 미달하면 스크린 프린팅 특성이 저해되고 점도가 증가될 수 있다. 락톤 가소제의 함량이 10%를 초과하면 경화도가 감소하여 내열성이 나빠지기 쉽다.Some examples of such lactone plasticizers include γ-nonalactone, γ-undecalactone, glucono-α-lactone and γ-butyrolactone. In the composition of the present invention, the lactone plasticizer accounts for 5-10% of the total weight. If the content of lactone plasticizer is in the above range, it is preferable because the degree of curing is not impaired. If the content of lactone plasticizer is less than 5%, screen printing properties may be inhibited and the viscosity may be increased. When the content of lactone plasticizer exceeds 10%, the degree of curing decreases and heat resistance tends to deteriorate.
본 발명의 접착 페이스트용 조성물은 스크린 프린팅 특성을 더욱 향상시키기 위하여 상기 에폭시 수지와 무기 충전제, 에폭시 수지와 락톤 가소제 사이의 비율을 조절하는 것이 특징이다. 에폭시 수지와 무기 충전제의 중량비는 에폭시:무기 충전제=1:2 내지 1:7의 범위에 놓이도록 하여 조성물의 점도를 스크린 프린팅이 가능하게 조절한다. 에폭시 수지가 무기 충전제 중량의 1/7에 못 미치면 조성물의 경화도 및 접착성이 나빠진다. 반대로 에폭시 수지의 양이 무기 충전제 중량의 절반을 넘으면 신뢰성이 나빠진다.The adhesive paste composition of the present invention is characterized by adjusting the ratio between the epoxy resin and the inorganic filler, the epoxy resin and the lactone plasticizer in order to further improve the screen printing properties. The weight ratio of the epoxy resin and the inorganic filler is in the range of epoxy: inorganic filler = 1: 2 to 1: 7 to allow screen printing to adjust the viscosity of the composition. If the epoxy resin is less than 1/7 of the weight of the inorganic filler, the degree of curing and adhesion of the composition is poor. On the contrary, when the amount of the epoxy resin exceeds half of the weight of the inorganic filler, the reliability becomes poor.
아울러 에폭시 수지와 락톤 가소제의 중량비는 에폭시:가소제=1:1 내지 5:1의 범위에 있도록 조절하는데, 이는 조성물의 점도 및 스크린 프린팅 특성, 경화도를 조절하기 위함이다. 락톤 가소제가 에폭시 수지 중량의 1/5에 못 미치면 조성물의 점도가 증가된다. 반대로 락톤 가소제의 양이 에폭시 수지보다 많아지면 경화도가 줄어든다. In addition, the weight ratio of the epoxy resin and the lactone plasticizer is adjusted to be in the range of epoxy: plasticizer = 1: 1 to 5: 1, in order to control the viscosity, screen printing properties, and degree of curing of the composition. If the lactone plasticizer is less than 1/5 of the epoxy resin weight, the viscosity of the composition is increased. On the contrary, when the amount of lactone plasticizer is larger than that of the epoxy resin, the degree of curing decreases.
본 발명의 조성물에서 고무는 페이스트 조성물의 점도 및 경도를 조절하는 작용을 한다. 상기 고무는 고상 또는 액상의 것을 사용할 수 있다. 본 발명의 조성물에 적절한 고무로는 액상 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 글리 시딜 아크릴레이트, 스티렌-부타디엔고무, 에폭시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ETBN) 고무, 카르복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN) 고무 등을 들 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 고무 성분으로는 중량 평균 분자량이 3,000 이상인 것이 적합하다. 고무의 분자량이 3,000 미만일 경우에는 신뢰성 및 공정성이 떨어져 바람직하지 않다. 고무의 분자량은 중량 평균 분자량이 50,000 이상인 것이 더욱 바람직하다. 상기 조성물 내에서 고무는 5 내지 15 중량%의 함량으로 포함되면 바람직하다. 상기 고무 성분의 함량이 5 중량%에 미달하면 강인력이 떨어져 바람직하지 못하며, 15 중량%를 초과하면 연화점이 낮아져 바람직하지 못하다. Rubber in the composition of the present invention serves to adjust the viscosity and hardness of the paste composition. The rubber may be a solid or liquid. Suitable rubbers for the compositions of the present invention include liquid polybutadiene, acrylonitrile-butadiene rubber, glycidyl acrylate, styrene-butadiene rubber, epoxy terminated butadiene-acrylonitrile (ETBN) rubber, carboxy terminated butadiene-acrylonitrile ( CTBN) rubber etc. are mentioned. As a rubber component which can be used for this invention, that whose weight average molecular weight is 3,000 or more is suitable. When the molecular weight of the rubber is less than 3,000, it is not preferable because of the poor reliability and processability. As for the molecular weight of rubber, it is more preferable that a weight average molecular weight is 50,000 or more. Rubber in the composition is preferably included in an amount of 5 to 15% by weight. When the content of the rubber component is less than 5% by weight, the toughness is not preferable, and when the content of the rubber component exceeds 15% by weight, the softening point is lowered, which is not preferable.
상기 경화제는 페놀계 또는 산 무수물계 및 아민계 경화제 중에서 하나를 또는 이들을 조합하여 사용하면 바람직하다. 상기 경화제는 조성물 내에서 5 내지 20 중량%의 함량으로 포함되면 바람직하다. 경화제의 함량은 경화제의 종류에 따라 달라질 수 있으며 상기 하한과 상한의 설정은 앞서 제시한 경화제들이 에폭시와 경화 반응을 일으킬 때 가교 밀도를 효과적으로 증가시켜줄 수 있는 일반적인 함량의 범위를 나타낸 것이다. 상기 경화제 성분의 함량에 대해, 상기 하한에 미달하면 경화율이 낮아져 바람직하지 못하며, 상기 상한을 초과하면 내열성 및 경화도 저하에 따른 연화점 저하가 일어날 수 있어 바람직하지 못하다. It is preferable to use the said hardening | curing agent either one or a combination of a phenolic or acid anhydride type, and an amine type hardening | curing agent. The curing agent is preferably included in an amount of 5 to 20% by weight in the composition. The content of the curing agent may vary depending on the type of curing agent, and the lower and upper limit settings indicate a general range of content that can effectively increase the crosslinking density when the curing agents described above cause a curing reaction with epoxy. The content of the curing agent component is less than the lower limit, the curing rate is not preferable, and if the upper limit is exceeded, the softening point decrease due to the heat resistance and the degree of curing decrease may be undesirable.
전술한 본 발명에 따르는 반도체 소자 제조용 접착 페이스트 조성물은, 그밖에 경화 촉진제, 커플링제, 레벨링제, 착색제 등을 더 포함할 수 있다. The adhesive paste composition for manufacturing a semiconductor device according to the present invention described above may further include a curing accelerator, a coupling agent, a leveling agent, a coloring agent, and the like.
상기 반도체 패키지용 접착 페이스트 조성물을 이용한 반도체 패키징은 B-스테이징을 생략하여도 높은 접착력과 신뢰성을 얻을 수 있는 유리한 효과가 있다. 예를 들어 후속되는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 공정에서 파손되지 않을 정도의 내구성과 충분한 접착력을 제공하여 주는데, 이를 위하여 스크린 프린팅하였을 때 반도체와의 접착력은 100 g중/㎠ 이상이다.The semiconductor packaging using the adhesive paste composition for a semiconductor package has an advantageous effect of obtaining high adhesion and reliability even if B-staging is omitted. For example, it provides durability and sufficient adhesion not to be damaged in the subsequent epoxy molding compound (EMC) process, for which the adhesion with the semiconductor when the screen printing is more than 100g / cm 2.
특정한 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니나, 본 발명의 접착 페이스트 조성물이 종래 기술과 달리 B-스테이징을 생략하여도 높은 접착력을 발휘하는 것은 다음과 같은 점 때문으로 생각된다. 즉 본 발명의 접착 페이스트 조성물은 점도 조절을 용매 없이 10% 미만의 가소제로 하며, 분자량 50,000 이상의 부타디엔 고무가 접착력을 부여하기 때문이다. Although not wishing to be bound by any particular theory, it is believed that the adhesive paste composition of the present invention exhibits high adhesion even when B-staging is omitted unlike the prior art because of the following points. That is, in the adhesive paste composition of the present invention, the viscosity control is made of a plasticizer of less than 10% without a solvent, and the butadiene rubber having a molecular weight of 50,000 or more gives an adhesive force.
본 발명에서 제공하는 반도체 패키지용 접착 조성물을 이용하여 진행하는 반도체 패키징 과정은 이 분야에서 잘 알려져 있기 그 개요만을 아래에 간략하게 설명한다.The semiconductor packaging process that proceeds using the adhesive composition for semiconductor packages provided by the present invention is well known in the art, and only an outline thereof will be briefly described below.
스크린 screen 프린팅Printing 단계( step( S1S1 ))
피접착부재, 예컨대 PCB 기판, 리드프레임 등의 상면에 스텐실 마스크 등을 이용하여 0.2 cm/sec 속도로 본 발명의 접착 페이스트 조성물을 도포한다.The adhesive paste composition of this invention is apply | coated to the to-be-adhered member, for example, a PCB board | substrate, a lead frame, etc. using a stencil mask etc. at 0.2 cm / sec speed.
다이die 접착 단계( Gluing step ( S2S2 ))
상기 스크린 프린팅 공정이 완료된 다이 접착제 상면에 다이를 접착시킨다. The die is attached to an upper surface of the die adhesive on which the screen printing process is completed.
와이어wire 본딩Bonding 단계( step( S3S3 ))
상기 접착된 다이와 피접착부재 간을 와이어 본딩시킨다.Wire bonding between the bonded die and the member to be bonded is performed.
밀봉 단계(Sealing step ( S4S4 ))
상기 와이어 본딩이 완료된 결과물의 외부를 밀봉한다. 이러한 밀봉은 가장 일반적인 것이 에폭시 몰딩 컴파운딩(EMC) 공정으로서, 전술한 공정 조건 및 다이 접착제에 요구되는 물성 조건이 충족되면, 몰딩재 및 다이 접착제에 대한 내열성 향상을 위한 별도의 열적 큐어링 공정을 진행하지 않아도 요구되는 물성을 충족시킬 수 있다.The outside of the result of the wire bonding is completed is sealed. This sealing is the most common epoxy molding compounding (EMC) process, and if the above-described process conditions and physical properties required for the die adhesive are met, a separate thermal curing process is performed to improve the heat resistance of the molding material and the die adhesive. It can meet the required physical properties without proceeding.
전술한 단계를 경유하여 제조된 제품에 대해 성능을 평가한다. 예를 들어 내습 신뢰성의 경우, 세계 반도체 표준협회(JEDEC, Joint Electron Device Engineering Council)에서 제시하는 납 부재(Pb free)하에서 수분 저항성 시험(MRT, Moisture Resistance Test)에서 레벨 2 이상의 신뢰성이 나타나는지 평가할 수 있다.Performance is evaluated on the product produced via the above-described steps. For example, in the case of moisture resistance reliability, it is possible to evaluate whether the level 2 or higher reliability is shown in the Moisture Resistance Test (MRT) under Pb free proposed by the Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC). have.
이하 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 본 발명이 속하는 분야의 평균적 기술자는 아래 실시예에 기재된 실시 태양 외에 여러 가지 다른 형태로 본 발명을 변경할 수 있으며, 이하 실시예는 본 발명을 예시할 따름이지 본 발명의 기술적 사상의 범위를 아래 실시예 범위로 한정하기 위한 의도라고 해석해서는 아니된다. The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples. The average person skilled in the art to which the present invention pertains may change the present invention in various other forms in addition to the embodiments described in the following examples, and the following examples merely illustrate the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is given below. It is not to be construed as limiting the scope of the examples.
본 발명의 접착 페이스트용 조성물의 각 성분의 조성비가 페이스트의 접착 성능에 미치는 영향을 알아보기 위하여 본 발명에 따른 실시예 1~4 조성물을 아래 표 1과 같이 제조하여 비교예 1~2 조성물과 비교하였다. 비교예 1 내지 2의 각 조성물은 실시예 조성물과 동일한 성분을 가지고 있으나, 구성 성분 중 하나 또는 일부의 함량 범위가 이하 청구 범위에서 규정하는 범위를 벗어나는 것이 특징이다(함 량 범위를 벗어나는 성분은 아래 표 1에서 굵은 이탤릭체로 표시하였다). The composition ratio of each component of the composition for adhesive pastes of the present invention is determined by In order to determine the effect, the compositions of Examples 1 to 4 according to the present invention were prepared as in Table 1 below and compared with Comparative Examples 1 to 2 compositions. Each of the compositions of Comparative Examples 1 to 2 has the same components as the example compositions, but the content range of one or some of the components is out of the range defined in the claims below. In bold italicized in Table 1).
(중량%)Furtherance
(weight%)
[표 1의 설명] [Explanation of Table 1]
본 발명에서 사용된 접착제 조정물의 에폭시 수지는 액상 : 고상 에폭시 비율을 중량비 60 : 40으로 하였다. 액상 에폭시로는 비스페놀 A계와 비스페놀 F계 에폭시 수지를 1:1 비율로 혼합하여 사용하였으며, 고상 에폭시는 비스페놀 A계 에폭시 수지를 사용하였다. 무기 충전제로 1 ㎛ 이하 크기의 소수성 표면 처리된 실리카를 사용하였으며, 락톤은 부티로락톤을 사용하였다. 고무는 분자량 50,000의 카르복시기를 말단으로 하는 부타디엔-아크릴로니트릴계(CTBN) 고무를 사용하였다. 경화제는 페놀 경화제 및 아민계 경화촉진제를 사용하였다. 그밖에 기타 첨가제에는 커플링제, 착색제 등이 사용되었다.The epoxy resin of the adhesive modifier used in the present invention had a liquid: solid epoxy ratio of 60:40 by weight. As the liquid epoxy, bisphenol A-based and bisphenol F-based epoxy resins were mixed in a ratio of 1: 1, and a solid epoxy was used as a bisphenol A-based epoxy resin. Hydrophobic surface-treated silica having a size of 1 μm or less was used as the inorganic filler, and butyrolactone was used as the lactone. As the rubber, butadiene-acrylonitrile-based (CTBN) rubber having a carboxyl group having a molecular weight of 50,000 as a terminal was used. The curing agent used a phenol curing agent and an amine curing accelerator. As other additives, coupling agents, coloring agents, and the like were used.
실시예Example 1 One
에폭시 수지 20g, 유기 충진제(카르복시기를 말단으로 갖는 아크릴로니트릴계) 고무 10g, 무기 충진제 58g, 경화제 10g, 경화 촉진제 0.5g, 가소제 10g, 커플링제 2g, 착색제 3g의 성분 함량을 갖는 액상의 접착 조성물을 준비하였다. 이렇게 준비된 접착 페이스트 조성물을 스텐실을 이용하여 PCB 기판에 스크린 프린팅을 행하였다. 이후, 상기 페이스트 상에 크기 11.0 ㎜×11.0 ㎜의 실리콘 칩(다이)을 접착시킨다. 이때의 접착은 100 내지 130℃의 온도 조건에서 0.2 내지 2.0 초간 3 내지 7 kg의 하중으로 진행하였다. 이후, 접착력 및 다이 접착 특성을 평가한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Liquid adhesive composition having a component content of 20 g of epoxy resin, 10 g of organic filler (acrylonitrile based carboxyl group) rubber, inorganic filler 58 g, curing agent 10 g, curing accelerator 0.5 g, plasticizer 10 g, coupling agent 2 g, colorant 3 g Was prepared. The adhesive paste composition thus prepared was screen printed on a PCB substrate using a stencil. Thereafter, a silicon chip (die) having a size of 11.0 mm × 11.0 mm is bonded onto the paste. At this time, the adhesion was carried out under a load of 3 to 7 kg for 0.2 to 2.0 seconds at a temperature of 100 to 130 ℃. Then, the results of evaluating the adhesion and die adhesion characteristics are shown in Table 2 below.
실시예Example 2~ 2 ~ 비교예Comparative example 1 One
상기 실시예 1과 같이 제조하되, 다만 비교예의 경우 무기 충전제 및 가소제의 조성만을 달리하였다. Prepared as in Example 1, but in the case of Comparative Examples only the composition of the inorganic filler and the plasticizer was different.
상기 실시예와 비교예에 따라 스크린 프린팅한 결과물에 대해 하기 표 2와 같은 여러 항목에 대한 물성 평가를 행하였다. 하기 표 2의 각 시험은 다음과 같이 이루어졌다.Physical properties of various items as shown in Table 2 were evaluated for the result of screen printing according to the above Examples and Comparative Examples. Each test in Table 2 was made as follows.
프린팅Printing 특성 characteristic
광학 현미경으로 다이를 접착한 시료를 평가하였다. 프린팅 후 블리딩아웃(bleeding out), 테일링(tailing), 클로깅(clogging)의 평가 항목을 관측하였다. 각각 프린팅된 면 옆으로 페이스트 수지가 스며나오면 블리딩아웃이, 스크린 프린팅 시 페이스트가 늘어져 후면에 꼬리처럼 페이스트 프린팅 형상이 생기면 테일링이, 분화구 모양으로 프린팅이 되면 클로깅이 발생한 것으로 판정하였다. The sample which adhered the die by the optical microscope was evaluated. After printing, evaluation items of bleeding out, tailing, and clogging were observed. It was determined that the bleeding out when the paste resin oozed out to each printed surface, the tail was stretched when the screen was printed, and when the paste was printed like a tail on the back, the tailing was formed and the clogging occurred when the paste was printed in the crater shape.
칩 부착 특성Chip Attachment Characteristics
칩과 글래스를 부착한 후 육안으로 평가하였다. 칩 주변으로 접착액이 삐져나오지 않고, 글래스 부착 후 공극(void)이 전체 면적의 10% 이하이면 양호하다고 판정하였다.After attaching the chip and glass, it was evaluated visually. It was judged that the adhesive liquid did not stick out around the chip | tip, and it was favorable that the void after glass adhesion was 10% or less of the total area.
경화 후 깨짐 특성Cracking Characteristics after Curing
칩과 글래스를 부착한 다음 열 경화를 실시하여 광학 현미경으로 평가하였다. 칩 주변으로 접착액이 삐져나오지 않고, 글래스 부착 후 공극이 전체 면적의 10% 이하이면 양호하다고 판정하였다.The chip and glass were attached and then thermally cured and evaluated by an optical microscope. It was judged that the adhesive liquid did not stick out around the chip | tip, and it was favorable that the space | gap after glass adhesion was 10% or less of the total area.
상기 표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예의 경우에는 스크린 프린팅 특성, 칩 부착 특성과 경화 후 안정성이 매우 강하게 나타나고 있음을 알 수 있다. 이에 비해 비교예 1 및 2의 경우에는 공극 발생량이 상대적으로 많아 다이 접착 특성이 좋지 않음을 확인할 수 있다.As can be seen through Table 2, in the case of the embodiment of the present invention it can be seen that the screen printing characteristics, chip adhesion characteristics and stability after curing is very strong. On the contrary, in Comparative Examples 1 and 2, it is confirmed that the die adhesion characteristics are not good because the amount of void generation is relatively large.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 개시하였다. 본 명세서의 상세한 설명과 실시예에 사용된 용어는 해당 분야에서 평균적인 기술자에게 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적으로 쓰인 것일 뿐, 어느 특정 의미로 한정하거나 청구범위에 기재된 발명의 범위를 제한하기 위한 의도가 아니었음을 밝혀 둔다.As described above, an embodiment according to the present invention has been disclosed. The terminology used in the description and examples herein is for the purpose of describing the invention in detail to those skilled in the art, and is intended to limit the scope of the invention in any particular sense or in the claims. It was not intended.
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