KR101079068B1 - 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

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히로유키 다카하시
마사루 안자이
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신닛테츠가가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

접착성, 저이온성, 저장 안정성 등이 뛰어나며, 플립 칩 실장용 재료나 기판 접착용 재료로서 특히 적합하게 사용할 수 있는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물은, 하기 식 1로 표시된 에폭시 수지(A1) 및 1 분자 중에 글리시딜 에테르기를 2개 이상 가진 다른 에폭시 수지(A2)로 이루어지는, 상온에서 액상인 액상 에폭시 수지(A)와 1종 이상의 경화제 및 경화 촉매로 부터 선택되는 경화제류(B)를 주성분으로 하는 액상 에폭시 수지 조성물로서, 용제(C)를 0.1∼5중량% 함유하고, 상기 액상 에폭시 수지(A) 중의 에폭시 수지(A1)의 함유 비율이 5∼75중량%의 범위에 있다.
[식 1]
Figure 112005031620832-pat00001
(식에서, R1∼R5는 수소 원자, 탄소 수 1∼6의 탄화 수소기 또는 하기 식 2로 표시되는 기이며, R1∼R5 중 하나 이상은 하기 식 2로 표시되는 기임.)
[식 2]
Figure 112005031620832-pat00002
에폭시, 반도체, 플립 칩, 글리시딜 에테르기, 액상, 실장

Description

에폭시 수지 조성물 {EPOXY RESIN COMPOSITIONS}
본 발명은 전자 재료로 사용되는 반도체의 실장 및 접착재나 액상 밀봉재(encapsulant)용으로 적합한 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
반도체 밀봉용 수지로서 에폭시 수지를 함유하는 재료가 많이 이용되고 있다. 그리고, 최근의 반도체 장치의 고집적화에 따라서, 플립 칩(flip chip) 접속을 이용한 장치의 수요가 확대되고 있는데, 그 이유는 소형화에 아주 적합하며, 고밀도 실장이 가능하기 때문이다. 이러한 플립 칩 연결을 사용한 반도체 장치의 밀봉은, 베어 칩(bare chip)을 페이스 다운(face down) 방식으로 기판 상에 범프(bump) 등을 통하여 접속하고, 칩과 기판 사이의 간극에 액상 수지를 충전하는 방법이나, 기판 상에 수지를 도포한 후 칩을 실장하고 범프를 접속하는 방법 등이 있다. 이때, 전자의 경우에는 상기 칩과 기판 사이의 간극이 약 100㎛ 이하로 매우 좁고, 또한 후자의 경우에는 좁은 핏치(pitch) 범프 사이로 유입시켜 필렛(fillet)을 형성해야 하므로, 여기에 사용되는 수지 재료는 유동성이 양호한 것이 바람직하다. 그러므로, 상온에서 액상인 수지가 플립 칩 접속을 이용한 반도체 장치의 밀봉에 효과적이다.
최근에는 전자 기기가 더욱 소형화, 경량화함에 따라 반도체 장치도 고집적화, 고밀도화하고 있으며, 여기에 요구되는 신뢰성을 갖추기 위한 특성 또한 높아지고 있다. 그리고, 반도체 장치 주변부에서도 소량화, 경량화의 요구가 높아지고 있다. 예를 들면, 기판 상호간의 연결에는 일반적으로 커넥터가 사용되는데, 소형화, 경량화를 위해 접착제를 이용하는 경우가 있다. 이들 접착제에는 반도체 장치와 동일한 수준의 신뢰성이 요구되며, 기존의 접착제가 가진 특성으로는 이를 만족시킬 수 없는 경우도 있다.
반도체 장치에 있어서, 압력 쿠커 시험(Pressure Cooker Test; PCT)을 통과한 정도의 양호한 신뢰성이 요구되지만, 플립 칩 연결을 사용한 반도체에 있어서는 밀봉 수지가 PCT 과정에서 칩이나 기판으로부터 박리되거나, 이온 불순물에 의한 마이그레이션(migration)으로 신뢰성이 저하되는 경우가 있다. 그러므로, 밀봉 수지는 고접착성, 저이온성, 내습성, 내열성 등이 필요하지만, 일반적인 액상 에폭시 수지로서는 성능면에서 한계가 있다. 예를 들면, JP 5-218222A에는, 플립 칩 실장용으로 에폭시 수지를 사용하는 것이 기재되어 있지만, 통상의 에폭시 수지를 소개하는 데 그친다.
JP 11-29624A에는, 비스페놀 F형의 디글리시딜 에테르를 주성분으로 하고, 디글리시딜 에테르를 가지는 나프탈렌형 에폭시 수지와 산무수물 경화제를 이용한 내열성, 내습성을 개선한 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다.
또한, JP 4-53821A 및 JP 2004-83711A에는 크실렌 글리콜 디글리시딜 에테르를 이용한 액상 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있지만, 이들도 접착성의 향상이나 내열성, 내습성의 향상이 충분하지 않다.
본 발명의 목적은 플립 칩 실장용 재료나 기판 접착용 재료로서 매우 적합하게 사용할 수 있고, 접착성, 내열성, 내습성 등이 우수한 액상 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 특정의 복수 종의 에폭시 수지와 경화제 및 첨가제를 조합함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은, 하기 식 1로 표시된 에폭시 수지(A1) 및 1 분자 중에 글리시딜 에테르기를 2개 이상 가진 다른 에폭시 수지(A2)로 이루어지는 상온에서 액상의 액상 에폭시 수지(A)와 1종 이상의 경화제 및 경화 촉매로부터 선택되는 경화제류(B)를 주성분으로 하는 액상 에폭시 수지 조성물로서, 용제(C)를 0.1∼5중량% 함유하고, 상기 액상 에폭시 수지(A) 중의 에폭시 수지(A1)의 함유 비율이 5∼75중량%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물이다.
[식 1]
Figure 112005031620832-pat00003
(식에서, R1∼R5는 수소 원자, 탄소 수 1∼6의 탄화 수소기 또는 하기 식 2로 표시되는 기이며, R1∼R5 중 하나 이상은 하기 식 2로 표시되는 기이다.)
[식 2]
Figure 112005031620832-pat00004
여기에서, 1) 액상 에폭시 수지(A) 중의 전체 염소량이 900ppm 이하이며, 2) 액상 에폭시 수지(A)를 30∼98중량%, 경화제류(B)를 1∼70중량% 및 용제(C)를 0.1∼5중량% 포함하고, 3) 계면 활성제를 0.01∼3중량% 및/또는 실란 커플링제(silane coupling agent)를 0.01∼3중량% 함유하고, 4) 상기 에폭시 수지 조성물 100중량부에 대하여, 평균 입자 직경 30㎛ 이하의 구상(球狀) 실리카 10∼300중량부를 포함하는 것 중의 하나 이상을 만족시킴으로써, 바람직한 에폭시 수지 조성물을 제공한다. 이 에폭시 수지 조성물은 플립 칩 실장용 또는 기판 접착용으로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 상기의 에폭시 수지 조성물을 경화시킨 경화물도 본 발명에 포함된다.
이하 본 발명을 더욱 설명한다.
액상 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지(A1) 및 다른 에폭시 수지(A2)로 이루어진, 상온에서 액상인 에폭시 수지(A), 경화제류(B) 및 용제(C)를 필수 성분으로 함유한다. 필수 성분 중에서 에폭시 수지(A) 및 경화제류(B)를 주성분으로 한다. 임의 성분으로서 계면 활성제나 실란 커플링제 등을 소량 함유할 수 있다.
구상 실리카를 배합한 에폭시 수지 조성물은, 상온에서 유동성을 가지며, 액상 또는 슬러리상인 것이 바람직하다. 임의 성분으로서 구형 실리카 이외의 충전재(filler) 등을 소량 함유할 수 있다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 액상인 것이 바람직하지만, 구형 실리카 등의 고체를 다량으로 배합한 경우에는 액상이 아니어도 좋다.
에폭시 수지(A1)는 상기의 식 1로 표시되며, 식에서, R1∼R5는 1개 이상, 바람직하게는 1∼2개가 상기의 식 2로 표시되는 기이며, 그 이외에는 탄소 수 1∼6개의 탄화 수소기 또는 수소 원자이다. 탄화 수소기로서는 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기, 페닐기 등을 예를 들 수 있다.
1 분자 중에 글리시딜 에테르기를 2개 이상 가진 다른 에폭시 수지(A2)는 구체적으로는, 1,5-나프탈렌디올, 1,6-나프탈렌디올, 2,7-나프탈렌디올로 대표되는 나프탈렌디올이나 이들의 각 이성질체; 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S, 플루오렌(fluorene)비스페놀, 4,4'-비페놀, 2,2'-비페놀, 하이드로퀴논, 레조르신(resorcin) 등의 2가 페놀류; 나프탈렌트리페놀이나 이들의 각 이성질체; 트리스-(4-히드록시페놀)메탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 페놀 노볼락, o-크레졸 노볼락 등의 3가 이상의 페놀류; 테트라브로모비스페놀 A 등의 할로겐가 비스페놀류로부터 유도되는 글리시딜 에테르 화합물을 예를 들 수 있다. 또 지방족계 에폭시 수지 유도체나 지환족계(alicyclic) 에폭시 수지 유도체도 사용할 수 있다.
이들 에폭시 수지(A2)는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것도 가능한데, 상온에서 액상인 것이 바람직하다. 즉, (A2) 성분의 1종으로서 고형상 에폭시를 이용할 수도 있지만, 이 경우에도 혼합 상태로 상온에서 액상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 에폭시 수지(A)로서, 에폭시 수지(A1) 및 에폭시 수지(A2)를 병용하지만, 이 혼합물이 상온에서 액상이어야 한다. 그러나, 에폭시 수지(A1) 성분 및 에폭시 수지(A2) 성분의 어느 한 쪽이 고체이거나, 에폭시 수지(A1) 및 에폭시 수지(A2)를 구성하는 복수의 에폭시 수지 중 1개 이상이 고체일지라도, 이들로 이루어진 에폭시 수지(A)는 액상인 것이 좋다. 고형상 에폭시의 사용량은 에폭시 수지(A) 중 70중량% 이하인 것이 좋다. 내열성이나 접착성 향상 등의 면을 고려하면, 에폭시 수지(A) 중 에폭시 수지(A1)의 함유 비율은 5∼75중량%의 범위인 것이 바람직하다. 에폭시 수지(A1)의 비율이 5중량% 미만이면, 기판 등의 피착물에 존재하는 미세한 요철이나, 용제로 인해 형성된 미세한 거친 면에 비교적 저분자량인 에폭시 수지(A1)가 침투할 수 없기 때문에 접착성 향상의 효과를 충분히 얻을 수 없고, 에폭시 수지(A1)의 비율이 75중량%를 초과하면 조성물의 내열성에 문제가 생긴다. 그리고 에폭시 수지(A)의 일 성분으로서 글리시딜기를 1개만 가지는 에폭시 수지를 본 발명의 효과를 훼손하지 않는 범위에서 소량 배합해도 문제되지 않는다.
액상의 에폭시 수지(A)에 포함되는 전체 염소량은 900ppm 이하인 것이 바람직하다. 에폭시 수지 조성물의 이온성 불순물은 반도체 실장 후의 신뢰성 저하(이 온 마이그레이션)의 주원인이며, 특히 염소 이온을 감소시켜야 한다. 또한, 염소량이 많으면 겔화에 소요되는 시간에는 큰 영향을 미치지 않지만, 불균일하게 경화되는 경향이 있으므로 기계적 물성을 떨어뜨린다. 염소 이온 및 결합성 염소도 포함하는 전체 염소량은 가능하면 적은 것이 바람직하지만, 반도체 밀봉용 등급으로 이용되는 경우에는 전체 염소량을 900ppm 이하, 바람직하게는 500ppm 이하로 하는 것이 좋다.
본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물은 경화제 및 경화 촉매로부터 선택되는 1개 이상의 경화제류(B)를 함유한다. 경화제류(B)로는 일반적으로 에폭시 수지에 이용되는 화합물, 예를 들면, 산무수물계 화합물, 페놀계 화합물, 아민계 화합물, 이미다졸계 화합물이나, 잠재성 경화제 및 잠재성 경화 촉매 등을 들 수 있다. 경화제 및 경화 촉매는 액상의 에폭시 수지(A)에 용해 가능한 것이 바람직하지만, 고체 상태로도 미세하게 분쇄된 것이면 사용 가능하다.
산무수물계 화합물을 예를 들면, 테트라하이드로무수프탈산, 헥사하이드로무수프탈산 또는 엔도메틸렌테트라하이드로무수프탈산의 산무수물 또는 그 탄화 수소환 상에 치환기를 가진 유도체, 무수프탈산 또는 무수프탈산의 벤젠환 상에 치환기를 가진 유도체, 무수숙신산 또는 무수숙신산의 탄화 수소 사슬에 치환기를 가진 유도체, 메틸무수하이믹산(methylhimic anhydride), 무수나딕산(nadic anhydride), 무수트리멜리트산(trimellitic anhydride) 등으로 이루어지는 산무수물을 들 수 있다.
페놀계 화합물을 예를 들면, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 플루오렌 비스페놀, 4,4'-비페놀, 2,2'-비페놀, 하이드로퀴논, 레조르신, 나프탈렌디올 등의 2가의 페놀류; 또는 트리스(4-히드록시 페닐)메탄, 1,1,2,2-테트라키스(4-히드록시페닐)에탄, 페놀 노볼락, o-크레졸 노볼락, 나프톨 노볼락, 폴리비닐 페놀 등으로 대표되는 3가 이상의 페놀류; 또한 페놀류, 나프톨류 또는 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 플루오렌비스페놀, 4,4'-비페놀, 2,2'-비페놀, 하이드로퀴논, 레조르신, 나프탈렌디올 등의 2가의 페놀류의 포름알데히드, 아세트알데히드, 벤즈알데히드, p-히드록시벤즈알데히드, p-크실렌 글리콜 등의 축합제로부터 합성되는 다가의 페놀성 화합물이 있다.
아민계 화합물을 예를 들면, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐프로판, 4,4'-디아미노디페닐술폰, m-페닐렌디아민, p-크실렌디아민 등의 방향족 아민; 에틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민 등의 지방족 아민계 화합물이나 디시안디아미드를 들 수 있다.
이미다졸류를 예들 들면, 2-메틸이미다졸, 4-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2,4-디메틸이미다졸 및 2-페닐이미다졸 등을 들 수 있다.
잠재성 경화제 및 잠재성 경화 촉매를 예를 들면, 평균 입자 직경 2∼15㎛의 미립자상 화합물을 우레탄계 폴리머나 아크릴계 폴리머로 구성된 마이크로 캡슐 막으로 피막한, 상온에서의 저장 안정성이 뛰어난 마이크로 캡슐 형태, 아민 부가물(adduct)형 등의 잠재성 경화제를 들 수 있다. 그 외의 경화 촉매로서는 유기 포스핀(phosphine)류나 루이스산류 등도 사용할 수 있다.
이 중 잠재성 경화제 및 잠재성 경화 촉매는, 에폭시 수지 조성물의 저장 시 와 실장 공정에 있어서 저온 영역에서의 안정성을 유지할 수 있고, 신속하게 경화되므로 반도체 소자와 배선 기판의 실장 공정에서의 양호한 작업성과 속경화성을 실현할 수 있다. 특히 본 발명에 있어서는, 실장성이나 안정성의 면에서 마이크로 캡슐 형태의 잠재성 경화제 및 잠재성 경화 촉매를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 경화제류(B)를 1종 또는 2종 이상 병용할 수도 있다. 단, 산무수물류는 조성물의 점도를 낮추는 데 효과적이지만, 내습성이나 저장 안정성을 저하시키므로 경화제(B)에 대하여 70중량% 이하, 바람직하게는 50중량% 이하로 배합하는 것이 좋다. 본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물에 있어서의 경화제 및 경화 촉매(B)의 합계 배합량은 에폭시 수지(A) 100중량부에 대하여 1∼140중량부의 범위인 것이 좋다.
본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물에 용제(C)를 0.1∼5% 첨가한다. 용제(C)의 선정에 있어서는, 반도체 장치 제작에 사용하는 수지 조성물을 경화시키는 온도보다 비점이 낮은 것이 바람직하고, 또한 기판 등의 피착물에 대해서는 용해성을 가지거나 용해도 계수(solubility parameter)에 가까운 것이 바람직하다. 용제는 에폭시 수지를 주로 하는 수지 성분에 가용 또는 상용인 용제이면 되지만, 수지 조성물을 경화시키는 온도보다 비점이 높으면 반도체 장치 내에 용제가 잔류하여, 신뢰성을 저하시킬 수 있으므로 비점은 280℃ 이하, 바람직하게는 100∼250℃의 범위인 것이 좋다. 용해도 계수는 피착물에 따라 다르지만, 폴리이미드나 에폭시 수지 등의 유기물이 성분 중에 포함되어 있는 경우 7∼14cal/mol의 범위인 것이 좋다. 용제의 첨가량은 0.1중량% 이하이면 접착성 향상의 효과를 기대할 수 없으며, 과잉으로 첨가하면 저장 안정성이 저하되는 경향이 있으므로 0.1∼5중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
사용되는 용제는 구체적으로는 피롤리돈류, 락톤류, 푸란류, 포름아미드류, 아세트아미드류, 술폭시드류, 글라임(glyme)류, 셀로솔브(cellosolve)류, 글리콜 에테르류, 옥산(oxane)류 등을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물에는 필요에 따라서, 반응 첨가 성분으로서 계면 활성제 0.01∼3중량% 또는 실란 커플링제 0.01∼3중량%를 단독 또는 병용하여 사용할 수 있다.
계면 활성제는 피착체와 습윤성을 향상시킴으로써 접착력을 좋게 한다. 계면 활성제의 종류로는 음이온계, 양이온계, 비이온계, 양이온계 중에서도 비이온계가 적합하며, 1종 또는 2종 이상 혼합해서 사용할 수 있다. 계면 활성제는 액상 에폭시 수지에 가용성인 것이 바람직하다.
커플링제는 실리콘 칩에 대하여 접착력과 내습성을 향상시킨다. 커플링제로서는 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 그 유도체를 사용하는 것이 적합하며, 액상 에폭시 수지에 가용성인 것이 바람직하다.
상기의 액상 에폭시 수지 조성물을 특정의 용도, 특히 FR-4로 대표되는 경질 기판에 플립 실장용 재료로서 사용하는 경우 등에는 충전재를 포함시키는 것이 바람직하다. 충전재를 예를 들면, 구형 또는 파쇄상의 용융 실리카, 결정 실리카 등의 실리카 분말, 알루미나 분말, 유리 분말, 금속 분말 등을 사용할 수 있지만, 이 들 중에서도 구형 실리카를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이 경우의 구형 실리카의 입자 직경의 범위는 30㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이하인 것이 좋다. 충전재의 사용량은 충전재를 배합하지 않은 에폭시 수지 조성물 100중량부에 대하여 10∼300중량부가 바람직하고, 50∼200중량부가 더욱 바람직하다.
충전재를 배합한 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 필요에 따라 카본 블랙 등의 착색제, 할로겐화 화합물이나 삼산화 안티몬 등의 난연제, 실리콘 오일이나 아크릴 고무 등의 저응력화제, 스테아르산 칼슘 등의 윤활제나 도전성 입자를 배합할 수 있다.
도전성 입자를 예를 들면, Au, Ag, Cu, Ni, W, 땜납(solder) 등의 금속 입자나 이들 금속 입자 표면에 Au나 Pd 등의 박막을 증착이나 도금에 의해 형성한 금속 입자, 폴리스티렌이나 폴리디비닐벤젠 등의 고분자 핵재에 Au, Cu, Ni, 땜납 등의 도전층을 형성한 도전성 입자를 사용할 수 있다.
본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물은 상기한 액상 에폭시 수지(A), 경화제류(B) 및 용제(C)를 필수 성분으로 하며, 각 성분의 바람직한 함유 비율은 아래와 같다.
액상 에폭시 수지(A): 30∼98중량%, 바람직하게는 55∼94중량%
경화제류(B): 1∼70중량%, 바람직하게는 5∼45중량%
용제 (C): 0.1∼5중량%, 바람직하게는 1∼3중량%
본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물 및 이에 충전재를 배합한 에폭시 수지 조성물은 점도가 낮으므로 플립 칩 실장용 또는 기판 접착용으로 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 경화물은 가열 또는 가열 성형하여 얻어진다.
실시예
이하 본 발명의 실시예를 제시하여, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
그리고, 실시예에서 각종 특성 평가는 하기의 방법을 따랐다.
전체 염소량(TCI)
에폭시 수지에 과잉 수산화 칼륨의 프로필렌 글리콜 용액을 첨가하여 충분히 반응시켜서 생성시킨 염화 칼륨을 질산은 수용액으로 전위차 적정함으로써, 에폭시 수지에 포함되는 전체 염소량을 측정했다.
접촉각(CA)
습윤성을 평가하기 위해서 폴리이미드 기판 상에 에폭시 수지 조성물을 적하시킨 후에, 액체의 접촉각을 측정했다.
저장 안정성(SS)
수지 조성물의 제조 직후와 25℃에서 10일 경과 후의 점도(회전수 5rpm)를 E형 점도계를 사용하여 측정하고, 점도 증가율로부터 저장 안정성을 구했다. 표에서 나타낸 수치는 (10일 경과 후의 점도)/(제조 직후의 점도) × 100의 계산식으로 구했다.
접착성(AD)
각 피착물에 수지 조성물을 도포한 후, 높이 약 30㎛의 범프를 코너에 배치한 10mm×1mm의 칩을 상기 상기 수지 조성물이 도포된 피착물에 장착하여 200℃에서 30분 동안 경화시켜 접착력(90˚필(peel))을 측정했다. ADPI는 폴리이미드 기 판에 대한 접착성을 나타내고, ADC는 칩에 대한 접착성을 나타내고, ADFR은 FR-4애 대한 접착성을 나타낸다.
유리 전이점(Tg), 선팽창 계수(CTE)
수지 조성물을 200℃에서 30분 동안 경화시킨 길이 10mm의 시험편을 TMA에 제공해 유리 전이점(Tg)과 Tg 전후의 선팽창 계수(CTE)를 측정했다. CTE1은 ＜Tg에서의 CTE를 나타내고, CTE2는 ＞Tg에서의 CTE를 나타낸다.
굴곡 강도(FS), 굴곡 탄성율(FM)
수지 조성물을 200℃에서 30분 동안 경화시킨 길이 100mm×10mm×4mm의 시험편을 64mm의 스팬(span)으로 3점 벤딩 시험(three-point bending test)을 통해서 굴곡 강도, 굴곡 탄성율을 측정했다.
내열 충격성(PCT)
내열 충격성의 평가는 폴리이미드 기판 상에 에폭시 수지 조성물을 도포한 후에 칩의 실장과 범퍼를 접속시켜 얻은 플립 칩 실장품을 포화 수증기 분위기에서 121℃, 2기압의 압력 쿠커 시험(PCT)을 행한 후, 불량 발생율(불량수/시료수)을 조사하였다.
실시예에서 사용한 화합물의 약호는 아래와 같다.
PXGDG: p-크실렌 글리콜 디글리시딜 에테르
BPAG: 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 화합물
BPFG: 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르 화합물
MCMI: 잠재 경화성 2-메틸이미다졸 경화제
NMP: N-메틸피롤리돈
NDAM: N,N-디메틸아세트아미드
DEGDME: 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르
EGME: 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르
NS: 비이온성 계면 활성제
SC: 실란 커플링제
SiO2: 구형 실리카
PL: 폴리이미드
실시예 1∼2
에폭시 수지(A1)로서 액상의 PXGDC를, 에폭시 수지(A2)로서 액상의 BPAG 및 액상의 BPFG를, 경화제류(B)로서 우레탄계 폴리머의 마이크로 캡슐 막으로 피막한 5㎛의 미립자상 2-메틸이미다졸(MCMI)을, 용제(C)로서 NMP를 사용하여, 표 1에 나타낸 배합(중량부)으로 혼합하여 액상 에폭시 수지 조성물을 제조했다. 얻어진 에폭시 수지 조성물의 상온에서의 성상을 육안 관찰했는데, 플립 칩 실장시에 형상이 변화하는 정도의 액상성을 가지고 있었다. 이 액상 에폭시 수지 조성물을 사용하여 200℃에서 30분 동안 성형하여, 경화물 시험편을 얻은 후 각종 물성 측정에 사용했다.
비교예 1∼3
에폭시 수지의 배합량을 표 1에 나타낸 비율로 변화시켜, 실시예 1∼2와 동 일하게 배합, 혼합, 성형하여 평가했다.
실시예 3 및 비교예 4∼6
용제(C)의 배합량을 변화시켜 표 1에 나타낸 비율로 실시예 1∼2와 동일하게 배합, 혼합, 성형하여 평가했다.
표 1
Figure 112005031620832-pat00005
실시예 4∼6
용제(C)의 종류를 변화시켜 표 2에 나타낸 비율로 실시예 1∼2와 동일하게 배합, 혼합, 성형하여 평가했다.
실시예 7∼8
계면 활성제를 배합하고 실시예 1∼2와 동일하게 표 2에 나타낸 비율로 배합, 혼합, 성형하여 평가했다.
실시예 9∼10
실란 커플링제를 배합하고 실시예 1∼2와 동일하게 표 2에 나타낸 비율로 배합, 혼합, 성형하여 평가했다.
실시예 11∼12
구형 실리카를 배합하고 실시예 1∼2와 동일하게 표 2에 나타낸 비율로 배합, 혼합, 성형하여 평가했다.
결과를 표 2에 표시하였다.
표 2
Figure 112005031620832-pat00006
실시예 1∼12에서 얻어진 에폭시 수지 조성물을 사용하여 기판과 칩을 열압착하여 플립 칩을 제조하였다. 얻어진 것은 양호한 필렛을 형성했으며, 칩 아래의 수지층 내에는 보이드(void)가 형성되지 않음을 알 수 있었다.
본 발명의 수지 조성물은 접착성, 저이온성, 저장 안정성 등이 우수하다. 그리고, 이 수지 조성물은 플립 칩 실장용 재료나 기판 접착용 재료로서 매우 적합하게 사용할 수 있고, 플립 칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 전자 기기의 소형화, 경량화에 따른 반도체 장치의 고집적화, 고밀도화에 적합하게 사용할 수 있으므로 그 공업적 가치가 매우 높다.

Claims (8)

  1. p-크실렌 글리콜 디글리시딜 에테르인 에폭시 수지(A1), 및 1 분자 중에 글리시딜 에테르기를 2개 이상 가진 다른 에폭시 수지(A2)로 이루어지는, 상온에서 액상인 액상 에폭시 수지(A)와;
    잠재성 경화제 및 잠재성 경화 촉매의 1 종 이상으로부터 선택되는 경화제류(B); 및
    비점이 100~250℃의 범위에 있고, 용해도 계수가 7~14 cal/mol의 범위에 있는 용제(C)
    를 포함하는 액상 에폭시 수지 조성물로서,
    상기 용제(C)를 0.1∼5 중량% 함유하고, 상기 액상 에폭시 수지(A) 중의 에폭시 수지(A1)의 함유 비율이 5∼75 중량%의 범위에 있고, 액상 에폭시 수지(A)를55~94 중량%, 그리고 경화제류(B)를 5~44.9 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액상 에폭시 수지(A) 중의 전체 염소량이 900 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용제(C)를 1∼3 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    계면 활성제 0.01∼3 중량%, 실란 커플링제(silane coupling agent) 0.01∼3중량%, 또는 이들 둘 다를 함유하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  5. 제1항에 기재된 에폭시 수지 조성물 100 중량부; 및
    평균 입자 직경 30㎛ 이하의 구상(球狀) 실리카 10∼300 중량부
    를 포함하는 에폭시 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    플립 칩 실장용 또는 기판 접착용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    플립 칩 실장용 또는 기판 접착용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  8. 제1항에 기재된 에폭시 수지 조성물을 경화시킨 경화물.
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