KR101139759B1 - Resin composition for no-flow underfill - Google Patents

Resin composition for no-flow underfill Download PDF

Info

Publication number
KR101139759B1
KR101139759B1 KR1020090088950A KR20090088950A KR101139759B1 KR 101139759 B1 KR101139759 B1 KR 101139759B1 KR 1020090088950 A KR1020090088950 A KR 1020090088950A KR 20090088950 A KR20090088950 A KR 20090088950A KR 101139759 B1 KR101139759 B1 KR 101139759B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
underfill
acid
weight
epoxy
resin composition
Prior art date
Application number
KR1020090088950A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110031622A (en
Inventor
홍승우
김우석
문기정
전해상
Original Assignee
도레이첨단소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도레이첨단소재 주식회사 filed Critical 도레이첨단소재 주식회사
Priority to KR1020090088950A priority Critical patent/KR101139759B1/en
Publication of KR20110031622A publication Critical patent/KR20110031622A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101139759B1 publication Critical patent/KR101139759B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods 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 bump connector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3412Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
    • C08K5/3415Five-membered rings
    • C08K5/3417Five-membered rings condensed with carbocyclic rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods 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
    • H01L2224/8319Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192Arrangement 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 칩의 배선을 보호 및 강화하기 위한 비유동성 언더필 수지 조성물(no-flow underfill)에 관한 것이다. 본 발명에서는 에폭시수지와 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제를 포함하는 비유동성 언더필용 수지 조성물(no-flow underfill)을 제공한다. 본 발명의 비유동성 언더필용 수지 조성물은 솔더링 공정 온도에서 신속하게 경화가 가능하며, 경화 후 내크랙성(crack resistance) 및 내열 안정성이 우수하다.The present invention relates to a non-flow underfill resin composition (no-flow underfill) for protecting and strengthening wiring of a semiconductor chip. The present invention provides a non-flow underfill resin composition (no-flow underfill) comprising an epoxy resin and an acid hardener having an imide bond structure. The non-flowable underfill resin composition of the present invention can be cured quickly at a soldering process temperature, and has excellent crack resistance and thermal stability after curing.

반도체, 비유동성 언더필, 이미드 결합 구조, 산경화제, 에폭시 수지 Semiconductor, non-flowable underfill, imide bond structure, acid hardener, epoxy resin

Description

비유동성 언더필용 수지조성물{RESIN COMPOSITION FOR NO-FLOW UNDERFILL}Non-flowable underfill resin composition {RESIN COMPOSITION FOR NO-FLOW UNDERFILL}

본 발명은 반도체칩과 기판의 접착에 사용되는 비유동성 언더필용 수지조성물 및 이를 이용한 플립칩 패키지 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제를 포함하여 실온에서의 오랜 작업수명 및 열사이클 공정중의 양호한 신뢰성을 나타낼 수 있는 비유동성 언더필용 수지조성물 및 이를 이용한 플립칩 패키지 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a non-flowable underfill resin composition used for bonding a semiconductor chip and a substrate, and a flip chip package assembly using the same, and more particularly, to a long service life at room temperature including an acid hardener having an imide bond structure. And a resin composition for non-flowable underfill and a flip chip package assembly using the same, which can exhibit good reliability during a heat cycle process.

반도체 조립체는 통상 리드 프레임(lead frame) 또는 패키지 기판(package substrate)과 같은, 인쇄회로 기판(printed circuit board)에 전기적으로 연결되며 상기 리드프레임 또는 패키지 기판상에 실장된 집적 회로 부품을 포함한다. 소형 경량화 고기능화가 요구되고 있는 전자제품의 경향에 이러한 직접회로 부품의 실장에도 실장 면적을 줄이면서도 신호 입출력(input-output) 단자의 수를 늘리는 방법이 요구되고 있다. 이 때문에, 반도체소자를 와이어 본딩에 의해 리드 프레임에 전기적으로 연결하고, 에폭시 수지(epoxy resin)나 세라믹스(ceramics)등으로 몰드(mold)한 반도체 장치에 대신해서, 베어(bare)칩을 그대로 실장하는 플립 칩 방 식(flip chip package)이 주류로 되어가고 있다.The semiconductor assembly typically includes an integrated circuit component electrically connected to a printed circuit board, such as a lead frame or package substrate, mounted on the lead frame or package substrate. In the trend of electronic products requiring small size, light weight, and high functionality, there is a demand for a method of increasing the number of signal input / output terminals while reducing the mounting area of such integrated circuit components. For this reason, the bare chip is mounted as it is instead of the semiconductor device electrically connected to the lead frame by wire bonding and molded with epoxy resin, ceramics, or the like. Flip chip packages are becoming mainstream.

플립칩 패키지 방법(flip chip package)은 반도체칩 상의 본딩 패드(bonding pad)와 기판 상의 패드를 도전성 범프(conductive bump)를 이용하여 전기적으로 접속하는 것으로서, 도전성 범프를 통하여 전기적인 접속과 반도체 칩의 기판 부착을 동시에 할 수 있다. 그러나 반도체 칩, 배선 재료, 및 패키지 기판의 열팽창 계수(CTE: coefficient of thermal expansion) 차이로 인한 미스매치(mismatch)가 발생한다는 것이 문제가 되어 왔다. 이에 따라, 전술한 바와 같은 미스매치 문제를 해결하고 금속배선 또는 도전성 폴리머(conductive polymer)를 통한 전기적 접속을 물리적으로 지지하기 위해서, 상기 전기적 접속부 주위로, 상기 반도체 칩과 패키지 기판 사이의 틈에 밀봉 물질을 충전시킨다. 이러한 물질은 언더필(underfill)로서 알려져 있으며, 이러한 언더필을 이용함으로써 접합부(solder joint)의 피로수명을 연장시킬 수 있다. 언더필 방법으로는 일반적으로 에폭시수지(epoxy resin) 등의 액체상태의 언더필 물질을 반도체 칩과 패키지 기판 사이에 주입한 후 경화시켜 반도체 칩과 패키지 기판 사이에 고착시키는 모세관 유동(capillary flow) 언더필 방법이 주로 사용되고 있다.The flip chip package method is a method of electrically connecting a bonding pad on a semiconductor chip and a pad on a substrate using conductive bumps. The substrate can be attached at the same time. However, it has been a problem that mismatches occur due to differences in coefficient of thermal expansion (CTE) of semiconductor chips, wiring materials, and package substrates. Accordingly, in order to solve the mismatch problem described above and to physically support the electrical connection through the metallization or the conductive polymer, the gap between the semiconductor chip and the package substrate is sealed around the electrical connection. Charge the material. Such materials are known as underfills, and the use of such underfills can extend the fatigue life of the solder joints. In general, the underfill method is a capillary flow underfill method in which a liquid underfill material such as an epoxy resin is injected between a semiconductor chip and a package substrate, and then cured to adhere between the semiconductor chip and the package substrate. Mainly used.

종래의 모세관 유동 언더필을 적용하는 경우, 언더필의 주입 및 공급한 언더필의 경화 반응은 금속 솔더(solder) 또는 도전성 폴리머가 리플로우(reflow)되어 배선을 형성한 다음에 수행된다. 정해진 양의 언더필 물질을 전자 부품 조립체의 하나 이상의 가장자리면을 따라 공급하면, 상기 반도체 칩과 패키지 기판 사이의 갭(gap)에서의 모세관 작용에 의해 상기 언더필 물질이 내부로 끌려 들어간다. 통 상적으로, 플립 칩 패키지는 대부분 전술한 모세관 유동 언더필이 적용되고 있다.In the case of applying a conventional capillary flow underfill, the curing reaction of the underfill injected and supplied underfill is performed after the metal solder or conductive polymer is reflowed to form the wiring. When a predetermined amount of underfill material is supplied along one or more edges of the electronic component assembly, the underfill material is drawn in by capillary action in the gap between the semiconductor chip and the package substrate. In general, flip chip packages are mostly subjected to the capillary flow underfill described above.

보다 효과적인 방법으로써 이른바, 비유동성 플럭싱 언더필(no-flow fluxing underfill)을 이용한 충진방법이 제안되었다. 도1은 비유동성 플럭싱 언더필 방법에 관한 모식도이다. 도1에서, 비유동성 언더필 적용의 첫 단계는 언더필 수지 조성물(11)을 패키지 기판(14) 상에 도포하는 단계이다. 두 번째 단계로서, 플립칩(15)과 상기 언더필 수지 조성물이 도포된 패키지 기판의 금속패드부(12)를 정렬(align)하는 단계이다. 플립칩 정렬기(flip chip alignment)를 사용하여 플립칩의 솔더 범프(16)와 패키지 기판의 금속 패드(12)가 각각 대응하도록 위치시키고, 플립칩과 패키지 기판이 수평을 이루도록 조정한다. 비유동성 언더필 공정의 최종 단계는 상기 정렬된 플립칩과 패키지 기판을 본딩(bonding)한 뒤, 이어지는 솔더 리플로우(solder reflow) 오븐을 통과하면서 솔더링을 통한 전기적인 접속을 완성하고 동시에, 언더필 수지 조성물을 경화하는 단계이다.As a more effective method, a so-called filling method using no-flow fluxing underfill has been proposed. 1 is a schematic diagram of a non-flowable fluxing underfill method. In FIG. 1, the first step of applying the non-flowable underfill is applying the underfill resin composition 11 onto the package substrate 14. As a second step, the flip chip 15 and the metal pad part 12 of the package substrate to which the underfill resin composition is applied are aligned. Flip chip alignment is used to position the solder bumps 16 of the flip chip and the metal pads 12 of the package substrate to correspond, respectively, and adjust the flip chip and the package substrate to be horizontal. The final step of the non-flowable underfill process is to bond the aligned flip chip and package substrate and then through the solder reflow oven to complete the electrical connection through soldering and at the same time, underfill resin composition It is the step of curing.

도1의 비유동성 플럭싱 언더필 방법으로는 반도체 칩을 접착하는 마지막 단계에서 고온을 이용하여 반도체 단자부와 패키지 기판의 단자부를 재유동화(reflow)하고 금속 접합을 형성시킴으로써 전기적으로 연결하는 금속 접합 연결법(metal-joint connection)이 제안되고 있다. 금속 접합 연결법으로는 통상, 반도체 칩의 솔더 범프(solder bump)와 패키지 기판 금속 패드 사이가 리플로우 오븐(reflow oven)을 통과하면서 재유동화되고 이어서 접합되는 솔더 조인트(solder-joint)가 제안되고 있다. 모세관 현상에 의존하여 언더필을 주입하는 종래의 모세관 유동 언더필 프로세스는 실장하는 반도체 칩의 사이즈에 제한이 있는 것과 달리 상기와 같은 비유동성 언더필 프로세스에서는 실장하는 반도체 부품의 면적에 제한이 없으며, 충진시간 및 경화시간을 비약적으로 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 상기 비유동성 언더필 프로세스의 금속 접합 연결법의 경우 종래 모세관 유동 언더필 프로세스에서 사용하는 솔더 조인트를 통한 연결을 그대로 채택함으로써 단자간 접속신뢰성이나 단자 연결 부위간의 절연신뢰성에 있어서 검증된 방법이다.In the non-flowable fluxing underfill method of FIG. 1, a metal junction connection method of electrically connecting a semiconductor terminal portion and a terminal portion of a package substrate by reflowing and forming a metal junction using a high temperature in the final step of bonding the semiconductor chip ( metal-joint connection) has been proposed. As a metal joint connection method, a solder joint has been proposed, in which a solder bump of a semiconductor chip and a package substrate metal pad are reflowed while passing through a reflow oven, and then joined. . Conventional capillary flow underfill process that injects underfill depending on capillary phenomenon has no limitation on the size of semiconductor chip to be mounted. However, in the above non-flowable underfill process, there is no limitation on the area of the semiconductor component to be mounted. There is an advantage that can significantly reduce the curing time. In addition, the metal-joint connection method of the non-flowable underfill process is a method proven in connection reliability between terminals and insulation reliability between terminal connection portions by adopting a connection through a solder joint used in a conventional capillary flow underfill process.

금속 접합 연결법을 이용하는 비유동성 언더필 프로세스에서는 전술한 솔더링 및 언더필의 경화 단계의 수행 시에 상기 언더필 물질의 적절한 점도 및 적절한 경화 속도를 유지하는 것이 관건이다. 반도체 부품과 패키지 기판 사이의 솔더를 용융시켜, 접속을 쉽게 형성할 수 있도록 하기 위해서는 언더필이 약 2,000~6,000cps의 저점도 상태를 유지해야 한다. 또한, 상기 언더필의 경화 반응은 상기 솔더가 경화된지 너무 오랜 시간이 경과한 후에 일어나서는 안되며, 솔더가 용융된 다음, 1회의 재유동화 단계로 상기 언더필이 신속하게 경화되는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 언더필은 상기 솔더 마스크(solder mask), 솔더 및 반도체 부품의 부동태화막에 우수한 부착성을 제공해야 한다. In a non-flowable underfill process using a metal bonded connection, it is key to maintain the appropriate viscosity and the appropriate curing rate of the underfill material when performing the soldering and curing of the underfill described above. In order to melt the solder between the semiconductor component and the package substrate so that the connection can be easily formed, the underfill must maintain a low viscosity of about 2,000 to 6,000 cps. In addition, the curing reaction of the underfill should not occur after too long time that the solder is cured, it is preferable that the underfill is quickly cured in one reflow fluidization step after the solder is melted. In addition, the underfill should provide excellent adhesion to the solder mask, the passivation layer of the solder and semiconductor components.

이에, 본 발명자들은 산경화제를 포함하는 에폭시수지를 언더필용으로 사용하는 경우 일정한 점도를 유지하면서도 경화속도가 빠르면서도, 부착성이 우수하여 플립칩 패키지 조립체의 내열 안정성 및 기계적 강도가 향상된 본 발명에 이르게 되었다.Thus, the inventors of the present invention improved the heat resistance stability and mechanical strength of the flip chip package assembly with excellent adhesion while maintaining a constant viscosity when using an epoxy resin containing an acid hardener for underfill. It came.

본 발명의 목적은 플립칩 패키지 조립체의 내열 안정성 및 기계적 강도가 향상된 비유동성 언더필용 수지 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a non-flowable underfill resin composition having improved thermal stability and mechanical strength of a flip chip package assembly.

본 발명의 다른 목적은 상기 비유동성 언더필용 수지 조성물을 이용하여 제조되는 플립칩 패키지 조립체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a flip chip package assembly manufactured using the non-flowable underfill resin composition.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비유동성 언더필용 수지 조성물은 (A) 에폭시 수지; (B) 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제를 포함하는 경화제 및 경화촉진제; (C) 개질용 열가소성 수지; 및 (D) 용융화제를 포함한다. 상기에서, 이미드 결합구조를 갖는 산경화제로서는 말단에 카르복실산 구조를 가지고 있는 이미드-에시드(imide-acid)가 사용될 수 있다.Non-flowable underfill resin composition of the present invention for achieving the above object (A) epoxy resin; (B) a curing agent and curing accelerator comprising an acid curing agent having an imide bond structure; (C) thermoplastic resin for modification; And (D) a melting agent. In the above, an imide-acid having a carboxylic acid structure at its terminal may be used as the acid hardener having an imide bond structure.

상기 에폭시 수지는 비스페놀-A 또는 비스페놀-F의 일관능성 또는 다관능성 글리시딜에테르, 지방족 및 방향족 에폭시, 포화 에폭시수지, 불포화 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지 및 비글리시딜에테르 에폭사이드구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상이다.The epoxy resin is selected from the group consisting of mono- or polyfunctional glycidyl ethers of bisphenol-A or bisphenol-F, aliphatic and aromatic epoxys, saturated epoxy resins, unsaturated epoxy resins, alicyclic epoxy resins and aglycidyl ether epoxides Being more than one.

상기 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제가 말단에 카르복실산 구조를 가지고 있는 이미드-에시드(imide-acid)이다. 이때, 상기 이미드-에시드는 하기의 화학식의 구조 (a) 내지 (d)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다: The acid hardener which has the said imide bond structure is an imide-acid which has a carboxylic acid structure at the terminal. Preferably, the imide-acid is at least one selected from the group consisting of structures (a) to (d) of the formula:

(a)

Figure 112009057782721-pat00001
(a)
Figure 112009057782721-pat00001

(b)

Figure 112009057782721-pat00002
(b)
Figure 112009057782721-pat00002

(c)

Figure 112009057782721-pat00003
(c)
Figure 112009057782721-pat00003

(d)

Figure 112009057782721-pat00004
(d)
Figure 112009057782721-pat00004

상기 산경화제를 포함하는 경화제 및 경화촉진제의 함량은 에폭시수지 100 중량부에 대하여 1 내지 110 중량부인 것이 바람직하다. The content of the curing agent and the curing accelerator including the acid hardener is preferably 1 to 110 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin.

상기 개질용 열가소성 수지는 아크릴 러버, 에폭시 레진 희석 아크릴 러 버(acrylic rubber dispersed in epoxy resins), 카복시 말단 부타디엔 니트릴 러버 (carboxy terminated butadiene nitrile: CTBN), 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌 러버(acrylonitrile-butadiene-styrene rubber) 및 폴리메틸 실록산(polymethyl siloxane)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상이다.The modifying thermoplastic resins include acrylic rubber, epoxy rubber dispersed in epoxy resins, carboxy terminated butadiene nitrile (CTBN), acrylonitrile butadiene styrene rubber (acrylonitrile-butadiene- at least one selected from the group consisting of styrene rubber and polymethyl siloxane.

상기 개질용 열가소성 수지의 함량은 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 3 내지 80 중량부인 것이 바람직하다. The content of the modifying thermoplastic resin is preferably 3 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin.

상기 용융화제는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 3-[비스(글리시딜옥시메틸)메톡시]-1,2-프로판다이올(3-[bis(glycidyloxymethyl)methoxy]-1,2-propanediol), 글루타릭산(glutaric acid), 및 트리플로로 아세트산(trifluoroacetate)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물이다. The melting agent may be ethylene glycol, glycerol, 3- [bis (glycidyloxymethyl) methoxy] -1,2-propanediol (3- [bis (glycidyloxymethyl) methoxy] -1 , 2-propanediol), glutaric acid, and trifluoroacetate.

상기 용융화제의 함량은 상기 에폭시 수지, 이미드 결합구조를 갖는 산경화제를 포함하는 경화제와 경화촉진제 및 개질용 열가소성 수지 전체 중량 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.The content of the melting agent is preferably 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the curing agent and curing accelerator including the epoxy resin, an acid curing agent having an imide bond structure, and a thermoplastic resin for modification.

본 발명의 비유동성 언더필용 수지 조성물에는 일관능성의 에폭시 반응성 희석제, 계면활성제, 밀착성 부여제, 무기필러, 난연제 및 이온 트래핑제(ion trapping agent)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 추가로 포함될 수 있다.The non-flowable underfill resin composition of the present invention may further include at least one selected from the group consisting of a monofunctional epoxy reactive diluent, a surfactant, an adhesion imparting agent, an inorganic filler, a flame retardant, and an ion trapping agent. have.

한편, 본 발명에서는 상기 비유동성 언더필용 수지 조성물을 이용하여 제조되는 플립칩 패키지 조립체를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a flip chip package assembly manufactured using the non-flowable underfill resin composition.

본 발명에서는 상기 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제를 언더필 수지조성물에 배합함으로써 솔더링 공정 온도에서 신속하게 경화가 가능하며, 경화 후 우수한 내크랙성(crack resistance) 및 내열 안정성을 달성하는 비유동성 언더필 수지 조성물을 제공할 수 있게 되었다.In the present invention, by mixing the acid curing agent having the imide-bonded structure with the underfill resin composition, it is possible to cure quickly at the soldering process temperature, non-flowable underfill resin to achieve excellent crack resistance and thermal stability after curing It is possible to provide a composition.

본 발명의 비유동성 언더필 수지 조성물은 에폭시 수지 100 중량부에 대하여; 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제를 포함하는 경화제 및 경화촉진제 1 내지 110 중량부; 개질용 열가소성 수지 3 내지 80 중량부; 및 상기 에폭시 수지, 이미드 결합구조를 갖는 산경화제를 포함하는 경화제와 경화촉진제 및 개질용 열가소성 수지 전체 중량 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 용융화제를 포함한다.The non-flowable underfill resin composition of the present invention is based on 100 parts by weight of an epoxy resin; 1 to 110 parts by weight of a curing agent and a curing accelerator including an acid curing agent having an imide bond structure; 3 to 80 parts by weight of the thermoplastic resin for modification; And 1 to 10 parts by weight of a melting agent based on 100 parts by weight of the total weight of the curing agent and curing accelerator including the epoxy resin and an acid curing agent having an imide bond structure, and a thermoplastic resin for modification.

이때, 에폭시 수지를 예시하면, 비스페놀-A 및 비스페놀-F의 일관능성 및 다관능성 글리시딜에테르, 지방족 및 방향족 에폭시, 포화 및 불포화 에폭시, 지환식 에폭시 수지 또는 그의 조합물을 들 수 있다. 에폭시 수지의 선택은 경화 후의 유리전이 온도, 기계적 강도를 확보하기 위하여 당량이 470 이하인 것이 바람직하며, 300이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 에폭시 수지로서는 경화물의 바람직한 물성 등의 관점에서 방향족계 에폭시 수지가 바람직하다. 본 발명에 있어서 방향족계 에폭시 수지란, 에폭시 수지 분자 내에서 방향환 골격을 갖는 에폭시 수지를 의미 한다. 따라서, 성분으로서는 1분자 중에 2개 이상의 에폭시 그룹을 가지며, 당량이 470이하인 방향족계 에폭시 수지가 바람직하다. 이러한 에폭시 수지는 각각 단독으로 사용할 수 있으며, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한 전체 언더필 조성물의 필름 형성성을 높이기 위하여 상대적으로 점도가 높은 엘라스토머(elastomer)가 처리된 변성 액상 에폭시를 사용하는 것이 가능하다. At this time, exemplifying epoxy resins include mono- and polyfunctional glycidyl ethers of bisphenol-A and bisphenol-F, aliphatic and aromatic epoxy, saturated and unsaturated epoxy, alicyclic epoxy resins or combinations thereof. The epoxy resin is preferably 470 or less, more preferably 300 or less, in order to secure the glass transition temperature and mechanical strength after curing. Moreover, as an epoxy resin, an aromatic epoxy resin is preferable from a viewpoint of the preferable physical property etc. of hardened | cured material. In the present invention, the aromatic epoxy resin means an epoxy resin having an aromatic ring skeleton in an epoxy resin molecule. Therefore, as a component, aromatic epoxy resin which has two or more epoxy groups in 1 molecule, and whose equivalent is 470 or less is preferable. These epoxy resins can be used individually, respectively and can also be used in combination of 2 or more type. It is also possible to use modified liquid epoxy treated with a relatively high viscosity elastomer in order to increase the film formability of the overall underfill composition.

에폭시 수지로서 사용이 가능한 비(non)글리시딜에테르 에폭사이드를 예시하면, 고리 구조체의 일부분인 2개의 에폭사이드기와 에스테르 결합을 포함하는 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산 카르복실레이트(ERL 4221), 2개의 에폭사이드기를 포함하고 그 중 하나가 고리 구조체의 일부분인 비닐사이클로헥센 디옥사이드, 3,4-에폭시-6-메틸사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산 카르복실레이트 및 디사이클로펜타디엔 디옥사이드를 들 수 있다. 상기 비글리시딜에테르 에폭사이드는 상기 글리시딜에테르 에폭시와 조합물로서 이용되는 것이 가능하다. 이와 같은 에폭시 수지로는, 구체적으로 HP4032 시리즈(대일본 잉크 화학 공업), 에피코트 807(Yuka Shell Epoxy Co., Ltd), 에피코트 828EL(Yuka Shell Epoxy Co., Ltd), 에피코트 152(Yuka Shell Epoxy Co., Ltd)등을 들 수 있다. 엘라스토머 변성 액상 에폭시로는 TSR960(대일본 잉크 화학 공업, 에폭시 당량 240, 25℃에서의 점도 60000~90000cp) 등을 들 수 있다.Non-glycidyl ether epoxides that can be used as epoxy resins include, for example, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclo containing ester bonds with two epoxide groups that are part of the ring structure. Hexane carboxylate (ERL 4221), vinylcyclohexene dioxide, which contains two epoxide groups, one of which is part of the ring structure, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexane Carboxylates and dicyclopentadiene dioxides. The aglycidyl ether epoxide can be used in combination with the glycidyl ether epoxy. Specific examples of such epoxy resins include HP4032 series (Japanese ink chemical industry), Epicoat 807 (Yuka Shell Epoxy Co., Ltd), Epicoat 828EL (Yuka Shell Epoxy Co., Ltd), and Epicoat 152 (Yuka). Shell Epoxy Co., Ltd). Examples of the elastomer-modified liquid epoxy include TSR960 (Japanese Ink Chemical Industry, Epoxy Equivalent 240, Viscosity 60000 to 90000cp at 25 ° C) and the like.

한편, 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제는 상기 에폭시 수지 성분의 경화반응을 촉진시키기 위한 것이다. 이때, 산경화제에는 경화촉진제가 추가로 포함될 수 있다. 본 발명에 적합한 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제는 말단 카르복실산 구조를 갖는 프탈이미드(phthalimide)나 말단 카르복실산 구조를 갖는 트리멜리트이미드(trimellitimide)가 바람직하다. 보다 구체적으로 예시하자면 하기의 화학식 (a) 내지 (d)과 같은 구조를 갖는 이미드-디에시드(imide-diacid)가 바람직하다:On the other hand, the acid hardening | curing agent which has an imide bond structure is for promoting hardening reaction of the said epoxy resin component. At this time, the curing agent may further include a curing accelerator. The acid hardener having an imide bond structure suitable for the present invention is preferably a phthalimide having a terminal carboxylic acid structure or a trimellitimide having a terminal carboxylic acid structure. More specifically, an imide-diacid having a structure such as the following formulas (a) to (d) is preferable:

(a)

Figure 112009057782721-pat00005
(a)
Figure 112009057782721-pat00005

(b)

Figure 112009057782721-pat00006
(b)
Figure 112009057782721-pat00006

(c)

Figure 112009057782721-pat00007
(c)
Figure 112009057782721-pat00007

(d)

Figure 112009057782721-pat00008
(d)
Figure 112009057782721-pat00008

상기 화학식(1)의 이미드-디에시드 (imide-diacid)는 트리멜리틱 안하이드라이드(trimellitic anhydride)와 아민(amine)의 반응으로 생성할 수 있다. 상기와 같은 구조를 갖는 이미드-디에시드와 에폭시가 경화반응을 할 경우 가교 네트워크(network)에 이미드기가 도입되어 경화물의 내열안정성 및 기계적 특성을 향상 시킬 수 있다. 비스페놀F 에폭시와 화학식(d)의 경화 반응 후 이미드-디에시드가교 네트워크를 아래의 반응식(1)에 예시하였다: The imide-diacid of Formula (1) may be produced by the reaction of trimellitic anhydride and an amine. When the imide-dieside and epoxy having the structure described above are cured, an imide group may be introduced into the crosslinked network to improve heat resistance and mechanical properties of the cured product. The imide-dieside crosslinking network after the curing reaction of bisphenol F epoxy with formula (d) is illustrated in Scheme (1) below:

반응식(1)Scheme (1)

Figure 112009057782721-pat00009
Figure 112009057782721-pat00009

본 발명에 이용되는 경화제 성분으로는 상기 이미드 결합구조를 갖는 산경화제 이외에 에폭시 경화제 및 경화촉진제를 추가로 사용하는 것이 가능하다. 산 경화제 외에 추가로 사용되는 에폭시 경화제 및 경화촉진제를 이용하여 상기 에폭시 수지 성분의 경화반응의 속도 조절 및 경화 후 신뢰성 향상을 꾀할 수 있다. 상기 이미드 결합구조를 갖는 산경화제 이외의 경화제로는 안하이드라이드계(anhydride), 아민계(amine), 페놀계(phenol) 등의 통상적인 에폭시 경화제를 사용할 수 있으며, 경화 개시온도는 140℃ 이상이며, 최고 온도 범위인 240℃~250℃ 범위에서는 빠른 속도로 경화 반응이 일어나는 경화제가 바람직하다. 즉, 통상적인 솔더링 공정의 온도 프로파일(temperature profile)에서 경화반응이 완결되는 것이 바람직하다. 또한 이러한 경화제는 포트 라이프(pot life)가 긴 것이 바람직하다. 에폭시 경화제의 구체적인 예로서는 디시안디아미드(dicyandiamide), 아민류, 메틸헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(methylhexahydrophthalic anhydride)와 같은 안하이드라이드류 또는 페놀계 경화제의 예로서는 페놀노볼락 레진, 크레졸노볼락 레진 등을 사용 할 수 있다. 상기 경화제 이외에, 트라이페닐포스핀(triphenylphosphine) 등의 유기 포스핀계 화합물, 2-에틸-4메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole)등의 이미다졸계 화합물, 3차 아민(tertiary amine)등을 경화촉진제로서 첨가할 수 있다. 이미드 결합구조를 갖는 산경화제를 포함하는 경화제 및 경화촉진제의 함량은 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 110 중량부가 바람직하다. 아민계 경화제를 사용할 경우 그 사용량은 아민기의 반응성 수소 당 에폭시 당량비를 0.05 내지 5로 하는 것이 바람직하다. 안하이드라이드계 경화제를 사용하는 경우 안하이드라이드 고리당 에폭시 당량비를 0.05 내지 5로 하는 것이 바람직하다. 경화제의 배합량을 상기 범위내에서 조절하지 않을 경우 에폭시나 경화제의 미반응물로 인하여 수지 조성물에 의도하는 경화반응이 외에 다른 반응이 일어날 우려가 높다. 한편, 경화촉진제를 사용하는 경우 그 사용량은 경화제의 배합량 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 경화 촉진제를 0.1 중량부 미만으로 사용할 경우 경화반응의 촉진효과를 기대하기 어려우며, 10 중량부를 초과하는 경우 경화반응이 급속한 속도로 일어나게 되고 보관성에 악영향을 미칠 우려가 있다.As the curing agent component used in the present invention, it is possible to further use an epoxy curing agent and a curing accelerator in addition to the acid curing agent having the imide bond structure. By using an epoxy curing agent and a curing accelerator which are used in addition to the acid curing agent, it is possible to control the rate of curing reaction of the epoxy resin component and to improve reliability after curing. As a curing agent other than the acid curing agent having an imide bond structure, conventional epoxy curing agents such as anhydride, amine, and phenol may be used, and the curing start temperature is 140 ° C. As mentioned above, the hardening | curing agent which hardening reaction produces at high speed in the range of 240 degreeC-250 degreeC which is the highest temperature range is preferable. That is, it is preferable that the curing reaction is completed in the temperature profile of a conventional soldering process. In addition, such a curing agent is preferably a long pot life (pot life). Specific examples of the epoxy curing agent include phenol novolak resin, cresol novolak resin, and the like, as examples of anhydrides such as dicyandiamide, amines, and methylhexahydrophthalic anhydride, or phenolic curing agents. can do. In addition to the curing agent, organic phosphine compounds such as triphenylphosphine, imidazole compounds such as 2-ethyl-4-methylimidazole, tertiary amine And the like can be added as a curing accelerator. The content of the curing agent and the curing accelerator including an acid curing agent having an imide bond structure is preferably 1 to 110 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin. When using an amine curing agent, it is preferable that the usage-amount makes the epoxy equivalent ratio per reactive hydrogen of an amine group 0.05-5. When using an anhydride type hardening | curing agent, it is preferable to make the epoxy equivalent ratio per anhydride ring into 0.05-5. When the compounding quantity of a hardening | curing agent is not adjusted in the said range, there exists a high possibility that reaction other than the intended hardening reaction to a resin composition may arise because of the unreacted material of an epoxy or a hardening | curing agent. On the other hand, when using a hardening accelerator, the usage-amount is preferable to use in 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of compounding quantities of a hardening | curing agent. When the curing accelerator is used in an amount less than 0.1 parts by weight, it is difficult to expect a promoting effect of the curing reaction, and when it exceeds 10 parts by weight, the curing reaction may occur at a rapid rate and may adversely affect storage.

개질용 열가소성 수지의 역할은 에폭시 경화시스템의 브리틀(brittle)한 성질을 개선하여 파괴인성(fracture toughness)을 높이고 내부응력(internal stress)을 완화하는데 있다. 이와 같은 개질용 열가소성 수지로는 아크릴 러버, 에폭시 레진 희석 아크릴 러버(acrylic rubber dispersed in epoxy resins), 코어쉘 러버(core shell rubber), 카복시 말단 부타디엔 니트릴 러버 (carboxy terminated butadiene nitrile: CTBN), 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌 러버(acrylonitrile-butadiene-styrene rubber), 폴리메틸 실록산(polymethyl siloxane) 등 일반적인 목적으로 사용되는 어느 것이라도 상기 경화성 수지 조성물의 성상에 맞추어 사용하는 것이 가능하다. 코어쉘 러버 입자는, 입자가 코어(core) 층과 쉘(shell) 층을 가지는 고무(rubber) 입자이고, 예를 들면 외층의 쉘 층이 유리상 폴리머(polymer), 안 층의 코어 층이 고무상 폴리머로 구성되는 2층구조, 또는 외층의 쉘층이 유리상 폴리머, 중간층이 고무상 폴리머, 코어 층이 유리상 폴리머로 구성되는 3층 구조의 것 등을 들 수 있다. 유리 층은 예를 들면, 메타크릴산 메틸(methyl methacrylate)의 중합물 등으로 구성되고, 고무상 폴리머층은 예를 들면, 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate) 중합물 등으로 구성된다.The role of the modifying thermoplastic resin is to improve the brittle properties of the epoxy curing system to increase fracture toughness and to mitigate internal stress. Such modified thermoplastic resins include acrylic rubber, acrylic rubber dispersed in epoxy resins, core shell rubber, carboxy terminated butadiene nitrile (CTBN), acryl Any one used for general purposes such as nitrile butadiene-styrene rubber (acrylonitrile-butadiene-styrene rubber), polymethyl siloxane, or the like can be used in accordance with the properties of the curable resin composition. The core shell rubber particles are rubber particles in which the particles have a core layer and a shell layer. For example, the shell layer of the outer layer is a glassy polymer and the core layer of the inner layer is rubbery. The two-layer structure which consists of a polymer, or the shell layer of an outer layer is a glassy polymer, the intermediate | middle layer has a rubber | gum polymer, and the core layer consists of a three-layer structure etc. are mentioned. The glass layer is composed of, for example, a polymer of methyl methacrylate and the like, and the rubbery polymer layer is composed of, for example, a butyl acrylate polymer and the like.

해당 열가소성 수지를 배합하는 경우, 전체 언더필 수지조성물의 전체 고형분에 대한 함유 비율은 요구되는 특성에 따라서 다르지만 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 3 내지 80 중량부인 것이 바람직하다. 3 중량부 이하일 경우 파괴인성을 높이고 내부응력을 완화하고자 하는 목적을 이루기 힘들며, 80 중량부 이상일 경우 수지 조성물 내에 경화성 성분의 함량이 지나치게 줄어들어 경화 후 기계적 신뢰성 및 전기적 신뢰성이 저하될 우려가 높다.When mix | blending this thermoplastic resin, it is preferable that the content rate with respect to the total solid of the whole underfill resin composition is 3-80 weight part with respect to 100 weight part of said epoxy resins, although it changes with the required characteristic. When it is 3 parts by weight or less, it is difficult to achieve the purpose of increasing fracture toughness and relieving internal stress. When it is 80 parts by weight or more, the content of the curable component in the resin composition is excessively reduced, so that mechanical and electrical reliability may be degraded after curing.

용융화제는 비유동성 언더필 프로세스에서 언더필 수지조성물의 경화반응과 동시에 솔더 조인트를 통한 전기적 접속이 동시에 이루어지도록 조성물 레진의 유동성을 높게 유지하는 역할을 한다. 아울러 용융화제는 언더필 조성물의 경화반응에 대해 악영향을 최소화하면서, 솔더링 공정 중 패키지 기판의 구리 패드에서 발생하는 금속 산화물을 제거해야 하며 고온 공정 중 재산화 반응에 의한 솔더 녹음 현상을 방지해야 한다. 일반적으로 고온에서의 끓음 현상을 방지하기 위하여 솔더링 공정온도에서 증기압이 매우 낮은 유기산(organic acids), 알코올(alcohol) 등의 말단 하이드록시기를 가지는 유기물들을 용융화제로써 사용 할 수 있다. 그러나 유기산들의 경우 대부분 에폭시 경화제 시스템의 경화반응에 부가적인 반응으로 참여할 가능성이 높으므로 반응성이 낮은 유기산을 선택하여야 한다. 구체적인 예로써, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 3-[비스(글리시딜옥시메틸)메톡시]-1,2-프로판디올(3-[bis(glycidyloxymethyl)methoxy]-1,2-propanediol), 글루타릭산(glutaric acid), 트리플로로아세트산(trifluoroacettic acid) 등을 들 수 있다. 용융화제의 알맞은 배합량은 에폭시 수지, 이미드 결합구조를 갖는 산경화제를 포함하는 경화제와 경화촉진제 및 개질용 열가소성 수지 전체 중량 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부가 바람직하며, 나아가 2 내지 8 중량부가 보다 바람직하다. 1 중량부 미만의 용융화제는 언더필 수지 조성물에 솔더 조인트에 적합한 유동성을 부여하기 힘들고, 10 중량부를 초과하는 용융화제는 언더필 수지조성물의 경화를 방해할 가능성이 있으며, 언더필 경화물의 내열성 및 내습성을 저하시킬 가능성이 있다.The melting agent serves to maintain high fluidity of the composition resin so that the electrical connection through the solder joint is simultaneously made with the curing reaction of the underfill resin composition in the non-flowable underfill process. In addition, the melting agent should remove the metal oxides generated from the copper pad of the package substrate during the soldering process while minimizing the adverse effect on the curing reaction of the underfill composition, and prevent the solder recording phenomenon due to the reoxidation reaction during the high temperature process. Generally, in order to prevent boiling at high temperatures, organic materials having terminal hydroxyl groups such as organic acids and alcohols having low vapor pressure at the soldering process temperature may be used as a melting agent. However, organic acids are most likely to participate as an additional reaction in the curing reaction of the epoxy curing agent system, so organic acids with low reactivity should be selected. As a specific example, ethylene glycol, glycerol, 3- [bis (glycidyloxymethyl) methoxy] -1,2-propanediol (3- [bis (glycidyloxymethyl) methoxy] -1, 2-propanediol), glutaric acid, trifluoroacettic acid, and the like. A suitable blending amount of the melting agent is preferably 1 to 10 parts by weight, more preferably 2 to 8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total weight of the curing agent including the epoxy resin and the acid curing agent having an imide bond structure, the curing accelerator and the thermoplastic resin for modification. More preferred. A melter of less than 1 part by weight is difficult to impart fluidity suitable for solder joints to the underfill resin composition, and a melter of more than 10 parts by weight may interfere with curing of the underfill resin composition, and the heat resistance and moisture resistance of the underfill cured product It may decrease.

상기와 같은 언더필용 수지조성물 이외에 원하는 물성을 위하여 추가적인 첨가제를 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어 일관능성의 반응성 희석제를 사용하면 경화된 언더필의 물성에 바람직하지 않은 영향을 끼치지 않으면서, 점도 증가를 점진적으로 지연시킬 수 있다. 상기 희석제로서 알리파틱 글리시딜 에테르(aliphatic glycidyl ether), 알릴글리시딜 에테르(allyl glycidyl ether), 글리세롤 디글리시딜 에테르(glycerol diglycidyl ether) 등의 물질 및 그의 혼합물을 이용할 수 있다. 한편, 플립칩 본딩(bonding) 공정 및 솔더링 중에 보이드(void) 발생을 억제하고, 언더필 조성물의 흐름성 증대를 위하여 여러 종류의 계면활성제를 첨가할 수 있다. 계면활성제의 바람직한 예로는 유기 아크릴 폴리머(organic acryl polymer), 폴리올(polyol) 등의 고분자계 실록산(siloxane), 또는 3M 사의 FC-430과 같은 불소계 화합물을 들 수 있다. 계면활성제는 상기 에폭시 수지, 상기 산 촉매를 포함하는 열해중합성 수지, 상기 경화제 및 경화촉진제 및 상기 개질용 열가소성 수지 전체 중량 100 중량부에 대하여 0.01 내지 2의 중량부의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 상기 언더필 조성물에 밀착성 부여제를 추가하여 실장하는 칩 그리고 패키지 기판과의 계면 접착력을 향상 시킬 수 있다. 이미다졸계(imidazole), 티아졸계(thiazole), 트리아졸계(triazole), 실란 커플링제(silane coupling agent) 등이 사용 가능하며, 상기 에폭시 수지의 배합량 100 중량부에 대하여 0.01 내지 2 중량부의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 상기 언더필 조성 레진은 실리카(silica), 알루미나(alumina), 황산 바륨, 탈크(talc), 클레이(clay), 수산화알미늄, 수산화마그네슘, 실리콘 나이트라이드(silicon nitride), 보론 나이트라이드(boron nitride) 등의 무기 필러를 언더필 조성 레진의 점도 및 유동 특성을 제어하기 위하여 추가하는 것이 가능하며 난연제(flame retardant), 이온 트래핑제(ion trapping agent) 등을 목적에 따라 추가로 첨가하는 것이 가능하다.In addition to the resin composition for underfill as described above it is possible to use additional additives for the desired physical properties. For example, the use of monofunctional reactive diluents can gradually delay viscosity increase without adversely affecting the properties of the cured underfill. As the diluent, substances such as aliphatic glycidyl ether, allyl glycidyl ether, glycerol diglycidyl ether, and mixtures thereof may be used. Meanwhile, various kinds of surfactants may be added to suppress voids during flip chip bonding and soldering, and to increase flowability of the underfill composition. Preferred examples of the surfactant include organic acrylic polymers, high molecular siloxanes such as polyols, or fluorine compounds such as 3M's FC-430. The surfactant is preferably added in the range of 0.01 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total weight of the epoxy resin, the thermally polymerizable resin including the acid catalyst, the curing agent and the curing accelerator, and the modifying thermoplastic resin. In addition, by adding an adhesion imparting agent to the underfill composition may improve the interface adhesion between the chip and the package substrate to be mounted. Imidazole type, thiazole type, triazole type, silane coupling agent, etc. can be used, and it can be used in the range of 0.01-2 weight part with respect to 100 weight part of compounding quantities of the said epoxy resin. It is preferable to add. In addition, the underfill composition resin may include silica, alumina, barium sulfate, talc, clay, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, silicon nitride, and boron nitride. It is possible to add an inorganic filler such as to control the viscosity and flow characteristics of the underfill composition resin, and it is possible to further add a flame retardant, an ion trapping agent and the like according to the purpose.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. This is for explaining the present invention more specifically, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.

<실시예><Examples>

1. 비유동성 언더필 수지조성물의 배합1. Formulation of non-flowable underfill resin composition

(1)에폭시 수지: 비스페놀 F 에폭시 레진(액상, 에폭시 당량 190), 및 비스페놀 A 에폭시 레진(액상, 에폭시 당량 250) 의 중량비 4:1 블렌드 100.0 g(1) Epoxy resin: 100.0 g of a weight ratio 4: 1 blend of bisphenol F epoxy resin (liquid, epoxy equivalent 190) and bisphenol A epoxy resin (liquid, epoxy equivalent 250)

(2)이미드 결합구조를 갖는 산경화제를 포함하는 경화제 및 경화 촉진제: 화학식(1)-(c) 및 메틸헥사하이드로프탈릭안하이드라이드 및 2PHZ-PW(2-페닐-4메틸-5-하이드록시메틸이미다졸)의 중량비 2000:1000:3 블렌드 100.0g(2) a curing agent and curing accelerator comprising an acid curing agent having an imide bond structure: Formula (1)-(c) and methylhexahydrophthalanhydride and 2PHZ-PW (2-phenyl-4methyl-5- Hydroxymethylimidazole) in a weight ratio of 2000: 1000: 3

(3) 개질용 열가소성수지: 카복시 말단 부타디엔 니트릴 러버 (CTBN) 5.0g(3) Modified thermoplastic: 5.0 g of carboxy-terminated butadiene nitrile rubber (CTBN)

(4) 용융화제: 글리세롤 8.0g(4) Melting agent: 8.0 g of glycerol

(5) 추가 첨가제: FC430 (3M, 계면활성제) 0.3g(5) Additives: FC430 (3M, Surfactant) 0.3g

2. 성능 분석2. Performance Analysis

실시예1의 수지조성물을 교반한 뒤 시차주사 열량측정법에 의해 열경화시켰는데, 이 때 경화 개시 온도, 경화 피크 온도 및 경화 발열량은 DSC 기기(NETZSCH사의 모텔 DSC 200 F3 Maia)를 이용하여 측정하였다. 상기 조성물의 유리 전이온도(Tg) 및 열팽창 계수(Tg 이전 CTE1, Tg 이후 CTE2)를, 175℃에서 2시간 동안 경화시킨 샘플에 대해 Thermal Mechanical Analyzer(TA Instruments사의 모델 TMA 2920)를 이용하여 측정했다. 또 같은 조건으로 경화시킨 샘플에 대하여 열중량 분석기(NETZSCH사의 모델 TG 209 F3 Tarsus)을 통해 내열 특성(300℃에서의 중량감소%, 5% 중량감소시의 온도)을 측정하였다. 플럭싱 솔더의 능력을 가졌는지 여부를 판정하기 위해, 상기 조성물 0.2g을 구리 시험편 상에 분배하고, 솔더볼(Sn/Ag/Cu, 융점 217~219℃)을 조성물에 적하하고, 조성물 위에 유리 커버 슬라이드를 덮고, 145℃로 예열된 핫 플레이트 상에 올려놓고 2분 경과 후, 즉시 230~235℃로 예열된 다른 핫플레이트에 옮겨 2분간 유지했다. 플럭싱 결과를 구리 시험편과 무연 솔더 의 접합 여부를 단면의 현미경 관찰에 의해 평가했다. 성능에 대한 결과를 아래의 표1에 정리하였다.The resin composition of Example 1 was stirred and thermally cured by differential scanning calorimetry, wherein the curing start temperature, curing peak temperature and curing calorific value were measured using a DSC instrument (NETZSCH Motel DSC 200 F3 Maia). . The glass transition temperature (Tg) and coefficient of thermal expansion (CTE1 before Tg, CTE2 after Tg) of the composition were measured using a Thermal Mechanical Analyzer (Model TMA 2920 from TA Instruments) on a sample cured at 175 ° C. for 2 hours. . The heat-curing properties (% at weight reduction at 300 ° C. and 5% at weight loss) were measured through a thermogravimetric analyzer (Model TG 209 F3 Tarsus, NETZSCH) on the samples cured under the same conditions. To determine whether it has the ability of fluxing solder, 0.2 g of the composition is dispensed onto a copper test piece, solder balls (Sn / Ag / Cu, melting point 217-219 ° C.) are added dropwise to the composition, and a glass cover slide over the composition. Was covered and placed on a hot plate preheated to 145 ° C. and after 2 minutes, immediately transferred to another hot plate preheated to 230-235 ° C. and held for 2 minutes. The fluxing result evaluated the joining of a copper test piece and a lead-free solder by microscopic observation of a cross section. The performance results are summarized in Table 1 below.

<비교예>Comparative Example

1. 배합1. Formulation

(1)에폭시 수지: 비스페놀 F 에폭시 레진(액상, 에폭시 당량 190), 및 비스페놀 A 에폭시 레진(액상, 에폭시 당량 250) 의 중량비 4:1 블렌드 100.0 g(1) Epoxy resin: 100.0 g of a weight ratio 4: 1 blend of bisphenol F epoxy resin (liquid, epoxy equivalent 190) and bisphenol A epoxy resin (liquid, epoxy equivalent 250)

(2)경화제 및 경화 촉진제: 메틸헥사하이드로프탈릭안하이드라이드 및 2PHZ-PW(2-페닐-4메틸-5-하이드록시메틸이미다졸)의 중량비 1000:1 블렌드 100.0g(2) Curing agent and curing accelerator: 100.0 g of a weight ratio 1000: 1 blend of methylhexahydrophthalic anhydride and 2PHZ-PW (2-phenyl-4methyl-5-hydroxymethylimidazole)

(3) 개질용 열가소성수지: 카복시 말단 부타디엔 니트릴 러버 (CTBN) 5.0g(3) Modified thermoplastic: 5.0 g of carboxy-terminated butadiene nitrile rubber (CTBN)

(4) 용융화제: 글리세롤 8.0g(4) Melting agent: 8.0 g of glycerol

(5) 추가 첨가제: FC430 (3M, 계면활성제) 0.3g(5) Additives: FC430 (3M, Surfactant) 0.3g

2. 성능분석2. Performance Analysis

비교예의 수지조성물을 교반한 뒤 실시예와 동일한 방법으로 DSC분석, 접합성 분석, 열기계분석 및 열중량분석을 실시하여 아래의 표1에 함께 정리하였다.After stirring the resin composition of the comparative example was subjected to DSC analysis, bonding analysis, thermomechanical analysis and thermogravimetric analysis in the same manner as in Example and summarized together in Table 1 below.

(표1)(Table 1)

성 능 분 석Performance analysis 실시예Example 비교예Comparative example 시차주사 열량 측정Differential Scanning Calorimetry DSC 개시 온도(℃)DSC start temperature (℃) 202202 209209 DSC 피크 온도(℃)DSC peak temperature (℃) 245245 260260 솔더 접합성 분석Solder Bond Analysis 솔더 플럭스Solder flux 접합있음Junction 접합있음Junction 열 기계분석Thermal mechanical analysis 경화물의 Tg(℃)Tg of hardened | cured material (degreeC) 9292 7575 경화물의 CTE1(ppm)CTE1 of the cured product (ppm) 7575 8080 경화물의 CTE2(ppm)CTE2 of the cured product (ppm) 170170 170170 열 중량 분석Thermogravimetric analysis 300℃ 에서의 중량 감소(%)% Weight reduction at 300 ° C 2.012.01 1.481.48 5% 중량감소 시의 온도(℃)Temperature at 5% weight loss (℃) 344344 360360

표1을 통하여 솔더 접합 온도영역 이하의 저온에서는 경화가 억제되며 솔더링 공정 온도 영역에서 경화반응이 일어나며 아울러 경화 반응 중에 솔더 접합이 가능하도록 낮은 점도를 유지하는 조성물이 만들어졌음을 확인할 수 있다. 열 기계분석 결과, 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제를 포함하는 실시예1의 조성물이 비교예1의 조성물에 비하여 Tg가 높으며, 열팽창 계수 차이가 낮음을 확인하였다. 또한 열 중량 분석 결과, 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제의 배합을 통해 열 저항성이 향상 되었음이 확인되었다.It can be seen from Table 1 that the composition is maintained at a low temperature below the solder joint temperature range, the curing is suppressed, the curing reaction occurs in the soldering process temperature range, and the composition is maintained to maintain a low viscosity to enable solder bonding during the curing reaction. As a result of thermomechanical analysis, it was confirmed that the composition of Example 1 containing an acid hardener having an imide bond structure had a higher Tg and a lower difference in coefficient of thermal expansion than the composition of Comparative Example 1. In addition, the thermogravimetric analysis showed that the heat resistance was improved through the formulation of an acid hardener having an imide-bonded structure.

이상에서 본 발명은 기재된 실시에에 대해서만 상세히 기술되었지만 본발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 수정 및 변형이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

도1은 비유동성 언더필 패키지 방법에 관한 모식도이다.1 is a schematic diagram of a non-flowable underfill package method.

Claims (11)

에폭시 수지 100 중량부에 대하여;Per 100 parts by weight of epoxy resin; 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제를 포함하는 경화제 및 경화촉진제 1 내지 110 중량부;1 to 110 parts by weight of a curing agent and a curing accelerator including an acid curing agent having an imide bond structure; 아크릴 러버, 에폭시 레진 희석 아크릴 러버(acrylic rubber dispersed in epoxy resins), 카복시 말단 부타디엔 니트릴 러버 (carboxy terminated butadiene nitrile: CTBN), 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌 러버(acrylonitrile-butadiene-styrene rubber) 및 폴리메틸 실록산(polymethyl siloxane)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 개질용 열가소성 수지 3 내지 80 중량부; 및Acrylic rubber, acrylic rubber dispersed in epoxy resins, carboxy terminated butadiene nitrile (CTBN), acrylonitrile-butadiene-styrene rubber and polymethyl siloxane 3 to 80 parts by weight of at least one modified thermoplastic resin selected from the group consisting of (polymethyl siloxane); And 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 3-[비스(글리시딜옥시메틸)메톡시]-1,2-프로판다이올(3-[bis(glycidyloxymethyl)methoxy]-1,2-propanediol), 글루타릭산(glutaric acid), 및 트리플로로 아세트산(trifluoroacetate)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물로서, 상기 에폭시 수지, 이미드 결합구조를 갖는 산경화제를 포함하는 경화제와 경화촉진제 및 개질용 열가소성 수지 전체 중량 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 용융화제;를 포함하는 비유동성 언더필용 수지 조성물.Ethylene glycol, glycerol, 3- [bis (glycidyloxymethyl) methoxy] -1,2-propanediol (3- [bis (glycidyloxymethyl) methoxy] -1,2-propanediol ), Glutaric acid, and one or two or more mixtures selected from the group consisting of trifluoroacetic acid, wherein the curing agent and curing accelerator comprising the epoxy resin, an acid curing agent having an imide bond structure. And 1 to 10 parts by weight of a melting agent based on 100 parts by weight of the total weight of the thermoplastic resin for modification. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 비스페놀-A 또는 비스페놀-F의 일관능성 또는 다관능성 글리시딜에테르, 지방족 및 방향족 에폭시, 포화 에폭시수지, 불포화 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지 및 비글리시딜에테르 에폭사이드구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 비유동성 언더필용 수지 조성물.The method of claim 1, wherein the epoxy resin is a mono- or polyfunctional glycidyl ether of bisphenol-A or bisphenol-F, aliphatic and aromatic epoxy, saturated epoxy resin, unsaturated epoxy resin, alicyclic epoxy resin and aglycidyl ether. Resin composition for the non-flowable underfill, characterized in that at least one selected from the group consisting of an epoxide. 제1항에 있어서, 상기 이미드 결합 구조를 갖는 산경화제가 말단에 카르복실산 구조를 가지고 있는 이미드-에시드(imide-acid)인 것을 특징으로 하는 상기 비유동성 언더필용 수지 조성물.The resin composition for non-flowable underfill according to claim 1, wherein the acid hardener having an imide bond structure is an imide-acid having a carboxylic acid structure at its terminal. 제3항에 있어서, 상기 이미드-에시드는 하기의 화학식의 구조 (a) 내지 (d) 로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 비유동성 언더필 수지 조성물:The non-flowable underfill resin composition according to claim 3, wherein the imide-acid is at least one selected from the group consisting of structures (a) to (d) of the formula: (a)
Figure 112009057782721-pat00010
(a)
Figure 112009057782721-pat00010
(b)
Figure 112009057782721-pat00011
(b)
Figure 112009057782721-pat00011
(c)
Figure 112009057782721-pat00012
(c)
Figure 112009057782721-pat00012
(d)
Figure 112009057782721-pat00013
(d)
Figure 112009057782721-pat00013
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 일관능성의 에폭시 반응성 희석제, 계면활성제, 밀착성 부여제, 무기필러, 난연제 및 이온 트래핑제(ion trapping agent)로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 비유동성 언더필용 수지 조성물.The method of claim 1, further comprising at least one selected from the group consisting of monofunctional epoxy reactive diluents, surfactants, adhesion imparting agents, inorganic fillers, flame retardants and ion trapping agents. The non-flowable underfill resin composition. 제1항 내지 제4항 및 제10항 중 어느 한 항에 따른 비유동성 언더필용 수지 조성물을 이용하여 제조되는 플립칩 패키지 조립체.A flip chip package assembly prepared using the non-flowable underfill resin composition according to any one of claims 1 to 4 and 10.
KR1020090088950A 2009-09-21 2009-09-21 Resin composition for no-flow underfill KR101139759B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090088950A KR101139759B1 (en) 2009-09-21 2009-09-21 Resin composition for no-flow underfill

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090088950A KR101139759B1 (en) 2009-09-21 2009-09-21 Resin composition for no-flow underfill

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110031622A KR20110031622A (en) 2011-03-29
KR101139759B1 true KR101139759B1 (en) 2012-04-26

Family

ID=43936586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090088950A KR101139759B1 (en) 2009-09-21 2009-09-21 Resin composition for no-flow underfill

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101139759B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101466905B1 (en) * 2013-01-23 2014-12-04 (주)남선화학 Room temperature setting Resin Composition for Paint and method of manufacturing the Resin

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5349039A (en) 1992-10-20 1994-09-20 Industrial Technology Research Institute Soluble polyesterimide
KR100413358B1 (en) 2000-12-28 2003-12-31 제일모직주식회사 Epoxy molding composition for encapsulating semiconductor device
JP2009102621A (en) 2007-10-01 2009-05-14 Hitachi Chem Co Ltd Epoxy resin molding material for sealing and electronic part device
KR20090065156A (en) * 2007-12-17 2009-06-22 부산대학교 산학협력단 Thermosetting adhesive composition and adhesive film using thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5349039A (en) 1992-10-20 1994-09-20 Industrial Technology Research Institute Soluble polyesterimide
KR100413358B1 (en) 2000-12-28 2003-12-31 제일모직주식회사 Epoxy molding composition for encapsulating semiconductor device
JP2009102621A (en) 2007-10-01 2009-05-14 Hitachi Chem Co Ltd Epoxy resin molding material for sealing and electronic part device
KR20090065156A (en) * 2007-12-17 2009-06-22 부산대학교 산학협력단 Thermosetting adhesive composition and adhesive film using thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110031622A (en) 2011-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1558678B1 (en) Toughened epoxy / polyanhydride no- flow underfill encapsulant composition
US7608487B2 (en) B-stageable underfill encapsulant and method for its application
US7037399B2 (en) Underfill encapsulant for wafer packaging and method for its application
EP1818351B1 (en) Underfill encapsulant for wafer packaging and method for its application
JP2011014885A (en) Dam material composition of underfill material for multilayer semiconductor device, and method of manufacturing multilayer semiconductor device using the same dam material composition
EP1470176B1 (en) No flow underfill composition
WO1998033645A1 (en) Die adhesive or encapsulant of epoxy siloxane and polyepoxy resin
US6624216B2 (en) No-flow underfill encapsulant
JP2005516090A5 (en)
KR100877443B1 (en) Flip-chip system and method of making same
KR101197193B1 (en) Resin composition for no-flow underfill, no-flow underfill film using the same and manufacturing method thereof
KR101139759B1 (en) Resin composition for no-flow underfill
JP2006188573A (en) Liquid epoxy resin composition, electronic component device using the composition and method for producing the same
JPH11130936A (en) Epoxy resin composition and semiconductor device
KR101117757B1 (en) Resin composition for no-flow underfill and no-flow underfill film using the same
WO2005080502A1 (en) Liquid epoxy resin composition for underfill and semiconductor device encapsulated with the composition
KR20110080417A (en) Resin composition for no-flow underfill and flip chip package assembly using the same
JP2002249546A (en) Sealing resin composition and semiconductor device
JP2004155841A (en) Sealing resin composition, and semiconductor sealing device
KR20060077965A (en) Reworkable liquid epoxy resin composition for underfill application and a semiconductor element thereof
JP2002097341A (en) Epoxy resin composition and semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160406

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170404

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180411

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190410

Year of fee payment: 8