KR101233668B1

KR101233668B1 - 반도체 패키지 기판용 수지조성물

Info

Publication number: KR101233668B1
Application number: KR1020100133355A
Authority: KR
Inventors: 박성대; 이우성; 유명재
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-02-15
Also published as: KR20120071704A

Abstract

반도체 패키지 기판용 수지조성물이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 기판용 수지조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 가지는 노볼락형 시아네이트 수지; 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 가지는 플루오렌 골격의 에폭시 수지를 포함한다.
[화학식 1]

[화학식 2]

Description

반도체 패키지 기판용 수지조성물{THE RESIN COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR PACKAGE SUBSTRATE}

본 발명은 수지조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 패키지 기판용 수지조성물에 관한 것이다.

최근 컴퓨터, 휴대용 전자기기 등은 소형화, 경량화, 고성능화하고 있으며 이에 따라 복수의 기능을 가지는 부품을 하나의 패키지 기판에 실장하는 방법이 많이 이용되고 있다.

이와 같은 패키지 기판은 고밀도화 및 박형화 하는 것이 중요한 연구개발 과제이며, 특히 반도체 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)용 소재의 경우, PCB에 부품을 실장하여 PCB와 부품의 전기적 접속을 행하기 위해 고온의 열원을 가하여 PCB에 부품을 안정되게 접합하는 리플로우 공정 등에 있어서 내열성의 증대가 요구되고 있다.

한편, 종래 반도체 패키지 기판용 수지조성물로 시아네이트(cyanate) 수지가 많이 이용되어 왔다. 이는 시아네이트 수지가 내열성 및 유전특성이 뛰어나기 때문이다. 시아네이트 수지는 열경화성 수지 중에서도 비교적 유전손실이 낮아 복합고분자 기판소재로의 적용 가능성이 높다. 따라서, 시아네이트 수지 자체의 경화물을 경화수지의 인쇄회로기판으로의 적용 등이 연구 개발되어 오고 있는 실정이다.

그러나, 시아네이트 수지는 골격 구조의 특수성에 의해 흡수율이 높다는 문제점이 있고, 특히 고온 다습 조건하에서는 시아네이트 수지의 고흡수율로 인하여 특히 기가 헤르쯔(Hz) 이상의 고주파 영역에 있어 유전특성이 약화된다는 문제점이 있다.

따라서, 반도체 패키지 기판용 수지조성물에 있어 시아네이트 수지의 고내열성 특성을 유지하면서도 흡수율을 낮출 수 있는 방안이 모색되고 있다.

본 발명의 실시예들은 시아네이트 수지에 플루오렌 골격의 에폭시 수지를 첨가함으로써, 고내열성 특성을 가지면서도 저흡수율을 가지는 반도체 패키지 기판용 수지조성물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 가지는 노볼락형 시아네이트 수지; 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 가지는 플루오렌 골격의 에폭시 수지를 포함하는 반도체 패키지 기판용 수지조성물이 제공될 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

또한, 전체 수지조성물 100 중량부에 대하여 상기 노볼락형 시아네이트 수지는 40 내지 70 중량부이고, 상기 플루오렌 골격의 에폭시 수지는 18 내지 48 중량부일 수 있다.

또한, 전체 수지조성물 100 중량부에 대하여 경화제 6 내지 25 중량부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 경화제는 산무수물계, 아민계, 이미다졸, 페놀계, MNA(methyl nadic anhydride) 또는 다이아미노다이페닐설폰(diaminodiphenylsulfone)일 수 있다.

또한, BDMA(benyldimethylamine), 트리페닐포스핀(triphenylphosphine) 또는 코발트(Ⅱ)-아세틸아세토네이트(Co(Ⅱ) acetylacetonate) 중에서 선택되는 경화촉매 및 MEK(methyl ethyl ketone), 사이클로헥사논(cyclohexanone), 1,4-디옥산(1,4-dioxane), 에틸아세테이트(ethyl acetate), DMF(N,N-dimethyl formamide) 또는 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone)중에서 선택되는 용제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 반도체 패키지 기판용 수지조성물은 시아네이트 수지에 플루오렌 골격의 에폭시 수지를 첨가함으로써, 고내열성 특성을 가지면서도 저흡수율(2.4이하)을 가질 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 기판용 수지조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 가지는 노볼락형 시아네이트 수지; 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 가지는 플루오렌 골격의 에폭시 수지를 포함한다.

상기 노볼락형 시아네이트 수지는 고내열성 및 난연성을 가지고 있고, 유전특성이 우수하여 반도체 패키지 기판용 수지조성물에 적합하다. 한편, 상기 노볼락형 시아네이트 수지는 전체 수지조성물 100 중량부에 대하여 40 내지 70 중량부에 해당할 수 있다.

상기 플루오렌 골격의 에폭시 수지는 높은 유리전이온도(Tg, glass transition temperature)를 가져 고내열성 특성을 지니고, 저흡습성을 가지고 있어 시아네이트 수지의 함량을 줄일 수 있다는 효과가 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 기판용 수지조성물은 종래 시아네이트 수지를 이용하였을 때의 문제점으로 지적되던 고흡수율을 낮출 수 있다.

한편, 상기 플루오렌 골격의 에폭시 수지는 전체 수지조성물 100 중량부에 대하여 18 내지 48 중량부에 해당한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 기판용 수지조성물은 경화제를 더 포함할 수 있다. 경화제는 수지에 첨가하여 결합을 일으켜 경화시키는 물질을 의미한다.

상기 경화제는 예를 들면, 산무수물계, 아민계, 이미다졸, 페놀계, 잠재성 경화제등이 사용 가능하며, 보다 구체적으로는 MNA(methyl nadic anhydride) 또는 다이아미노다이페닐설폰(diaminodiphenylsulfone)일 수 있다.

상기 경화제는 전체 수지조성물 100 중량부에 대하여 6 내지 25 중량부일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지 기판용 수지조성물은 경화촉매 및 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화촉매의 예로는 BDMA(benzyldimethylamine)등의 3급 아민계, 트리페닐포스핀(triphenylphosphine)과 같은 포스핀계 또는 코발트(Ⅱ)-아세틸아세토네이트(Co(Ⅱ) acetylacetonate)등의 금속염 촉매가 사용될 수 있다.

한편, 상기 용제의 예로는 MEK(methyl ethyl ketone), 사이클로헥사논(cyclohexanone)등의 케톤계, 1,4-디옥산(1,4-dioxane)등의 에테르계, 에틸아세테이트(ethyl acetate)등의 에스터계, DMF(N,N-dimethyl formamide) 또는 감마부티로락톤(gamma-butyrolactone)이 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

실시예

하기와 같은 화합물을 준비하였다.

- 시아네이트 수지(A) : Lonza사의 Primaset PT-30

- 플루오렌계 에폭시 수지(B) : Osaka gas chemical사의 OGSOL PG-100

- 산무술계 경화제(C) : MNA(methyl nadic anhydride), TCI 시약

- 아민계 경화제(D) : 다이아미노다이페닐설폰(diaminodiphenylsulfone), Aldrich 시약

- 경화촉매1(E) : 트리페닐포스핀(triphenylphosphine), TCI 시약

- 경화촉매2(F) : 코발트(Ⅱ)-아세틸아세토네이트(Co(Ⅱ) acetylacetonate), Aldrich 시약

- 용제 : MEK(methyl ethyl ketone), 1,4-디옥산(1,4-dioxane)

우선, 시아네이트 수지(A)는 MEK에 용해시켜 50%용액으로 제작하였고, 플루오렌계 에폭시 수지(B)는 60% 용액으로 제작하였다. 다음으로, 최종 바니시(varnish) 중 용제를 제외한 수지 조성물의 조합을 달리 하여 실시예 1 내지 5의 비율에 해당하도록 혼합하였다.

후속적으로, 혼합된 상기 바니시를 알루미늄 접시에 따르고 탈포 및 건조하고, 250℃에서 5시간 동안 경화시켰다. 그리고 테스트용 시료를 가공한 후에 유리전이온도 및 흡수율을 측정하였다. 유리전이온도는 DMA(dynamic mechanical analyzer, TA인스트루먼트, Q800)으로 측정하였으며, 흡수율은 JIS C 6481 표준에 맞추어 측정하였다. 한편, 유리전이온도 및 흡수율의 측정은 무기필러가 포함되지 않은 상태에서 측정되었다.

하기 표1에서는 비교예와 실시예 1 내지 5에 해당하는 조성물의 혼합비율을 정리하고, 측정된 유리전이온도 및 흡수율을 나타내었다.

	비교예	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
시아네이트 수지(A)	100	40	50	60	70	60	70
플루오렌계 에폭시 수지(B)	-	35.5	29.6	23.7	17.8	32.3	24.2
산무수물 경화제(C)	-	24.5	20.4	16.3	12.2	-	-
아민계 경화제(D)	-	-	-	-	-	7.7	5.8
경화촉매1(E)	-	0.36	0.30	0.24	0.18	0.32	0.24
경화촉매2(F)	0.2	0.08	0.1	0.12	0.14	0.12	0.14
유리전이온도(DMA)	350	301	308	315	328	266	268
흡수율(%)	2.6	1.2	1.5	2.09	2.35	1.5	2.0

상기 표1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 기판용 수지조성물(실시예 1 내지 5)은 시아네이트 수지만을 이용한 수지조성물(비교예)에 비하여 유리전이온도가 상대적으로 낮지만, MNA를 경화제로 사용한 경우에는 유리전이온도 300℃이상, 다이아미노다이페닐설폰을 경화제로 사용한 경우 265℃ 이상으로 고내열성 특성을 유지하면서도, 최소 2.35%에서 최대 1.2%까지 흡수율이 낮아지는 효과가 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims

전체 수지조성물 100 중량부에 대하여 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 가지는 노볼락형 시아네이트 수지 40~70 중량부;
하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 가지는 에폭시 수지 18 내지 48 중량부;
MNA(methyl nadic anhydride) 6 내지 25 중량부;
트리페닐포스핀, 코발트(Ⅱ)-아세틸아세토네이트, 및 MEK(methyl ethyl ketone)을 포함하는 반도체 패키지 기판용 수지조성물.
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