KR101279972B1 - Adhesive composition for attaching semiconductor chip and semiconductor device prepared by using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 칩 부착용 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자에 관한 것으로, 본 발명의 반도체 칩 부착용 접착제 조성물은, 분자량이 550 ~ 1000인 하기 화학식 1로 표시되는 카프로락탄 폴리디올; 에폭시수지; 경화제; 경화촉진제; 및 무기충전제를 포함한다. 본 발명의 반도체 칩 부착용 접착제 조성물은 인쇄회로기판에 반도체 칩 부착 시 작업성을 향상시킬 수 있으며, 제조된 반도체 소자의 신뢰도를 확보할 수 있어 반도체 소자 제조에 유용하다.The present invention relates to an adhesive composition for attaching a semiconductor chip and a semiconductor device using the same, the adhesive composition for attaching a semiconductor chip of the present invention comprises a caprolactane polydiol represented by the following Chemical Formula 1 having a molecular weight of 550 to 1000; Epoxy resins; Curing agent; Curing accelerators; And inorganic fillers. The adhesive composition for attaching a semiconductor chip of the present invention can improve workability when attaching a semiconductor chip to a printed circuit board, and can secure reliability of the manufactured semiconductor device, which is useful for manufacturing a semiconductor device.
[화학식 1][Formula 1]
반도체, 인쇄회로기판, PCB, 접착, 카프로락탄 폴리디올, 스크린 프린팅 Semiconductor, Printed Circuit Board, PCB, Adhesion, Caprolactane Polydiol, Screen Printing
Description
본 발명은 반도체 소자를 제조함에 있어 반도체 칩(예를 들어, LED 칩)을 인쇄회로기판(PCB)에 부착하기 위해 사용되는 반도체 칩 부착용 접착제 조성물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adhesive composition for semiconductor chip attachment used to attach a semiconductor chip (eg, LED chip) to a printed circuit board (PCB) in manufacturing a semiconductor device.
일반적으로, 반도체 소자 제조 시의 칩 부착 공정은 대부분 페이스 업 방식으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 위에 칩이 부착된다. 하지만, 최근 각광받고 있는 페이스 다운 방식은 인쇄회로기판 내측에 칩이 부착되는 방식으로, 인쇄회로기판에 슬릿 형태의 홀이 나있고, 그 홀을 중심으로 칩이 인쇄회로기판에 부착되며 칩이 센터 패드 형태이므로 슬릿을 통해서 와이어 본딩이 이루어진다. 이후 와이어 본딩된 부위는 몰딩 또는 인캡슐 공정을 통해 보호되는데, 이러한 페이스 다운 방식의 패키지를 BOC(Board on Chip)라고 부른다.In general, a chip attaching process in manufacturing a semiconductor device is mostly attached to a chip on a printed circuit board (PCB) in a face-up manner. However, the face-down method, which has been in the spotlight recently, is a method in which a chip is attached to the inside of a printed circuit board, and a slit-shaped hole is formed in the printed circuit board, and the chip is attached to the printed circuit board and the chip is centered on the hole. Because of the shape, wire bonding takes place through the slit. The wire bonded portion is then protected by a molding or encapsulation process. This face down package is called a board on chip (BOC).
상기 인쇄회로기판에 칩을 부착하기 위해 사용되는 접착제 조성물을 인쇄회로기판에 도포하는 방법으로는 핀 트랜스퍼, 디스펜싱, 스크린 프리팅 및 그 외 인 쇄 등의 방법이 있으며, 이 중 디스펜싱 방법이 전체 애플리케이션의 약 90% 이상을 차지하고 있다. 한편, 스크린 프린팅과 같은 인쇄 방법은 특수한 스텐실 또는 금속 마스크를 사용해야 하고 스퀴지의 속도와 압력, 스냅오프 거리 등의 인쇄 조건을 정확하게 설정해야 하는 까다로운 공정 조건이 있지만 디스펜싱 방법보다 처리량이 매우 높고, 패턴이 일정한 인쇄회로기판을 대량 생산하는데 적합하므로 일정한 패턴을 보유한 인쇄회로기판 내측에 칩을 부착하는 구조인 BOC 패키지 등에 주로 사용되고 있다.As a method of applying the adhesive composition used to attach the chip to the printed circuit board to the printed circuit board, there are methods such as pin transfer, dispensing, screen fritting, and other printing methods. It accounts for more than 90% of all applications. On the other hand, printing methods, such as screen printing, require the use of special stencils or metal masks and demanding process conditions that require precise setting of printing conditions such as the speed, pressure, and snap-off distance of the squeegee. Since it is suitable for mass production of a certain printed circuit board, it is mainly used in BOC packages, etc., in which a chip is attached to the inside of a printed circuit board having a predetermined pattern.
여기서, 스크린 프린팅 방식을 적용하기 위한 접착제 조성물은 높은 칙소성과 동시에 우수한 인쇄 특성을 보유해야 하므로 보통 점도 조절용으로 30 ~ 40%정도의 용매를 포함하고 있다. 그런데, 이와 같이 용매를 포함하는 접착제 조성물은 장시간의 B-스테이지화 공정을 거치지 않으면 균일한 인쇄 두께를 확보하기 어렵기 때문에 반도체 소자 제조의 작업성이 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 접착제 조성물에 포함되는 용매는 상온 이상에서 서서히 휘발되는 특성을 가지고 있기 때문에 용매를 완전히 제거하기(휘발시키기) 위해서는 장시간의 B-스테이지화 공정이 이루어져야 하며, 이에 따라 작업시간이 증가되어 작업성이 떨어지게 되는 것이다. 이때, 작업성 향상을 위해 작업시간을 단축하여 용매가 완전히 휘발되지 않을 경우에는 미 휘발된 용매가 잔류하여 경화된 접착제층에 보이드(void)를 형성함에 따라 반도체 소자에 크랙이 발생하여 소자의 신뢰도가 떨어지기 때문에 장시간의 B-스테이지화 공정은 필수적으로 이루어져야 한다.Here, the adhesive composition for applying the screen printing method should have a high thixotropy and excellent printing properties at the same time, usually contains about 30 to 40% of the solvent for viscosity control. However, the adhesive composition containing the solvent as described above has a problem in that workability of semiconductor device manufacturing is poor because it is difficult to secure a uniform printing thickness without undergoing a long B-staging process. That is, since the solvent included in the adhesive composition has a characteristic of gradually volatilizing at or above room temperature, a long B-stageization process must be performed to completely remove (volatile) the solvent, thereby increasing work time and improving workability. Will fall. At this time, if the solvent is not completely volatilized by shortening the working time to improve workability, as the unvolatile volatilized solvent remains to form voids in the cured adhesive layer, cracks occur in the semiconductor device, thereby increasing reliability of the device. The long-term B-staging process must be done because
한편, 작업성 개선을 위해 용매를 포함하지 않는 접착제 조성물이 제안된 바 있지만, 용매를 포함하지 않는 접착제 조성물은 촉매(예를 들어, 경화촉진제)의 급격한 반응성 제어가 어려워 B-스테이지화 공정 온도 및 시간 등 공정의 마진조건을 확보하는데 어려움이 있다. 이때, 공정의 마진조건을 확보하지 못해 일정한 접착력을 나타내는 B-스테이지 상태를 확보하지 못하면 칩 부착 공정 시 칩이 완전히 부착되지 않아 와이어 본딩 및 몰딩 공정 시 칩이 박리되는 등 반도체 소자의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.On the other hand, although an adhesive composition containing no solvent has been proposed to improve workability, the adhesive composition containing no solvent is difficult to control radical reactivity of a catalyst (for example, a curing accelerator), and thus, B-staging process temperature and It is difficult to secure the margin conditions of the process such as time. At this time, if the margin condition of the process is not secured and the B-stage state that exhibits a certain adhesive force cannot be secured, the reliability of the semiconductor device is deteriorated, such as the chip is not completely attached during the chip attaching process and the chip is peeled during the wire bonding and molding process. This will occur.
이외에도 일반적인 에폭시 경화물은 치수안정성에 취약하고 경화 후 잘 부서지는 특성을 가지고 있어 이러한 에폭시 경화물로만 이루어진 접착제 조성물을 사용하여 반도체 칩을 부착할 경우 칩이 박리되거나 접착제층에 크랙이 발생하여 제조된 반도체 소자의 신뢰도는 역시 떨어지게 된다.In addition, general epoxy cured products are vulnerable to dimensional stability and have brittle characteristics after curing. Therefore, when a semiconductor chip is attached using an adhesive composition composed only of such epoxy cured products, chips are peeled off or cracks are generated in the adhesive layer. The reliability of the semiconductor device also falls.
따라서, 인쇄회로기판에 반도체 칩을 부착함에 있어 작업성을 향상시키면서도 제조된 반도체 소자의 신뢰도를 확보할 수 있도록 하는 접착제 조성물이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a demand for an adhesive composition for securing the reliability of a manufactured semiconductor device while improving workability in attaching a semiconductor chip to a printed circuit board.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인쇄회로기판에 도포되는 접착제 조성물로써 용매를 포함하지 않아도 칩 부착 시 작업성을 향상시킬 수 있고, 제조되는 반도체 소자의 신뢰도 또한 확보할 수 있는 반도체 칩 부착용 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, a semiconductor chip that can improve the workability when attaching the chip as an adhesive composition applied to a printed circuit board without a solvent, and also ensure the reliability of the semiconductor device manufactured It is an object to provide an adhesive composition for attachment and a semiconductor device using the same.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 분자량이 550 ~ 1000인 하기 화학식 1로 표시되는 카프로락탄 폴리디올; 에폭시수지; 경화제; 경화촉진제; 및 무기충전제를 포함하는 반도체 칩 부착용 접착제 조성물을 제공한다.The present invention is a caprolactane polydiol represented by the following formula (1) having a molecular weight of 550 ~ 1000 to achieve the above object; Epoxy resins; Curing agent; Curing accelerators; And it provides an adhesive composition for semiconductor chip attachment comprising an inorganic filler.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기이고, n의 평균값은 0 내지 2이다.)(In Formula 1, R is each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, the average value of n is 0 to 2.)
여기서, 상기 반도체 칩 부착용 접착제 조성물은 특히, 스크린 프린팅 방식으로 인쇄회로기판에 도포되는 것이 바람직하다.Here, the adhesive composition for attaching the semiconductor chip is particularly preferably applied to a printed circuit board by a screen printing method.
한편, 본 발명은 상기 접착제 조성물이 도포된 인쇄회로기판 상에 반도체 칩 이 부착된 반도체 소자를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a semiconductor device having a semiconductor chip attached to a printed circuit board coated with the adhesive composition.
또한, 본 발명은 a) 상기 접착제 조성물을 제조하는 단계; b) 상기 접착제 조성물을 인쇄회로기판에 도포하는 단계; c) 상기 접착제 조성물이 도포된 인쇄회로기판 상에 반도체 칩을 장착하는 단계; 및 d) 상기 반도체 칩이 장착된 상기 인쇄회로기판에 도포된 접착제 조성물을 용매 휘발공정 없이 경화시키는 단계를 포함하는 반도체 칩 부착방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of a) preparing the adhesive composition; b) applying the adhesive composition to a printed circuit board; c) mounting a semiconductor chip on a printed circuit board coated with the adhesive composition; And d) curing the adhesive composition applied to the printed circuit board on which the semiconductor chip is mounted, without a solvent volatilization process.
여기서, 본 발명에 기재된 반도체 칩이란 인쇄회로기판에 장착되어 집적회로를 구성하는 요소로 정의될 수 있다.Here, the semiconductor chip described in the present invention may be defined as an element mounted on a printed circuit board to constitute an integrated circuit.
이상과 같은 본 발명의 반도체 칩 부착용 접착제 조성물은 분자량이 550~1000 범위인 카프로락탄 폴리디올을 포함하기 때문에 용매를 사용하지 않아도 적절한 점도를 나타낼 수 있어 인쇄회로기판에 도포 후 B-스테이지화 공정을 장시간하지 수행하지 않아도 되므로 반도체 칩 부착 시 작업성을 향상시킬 수 있다.Since the adhesive composition for a semiconductor chip attachment of the present invention as described above includes a caprolactane polydiol having a molecular weight in the range of 550 to 1000, it can exhibit an appropriate viscosity without using a solvent, thereby applying a B-staging process after applying it to a printed circuit board. Since it does not have to be performed for a long time, workability can be improved when the semiconductor chip is attached.
또한, 상기 카프로락탄 폴리디올은 접착제 조성물이 고무와 같은 플렉시블한 특성을 나타내도록 하여 접착제층에서 발생되는 크랙 또는 박리현상의 원인이 되는 높은 인장강도 및 탄성 모듈러스을 낮추기 때문에 반도체 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.In addition, the caprolactane polydiol may improve the reliability of the semiconductor device because the adhesive composition exhibits a flexible property such as rubber, thereby lowering high tensile strength and elastic modulus, which cause cracks or peeling in the adhesive layer. have.
이하, 본 발명은 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<반도체 칩 부착용 접착제 조성물><Adhesive Composition for Semiconductor Chip Attachment>
1. 카프로락탄 폴리디올Caprolactane polydiol
본 발명의 반도체 칩 부착용 접착제 조성물(이하, '접착제 조성물'이라 함)에 포함되는 저분자 카프로락탄 폴리디올은 분자량이 550~1000이며, 하기 화학식 1로 표시되는 카프로락탄 폴리디올을 사용할 수 있다.The low molecular caprolactane polydiol contained in the adhesive composition for semiconductor chip attachment (hereinafter, referred to as an 'adhesive composition') of the present invention has a molecular weight of 550 to 1000, and caprolactane polydiol represented by the following Chemical Formula 1 may be used.
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기이고, n의 평균값은 0 내지 2이다.)(In Formula 1, R is each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, the average value of n is 0 to 2.)
상기 카프로락탄 폴리디올은 에폭시수지와 반응하여 접착제 조성물이 낮은 탄성 모듈러스 및 연신률을 나타내도록 하기 위한 것으로, 이와 같이 낮은 탄성 모듈러스 및 연신률을 나타내는 접착제 조성물을 반도체 칩 부착 시 사용할 경우 경화된 접착제층에서의 크랙발생 또는 박리현상이 최소화되기 때문에 반도체 소자의 신뢰도를 높일 수 있다.The caprolactane polydiol is intended to react with the epoxy resin so that the adhesive composition exhibits low elastic modulus and elongation. When the adhesive composition exhibiting such low elastic modulus and elongation is used when attaching a semiconductor chip, Since cracking or peeling is minimized, reliability of a semiconductor device can be improved.
즉, 상기 화학식 1의 카프로락탄 폴리디올의 양말단에 존재하는 -OH기는 에폭시수지와 반응함에 따라 -O-의 에테르기를 반복적으로 형성하는데, 이러한 에테르기는 접착제 조성물의 탄성 모듈러스 및 연신률을 낮추는 작용을 하게 된다. 이 외에도 -COO-의 에스터기 또한 반복적으로 형성되면서 접착제 조성물의 탄성 모듈러스를 낮추게 되는데, 이와 같이 탄성 모듈러스 및 연신률이 낮은 접착제 조성물은 경화된 후 외부에서 충격이 가해지더라도 고무와 같은 플렉시블한 특성을 나타내어 충격을 흡수할 수 있기 때문에 접착제층에서의 크랙발생 또는 박리현상이 최소화되어 반도체 소자의 신뢰도를 높일 수 있는 것이다.That is, the -OH group present in the sock end of the caprolactane polydiol of Chemical Formula 1 repeatedly forms an ether group of -O- as it reacts with the epoxy resin, and the ether group serves to lower the elastic modulus and elongation of the adhesive composition. Done. In addition, the ester group of -COO- is also repeatedly formed to lower the elastic modulus of the adhesive composition. As such, the elastic modulus and the low-elongation adhesive composition exhibit a flexible property such as rubber even when an external impact is applied after curing. Since the shock can be absorbed, cracking or peeling of the adhesive layer is minimized, thereby increasing the reliability of the semiconductor device.
또한, 카프로락탄 폴리디올의 분자량이 너무 클 경우 에폭시수지와 반응함에 있어 반복단위가 제한적일 수 있고 반응성이 느려서 경화된 접착제 조성물이 치밀한 구조를 갖지 못해 반도체 소자의 신뢰도가 저하될 수 있으므로, 카프로락탄 폴리디올의 분자량은 550~1000인 것이 바람직한 것이다.In addition, when the molecular weight of the caprolactane polydiol is too large, the repeating unit may be limited in reacting with the epoxy resin and the reactivity is slow, so that the cured adhesive composition does not have a compact structure and thus the reliability of the semiconductor device may be lowered. It is preferable that the molecular weight of diol is 550-1000.
한편, 상기 카프로락탄 폴리디올은 낮은 점도를 보유하고 있기 때문에 본 발명의 접착제 조성물에는 용매를 포함시키지 않아도 접착제 조성물이 적절한 점도(특히, 스크린 프린팅 방식을 적용하기에 적절한 점도를 갖게 됨)를 나타낼 수 있도록 할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 접착제 조성물은 상기 카프로락탄 폴리디올을 포함함에 따라 용매를 포함하지 않아도 적절한 점도를 나타낼 수 있어 B-스테이지화 공정을 장시간 수행하지 않아도 되므로 칩 부착 시 작업성을 향상시킬 수 있으며, 용매의 잔류에 의해 접착제층에 보이드가 형성되는 등 반도체 소자의 신뢰도를 떨어뜨리는 문제점을 개선할 수 있다.On the other hand, since the caprolactane polydiol has a low viscosity, the adhesive composition may exhibit an appropriate viscosity (particularly, a suitable viscosity for applying a screen printing method) without including a solvent in the adhesive composition of the present invention. You can do that. As described above, the adhesive composition of the present invention may exhibit an appropriate viscosity without including a solvent as the caprolactane polydiol is included, and thus it is not necessary to perform the B-staging process for a long time, thereby improving workability during chip attachment. The problem of lowering the reliability of the semiconductor device, such as voids being formed in the adhesive layer due to the residual of the solvent, can be improved.
이러한 카프로락탄 폴리디올은 반도체 소자의 신뢰도 확보를 고려할 때 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 20 ~ 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 25 ~ 45 중량부로 포함되는 것이 더 바람직하며 구체적으로는 30 ~ 40 중량부로 포 함되는 것이 가장 좋다.The caprolactane polydiol is preferably included in an amount of 20 to 50 parts by weight, more preferably 25 to 45 parts by weight, and specifically 30 to 40 parts, based on 100 parts by weight of the adhesive composition in consideration of securing reliability of a semiconductor device. It is best to be included in parts by weight.
2. 에폭시수지2. Epoxy Resin
본 발명의 접착제 조성물에 포함되는 에폭시수지는 특별히 한정되지 않으나, 하기 화학식 2로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지, 하기 화학식 3으로 표시되는 디사이클로펜타디엔계 에폭시수지 및 하기 화학식 4로 표시되는 선형 에폭시수지로 이루어진 군에서 하나 또는 둘 이상 선택되어 사용될 수 있다. 이때, 바람직하게는 하기 화학식 2로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지, 하기 화학식 3으로 표시되는 디사이클로펜타디엔계 에폭시수지 및 하기 화학식 4로 표시되는 선형 에폭시수지로 이루어진 군에서 둘 이상 선택되어 사용하는 것이 좋다.The epoxy resin included in the adhesive composition of the present invention is not particularly limited, but a bisphenol epoxy resin represented by the following Chemical Formula 2, a dicyclopentadiene epoxy resin represented by the following Chemical Formula 3, and a linear epoxy resin represented by the following Chemical Formula 4 One or two or more selected from the group consisting of may be used. In this case, preferably, at least two selected from the group consisting of a bisphenol epoxy resin represented by the following Chemical Formula 2, a dicyclopentadiene epoxy resin represented by the following Chemical Formula 3, and a linear epoxy resin represented by the following Chemical Formula 4 is used. good.
[화학식 2][Formula 2]
(상기 화학식 2에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.)(In Formula 2, R 1 and R 2 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
[화학식 3](3)
(상기 화학식 3에서, n의 평균값은 1 내지 20이다.)(In Formula 3, the average value of n is 1 to 20.)
[화학식 4][Formula 4]
(상기 화학식 4에서, R3은 탄소수 5 내지 15의 탄화수소기이다.)(In Formula 4, R 3 is a hydrocarbon group having 5 to 15 carbon atoms.)
상기 화학식 2로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지는 저점도 액상 에폭시수지로서, 본 발명의 접착제 조성물이 우수한 접착성을 나타내도록 하는 역할을 한다. 즉, 상기 화학식 2로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지는 저분자 수지로 반응성이 우수하며, 에폭시기가 후술되는 경화제와 반응하여 고분자화될 때 다수의 -OH기를 형성하여 수소결합이 증대됨에 따라 경화도를 높여 접착제 조성물의 접착성을 향상시킬 수 있는 것이다. 이외에도 덩치가 크고 안정된 벤젠기를 포함하고 있기 때문에 접착제 조성물의 내열성 또한 증가시킬 수 있다.Bisphenol-based epoxy resin represented by the formula (2) is a low viscosity liquid epoxy resin, the adhesive composition of the present invention serves to exhibit excellent adhesion. That is, the bisphenol-based epoxy resin represented by Chemical Formula 2 is excellent in reactivity as a low molecular resin, and when the epoxy group is polymerized by reacting with a curing agent described later, a plurality of -OH groups are formed to increase the degree of curing as the hydrogen bond increases, thereby increasing the degree of curing. The adhesiveness of a composition can be improved. In addition, since the bulky and stable benzene group is included, the heat resistance of the adhesive composition may also be increased.
이러한 비스페놀계 에폭시수지로는 에폭시 당량이 150 ~ 220이고, 점도는 300 ~ 5,000cps인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 비제한적인 예로는 상기 화학식 2의 R1 또는 R2가 수소 또는 메틸기인 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지, 비스페놀 AD형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 A형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 F형 에폭시수지, 수소화 비스페놀 AD형 에폭시수지를 사용할 수 있다.As the bisphenol-based epoxy resin, it is preferable to use an epoxy equivalent of 150 to 220 and a viscosity of 300 to 5,000 cps. As a non-limiting example, bisphenol A in which R 1 or R 2 in Formula 2 is hydrogen or a methyl group is used. Type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, hydrogenated bisphenol F type epoxy resin, hydrogenated bisphenol AD type epoxy resin can be used.
이때, 상기 예로 제시된 비스페놀계 에폭시수지는 단독 또는 2 이상의 혼합물로도 사용할 수 있으며, 유동성과 점도 조절의 관점에서 상기 비스페놀 A형 에폭시수지와 상기 비스페놀 F형 에폭시수지를 1:1로 혼합하여 사용하는 것이 가장 바람직하다.In this case, the bisphenol-based epoxy resins presented as examples may be used alone or as a mixture of two or more, and the bisphenol A-type epoxy resin and the bisphenol F-type epoxy resin are mixed 1: 1 in terms of fluidity and viscosity control. Most preferred.
상기 화학식 2로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지는 접착제 조성물의 경화 반응 속도, 접착성, 공정 작업성 및 반소체 소자의 신뢰도를 고려할 때 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 5 ~ 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 1 ~ 10 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 구체적으로는 10 ~ 25 중량부로 포함되는 것이 가장 좋다.Bisphenol-based epoxy resin represented by the formula (2) is preferably included in 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the adhesive composition in consideration of the curing reaction rate, adhesion, process workability and the reliability of the semi-element device of the adhesive composition. And, it is more preferably contained in 1 to 10 parts by weight, specifically, it is most preferably included in 10 to 25 parts by weight.
상기 화학식 3으로 표시되는 디사이클로펜타디엔계 에폭시수지는 상온에서 고상의 수지로서, 본 발명의 접착제 조성물의 경화 수축률을 낮추는 역할을 한다. 즉, 상기 화학식 3으로 표시되는 디사이클로펜타디엔계 에폭시수지는 벤젠기가 존재하는 다관능성 에폭시수지로써 구조적으로 매우 안정화된 상태이므로 접착제 조성물이 경화되는 과정에서의 수축현상을 낮출 수 있고, 이에 따라 접착제 조성물의 열팽창 계수가 낮아지기 때문에 반도체 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 것이다.The dicyclopentadiene-based epoxy resin represented by Chemical Formula 3 serves as a solid resin at room temperature and lowers the curing shrinkage of the adhesive composition of the present invention. That is, the dicyclopentadiene-based epoxy resin represented by Chemical Formula 3 is a multifunctional epoxy resin having a benzene group, and thus is structurally very stabilized, thereby reducing shrinkage in the process of curing the adhesive composition. Since the thermal expansion coefficient of a composition becomes low, the reliability of a semiconductor element can be improved.
이러한 디사이클로펜타디엔계 에폭시수지는 접착제 조성물의 경화 반응 속도, 접착성, 공정 작업성 및 반도체 소자의 신뢰도를 고려할 때 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 1 ~ 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 2 ~ 9 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 구체적으로는 3 ~ 8 중량부로 포함되는 것이 가장 좋다.The dicyclopentadiene-based epoxy resin is preferably included in an amount of 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the adhesive composition in consideration of the curing reaction rate, adhesiveness, process workability, and reliability of the semiconductor device. It is more preferably included in the amount of ~ 9 parts by weight, specifically, it is most preferably included in 3 to 8 parts by weight.
상기 화학식 4로 표시되는 선형 에폭시수지는 본 발명의 접착제 조성물이 고온에서 탄성 모듈러스가 높지 않도록 조절하여 반도체 소자의 신뢰도를 향상시키는 역할을 한다. 즉, 상기 화학식 4로 표시되는 선형 에폭시 수지는 단단한(hard) 벤젠 구조가 없고, 알킬기(-R-)와 에테르기(-O-)가 반복되어 선형을 이루고 있기 때문에 접착제 조성물의 탄성 모듈러스를 낮출 수 있는 것이다.The linear epoxy resin represented by Formula 4 serves to improve the reliability of the semiconductor device by adjusting the adhesive composition of the present invention so that the elastic modulus is not high at high temperature. That is, since the linear epoxy resin represented by Chemical Formula 4 has no hard benzene structure, and the alkyl group (-R-) and the ether group (-O-) are linearly formed to reduce the elastic modulus of the adhesive composition It can be.
이러한 선형 에폭시수지는 접착제 조성물의 경화 반응 속도, 기계적 강도, 점도 및 반도체 소자의 신뢰도를 고려할 때 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 1 ~ 15 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 2 ~ 13 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 구체적으로는 3 ~ 11 중량부로 포함되는 것이 가장 좋다.Such a linear epoxy resin is preferably included in 1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the adhesive composition in consideration of the curing reaction rate, mechanical strength, viscosity and reliability of the semiconductor device of the adhesive composition, it is included in 2 to 13 parts by weight It is more preferable, specifically, it is most preferable to contain 3-11 weight part.
한편, 본 발명의 에폭시수지는 고상 에폭시수지(예를 들어, 상기 화학식 3으로 표시되는 디사이클로펜타디엔계 에폭시수지)를 액상 에폭시수지(예를 들어, 상기 화학식 2로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지)에 투입한 후 80 ~ 100℃의 온도에서 용융시킨 혼합물 형태로 사용할 수도 있다. 이와 같이 고상 에폭시수지에 액상 에폭시수지를 용융시킨 에폭시수지를 사용할 경우 과량의 무기 충전제를 사용하지 않더라도 접착제 조성물의 접착력 및 내열성을 확보할 수 있어(접착제 조성물의 탄성 모듈러스가 낮아지므로) 반도체 소자의 신뢰성을 높일 수 있다.On the other hand, the epoxy resin of the present invention is a solid epoxy resin (for example, dicyclopentadiene-based epoxy resin represented by the formula (3)) liquid epoxy resin (for example, bisphenol-based epoxy resin represented by the formula (2)) It may be used in the form of a mixture melted at a temperature of 80 ~ 100 ℃ after being added to. As such, when the epoxy resin in which the liquid epoxy resin is melted in the solid epoxy resin is used, the adhesive strength and heat resistance of the adhesive composition can be secured without using an excessive amount of inorganic filler (because the elastic modulus of the adhesive composition is lowered). Can increase.
이외에도 본 발명의 접착제 조성물에 포함되는 에폭시수지는 필요에 따라 물 성 향상을 목적으로 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 등의 다른 액상 에폭시수지를 더 포함할 수 있다. 그러나, 나프탈렌계 에폭시수지나 페놀노볼락계 에폭시수지를 사용할 경우에는 접착제 조성물의 점도가 많이 증가할 수 있으므로 본 발명의 목적에 맞도록 적절한 점도를 유지하는 범위 내에서 다른 에폭시수지와 혼합하여 사용하여야 한다.In addition, the epoxy resin included in the adhesive composition of the present invention may further include other liquid epoxy resins, such as naphthalene-based, phenol novolak-based, cyclo aliphatic-based, and amine-based polyfunctional epoxy resins, for the purpose of improving physical properties. Can be. However, when using a naphthalene epoxy resin or a phenol novolac epoxy resin, since the viscosity of the adhesive composition may increase a lot, it should be used in combination with other epoxy resins within the range of maintaining the proper viscosity for the purpose of the present invention. do.
또한, 본 발명에 사용되는 에폭시수지는 필요에 따라 접착제 조성물의 점도를 낮추기 위한 목적으로 1 ~ 3개의 에폭시 반응기를 가지는 반응성 희석제가 혼합될 수도 있다. 그러나, 반응성 희석제의 함량이 높아질수록 경화 속도가 낮아지므로 본 발명의 목적에 맞는 범위에서 적당량을 사용하여야 한다.In addition, the epoxy resin used in the present invention may be mixed with a reactive diluent having 1 to 3 epoxy reactors for the purpose of lowering the viscosity of the adhesive composition, if necessary. However, the higher the content of the reactive diluent, the lower the curing rate, so an appropriate amount should be used within a range suitable for the purpose of the present invention.
이상에서 설명한 에폭시수지는 반도체 소자의 신뢰도 확보를 고려할 때 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 20 ~ 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.In consideration of securing reliability of the semiconductor device, the epoxy resin described above is preferably included in an amount of 20 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the adhesive composition.
3. 경화제3. Curing agent
본 발명의 접착제 조성물에 포함되는 경화제는 상기 에폭시수지와 반응하여 경화물을 만들 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으나, 페놀구조가 안정적으로 자리잡고 있어 화학 안정성을 나타내는 하기 화학식 5로 표시되는 알킬화 페놀노볼락 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 알킬화 페놀노볼락 수지는 수산기 당량이 120 ~ 150인 고순도의 제품을 사용하는 것이 좋다.The curing agent included in the adhesive composition of the present invention is not particularly limited as long as it can react with the epoxy resin to form a cured product, but an alkylated phenol novolac represented by the following Chemical Formula 5 showing stable chemical stability and phenol structure It is preferable to use resin. At this time, the alkylated phenol novolak resin is preferably a high purity product having a hydroxyl equivalent of 120 ~ 150.
[화학식 5][Chemical Formula 5]
(상기 화학식 5에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 아릴기이고, n의 평균값은 0 내지 3이다.)(In Formula 5, R 1 to R 5 are each independently hydrogen or an alkyl or aryl group having 1 to 12 carbon atoms, and the average value of n is 0 to 3.)
또한, 접착제 조성물의 점도, 경화물의 유리전이온도, 기계적 물성 및 열 특성 등의 관점에서 상기 화학식 5로 표시되는 알킬화 페놀노볼락 수지의 R1 내지 R5 치환기 종류 및 n값을 조절한 다양한 물질을 사용할 수 있으며, 이미드 변성 등에 의해 유리전이온도 특성을 변화시킨 물질 또한 사용할 수 있다.In addition, in view of the viscosity of the adhesive composition, the glass transition temperature of the cured product, the mechanical properties and thermal properties, etc., various materials in which R 1 to R 5 substituent types and n values of the alkylated phenol novolak resin represented by Formula 5 are adjusted It can be used, and the material which changed the glass transition temperature characteristic by imide modification etc. can also be used.
이때, 본 발명의 접착제 조성물은 액상타입이므로 인쇄회로기판의 열 팽창 및/또는 수축현상에 의해 경화된 접착제층의 크랙이나 박리현상을 제어하기 위해서는 낮은 유리전이온도(Tg)를 나타내는 것이 바람직하다.At this time, since the adhesive composition of the present invention is a liquid type, it is preferable to exhibit a low glass transition temperature (Tg) in order to control cracking or peeling of the adhesive layer cured by thermal expansion and / or shrinkage of the printed circuit board.
이러한 경화제는 접착제 조성물의 경화 반응 속도 및 반도체 소자의 신뢰도를 고려할 때 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 5 ~ 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 6 ~ 18 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 7 ~ 15 중량부로 포함되는 것이 가장 좋다.Such a curing agent is preferably included in 5 to 20 parts by weight, more preferably 6 to 18 parts by weight, based on 100 parts by weight of the adhesive composition in consideration of the curing reaction rate of the adhesive composition and the reliability of the semiconductor device. It is best to include 15 parts by weight.
4. 경화촉진제4. Curing accelerator
본 발명의 접착제 조성물에 포함되는 경화촉진제는 상기 에폭시수지와 상기 경화제의 반응을 촉진시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 열에 매우 안정적이고 접착제 조성물이 경화된 후 우수한 접착성을 나타낼 수 있도록 하기 화학식 6으로 표시되는 이미다졸계 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.The curing accelerator included in the adhesive composition of the present invention is not particularly limited as long as it can promote the reaction between the epoxy resin and the curing agent, but is very stable to heat and exhibits excellent adhesion after curing of the adhesive composition. It is preferable to use the imidazole catalyst represented by.
[화학식 6][Formula 6]
(상기 화학식 6에서, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기, 또는 수산기 중의 어느 하나이다.)(In Formula 6, R 1 to R 4 are each independently hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group, phenyl group, cyanoethyl group, benzyl group, or hydroxyl group.)
또한, 상기 경화촉진제는 필요에 따라 열가소성 수지로 캡슐화되어 상온 안정성을 증가시킨 경화촉진제 또는 경화제로 개질된 경화촉진제를 사용할 수도 있다. 여기서, 다양한 경화촉진제를 같은 양으로 사용할 경우에는 각 경화촉진제가 지닌 활성 정도에 따라 겔화 시간에 있어 차이가 발생하지만, 이러한 점은 경화촉진제의 사용량의 증감을 통하여 조절할 수 있으므로 경화촉진제의 종류는 특별히 한정되지 않는다.In addition, the curing accelerator may be used as a curing accelerator or a curing accelerator modified with a curing agent encapsulated in a thermoplastic resin to increase the room temperature stability as necessary. Here, when using various curing accelerators in the same amount, there is a difference in gelation time depending on the activity level of each curing accelerator, but this can be controlled by increasing or decreasing the amount of the curing accelerator, so the type of curing accelerator is particularly It is not limited.
이러한 경화촉진제는 접착제 조성물의 경화 반응 속도 및 온도와 시간에 의한 작업성 마진을 고려할 때 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.1 ~ 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 0.5 ~ 7 중량부로 포함되는 것이 더 바람직하며, 1 ~ 5 중량부로 포함되는 것이 가장 좋다.Such curing accelerators are preferably included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, and more preferably 0.5 to 7 parts by weight, based on 100 parts by weight of the adhesive composition, considering the curing reaction rate of the adhesive composition and the workability margin by temperature and time. Preferably, it is best to include 1 to 5 parts by weight.
5. 무기충전제5. Inorganic filler
본 발명의 접착제 조성물에 포함되는 무기충전제는 접착제 조성물의 기계적인 강도를 높여 반도체 소자의 신뢰도를 향상시키기 위한 것으로, 평균 입경이 0.1 ~ 10㎛인 구상 용융실리카 또는 합성실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 무기충전제의 평균 입경은 그 함량에 따라 조절할 수 있는데, 바람직하게는 0.2 ~ 5㎛, 더 바람직하게는 0.5 ~ 2㎛인 것이 좋다.The inorganic filler included in the adhesive composition of the present invention is for improving the mechanical strength of the adhesive composition to improve the reliability of the semiconductor device. It is preferable to use spherical molten silica or synthetic silica having an average particle diameter of 0.1 to 10 µm. Here, the average particle diameter of the inorganic filler can be adjusted according to its content, preferably 0.2 to 5㎛, more preferably 0.5 to 2㎛.
이러한 무기충전제는 접착제 조성물의 점도, 기계적 강도, 작업성 및 반도체 소자의 신뢰도를 고려할 때 접착제 조성물 100 중량부를 기준으로, 5 ~ 15 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 6 ~ 14 중량부로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 7 ~ 13 중량부로 포함되는 것이 가장 좋다.Such an inorganic filler is preferably included in 5 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the adhesive composition in consideration of the viscosity, mechanical strength, workability and reliability of the semiconductor device, more preferably 6 to 14 parts by weight of the adhesive composition Preferably, it is best to include 7 to 13 parts by weight.
본 발명의 접착제 조성물은 상기한 카프로락탄 폴리디올, 에폭시수지, 경화제, 경화촉진제 및 무기충진제 성분들 이외에도 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 필요에 따라 기포의 제거를 용이하게 하기 위한 소포제, 제품 외관 등을 위한 카본 블랙 등의 착색제, 기계적 물성 및 접착력을 증가시키기 위한 글리시독시프로필 트리메톡시 실란이나 2-(3,4 에폭시 사이클로헥실)-에틸 트리메톡시 실란 등의 실란 커플링제, 침투성 개선을 위한 표면 장력 조절제, 요변성과 성형성을 개선하기 위한 퓸드(fumed) 실리카 등의 요변성 조절제, 실리콘 파우더, 고무 파우 더, 및 표면 개질된 실리콘 파우더 등의 응력 완화제 등이 추가로 포함될 수 있다.In addition to the above caprolactane polydiol, epoxy resins, curing agents, curing accelerators and inorganic filler components, the adhesive composition of the present invention is an antifoaming agent for facilitating removal of bubbles as necessary within the scope of not impairing the object of the present invention. Colorants such as carbon black for appearance, silane coupling agents such as glycidoxypropyl trimethoxy silane or 2- (3,4 epoxy cyclohexyl) -ethyl trimethoxy silane for increasing mechanical properties and adhesion, permeability Surface tension modifiers for improvement, thixotropy modifiers such as fumed silica for improving thixotropy and formability, stress relieving agents such as silicone powders, rubber powders, and surface modified silicone powders may be further included. .
이상에서 설명한 본 발명의 접착제 조성물을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 에폭시수지, 경화제, 경화촉진제, 카프로락탄 폴리디올, 무기충전제 및 기타 첨가제를 동시에 또는 원료별로 순차적으로 투입하고 필요에 따라 가열 처리하면서 교반, 혼합 및 분산시켜 제조할 수 있다. 특히, 상기 에폭시수지는 고상 에폭시수지(예를 들어, 상기 화학식 3으로 표시되는 디사이클로펜타디엔계 에폭시수지)를 저점도의 액상 에폭시수지(예를 들어, 상기 화학식 2로 표시되는 비스페놀계 에폭시수지)에 혼합하여 80 ~ 100℃의 온도에서 서서히 용융시켜 수지 바인더 상태로 제조한 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 원료들을 혼합, 교반 및 분산하는 장치는 특별히 한정되지 않지만 교반 및/또는 가열 장치를 구비한 혼합 분쇄기, 3축 롤밀, 볼밀, 진공 유발기 및 유성형 혼합기 등을 사용할 수 있으며, 이들 장치를 적절하게 조합하여 사용할 수도 있다.The method for producing the adhesive composition of the present invention described above is not particularly limited, but non-limiting examples include epoxy resins, curing agents, curing accelerators, caprolactane polydiol, inorganic fillers and other additives at the same time or sequentially by raw material It can be prepared by stirring, mixing and dispersing while heating. In particular, the epoxy resin is a solid epoxy resin (for example, dicyclopentadiene-based epoxy resin represented by Formula 3) a low viscosity liquid epoxy resin (for example, bisphenol-based epoxy resin represented by Formula 2 ) And slowly melted at a temperature of 80 ~ 100 ℃ can be used in the form of a resin binder. In addition, the apparatus for mixing, stirring and dispersing the raw materials is not particularly limited, but a mixing grinder, a three-axis roll mill, a ball mill, a vacuum generator, a planetary mixer, or the like having a stirring and / or heating device may be used. It can also use suitably combining.
한편, 본 발명의 접착제 조성물의 점도는 접착성, 공정 작업성, 온도와 시간에 의한 작업성 마진 측면에서 25℃에서 5,000 ~ 100,000cps인 것이 바람직하고 7,000 ~ 80,000cps인 것이 보다 바람직하며 10,000 ~ 60,000cps인 것이 가장 좋다. 이와 같이 본 발명의 접착제 조성물이 상기와 같은 점도 범위를 가질 경우 스크린 프린팅 방식을 적용하여 인쇄회로기판에 도포하면 경화되는 접착제층의 두께 조절이 용이하고, 접착제 조성물과 인쇄회로기판간의 우수한 접착성을 얻을 수 있다.On the other hand, the viscosity of the adhesive composition of the present invention is preferably 5,000 ~ 100,000cps at 25 ℃, more preferably 7,000 ~ 80,000cps in terms of adhesiveness, process workability, workability margin by temperature and time, and 10,000 ~ 60,000 cps is best. As described above, when the adhesive composition of the present invention has a viscosity range as described above, it is easy to control the thickness of the cured adhesive layer by applying a screen printing method to the printed circuit board, and excellent adhesiveness between the adhesive composition and the printed circuit board. You can get it.
즉, 본 발명의 접착제 조성물은 스크린 프린팅 방식으로 인쇄회로기판에 도포되는데 사용될 수 있는 것으로, 이때, 스크린 프린팅 방식으로 인쇄회로기판에 도포된 접착제 조성물의 B-스테이지 공정은 100 ~ 130℃에서 1시간 전후로 오븐 또는 고온의 압착 헤드에서 진행되고, 최종 경화는 175℃에서 1시간 전후로 오븐 또는 고온의 압착 헤드에서 진행될 수 있다. 한편, 경우에 따라 경화촉진제의 양을 조절하여 경화 온도를 변화할 수 있으며, 경화 시간 또한 단축할 수도 있다.That is, the adhesive composition of the present invention can be used to apply to the printed circuit board by the screen printing method, wherein the B-stage process of the adhesive composition applied to the printed circuit board by the screen printing method is 1 hour at 100 ~ 130 ℃ The back and forth proceed in an oven or hot press head, and the final curing may proceed in an oven or hot press head at 175 ° C. for about 1 hour. In some cases, the curing temperature may be changed by adjusting the amount of the curing accelerator, and the curing time may also be shortened.
<반도체 소자><Semiconductor Device>
본 발명은 상기에서 설명한 접착제 조성물이 도포된 인쇄회로기판 상에 반도체 칩이 부착된 반도체 소자를 제공한다. 이때, 반도체 칩은 인쇄회로기판 상에 장착되어 직접회로를 구성하는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 인쇄회로기판에 반도체 칩을 장착한 후 패키지하는 방식은 BOC(Board On Chip) 구조가 적용되는 것이 바람직하다.The present invention provides a semiconductor device having a semiconductor chip attached to a printed circuit board coated with the adhesive composition described above. In this case, the semiconductor chip is not particularly limited as long as it is mounted on the printed circuit board to form an integrated circuit. The method of packaging the semiconductor chip after mounting the semiconductor chip on the printed circuit board is preferably applied to a board on chip (BOC) structure. .
또한, 상기 인쇄회로기판에 도포되는 본 발명의 접착제 조성물은 스크린 프린팅 방식으로 도포되는 것이 바람직하다.In addition, the adhesive composition of the present invention to be applied to the printed circuit board is preferably applied by the screen printing method.
<반도체 칩 부착방법><Semiconductor chip attachment method>
본 발명은 인쇄회로기판에 반도체 칩을 부착하는 방법을 제공하는데, 그에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.The present invention provides a method for attaching a semiconductor chip to a printed circuit board, a detailed description thereof is as follows.
a) 접착제 조성물 제조a) preparing an adhesive composition
상기에서 설명한 본 발명의 접착제 조성물을 제조한다. 여기서, 접착제 조성물을 제조하는 방법에 대한 구체적인 설명은 상기에서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.The adhesive composition of this invention demonstrated above is manufactured. Here, the detailed description of the method for producing the adhesive composition is the same as described above will be omitted.
b) 접착제 조성물 도포b) applying the adhesive composition
상기 a) 단계에서 제조된 접착제 조성물을 인쇄회로기판에 도포한다. 이때, 접착제 조성물을 도포하는 방식은 특별히 한정되지 않으나, 상기 인쇄회로기판이 일정한 패턴을 가지고 있을 경우 인쇄처리량을 높일 수 있는 스크린 프린팅 방식을 적용하는 것이 바람직하다.The adhesive composition prepared in step a) is applied to a printed circuit board. At this time, the method of applying the adhesive composition is not particularly limited, but if the printed circuit board has a predetermined pattern, it is preferable to apply a screen printing method that can increase the print throughput.
c) 반도체 칩 장착c) semiconductor chip mounting
상기 b) 단계에서 접착제 조성물이 도포된 인쇄회로기판 상에 반도체 칩을 장착한다. 이때, 반도체 칩을 장착하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 압착 헤드로 압착시키면서 장착할 수 있다.In step b), the semiconductor chip is mounted on the printed circuit board coated with the adhesive composition. At this time, the method of mounting the semiconductor chip is not particularly limited, but may be mounted while pressing with a crimping head.
d) 접착제 조성물 경화d) curing the adhesive composition
상기 c) 단계에서 인쇄회로기판 상에 반도체 칩을 장착한 후 접착제 조성물을 경화하여 반도체 칩을 인쇄회로기판에 부착한다. 이때, 상기 접착제 조성물은 용매를 포함하지 않기 때문에 용매를 휘발시켜야하는 공정에 소요되는 시간(즉, 장시간동안 B-스테이지화하지 않아도 됨)을 절약할 수 있으므로 반도체 칩 부착시 작업성을 향상시킬 수 있다. 이때, 접착제 조성물을 경화시키는 공정에 대해서는 상기에서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.In step c), the semiconductor chip is mounted on the printed circuit board, and then the adhesive composition is cured to attach the semiconductor chip to the printed circuit board. At this time, since the adhesive composition does not contain a solvent, it is possible to save the time required for the process of volatilizing the solvent (that is, not having to be B-staged for a long time), thereby improving workability when attaching a semiconductor chip. have. At this time, the step of curing the adhesive composition is the same as described above will be omitted.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세히 설명하나, 하기 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited by the following Examples and Comparative Examples.
[실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4] 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 제조[Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4] Adhesive composition and semiconductor device manufacturing using the same
하기 표 1에 나타난 배합비대로 원료를 배합한 후, 세라믹 재질의 교반기와 쓰리 롤밀을 이용하여 교반, 분산 및 혼합하여 접착제 조성물을 제조하였다. 이때, 에폭시수지는 고상의 에폭시수지(주2))를 액상 에폭시수지(주1))에 투입 후 90℃로 승온시켜 교반 및 용해시켜 제조된 수지 바인더를 사용하였다. 이렇게 제조된 접착제 조성물을 사용하여 테프론 금형에서 130℃에서 1시간 B-스테이지화 후 175℃에서 1시간 최종경화시킴으로써 W×T×L이 4mm×10mm×80mm인 시편을 제조하였고, 하기와 같은 방법으로 각종 물성을 측정한 후 그 결과를 표 2에 나타내었다.After blending the raw materials according to the mixing ratio shown in Table 1, by using a ceramic stirrer and three roll mill, stirring, dispersion and mixing to prepare an adhesive composition. At this time, the epoxy resin was prepared by adding a solid epoxy resin (Note 2)) to the liquid epoxy resin (Note 1)) and then heated to 90 ° C., stirred and dissolved to use a resin binder. Using the adhesive composition thus prepared, a specimen having a W × T × L of 4 mm × 10 mm × 80 mm was prepared by B-stage at 130 ° C. for 1 hour and finally cured at 175 ° C. for 1 hour using the adhesive composition thus prepared. After measuring various physical properties, the results are shown in Table 2.
한편, 작업성과 신뢰도 테스트의 경우 인쇄회로기판에 상기에서 제조된 접착제 조성물를 도포한 후 W×L이 8mm×8mm인 칩을 그 위에 장착한 후 압착 헤드로 압착하며 130℃에서 1시간 B-스테이지화 진행한 후 175℃에서 1시간 최종경화시켜 제조된 시편(반도체 소자)을 이용하여 평가하였다.On the other hand, in the case of workability and reliability test, after applying the adhesive composition prepared above to the printed circuit board, a chip having a W × L of 8mm × 8mm is mounted thereon, and then pressed with a crimping head, and pressed at 130 ° C. for 1 hour in B-stage. After the progress was evaluated using a specimen (semiconductor device) prepared by the final curing at 175 ℃ 1 hour.
[표 1] (단위 : 중량부) [Table 1] (Unit: parts by weight)
4Comparative Example
4
수지Epoxy
Suzy
에폭시수지주1) Bisphenol A / F Blend
Epoxy Resin Note 1)
수지주4) Alkylated phenol novolacs
Resin Note 4)
촉진제Hardening
accelerant
락탄
폴리디올Capro
Lactan
Polydiol
충전제weapon
Filler
프로필
트리메톡시실란주9) γ-glycithoxy
profile
Trimethoxysilane note9 )
모노에틸에테르
아세테이트Diethylene glycol
Monoethyl ether
acetate
(주)(week)
1) EXA-835LV, DIC corporation1) EXA-835LV, DIC corporation
2) HP-7200H, DIC corporation2) HP-7200H, DIC corporation
3) EPICLON 707, DIC corporation3) EPICLON 707, DIC corporation
4) MEH-8000H, Meiwa kasei4) MEH-8000H, Meiwa kasei
5) 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, Shikoku5) 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, Shikoku
6) CAPA 2054, Perstorp6) CAPA 2054, Perstorp
7) CAPA 2302, Perstorp7) CAPA 2302, Perstorp
8) 평균입경 0.5㎛의 구상 용융실리카8) Spherical molten silica with an average particle diameter of 0.5 µm
9) KBM-403, Shin Etsu silicon9) KBM-403, Shin Etsu silicon
[실험방법] 물성평가[Experimental Method] Property Evaluation
1. 점도 : 원뿔 및 플레이트(Cone & Plate)형 Brookfield 점도계를 사용하여 25℃에서 측정하였다.One. Viscosity: Measured at 25 ° C. using a Cone & Plate Brookfield viscometer.
2. 유리전이온도 : DMTA(Dynamic Mechanical Thermal Analyser)로 승온 속도 5℃/min, 1Hz 조건에서 평가하였다.2. Glass transition temperature: DMTA (Dynamic Mechanical Thermal Analyser) was evaluated at a temperature rising rate of 5 ℃ / min, 1 Hz conditions.
3. 열팽창계수 : TMA(Thermomechanical Analyser)로 승온 속도 10℃/min 조건에서 평가하였다.3. Thermal expansion coefficient: TMA (Thermomechanical Analyser) was evaluated at a temperature rising rate of 10 ℃ / min conditions.
4. 굴곡강도 : UTM(Universal Test Machine)을 이용하여 ASTM D190에 의거하여 25℃에서 평가하였다.4. Flexural strength: evaluated at 25 ° C. according to ASTM D190 using UTM (Universal Test Machine).
5. 접착력 : 실시예 및 비교예의 접착제 조성물을 사용하여 인쇄회로기판 위에 칩(5mm×5mm)을 부착하여 경화시킨 후 25℃에서 칩 전단 응력(Die Shear Strength)을 측정하여 접착력이 우수한 것을 OK로, 나쁜 것을 NG로 표기하였다.5. Adhesion: The adhesive composition of Examples and Comparative Examples was used to attach and cure a chip (5mm × 5mm) on a printed circuit board and then measure the chip shear stress (Die Shear Strength) at 25 ° C. , Bad ones are indicated by NG.
6. 경화 수축율 : 경화 전후의 시편 무게 감소율로 측정하였다.6. Hardening shrinkage: Measured by the weight reduction rate of the specimen before and after curing.
7. 경화 peak : DSC(Differential Scanning Calorimetry)로 승온 속도 10℃/min 조건에서 평가하였다.7. Curing peak: DSC (Differential Scanning Calorimetry) was evaluated at a temperature rising rate of 10 ℃ / min conditions.
8. 스크린 프린팅성 : 스크린 프린팅 장비로 실시예 및 비교예의 접착제 조성물을 인쇄회로기판에 인쇄하여 균일한 인쇄 상태를 확인하였다. 인쇄 상태가 좋은 것을 OK로, 나쁜 것을 NG로 표기하였다.8. Screen printability: Printed on the printed circuit board the adhesive composition of the Examples and Comparative Examples with a screen printing equipment to check a uniform printing state. Good printing conditions were marked as OK and bad ones as NG.
9. 온도 마진(Margin) : 기판에 인쇄된 접착제를 컨백션 오븐에 넣고 작업 온도보다 10℃ 낮은 온도와 10℃ 높은 온도에서 B-스테이지 경화 상태를 평가하였다. 경화 상태가 좋은 것을 OK로, 나쁜 것을 NG로 표기하였다.9. Temperature Margin: The adhesive printed on the substrate was placed in a convection oven and evaluated for B-stage curing at 10 ° C. and 10 ° C. above the operating temperature. The good state of hardening was OK and the bad thing was NG.
10. 시간 마진(Margin) : 기판에 인쇄된 접착제를 컨백션 오븐에 넣고 작업 시간보다 10분 빠른 시간과 10분 늦은 시간에서 B-스테이지 경화 상태를 평가하였다. 경화 상태가 좋은 것을 OK로, 나쁜 것을 NG로 표기하였다.10. Time Margin: The adhesive printed on the substrate was placed in a convection oven and evaluated for B-stage curing at 10 minutes earlier and 10 minutes later than the working time. The good state of hardening was OK and the bad thing was NG.
11. 신뢰도 : JEDEC, JESD22-A104 시험 조건 G(-40℃/+125℃)에서 열충격 시험(Temperature Cycle Test)을 수행한 이후 시편(반도체 소자)을 85℃, 85% 상대습도 조건 하에서 48시간 동안 방치한 후 260℃에서 30초 동안 IR 리플로우를 1회 통과시키는 것을 3회 반복하는 프리컨디션 조건 이후에 시편의 외관 크랙 발생 유무를 광학현미경으로 관찰하였다. 이후, 비파괴 검사기인 C-SAM(Scanning Acoustical Microscopy)을 이용하여 칩과 인쇄회로기판간의 박리 발생 개수를 평가하였다.11. Reliability: The specimen (semiconductor device) was subjected to 48 hours under 85 ° C and 85% relative humidity after conducting the Temperature Cycle Test under JEDEC, JESD22-A104 test condition G (-40 ° C / + 125 ° C). After leaving for a while, the presence of external cracks in the specimens was observed under an optical microscope after the preconditioning condition of repeating the IR reflow once for 30 seconds at 260 ° C. three times. Thereafter, the number of peeling occurrences between the chip and the printed circuit board was evaluated by using a non-destructive tester, C-SAM (Scanning Acoustical Microscopy).
[표 2][Table 2]
총 시험한 시료 개수Peel occurrence number /
Total number of samples tested
표2를 살펴보면 분자량이 550인 카프로락탄 폴리디올을 포함하는 본 발명의 접착제 조성물(실시예 1 내지 3)은 작업성 및 신뢰도가 우수한 것을 확인할 수 있었다. 반면, 카프로락탄 폴리디올을 포함하지 않은 비교예 2나, 유기 용매를 사용한 비교예 3은 작업성 및 신뢰도가 매우 떨어짐을 확인할 수 있었다.Looking at Table 2, it was confirmed that the adhesive composition (Examples 1 to 3) of the present invention including the caprolactane polydiol having a molecular weight of 550 has excellent workability and reliability. On the other hand, Comparative Example 2 that does not include caprolactane polydiol, or Comparative Example 3 using an organic solvent was confirmed that the workability and reliability very poor.
한편, 분자량이 550인 카프로락탄 폴리디올을 사용한 비교예 1은 그 함유량이 본 발명에서 제시한 범위를 벗어남에 따라 작업성 및 신뢰도가 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in Comparative Example 1 using a caprolactane polydiol having a molecular weight of 550, it was confirmed that the workability and reliability were deteriorated as the content was outside the range suggested by the present invention.
또한, 분자량이 본 발명의 범위를 벗어나는 카프로락탄 폴리디올(분자량 3000 사용)을 사용한 비교예 4는 접착력이 좋지 않을 뿐만 아니라 작업성 및 신뢰도 또한 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.In addition, Comparative Example 4 using a caprolactane polydiol (molecular weight 3000) having a molecular weight outside the scope of the present invention was confirmed that not only poor adhesion but also poor workability and reliability.
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