KR101329697B1 - 전자재료용 반도체 다이 접착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 다이 접착용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카바믹엑시드 아미드계 경화촉진제 및 이미다졸계 경화촉진제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 반도체 소자 패키징에 있어 레진 블리드 아웃 현상을 크게 낮추고 향상된 접착 강도를 나타낸다.
에폭시 수지, 경화촉진제, 레진 블리드 아웃

Description

전자재료용 반도체 다이 접착제 조성물 {Die attach adhesive composition for microelectronics}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 에폭시 수지 조성물의 레진 블리드 아웃 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 에폭시 수지 조성물의 레진 블리드 아웃 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 에폭시 수지 조성물의 레진 블리드 아웃 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 에폭시 수지 조성물의 레진 블리드 아웃 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 비교예 1에 따른 에폭시 수지 조성물의 레진 블리드 아웃 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 비교예 2에 따른 에폭시 수지 조성물의 레진 블리드 아웃 평가 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명은 반도체 다이 접착용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카바믹엑시드 아미드계 경화촉진제 및 이미다졸계 경화촉진제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자의 패키징 재료는 칩의 집적화, 경박단소화 등 사용자의 요구가 변화함에 따라 재료의 물리, 화학적 성상과 사용 방법이 변화되어 왔다. 상기 반도체 소자의 패키징 재료 중 하나인 접착제는 반도체 패키지의 제조 및 어셈블리 분야에서 집적회로 칩을 리드프레임 또는 다은 기판에 접합하거나 회로 패키지나 어셈블리를 인쇄 배선판에 접합하는 등의 다양한 목적에 사용된다.
접착제로 사용하기 위해서는 종래의 에폭시 접착제로 성취했던 바와 같은 빠른 경화속도 및 높은 접착 강도가 요구되는데, 상기한 조건을 만족하기 위해서는 접착제 조성물 성분으로 고상, 액상 및 파우더 상의 경화촉진제를 사용해야 한다. 그러나 이러한 경화촉진제의 사용은 반도체 다이의 접착력을 감소시키고, 반도체 패키지의 신뢰성을 저해하는 레진 블리드 (resin bleed out) 아웃 현상을 야기시켰다.
레진 블리드 아웃은 패키지의 특성에 따라 요구되는 수준이 달라지기는 하나 일반적으로 50 um 이하가 요구되고 있으며 상기 레진 블리드 아웃 현상을 낮추는 것이 바람직한데, 이 현상을 억제하기 위하여 여러 가지 형태의 경화촉진제를 배합하여 에폭시 접착제 조성물을 제조하려는 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 반도체 다이 부착시 레진 블리드 아웃 현상을 낮추어 향상된 접착 강도를 가지는 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면에 따르면, 에폭시 수지, 접착증진제, 경화제, 경화촉진제 및 충진제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 경화촉진제는 하기 화학식 1로 표시되는 카바믹엑시드 아미드계의 제1경화촉진제 및 이미다졸계의 제2경화촉진제를 포함하여 전체 조성물 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 구성되는 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물을 제시할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112006095648686-pat00001
상기 식 중 n은 1 내지 5의 정수이다.
본 발명자 등은 반도체 다이 부착시 문제가 되고 있는 레진 블리드 아웃 현상을 낮추게 하기 위하여 예의 노력한 결과, 화학식 1로 표시되는 카바믹엑시드 아미드계 제1경화촉진제 및 이미다졸 계열의 제2경화촉진제를 병행하여 사용할 경우 상기 레진 블리드 아웃 현상을 현저히 낮출 수 있으며, 전단 강도 증대에도 높은 효과를 발휘함을 확인하였다.
제2경화촉진제인 이미다졸계 경화촉진제는 크게 제한은 없으나 예를 들어, 2-메틸 이미다졸, 2-운데실 이미다졸, 2-헵탄데실 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸 이미다졸, 1-벤질-2-메틸 이미다졸, 1-벤질-2-페닐 이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실-이미다졸리움트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐-이미다졸리움트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-에스-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'에틸-4-메틸이미다졸-(1'))-에틸-에스-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-운데실이미다졸-(1'))-에틸-에스-트리아진, 2-페실-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페실-4-메틸-5-하이드록시메틸, 2-페실-4-벤질-5-하이드록시메틸이미다졸, 4,4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸 이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸, 1-도데실-2-메틸-3-벤질이미다졸리늄 클로라이드 및 이미다졸 함유 폴리아미드로 구성되는 군으로부터 선택되는 화합물을 하나 혹은 2 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 한편, 앞서 기술한 경화촉진제를 대체하여 잠재성 경화제를 사용할 수 있는데 상업적으로 사용되는 제품으로, 예를 들면 큐레졸 2MA-OK, 큐레졸 2MZ-OK, 큐레졸 2PZ-OK, 큐레졸 2P4MHZ, 큐레졸 2MZ-A, 큐레졸 2E4MZ-A, 큐레졸 C11Z-A, 큐레졸 2P4MZ, 큐레졸 2MZ, 큐레졸 2PZ, 아지큐어 엠와이-23, 노바큐어 에치엑스-3721, 노바큐어 에치엑스-3722, 노바큐어 에치 엑스-3748, 노바큐어 에치엑스-3741, 노바큐어 에치엑스-3742, 노바큐어 에치엑스-3088, 노바큐어 에치엑스-3613, 노바큐어 에치엑스-3921에치피이, 노바큐어 에치엑스-3941에치피이, 노바큐어 에치엑스-3932에치피이로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 2종 이상의 혼합물을 이용할 수 있다. 이들 잠재성 경화제는 에폭시 레진이 이미다졸 경화촉진제를 감싸고 있는 마이크로캡슐 형태를 가지고 있어서, 100℃ 이하의 고온에서만 에폭시 조성물의 경화작용을 촉진시킬 수 있으며, 실온에서의 저장 안정성에 기여할 수 있다.
본 발명은 여러 종류의 경화촉진제를 배합하여 사용함으로써 기존의 접착제로 사용되던 에폭시 수지 조성물의 문제점을 해소한 것으로서, 사용되는 전체 경화촉진제의 양은 전체 에폭시 수지 조성물 중량에 대하여 0.1 내지 5중량%, 바람직하게는 1 내지 2중량% 구성되도록 사용할 수 있다. 경화촉진제의 양이 전체 수지 조성물의 0.1 중량% 미만인 경우에는 경화작용을 촉진시키는 효과가 미비하고 5중량%를 초과하는 경우에는 경화속도 조절이 수월하지 않거나 경화물의 물리, 화학적 특성을 저하시켜 바람직하지 않다.
여기서, 제1경화촉진제로 사용되는 카바믹엑시드 아미드계 화합물과 제2경화촉진제로 사용되는 이미다졸계 화합물의 사용량은 중량비로 0.5 ~ 5 : 1, 바람직하게는 1~ 3: 1의 비율로 사용할 수 있다. 이미다졸계 경화촉진제에 대한 카바믹 엑시드 아미드계 경화촉진제의 양의 비(카바믹 엑시드 아미드계 경화촉진제/이미다졸계 경화촉진제)가 0.5 미만인 경우에는 경화 시간이 많이 소요되며 레진블리드 아웃 현상이 발생하는 문제가 있고, 5 이상을 초과하는 경우에는 조성물의 점도가 상 승하여 요변지수가 높아지기 때문에 상용성이 떨어지며, 경화물의 강도가 높아져 크랙이 발생하는 등 신뢰성에 문제가 있다.
더불어 상기 경화촉진제의 함량을 만족하는 범위에서 제3경화촉진제도 사용가능하다. 제3경화촉진제는 3급 아민이나 아민염, 이미드계 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예 1 및 2에서는 상기한 카바믹엑시드 아미드계 화합물 PCA(에스케이케미칼사 제조)와 이미다졸계 화합물 2MA-OK(시코쿠사 제조) 이외에 아민계 화합물 Seikacure S(와카야마세이카사 제조)을 경화촉진제로 이용하여 접착제 조성물을 제조하였고 이를 이용한 물성평가 결과, 제3경화촉진제 없이 카바믹엑시드 아미드계 화합물과 이미다졸계 화합물을 경화촉진제로 사용한 실시예 3 및 4의 결과와 유사하거나 더 좋은 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
본 발명자들은 상기한 바와 같이 경화촉진제의 종류와 함량을 달리하여 에폭시 수지, 경화제 및 충진제 등을 포함하는 전자재료용 반도체 다이 접착제 조성물을 제조하였는 바, 이하에서 상술한 경화촉진제 이외의 성분에 대하여 더 설명한다.
본 발명의 조성물 중 에폭시 수지 성분은 기본 에폭시 수지, 희석제, 연성 수지를 하나 이상 조합하여 전체 조성물 중량에 대하여 14 내지 30중량%로 구성되는 것이 바람직하다. 에폭시 수지 성분이 전체 조성물의 14중량% 미만으로 포함되는 경우에는 젖음성이 낮아져 충진제의 분산성에 문제가 있거나 점도가 상승하여 요변지수가 좋지 않아 사용성에 문제가 있고, 30중량%를 초과하는 경우에는 전기 또는 열전도성이 낮아지거나, 흡습 또는 기포 등이 쉽게 발생하여 신뢰성에 문제가 있다.
기본 에폭시 수지로는 고상 또는 액상의 에폭시 수지가 사용될 수 있다. 액상 에폭시 수지의 경우 25℃에서 1 내지 50,000cPs, 바람직하게는 2 내지 10,000cPs 더욱 바람직하게는 2 내지 5,000cPs의 점도를 가지며, 나트륨과 염소, 포타슘 이온과 같은 불순물 농도가 10ppm 혹은 5ppm 이하이고, 가수분해성 염소 함량이 1,000ppm, 바람직하게는 500ppm, 더욱 바람직하게는 200ppm 이하인 것이 사용된다. 액상 에폭시 점도가 50,000cPs 이상의 것은 패키지 재료로의 사용시 고점도로 인한 디스펜싱 공정의 어려움이 있을 수 있으며, 이를 개선하기 위해 에폭시를 희석할 경우 전체적인 열적, 기계적 특성의 저하 또는 레진 블리드 아웃을 야기할 수 있다. 또한, 액상 에폭시 내 가수분해성 염소 이온이 1,000ppm 이상인 경우 에폭시 내 이온이 전자기기 배선 부식을 야기하는 화학작용을 수행할 여지가 충만하여 결국 패키지 재료의 신뢰성이 저하된다.
희석제는 다이 부착 작업성의 편의를 위하여 최종 제품의 점도가 15,000cPs이하로 조절할 수 있는 것이 바람직한데, 액상 에폭시 수지의 점도를 고려하여 가능한 한 낮은 점도의 희석제를 사용하는 것이 좋다. 희석제로 사용되는 에폭시 수지의 경우, 25℃에서 1 내지 1,000cPs 혹은 2 내지 500cPs 더욱 바람직하게는 2 내지 100cPs의 점도를 가지며, 나트륨과 염소, 포타슘 이온과 같은 불순물 농도가 10ppm 바람직하게는 5ppm 이하이고, 가수분해성 염소 이온 함량이 1000ppm, 바람직하게는 500ppm, 더욱 바람직하게는 200ppm이하인 것을 사용할 수 있다.
이들 기본 에폭시 수지와 희석제로서는, 1 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 가지는 화합물이라면 특별히 제한이 없다. 예를 들면 비스페놀 A 형 에폭시 수지 AER-X8501, R-301, YL-980, 비스페놀 F 에폭시 수지 N-830CRP, N-835, YDF-170, 비스페놀형 에폭시 수지 R-1710, 페놀 노볼락 에폭시(epoxy) 수지 N-730S, N-730, Quatrex 010, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 YDCN-702S, EOCN-100, 다관능 에폭시 수지 EPPN-501, TACTIX-742, VG-3010, 1032S, 나프탈렌(naphthalene) 골격을 가지는 에폭시 수지로 HP-4032, 지환식 에폭시 수지 EHPE-3150, CELOXIDE 3000, DME-100, EX-216L, 지방족 에폭시 수지로는 W-100, 아민형 에폭시 수지로 ELM-100, YH-434L, TETRAD-X, TETRAD-C 레졸신(Resorcin) 에폭시 수지로 데나콜 EX-201, 네오펜틸 글리콜 에폭시 수지로 데나콜 EX-211, 헥산디글리콜 에폭시 수지로 데나콜 EX-212, 에틸렌·프로필렌 글리콜 에폭시 수지로 데나콜 EX-810,811,850,851,821,830,832,841,861 등을 단독으로 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
연성 수지는 본 발명의 에폭시 수지 조성물이 연성을 갖게 하기 위해 첨가되는 것으로 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 에폭시 수지, 지방산 에폭시 수지 및 카돌라이트 계열의 에폭시 수지 등을 이용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112006095648686-pat00002
상기 식 중 R은 탄소수 16 내지 36의 지방족 탄화수소 사슬(aliphatic hydrocarbon chain)을 나타낸다.
[화학식 3]
Figure 112006095648686-pat00003
상기 식 중 R은 연성 구조로서, 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 100의 알킬렌기 또는 알케닐렌기를 나타내며 n은 1 내지 10의 정수이다.
이러한 연성 수지는 구조 중간에 존재하는 연성 구조 R에 의해 에폭시 조성물의 접촉각을 향상시켜 반도체 다이의 크기가 증가하여도 접착시 발생하는 응력 및 열팽창 계수 차이에 의해 발생하는 응력을 흡수할 수 있게 된다.
접착증진제는 본 발명의 에폭시 조성물이 칩과 기판에 접착하는 능력을 증진시기 위해 첨가하는데, 예를 들어 옥틸트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 트리스-(3-(트리메톡시실릴)프로필)이소시아뉴레이트, 테트라에틸 오트로실리케이트, 에틸폴리실리케이트, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, 비닐-트리스-(2-메톡시에톡시)실란, 비닐메틸디메톡시실란, 감마-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 감마-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 베타-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마-메르캅토프로필트리메톡시실란, 비스-(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 비스-(트리에톡시실릴프로필)디설파이드, 3-옥타노일티오-1-프로필트리에톡시시란, 감마-아미노프로필트리에톡시실란, 감마-아미노프로필실세스퀴옥산, 감마-아미노프로필트리메톡시실란, 노말-베타-(아미노에틸)-감마-아미노프로필트리메톡시실란, 트리아 미노펑셔널실란, 비스-(감마-트리메톡시실릴프로필)아민, 델타-아미노네오헥실트리메톡시실란, 노말-(베타)-아미노에틸)-감마-아미노프로필메틸디메톡시실란, 델타-아미노네오헥실메틸디메톡시실란, 노말-페닐-감마-아미노프로필트리메톡시실란, 감마-우레이도프로필트리알콕시실란, 감마-우레이도프로필트리메톡시실란, 감마-이소시아나토프로필트리에톡시실란 및 감마-이소시아나토프로필트리메톡시실란으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 혹은 2 이상의 화합물을 전체 에폭시 조성물 중량에 대하여 0.5 내지 3중량%, 바람직하게는 1 내지 2중량% 구성되도록 사용할 수 있다. 접착증진제의 함량이 0.5 중량% 미만이면, 충분한 접착증진 효과가 발현되지 못하고, 3중량%를 초과하는 경우에는 접착증진제가 경화작용에 참여하여 경화물의 열적, 화학적 및 기계적 특성을 저하시킬 수 있는 문제가 있다. 특히, 에폭시기를 포함한 실란 화합물을 전체 에폭시 조성물의 3중량%를 초과하여 사용할 경우 열적 특성이 현저히 저하될 수 있다.
경화제로는 지방족폴리아민, 지환식아민, 방향족아민, 폴리아미드 아민과 같은 아민계 경화제와 페놀 수지와 같은 페놀계 경화제 등을 사용할 수 있다. 구체적으로,
디시안 디아미드, 이염기산 하이드라자이드, 폴리 카본 디아마이드, 아로마틱 디아미드, 페놀릭 에폭시 수지와 아민 화합물의 반응물로 구성되는 미소캡슐형 경화제 등을 사용할 수 있는데, 이러한 에폭시 수지 경화제는 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다. 경화제의 함량은, 전체 에폭시 수지 조성물 중량에 대하여 0.01∼10중량%인 것이 바람직하고, 0.1∼5중량%로 하는 것이 보다 바람직하다. 에폭시 수지 경화제의 배합량이 0.01중량% 미만일 경우에는 경화성이 저하되는 경향이 있고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 점도가 증대하고, 작업성을 저하시키는 문제가 있다.
충진제는 전기전자 분야에 적합한 것으로 알려진 열적 또는 전기적으로 도전성이 있는 임의의 재료를 사용할 수 있으며, 도전성을 가지지는 않지만 열적 특성을 가지는 실리카 등도 사용할 수 있다. 열적, 전기적으로 바람직한 충진제로는 실버 플레이크(Silver flake)가 있다. 상기 충진제는 전체 에폭시 수지 조성물 중량에 대하여 55 내지 85중량%, 바람직하게는 60 내지 75중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 비율 이외의 농도로 사용할 경우에는 열적, 전기적, 화학적, 기계적 특성을 저하시킬 수 있으며 특히, 85중량% 이상 사용할 경우 균일한 분산이 이루어지지 않고 젖음성이 현저히 낮아질 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 상기 기재된 성분 이외에 필요에 따라 표면습윤제, 안료, 탈포제, 분산제와 같은 기타 첨가제를 당업자가 통상 사용하는 양으로 더 포함할 수 있다.
표면습윤제는 포팅 공정시 에폭시 조성물이 칩과 기판 틈새에 흘러 들어가는 성질을 증강시키고 부가적으로 틈새의 빈 공간이 생성되는 것을 방지하기 위해 사용되며, 예를 들어 비와이케이 018, 비와이케이 019, 비와이케이 021, 비와이케이 024, 비와이케이 066N, 비와이케이 909, 실란 Z6040, Z6030, Z6020, Z6018 등의 물질을 단독으로 또는 2이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. 안료로는 예를 들어 솔벤트 블랙 27, 솔벤트 블랙 5, 솔벤트 블랙 23, 카본블랙, 티타늄 디옥사이드, 실버 플레이크, 실버 파우더, 골드 플레이크, 골드 파우더 등을 들 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 본 발명이 아래에 기술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 4]
액상 2관능 에폭시 수지에 희석제, 연성 수지, 접착증진제 및 경화제를 2축 유성식 교반/탈포기에 첨가하고 서로 균일 성상이 되도록 교반한 후 배출하여 여과하였다. 액상 에폭시 수지 또는 희석제 소량에 고상 또는 파우더상 경화촉진제와 카바믹엑시드 아미드계 경화 촉진제를 3축 분쇄혼합기에 넣고 균일한 성상이 될 때까지 2내지 4회 반복하여 분쇄 혼합하였다. 2축 유성식 교반/탈포기에 균일하게 혼합된 액상 2관능 수지 혼합물과 3축 분쇄 혼합기에서 나온 경화촉진제 조성물을 첨가하고 균일 성상이 되도록 교반한 후 탈포하고 난 뒤 충진제를 첨가하여 균일 성상이 되게 교반 및 탈포하여 페이스트상의 조성물을 얻었다.
실시예 1 내지 4의 조성을 표 1에 나타내었다.
[표 1]
배합비(중량부) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
N-730(1) 13.23 13.23 4.69 4.69 13.23 4.69
EXA-830CRP(2) 11.98 11.98 11.98
GE-21(3) 7.60 7.60 7.60
Heloxy 71(4) 1.2 1.2 1.2
Butyrolactone(5) 4.93 4.93 4.93
EXA 4850-150(6) 0.6 0.6 0.6
NC 513(7) 0.2 0.2 0.2
Z-6040(8) 0.11 0.4 0.11
Z-6030(9) 0.7 0.10 0.7 0.10
Z-6018(10) 0.3
Adipic acid (11) 0.11 0.11 0.10 0.10 0.11 0.10
Rezicure 3010(12) 3.12 3.12 3.12
2MA-OK(13) 0.15 0.25 0.23 0.40 0.55 0.83
Seikacure S(14) 2.20 2.20 2.20
PCA (15) 0.4 0.30 0.6 0.43
Silver flake(16) 74 74 75 75 74 75
Silver sphere(17) 1 1 1
(1) N-730 : 2관능 액상 에폭시 수지, 다이니폰잉크 앤드 케미칼 사 제조.
(2) EXA-830CRP : 2관능 액상 에폭시 수지, 다이니폰잉크 앤드 케미칼 사 제조.
(3) GE-21: 2관능 액상 에폭시 수지(희석제), 시브이시사 제조.
(4) Heloxy 71 : 액상 에폭시 희석제(희석제) , 헥시온 스페셜티 케미칼사 제조.
(5) Butyrolactone : 반응성 희석제(희석제), 대정화금사 제조.
(6) EXA 4850-150 : 2관능 액상 에폭시 수지(희석제). 다이니폰잉크 앤드 케미칼사 제조.
(7) NC 513 : 1관능 액상 에폭시 수지(연성 수지), 카르돌라이트 사 제조.
(8) (9) (10) Z-6020, 6030, 6040 : 접착증진제, 다우코닝사 제조.
(11) adipic acid : 경화제, 알드리치케미칼사 제조.
(12) Rezicure 3010 : 경화제, 슈넥타디사 인터내셔날사 제조.
(13) 2MA-OK : 경화촉진제, 시코쿠사 제조(이미다졸계 경화제 또는 경화 촉진제).
(14) Seikacure S: 경화제, 와카야마세이카사 제조(아민계 경화제 또는 경화촉진제).
(15) PCA : 경화촉진제(Carbamic acid amide계) 에스케이케미칼사 제조.
(16) Silver flake: 전도성 충진제, 메탈로사 제조.
(17) Silver sphere: 전도성 충진제, 테크닉사 제조.
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 조성물은 경화촉진제로 카바믹엑시드 아미드계 화합물과 이미다졸계 경화촉진제가 병행사용(실시예 1 및 2는 여기에 아민계 경화촉진제가 더 포함된 것임)된 것이고, 비교예 1 및 2의 조성물은 카바믹엑시드 아미드계 경화촉진제 없이 이미다졸계 경화촉진제 단독(비교예 2)으로 혹은 이것과 아민계 경화촉진제와 함께(비교예 1) 조성된 것이다.
[시험예] 에폭시 조성물의 물성 평가
실시예 1 내지 4에서 제조된 에폭시 조성물과 비교예 1 및 2의 조성물의 체적저항, 점도, 전단강도 및 레진블리드 아웃은 다음과 같은 물성평가방법에 의하여 평가하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 레진 블리드 아웃 현상을 사진 촬영하여 그 결과를 도 1 내지 6에 나타내었다.
물성평가방법
1. 체적저항 : 에폭시 조성물 경화 후 MIL-STD-883 Method 5011에 의해 측정.
2. 점도 : Cone & Plate형(CPE-51) Brookfield 점도계 사용, 25℃, 5rpm 에서 측정.
3. 전단강도 : 에폭시 조성물 경화 후 MIL-STD-883E에 의해 측정
(다이 크기 : 80*80*15mil, 실온, bare CU/LF).
4. 레진블리드 아웃 : 에폭시 조성물의 경화 시편 제작 후 길이 측정 가능한 현미경을 이용하여 500배로 관찰하여 길이를 측정 (다이 크기 : 80*80*15mil, 실온, bare CU/LF).
[표 2]
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
체적 저항(ohm) 0.0005 0.0003 0.0005 0.0002 0.0005 0.0003
점도(cPs) 7,871 8,782 9,030 9,610 7953 8,650
전단 강도(Kgf) 16 21.17 18 23.07 9 12
레진블리드아웃(um) 3 <1 10 <1 50 80
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 경화촉진제로 카바믹엑시드 아미드계 경화촉진제와 이미다졸계 경화촉진제를 함께 사용한 실시예 1 내지 4의 경우에는 카바믹엑시드 아미드계 경화촉진제 없이 이미다졸계 경화촉진제 단독으로 또는 이것과 아 민계 경화촉진제를 함께 사용한 비교예에 비해 전단강도가 크게 증가하고, 레진 블리드 아웃 현상은 현저히 줄어들었음을 알 수 있다. 구체적으로 표 2 및 도 1 내지 6을 참조하면, 비교예 1 및 비교예 2의 조성물은 레진 블리드 아웃이 50 um 이상으로 나타나 현장 적용이 어려우나, 실시예 1 내지 4의 조성물은 이를 10 이하로 크게 낮추어 반도체 다이 접착용으로 유용함을 알 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 카바믹엑시드 아미드계 경화촉진제와 이미다졸계 경화촉진제를 포함하는 에폭시 수지 조성물은 전단강도가 커지고, 다이 접착시 레진 블리드 아웃 현상을 크게 줄여 접착 강도를 높일 수 있으므로 전자재료용 반도체 다이 접착제로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 에폭시 수지, 접착증진제, 경화제, 경화촉진제 및 충진제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 경화촉진제는 하기 화학식 1로 표시되는 카바믹엑시드 아미드계의 제1경화촉진제 및 이미다졸계의 제2경화촉진제를 포함하여 전체 조성물 중량에 대하여 0.1 내지 5중량%로 구성되는,
    실온에서 다이 크기 80 × 80 × 15 mil로 Bare CU/LF 기판 상에서 측정된 레진 블리드아웃이 0 ㎛ 보다 크고 10 ㎛ 이하인 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112013027207994-pat00004
    상기 식 중 n은 1 내지 5이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물을 구성하는 카바믹엑시드 아미드계 제1경화촉진제 및 이미다졸계 제2경화촉진제의 중량비는 0.5 ~ 5: 1인 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이미다졸계 경화촉진제는 2-메틸 이미다졸, 2-운데실 이미다졸, 2-헵탄데실 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸 이미다졸, 1-벤질-2-메틸 이미다졸, 1-벤질-2-페닐 이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실-이미다졸리움트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐-이미다졸리움트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1'))-에틸-에스-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'에틸-4-메틸이미다졸-(1'))-에틸-에스-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-운데실이미다졸-(1'))-에틸-에스-트리아진, 2-페실-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페실-4-메틸-5-하이드록시메틸, 2-페실-4-벤질-5-하이드록시메틸이미다졸, 4,4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸 이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸, 1-도데실-2-메틸-3-벤질이미다졸리늄 클로라이드 및 이미다졸 함유 폴리아미드로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 혹은 2이상의 화합물인 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 제3경화촉진제가 더 포함되는 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 제3경화촉진제는 3급 아민, 아민염 및 이미드계 경화촉진제로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 2이상의 물질인 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 기본 에폭시 수지, 희석제, 연성 수지 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되고, 전체 조성물 중량에 대하여 14 내지 30중량%로 구성되는 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접착증진제는 옥틸트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 트리스-(3-(트리메톡시실릴)프로필)이소시아뉴레이트, 테트라에틸 오트로실리케이트, 에틸폴리실리케이트, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, 비닐-트리스-(2-메톡시에톡시)실란, 비닐메틸디메톡시실란, 감마-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 감마-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 베타-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마-메르캅토프로필트리메톡시실란, 비스-(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드, 비스-(트리에톡시실릴프로필)디설파이드, 3-옥타노일티오-1-프로필트리에톡시시란, 감마-아미노프로필트리에톡시실란, 감마-아미노프로필실세스퀴옥산, 감마-아미노프로필트리메톡시실란, 노말-베타-(아미노에틸)-감마-아미노프로필트리메톡시실란, 트리아미노펑셔널실란, 비스-(감마-트리메톡시실릴프로필)아민, 델타-아미 노네오헥실트리메톡시실란, 노말-(베타)-아미노에틸)-감마-아미노프로필메틸디메톡시실란, 델타-아미노네오헥실메틸디메톡시실란, 노말-페닐-감마-아미노프로필트리메톡시실란, 감마-우레이도프로필트리알콕시실란, 감마-우레이도프로필트리메톡시실란, 감마-이소시아나토프로필트리에톡시실란 및 감마-이소시아나토프로필트리메톡시실란으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물이 전체 조성물 중량에 대하여 0.5 내지 3중량%로 구성되는 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 경화제는 아민계 경화제, 페놀계 경화제 및 페놀계 에폭시 수지와 아민 화합물의 반응물로 되는 미소캡슐형 경화제로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상의 물질이 전체 조성물 중량에 대하여 0.01 내지 10중량%로 구성되는 반도체 다이 접착용 에폭시 수지 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100442633B1 (ko) * 2001-06-12 2004-08-02 주식회사 디지켐 저온, 속경화가 가능한 이등방 전도성 접착제 및 접착필름

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