KR101748897B1 - 유동 특성 측정용 금형, 유동 특성 측정 방법, 반도체 봉지용 수지 조성물 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

유동 특성 측정용 금형, 유동 특성 측정 방법, 반도체 봉지용 수지 조성물 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 금형에 설치된 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 수지 조성물의 유동 특성을 측정하기 위해 사용하는 유동 특성 측정용 금형으로서, 유로의 단면 형상에 있어서의 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리가 0.02 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 유동 특성 측정 금형 및 이 유동 특성 측정용 금형의 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 한 방향으로 유동시켜 수지 조성물의 유동 시점으로부터 종점까지의 유동 거리를 유동 길이로서 구하는 것을 특징으로 하는 유동 특성 측정 방법이 제공된다.

Description

유동 특성 측정용 금형, 유동 특성 측정 방법, 반도체 봉지용 수지 조성물 및 반도체 장치의 제조 방법{MOLD FOR MEASURING FLOW CHARACTERISTICS, METHOD FOR MEASURING FLOW CHARACTERISTICS, RESIN COMPOSITION FOR ENCAPSULATING SEMICONDUCTOR, AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR APPARATUS}
본 발명은 유동 특성 측정용 금형, 유동 특성 측정 방법, 반도체 봉지용 수지 조성물 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 반도체 봉지용 수지 조성물에 의한 반도체 소자의 봉지 성형시의 협로 충전성(狹路 充塡性)을 평가하는데 적합한 유동 특성 측정용 금형, 유동 특성 측정 방법, 이 유동 특성 측정 방법에 의해 선택되는 반도체 봉지용 수지 조성물, 및 이 반도체 봉지용 수지 조성물을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 반도체 소자의 봉지 방법으로서 수지 조성물의 이송 성형이 저비용, 대량 생산에 적합하여 채용된지 오래되고 신뢰성 점에서도 에폭시 수지나 경화제인 페놀 수지의 개량에 의해 특성의 향상이 도모되어 왔다. 그러나, 근래 전자 기기의 소형화, 경량화, 고성능화의 시장 동향에 있어서 반도체의 고집적화도 해마다 진행되고, 또 반도체 장치의 표면 실장화가 촉진되는 가운데, 반도체 봉지용 수지 조성물의 협로로의 충전성의 요구는 더욱 엄격해져 오고 있다. 이 때문에 협로 충전성과 정합(整合)할 수 있는 유동 특성 평가 방법이 매우 중요해지고 있다.
종래, ANSI/ASTM D 3123-72에 규정된 스파이럴 플로우 측정용 금형을 이용하고, 나선 모양의 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 수지 조성물의 유동 길이를 측정하는 유동 특성 측정이 반도체 봉지용 수지 조성물의 유동 특성 평가 방법으로서 많이 이용할 수 있어 왔다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 그렇지만, ANSI/ASTM D 3123-72에 규정된 스파이럴 플로우 측정용 금형의 나선 모양 유로의 단면 형상은 반경 R 1.6 ㎜(R O.63 인치)의 반원 모양과 큰 것이었기 때문에, 지금까지의 반도체 장치라면 이 평가 수법으로 반도체 봉지용 수지 조성물의 반도체 장치로의 충전성과의 정합성을 충분히 취할 수 있었지만, 요즘의 박형화에 따른 소형의 반도체 장치에 있어서는 스파이럴 플로우 측정 결과와 실제의 반도체 장치에서의 협로 충전성과의 정합성이 충분히 해석되지 않았다. 또, ANSI/ASTM D 323-72에 규정된 스파이럴 플로우 측정용 금형에 규정된 나선 모양 유로의 유로 길이는 약 102 인치(약 260 ㎝)이며, 이것을 초과하는 것 같은 고유동성의 수지 조성물의 유동 특성을 평가하는 것은 불가능하였다.
상기와 같은 사정으로, 종래 협로 충전성의 평가는 실제의 반도체 소자를 이용하여 행해지고 있었다. 예를 들어, MAP 기판 상에 플립 칩을 표면 실장하고, 거기에 반도체 봉지용 수지 조성물을 실제로 흘려 초음파 화상 측정 장치 등에 의해 협로 충전성을 평가하는 방법밖에 없었다. IC 칩은 매우 고가이고 표면 실장의 수고 등 매우 공수(工數)가 걸리는 평가이며 효율이 나쁜 것이었다. 또, 예를 들어, 다단으로 적층된 반도체 소자를 봉지 성형하는데 적합한 반도체 봉지용 수지 조성물과 같이, 스파이럴 플로우 측정용 금형을 이용한 유동 특성 평가에 있어서, 유동 길이가 102 인치(260 ㎝)를 초과하는 것과 같은 고유동성의 수지 조성물의 유동 특성을 정량적으로 평가할 수 있는 것은 없었다.
일본 특개 2008-291155호 공보
본 발명은 상기 사정을 감안하여 행해진 것이며, 그 목적으로 하는 것은 반도체 봉지용 수지 조성물에 의한 반도체 소자의 봉지 성형시에 있어서의 협로 충전성의 평가를 고가인 IC 칩을 사용하지 않는 저비용이고 간편한 평가 방법을 제공하는 것이다. 또, 매우 고유동성인 수지 조성물의 유동 특성을 정량적으로 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 금형에 설치된 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 상기 수지 조성물의 유동 특성을 측정하기 위해 사용하는 유동 특성 측정용 금형으로서,
상기 유로의 단면 형상에 있어서의 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리가 0.02 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 유동 특성 측정용 금형이 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 유동 특성 측정용 금형에 있어서 상기 유로가 나선 모양의 유로이다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 유동 특성 측정용 금형에 있어서 상기 유로의 단면 형상이 직사각형, 사다리꼴 또는 반원통형이다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 유동 특성 측정용 금형에 있어서 상기 유로의 단면 형상의 최대 폭(w)과 최대 높이(h)가 w≥h의 관계에 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 유동 특성 측정용 금형에 있어서 상기 유로의 단면 형상의 상기 최대 높이가 0.05 ㎜ 이상 0.8 ㎜ 이하이다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 유동 특성 측정용 금형에 있어서 상기 유로의 단면 형상의 상기 최대 폭이 0.5 ㎜ 이상 10 ㎜ 이하이다.
본 발명에 의하면, 상기 유동 특성 측정용 금형의 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 한 방향으로 유동시키는 공정과, 상기 수지 조성물의 상기 유동 시점으로부터 종점까지의 유동 거리를 유동 길이로서 구하는 공정을 포함하는 유동 특성 측정 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 유동 특성 측정 방법에 있어서 유동 거리를 유동 길이로서 구하는 상기 공정이, 저압 이송 성형기를 이용하고, 금형 온도 140 ~ 190℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 60 ~ 180초의 조건으로 실시된다.
본 발명에 의하면, 상기 유동 특성 측정 방법에 의해 수지 조성물의 유동 특성을 평가하는 수지 조성물의 검사 방법으로서, 상기 수지 조성물이 반도체 봉지용 수지 조성물이며, 상기 반도체 봉지용 수지 조성물의 제품 검사로서 상기 반도체 봉지용 수지 조성물의 유동 길이를 측정하여 그 값을 미리 정해진 제품 규격과 비교하여 합격 여부 판정하는 공정을 포함하는 반도체 봉지용 수지 조성물의 검사 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, (A) 에폭시 수지, (B) 페놀 수지계 경화제, (C) 무기충전재 및 (D) 경화 촉진제를 포함하는 반도체 봉지용 수지 조성물로서, 저압 이송 성형기를 이용하고, 유로의 단면 형상이 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 대략 직사각형인 나선 모양의 유로를 가지는 상기 유동 특성 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 상기 유동 특성 측정 방법에 따라 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이가 50 ㎝ 이상인 반도체 봉지용 수지 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 반도체 봉지용 수지 조성물은 저압 이송 성형기를 이용하고, 유로의 단면 형상이 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 대략 직사각형인 나선 모양의 유로를 가지는 상기 유동 특성 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 상기 유동 특성 측정 방법에 따라 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이를 L1로 하고, 저압 이송 성형기를 이용하고, 유로의 단면 형상이 반경 R 1.6 ㎜의 반원형인 나선 모양의 유로를 가지는 ANSI/ASTM D 3123-72에 규정된 스파이럴 플로우 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정한 유동 길이를 L2로 할 때, 하기 식 :
0.25L2 ≤ L1
를 만족한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 반도체 봉지용 수지 조성물은 저압 이송 성형기를 이용하고, 유로의 단면 형상이 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 대략 직사각형인 나선 모양의 유로를 가지는 상기 유동 특성 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 상기 유동 특성 측정 방법에 따라 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이가 60 ㎝ 이상이다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 반도체 봉지용 수지 조성물은 저압 이송 성형기를 이용하고, 유로의 단면 형상이 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 대략 직사각형인 나선 모양의 유로를 가지는 상기 유동 특성 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 상기 유동 특성 측정 방법에 따라 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이가 80 ㎝ 이상이다.
본 발명에 의하면, 다이 패드부를 가지는 리드 프레임 또는 회로 기판 상에 적층 또는 병렬로 탑재된 하나 이상의 반도체 소자를 상기 반도체 봉지용 수지 조성물에 의해 봉지 성형하는 반도체 장치의 제조 방법으로서, 상기 반도체 장치가 최소 높이 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 이하의 협로를 가지는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 협로 충전성이 우수한 반도체 봉지용 수지 조성물 및 매우 고유동성인 반도체 봉지용 수지 조성물을 안정적으로 얻을 수 있기 때문에 협로를 가지는 반도체 장치 및 다단으로 적층된 반도체 소자를 가지는 반도체 장치 등에 유용한 반도체 봉지용 수지 조성물의 선정, 품질 관리 등에 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 봉지용 수지 조성물에 의한 반도체 소자의 봉지 성형시에 있어서의 협로 충전성의 평가를 저렴하고 간편한 평가를 행하는 것이 가능하며 매우 고유동성인 수지 조성물의 유동 특성을 정량적으로 평가하는 것이 가능하다. 또, 본 방법에 의해 반도체 봉지용 수지 조성물의 품질을 관리할 수 있어 협로 충전성이 우수한 반도체 봉지용 수지 조성물, 및 충전 불량 등이 없는 반도체 장치를 안정적으로 얻을 수 있다.
본 발명의 유동 특성 측정 금형은 금형에 설치된 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 수지 조성물의 유동 특성을 측정하기 위해 사용하는 유동 특성 측정용 금형으로서, 유로의 단면 형상에 있어서의 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리가 0.02 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하인 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명의 유동성 측정 방법은 상술한 유동 특성 측정용 금형의 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 한 방향으로 유동시켜 수지 조성물의 유동 시점으로부터 종점까지의 유동 거리를 유동 길이로서 구하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 반도체 봉지용 수지 조성물에 의한 반도체 소자의 봉지 성형시에 있어서의 협로 충전성의 평가를 저렴하고 간편한 평가로 행하는 것이 가능하고, 매우 고유동성인 수지 조성물의 유동 특성을 정량적으로 평가하는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은 (A) 에폭시 수지, (B) 페놀 수지계 경화제, (C) 무기충전재 및 (D) 경화 촉진제를 포함하는 반도체 봉지용 수지 조성물로서, 저압 이송 성형기를 이용하고, 유로의 단면 형상이 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 대략 직사각형인 나선 모양의 유로를 가지는 상술한 유동 특성 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 상술한 유동 특성 측정 방법에 따라 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이가 50 ㎝ 이상인 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 협로 충전성이 뛰어난 반도체 봉지용 수지 조성물, 또는 매우 고유동성인 반도체 봉지용 수지 조성물을 안정적으로 얻을 수 있다. 게다가, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은 다이 패드부를 가지는 리드 프레임 또는 회로 기판 상에 적층 또는 병렬로 탑재된 하나 이상의 반도체 소자를 상술한 반도체 봉지용 수지 조성물에 의해 봉지 성형하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 이하의 협로를 가지는 반도체 장치에 있어서도 충전 불량 등이 없는 반도체 장치를 안정적으로 얻을 수 있다. 이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 유동 특성 측정용 금형 및 유동 특성 측정 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 유동 특성 측정용 금형은 금형에 설치된 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 수지 조성물의 유동 특성을 측정하기 위해 사용하는 유동 특성 측정용 금형으로서, 유로의 단면 형상에 있어서의 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리가 0.02 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하인 것을 이용할 수 있다. 이것에 의해, 반도체 봉지용 수지 조성물에 의한 반도체 소자의 봉지 성형시에 있어서의 협로 충전성의 평가를 저렴하고 간편한 평가로 행하는 것이 가능해지는 것이다. 또, 매우 고유동성인 수지 조성물의 유동 특성을 정량적으로 평가하는 것이 가능해지는 것이다.
본 발명의 유동 특성 측정용 금형에 있어서의 유로의 단면 형상에 있어서의 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리는 0.02 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하인 것이 바람직하지만, 특히 MAP 기판 상에 플립 칩을 표면 실장한 것 등을 반도체 봉지용 수지 조성물로 봉지 성형하는 MAP 성형에 있어서의 협로 충전성과의 정합성을 고려할 경우에는 0.04 ㎜ 이상 0.3 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.
ANSI/ASTM D 3123-72에 규정된 종래의 스파이럴 플로우 측정용 금형에서는 유로의 단면 형상이 R 1.6 ㎜(R 0.63 인치)의 반원형이며, 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리는 약 0.7 ㎜로 큰 것이었기 때문에 협로를 가지는 실제의 반도체 장치에서 받은 열량과 비교해서 금형 표면으로부터 받는 열량이 적고 수지의 경화가 상대적으로 늦어지기 때문에, 결과적으로 실제의 반도체 장치에서의 충전성과의 정합성이 떨어지지 않았다. 이것에 대해 본 발명의 유동 특성 측정용 금형에서는 유로의 단면 형상에 있어서의 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리를 상기 범위로 설정하는 것에 의해 협로를 가지는 실제의 반도체 장치에서의 충전성과의 정합성도 향상시킬 수 있다.
본 발명의 유동 특성 측정용 금형에 있어서의 유로는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 수지의 유동을 저해하지 않고 금형의 크기를 컴팩트하게 할 수 있다는 관점에서 나선 모양의 유로인 것이 바람직하다.
본 발명의 유동 특성 측정용 금형에 있어서의 유로의 단면 형상은 특별히 한정되는 것이 아니며, 직사각형, 사다리꼴, 반원통형, 반원형, 삼각형 및 원형의 어느 것이어도 되지만, 협로를 가지는 실제 반도체 장치의 충전성과의 정합성이라고 하는 관점에서는 실제 반도체 장치에서의 유로 형상에 가까운 사각형, 사다리꼴 또는 반원통형인 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 최대 폭(w)과 최대 높이(h)가 w≥h의 관계에 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 형상이라면 최대 높이가 작은 경우라도 피측정물인 수지 조성물의 유량을 비교적 많게 할 수 있기 때문에 측정의 편차를 저감할 수 있다는 관점에서도 바람직하다. 또한, 유로의 단면 형상이 직사각형일 경우, 금형에서 수지 경화물을 꺼내기 쉽게 하기 위해 측면에 빼내는 테이퍼가 붙어 있거나 엣지부에 둥글게 붙어 있거나 해도 된다.
본 발명의 유동 특성 측정용 금형에 있어서의 유로의 단면 형상에 있어서의 최대 높이에 대해서는 협로를 가지는 실제 반도체 장치의 형상에 맞게 적절히 선택함으로써 실제 반도체 장치에서의 충전성과의 정합성을 향상시킬 수 있지만, 최대 높이가 0.05 ㎜ 이상 0.8 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 특히, MAP 기판 상에 플립 칩을 표면 실장한 것 등을 반도체 봉지용 수지 조성물로 봉지 성형하는 MAP 성형에 있어서의 협로 충전성과의 정합성을 고려할 경우에는 0.08 ㎜ 이상 0.6 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 유동 특성 측정용 금형에 있어서의 유로의 단면 형상에 있어서의 최대 폭에 대해서는 협로를 가지는 실제 반도체 장치의 형상에 맞게 적절히 선택함으로써 실제 반도체 장치의 충전성과의 정합성을 향상시킬 수 있지만, 최대 폭이 0.5 ㎜ 이상 1O ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 특히, MAP 기판 상에 플립 칩을 표면 실장한 것 등을 반도체 봉지용 수지 조성물로 봉지 성형하는 MAP 성형에 있어서의 협로 충전성과의 정합성을 고려할 경우에는 0.8 ㎜ 이상 8 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 유동 특성 측정용 금형에 있어서의 유로의 길이에 대해서는 피측정물인 수지 조성물의 유동 특성에 따라 적절히 설정하는 것이 가능하며, 특별히 한정하는 것이 아니지만, 7O ㎝ 이상 160 ㎝ 이하가 바람직하고, 80 ㎝ 이상 150 ㎝ 이하가 보다 바람직하다. 특히, MAP 기판 상에 플립 칩을 표면 실장한 것 등을 반도체 봉지용 수지 조성물로 봉지 성형하는 MPA 성형에 있어서의 협로 충전성을 고려할 경우에는 90 ㎝ 이상 140 ㎝ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 본 발명의 유동 특성 측정용 금형에 있어서의 유로의 길이가 80 ㎝ 이상이면 종래의 스파이럴 플로우 측정용 금형을 이용한 유동 특성 평가에 있어서 유동 길이가 102 인치(260 ㎝)를 초과하는 것 같은 고유동성의 수지 조성물에 있어서도 그 유동 특성을 정량적으로 평가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 유동 특성 측정용 금형의 일례에 대하여, 하형 캐비티를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타낸 유동 특성 측정용 금형은 도 1 내의 "화살표도"에 보여지는 것 같은 단면 형상이 직사각형인 유로를 가진다. 이 도면에 나타낸 것과 같이, 유로의 단면 형상은 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 직사각형이며, 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리는 0.1 ㎜이다. 또, 유로 길이 113 ㎝의 나선 모양이다.
본 발명의 유동 특성 측정 방법은 본 발명의 유동 특성 측정용 금형의 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 한 방향으로 유동시켜 수지 조성물의 유동 시점으로부터 종점까지의 유동 거리를 유동 길이로 구하는 것이며, 이것에 의해 반도체 봉지용 수지 조성물에 의한 반도체 소자의 봉지 성형시에 있어서의 협로 충전성의 평가를 저렴하고 간편한 평가로 행하는 것이 가능해진다. 유동 특성 측정용 금형의 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하는 방법 및 그 조건은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 저압 이송 성형기를 이용하여 금형 온도 140 ~ 190℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 60 ~ 180초의 조건으로 행할 수 있다.
본 발명에서는 상술한 본 발명의 유동 특성 측정용 금형을 사용한 본 발명의 유동 특성 측정 방법에 따라 반도체 봉지용 수지 조성물의 제품 검사로서 그 유동 길이를 측정하고, 그 값을 미리 정해진 제품 규격과 비교하여 합격 여부 판정할 수 있다. 이와 같이 하여 반도체 봉지용 수지 조성물의 유동 특성을 소정 범위 내에 관리함으로써 협로 충전성이 우수한 반도체 봉지용 수지 조성물, 또는 매우 고유동성인 반도체 봉지용 수지 조성물을 안정적으로 얻을 수 있다.
다음, 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 대해 설명한다. 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은 (A) 에폭시 수지, (B) 페놀 수지계 경화제, (C) 무기충전재 및 (D)경화 촉진제를 포함하는 반도체 봉지용 수지 조성물로서, 저압 이송 성형기를 이용하고, 유로의 단면 형상이 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 대략 직사각형인 나선 모양의 유로를 가지는 본 발명의 유동 특성 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 본 발명의 유동 특성 측정 방법에 따라 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 시점으로부터 종점까지의 유동 거리인 유동 길이가 50 ㎝ 이상인 것이 바람직하고, 60 ㎝ 이상인 것이 보다 바람직하며, 80 ㎝ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이것에 의해, 협로를 가지는 반도체 장치, 혹은 다단으로 적층된 반도체 소자를 가지는 반도체 장치에 적합한 반도체 봉지용 수지 조성물을 얻을 수 있다.
또, MAP 기판 상에 플립 칩을 표면 실장한 것 등을 반도체 봉지용 수지 조성물로 봉지 성형하는 MPA 성형에 있어서의 협로 충전성을 고려할 경우에는 저압 이송 성형기를 이용하여 유로의 단면 형상이 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 대략 직사각형인 나선 모양의 유로를 가지는 본 발명의 유동 특성 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 본 발명의 유동 특성 측정 방법에 따라 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이를 L1로 하고, 저압 이송 성형기를 이용하여 유로의 단면 형상이 R 1.6 ㎜의 반원형인 나선 모양의 유로를 가지는 ANSI/ASTM D 3123-72에 규정된 스파이럴 플로우 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정한 유동 길이를 L2로 할 때, 하기 식:
0.25L2 ≤ L1
를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
금형 캐비티에 1 패키지 분의 반도체 소자를 설치하여 수지 봉지하는 것과 비교하여 금형 캐비티에 복수 패키지 분의 반도체 소자를 설치하여 일괄적으로 수지 봉지하는 MAP 성형에 있어서는 높이 0.2 ㎜ 정도의 협로에 봉지 수지를 장거리로 유동시킬 필요가 있다. 유동 길이 L1과 L2의 관계가 상기 범위로 되는 수지 조성물을 이용함으로써 높이 0.2 ㎜ 정도의 협로에 봉지 수지를 장거리로 유동시키는 것이 가능해진다.
금형 캐비티에 1 패키지 분의 반도체 소자를 설치하여 수지 봉지하는 것을 상정한 종래의 봉지 수지에서는 생산성의 관점에서 경화성이 중시되어 L1의 값이 0.25L2를 하회하는 것이었기 때문에, 종래의 유동 특성 측정 방법인 스파이럴 플로우 금형에서의 유동 길이가 200 ㎝를 초과하는 것이라도, 본 발명의 유동 특성 평가 금형에서의 유동 길이가 50 ㎝를 하회하는 것으로 되고, MAP 성형에 있어서의 유동성이 부족하고 충전 불량 등이 발생하는 것이었다. 특히, MAP 기판 상에 플립 칩을 표면 실장한 것을 반도체 봉지용 수지 조성물로 봉지 성형하는 경우에 있어서는 플립 칩과 기판의 간격이 0.01 ~ 0.1 ㎜ 정도가 되는 경우가 있으며, 이것에 대해서는 본 발명의 유동 특성 평가 금형에서의 유동 길이가 60 ㎝ 이상인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 에폭시 수지(A), 페놀 수지계 경화제(B), 무기충전재(C) 및 경화 촉진제(D)의 종류나 배합 비율을 적당히 선택하고, 수지 조성물의 용융 점도와 경화성을 조정함으로써 상기 방법으로 측정한 반도체 봉지용 수지 조성물의 유동 길이를 상기 하한값 이상으로 할 수 있다. 또, 수지 조성물의 유동 길이는 입경이 큰 입자의 혼입에 의해 영향을 받기 때문에 무기충전재(C)의 입도 분포를 제어함으로써 유동 길이를 조정할 수 있다. 이하, 반도체 봉지용 수지 조성물의 각 성분에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은 에폭시 수지(A)를 포함한다. 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 이용되는 에폭시 수지(A)는 한 분자 내에 에폭시기를 2개 이상 가지는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반이며, 그 분자량, 분자 구조는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 스틸벤형 에폭시 수지 등의 결정성 에폭시 수지; 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 및 나프톨 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 트리페놀 메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀 메탄형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지; 페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 페닐렌 골격을 가지는 나프톨 아랄킬형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 가지는 나프톨 아랄킬형 에폭시 수지 등의 아랄킬형 에폭시 수지; 디히드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 히드록시나프탈렌 및/또는 디히드록시 나프탈렌의 이량체를 글리시딜 에테르화하여 얻어지는 에폭시 수지 등의 나프톨형 에폭시 수지; 트리글리시딜 이소시아누레이트, 모노알릴 디글리시딜 이소시아누레이트 등의 트리아진 핵 함유 에폭시 수지; 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 다리구조의(bridged) 환상 탄화수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지; 비스페놀 S형 에폭시 수지 등의 유황 원자 함유형 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들은 1 종류를 단독으로 이용하여도 2 종류 이상을 병용하여도 상관없다. 협로를 가지는 반도체 장치에 있어서의 충전성을 고려하면 수지 조성물의 저점도화가 중요하며, 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬형 에폭시 수지가 바람직하다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에서 이용되는 에폭시 수지(A) 전체의 배합 비율로는 특별히 한정되지 않지만, 전체 반도체 봉지용 수지 조성물 중에 1 중량% 이상 30 중량% 이하인 것이 바람직하고, 2 중량% 이상 25 중량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 에폭시 수지(A) 전체의 배합 비율이 상기 하한값 이상이면 유동 특성의 저하 등을 초래할 우려가 적다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은 페놀 수지계 경화제(B)를 포함한다. 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 이용되는 페놀 수지계 경화제(B)는 한 분자 내에 페놀성 수산기를 2개 이상 가지는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반이며, 그 분자량, 분자 구조를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 나프톨 노볼락 수지 등의 노볼락형 수지; 트리페놀 메탄형 수지, 알킬 변성 트리페놀 메탄형 수지 등의 다관능형 페놀 수지; 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지, 테르펜 변성 페놀 수지 등의 변성 페놀 수지; 페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬 수지, 비페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬 수지, 페닐렌 골격을 가지는 나프톨 아랄킬 수지, 비페닐렌 골격을 가지는 나프톨 아랄킬 수지 등의 아랄킬형 수지; 비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 비스페놀 화합물; 비스페놀 S 등의 유황 원자 함유형 페놀 수지 등을 들 수 있고, 이들은 1 종류를 단독으로 이용하여도 2 종류 이상을 병용하여도 상관없다. 협로를 가지는 반도체 장치에 있어서의 충전성을 고려하면 수지 조성물의 저점도화가 중요하며, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 나프톨 노볼락 수지, 페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬 수지, 비페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬 수지가 바람직하다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에서 이용되는 페놀 수지계 경화제(B)의 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 전체 반도체 봉지용 수지 조성물 중에 0.5 중량% 이상 30 중량% 이하인 것이 바람직하고, 1 중량% 이상 20 중량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 페놀 수지계 경화제(B)의 배합 비율이 상기 하한값 이상이면 유동 특성의 저하 등을 초래할 우려가 적다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에서 이용되는 에폭시 수지(A)와 페놀 수지계 경화제(B)의 배합 비율로는 전체 에폭시 수지의 에폭시 기 수(EP)와 전체 페놀 수지계 경화제의 페놀성 수산기 수(OH)의 비(EP/OH)가 0.8 이상 1.4 이하인 것이 바람직하다. 이 범위 내이면, 수지 조성물의 경화성의 저하, 혹은 수지 경화물의 유리 전이 온도의 저하, 내습 신뢰성의 저하 등을 억제할 수 있다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은 무기충전재(C)를 포함한다. 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 이용되는 무기충전재(C)로는 일반적으로 반도체 봉지용 수지 조성물에 사용되고 있는 것을 이용할 수 있다. 예를 들어, 용융 실리카, 결정 실리카, 탈크, 알루미나, 질화규소 등을 들 수 있고, 가장 바람직하게 사용되는 것으로는 구상의 용융 실리카이다. 이들 무기충전재(C)는 1 종류를 단독으로 이용하여도 2 종류 이상을 병용하여도 상관없다. 무기충전재(C)의 최대 입경에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 협로를 가지는 반도체 장치에 있어서의 충전성을 고려하면, 협로의 높이를 초과하는 것 같은 입경이 큰 입자가 혼입하지 않는 것이 중요하며, 또 45 ㎛ 이상의 비율이 전체 무기충전재의 1 중량% 이하인 것이 바람직하고, 32 ㎛ 이상의 비율이 전체 무기충전재의 1 중량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 24 ㎛ 이상의 비율이 전체 무기충전재의 1 중량% 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 이용되는 무기충전재(C)의 함유 비율은 특별히 한정되지 않지만, 전체 반도체 봉지용 수지 조성물 중 50 중량% 이상 92 중량% 이하가 바람직하고, 60 중량% 이상 90 중량% 이하가 보다 바람직하다. 무기충전재(C)의 함유 비율이 상기 하한값 이상이면 내납땜성의 저하 등을 억제할 수 있다. 무기충전재(C)의 함유 비율이 상기 상한값 이하이면 유동 특성의 저하 등을 줄일 수 있다. 협로를 가지는 반도체 장치에 있어서의 충전성을 고려하면 수지 조성물의 저점도화가 중요하며, 50 중량% 이상 88 중량% 이하가 바람직하다. 또, MAP 성형에 있어서의 반도체 봉지용 수지 조성물의 충전성을 고려하면 60 중량 % 이상 88 중량% 이하가 바람직하다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은 경화 촉진제(D)를 포함한다. 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 이용되는 경화 촉진제(D)로는 에폭시 수지(A)의 에폭시기와 페놀 수지계 경화제(B)의 수산기의 반응을 촉진하는 것이면 되고, 일반적으로 사용되는 경화 촉진제를 이용할 수 있다. 구체예로는 유기 포스핀, 테트라 치환 포스포늄 화합물, 포스포베타인 화합물, 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물, 포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물 등의 인 원자 함유 화합물; 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7, 벤질디메틸아민, 2-메틸이미다졸 등의 질소 원자 함유 화합물을 들 수 있다. 협로를 가지는 반도체 장치에 있어서의 충전성을 고려하면 수지 조성물의 저점도화가 중요하며, 테트라 치환 포스포늄 화합물, 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물, 포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물 등의 인 원자 함유 화합물이 바람직하다. 또, MAP 성형에 있어서의 반도체 봉지용 수지 조성물의 충전성을 고려하면, 겔화가 너무 빨리되지 않는 것이 중요하며, 테트라 치환 포스포늄 화합물, 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물, 포스포늄 화합물과 실란 화합물의 부가물 등의 인 원자 함유 화합물이 바람직하다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은 추가로 실란 커플링제를 이용할 수 있다. 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에서 이용할 수 있는 실란 커플링제로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 메르캅토기를 가지는 실란 커플링제, ２급 아미노기를 가지는 실란 커플링제, 1급 아미노기를 가지는 실란 커플링제, 에폭시기를 가지는 실란 커플링제, 알킬기를 가지는 실란 커플링제, 우레이드기를 가지는 실란 커플링제, 아크릴기를 가지는 실란 커플링제 등을 들 수 있다. 협로를 가지는 반도체 장치에 있어서의 충전성 및 MAP 성형에 있어서의 반도체 봉지용 수지 조성물의 충전성을 고려하면, ２급 아미노기를 가지는 실란 커플링제가 바람직하다.
메르캅토기를 가지는 실란 커플링제(E)로는, 예를 들어, γ-메르캅토 프로필 트리메톡시실란, 3-메르캅토 프로필 메틸 디메톡시실란 외에 비스(3-트리에 톡시 실릴 프로필)테트라설피드, 비스(3-트리에톡시 실릴 프로필)디설피드와 같은 열분해함으로써 메르캅토기를 가지는 실란 커플링제와 동일한 기능을 발현하는 실란 커플링제 등을 들 수 있다.
2급 아미노기를 가지는 실란 커플링제(F)로는, 예를 들어, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필 트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필 메틸디메톡시실란, N-페닐γ-아미노프로필 트리에톡시실란, N-페닐γ-아미노프로필 트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필 트리에톡시실란, N-6-(아미노헥실)3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-(3-(트리메톡시 실릴 프로필)-1,3-벤젠 디메탄 등을 들 수 있다.
1급 아미노기를 가지는 실란 커플링제로는, 예를 들어, γ-아미노프로필 트리에톡시실란, γ-아미노프로필 트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
에폭시기를 가지는 실란 커플링제로는 예를 들어, γ-글리시독시 프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, γ-글리시독시 프로필 메틸디메톡시실란, β-(3,4-에폭시 시클로헥실)에틸 트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
알킬기를 가지는 실란 커플링제로는 메틸 트리메톡시실란, 에틸 트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
우레이드기를 가지는 실란 커플링제로는, 예를 들어, γ-우레이도프로필 트리에톡시실란, 헥사메틸 디실라잔 등을 들 수 있다.
아크릴기를 가지는 실란 커플링제로는 3-메타크릴옥시 프로필 메틸 디메톡시실란, 3-메타크릴옥시 프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시 프로필 메틸 디에톡시실란, 3-메타크릴옥시 프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시 프로필 트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
또, 이들 실란 커플링제는 미리 가수분해 반응시킨 것을 배합해도 된다. 이들 실란 커플링제는 1 종류를 단독으로 이용하여도 2 종류 이상을 병용하여도 된다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 이용할 수 있는 실란 커플링제의 배합 비율의 하한값은 전체 수지 조성물 중 0.05 중량% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 이상이다. 배합 비율이 상기 하한값 이상이면 각종 금속계 부재와의 밀착력을 더하고, 내납땜성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 또, 실란 커플링제의 배합 비율의 상한값으로는 전체 수지 조성물 중 1 중량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7 중량% 이하이다. 배합 비율이 상기 상한값 이하이면 수지 조성물의 경화물의 흡수성이 증가하는 경우가 없고, 반도체 장치에 있어서의 양호한 내납땜성을 얻을 수 있다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은 에폭시 수지(A), 페놀 수지계 경화제(B), 무기충전재(C), 경화 촉진제(D), 실란 커플링제에 더해 추가로 필요에 따라 카르나우바 왁스 등의 천연 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 합성 왁스, 스테아린산이나 스테아린산 아연 등의 고급지방산과 그의 금속염류 및 파라핀 등의 이형제; 카본 블랙, 벵갈라(Bengala), 산화 티탄, 프탈로시아닌, 페릴렌 블랙 등의 착색제; 하이드로탈사이트류나 마그네슘, 알루미늄, 비스무스, 티탄, 지르코늄으로부터 선택되는 원소의 함수 산화물 등의 이온 트랩제; 실리콘 오일, 고무 등의 저응력 첨가제; 티아졸린, 디아졸, 트리아졸, 트리아진, 피리미딘 등의 밀착성 부여제; 브롬화 에폭시 수지나 삼산화 안티몬, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 붕산 아연, 몰리브덴산 아연, 포스파젠 등의 난연제 등의 각종 첨가제를 적절히 배합해도 상관없다.
또, 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은 전술한 각 성분을, 예를 들어, 믹서 등을 이용하여 상온 혼합한 것, 게다가 그 후, 롤, 니더, 압출기 등의 혼련기로 용융 혼련하고 냉각 후 분쇄한 것 등, 필요에 따라 적절히 분산도나 유동 특성 등을 조정한 것을 이용할 수 있다.
다음, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 반도체 장치는 다이 패드부를 가지는 리드 프레임 또는 회로 기판 상에 적층 또는 병렬로 탑재된 1 이상의 반도체 소자를 봉지하는 봉지재를 구비한 반도체 장치이다. 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 봉지하여 반도체 장치를 제조하기 위해서는 이송 성형(transfer molding), 압출 성형(compression molding), 사출 성형(injection molding) 등의 종래로부터의 성형 방법으로 경화 성형하면 된다. 또, 복수의 반도체 소자를 일괄적으로 봉지 성형한 후, 개편화하는 공정을 거쳐 반도체 장치를 얻을 수도 있다. 본 발명의 유동 특성 측정용 금형을 사용한 본 발명의 유동 특성 측정 방법에 따라 반도체 봉지용 수지 조성물의 제품 검사로서 유동 특성을 소정 범위 내에 관리함으로써 얻어진 유동 길이가 50 ㎝ 이상인 본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 봉지 성형하여 얻은 반도체 장치는 협로를 가지는 반도체 장치에서도 충전 불량 등을 일으키는 일이 없고 안정적으로 얻을 수 있다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물을 이용하여 봉지를 행하는 반도체 소자로는 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 집적회로, 대규모 집적회로, 트랜지스터, 사이리스터, 다이오드, 고체 촬상 소자 등을 들 수 있다.
본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체 장치의 형태로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 듀얼 인라인 패키지(DIP), 플라스틱 리드 부착 칩 캐리어(PLCC), 쿼드 플랫 패키지(QFP), 스몰 아웃라인 패키지(SOP), 스몰 아웃라인 J-리드 패키지(SOJ), 박형 스몰 아웃라인 패키지(TSOP), 박형 쿼드 플랫 패키지(TQFP), 테이프 캐리어 패키지(TCP), 볼 그리드 어레이(BGA), 칩 사이즈 패키지(CSP) 등을 들 수 있다. 또, 반도체 봉지용 수지 조성물에 의한 봉지 성형 후에 개편화하는 공정을 거쳐 얻어지는 반도체 장치의 형태로는 MAP형 볼 그리드 어레이(BGA), MAP형 칩 사이즈 패키지(CSP), MAP형 쿼드 플랫 노리드(no-lead)(QFN) 등을 들 수 있다.
상기 이송 성형 등의 성형 방법으로 봉지된 반도체 장치는 그대로 혹은 80℃에서 200℃ 정도의 온도로 10분에서 10시간 정도의 시간을 들여서 완전 경화시킨 후, 전자 기기 등에 탑재된다.
도 2는 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 의해 얻어지는 반도체장치의 일례이며, 회로 기판에 병렬로 탑재한 복수의 반도체 소자를 일괄적으로 봉지 성형한 후, 개편화하는 반도체 장치(MAP 타입의 BGA)에 있어서의 일괄 봉지 성형후(개편화 전)의 개략을 나타내는 단면도이다. 회로 기판(6) 상에 다이 본드재 경화체(2)에 의해 반도체 소자(1)가 병렬로 복수 고정되어 있다. 반도체 소자(1)의 전극 패드(5)와 회로 기판(6)의 전극 패드(7)는 본딩 와이어(3)에 의해 전기적으로 접합되어 있다. 회로 기판(6)의 반도체 소자(1)가 탑재된 면과 반대측의 면에는 납땜 볼(8)이 형성되어 있고, 이 납땜 볼(8)은 회로 기판(6)의 전극 패드(7)와 회로 기판(6)의 내부에서 전기적으로 접합되어 있다. 봉지재(4)는, 예를 들어, 반도체 봉지용 수지 조성물의 경화물에 의해 형성된 것이며, 회로 기판(6)의 반도체 소자(1)가 복수 탑재된 편면측만이 이 봉지재(4)에 의해 일괄적으로 봉지 성형되어 있다. 또한, 다이싱 라인(9)에 따라 다이싱함으로써 개편화된다. 도 2에서는 개편화 후의 반도체 장치에 있어서 회로 기판(6) 상에 반도체 소자(1)가 1개 탑재된 것을 나타내지만, 2개 이상이 병렬 또는 적층되어 탑재되어 있어도 된다.
도 1은 본 발명에 따른 유동 특성 측정용 금형의 일례에 대한 하형 캐비티를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 장치의 일례에 대한 단면 구조를 나타낸 도면이다.
실시예
이하에 본 발명의 실험예를 나타내지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다.
또한, 실험예에서 이용한 유동 특성 평가용 금형 및 반도체 봉지용 수지 조성물에 대해 이하에 나타낸다.
(유동 특성 평가용 금형)
본 발명에 따른 도 1에 나타낸 유동 특성 평가용 금형(이하 "플롯 플로우 금형"이라고도 함): 유로의 단면 형상에 있어서의 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리가 0.1 ㎜(유로의 단면 형상이 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 직사각형)이며, 유로가 나선 모양인 유동 특성 평가용 금형
ANSI/ASTM D 3123-72에 규정된 스파이럴 플로우 측정용 금형(이하 "스파이럴 플로우 금형"이라고도 함): 유로의 단면 형상에 있어서의 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리가 약 0.7 ㎜(유로의 단면 형상이 R 1.6 ㎜(R 0.63 인치)인 반원형)이며, 유로가 나선 모양인 유동 특성 평가용 금형
(반도체 봉지용 수지 조성물)
표 1에 기재된 배합 비율로 이하에 나타낸 각 성분을 배합하고 믹서로 혼합한 후, 열 롤을 이용하여 95℃에서 8분간 혼련하고, 추가로 냉각 후 분쇄하여 반도체 봉지용 수지 조성물을 얻었다.
(에폭시 수지)
에폭시 수지 1: 하기 식 (1)로 표시되는 비페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬형 에폭시 수지(일본화약 주식회사제, 상품명 NC300OP, 연화점 58℃, 에폭시 당량 273)
Figure 112012049913676-pct00001
에폭시 수지2 : 하기 식 (2)로 표시되는 화합물을 주성분으로 하는 비페닐형 에폭시 수지(재팬 에폭시 레진 주식회사제, 상품명 YX-4000, 에폭시 당량 190, 융점 105℃)
Figure 112012049913676-pct00002
(페놀 수지계 경화제)
페놀 수지계 경화제 1: 하기 식 (3)으로 표시되는 비페닐렌 골격을 가지는 페놀 아랄킬 수지(메이와 화성 주식회사제, 상품명 MEH-7851SS, 연화점 107℃, 수산기 당량 204)
Figure 112012049913676-pct00003
페놀 수지계 경화제 2: 하기 식 (4)로 표시되는 페놀 아랄킬 수지(미쓰이 화학 주식회사제, 상품명 XLC-LL, 수산기 당량 165, 연화점 79℃)
Figure 112012049913676-pct00004
(무기충전재)
용융 구상 실리카 1 (평균 지름 6 ㎛, 체에 의해 24 ㎛ 이상의 조분(粗粉)을 제거한 것)
(경화 촉진제)
경화 촉진제 1: 트리페닐 포스핀
경화 촉진제 2: 하기 식 (5)로 표시되는 경화 촉진제
Figure 112012049913676-pct00005
경화 촉진제 3: 하기 식 (6)으로 표시되는 경화 촉진제
Figure 112012049913676-pct00006
(커플링제)
실란 커플링제 1: N-페닐-γ-아미노프로필 트리메톡시 실란(신에츠 화학주식회사제, 상품명 KBM-573)
(이 외의 첨가제)
카르나우바 왁스(니코 화인 프로덕트 주식회사제, 상품명 니코 카르나우바)
카본 블랙 : (미쓰비시 화학 주식회사제, 상품명 MA-600)
얻어진 반도체 봉지용 수지 조성물을 이하의 방법으로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
평가 방법
플랫 플로우: 저압 이송 성형기(코타키 정기 주식회사제, KTS-15)를 이용하여, 유동 특성 평가용 금형(플랫 플로우 금형)에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하고, 반도체 봉지용 수지 조성물의 유동 시점으로부터 종점까지의 유동 거리를 유동 길이로서 구했다. 단위는 ㎝.
스파이럴 플로우: 저압 이송 성형기(코타키 정기 주식회사제, KTS-15)를 이용하여, 스파이럴 플로우 측정용 금형(스파이럴 플로우 금형)에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건으로 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하고, 반도체 봉지용 수지 조성물의 유동 시점으로부터 종점까지의 유동 거리를 유동 길이로서 구했다. 단위는 ㎝.
겔 타임: 175℃의 열판 상에서 수지 조성물을 반죽하고, 경화할 때 까지 필요한 시간을 측정했다. 단위는 초.
협로 충전성: 상형(上型)에 대략 직방체(폭 5O ㎜ × 깊이 5O ㎜ × 높이 350 ㎛)의 캐비티를 4 패널 분유하는 금형의 하형(下型) 상에 MAP 기판(기판 사이즈: 60 ㎜ × 250 ㎜ × 230 ㎛ 두께)에 납땜 범프 높이 35 ㎛의 플립 칩(칩 사이즈: 10 ㎜ × 10 ㎜ × 180 ㎛ 두께) 36개(세로 3개 × 가로 3개 × 4 패널)를 실장한 것을 설치한 후, 저압 이송 성형기(TOWA 제)를 이용하여 금형 온도 175℃, 주입 압력 9.8 MPa, 경화 시간 120초의 조건으로 MAP 기판에 실장된 플립 칩을 반도체 봉지용 수지 조성물에 의해 일괄 봉지 성형한 후, 개편화하여 반도체 장치(패키지 사이즈: 15 ㎜ × 15 ㎜로 수지 봉지부의 두께 350 ㎛)를 얻었다. 이때, 반도체 봉지용 수지 조성물의 유로에서 가장 얇은 부분은 기판과 칩 간의 범프 부분이며, 그 단면형상은 폭 10 ㎜, 높이 0.035 ㎜였다. 얻어진 반도체 장치 36개를 초음파 영상 장치(히타치건기제, FineSAT)에서 충전성을 확인했다. 모든 반도체 장치에서 미충전이 없으면 ○이고, 1개라도 미충전이 있으면 ×로 판정했다.

실험예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
(A)성분
 에폭시 수지 1 121 131 120 121 120 128 126 119 120 126 137
에폭시 수지 2 91 91
(B)성분
 페놀 수지계 경화제 1 90 98 90 90 90 81 79 89 89 93 101
페놀 수지계 경화제 2 79 79
(C)성분 용융 구상 실리카 780 760 780 780 780 780 780 820 780 780 770 750 820
경화촉진제
 경화촉진제 1 2 4 3 3 5 4 5 4
경화촉진제 2 3 2 4
경화 촉진제 3 4 8
커플링제 실란 커플링제 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
이외의
첨가제
 카르나우바 왁스 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
카본 블랙 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
특성



 플랫 플로우 [㎝] 78 92 60 71 54 108 68 50 30 41 45 47 34
스파이럴 플로우 [㎝] 257 >260 192 228 162 >260 201 152 98 139 201 >260 177
겔 타임 [초] 62 69 64 47 37 73 66 53 32 54 38 33 41
협로 충전성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × × × ×

Claims (14)

  1. 금형에 설치된 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 상기 수지 조성물의 유동 특성을 측정하기 위해 사용하는 유동 특성 측정용 금형으로서,
    상기 유로의 단면 형상에 있어서의 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리가 0.02 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하이고,
    상기 유로의 길이는 7O ㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 유동 특성 측정용 금형.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로가 나선 모양의 유로인 유동 특성 측정용 금형.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로의 단면 형상이 직사각형, 사다리꼴 또는 반원통형인 유동 특성 측정용 금형.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로의 단면 형상의 최대 폭(w)과 최대 높이(h)가 w ≥ h의 관계에 있는 유동 특성 측정용 금형.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 유로의 단면 형상의 상기 최대 높이가 0.05 ㎜ 이상 0.8 ㎜ 이하인 유동 특성 측정용 금형.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 유로의 단면 형상의 상기 최대 폭이 0.5 ㎜ 이상 1O ㎜ 이하인 유동 특성 측정용 금형.
  7. 청구항 1에 기재된 유동 특성 측정용 금형의 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 한 방향으로 유동시키는 공정과, 상기 수지 조성물의 유동 시점으로부터 종점까지의 유동 거리를 유동 길이로 구함으로써 상기 조성물의 유동 특성을 정량적으로 평가하는 공정을 포함하는 유동 특성 측정 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    유동 거리를 유동 길이로 구하는 상기 공정이 이송 성형기를 이용하고, 금형 온도 140 ~ 190℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 60 ~ 180초의 조건에서 실시되는 유동 특성 측정 방법.
  9. 청구항 7에 기재된 유동 특성 측정 방법에 의해 수지 조성물의 유동 특성을 평가하는 수지 조성물의 검사 방법으로서,
    상기 수지 조성물이 반도체 봉지용 수지 조성물이며,
    상기 반도체 봉지용 수지 조성물의 제품 검사로서 상기 반도체 봉지용 수지 조성물의 유동 길이를 측정하고, 그 값을 미리 정해진 제품 규격과 비교하여 합격 여부를 판정하는 공정을 포함하는 반도체 봉지용 수지 조성물의 검사 방법.
  10. (A) 에폭시 수지, (B) 페놀 수지계 경화제, (C) 무기충전재 및 (D) 경화 촉진제를 포함하는 반도체 봉지용 수지 조성물로서,
    이송 성형기를 이용하여, 유로의 단면 형상이 폭 5 ㎜, 높이 0.2 ㎜의 직사각형인 나선 모양의 유로를 가지며 단면 중심으로부터 외곽선까지의 최소 거리가 0.02 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하이고 상기 유로의 길이는 7O ㎝ 이상인 유동 특성 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건에서 유동 특성 측정 방법에 따라 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이가 50 ㎝ 이상이고,
    상기 (C) 무기충전재는 입경이 45 ㎛ 이상인 입자의 비율이 상기 (C) 무기충전재 전체의 1 중량% 이하이며,
    상기 유동 특성 측정 방법은 상기 유동 특성 측정용 금형의 유로에 피측정물인 수지 조성물을 주입하여 한 방향으로 유동시키는 공정과, 상기 수지 조성물의 유동 시점으로부터 종점까지의 유동 거리를 유동 길이로 구함으로써 상기 조성물의 유동 특성을 정량적으로 평가하는 공정을 포함하는 것인, 반도체 봉지용 수지 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 유동 특성 측정 방법에 따라 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이를 L1로 하고,
    이송 성형기를 이용하고, 유로의 단면 형상이 반경 R 1.6 ㎜의 반원형인 나선 모양의 유로를 가지는 ANSI/ASTM D 3123-72에 규정된 스파이럴 플로우 측정용 금형의 유로에 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9 MPa, 보압 시간 120초의 조건에서 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정한 유동 길이를 L2로 할 때,
    하기 식:
    0.25L2 ≤ L1
    를 만족하는 반도체 봉지용 수지 조성물.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 유동 특성 측정 방법에 따라 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이가 60 ㎝ 이상인 반도체 봉지용 수지 조성물.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 유동 특성 측정 방법에 따라 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 주입하여 측정할 때의 유동 길이가 80 ㎝ 이상인 반도체 봉지용 수지 조성물.
  14. 다이 패드부를 가지는 리드 프레임 또는 회로 기판 상에 적층 또는 병렬하여 탑재된 1 이상의 반도체 소자를 청구항 10에 기재된 반도체 봉지용 수지 조성물에 의해 봉지 성형하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    상기 반도체 장치가 최소 높이 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 이하의 협로를 가지는 반도체 장치의 제조 방법.
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