KR102213775B1 - 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물, 몰딩 필름 및 반도체 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 향상된 휨 특성과 접착력 및 우수한 몰딩 특성을 나타내면서, 취급성이 우수하여 대면적 웨이퍼/패널 공정용 몰딩 소재로 사용 가능한 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물 및 이러한 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 이용한 몰딩 필름 및 반도체 패키지에 관한 것이다.

Description

반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물, 몰딩 필름 및 반도체 패키지{EPOXY RESIN COMPOSITION FOR MOLDING SEMICONDUCTOR, MOLDING FILM AND SEMICONDUCTOR PACKAGE USING THE SAME}

본 발명은 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물, 이를 이용한 몰딩 필름 및 반도체 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 향상된 휨 특성과 접착력 및 우수한 몰딩 특성을 나타내면서, 취급성이 우수하여 대면적 웨이퍼/패널 공정용 몰딩 소재로 사용 가능한 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물 및 이러한 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 이용한 몰딩 필름 및 반도체 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 칩의 제조 공정은 웨이퍼에 미세한 패턴을 형성하는 공정 및 최종 장치의 규격에 맞도록 웨이퍼를 연마하여 패키징(packaging)하는 공정을 포함한다.

상술한 패키징 공정은 반도체 칩의 불량을 검사하는 웨이퍼 검사 공정; 웨이퍼를 절단하여 낱개의 칩으로 분리하는 다이싱 공정; 분리된 칩을 회로 필름(circuit film) 또는 리드 프레임의 탑재판에 부착시키는 다이본딩 공정; 반도체 칩 상에 구비된 칩 패드와 회로 필름 또는 리드 프레임의 회로 패턴을 와이어와 같은 전기적 접속 수단으로 연결시키는 와이어 본딩 공정; 반도체 칩의 내부 회로와 그 외의 부품을 보호하기 위해 봉지재로 외부를 감싸는 몰딩 공정; 리드와 리드를 연결하고 있는 댐바를 절단하는 트림 공정; 리드를 원하는 형태로 구부리는 포밍 공정; 및 완성된 패키지의 불량을 검사하는 완성품 검사공정 등을 포함한다.

특히, 몰딩공정은 반도체 칩의 내부 회로와 그 외의 부품이 외부로 노출되어 습기, 충격, 열 등으로 인해 성능이 급격히 저하되는 것을 방지하기 위해 필수적이다. 일반적으로 몰딩 공정에서 사용되는 봉지재로는 가격이 경제적이며 성형이 용이한 에폭시 수지를 이용하고 있다.

또한, 최근 FOWLP(Fan OutWafer Level Package) 기술이 기폭제가 되어 반도체 패키지 시장이 급변하고 있다. FOWLP는 기판을 사용하지 않기 때문에 비교적 얇은 두께가 가능하며, 전기적 성능과 열 효율이 우수하고 입출력 밀도를 높일 수 있고, SiP (System in Package)가 가능한 장점을 가지고 있다. 팬아웃 패키지는 Die를 재배열한 후 에폭시 몰딩 컴파운드의 형태에 따라 압축 성형(Compression Molding) 혹은 진공 라미네이션(Vacuum Lamination)을 통해 일괄 몰딩을 실시하고, 재배선 공정 후 Singulation 공정을 거쳐 패키지로 구현하게 된다. 비용 측면에서 웨이퍼 레벨이 아닌 패널레벨(Panel Level)로 공정을 진행하고자 하는 움직임도 활발하며 점점 웨이퍼나 패널의 크기는 커지고 있는 추세이다. 이런 추세에 의해 공정중 에폭시 몰딩 필름의 깨짐(chipping)등에 의한 오염의 우려로 필름의 취급성 향상이 요청되고 있다.

최근 전자기기가 갈수록 소형화, 경량화, 고기능화 되는 추세에 따라, 반도체 패키지 또한 작고 가벼우며 얇게 제조되고 있다. 이에 따라, 기존의 반도체 패키징 공정에 비해 박형의 반도체 패키지 제조공정에서는 몰딩 공정에서 에폭시 수지 조성물의 열수축, 경화수축 등으로 인해 패키지가 휘어지는 문제가 발생하고 있다. 특히 팬아웃 패키지에서 웨이퍼나 패널의 크기가 대형화 되면서 휨특성 향상이 더욱 요구되고 있으며, 필름의 형태로서 두께 균일성이 우수한 에폭시 몰딩 필름의 요구가 많아지고 있다.

이에, 향상된 휨 특성과 우수한 몰딩 특성을 나타내면서 취급성이 우수하여 대면적 웨이퍼/패널 공정용 몰딩 소재로 사용 가능한 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물 및 이러한 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 이용한 몰딩 필름 의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 향상된 휨 특성과 몰딩 특성을 나타내면서, 취급성이 우수하여 대면적 웨이퍼/패널 공정용 몰딩 소재로 사용 가능한 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 얻어지는 몰딩 필름을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 몰딩 필름을 포함하는, 반도체 패키지를 제공하기 위한 것이다.

본 명세서에서는, 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지; 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제; 경화제; 및 필러;를 포함하는, 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물이 제공된다.

본 명세서에서는 또한, 상기 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물의 경화물을 포함하는, 반도체 장치용 몰딩 필름이 제공된다.

본 명세서에서는 또한, 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지; 및 500 내지 30,000의 중량평균분자량을 가지며 반응성 작용기를 포함한 액상 유동화제; 경화제를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산된 필러를 포함하는 반도체 장치용 몰딩 필름이 제공된다.

본 명세서에서는 또한, 상기 몰딩 필름을 포함하는, 반도체 패키지가 제공된다.

이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물, 이를 이용한 몰딩필름 및 반도체 패키지에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서, 중량 평균 분자량은 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 의미한다. 상기 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 측정하는 과정에서는, 통상적으로 알려진 분석 장치와 시차 굴절 검출기(Refractive Index Detector) 등의 검출기 및 분석용 컬럼을 사용할 수 있으며, 통상적으로 적용되는 온도 조건, 용매, flow rate를 적용할 수 있다. 상기 측정 조건의 구체적인 예로, 30 ℃의 온도, 클로로포름 용매(Chloroform) 및 1 mL/min의 flow rate를 들 수 있다.

본 명세서에서,

, 또는

는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미하고, 직접결합은 L 로 표시되는 부분에 별도의 원자가 존재하지 않은 경우를 의미한다.

본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다.

발명의 일 구현예에 따르면, 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지; 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제; 경화제; 및 필러;를 포함하는, 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물 이 제공될 수 있다.

본 발명자들은, 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 및 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제를 함께 포함하는 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물로부터 얻어지는 몰딩 필름이 과량의 무기 필러 첨가에도 불구하고 필름의 취급성이 우수하면서 기포 없이 우수한 몰딩 특성을 나타내고, 다이(Die)나 배선과의 접착력이 우수하며 휨 특성을 향상시키는 효과를 동시에 구현할 수 있음을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.

보다 구체적으로, 상기 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물이 실란 변성 에폭시 수지 및 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제를 함께 포함하여, 무기필러의 분산성이 향상되고 바인더 수지의 유연성을 높임으로서 과량의 무기필러 첨가에도 불구하고, 취급시 필름의 깨짐이 발생하지 않아 취급성이 우수하면서 다이(Die)나 배선에의 접착력이 우수하고, 이들의 효과에 의해 휨특성이 현저히 개선될 수 있다.

또한, 상기 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물은 상기 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 및 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제와 함께 경화제 및 필러가 포함하는데, 이러한 조성물을 이용하여 반도체 칩의 몰딩 공정을 진행할 경우, 몰딩이 완료된 반도체 패키지의 휨 특성이 최소화되어 박형의 반도체 패키지의 내구성이 향상될 수 있고, 반도체 패키지의 외부 몰딩필름의 내열특성 및 기계적 물성이 향상되어 반도체 패키지의 보호 필름으로서의 성능이 향상될 수 있다.

상기 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제는 500 내지 30,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제의 중량평균분자량이 너무 낮으면, 필름의 칩핑(chipping)이 발생하여 취급성이 저하하여 기술적으로 불리할 수 있다. 또한, 상기 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제의 중량평균분자량이 너무 높으면, 필러의 분산성이 저하하거나 수지간의 상용성이 저하하여 상분리가 일어나 균일한 조성물과 필름을 얻을 수 없어 기술적으로 불리할 수 있다.

상기 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제의 구체적인 예로는, 에폭시기, 무수물기, 히드록시기, 및 카르복시기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 반응성 작용기를 함유한 폴리부타디엔, 아크릴계 고무, 또는 폴리이소프렌 등을 들 수 있다.

상기 구현예의 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물은 상기 실란 변성 에폭시 수지와 경화제를 합한 총 100중량부 대비 상기 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제 5 내지 40중량부를 포함할 수 있다. 상기 상기 실란 변성 에폭시 수지와 경화제의 총 중량 대비 상기 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제의 함량이 너무 낮으면, 취급성이 저하하거나 필러의 분산성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 상기 실란 변성 에폭시 수지와 경화제의 총 중량 대비 상기 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제의 함량이 너무 높으면, 필름이 끈적이게 되어(tacky) 기술적으로 불리할 수 있다.

한편, 상기 실란 변성 에폭시 수지는 바인더 수지로서 에폭시 수지 조성물에 추가로 적용되는 에폭시 경화제 등을 통하여 열경화될 수 있는 열경화성 수지이다.

상기 실란 변성 에폭시 수지는 에폭시 수지에 1이상의 실란 작용기가 도입되거나 1종 이상의 에폭시 수지 사이에 실란 작용기가 위치하여 가교 구조를 형성하는 구조를 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 실란 변성 에폭시 수지는 실록산 결합을 매개로 에폭시 수지를 가교시킨 변성 에폭시 수지를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 실록산 결합을 매개로 에폭시 수지를 가교시킨 변성 에폭시 수지는 1개 이상의 하기 화학식1의 작용기를 매개로 1종 이상의 에폭시 수지들이 결합하는 구조를 가질 수 있다.

[화학식1]

상기 화학식1에서, R₁는 에폭시, (메타)아크릴록시, 페닐아미노기 또는 아미노기가 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 지방족 또는 지환족 작용기이거나, 또는 에폭시, (메타)아크릴록시, 페닐아미노기, 또는 아미노기이고, n1 은 1 내지 100의 정수이다.

상기 실란 변성 에폭시 수지 중 에폭시 수지의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 이의 구체적인 예로는 히드록시기를 포함한 에폭시 수지를 들 수 있다. 상기 에폭시에 존재하는 히드록시기와의 반응에 의해 실란변성 에폭시 수지를 제조할 수 있다. 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 S형 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 E형 에폭시 수지 등을 들 수 있으며, 구조 내에 히드록시 기를 가져 반응이 가능한 모든 에폭시 수지를 포함할 수 있다.

한편, 상기 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물은 상기 실란 변성 에폭시 수지와 함께 실란 변성되지 않은 에폭시 수지를 더 포함할 수도 있다.

상기 실란 변성되지 않은 에폭시 수지의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리 페놀 메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리 페놀 메탄 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 또는 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 일종 또는 이종 이상이 예시될 수 있다.

또한, 상기 실란 변성되지 않은 에폭시 수지의 또 다른 예로는 방향족계 에폭시 수지를 들 수 있다. 상기「방향족계 에폭시 수지」는, 수지의 주쇄 또는 측쇄에 페닐렌 구조와 같은 방향족 코어나 페닐기와 같은 방향족기를 하나 이상 포함하는 에폭시 수지를 의미할 수 있다. 상기 방향족계 에폭시 수지의 예로는 비페닐형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지, 크레졸계 에폭시 수지, 비스페놀계 에폭시 수지, 자일록계 에폭시 수지, 다관능 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지 및 알킬 변성 트리페놀메탄 에폭시 수지 등의 일종 또는 이종 이상이 예시될 수 있다.

상기 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물 중 상기 실란 변성 에폭시 수지: 실란 변성되지 않은 에폭시 수지의 중량비는 30:70 내지 100:0 일 수 있다. 이러한 중량비로 사용시, 다이(Die)와의 접착력이 향상하는 점에서 유리하다.

한편, 상기 경화제는 상술한 실란 변성 에폭시 수지 또는 추가적으로 사용 가능한 에폭시 수지를 경화시키는 역할을 할 수 있다.

상기 경화제로는 아민계 화합물, 산무수물계 화합물, 아미드계 화합물, 페놀계 화합물 등을 사용할 수 있다. 상기 아민계 화합물로는 디아미노디페닐메탄, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌트트라아민, 디아미노디페닐술폰, 이소포론디아민 등을 사용할 수 있다. 상기 산무수물계 화합물로는 무수 프탈산, 무수 트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 무수말레인산, 테트라히드로 무수 프탈산, 메틸테트라히드로무수프탈산, 무수 메틸나딕산, 헥사히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산 등을 사용할 수 있다. 상기 아미드계 화합물로는 디시안디아미드, 리놀렌산의 2량체와 에틸렌디아민으로부터 합성되는 폴리아미드 수지 등을 사용할 수 있다. 상기 페놀계 화합물로는 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 플루오렌비스페놀, 테르펜디페놀 등의 다가 페놀류; 페놀류와 알데히드류, 케톤류 또는 디엔류 등의 축합에 의해 수득되는 페놀 수지; 페놀류 및/또는 페놀 수지의 변성물; 테트라브로모비스페놀 A, 브롬화 페놀 수지 등의 할로겐화 페놀류; 기타 이미다졸류, BF3-아민 착체, 구아니딘 유도체 등을 사용할 수 있다.

상기 경화제는 제조되는 몰딩 필름의 기계적 물성을 고려하여 적절한 양으로 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 100중량부 대비 상기 경화제 10 내지 200중량부의 함량으로 포함될 수 있다.

한편, 상기 구현예의 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물은 상기 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 100중량부 대비 상기 필러 50 내지 2,000중량부를 포함할 수 있다.

상기 구현예의 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물은 필러를 고함량으로도 포함할 수 있는데, 이에 따라 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물로부터 얻어지는 몰딩필름의 열팽창계수가 낮아지면서, 반도체 칩과의 열팽창계수 차이가 감소하여 최종 제조되는 반도체 패키지의 휨 정도가 감소할 수 있고, 몰딩필름의 기계적물성이 향상될 수 있다.

상기 필러는 조성물의 취급성, 내열성 및 열전도의 개선, 그리고 용융 점도 조정 등을 위해 추가될 수 있고, 그 예로는 이산화 규소, 이산화 티탄, 수산화 알루미늄, 탄산 칼슘, 수산화 마그네슘, 산화 알루미늄, 활석 또는 질화 알루미늄의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

다만, 바람직하게는 무기 필러로 실리카를 사용할 수 있다. 특히, 상기 실리카로는 100 ㎛ 이하, 또는 10 ㎛ 이하, 또는 0.05 ㎛ 내지 10 ㎛의 평균입경을 갖는 실리카를 사용할 수 있다.

한편, 상기 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 제조하는 방법의 예는 크게 한정되지 않고, 상술한 성분들을 다양한 방법, 예를 들어 믹서 등을 이용하여 혼합하는 방법을 사용할 수 있다.

또한 상기 에폭시 수지 조성물은 필요에 따라, 열경화 촉매, 레벨링제, 분산제 또는 용매를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 열경화 촉매는 열경화시, 상기 열경화성 바인더인 에폭시 수지의 경화를 촉진시키는 역할을 한다. 첨가 가능한 열경화 촉매가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 4-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-에틸-4-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물; 디시안디아미드, 벤질디메틸아민, 4-(디메틸아미노)-N,N-디메틸벤질아민, 4-메톡시-N,N-디메틸벤질아민, 4-메틸-N,N-디메틸벤질아민 등의 아민 화합물, 아디프산 디히드라지드, 세박산 디히드라지드 등의 히드라진 화합물; 트리페닐포스핀 등의 화합물 등을 들 수 있다.

또한, 시판되고 있는 것으로서는, 예를 들면 시코쿠 가세이 고교사 제조의 2MZ-A, 2MZ-OK, 2PHZ, 2P4BHZ, 2P4MHZ(모두 이미다졸계 화합물의 상품명), 산아프로사 제조의 U-CAT3503N, UCAT3502T(모두 디메틸아민의 블록이소시아네이트 화합물의 상품명), DBU, DBN, U-CATSA102, U-CAT5002(모두 이환식 아미딘 화합물 및 그의 염) 등을 들 수 있다.

다만, 사용 가능한 열경화 촉매가 상술한 예에 한정되는 것은 아니고, 에폭시 수지나 옥세탄 화합물의 열경화 촉매, 또는 에폭시기 및/또는 옥세타닐기와 카르복실기의 반응을 촉진하는 열경화 촉매로 알려진 화합물은 별 다른 제한 없이 사용할 수 있다.

또한, 구아나민, 아세토구아나민, 벤조구아나민, 멜라민, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-S-트리아진, 2-비닐-4,6-디아미노-S-트리아진, 2-비닐-4,6-디아미노-S-트리아진 이소시아누르산 부가물, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-S-트리아진 이소시아누르산 부가물 등의 S-트리아진 유도체를 이용할 수도 있다.

상기 열경화 촉매는 에폭시 수지의 경화 정도를 고려하여 적절한 양으로 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 에폭시 수지 조성물은 상기 열경화 촉매 0.1 중량% 내지 20중량%, 또는 0.1 중량% 내지 10중량%를 포함할 수 있다.

상기 용매는 상기 에폭시 수지 조성물을 용해시키고, 또한 조성물을 도포하기에 적절한 정도의 점도를 부여하는 목적으로 사용될 수 있다. 상기 용매의 구체적인 예로는, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 톨루엔, 크실렌, 테트라메틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류; 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜디에틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 글리콜에테르류(셀로솔브); 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 아세트산에스테르류; 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 카르비톨 등의 알코올류; 옥탄, 데칸 등의 지방족 탄화수소; 석유에테르, 석유나프타, 수소 첨가 석유나프타, 용매나프타 등의 석유계 용제; 디메틸아세트아미드, 디메틸프름아미드(DMF) 등의 아미드류 등을 들 수 있다. 이들 용매는 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다.

상기 용매는 상기 에폭시 수지 조성물의 분산성, 용해도 또는 점도 등을 고려하여 적절한 양으로 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 에폭시 수지 조성물은 상기 용매 0.1 중량% 내지 50중량%, 또는 1 중량% 내지 30중량%를 포함할 수 있다. 상기 용매의 함량이 지나치게 적은 경우에는 에폭시 수지 조성물의 점도를 높여 코팅성을 떨어뜨릴 수 잇고, 용매의 함량이 지나치게 높을 경우에는 건조가 잘 되지 않아 형성된 필름의 끈적임이 증가할 수 있다.

발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 구현예의 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물의 경화물을 포함하는, 반도체 장치용 몰딩 필름이 제공될 수 있다.

상기 다른 구현예의 몰딩 필름에 포함된 무기 필러에 대한 내용은, 상기 일 구현예의 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물에서 상술한 내용을 모두 포함한다.

상기 다른 구현예의 몰딩 필름은 상기 일 구현예의 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물의 도포, 건조, 및 경화공정을 통해 얻어지는 완전 경화 필름을 의미하며, 몰딩 필름에 포함된 고분자는 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물에 포함된 성분들의 가교 반응을 통해 얻어지는 반응 생성물을 포함할 수 있다.

상기 도포 단계에서는 수지 조성물을 도포하는 데 사용될 수 있는 것으로 알려진 통상적인 방법 및 장치를 사용할 수 있으며, 예를 들어 콤마 코터, 블레이드 코터, 립 코터, 로드 코터, 스퀴즈 코터, 리버스 코터, 트랜스퍼롤 코터, 그라이바 코터, 분무 코터 등을 사용할 수 있다.

상기 건조 온도는 50 ℃ 내지 130 ℃, 또는 70 ℃ 내지 120 ℃ 일 수 있다. 상기 경화 조건의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 140 ℃ 내지 200 ℃ 오븐에서 0.5 시간 내지 3 시간 정도 가열 경화시킬 수 있다.

한편, 상기 몰딩 필름에 대해 0 ℃ 에서부터 50 ℃까지의 온도범위에서 측정된 열팽창계수(CTE)의 평균값이 1.00 ppm/K 내지 25.00 ppm/K, 또는 3.00 ppm/K 내지 20.0 ppm/K 일 수 있다. 상기 몰딩 필름은 상술한 범위의 낮은 열팽창계수를 가짐에 따라, 반도체 패키지에 적용시 반도체 기판과의 열팽창계수 차이가 감소하여, 반도체 패키지의 휨 특성을 줄여 내구성을 향상시킬 수 있다.

발명의 또 다른 구현예에 따르면, 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지; 및 500 내지 30,000의 중량평균분자량을 가지며 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제; 경화제; 를 포함한 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산된 필러를 포함하는, 반도체 장치용 몰딩 필름이 제공될 수 있다.

상기 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 및 500 내지 30,000의 중량평균분자량을 가지며 반응성 작용기를 포함한 유동화제; 경화제; 를 함께 포함하는 바인더 수지를 포함하는 반도체 장치용 몰딩 필름은 보다 향상된 휨 특성과 접착력 및 보이드 없이 우수한 몰딩 특성을 나타내면서, 취급성이 우수하여 대면적 웨이퍼/패널 공정용 몰딩 소재로 사용 가능하다.

상기 반도체 장치용 몰딩 필름은 상기 일 구현예의 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 경화하여 얻어질 수도 있다.

상기 500 내지 30,000의 중량평균분자량을 가지며 반응성 작용기를 포함한 유동화제는 에폭시기, 무수물기, 히드록시기 및 카르복시기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 반응성 작용기를 함유한 폴리부타디엔, 아크릴계 고무, 또는 폴리이소프렌 ;을 포함할 수 있다.

상기 실란 변성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시수지 및 경화제 100중량부 대비 상기 500 내지 30,000의 중량평균분자량을 가지며 반응성 작용기를 포함한 유동화제 5 내지 40중량부를 포함할 수 있다.

상기 실란 변성 에폭시 수지는 실록산 결합을 매개로 에폭시 수지를 가교시킨 변성 에폭시 수지를 포함할 수 있다.

상기 바인더 수지는 아민계 화합물, 산무수물계 화합물, 아미드계 화합물 및 페놀계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 경화제를 더 포함할 수 있다.

발명의 또 다른 하나의 구현예에 따르면, 상기 다른 구현예의 몰딩 필름을 포함하는 반도체 패키지가 제공될 수 있다.

상술한 구현예의 몰딩 필름은 반도체를 밀봉하기 위한 용도로 사용할 수 있으며, 상기 반도체는 회로기판 및 반도체 칩을 포함할 수 있다. 상기 회로기판은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 반도체 패키지 기판 또는 플렉시블 반도체 패키지(FPCB) 기판 등을 들 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 다른 구현예의 몰딩 필름은 반도체 패키지 기판상에 적층되어, 회로기판상에 실장된 반도체 칩 또는 회로기판을 밀봉시킬 수 있다. 또한, 팬아웃 패키지를 이용해 회로기판 없이도 밀봉될 수 있다. 이를 통해 상기 반도체 패키지는 몰딩 필름에 의해 회로기판이나 반도체 칩이 외부에 노출되는 것을 방지하여 높은 신뢰성을 구현할 수 있다.

본 발명에 따르면, 향상된 휨 특성과 접착력 및 우수한 몰딩 특성을 나타내면서, 취급성이 우수하여 대면적 웨이퍼/패널 공정용 몰딩 소재로 사용 가능한 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물 및 이러한 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 이용한 몰딩 필름 및 반도체 패키지가 제공될 수 있다.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.

[제조예: 실란 변성 에폭시 수지의 합성]

[제조예1]

비스페놀F 고형 에폭시를 가열하여 녹인 뒤, 3-글리시독시 프로필 메틸 디메톡시 실란 (3-Glycidoxy propyl methyl dimethoxy silane)을 5:1의 중량비율로 혼합하고 140℃에서 반응시켜 하기 화학식 A의 실란 변성 에폭시 수지를 합성하였다.

[화학식A]

상기 화학식A에서, R₁은 메틸렌기 이고, R₂는 글리시딜기이고, n은 3 이다.

[제조예2]

비스페놀F 에폭시를 비스페놀A 액상 에폭시로 변경한 것을 제외하고는 상기 제조예1과 동일한 방법으로 에폭시 수지를 제조하였다.

[실시예 및 비교예: 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물 및 반도체 장치용 몰딩 필름의 제조]

[실시예 1]

(1) 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물의 제조

바인더 수지로 상기 제조예1에서 얻어진 실란 변성 에폭시 수지를 7.5 중량%, 크레졸노볼락계 에폭시를 6 중량%, 경화제로서 메틸 테트라히드로프탈릭 안하이드라이드를 3.5 중량%, 액상 유동화제로서 크레이밸리사의 POLY BD 600E 2 중량%, 필러로 실리카(평균입경 5 ㎛) 65 중량%, 열경화 촉매로서 2-페닐이미다졸을 0.5중량%, 레벨링제 0.5 중량%, 용제로서 MEK를 15중량%를 사용하여 각 성분을 배합하여 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.

(2) 에폭시 몰딩 필름의 제조

위의 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 PET 필름위에 닥터블레이드를 이용하여 150um의 두께로 코팅한 뒤, 랩오븐을 이용하여 1000rpm의 풍속으로 110℃에서 5분간 건조한 뒤 보호필름을 덮어 100㎛ 두께의 에폭시 몰딩 필름을 제조하였다.

[실시예 2]

상기 제조예2에서 얻어진 실란변성 에폭시 수지를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물, 에폭시 몰딩 필름을 제조하였다.

[실시예 3]

상기 제조예 2에서 얻어진 실란변성 에폭시 10.7중량%, 경화제로서 페놀노볼락수지 (연화점 80℃) 5.3중량%, 액상 유동화제로서 크레이밸리사의 Ricon130MA13 3.2 중량%, 필러로 실리카(평균입경 5 ㎛) 64 중량%, 열경화 촉매로서 2-페닐이미다졸을 0.5중량%, 레벨링제 0.5 중량%, 용제로서 MEK를 15중량%를 사용하여 각 성분을 배합하여 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 제조하여, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물 및 에폭시 몰딩 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

실시예 1에서 실란변성 에폭시 대신 액상의 비스페놀A 에폭시를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물, 에폭시 몰딩 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.

[비교예 2]

실시예1에서 사용된 액상 유동화제 POLY BD 600E 대신 반응기가 없는 크레이밸리사의 Ricon 100을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예1과 동일한 방법으로 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물, 에폭시 몰딩 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.

[비교예 3]

실시예 1에서 액상 유동화제 POLY BD 600E 을 제외한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 벙법으로 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물, 에폭시 몰딩 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.

[시험예]

1. 접착력 평가

실시예 1내지 3, 비교예 1내지 3에서 얻어진 반도체 몰딩 필름과 Die와의 접착력 평가를 위해 10mm*10mm 크기의 실리콘 웨이퍼와 5mm*5mm 크기의 실리콘 웨이퍼 사이에 5mm*5mm 크기의 두께 100 ㎛의 에폭시 몰딩 필름을 진공 라미네이터를 사용하여 접착시키고 180℃에서 두시간 동안 경화시켰다. Die shear test기를 사용하여 250℃에서 접착력 평가를 시행하여 파단되는 힘을 측정하였다..

2. 휨특성 평가

실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 2에서 얻어진 100 ㎛ 두께의 몰딩 필름을 8인치의 웨이퍼 위에 진공 라미네이션 시킨 후, 180℃에서 두시간 경화한 후 레이져 변위평가 시스템을 이용해 웨이퍼의 끝단이 들리는 높이를 측정하였다.

3. 몰딩특성 평가

회로기판위에 10mm*10mm*80㎛ 두께의 실리콘 웨이퍼를 10mm의 간격을 두고 배열하여 접착시킨 뒤, 실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 2에서 얻어진 100 ㎛ 두께의 몰딩 필름을 진공 라미네이션 방법을 이용해 100℃에서 몰딩 진행후, 180℃에서 두시간동안 post-cure를 완료한 뒤에 보이드가 존재하는지 단면을 잘라 주사전자현미경으로 관찰하였다.

OK - 보이드가 관찰되지 않음

NG- 보이드가 관찰됨

4. 취급성 평가

몰딩필름을 꺽어 chipping (필름의 조각) 이 발생하는지를 확인하였다.

OK - Chipping이 발생하지 않은 것

NG - Chipping이 발생한 것

상기 실험예 1 내지 4의 측정 결과를 하기 표1에 나타내었다.

실험예의 측정 결과

구분	접착력(Kgf)	휨(mm)	몰딩특성	취급성
실시예 1	8.3	14	OK	OK
실시예 2	9.1	15	OK	OK
실시예 3	12.2	12	OK	OK
비교예 1	4.5	18	OK	OK
비교예 2	3.0	19	NG	OK
비교예 3	4.2	22	NG	NG

상기 표1에 나타난 바와 같이, 실시예의 에폭시 몰딩 필름은 상대적으로 높은 함량으로 무기 필러를 포함함에도 불구하고, 높은 접착력과 우수한 필름 취급성을 나타내면서도 기포 없이 우수한 몰딩 특성을 나타내고 향상된 휨 특성을 구현한다는 점이 확인되었다.

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 실란 변성 에폭시 수지; 및 500 내지 30,000의 중량평균분자량을 가지며 반응성 작용기를 포함한 유동화제;를 포함한 바인더 수지와,
    상기 바인더 수지에 분산된 필러를 포함하고,
    상기 반응성 작용기를 포함한 액상의 유동화제는 에폭시기, 무수물기, 히드록시기, 및 카르복시기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 반응성 작용기를 함유한 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌이며,
    상기 실란 변성 에폭시 수지는 실록산 결합을 매개로 에폭시 수지를 가교시킨 변성 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 실란 변성 에폭시 수지 및 경화제의 총 중량 100중량부 대비 상기 500 내지 30,000의 중량평균분자량을 가지며 반응성 작용기를 포함한 유동화제 5 내지 40중량부를 포함하고,
    상기 실란 변성 에폭시 수지 100중량부 대비 상기 경화제 10 내지 200중량부를 포함하고,
    상기 실란 변성 에폭시 수지 100중량부 대비 상기 필러 50 내지 2,000중량부를 포함하는,
    0 ℃ 에서부터 50 ℃까지의 온도범위에서 측정된 열팽창계수(CTE)의 평균값이 3.00 ppm/K 내지 20.0 ppm/K인,
    상기 실록산 결합을 매개로 에폭시 수지를 가교시킨 변성 에폭시 수지는 1개 이상의 하기 화학식1의 작용기를 매개로 1종 이상의 에폭시 수지들이 결합하는 구조를 갖는,
    반도체 장치용 몰딩 필름:
    [화학식1]
    

    

    
    화학식1에서,
    R₁는 에폭시가 치환된 탄소수 1 내지 20의 지방족 또는 지환족 작용기이거나, 또는 에폭시기이고,
    n1 은 1 내지 100의 정수이다.
    
11. 삭제
12. 제10항에 있어서,
    상기 필러는 이산화 규소, 이산화 티탄, 수산화 알루미늄, 탄산 칼슘, 수산화 마그네슘, 산화 알루미늄, 활석 또는 질화 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는,
    반도체 장치용 몰딩 필름.
    
13. 삭제
14. 제10항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 아민계 화합물, 산무수물계 화합물, 아미드계 화합물 및 페놀계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 경화제를 더 포함하는, 반도체 장치용 몰딩 필름.
    
15. 제10항의 반도체 장치용 몰딩 필름을 포함한, 반도체 패키지.