KR102394174B1 - 반도체 소자용 봉지 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재 필름의 어느 한 면에 봉지층이 형성되어 있고, 상기 봉지층의 경화 후 저장 탄성율이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa이며, 경화 후 유리전이온도가 180℃ 내지 220℃인, 반도체 소자용 봉지 필름을 제공한다. 본 발명에 따른 반도체 소자용 봉지 필름은 봉지층상에 크랙이 발생하지 않고 외부 열에 의해 반도체 패키지가 휘는 현상이 일어나지 않아, 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체 소자용 봉지 필름 {Sealing Film for Semiconductor Device}
본 발명은 반도체 소자용 봉지 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크랙이 발생되지 않고 반도체 패키지의 휘는 현상을 최소화하여 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있는 봉지 필름에 관한 것이다.
최근 반도체 소자의 발전에 따라 반도체 패키지의 소형화, 박형화, 경량화, 고속화, 다기능화, 고성능화가 진행되고 높은 신뢰성의 요구가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 추세에 따라 종전 패키지 방식인 LOC(lead on chip), QFP(quad flat package) 등의 패키지에 비해, 소형화, 경량화, 고속화를 목적으로 하는 플립 칩(flip chip), WL-CSP(wafer level-chip size package), TSV(through silicon via) 등이 개발되고 있다.
기존의 반도체 패키지는 반도체 소자를 실장한 기재, 즉 인쇄회로기판(PCB) 또는 리드 프레임을 금형에 고정하고, 금형 내에 용융된 봉지용 에폭시 수지를 충전하여 봉지하는 방법인 트랜스퍼 성형법으로 제작되어 왔다. 그러나, 이 방법에서는 패키지의 박형화에 한계가 있고 트랜스퍼 성형시 수지의 유동 압력에 의하여 미세회로가 손상될 우려가 있다. 또한, 성형시 와이어 스위핑(wire sweeping), 기포의 잔존(void trap), 충전(cavity filling) 불량 등과 같이 성형물의 품질 저하 문제가 발생할 수 있기 때문에 필름 형태의 봉지재를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법이 제안되었다.
한국공개특허 제10-2009-0027612호는 유리전이온도(Tg)가 -50 내지 50℃인 고분자, 예컨대 아크릴계 수지와 에폭시 수지를 포함하는 수지 성분, 필러 및 착색제를 함유하는 수지층을 갖는 봉지용 필름으로서, 상기 수지층의 열경화 점탄성 점도가 10,000 내지 100,000Pa·s를 만족하는 봉지용 필름을 개시하고 있다.
이와 같이 필름 형태의 봉지재를 사용하여 반도체 소자를 제작할 경우 박막화는 가능하지만, 레이저 마킹시 수지층상에 크랙이 발생하고 외부 열에 의해 패키지가 쉽게 휘는 현상이 발생할 수 있다.
한국공개특허 제10-2009-0027612호
본 발명은 크랙이 발생하지 않고 외부 열에 의한 반도체 패키지의 휘는 현상 없어 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자용 봉지 필름을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 봉지 필름을 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다.
한편으로, 본 발명은 기재 필름의 어느 한 면에 봉지층이 형성되어 있고, 상기 봉지층의 경화 후 저장 탄성율이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa이며, 경화 후 유리전이온도가 180℃ 내지 220℃인, 반도체 소자용 봉지 필름을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 봉지층은 폴리우레탄 수지, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 및 충진제를 포함하는 봉지층-형성 조성물로부터 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 봉지 필름은 상기 봉지층상에 보호 필름을 추가로 적층하여 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 봉지 필름을 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다.
본 발명의 반도체 소자용 봉지 필름은 봉지층이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa의 경화 후 저장 탄성율 및 180℃ 내지 220℃의 경화 후 유리전이온도를 만족함으로써, 봉지층상에 크랙이 발생하지 않고 외부 열에 의해 최종 반도체 패키지가 휘는 현상이 일어나지 않아 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 소자용 봉지 필름은 기재 필름의 어느 한 면에 봉지층이 형성되어 있고, 상기 봉지층의 경화 후 저장 탄성율이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa이며, 경화 후 유리전이온도가 180℃ 내지 220℃이다.
상기 저장 탄성율 및 상기 유리전이온도는 봉지층을 경화한 후 측정한 값을 의미하며, 특히 저장 탄성율은 35℃에서 측정한 값이다. 본 발명에서, 봉지층의 저장 탄성율 및 유리전이온도를 측정하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 후술하는 실험예에 제시된 방법으로 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 봉지층의 경화 후 저장 탄성율을 20,000 MPa 내지 30,000 Mpa로, 경화 후 유리전이온도를 180℃ 내지 220℃로 조절함으로써, 우수한 반도체 신뢰성과 내열충격성을 나타내도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 봉지층은 경화 후 저장 탄성율이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa이며, 경화 후 유리전이온도가 180℃ 내지 220℃인 특성을 만족하기 위해서, 폴리우레탄 수지, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 및 충진제를 포함하는 봉지층-형성 조성물로부터 형성될 수 있다.
상기 성분들 중에서 폴리우레탄 수지와 페녹시 수지는 봉지층이 필름 형태로 형성될 수 있도록 다른 수지들과 상호 결합력을 부여하며, 상기 봉지층 내에 균일하게 분포되어 필름 형태가 부스러지는 것을 방지하는 역할을 한다. 특히, 페녹시 수지는 봉지층의 경화 후 저장 탄성율을 상승시킬 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지는 이소시아네이트기(-N=C=O)를 가지는 폴리이소시아네이트와 수산기(-OH)를 갖는 고분자인 폴리에테르, 폴리에스테르 또는 폴리올을 반응시켜 얻을 수 있다. 이러한 폴리우레탄 수지의 상업적으로 이용가능한 예로는 UR-1350, UR-1370, UR-1400, UR-1410, UR-2300, UR-4125, UR-4800, UR-8200 (도요보) 등을 들 수 있으며, 이중에서, 예를 들어, 상대적으로 경도가 높은 폴리에스테르와의 반응에 의해 제조된 것이 상술한 바와 같은 범위의 저장 탄성율 및 유리전이온도를 달성할 수 있다.
또한, 상기 폴리우레탄 수지는 중량평균분자량이 15,000 내지 50,000이고, 유리전이온도가 50℃ 내지 120℃일 수 있다. 폴리우레탄 수지의 중량평균분자량이 15,000 미만인 경우 수지의 점도가 낮아져 소프트해지므로 필름상 구성이 어려울 수 있고, 봉지층의 취성이 나빠지게 되어 작은 충격에도 부스러지는 현상이 발생할 수 있으며, 상기 중량평균분자량이 50,000을 초과하면 점도가 너무 높아져 필름 제조 자체에 어려움이 있을 수 있다. 한편, 유리전이온도가 50℃ 미만인 경우에는 경화후 저장 탄성율이 급격히 감소할 수 있고, 120℃를 초과할 경우에는 반도체 패키지 공정에서 봉지재와 기판과의 부착력이 감소할 수 있다.
상기 페녹시 수지의 상업적으로 이용가능한 예로는 PKHA, PKHB, PKHC, PKHH, PKHJ, PKFE, PKHP(이상 인켐 제품), YP-50, YP-55, YP-70(이상 국도화학 제품) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 페녹시 수지는 중량평균분자량이 20,000 내지 80,000이고, 유리전이온도가 80℃ 내지 130℃일 수 있다. 페녹시 수지의 중량평균분자량이 20,000 미만인 경우, 코팅성을 향상시키는 효과가 충분하지 않고, 봉지층의 취성이 나빠지게 되어 작은 충격에도 부스러지는 현상이 발생할 수 있고, 80,000을 초과할 경우, 페녹시 수지의 용해성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 유리전이온도가 80℃ 미만인 경우에는 본 발명에서 목적하는 경화 후 유리전이온도를 만족하지 못하게 될 수 있고, 130℃를 초과할 경우에는 반도체 패키지 공정에서 봉지재와 기판과의 부착력이 감소할 수 있다.
이러한 폴리우레탄 수지와 페녹시 수지를 합한 함량은 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 5 내지 20중량%의 범위일 수 있다. 이들의 합한 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 봉지층의 취성이 나빠지게 되어 필름을 형성하지 못하게 되고, 20 중량%를 초과할 경우에는 본 발명에서 목적하는 경화 후 저장 탄성율을 달성하기 어려울 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지와 페녹시 수지는 각각에 대하여 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 봉지층에 사용되는 에폭시 수지는 열에 의해 경화제와 반응하여 경화되며, 경화 후 삼차원 망상구조를 가짐으로써 피착제에 강하고 견고하게 접착하는 성질과 내열성을 봉지층에 부여할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 일반적으로 용융 특성을 연화점을 기준으로 구분하며, 일 예에서 고체상 에폭시 수지의 적정 연화점은 20℃ 내지 100℃ 일 수 있으며, 혹은 또 다른 예에서는 20℃ 내지 70℃일 수 있다. 상기 연화점이 20℃ 미만일 경우 상온에서 플로우성이 높아져 봉지 필름을 기판에 접합할 때 블리딩(bleeding)이 발생할 수 있고, 연화점이 100℃를 초과하는 경우 봉지 필름을 접합할 때 PCB 기판이나 칩 상부에 대한 충전(cavity filling) 효과가 떨어지므로 접착력 문제가 발생할 수 있다.
이러한 에폭시 수지의 예로는 당해 분야에서 통상적으로 사용되고 있는, 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 비스페놀S형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 지방족 쇄상 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀A 노볼락형 에폭시 수지, 바이페놀의 디글리시딜에테르화물, 나프탈렌디올의 디글리시딜에테르화물, 알코올류의 디글리시딜에테르화물 및 이들의 알킬 치환체, 할로겐화물 또는 수소첨가물, 다관능 에폭시 수지, 복소환 함유 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상업적으로 이용가능한 에폭시 수지의 예로는 에피코트807, 에피코트815, 에피코트825, 에피코트827, 에피코트828, 에피코트834, 에피코트1001, 에피코트1002, 에피코트1003, 에피코트1055, 에피코트1004, 에피코트1004AF, 에피코트1007, 에피코트1009, 에피코트1003F, 에피코트1004F(이상 모멘티브 스페셜티 케미칼스(Momentive Specialty Chemicals)의 제품), YD-011, YD-012, YD-013K, YD-014, YD-017, YD-112, YD-113, YD-114, YD-15, YD-127, YD-128(이상 국도화학의 제품), SE-187, SE187P(이상 신아T&C의 제품) 등의 비스페놀F형 에폭시 수지, EPPN-201, EPPN-501, EPPN-501HY, EPPN-502, EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1012, EOCN-1020, EOCN-1025, EOCN-1027(이상 니뽄화약의 제품) 등의 크레졸 노볼락형 에폭시 수지를 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 5 내지 50중량%의 양으로 사용할 수 있으며, 특히 5 내지 20중량%의 양으로 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 경화제는 특별한 제한은 없으며, 아민류, 폴리아미드, 산무수물, 폴리설피드, 삼불화붕소, 비스페놀류, 페놀노볼락 수지, 비스페놀A 노볼락 수지 또는 크레졸 노볼락 수지 등의 페놀 수지 등을 들 수 있다. 특히, 내습성이 뛰어난 페놀 노볼락 수지, 비스페놀A 노볼락 수지 또는 크레졸 노볼락 수지 등의 페놀 수지가 사용될 수 있다. 상기 페놀 수지의 구체적인 예로는 프라이오펜 LF-2882, 프라이오펜 LF2882, 프라이오펜 LF4871, 프라이오펜 TD-2090, 프라이오펜 TD-2149, 프라이오펜 VH-4150, 프라이오펜 VH-4170, 페놀라이트 LA-1256, 페놀라이트 LA-3018, 페놀라이트 LA-7052(이상 DIC의 제품) 등을 들 수 있다.
상기 경화제는 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 1 내지 20 중량%의 양으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 봉지층에 사용되는 경화촉진제는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 경화촉진제로서 2-메틸이미다졸, 2,4-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물, 트리에틸아민, 벤질디메틸아민, 메틸벤질디메틸아민, 2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7 등의 3차 아민 화합물, 및 트리페닐포스핀, 트리메틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 트리(p-메틸페닐)포스핀, 트리(노닐 페닐)포스핀 등의 유기 포스핀 화합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서는 내습성 및 열시경도가 우수한 유기 포스핀류를 사용할 수 있다. 이들 경화촉진제는 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 경화촉진제는 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%의 양으로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 봉지층에 사용되는 충진제는 봉지 필름의 강도를 향상시키고 흡습량을 낮추기 위한 성분으로, 본 발명에서 사용가능한 충진제는 특별한 제한은 없으며, 실리카, 실리카 나이트라이드, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 등의 무기 충진제를 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 충진제의 형태 또한 특별히 제한되지 않으며, 각상 및 구상 형태의 충진제가 모두 사용될 수 있다. 구체적으로, 고순도의 실리카 충진제, 예컨대 천연 실리카, 합성 실리카, 용융 실리카 등을 사용할 수 있다. 또한, 충진제의 입경은 150㎛ 이하일 수 있다.
상기 충진제는 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 70 내지 95 중량%, 특히 80 내지 90 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 충진제의 함량이 70 중량% 미만인 경우, 흡습량 증가로 강도가 저하되고, 리플로우 솔더링 과정후 밀착성이 떨어질 수 있으며, 충진제의 함량이 95 중량%를 초과하면 점도 증가 및 유동성 저하로 PCB 또는 상부 칩의 충전(cavity filling)이 불량해질 수 있다.
상기 봉지층-형성 조성물은 그 목적을 벗어나지 않는 범위에서 반도체 소자용 봉지재에 일반적으로 사용되는 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다. 예컨대, 사용되는 수지 성분들과 무기 충진제 간에 결합력을 부여하는 (실란) 커플링제, 카본블랙, 산화철, 벵갈라 등의 착색제, 하이드로탈사이트계의 이온포착제, 장쇄지방산, 장쇄지방산의 금속염, 파라핀 왁스, 카누바 왁스 등의 이형제, 개질제 및 변성 실리콘 수지, 변성 폴리부타디엔 등의 저응력화제 중에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%의 범위로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자용 봉지 필름은 상술한 바와 같은 성분들과 아세톤, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 에틸아세테이트 등과 같은 용제를 당해 분야에 통상적인 방법, 예를 들어 고속 교반기, 비드밀 등의 혼합 장비를 사용하여 실온 내지 적정 온도에서 균일하게 혼합하여 얻은 봉지층-형성 용액을 기재 필름상에 도포하고, 오븐에서의 건조를 통해 사용된 용제를 제거하여, B 스테이지의 봉지층을 형성함으로써 제조될 수 있다.
이와 같이 형성된 상기 봉지층의 두께는 특별한 제한이 없으며, 통상 5 내지 500㎛, 특히 5 내지 300㎛일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 소자용 봉지 필름은 필요에 따라 상기 봉지층상에 보호 필름을 추가로 적층하여 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기재 필름과 보호 필름의 재질은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리에테르아미드 필름, 폴리아미드 필름, 폴리아미드이미드 필름, 폴리이미드 필름 등이 사용될 수 있다.
아울러, 상기 기재 필름 및 보호 필름으로는 실리콘계, 불소계 등의 이형제가 도포된 이형 필름이 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 이형 필름은 0.30N/25mm이하의 이형력을 갖는 것이 바람직하며, 기재 필름의 박리강도는 보호 필름의 박리강도보다 강해야 한다. 그렇지 못할 경우, 보호 필름 박리시 기재 필름과 봉지층이 들뜨는 불량이 발생할 수 있다. 상기 이형 필름은 10 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 이형 필름의 두께가 10㎛ 미만인 경우 열에 의해 필름이 변형될 수 있고, 100㎛를 초과하는 경우 코팅 공정시 장력이 과하게 걸려 봉지 필름을 롤 상태로 권취하기 어려운 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상기 봉지 필름을 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 봉지 필름은 반도체 기판의 전극면에 봉지층이 접하도록(보호 필름을 포함하는 경우에는 보호 필름을 분리한 후) 롤 라미네이터를 이용하여 라미네이트하여 반도체 기판상의 전극을 봉지한다. 라미네이트 공정에 있어서 라미네이트 온도는 반도체 기판에 부하를 주지 않고 작업성 면에서 180℃ 이하, 특히 140℃ 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 봉지 필름에 의한 봉지는 상술한 필름 라미네이트에 의한 방법에 한정하지 않고, 반도체 기판에 봉지 필름을 열압착 혹은 진공 압착하는 방법, 반도체 소자에 직접 봉지 필름을 히트 프레스로 접착하는 방법 등을 사용할 수도 있다. 또한 압착 조건 등은 사용하는 봉지 필름의 종류, 반도체 기판 혹은 소자의 형상에 따라서 다르다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 봉지 필름을 이용하여 반도체 기판상의 전극을 봉지한 다음, 봉지 필름의 기재 필름을 박리할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 반도체 소자는 트랜지스터, 다이오드, 마이크로프로세서, 반도체 메모리 등일 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4: 반도체 소자용 봉지 필름의 제조
하기 표 1에 제시한 바와 같은 조성으로 각 성분을 혼합한 후(단위: 중량%), 희석 용제인 메틸에틸케톤에 희석하여 봉지층-형성 용액을 제조하였다. 상기 용액을 실리콘 이형처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름상에 도포한 후, 건조 오븐에서 80℃에서 3분 동안, 그리고 120℃에서 5분 동안 두 차례 건조시켜 희석용으로 첨가한 용제를 휘발시킴으로써 봉지층을 형성하여, 봉지층 두께가 200㎛인 B-스테이지의 반도체 소자용 봉지 필름을 제조하였다.
봉지층 성분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
폴리우레탄 수지 3.01 4.91 2.95 4.82 7.76
페녹시 수지 3.01 2.95 4.91 4.82 3.01 15.53
아크릴 수지 6.01 9.63 3.01 3.88
에폭시 수지 1 5.01 4.91 4.91 4.82 5.01 4.82 5.01 3.88
에폭시 수지 2 2.00 1.96 1.96 1.93 2.00 1.93 2.00 1.55
경화제 1.50 1.47 1.47 1.44 1.50 1.44 1.50 1.16
경화촉진제 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
충진제 85.16 83.50 83.50 81.87 85.17 81.88 85.16 66.00
착색제 0.30 0.29 0.29 0.29 0.30 0.29 0.30 0.23
폴리우레탄 수지: Toyobo, UR-1400 (Mw 40,000, Tg 83℃)
페녹시 수지: Inchem, PKHH (Mw 52,000, Tg 92℃)
아크릴 수지: Nagase Chemtex, SG-708L (Mw 700,000, Tg 4℃)
에폭시 수지 1: Nippon Kayaku, EPPN-501HY
에폭시 수지 2: DIC, HP-7200
경화제: Meiwa Kasei, MEH-7800SS
경화촉진제: Hokko Chemical, TPP
충진제: Denka Denki Kagaku Kogyo, FB-945 (용융 실리카)
착색제: Mitsubishi Chemical, MA-600
실험예 1: 저장 탄성율 , 유리전이온도, 반도체 신뢰성 및 내열충격성 평가
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 반도체 소자용 봉지 필름의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 저장 탄성율
형성된 봉지층을 170℃에서 1시간 동안 경화한 후 0.5mm×5mm×2mm 크기로 절단하여 시편을 제작한 후, 동적기계분석기 (Perkin Elmer, DMA8000)를 이용하여 주파수 1Hz, 승온 속도 10℃/min의 조건으로 35℃에서의 저장 탄성율을 측정하였다.
(2) 유리전이온도
형성된 봉지층을 170℃에서 1시간 동안 경화한 후 0.2mm×5mm×8mm 크기로 절단하여 시편을 제작한 후, 열적기계분석기 (TA Instrument, Q400)를 이용하여 0.05N의 힘(force), 승온 속도 10℃/min의 조건으로 유리전이온도를 측정하였다.
(3) 반도체 신뢰성
제조된 봉지 필름의 적용시 반도체 패키지의 신뢰성을 평가하기 위하여, 반도체 칩이 접착된 PCB 기판 상단에 봉지층을 130℃ 롤 라미네이터를 이용하여 적층하고 가열 오븐에서 175℃에서 4시간 동안 경화하여 시편을 제작하였다. 상기 시편을 85℃/85%RH 조건하에서 48시간 동안 방치하여 흡습 처리한 후 적외선 리플로우(IR reflow) 공정(260℃, 10초, 3회)을 실시하고, SAM (scanning acoustic microscopy)를 이용하여 다음과 같이 반도체 신뢰성을 확인하였다.
<평가 기준>
○: 계면에서의 박리 면적이 칩 면적의 5% 이하
△: 계면에서의 박리 면적이 칩 면적의 5 내지 30%
X: 계면에서의 박리 면적이 칩 면적의 30% 이상
(4) 내열 충격성
상기 반도체 신뢰성의 평가시에 제작된 반도체 시편 10개에 대해서, -55℃/30min ↔ 125℃/30min을 1 사이클로 하는 온도 사이클 평가를 1,000회 실시하여, 봉지층에 크랙 발생 유/무를 조사하였다. 시험된 총 10개의 시편 중 봉지층에 크랙이 발생한 시편의 수로서 내열 충격성을 평가하였다.
물성 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
저장 탄성율
(MPa, 35℃)		 24,000 23,000 21,000 21,000 15,000 13,000 20,000 13,000
유리전이온도
(℃)		 191 182 201 208 135 123 161 185
반도체 신뢰성 ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ △
내열 충격성 0/10 0/10 0/10 0/10 1/10 5/10 1/10 4/10
상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자용 봉지 필름은 봉지층이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa의 경화 후 저장 탄성율 및 180℃ 내지 220℃의 경화 후 유리전이온도를 만족함으로써, 크랙이 전혀 발생하지 않았고 반도체 패키지의 신뢰성 또한 우수한 반면, 경화 후 저장 탄성율 및 유리전이온도가 상기한 바와 같은 범위를 벗어나는 비교예의 경우에는 일부 시편에서 크랙이 발생하고 신뢰성 또한 불량하였다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 기재 필름의 어느 한 면에 봉지층이 형성되어 있고,
    상기 봉지층은 경화 후 저장 탄성율이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa이며, 경화 후 유리전이온도가 180℃ 내지 220℃인 것이고,
    상기 봉지층은 폴리우레탄 수지, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 및 충진제를 포함하는 봉지층-형성 조성물로부터 형성되고,
    상기 폴리우레탄 수지의 중량평균분자량이 15,000 내지 50,000이고, 유리전이온도가 50℃ 내지 120℃이고,
    상기 페녹시 수지의 중량평균분자량이 20,000 내지 80,000이고, 유리전이온도가 80℃ 내지 130℃이고,
    상기 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대해서, 상기 폴리우레탄 수지 및 상기 페녹시 수지의 합한 함량이 5 내지 20 중량%인 반도체 소자용 봉지 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 봉지층상에 보호 필름을 추가로 적층하여 포함하는 반도체 소자용 봉지 필름.
  7. 제1항에 따른 반도체 소자용 봉지 필름을 이용하여 봉지된 반도체 소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반도체 소자용 봉지 필름의 기재 필름이 박리된 반도체 소자.
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