KR102470033B1 - Device mounting sinterable bonding material comprising dendritic metal powder and semiconductor device package using the same - Google Patents
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Abstract
소결 후 치밀한 접합부 형성이 가능하여 신뢰성이 향상된 우수한 반도체 패키지 제조가 가능한 덴드라이트형 금속입자를 포함하는 소자실장소결접합재 및 반도체 소자 패키지가 제안된다. 본 소자실장소결접합재는 소자를 기판에 소결접합시키기 위한 소자실장소결접합재로서, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자; 구형 금속입자; 및 바인더;를 포함한다. A device mounting sintered joint material and a semiconductor device package including dendrite-type metal particles capable of forming a dense junction after sintering and thus manufacturing an excellent semiconductor package with improved reliability are proposed. The present element mounting bonding material is a device mounting bonding material for sintering and bonding an element to a substrate, and includes dendrite-type metal particles having a shape in which branches extend laterally on a stem of long particles in one direction; spherical metal particles; And a binder; includes.
Description
본 발명은 덴드라이트형 금속입자를 포함하는 소자실장소결접합재 및 반도체 소자 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소결 후 치밀한 접합부 형성이 가능하여 신뢰성이 향상된 우수한 반도체 패키지 제조가 가능한 덴드라이트형 금속입자를 포함하는 소자실장소결접합재 및 반도체 소자 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a device mounting bonding material and a semiconductor device package including dendrite-type metal particles, and more particularly, to a dendrite-type metal particle capable of manufacturing an excellent semiconductor package with improved reliability by forming a dense junction after sintering. It relates to a device mounting sintered bonding material and a semiconductor device package including
최근 전자산업은 전자기기의 소형화, 박형화를 위해 부품 실장시 고밀도화, 고집적화가 가능한 반도체 패키지 기판을 이용한 실장기술이 요구되고 있다. 이러한 부품의 고밀도화, 고집적화 추세에 있어, 반도체 패키지 기판 제조의 정확성 및 완전성이 요구되며, 특히 반도체칩과 기판 간의 접합 신뢰성은 매우 중요한 요인이 되고 있다. Recently, in order to reduce the size and thickness of electronic devices, the electronics industry requires a mounting technology using a semiconductor package substrate capable of high density and high integration when mounting components. In the trend of high density and high integration of these parts, accuracy and completeness of manufacturing a semiconductor package substrate are required, and in particular, bonding reliability between a semiconductor chip and a substrate is becoming a very important factor.
아울러, 스마트폰이나 MP3 등 휴대용 멀티미디어 기기가 보급화됨에 따라, 사용되는 반도체 패키지 기판의 경우 외부충격에 대한 안전성의 요구가 점차 커지고 있다.In addition, as portable multimedia devices such as smart phones and MP3s become popular, the demand for safety against external shocks is gradually increasing in the case of semiconductor package substrates used.
도 1은 종래 반도체 소자 패키지의 단면도이고, 도 2는 반도체 소자 및 기판 사이의 소자실장소결접합재의 단면광학이미지이다. 종래의 반도체 소자 패키지(10) 제조시, 반도체 소자(12)를 기판(11)에 접합시키기 위한 소자실장소결접합재는 원형의 금속분말(14)을 페이스트 형태로 접합층(13)으로 형성한 후, 가열하여 소결접합(Sintering bonding)을 유도하는 방식을 사용하였다. 1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device package, and FIG. 2 is a cross-sectional optical image of an element mounting sintered bonding material between a semiconductor device and a substrate. When manufacturing the conventional
그러나, 소자실장소결접합재 내의 원형분말 간에는 빈 공간이 발생하므로, 소결 후 치밀하지 못한 조직을 유도하여 접합성능이 낮고, 충격시 균열발생이 용이한 구조이므로 반도체 소자 패키지의 신뢰성에 악영향을 미친다. However, since empty spaces are generated between the circular powders in the element mounting sintered bonding material, a non-dense structure is induced after sintering, resulting in low bonding performance and a structure in which cracks easily occur during impact, which adversely affects the reliability of the semiconductor device package.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 소결 후 치밀한 접합부 형성이 가능하여 신뢰성이 향상된 우수한 반도체 패키지 제조가 가능한 덴드라이트형 금속입자를 포함하는 소자실장소결접합재 및 반도체 소자 패키지를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to form a dense junction after sintering, thereby manufacturing an excellent semiconductor package with improved reliability. Device mounting sintered bonding material containing dendrite-type metal particles and to provide a semiconductor device package.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 소자실장소결접합재는 소자를 기판에 소결접합시키기 위한 소자실장소결접합재로서, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자; 구형 금속입자; 및 바인더;를 포함한다. In order to achieve the above object, the element mounting bonding material according to an embodiment of the present invention is a device mounting bonding material for sintering and bonding an element to a substrate, and is a dendrite having a shape in which branches extend laterally on a stem of long particles in one direction type metal particles; spherical metal particles; And a binder; includes.
소자실장소결접합재의 소결 후의 공극률은 구형 금속입자 및 바인더를 포함하는 소자실장접합재의 소결 후의 공극률보다 작을 수 있다. The porosity of the element mounting bonding material after sintering may be smaller than the porosity of the element mounting bonding material including the spherical metal particles and the binder after sintering.
구형 금속입자는 덴드라이트형 금속입자의 가지 사이에 채워지는 것일 수 있다.The spherical metal particles may be filled between branches of the dendrite-type metal particles.
바인더는 셀룰로오스계 수지, 폴리 염화비닐수지, 공중합 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아크릴 수지, 아세트산비닐-아크릴산에스테르 공중합 수지, 부티랄 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 로진에스테르 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지 및 히드록실기, 카르복실기, 아민계, 티올계 화합물을 포함하는 단분자 화함물 또는 고분자 화합물 중 적어도 하나일 수 있다.The binder is a cellulose resin, polyvinyl chloride resin, copolymer resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl pyrrolidone resin, acrylic resin, vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer resin, butyral resin, alkyd resin, epoxy resin, phenol resin , It may be at least one of a monomolecular compound or a polymer compound including a rosin ester resin, a polyester resin, a silicone resin, and a hydroxyl group, a carboxyl group, an amine-based compound, or a thiol-based compound.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판; 및 기판 상에 실장된 반도체 소자를 포함하고, 반도체 소자는 기판 상에, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자, 구형 금속입자 및 바인더를 포함하는 소자실장소결접합재가 소결되어 접합된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지가 제공된다. According to another aspect of the present invention, a substrate; And a semiconductor device mounted on a substrate, wherein the semiconductor device includes dendrite-type metal particles, spherical metal particles, and a binder having a shape in which branches extend laterally in a stem of long particles in one direction. A semiconductor device package characterized in that a sintered bonding material is sintered and bonded is provided.
덴드라이트형 금속입자는 줄기의 말단이 반도체 소자 표면 또는 기판 표면에 위치하여, 반도체 소자 및 기판과의 접합성능을 향상시킬 수 있다.The dendrite-type metal particle may improve bonding performance between the semiconductor device and the substrate, since the end of the stem is located on the surface of the semiconductor device or substrate.
기판은 표면에 덴드라이트형 금속입자의 줄기 말단 형상의 요철을 포함할 수 있다.The substrate may include concavo-convex protrusions on the surface of the dendrite-type metal particles in the form of a stem end.
기판은 표면에 덴드라이트형 금속입자의 가지 말단 형상의 요철을 포함할 수 있다.The substrate may include irregularities in the form of branch ends of the dendrite-type metal particles on the surface.
소자실장소결접합재층은 1㎛ 내지 1,000㎛일 수 있다.The element mounting sintered bonding material layer may have a thickness of 1 μm to 1,000 μm.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 기판 상에, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자, 구형 금속입자 및 바인더를 포함하는 소자실장소결접합재층을 형성하는 단계; 소자를 실장시킬 영역에 위치시키는 단계; 및 소자가 위치한 기판을 소결시키는 단계;를 포함하는 반도체 소자실장방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, on a substrate, to form an element mounting bonding material layer containing dendrite-type metal particles, spherical metal particles and a binder having a shape in which branches extend laterally in the stem of long particles in one direction step; locating a device in an area to be mounted; There is provided a semiconductor device mounting method including; and sintering the substrate on which the device is located.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 소자를 기판에 소결접합시키기 위한 소자실장소결접합재로서, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자; 및 바인더;를 포함하고, 2이상의 덴드라이트형 금속입자는 제1덴드라이트형 금속입자의 가지가 제2덴드라이트형 금속입자의 가지와 얽혀 소결 후 접합성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 소자실장소결접합재가 제공된다.According to another aspect of the present invention, an element mounting sintered bonding material for sintering and bonding an element to a substrate includes dendrite-type metal particles having a shape in which branches extend laterally in a stem of long particles in one direction; and a binder, wherein in the two or more dendrite-type metal particles, branches of the first dendrite-type metal particles are entangled with branches of the second dendrite-type metal particles to improve bonding performance after sintering. A bonding material is provided.
본 발명의 실시예들에 따르면, 소자실장소결접합재에 구형 금속입자 이외에 덴드라이트형 금속입자를 사용하여 덴드라이트형 금속입자 가지 사이에 구형 금속입자를 분포시켜 치밀한 조직의 접합층 형성이 가능하므로 반도체 소자의 기판과의 접합성능을 향상시켜 균열발생을 억제된 고신뢰성을 갖는 반도체 패키지 제조가 가능한 효과가 있다. According to the embodiments of the present invention, by distributing the spherical metal particles between branches of the dendrite-type metal particles by using dendrite-type metal particles in addition to the spherical metal particles in the device mounting bonding material, it is possible to form a bonding layer with a dense structure, thereby forming a semiconductor By improving the bonding performance of the device with the substrate, there is an effect capable of manufacturing a highly reliable semiconductor package with crack generation suppressed.
본 발명에 따라 접합성능이 향상된 소자는 일반 메모리 소자나 로직 IC칩과 같은 초미세피치 IC 접합이나 고전력을 요구하는 파워 반도체 접합 및 일반 반도체 패키지의 보드 실장까지 포함하여 접합공정이 진행되는 모든 영역에 적용가능하다. Devices with improved bonding performance according to the present invention are used in all areas where bonding processes are performed, including ultra-fine pitch IC bonding such as general memory devices or logic IC chips, power semiconductor bonding requiring high power, and board mounting of general semiconductor packages. Applicable.
도 1은 종래 반도체 소자 패키지의 단면도이고, 도 2는 반도체 소자 및 기판 사이의 소자실장소결접합재의 단면광학이미지이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면도이고, 도 4a는 구형 금속입자만으로 구성된 소자실장소결접합재의 분말간 접합면을 도시한 도면이고, 도 4b는 덴드라이트형 금속입자 및 구형 금속입자를 포함하는 소자실장소결접합재의 분말간 접합면을 도시한 도면이다.
도 5는 구형 금속입자의 광학이미지이고, 도 6은 덴드라이트형 금속입자의 광학이미지이며, 도 7a는 덴드라이트형 금속입자 및 구형 금속입자를 포함하는 소자실장소결접합재의 광학이미지이고, 도 7b는 도 7a의 확대도이며, 도 7c는 페이스트 형태의 소자실장소결접합재의 이미지이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 소자실장소결접합재의 소결 후 균열이 전파되는 경향을 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반도체 소자 패키지에서 요철에 형성된 기판 및 기판의 요철에 덴드라이트형 금속입자가 체결된 것을 도시한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면광학이미지이고, 도 12a는 도 11에 표시된 영역의 확대이미지이고, 도 12b는 도 12a에 표시된 영역의 확대이미지이며, 도 13은 도 11의 반도체 소자-소자실장소결접합재층-기판의 확대이미지이다. 1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device package, and FIG. 2 is a cross-sectional optical image of an element mounting sintered bonding material between a semiconductor device and a substrate.
3 is a cross-sectional view of a semiconductor device package according to an embodiment of the present invention, FIG. 4a is a view showing a bonding surface between powders of an element mounting sintered bonding material composed of only spherical metal particles, and FIG. 4b is a view showing dendrite-type metal particles and It is a drawing showing a bonding surface between powders of an element mounting sintered bonding material including spherical metal particles.
5 is an optical image of spherical metal particles, FIG. 6 is an optical image of dendrite-type metal particles, FIG. 7a is an optical image of an element mounting sintered bonding material including dendrite-type metal particles and spherical metal particles, and FIG. 7b is an enlarged view of FIG. 7A, and FIG. 7C is an image of the element mounting sintered bonding material in paste form.
8 is a view showing the propagation tendency of cracks after sintering of an element mounting sintered bonding material according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are views illustrating a substrate formed on irregularities in a semiconductor device package according to other embodiments of the present invention and dendrite-type metal particles fastened to the irregularities of the substrate.
11 is a cross-sectional optical image of a semiconductor device package according to another embodiment of the present invention, FIG. 12A is an enlarged image of the area indicated in FIG. 11, FIG. 12B is an enlarged image of the area indicated in FIG. 12A, and FIG. 13 is an enlarged image of the area indicated in FIG. 11 is an enlarged image of the semiconductor element-device mounting sintered bonding material layer-substrate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. In the accompanying drawings, there may be components shown to have a specific pattern or having a predetermined thickness, but this is for convenience of description or distinction, so even if they have a specific pattern and predetermined thickness, the present invention is a feature of the illustrated component It is not limited to only
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면도이고, 도 4a는 구형 금속입자만으로 구성된 소자실장소결접합재의 분말간 접합면을 도시한 도면이고, 도 4b는 덴드라이트형 금속입자 및 구형 금속입자를 포함하는 소자실장소결접합재의 분말간 접합면을 도시한 도면이다. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device package according to an embodiment of the present invention, FIG. 4a is a view showing a bonding surface between powders of an element mounting sintered bonding material composed of only spherical metal particles, and FIG. 4b is a view showing dendrite-type metal particles and It is a drawing showing a bonding surface between powders of an element mounting sintered bonding material including spherical metal particles.
본 발명에 따른 소자실장소결접합재는 소자를 기판에 소결접합시키기 위한 소자실장소결접합재로서, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자; 구형 금속입자; 및 바인더;를 포함한다. 본 발명에 따른 소자실장소결접합재는 반도체 소자(120)를 기판(110)에 접합하여 실장하기 위한 접합재로서, 구형 금속입자(131) 및 덴드라이트형 금속입자(132)를 포함한다. An element mounting sintered bonding material according to the present invention is an element mounting sintered bonding material for sintering and bonding an element to a substrate, and includes dendrite-type metal particles having a shape in which branches extend laterally from a stem of long particles in one direction; spherical metal particles; And a binder; includes. The element mounting bonding material according to the present invention is a bonding material for bonding and mounting the
덴드라이트형 금속입자(132)는 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상을 갖는다. 덴드라이트는 금속결정제조시 금속이 용융된 용액에서 금속핵 생성 후에 줄기형상으로 뻗어나가면서 줄기에서 가지가 자라 나뭇가지 형상으로 생성되는 금속결정이다. The dendrite-
도 4a와 같이 구형 금속입자(131)만 포함하는 경우, 구형의 특성상 입자간의 접촉면적이 매우 적고 공극률이 크다. 그러나, 도 4b에서와 같이 구형 금속입자(131) 및 덴드라이트형 금속입자(132)를 포함하는 경우, 덴드라이트형 금속입자(132)의 가지 사이에 구형 금속입자(131)가 채워져 입자가 접촉면적이 크고, 공극률이 작다. 따라서, 소자실장소결접합재를 소결하면, 소결 후의 공극률은 구형 금속입자 및 바인더를 포함하는 소자실장접합재, 즉 덴드라이트형 금속입자를 포함하지 않는 소자실장소결접합재의 소결 후의 공극률보다 작을 수 있다. In the case of including only the
본 발명에 따른 소자실장소결접합재를 이용한 반도체 소자 패키지(100)는 기판(110); 및 기판(110)상에 실장된 반도체 소자(120)를 포함하고, 반도체 소자(120)는 기판(110) 상에, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자(132), 구형 금속입자(131) 및 바인더를 포함하는 소자실장소결접합재가 소결되어 접합된다. 소자실장소결접합재가 소결되어 형성된 소자실장소결접합재층(130)은 1㎛ 내지 1,000㎛일 수 있다.The
도 5는 구형 금속입자의 광학이미지이고, 도 6은 덴드라이트형 금속입자의 광학이미지이며, 도 7a는 덴드라이트형 금속입자 및 구형 금속입자를 포함하는 소자실장소결접합재의 광학이미지이고, 도 7b는 도 7a의 확대도이며, 도 7c는 페이스트 형태의 소자실장소결접합재의 이미지이다. 5 is an optical image of spherical metal particles, FIG. 6 is an optical image of dendrite-type metal particles, FIG. 7a is an optical image of an element mounting sintered bonding material including dendrite-type metal particles and spherical metal particles, and FIG. 7b is an enlarged view of FIG. 7A, and FIG. 7C is an image of the element mounting sintered bonding material in paste form.
구형의 금속입자(도 5)와 덴드라이트형 금속입자(도 6)가 혼합되면, 도 7a와 같이 구형 금속입자가 덴드라이트형 금속입자 사이의 가지내부에 들어가 빈공간을 채우게 된다. When the spherical metal particles (FIG. 5) and the dendrite-type metal particles (FIG. 6) are mixed, the spherical metal particles enter the branch between the dendrite-type metal particles and fill the empty space as shown in FIG. 7A.
아울러, 소자실장소결접합재는 구형 금속입자 및 덴드라이트형 금속입자 이외에도 바인더를 더 포함하여, 도 7c와 같은 페이스트 형태로 구현될 수 있다. 바인더는 셀룰로오스계 수지, 폴리 염화비닐수지, 공중합 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아크릴 수지, 아세트산비닐-아크릴산에스테르 공중합 수지, 부티랄 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 로진에스테르 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지 및 히드록실기, 카르복실기, 아민계, 티올계 화합물을 포함하는 단분자 화함물 또는 고분자 화합물 중 적어도 하나일 수 있다.In addition, the element mounting sintered bonding material may further include a binder in addition to the spherical metal particles and the dendrite-type metal particles, and may be implemented in a paste form as shown in FIG. 7C. The binder is a cellulose resin, polyvinyl chloride resin, copolymer resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl pyrrolidone resin, acrylic resin, vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer resin, butyral resin, alkyd resin, epoxy resin, phenol resin , It may be at least one of a monomolecular compound or a polymer compound including a rosin ester resin, a polyester resin, a silicone resin, and a hydroxyl group, a carboxyl group, an amine-based compound, or a thiol-based compound.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 소자실장소결접합재의 소결 후 균열이 전파되는 경향을 도시한 도면이다. 도 8에서, 소자실장소결접합재층(130)에 균열이 발생하면, 균열(하늘색 화살표)은 소자실장소결접합재층(130)의 입자를 따라 진행하다가 덴드라이트형 금속입자의 가지부분에 도달하여 진행방향이 바뀌게 되고 균열이 억제될 수 있다. 이와 달리, 구형 금속입자만을 이용한 소자실장소결접합재층에서는 구형 금속입자 및 기판 사이에서 균열이 직선적으로 성장하여 균열에 의해 반도체 소자 및 기판의 분리가 발생할 수 있다. 8 is a view showing the propagation tendency of cracks after sintering of the element mounting sintered bonding material according to an embodiment of the present invention. In FIG. 8, when a crack occurs in the element mounting
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반도체 소자 패키지에서 요철에 형성된 기판 및 기판의 요철에 덴드라이트형 금속입자가 체결된 것을 도시한 도면들이다. 9 and 10 are views illustrating a substrate formed on irregularities in a semiconductor device package according to other embodiments of the present invention and dendrite-type metal particles fastened to the irregularities of the substrate.
기판(110)은 표면에 덴드라이트형 금속입자(132)의 줄기 말단의 형상이나 가지 말단 형상의 요철을 포함하여, 기판(110) 및 덴드라이트형 금속입자(132)가 서로 체결되어 소자실장소결접합재층(130)의 접합성능을 높일 수 있다. The
덴드라이트형 금속입자(132)의 줄기의 말단이 반도체 소자(120) 표면 또는 기판(110)의 표면을 향하게 되는 경우, 별도의 요철이 없어도 덴드라이트형 금속입자(132)의 가지가 반도체 소자(120)의 표면이나 기판(110) 표면에 걸리거나 박히게 될 수 있어 이 경우에도 접합성능을 높일 수 있다. When the ends of the stems of the dendrite-
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면광학이미지이고, 도 12a는 도 11에 표시된 영역의 확대이미지이고, 도 12b는 도 12a에 표시된 영역의 확대이미지이며, 도 13은 도 11의 반도체 소자-소자실장소결접합재층-기판의 확대이미지이다. 11 is a cross-sectional optical image of a semiconductor device package according to another embodiment of the present invention, FIG. 12A is an enlarged image of the area indicated in FIG. 11, FIG. 12B is an enlarged image of the area indicated in FIG. 12A, and FIG. 13 is an enlarged image of the area indicated in FIG. 11 is an enlarged image of the semiconductor element-device mounting sintered bonding material layer-substrate.
기판(110) 상에는 소자실장소결접합재층(130)을 매개로 반도체 소자(120)가 위치하는데, 도 12a 및 도 12b를 참조하면 소결 후에 공극이 적고 치밀한 조직이 형성된 소자실장소결접합재층(130)을 얻었음을 확인할 수 있다. 또한, 반도체 소자(120) 및 소자실장소결접합재층(130) 사이, 그리고 소자실장소결접합재층(130) 및 기판(110) 사이에서도 구형 금속입자만 사용한 경우의 소자실장소결접합재층보다 접촉면적이 넓은 것을 확인할 수 있다(도 13). 이에 따라, 본 발명에 따른 소자실장소결접합재를 이용하여 반도체 소자를 실장시키면, 소자실장소결접합재층 내부에서도 공극률이 작고 입자간 접촉면적이 넓어지며, 소자실장소결접합재층과 반도체 소자 및 기판 간에도 접촉면적이 넓어져 접합성능이 뛰어난 것을 알 수 있다. On the
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 소자를 기판에 소결접합시키기 위한 소자실장소결접합재로서, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자; 및 바인더;를 포함하고, 2이상의 덴드라이트형 금속입자는 제1덴드라이트형 금속입자의 가지가 제2덴드라이트형 금속입자의 가지와 얽혀 소결 후 접합성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 소자실장소결접합재가 제공된다. 본 실시예에 따른 소자실장소결접합재는 덴드라이트형 금속입자를 포함하고, 덴드라이트형 금속입자는 서로 가자가 얽히게 되어 구형 금속입자만을 사용한 경우에 비해 접합성능이 높아지게 된다.According to another embodiment of the present invention, an element mounting sintered bonding material for sintering and bonding elements to a substrate, comprising: dendrite-type metal particles having a shape in which branches extend laterally from a stem of long particles in one direction; and a binder, wherein in the two or more dendrite-type metal particles, branches of the first dendrite-type metal particles are entangled with branches of the second dendrite-type metal particles to improve bonding performance after sintering. A bonding material is provided. The element mounting sintered bonding material according to the present embodiment includes dendrite-type metal particles, and the dendrite-type metal particles are entangled with each other, resulting in higher bonding performance than when only spherical metal particles are used.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is common in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those who have knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.
10, 100: 반도체 소자 패키지
11, 110: 기판
12, 120: 반도체 소자
13, 130: 소자실장소결접합재층
14, 131: 구형 금속입자
132: 덴드라이트형 금속입자10, 100: semiconductor device package
11, 110: substrate
12, 120: semiconductor element
13, 130: element mounting sintered bonding material layer
14, 131: spherical metal particles
132: dendrite-type metal particles
Claims (12)
반도체 소자는 기판 상에, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자, 구형 금속입자 및 바인더를 포함하는 소자실장소결접합재가 소결되어 접합된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지로서,
기판은 표면에 덴드라이트형 금속입자의 줄기 말단 형상의 요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지.Board; And a semiconductor device mounted on a substrate; includes,
The semiconductor device is characterized by sintering and bonding an element mounting bonding material including dendrite-type metal particles, spherical metal particles, and a binder in a shape in which branches extend laterally to a stem of long particles in one direction on a substrate. As a device package,
A semiconductor device package, characterized in that the substrate includes concavo-convex protrusions in the shape of the stem ends of dendrite-type metal particles on a surface thereof.
반도체 소자는 기판 상에, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자, 구형 금속입자 및 바인더를 포함하는 소자실장소결접합재가 소결되어 접합된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지로서,
기판은 표면에 덴드라이트형 금속입자의 가지 말단 형상의 요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지. Board; And a semiconductor device mounted on a substrate; includes,
The semiconductor device is characterized by sintering and bonding an element mounting bonding material including dendrite-type metal particles, spherical metal particles, and a binder in a shape in which branches extend laterally to a stem of long particles in one direction on a substrate. As a device package,
The semiconductor device package, characterized in that the substrate includes concavo-convex in the shape of the branch ends of the dendrite-type metal particles on the surface.
소자실장소결접합재의 소결 후의 공극률은 구형 금속입자 및 바인더를 포함하는 소자실장접합재의 소결 후의 공극률보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지. According to claim 1 or claim 2,
The porosity after sintering of the element mounting bonding material is smaller than the porosity after sintering of the element mounting bonding material containing spherical metal particles and a binder.
구형 금속입자는 덴드라이트형 금속입자의 가지 사이에 채워지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지. According to claim 1 or claim 2,
A semiconductor device package, characterized in that the spherical metal particles are filled between the branches of the dendrite-type metal particles.
바인더는 셀룰로오스계 수지, 폴리 염화비닐수지, 공중합 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아크릴 수지, 아세트산비닐-아크릴산에스테르 공중합 수지, 부티랄 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 로진에스테르 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지 및 히드록실기, 카르복실기, 아민계, 티올계 화합물을 포함하는 단분자 화함물 또는 고분자 화합물 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지. According to claim 1 or claim 2,
The binder is a cellulose resin, polyvinyl chloride resin, copolymer resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl pyrrolidone resin, acrylic resin, vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer resin, butyral resin, alkyd resin, epoxy resin, phenol resin A semiconductor device package, characterized in that it is at least one of a monomolecular compound or a polymer compound including a rosin ester resin, a polyester resin, a silicone resin, and a hydroxyl group, a carboxyl group, an amine-based compound, or a thiol-based compound.
덴드라이트형 금속입자는 줄기의 말단이 반도체 소자 표면 또는 기판 표면에 위치하여, 반도체 소자 및 기판과의 접합성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지.According to claim 1 or claim 2,
The dendrite-type metal particle is a semiconductor device package characterized in that the end of the stem is located on the surface of the semiconductor device or the surface of the substrate to improve bonding performance between the semiconductor device and the substrate.
소자실장소결접합재층은 1㎛ 내지 1,000㎛인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지.According to claim 1 or claim 2,
The semiconductor device package, characterized in that the device mounting sintered bonding material layer is 1㎛ to 1,000㎛.
소자를 실장시킬 영역에 위치시키는 단계; 및
소자가 위치한 기판을 소결시키는 단계;를 포함하는 반도체 소자실장방법으로서,
기판은 표면에 덴드라이트형 금속입자의 줄기 말단 형상의 요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자실장방법.Forming, on a substrate, an element mounting bonding material layer including dendrite-type metal particles, spherical metal particles, and a binder having a shape in which the branches of the particles extend laterally from the stem of the long particles in one direction;
locating a device in an area to be mounted; and
A semiconductor device mounting method comprising the steps of sintering the substrate on which the device is located,
A method for mounting a semiconductor element, characterized in that the substrate includes concavo-convex protrusions in the shape of the stem ends of dendrite-type metal particles on the surface.
소자를 실장시킬 영역에 위치시키는 단계; 및
소자가 위치한 기판을 소결시키는 단계;를 포함하는 반도체 소자실장방법으로서,
기판은 표면에 덴드라이트형 금속입자의 가지 말단 형상의 요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자실장방법. Forming, on a substrate, an element mounting bonding material layer including dendrite-type metal particles, spherical metal particles, and a binder having a shape in which the branches of the particles extend laterally from the stem of the long particles in one direction;
locating a device in an area to be mounted; and
A semiconductor device mounting method comprising the steps of sintering the substrate on which the device is located,
A method for mounting semiconductor elements, characterized in that the substrate includes concavo-convex protrusions in the shape of the ends of branches of dendrite-type metal particles on a surface thereof.
반도체 소자는 기판 상에, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자; 및 바인더;를 포함하고, 2이상의 덴드라이트형 금속입자는 제1덴드라이트형 금속입자의 가지가 제2덴드라이트형 금속입자의 가지와 얽혀 소결 후 접합성능이 향상되는 소자실장소결접합재가 소결되어 접합된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지로서,
기판은 표면에 덴드라이트형 금속입자의 줄기 말단 형상의 요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지.Board; And a semiconductor device mounted on a substrate; includes,
The semiconductor device includes, on a substrate, dendrite-type metal particles having a shape in which branches extend laterally from a stem of the particles long in one direction; and a binder, wherein the two or more dendrite-type metal particles are sintered so that branches of the first dendrite-type metal particles are entangled with branches of the second dendrite-type metal particles to improve bonding performance after sintering. A semiconductor device package characterized in that it is bonded,
A semiconductor device package, characterized in that the substrate includes concavo-convex protrusions in the shape of the stem ends of dendrite-type metal particles on a surface thereof.
반도체 소자는 기판 상에, 일방향으로 긴 입자의 줄기에 측면으로 가지가 뻗어있는 형상의 덴드라이트형 금속입자; 및 바인더;를 포함하고, 2이상의 덴드라이트형 금속입자는 제1덴드라이트형 금속입자의 가지가 제2덴드라이트형 금속입자의 가지와 얽혀 소결 후 접합성능이 향상되는 소자실장소결접합재가 소결되어 접합된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지로서,
기판은 표면에 덴드라이트형 금속입자의 가지 말단 형상의 요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지. Board; And a semiconductor device mounted on a substrate; includes,
The semiconductor device includes, on a substrate, dendrite-type metal particles having a shape in which branches extend laterally from a stem of the particles long in one direction; and a binder, wherein the two or more dendrite-type metal particles are sintered so that branches of the first dendrite-type metal particles are entangled with branches of the second dendrite-type metal particles to improve bonding performance after sintering. A semiconductor device package characterized in that it is bonded,
The semiconductor device package, characterized in that the substrate includes concavo-convex in the shape of the branch ends of the dendrite-type metal particles on the surface.
소자실장소결접합재의 소결 후의 공극률은 구형 금속입자 및 바인더를 포함하는소자실장접합재의 소결 후의 공극률보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 소자 패키지.According to claim 10 or claim 11,
The porosity after sintering of the element mounting bonding material is smaller than the porosity after sintering of the element mounting bonding material containing spherical metal particles and a binder.
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