KR20020060926A

KR20020060926A - 반도체 다이 본딩용 열전도성 페이스트

Info

Publication number: KR20020060926A
Application number: KR1020010071200A
Authority: KR
Inventors: 심인철; 문진희
Original assignee: (주)켐트론
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2002-07-19

Abstract

본 발명은 반도체의 펙케이징 프로세스(Packaging Process)에 사용되는 다이 본딩용 열전도성 페이스트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 다이와 리드프레임을 접하여 부착하고, 방열 특성을 부여하는데 사용되며, 특히 열전도성, 접착성, 열충격흡수, 열팽창계수 및 기계적 충격흡수성이 우수하면서도 내성이 있는 개선된 열전도성 페이스트에 관한 것으로서, 반도체 팩케이징 소재 중 다이 접착 페이스트에 있어서, 금속분말과 경화제, 바인더 수지, 용제, 분산제 및 첨가재로 이루어져 구성된 페이스트에 있어, 상기 페이스트 조성의 금속분말이 60~90중량%, 바인더 수지가 1~30중량%, 용제가 5~20중량% 및 첨가재가 1~5중량%가 되도록 선택적으로 배합되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 다이 본딩용 열전도성 페이스트{Thermal Conductive Paste For Die Bonding In Semiconductor Packaging Process}

본 발명은 반도체의 펙케이징 프로세스(Packaging Process)에 사용되는 다이 본딩용 열전도성 페이스트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 다이와 리드프레임을 접하여 부착하고, 방열 특성을 부여하는데 사용되며, 특히 열전도성, 접착성, 열충격흡수, 열팽창계수 및 기계적 충격흡수성이 우수하면서도 내성이 있는 개선된 열전도성 페이스트에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 다이 본딩용 접착제는 전기 전도성과 함께 열도전성을 부여해 주는 금속 도전성 분말과 그 분말을 감싸 잡아주는 바인다 성분으로 이루어져 있고, 이중에서도 용제형 페이스트의 경우에는 상기 두가지 성분 외에도 용제를 구성성분으로 포함하며, 열경화형 페이스트의 경우는 상기 두가지 혹은 반응석 희석제 등으로 구성된다.

이러한 열전도성 페이스트는 전기 도전성 페이스트와 같이 구성성분 중에 바인다 성분으로 여러가지가 사용되고 있는바, 그 중 대표적인 것을 열거해 보면, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페놀수지 및 알키드 수지 등이 있다.

이중 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지 및 아크릴 수지 등은 다이 본딩 작업 조건인 260℃까지 견디기 힘들며, 페놀수지는 굴곡성이 다소 떨어지고, 알키드 수지는 고온에서 반응을 시켜야 하고 용제가 사용되어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 도전성, 열전도성 분말에 있어서는 주로 금속 분말을 사용하는데 그 주가 은(Ag)이 되고, 이외에도 대표적인 금속 분말로는 Cu, Al, Au 및 Pd 등이 사용되고 있다.

이들은 전기 도전 특성과 열전도 특성은 상호 동일 경향을 가지므로 열전도 페이스트에 사용하는 것이 일반화 되어 있고, 이들을 사용함에 있어, 금속분말의 경우 페이스트 조성의 60~90중량%가 되도록 배합하므로, 원재료 구입 및 제조비용의 상승요인이 되었고, 가공상의 어려움이 있었으며, 도전 분말의 산화 또는 변화작용에 의한 품질저하 내지는 내구성에 문제의 요인이 되었다.

한편, 열전도에 필요한 금속간의 접촉 및 이에 반하는 접촉저항, 즉 바인더 수지에 의한 단열특성이 금속의 고유 열전도도를 감쇄하는 주 원인으로 작용하게 되므로써, 전기 도전성 페이스트와는 달리 바인더에 대한 특이 배합 기술이 필요 요청되는 시점이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은무용제 열경화형을 포함하는 것으로 접착력, 모듈러스(Modulus), 다이 쉬어(Dir Shear)[Room Temperature & hot/wet(260℃)] 레진 브리드(Resin Bleed), 보이드 프리(Void-Free), 열전도도, 선형열팽창계수(CTE), 작업성, 저장안정성, 점도 등이 우수한 에폭시 수지와 페녹시 수지를 채택하고, 그 조성을 새롭게하여 작업성, 저장안정성이 우수하고 안정된 경화 패턴을 가지며, 상기 접착력 등의 물성이 우수한 바인더 시스템을 제공함에 있다.

또한, 금속분말과 첨가 보조재를 사용하여 열전도도가 우수한 반도체 다이 본딩용 자재를 제공함으로, 접착력, 모듈러스, 다이 쉬어, 레진 브리드, 보이드 프리, 열전도도, 선형열팽창계수, 작업성, 저장안정성, 점도 등이 우수한 페이스트를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 도전성 분말과 경화제, 바인더 수지, 기타 첨가재로 구성된 반도체 다이 본딩용 열전도성 페이스트에 있어서, 금속 분말이 전체 페이스트 조성의 60~90중량%이고, 에폭시 수지가 1~30중량%, 페녹시 수지가 1~30중량%, 용제가 5~20중량%, 첨가재가 1~5중량%로 배합 조성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 바인더 수지로서 에폭시 수지, 페녹시 수지, 폴리에스터 수지, 등을 사용하며, 상기 에폭시 수지의 경화제로는 디시안디아마이드(Dicyandiamide),이미다졸(Imidazole), 폴리아민(Polyamine), 아민(Amine) 등이 사용되고, 상기 페녹시 수지 및 폴리에스터 수지는 용제에 용해되어 사용되며, 상기 용제로는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸셀로솔브, 부틸세로솔브, 초산셀로솔브, 부틸초산셀로솔브, 부틸초산카비톨 또는 이들 혼합물 중에서 선택된 것을 사용하며, 첨가재로는 퓸드(Fumed)실리카, 퓸드 알루미나, 퓸드 지르코니아, 콜로이드 실리카, 콜로이드 알루미나, 콜로이드 지르코니아 등이 사용된다.

또한, 본 발명에서 사용되는 금속분말은 전체 페이스트 조성의 60~90중량%가 되도록 하며, 이때 상기 금속분말이 60중량% 이하이면 열전도성이 부족하고, 90중량% 이상이면 작업성과 접착력이 불량이며, 제조비용의 상승을 야기하게 된다.

이상의 금속분말은 카본, 흑연, 은 및 구리분말을 사용하거나 이들 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용하는 것으로서, 상기 카본의 경우는 전체 열전도성 분말 조성의 5~30중량%, 흑연은 10~60중량%, 은은 1~87중량%, 구리는 1~87중량%를 각각 선택적으로 사용한다.

상기와 같은 성분들은 공지의 방법으로 3본밀(3-Roll Mill)을 사용하여 혼합 분산 배합하거나 필요에 따라 진공 및 필터링을 하여 열전도성 페이스트를 제조하며, 이 열전도성 페이스트는 반도체 팩케이징 공정중에 사용되는 리드프레임과 다이 사이에 접착되어 작업 후 175℃에서 30분~1시간 열풍건조 시키면 본 발명에서 목적으로 하는 반도체용 열전도 매체로서의 바람직한 기능이 나타나게 된다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1~4]

다음 표1에 나타낸 실시예와 같이, 각각 배합하여 3본밀로 혼합, 분산하고 진공탈포한 후, 실버 코팅(Silver Coated)된 리드 프레임과 다이를 접착하여 175℃로 1시간 열풍건조한 후, 이들의 물성시험 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1~2]

다음 표1에 나타낸 비교예와 같이, 각각 배합하여 3본밀로 혼합, 분산하고 진공탈포한 후, 실버 코팅된 리드 프레임과 다이를 접착하여 175℃로 1시간 열풍건조한 후, 이들의 물성시험 결과를 표 1에 나타내었다.

※ 여기서 실버 코팅된 리드 프레임에 접착 시험을 한 것은 접착력이 가장 불안정하여 그 결과가 우수하면 다른 소재에 대한 물성에는 안정하기 때문이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 반도체 팩케이징 소재중 다이 접착용 접착제의 열전도성을 갖은 페이스트에 있어, 점차 소형화, 경량화되는 모듈 및 칩사이즈에 대응하여 최대의 방열 특성을 부여하고자 하는 목적에 적절하게 부합하는 효과가 있고, 또한 접착력과 페이스트의 점도 조절이 용이한 효과가 있으며, 디스펜싱에 적합한 저점도 특성 부여가 용이하여 작업성이 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 용제의 사용을 최소화 할 수 있어, 레진 부리드 현상을 극소화 할 수 있는 효과가 있고, 이에 수반하여 경화 후 보이드를 최소한으로 억제할 수 있어 다이 본딩용 접착제의 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.

Claims

반도체 팩케이징 소재 중 다이 접착 페이스트에 있어서, 금속분말과 경화제, 바인더 수지, 용제, 분산제 및 첨가재로 이루어져 구성된 페이스트에 있어, 상기 페이스트 조성의 금속분말이 60~90중량%, 바인더 수지가 1~30중량%, 용제가 5~20중량% 및 첨가재가 1~5중량%가 되도록 선택적으로 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 다이 본딩용 열전도성 페이스트
제1항에 있어서, 바인더 수지는 에폭시 수지, 페녹시 수지 또는 이들의 혼합수지를 선택적으로 전체의 10∼20중량％로 한정된 것을 특징으로 하는 반도체 다이 본딩용 열전도성 페이스트.
제1항에 있어서, 금속분말로 은, 구리, 금, 백금 중 이들의 1종 또는 2종 이상을 혼합하여서 되는 것을 전체의 70∼90중량％로 한정된 것을 특징으로 하는 반도체 다이 본딩용 열전도성 페이스트.