KR20030028904A - 수분이 포함된 성형 봉지 재료 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 칩 패키지(semiconductor chip package)에 사용되는 성형 봉지 재료와 그 제조 방법에 대한 것으로, 상세하게는 조성 성분에 일정 비율의 수분을 포함시킴으로써 접착력을 향상시킨 성형 봉지 재료와, 그 성형 봉지 재료를 만들기 위해 제조 공정에 수분 흡수 공정을 포함시킨 성형 봉지 재료의 제조 방법에 대한 것이다.

Description

수분이 포함된 성형 봉지 재료 및 그 제조 방법{Molding material comprised moisture and the manufacturing method}
본 발명은 반도체 칩 패키지(semiconductor chip package)에 사용되는 성형 봉지 재료와 그 제조 방법에 대한 것으로, 상세하게는 조성 성분에 일정 비율의 수분을 포함시킴으로써 접착력을 향상시킨 성형 봉지 재료와, 그 성형 봉지 재료를 만들기 위해 제조 공정에 수분 흡수 공정을 포함시킨 성형 봉지 재료의 제조 방법에 대한 것이다.
반도체 칩 패키지를 제조함에 있어 일반적으로 리드 프레임에 반도체 칩을 부착하고 와이어 본딩(wire bonding)까지 마치고 나면, 반도체 칩의 보호 및 와이어 본딩 등에 의한 전기적 연결 상태 보호 등을 위해 성형 봉지 재료를 이용한 봉지를 한다. 성형 봉지 재료로는 기본 수지, 경화제, 충진제, 경화 촉진제 등을 주성분으로하여 혼합시킨 이엠씨(EMC; epoxy molding compound)가 주로 사용되는데, 이러한 이엠씨의 일반적 성분은 표 1에 나타나 있으며, 그것들을 이용한 종래의 일반적 제조 방법은 도 1에 나타내었다.
No 성분 이름
1 에폭시 수지 OCN + Byphenyl
2 유기 난연 수지 Br-Epoxy
3 경화제 Phenol novolac
4 촉매 TPP계
5 충진제 silica(SiO2)
6 표면처리제 silane
7 개질제 silicone계
8 이형제 천연왁스 + 합성왁스
9 무기난연제 안티몬
10 착색제 카본 블랙
이엠씨에 사용되는 조성 성분들의 종류와 조성비는 이엠씨가 사용될 반도체 칩 패키지의 종류와 목적에 따라 다르게 될 수 있다. 이엠씨의 조성 성분에는 일반적으로 표 1에 나타낸 성분 이외에도 소량의 수분이 더 포함되는데, 수분은 도 1에 나타낸 제조 과정, 즉, 계량 단계(1), 원료 혼합 단계(2), 용융 혼합 단계(3), 냉각 단계(4), 분쇄 단계(5), 혼합 단계(6), 타정 단계(7), 포장 및 보관 단계(8)를 포함하는 종래의 일반적인 제조 방법의 전 과정에 걸쳐서 주변으로부터의 흡수에 의해 포함되지만, 주로 보관 과정에서 그 흡수가 많이 이루어진다. 종래에는 이렇게 흡수된 수분이 성형 봉지 재료의 봉지 후 경화시 크랙 및 변형을 일으키거나 접착력을 감소시키는 등 성형 봉지 재료의 품질 저하 원인으로 인식되어 성형 봉지 재료의 제조 완성시 수분의 흡수를 방지하기 위해 3중으로 밀봉하여 취급하는 등 수분 흡수 방지에 노력해왔지만, 그러한 종래의 수분 흡수 방지 과정을 통해서도 약 0.03 ~ 0.05중량% 정도의 수분이 흡수되는 것으로 알려져 있다.
하지만, 최근에는 성형 봉지 재료가 경화되었을 때 발생할 수 있는 크랙 및 변형, 접착력 감소 등의 품질 저하 원인으로 수분보다는 성분의 조성에 더욱 관련있는 것으로 알려졌다. 물론, 촉매가 친수성일 경우에는 수분이 성형 봉지 재료의 경화성에 영향을 미칠 수는 있겠지만, 대개의 경우 도 2a 및 도 2b, 그리고 도 5에서 나타낸 것처럼 적정량의 수분을 포함하는 것이 그렇지 않은 경우에 비해 오히려 크랙 및 변형의 발생을 감소시킬 수 있고, 성형 봉지 재료의 리드 프레임 등에 대한 접착력 또한 향상시킬 수 있음이 알려졌다.
따라서, 본 발명은 크랙 및 변형의 발생을 감소시키며 접착력을 향상시킬 수 있도록, 함유 수분량을 특정한 성형 봉지 재료와, 그 제조 방법의 제공을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래의 성형 봉지 재료의 일반적 제조 방법을 보여주는 도,
도 2a는 후경화(post cure)시 수분량 증가에 따른 성형 봉지 재료의 접착력 향상 추이를 보여주는 도,
도 2b는 프리콘(precon) 시험에서의 수분량 증가에 따른 성형 봉지 재료의 접착력 향상 추이를 보여주는 도,
도 3은 본 발명에 따른 성형 봉지 재료의 제조 방법을 보여주는 도,
도 4는 성형 봉지 재료를 타블렛(tablet) 상태로 노출 시켰을 경우 수분량의 증가 추이를 보여주는 도,
도 5는 수분량에 따른 성형 봉지 재료의 크랙(crack) 발생률을 보여주는 도이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에폭시 수지, 충진제, 경화제,경화 촉진제를 조성 성분으로 포함하는 성형 봉지 재료에 있어서, 조성 성분 중의 수분 함량이 0.2 ~ 0.33중량%인 것을 특징으로 하는 성형 봉지 재료와, 원료를 조성비에 맞게 계량하는 계량 단계, 원료를 혼합하고 미세하게 분쇄하는 원료 혼합 단계, 혼합된 원료를 용융하여 혼합하는 용융혼합 단계, 용융혼합된 성형 봉지 재료를 냉각시키는 냉각 단계, 냉각된 성형 봉지 재료를 분쇄하는 분쇄 단계, 분쇄된 성형 봉지 재료 분말을 균일하게 혼합시키는 혼합 단계, 혼합시킨 성형 봉지 재료 분말을 소정의 규격으로 제조하는 성형 봉지 재료의 타정 단계, 타정된 성형 봉지 재료를 포장하고 보관하는 포장 및 보관 단계를 포함하는 성형 봉지 재료의 제조 방법에 있어서, 성형 봉지 재료에 수분을 흡수시키는 수분 흡수 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 봉지 재료의 제조 방법을 제공한다.
이하, 표와 도면을 참조하여 수분을 포함한 성형 봉지 재료와 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
여기서는 수지의 4가지 조성예에 있어서의 수분량 증가에 따른 접착력 증가에 대해 다루며, 그 4가지 조성예는 표 2에 각 조성예에 따른 충진제의 양과 더불어 나타나 있다.
조성예 수지(Epoxy + 경화제) 충진제 량(중량%)
A OCN + Xylok 84
B Biphenyl + Xylok 82
C OCN/Biphenyl + Xylok 85
D Biphenyl + Xylok 86
표 2에 나타낸 각 조성예에 있어서, 175℃에서 4시간 동안 후경화(post cure) 시켰을 경우의 수분량 증가에 따른 접착력 향상 추이는 도 2a에 나타나 있고, 85℃/85%의 흡습 신뢰성 조건에서 72시간 방치 후 240℃에서 3회 가열한 프리콘(precon) 시험에서의 수분량 증가에 따른 접착력 향상 추이는 도 2b에 나타나 있으며, 각 조성예의 수분량에 따른 크랙 발생율은 도 5에 나타나 있다.
도 2a 및 도 2b에 나타낸 것처럼, 성형 봉지 재료는 각 조성에 있어서 흡수된 수분량이 0.33중량% 일때의 리드 프레임 등에 대한 접착력이 0.06중량% 일때 보다 약 75→85, 70→90, 45→65, 40→80(kgf/mm2)으로 10% 이상 증가하고, 도 5에 나타낸 것처럼, 크랙 발생율도 28.13%에서 거의 0.00%로 종래의 수분량에서 보다 현저히 줄어든다. 표 2에서 볼 수 있듯이 본 발명에서는 충진제의 양을 80 ~ 86중량%의 수준일 때를 기준으로 하였으며 충진제의 양이 달라지면 동일한 접착력을 갖기 위한 수분량은 달라질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 성형 봉지 재료의 제조 방법을 보여주는 도이고, 도 4는 성형 봉지 재료를 타블렛 상태로 노출 시켰을 경우 수분량의 증가 추이를 보여주는 도이다.
성형 봉지 재료에 수분을 흡수시키기 위한 수분 흡수 공정(9)은 조성 성분이 원료 상태로 존재하는 계량(1) 또는 원료 혼합 단계(2)에서 실시할 수도 있고, 혼합된 원료를 용융하여 다시 혼합하는 용융혼합 단계(3)에서 실시할 수도 있으며, 타정 공정(7) 이전 또는 타정 공정(7) 이후에 실시할 수도 있는 등 다른 여러 과정에서 실시할 수 있겠으나, 타정 공정(7) 이전에 흡습을 실시하게 되면, 흡습된 원료를 가지고 성형하기가 매우 어려울 뿐만 아니라 온도, 압력 등 흡습 조건 조절에있어서도 용이하지 못하기 때문에 타정 공정(7) 이후 성형 봉지 재료가 타블렛 (tablet) 형태로 성형되었을 때 흡습을 실시하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 수분이 포함된 성형 봉지 재료와 그 제조 방법에 따르면, 성형 봉지 재료의 리드 프레임 등에 대한 접착력의 향상과 크랙, 변형 등의 품질 저하의 발생 감소를 기대할 수 있으며, 또한 그 제조 방법에 있어서도 흡습 조건 등의 조절이 용이함으로 인한 제조 품질의 증가를 기대할 수 있다.

Claims (4)

  1. 충진제, 에폭시 수지, 경화제, 촉매를 조성 성분으로 포함하는 성형 봉지 재료에 있어서,
    조성 성분 중의 수분 함량이 0.2 ~ 0.33중량%인 것을 특징으로 하는 성형 봉지 재료.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 충진제의 함량이 80 ~ 86중량%인 것을 특징으로 하는 성형 봉지 재료.
  3. 원료를 조성비에 맞게 계량하는 계량 단계, 원료를 혼합하고 미세하게 분쇄하는 원료 혼합 단계, 혼합된 원료를 용융하여 혼합하는 용융혼합 단계, 용융혼합된 성형 봉지 재료를 냉각시키는 냉각 단계, 냉각된 성형 봉지 재료를 분쇄하는 분쇄 단계, 분쇄된 성형 봉지 재료 분말을 균일하게 혼합시키는 혼합 단계, 혼합시킨 성형 봉지 재료 분말을 소정의 규격으로 제조하는 성형 봉지 재료의 타정 단계, 타정된 성형 봉지 재료를 포장하고 보관하는 포장 및 보관 단계를 포함하는 성형 봉지 재료의 제조 방법에 있어서,
    성형 봉지 재료에 수분을 흡수시키는 수분 흡수 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 성형 봉지 재료의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 성형 봉지 재료에 수분을 흡수시키는 단계;를 혼합시킨 성형 봉지 재료 분말을 소정 규격으로 제조하는 성형 봉지 재료의 타정 단계 다음에 실시하는 것을 특징으로 하는 성형 봉지 재료의 제조 방법.
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