KR20030057114A

KR20030057114A - 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물

Info

Publication number: KR20030057114A
Application number: KR1020010087488A
Authority: KR
Inventors: 심정섭; 장두원; 김진모; 김종성
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-04
Also published as: KR100479857B1

Abstract

본 발명은 CSP(Chip Scale Packaging)이나 BGA(Ball Grid Array) 패키징 기술과 관련하여 칩과 기재 간의 간극을 충전하거나 칩 모서리 부분과 기재를 접착시켜 주는데 사용되는 액상 실리콘 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (1) 양말단 비닐 폴리디알킬실록산 수지; (2) 다비닐 실록산 수지; (3) 하이드로실록산 경화제; (4) 경화반응 억제제; (5) 접착성부여 실란 첨가제; (6) 부가경화 백금촉매착체; 및 (7) 용융 구상 실리카를 포함하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물에 관한 것이며, 본 발명의 수지 조성물을 마이크로 BGA 패키지에 적용할 경우 안정된 작업성과 우수한 신뢰도 특성을 확보할 수 있다.

Description

반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물{SILICON RESIN COMPOSITION FOR PACKAGING SEMICONDUCTOR}

본 발명은 CSP(Chip Scale Packaging)이나 BGA(Ball Grid Array) 패키징 기술과 관련하여 칩과 기재 간의 간극을 충전하거나 칩 모서리 부분과 기재를 접착시켜 주는데 사용되는 액상 실리콘 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 점도특성이 우수하여 칩과 기재 간의 공간을 신속히 충진할 수 있게 해주고, 아울러 강도가 우수하고 저온탄성률과 열팽창계수가 낮아 고신뢰성 확보를 가능케 해주는 액상 실리콘 수지 조성물에 관한 것이다.

소형화, 박형화 및 고성능화 되어가는 전자기기 제조 동향은 최근 들어 일층 가속화되고 있다. 특히 휴대용 단말기나 노트북 PC 등이 그 좋은 예라 하겠다. 이에 따라 전자제품 내 핵심부품으로서 장착되는 IC 패키지의 크기 역시 소형, 박형화 및 고집적화되고 있으며, 이에 대응하여 베어 칩 자체의 크기를 줄여 패키징하는 경우 CSP와 BGA 패키징 방식이 가장 널리 사용되고 있다. BGA 패키지 중 테세라(Tessera)사의 마이크로 BGA의 경우, 반도체 칩 캐리어로서 유연성이있는(flexible) 수지계의 기재를 사용하고 범프나 와이어 또는 리드에 의해 칩과 칩 캐리어상의 회로를 연결하는데, 이때 칩과 칩 캐리어 간의 간극, 즉 칩의 표면과 와이어 또는 리드가 노출되는 부분을 보호하기 위해 수지로 밀봉 또는 충전하는 것이 필요하게 된다.

그런데, 이와 같이 수지로 충전된 패키지를 열충격 시험할 경우, 수지, 칩, 회로기판, 리드, 와이어 등의 상이한 열팽창계수에 의해 발생되는 응력 때문에 칩과 또는 칩 캐리어 상의 배선과 연결된 리드나 와이어의 연결 부분 또는 리드나 와이어 자체의 마디나 중간부분의 절단 등에 의한 신뢰성 불량이 발생할 소지가 높다. 이러한 신뢰성 불량의 소지를 없애기 위해서는 충전 또는 밀봉하는 수지의 선정이 중요하다고 할 수 있다.

일반적으로 반도체 칩과 패키지를 밀봉 또는 봉지하기 위해 사용되는 수지로는 에폭시 수지가 가장 널리 쓰이고 있다. 그러나 저온에서의 열안정성, 즉 내한성이 요구되는 패키지의 경우에는 에폭시 수지가 바람직하지 않음이 잘 알려져 있으며, 특히 열충격성 시험의 온도범위가 -50도를 밑도는 고신뢰성 요구 패키지의 경우 에폭시 수지는 고탄성률로 인해 사용이 불가능하다. 이러한 에폭시 수지의 단점을 보완하기 위해 고무(rubber) 성질을 줄 수 있는 고분자 첨가제를 사용하기도 하지만, 저온에서의 탄성률 감소화에는 한계가 있다.

이러한 일반 반도체 밀봉용 에폭시 수지의 단점을 보완할 수 있는 것이 실리콘 수지이다. 실리콘의 경우 수지 특성상 유리전이온도가 -100도 보다 낮기 때문에 -100도 이상의 온도에서는 에폭시 수지와는 달리 고무 성질을 유지한다. 그러므로 저온에서의 내한성이 우수하여 에폭시 수지 사용시 보다 고신뢰성을 얻을수 있다.

일반적으로 실리콘 수지 조성물에는 축합경화형과 부가경화형 두 가지가 있으나, 축합경화형의 경우에는 부가생성물이 휘발하면서 보이드를 생성하여 패키지의 신뢰성에 불량의 소지가 있으므로, 반도체 밀봉용으로는 부가경화형 실리콘 수지 조성물이 적합하다.

부가경화형 실리콘 수지 조성물에는 일반적으로 비닐기를 가지는 폴리실록산 수지와 하이드로실릴기를 가지는 폴리실록산이 각각 수지와 경화제 성분으로서 가장 널리 사용된다. 부가경화형 실리콘 수지 조성물의 개발이 특히 반도체 봉지용 목적으로 근래 들어 더욱 활발해졌지만(참조: 일본국 특허공개 제 2000-63630호, 제 2000-169714호, 제 2000-176695호, 제 2000-265067호, 제 2000-265150호, 제 2000-297125호, 제 2000-327921호, 제 1999-181289호, 제 1998-60282호, 제 1997-111127호, 미합중국 특허 제 6124407호, 제 6001943호, 제 5908878호, 제 6001918호 등), 기본적으로 실리콘 수지 고유의 특성 때문에 에폭시 수지 사용시에 비하여 접착력과 기계적 강도가 떨어지는 단점을 개선하여야 할 필요가 있으며, 반도체 봉지용 목적으로는 특히 공정성과 토출성을 위한 우수한 점도특성과 신뢰성을 위한 낮은 열팽창계수 및 저온탄성률의 확보가 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 작업성과 접착력이 우수하고 특히 열팽창계수와 저온탄성률이 낮아 고신뢰성 반도체 패키지용으로 적합한 액상 실리콘 수지 조성물을 제공함을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 다음의 성분들을 포함하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물을 제공한다:

(1) 양말단 비닐 폴리디알킬실록산 수지;

(2) 다비닐 실록산 수지;

(3) 하이드로실록산 경화제;

(4) 경화반응 억제제;

(5) 접착성부여 실란 첨가제;

(6) 부가경화 백금촉매착체; 및

(7) 용융 구상 실리카.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 부가경화형 실리콘 수지 조성물에 다관성능성 실록산 수지를 도입함으로써 가교도 조절에 의해 저온에서의 탄성률을 감소시켜 패키지의 내한성을 개선하고, 실란계 화합물을 첨가하여 기재에 대한 접착력을 증가시킴과 동시에, 크기가 상이한 구상 실리카를 충진하여 저점도, 저칙소성을 유지하면서 낮은 열팽창계수를 확보하는데 성공하여 본 발명을 성안하게 되었다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 있어서 베이스 수지로 사용된 실리콘 수지는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 폴리디알킬실록산 수지(성분 1)로서, 양말단에 비닐 관능기를 가진다.

(상기 식에서, R은 메틸, 에틸 또는 프로필기이고, 바람직하게는 메틸기며, 각 위치의 R은 동일하거나 또는 상이할 수 있다)

상기 양말단 비닐 폴리디알킬실록산 수지의 비닐 당량은 10,000~200,000 g/mol이며, 바람직하게는 10,000~50,000 g/mol이다. 또한, 수지의 점도는 100~100,000 cps이고, 바람직하게는 1,000~50,000 cps이며, 최종 조성물의 점도 조절을 위해 저분자량과 고분자량의 실록산 수지를 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 수지 조성물 중의 성분 (1)의 함량은 20~50 중량%인 것이 바람직하다.

본 발명의 중요한 특징은 가교도를 높임으로써 기계적 강도를 증대시키고, 나아가 알킬실록산의 결정화를 억제하여 저온에서의 탄성률을 감소시키는데(즉, 내한성을 증가시키는데) 있다. 본 발명에서는 이러한 목적을 위해 다량의 비닐기를 함유하는 실록산 수지(성분 2)를 사용하며, 이러한 다비닐 실록산 수지로는 하기화학식 2의 구조를 갖는 다비닐 Q 수지 및/또는 하기 화학식 3의 구조를 갖는 비닐알킬실록산-디알킬실록산 공중합체를 사용하는 것이 가능하다.

이때, 상기 화학식 2의 다비닐 Q 수지는 직쇄상이 아닌 3차원 방사구조를 가지며 고상의 성상이므로, 상기 성분 (1)과 블렌딩하여 사용한다. 본 발명에 사용된 다비닐 Q 수지의 비닐 함량은 0.1~5 mmole/g이고, 점도는 1,000~50,000 cps이다.

한편, 상기 화학식 3의 비닐알킬실록산-디알킬실록산 공중합체로는 수지 내 비닐알킬실록산 함량이 0.5~20 mole%이고, 바람직하게는 1~5 mole%인 수지가 사용되며, 이때 수지의 점도는 100~200,000 cps, 바람직하게는 1,000~50,000 cps이다.

상기에서 언급한 바와 같이 본 발명에서는 가교도 조절 수지로서 상기 다비닐 Q 수지와 상기 비닐알킬실록산-디알킬실록산 공중합체를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이러한 경우에는 각 수지의 비닐 당량을 고려하여 혼합 사용한다.

본 발명의 수지 조성물 중의 성분 (2)의 함량은 4~30 중량%인 것이 바람직하다. 성분 (2)의 함량이 전체 수지 조성물의 4 중량% 미만일 경우에는, 요구되는 신뢰도 수준에 맞추기 위한 저온탄성률(섭씨 -50도에서 100 MPa 미만)의 확보가 어렵고, 특히 상기 화학식 3의 비닐알킬실록산-디알킬실록산 공중합체의 경우에는 비닐기의 함량이 상기 화학식 2의 다비닐 Q 수지보다 현저히 높기 때문에, 비닐알킬실록산 함량이 5 mole%가 넘는 비닐알킬실록산-디알킬실록산 공중합체를 전체 수지 조성물의 30 중량%를 넘는 양으로 사용시에는 가교도의 지나친 증가로 인하여 조성물의 경화후 물성이 지나치게 브리틀(brittle)해질 수 있다.

본 발명에서는 경화제로서 하이드로실릴기를 함유하는 부가반응 경화제(성분 3)를 사용하며, 본 발명에서는 이러한 하이드로실록산 경화제로서 하기 화학식 4의 구조를 갖는 알킬하이드로실록산-디알킬실록산 공중합체, 하기 화학식 5의 구조를 갖는 알킬하이드로실록산, 및 하기 화학식 6의 구조를 갖는 Q 구조 하이드로실록산으로 구성된 군에서 선택되는 어느 1종을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하며, 바람직하게는 하기 화학식 4의 알킬하이드로실록산-디알킬실록산 공중합체를 사용한다.

(상기 식에서, R은 메틸, 에틸 또는 프로필기이고, 바람직하게는 메틸기이며, 각 위치의 R은 동일하거나 또는 상이할 수 있고; R'는 수소원자 또는 메틸기이다)

이러한 하이드로실록산 경화제의 알킬하이드로실록산 함량은 0.5~50 mole%이며, 바람직하게는 5~20 mole%이다. 본 발명에 사용된 하이드로실록산 경화제의 점도는 10~20,000 cps이며, 바람직하게는 10~500 cps이고, 점도 조절을 위해 저점도와 고점도의 수지를 혼합 사용할 수 있다. 성분 (3)은 상기 성분 (1)과 (2)의 비닐기 함량 1 몰 대비 0.5~5 몰, 바람직하게는 1~3 몰의 비율로 사용된다.

본 발명에서 수지 조성물의 경화반응은 백금촉매에 의한 하이드로실릴레이션 반응이며, 이 반응의 특징상 실온에서도 신속한 경화반응이 가능하여, 별도의 경화반응 억제제가 없을시 작업성에 심각한 문제발생의 소지가 있으므로, 충분한 작업시간을 확보하기 위한 포트 라이프(pot life)의 연장이 필요하다. 이러한 목적으로, 본 발명에서는 하이드로실릴레이션 반응 억제제(성분 4)로 알려진 하기 화학식 7의 디비닐테트라메틸디실록산 또는 하기 화학식 8의 3-부틴-1-올을 사용한다.

성분 (4)의 사용량은 전체 조성물의 0.1~10 중량%, 바람직하게는 0.1~5 중량%에 해당한다.

본 발명에서는 수지 조성물의 기재에 대한 접착력을 향상시킬 목적으로 하기 화학식 9의 구조를 갖는 실란 화합물(성분 5)을 사용한다.

(상기 식에서, R은 메틸 또는 에틸기이고; X는 비닐, 알릴, 글리시딜옥시 또는 메타크릴옥시기이다)

상기 화학식 9에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 사용된 접착성부여 첨가제는 비닐기, 알릴기, 글리시딜옥시기 또는 메타크릴기를 가지면서 동시에 알콕시기를 함유하는 실란 화합물이다. 본 발명에서는 이러한 실란 화합물중 어느 1종을 단독으로 사용할 수 있으나, 바람직하게는 2종 이상을 혼합하여 사용한다. 성분 (5)의 첨가량은 본 발명의 수지 조성물의 여타 특성이나 경화속도 등을 저하시키지 않는 범위 내에서 적절하게 결정되나, 바람직하게는 전체 조성물의 0.1~5 중량% 범위내에서 사용된다.

본 발명에서는 수지 성분의 경화반응 촉매로서 백금촉매(성분 6)를 사용하는데, 상온에서의 안정성을 고려하여 디비닐테트라메틸디실록산과의 착체를 사용하며, 그 구조는 하기 화학식 10과 같다. 성분 (6)은 전체 수지 조성물 내의 농도가 5~100 ppm, 바람직하게는 5~50 ppm이 되도록 사용된다.

또한, 본 발명에서는 최종 수지 조성물의 강도를 높이고 열팽창계수를 감소시키기 위한 목적으로 용융 구상 실리카(성분 7)를 무기충전제로 사용하는데, 수지조성물의 점도특성에 실리카의 입도나 입도분포가 지대한 영향을 미치므로, 점도특성을 고려한 실리카의 선정이 필요하다. 본 발명에서는 실리카의 최대입경을 50 마이크론으로 제한하되, 평균입경이 5 마이크론 이상인 실리카와 평균입경이 1 마이크론 이하인 실리카를 혼합 사용함으로써, 토출성과 간극침투성이 매우 우수한 점도특성을 얻을 수 있었다.

본 발명의 수지 조성물 내의 성분 (7)의 총 함량은 50~60 중량%이고, 이때 5 마이크론 이상 실리카와 1 마이크론 이하 실리카의 혼합비율은 50/50~90/10, 바람직하게는 70/30~90/10이어야 한다. 본 발명에서는 이와 같이 크기가 상이한 구상 실리카를 혼합 사용함으로써 충진효율을 향상시킬 수 있었으며, 그 결과 크기가 큰 실리카 또는 크기가 작은 실리카의 단독 사용시 보다 더 낮은 점도와 저칙소성을 얻을 수 있었다. 따라서, 칩과 캐리어 간의 간극충진 시간이 빨라지고 토출성이 향상되어 작업성 및 공정성에 큰 효율 증대를 기대할 수 있게 되었다.

아울러, 특히 고신뢰성이 요구되는 패키지에 사용될 경우, 수지 조성물 내 실리카 함량이 커지므로 실리카 자체의 순도가 중요하다. 이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 Na와 Cl 이온의 함량이 1ppm 이하인 실리카를 사용하고, 특히 γ선의 발생을 우려하여 U이나 Th 함량이 1 ppb 이하인 실리카를 사용한다.

상술한 (1) 내지 (7)의 성분들 이외에도, 본 발명의 수지 조성물을 흑색 또는 다른 색으로 착색할 필요가 있는 경우, 카본블랙이나 유·무기염료 등을 원하는 착색도에 따라 적절한 양으로 첨가할 수 있으며, 다만 카본블랙의 경우 전체 수지조성물의 5 중량%를 초과하여 사용하면 흐름성이나 분산성에 문제의 소지가 있으므로, 5 중량% 이하로 사용하도록 한다. 카본블랙이나 염료의 종류에 따라 착색도의 차이는 발생하나 사용량 증감을 통하여 조절 가능하므로, 안료/염료의 종류에 대해서는 특별히 제한하지 않는다. 또한 고신뢰성이 요구되는 패키지의 경우에는 염료사용을 배제하고 안료를 사용하며 가장 일반적으로는 카본블랙이 사용된다.

이밖에도 본 발명의 수지 조성물에는 패키지의 용도에 따라 난연제나 열전도성 충전제 등을 추가로 첨가할 수 있다.

본 발명의 액상 실리콘 수지 조성물은 상술한 성분들을 동시에 또는 원료별로 순차적으로 필요에 따라 냉각처리를 하면서 교반, 혼합, 분산시킴으로써 제조될 수 있으나, 통상적으로 열에 의한 경화반응이 우려되므로 촉매를 동시에 교반하지는 않는다. 상기 혼합, 교반, 분산 등에 필요한 장치는 특별히 한정되지 않고, 교반, 가열, 냉각 및 진공 장치를 구비한 통상의 혼합분쇄기, 3롤밀, 볼밀, 유성형 혼합기 등을 사용할 수 있으며, 이들 중 2종 이상의 장치를 적절하게 조합하여 사용할 수도 있다.

이와 같이 제조된 본 발명의 액상 실리콘 수지 조성물의 점도는 25℃에서 50,000 cps 이하이어야 하며, 바람직하게는 8,000~15,000 cps 이하이어야 한다. 만일 점도가 50,000 cps를 초과할 경우에는, 패키지 성형시 통상의 조건(니들 사이즈와 압력)에서 수행되는 토출공정에서의 작업성이 불량해지고, 특히 칩과 기재 간의 간극을 충진하는 속도가 지나치게 지연되어 현저한 공정성 저하가 초래된다. 성형 후 경화는 150℃에서 0.5시간 이상 오븐에서 경화하는 것이 바람하다. 본 발명의 실리콘 수지 조성물은 상술한 이점들 이외에도 용제나 휘발성 원료를 전혀 사용하지 않기 때문에 경화후에도 보이드 등의 신뢰성 불량이 발생할 우려가 없다는 장점이 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예 및 비교예

실시예 및 비교예에 의한 각 실리콘 수지 조성물의 조성, 그리고 물성과 작업성 및 신뢰성 평가결과를 하기 표 1에 요약하여 나타내었다.

구 성 성 분	실시예 1	실시예 2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
베이스수지	디비닐폴리디메틸실록산¹⁾	28.8	36.7	32.4	28.1	28.8	28.8	43.7	42.0
가교도조절수지	비닐 Q 수지²⁾	13.9	-	2.0	12.1	13.9	13.9	-	3.2
가교도조절수지	비닐메틸실록산공중합체³⁾	-	4.1	6.1	-	-	-	-
경화제	하이드로메틸실록산공중합체⁴⁾	3.8	5.7	6.0	6.3	3.8	3.8	2.8	3.3
실리카	평균입경 5 마이크론	40.0	45.0	35.0	40.0	25.0	30.0	40.0	40.0
실리카	평균입경 1 마이크론	10.0	5.0	15.0	10.0	25.0	20.0	10.0	10.0
실란첨가제	비닐트리메톡시실란	1.0	-	-	-	1.0	1.0	-	1.0
	알릴트리메톡시실란	-	1.0	1.0	1.0	-	-	1.0	-
	글리시딜옥시실란	1.0	-	1.0	1.0	1.0	1.0	-	-
	메타크릴옥시실란	-	1.0	-	-	-	-	1.0	-
경화반응억제제	디비닐테트라메틸디실록산	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	-
카본블랙	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
백금촉매(ppm)	20.0	20.0	20.0	20.0	20.0	20.0	20.0	20.0
계	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0
물성평가결과	점도(cps, 25℃)	12,000	14,000	12,600	10,800	22,500	25,900	21,200	18,500
	열팽창계수 α(ppm/℃)	198	195	192	193	202	205	235	226
	인장강도(MPa)	5.6	6.1	7.2	6.6	5.5	5.8	3.2	3.6
	저온탄성률(MPa)	90	87	82	84	89	92	165	147
	접착성(kgf)	8.2	7.9	7.5	7.6	7.9	8.1	7.7	2.4
작업성평가결과	토출성(G=good, M=medium, P=poor)	G	G	G	G	P	P	P	M
작업성평가결과	간극충진시간 (min)	90	120	100	87	390	210	270	200
신뢰성평가결과	TC(PASS %)	100	100	100	100	100	100	92	95

¹⁾분자량 50,000 g/mol, 25℃ 점도 5,000 cps, 비닐 함량 0.05 mmole/g

²⁾25℃ 점도 1,000 cps, 비닐 함량 0.25 mmole/g

³⁾25℃ 점도 1,000 cps, 비닐메틸실록산 함량 4.0 mole%

⁴⁾25℃ 점도 30 cps, 하이드로메틸실록산 함량 15 mole%

[물성 및 신뢰성 평가 방법]

1) 점도

Cone & Plate 형 Brookfield 점도계를 사용하여 25℃에서 측정

2) 열팽창계수

TMA(Thermomechanical Analyser)로 평가 (승온속도 10℃/min)

3) 인장강도

UTM(Universal Test Machine)을 이용하여 ASTM D412에 의거 평가

4) 저온탄성률

두께 0.4mm의 필름 성형시편의 -50도에서의 탄성률을 DMA(Dynamic Mechanical Analyzer)로 측정

5) 접착성

LAP SHEAR TEST: UTM을 사용하여 가로×세로=1cm×1cm로 접착된 PI 필름의 접착력확인

6) 토출성

디스펜서를 사용하여 니들 사이즈 23G, 토출압 50ps에서 토출하였을 때 끊어짐

없이 일정량 토출 여부 확인

7) 간극충진시간

일정량의 수지 조성물을 칩과 유리판 사이의 0.7 mm 폭, 0.3 mm 두께의 간극입구에 토출했을 때 반대편 간극 입구에 도달하는 시간

8) 신뢰성(내열성)

TC(Thermo Cycle: -65~150℃, 1000 cycle)후 박리, 와이어 파괴(breakage) 유무 관찰

상기 표 1에서 실시예 1~4와 비교예 3~4의 비교로부터 알 수 있듯이, 상기 화학식 2와 화학식 3의 구조를 갖는 다비닐 실록산 수지의 혼합량에 의해서 조성물의 저온탄성률과 그에 따른 신뢰성 테스트 결과가 달라지는 것을 확인할 수 있었으며, 4 중량% 이상의 다비닐 실록산 수지 첨가가 조성물의 인장강도 등 기계적 강도의 증대에도 양호한 효과를 보임이 입증되었다. 즉, 다비닐 실록산 수지의 혼합여부나 사용량에 따라 수지 조성물의 기계적 물성과 신뢰성 관련 특성이 동시에 향상 또는 저하되는 것으로 결론지을 수 있다.

한편, 실시예 1과 비교예 1~2에서, 실리카의 전체 함량은 동일하게 하되 5 마이크론 이상과 1 마이크론 이하 실리카의 혼합비를 변경했을 시에 조성물의 점도특성에 변화가 있었으며, 그로 인해 토출성 및 간극 충진속도가 크게 영향을 받음이 관찰되었다. 또한, 실리카 함량의 감소 또는 증가에 따라 실리콘 수지 조성물의 열팽창계수가 그와 반비례하여 증감함을 볼 수 있었으나 상기 표 1에는 명시하지 않았으며, 실리카를 전체 조성물의 50 중량% 이상 60 중량% 이하로 사용했을 시에 여타 점도특성의 저하 없이 가장 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 수지 조성물을 마이크로 BGA 패키지에 적용할 경우 안정된 작업성과 우수한 신뢰도 특성을 확보할 수 있다.

Claims

다음의 성분들을 포함하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물:

(1) 양말단 비닐 폴리디알킬실록산 수지;

(2) 다비닐 실록산 수지;

(3) 하이드로실록산 경화제;

(4) 경화반응 억제제;

(5) 접착성부여 실란 첨가제;

(6) 부가경화 백금촉매착체; 및

(7) 용융 구상 실리카.
제 1항에 있어서, 상기 양말단 비닐 폴리디알킬실록산 수지로서 하기 화학식 1의 구조를 갖고 점도가 100~100,000 cps인 1종 이상의 수지를 20~50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물:

[화학식 1]

(상기 식에서, R은 메틸, 에틸 또는 프로필기이고, 각 위치의 R은 동일하거나 또는 상이할 수 있다)
제 1항에 있어서, 상기 다비닐 실록산 수지로서 하기 화학식 2의 구조를 갖고 점도가 1,000~50,000 cps인 다비닐 Q 수지 및/또는 하기 화학식 3의 구조를 갖고 점도가 100~200,000 cps인 비닐알킬실록산-디알킬실록산 공중합체를 4~30 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물:

[화학식 2]

[화학식 3]

(상기 식에서, R은 메틸, 에틸 또는 프로필기이고, 각 위치의 R은 동일하거나 또는 상이할 수 있다)
제 1항에 있어서, 상기 하이드로실록산 경화제로서 하기 화학식 4의 구조를 갖고 점도가 10~20,000 cps인 알킬하이드로실록산-디알킬실록산 공중합체, 하기 화학식 5의 구조를 갖고 점도가 10~20,000 cps인 알킬하이드로실록산, 및 하기 화학식 6의 구조를 갖고 점도가 10~20,000 cps인 Q 구조 하이드로실록산으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 수지를 상기 성분 (1) 및 성분 (2)의 비닐기 함량 1 몰당 0.5~5 몰의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물:

[화학식 4]

(상기 식에서, R은 메틸, 에틸 또는 프로필기이고, 각 위치의 R은 동일하거나 또는 상이할 수 있다)

[화학식 5]

(상기 식에서, R은 메틸, 에틸 또는 프로필기이고, 각 위치의 R은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며; R'는 수소원자 또는 메틸기이다)

[화학식 6]
제 1항에 있어서, 상기 경화반응 억제제로서 하기 화학식 7의 구조를 갖는디비닐테트라메틸디실록산 또는 하기 화학식 8의 구조를 갖는 3-부틴-1-올을 0.1~10 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물:

[화학식 7]

[화학식 8]
제 1항에 있어서, 상기 접착성부여 실란 첨가제로서 하기 화학식 9의 구조를 갖는 1종 이상의 실란 화합물을 0.1~5 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물:

[화학식 9]

(상기 식에서, R은 메틸 또는 에틸기이고; X는 비닐, 알릴, 글리시딜옥시 또는 메타크릴옥시기이다)
제 1항에 있어서, 상기 부가경화 백금촉매착체로서 하기 화학식 10의 구조를 갖는 디비닐테트라메틸디실록산-백금 착체를 5~100 ppm 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물:

[화학식 10]
제 1항에 있어서, 상기 용융 구상 실리카로서 입경이 5~50 마이크론인 구상 실리카와 입경이 1 마이크론 이하인 구상 실리카가 50/50~90/10의 비율로 혼합된 혼합 실리카를 50~60 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 실리콘 수지 조성물.