KR20040029080A

KR20040029080A - 수지 조성물, 프리프레그, 적층판 및 반도체 패키지

Info

Publication number: KR20040029080A
Application number: KR10-2004-7002910A
Authority: KR
Inventors: 호소미다케시; 야마시타마사코; 바바다카유키; 야부키겐타로
Original assignee: 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-04-03
Also published as: JP4133817B2; EP1457515A4; US7368497B2; EP1457515A1; WO2003018675A1; US20040234741A1; KR100920535B1; JP2010215911A; CN100422244C; TWI290942B; JP5573331B2; HK1077313A1; JPWO2003018675A1; JP2012031428A; CN1608100A

Abstract

프리프레그 내에 균열이 발생하는 것을 방지하기에 충분한 가요성을 갖는 프리프레그를 제조하는데 이용될 수 있는 수지 조성물이 제공된다. 또한, 균열이 발생하는 것을 방지하기에 충분한 가요성을 갖는 프리프레그, 프리프레그 내의 수지 조성물이 경화되지 않은 상태에서도 우수한 작업성을 갖는 프리프레그 및 이러한 프리프레그로 이루어진 적층판이 제공된다. 상기 수지 조성물은, 기재에 수지 조성물을 함침시켜 시트상의 프리프레그를 제조하는데 이용되며, 상기 조성물은 제1 열경화성 수지, 제1 열경화성 수지보다 중량평균 분자량이 낮은 제2 열경화성 수지, 경화제 및 충전재로 구성된다. 상기 프리프레그는 기재에 상기의 수지 조성물을 함침시켜 제조된다. 적층판은 금속박을 프리프레그 상에 적층시킨 다음 이를 가열 가압 성형하여 형성된다. 반도체 패키지는 금속박이 적층된 프리프레그 상에 IC 칩을 적재하여 제조된다.

Description

수지 조성물, 프리프레그, 적층판 및 반도체 패키지 {RESIN COMPOSITION, PREPREG, LAMINATED SHEET AND SEMICONDUCTOR PACKAGE}

통상, 프린트 배선판 등을 구성하는 프리프레그는 에폭시 수지，시아네이트 수지 등의 열경화성 수지로 구성된 바니시 (varnish)를 유리천 (glass cloth) 등의 기재에 함침한 후, 이를 반응시키면서 가열 건조하는 공정에 의해 얻어진다. 이렇게 형성된 프리프레그를 이용하여 동박 적층판 (copper clad laminates)이나 프린트 배선판 등이 제조된다.

프리프레그를 구성하는 수지가 경화되지 않는 경우, 프리프레그의 표면에 점착성이 생겨서 [점성 (粘性, tack)의 발현], 작업성이 저하되는 문제점을 갖고 있다. 또한, 적층하는 동안 프리프레그가 가열 가압되면 수지의 흐름 (flow)이 커져서 성형성이 저하되는 문제점을 갖고 있다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 일반적으로 상기 가열 반응하는 공정에서 프리프레그를 구성하는 열경화성 수지를 반경화 상태 (semi-cured state)로 함으로써, 프리프레그 표면의 점성의 발현을 억제하고, 적층하는 동안 프리프레그가 가열 가압될 때의 수지의 흐름을 제어하고 있다.

그러나, 반경화 상태의 프리프레그는 가요성 (可撓性, flexibility)이 부족하기 때문에 균열되기 쉽다는 문제점을 갖고 있다. 따라서, 이러한 반경화 상태의 프리프레그를 직접적으로 회로 가공할 수 없었다.

또한, 반경화의 수지와 기재와의 접착 강도가 충분하지 않기 때문에 프리프레그를 절단 가공할 때에 수지 및 기재의 분진 (dust)이 발생하고, 그 결과 작업성이 저하된다는 문제점을 갖고 있다. 더욱이, 이러한 분진이 적층판 제조를 위해 프리프레그를 다루는 경우에 프리프레그로부터 이탈하여 동박 (copper foil) 등의 금속박이나 적층 성형용의 금속 플레이트에 부착하기 쉽고, 성형을 마친 적층판이나 프린트 배선판에 이른바 타흔 (pits and dents)을 발생시키는 문제점을 갖고 있다.

따라서, 미경화 상태 또는 반경화 상태의 프리프레그에 직접 회로 가공을 할 수 있는 재료는 존재하지 않았다. 더욱이 미경화 상태 또는 반경화의 상태의 프리프레그에 회로 가공 등을 한다는 발상은 존재하지 않았다.

본 발명은 수지 조성물, 프리프레그, 적층판 및 반도체 패키지에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 프리프레그의 일예를 모식적으로 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 프리프레그에 금속박을 접합한 경우의 일예를 모식적으로 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 패키지의 일예를 모식적으로 나타낸 측면도이다.

도 4는 평가 결과를 나타내는 표 1이다.

도 5는 평가 결과를 나타내는 표 2이다.

도 6은 평가 결과를 나타내는 표 3이다.

본 발명의 목적은 균열의 발생을 방지하기에 충분한 가요성을 갖는 프리프레그를 형성할 수 있는 수지 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 균열의 발생을 방지하기에 충분한 가요성을 갖는 프리프레그 및 프리프레그 중의 수지 조성물이 경화되지 않은 상태라도 작업성이 우수한 프리프레그를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 프리프레그로 제조된 적층판 및 반도체 패키지를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기재 내에 함침시켜 제조되는 시트상 (sheet-shaped)의 프리프레그를 형성하기 위하여 이용되는 수지 조성물에 관한 것인데, 상기 수지 조성물은 중량평균 분자량을 갖는 제1 열경화성 수지와, 제1 열경화성 수지보다 중량평균 분자량이 낮은 제2 열경화성 수지와, 경화제와, 충전제를 포함한다.

또한, 본 발명에서 상기 수지 조성물은 제1 열경화성 수지 및 제2 열경화성 수지보다 흡습성이 낮은 수지를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 제1 및 제2 열경화성 수지는 에폭시 수지 또는 시아네이트 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1 열경화성 수지의 중량평균 분자량은 2,000 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서, 상기 제2 열경화성 수지의 중량평균 분자량은 1,500 이하인 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는 상기 제1 및 제2 열경화성 수지 중 적어도 하나는 시아네이트 수지를 함유한다. 이때 상기 시아네이트 수지는 노볼락형 시아네이트 수지인 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는 상기 제2 열경화성 수지 및/또는 경화제 중 적어도 하나는 실온 (room temperature)에서 액체 상태이다.

또한, 바람직하게는 상기 충전제는 분말 (powder) 상태의 무기 충전제이다. 이 경우, 상기 충전제는 실리카이다.

또한, 바람직하게는 상기 충전제는 분말 상태이고 평균 입경이 2㎛ 이하이다.

또한, 바람직하게는 상기 충전제의 함량은 수지 조성물 전체의 40∼80 중량%이다.

또한, 본 발명은 상기 수지 조성물을 기재에 함침하여 형성되는 프리프레그에 관한 것이다. 이 경우, 상기 프리프레그 중에 있어서 상기 수지 조성물의 반응율은 30% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게는 상기 기재는 개섬 (開纖, spread-out)시킨 유리 섬유 기재이다.

또한, 바람직하게는 상기 기재는 유기 섬유로 구성된 부직포이다.

또한, 바람직하게는 상기 프리프레그의 적어도 한쪽 표면에 금속박이 적층된다.

또한, 본 발명은 상기 프리프레그의 적어도 한쪽 표면에 금속박을 적층한 다음, 이를 가열 가압 성형하여 이루어진 적층판에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 프리프레그 위에 적어도 하나의 IC 칩을 탑재하여 제조되는 반도체 패키지에 관한 것이다.

본 발명의 상술한 또는 다른 목적, 구성 및 효과는 도면을 참조하여 행하는 실시 형태의 설명으로부터 명확하게 이루어진다.

이하, 본 발명의 수지 조성물, 프리프레그, 적층판 및 반도체 패키지에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 수지 조성물은, 기재에 함침시킴으로써 시트상의 프리프레그를 형성하는데 이용된다. 본 발명의 수지 조성물은 제1 열경화성 수지, 제1 열경화성 수지보다 중량평균 분자량이 낮은 제2 열경화성 수지, 경화제 및 충전제를 함유한다.

또한, 본 발명의 프리프레그는 상술한 수지 조성물을 기재에 함침하여 형성된다.

또한, 본 발명의 적층판은 상술한 프리프레그의 적어도 한쪽 표면에 금속박을 적층하고 이를 가열 가압 성형하여 형성된다.

또한, 본 발명의 반도체 패키지는 금속박이 부착된 프리프레그에 적어도 하나의 IC 칩을 탑재하여 제조된다.

이하, 수지 조성물에 관하여 설명한다.

본 발명의 수지 조성물은 제1 열경화성 수지와, 제1 열경화성 수지보다 중량평균 분자량이 낮은 제2 열경화성 수지를 함유한다. 이에 의하여, 프리프레그에 가요성을 부여할 수 있다. 이는 또한 프리프레그 내에 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 수지 조성물을 이용하여 형성된 프리프레그는, 회로 형성 공정시 공정 작업에 대한 내성 (withstanding property)이 우수하다. 공정 작업에 대한 내성이란, 예를 들면 재료 (프리프레그) 공급시 공급 롤 (feed roll)과 가이드 롤 (guide roll) 사이에서의 압력에 의한 균열이 발생하지 않는 일, 회로 형성 공정의 에칭시 에칭액 (etchant)의 스프레이 압력에 의하여 균열이 발생하지 않는 일 등이다. 더욱이, 프리프레그가 가요성을 가지면 프리프레그를 연속적으로 권취 (卷取, take up)할 수 있다.

상기 제1 열경화성 수지 (특히, 시아네이트 수지)의 중량평균 분자량은 특별히 한정되지는 않으나 2,000 이상인 것이 바람직하고, 2,200∼10,000인 것이 보다 바람직하다. 제1 열경화성 수지의 중량평균 분자량이 상기 상한치를 초과하면 수지 조성물로 구성된 바니시의 점도가 증가하고, 기재에 대한 함침성이 낮아지는 경우가 있다. 한편, 제1 열경화성 수지의 중량평균 분자량이 상기 하한치 미만이면 프리프레그 적층시 수지 조성물의 흐름이 커지는 경우가 있다.

또한, 제1 열경화성 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위 내이면, 프리프레그 내의 수지 조성물이 미경화 상태라도 프리프레그 표면에서의 점성의 발현을 방지할 수 있다. 점성의 발현을 방지할 수 있으면, 프리프레그 공급시의 작업성을 향상시킬 수 있다.

상기 제2 열경화성 수지 (특히, 시아네이트 수지)의 중량평균 분자량은 특별히 한정되지는 않으나 1,500 이하인 것이 바람직하고, 200∼1,300인 것이 보다 바람직하다. 제2 열경화성 수지의 중량평균 분자량이 상기 상한치를 초과하면, 프리프레그로부터 분진이 발생하는 것을 억제하는 효과가 저감되는 경우가 있다. 한편, 상기 제2 열경화성 수지의 중량평균 분자량이 하한치 미만이면, 프리프레그 적층시 수지 조성물의 흐름이 커지는 경우가 있다.

또한, 제2 열경화성 수지의 중량평균 분자량이 상기 범위 내이면, 프리프레그의 가요성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 프리프레그로부터 분진이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 더욱이, 수지 조성물 내에서 후술하는 충전제의 분산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 열경화성 수지의 중량평균 분자량은 예를 들면 폴리스티렌을 표준물질로 사용한 겔 투과 크로마토그래피 (gel permeation chromatography)를 이용하여 측정할 수 있다.

또한, 제1 열경화성 수지 (특히, 시아네이트 수지)는 특별히 한정되지는 않으나, 실온에서 고체 상태인 것이 바람직하다. 이에 의해, 프리프레그 내의 수지 조성물이 미경화 상태라도 프리프레그 표면에 점성의 발현을 방지할 수 있다.

상기 제2 열경화성 수지 (특히, 시아네이트 수지)는 특별히 한정되지는 않으나, 실온에서 액체 상태인 것이 바람직하다. 이에 의하여, 프리프레그의 가요성을 보다 향상시킬 수 있고, 프리프레그로부터 분진이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 액체 상태란 실온에서 흐름성 (flowability) 또는 유동성 (fluidity)을 나타내는 것을 말한다. 상기 제2 열경화성 수지의 점도는 특별히 한정되지는 않으나, 500 ㎩ㆍs 이하가 바람직하고, 300∼1 ㎩ㆍs인 것이 보다 바람직하다. 상기 점도는 E형 점도계를 이용하여, 온도 25℃, 전단 속도 (shear rate) 0.5, 1.0, 2.5 및 5.0 rpm의 각 조건에서 측정한 것이다. 상기 점도는, 상기 각 조건 중에서 가장 낮은 회전수의 전단 속도에서 측정가능한 값을 이용한다.

상기 제1 및 제2 열경화성 수지로서는, 예를 들어 에폭시 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 규소 수지, 폴리에스테르 수지 또는 시아네이트 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 에폭시 수지 및/또는 시아네이트 수지가 바람직하다.

상기 에폭시 수지의 구체적인 예로서는, 비스페놀형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 알킬페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비페놀형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 레조르시놀형 에폭시 수지 등의 페놀계 수지; 지방족 구조, 환상 지방족 구조, 불포화 지방족 구조 등을 베이스 구조로서 갖는 변성 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

상기 시아네이트 수지는 예를 들면 할로겐화 시안 (halogenated cyanogen) 화합물과 페놀류를 반응시켜 얻을 수 있다. 시아네이트 수지의 구체적인 예로서는, 예를 들면 노볼락형 시아네이트 수지, 비스페놀형 시아네이트 수지 등을 들 수있다. 이들 중에서 제1 열경화성 수지와 제2 열경화성 수지 중 적어도 하나가 시아네이트 수지 (특히 노볼락형 시아네이트 수지)를 포함하는 것이 바람직하다 (이때, 노볼락형 시아네이트 수지를 수지 조성물 전체의 10 중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다). 이에 의해, 프리프레그의 내열성 (유리 전이 온도, 열분해 온도)을 향상시킬 수 있다. 또한, 프리프레그의 열팽창 계수 (특히, 프리프레그의 두께 방향의 열팽창 계수)를 저하시킬 수 있다. 프리프레그의 두께 방향의 열팽창 계수가 저하되면, 다층 프린트 배선의 응력 변형 (strain induced by stress)을 경감시킬 수 있다. 더욱이, 미세한 층간 접속부를 갖는 다층 프린트 배선판에 있어서는, 그 접속 신뢰성을 대폭적으로 향상할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 열경화성 수지는 다른 분자 구조를 가질 수도 있지만, 서로 동일한 분자 구조인 것이 바람직하다. 동일한 분자 구조를 갖는 열경화성 수지들을 사용함으로써, 분자량이 다른 시아네이트 수지 사이의 상용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 열경화성 수지로서는, 예를 들면 하기 화학식 1로 표시되는 노볼락형 시아네이트 수지를 사용한 것이 바람직하다.

[화학식 1]

(상기 식에서, n은 임의의 정수)

상기 화학식 1로 표시되는 노볼락형 시아네이트 수지를 제1 열경화성 수지로서 이용한 경우, 그 중량평균 분자량은, 특별히 한정되지는 않지만 2,000∼10,000이 바람직하고, 2,200∼3,500이 보다 바람직하다. 중량평균 분자량이 상기 범위내이면 프리프레그를 구성하는 수지가 미경화 상태라도 프리프레그 표면 상의 점성의 발현을 유효하게 방지할 수 있다.

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 노볼락형 시아네이트 수지를 제2 열경화성 수지로서 이용하는 경우, 중량평균 분자량은 특별히 한정되지는 않지만 300∼2,000 이 바람직하고, 500∼1,500이 보다 바람직하다. 중량평균 분자량이 상기 범위내이면, 프리프레그의 가요성이 보다 향상한다. 또한, 프리프레그로부터의 분진의 발생을 억제할 수 있다. 더욱이, 수지 조성물 중에서 후술하는 충전제의 분산성을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 열경화성 수지 (특히 시아네이트 수지)의 함량은 특별히 한정되지 않지만 수지 조성물 전체의 5∼23 중량%가 바람직하고，6∼18 중량%가 보다 바람직하다. 제1 열경화성 수지의 함량이 상기 범위내이면, 프리프레그를 구성하는 수지가 미경화의 상태라도 프리프레그 표면의 점성의 발현을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제2 열경화성 수지 (특히 시아네이트 수지)의 함량은 특별히 한정되지 않지만 수지 조성물 전체의 2∼15 중량%가 바람직하고, 4∼10 중량%가 보다 바람직하다. 제2 열경화성 수지의 함량이 상기 범위내이면, 프리프레그에 가요성을 보다 향상시킬 수 있는 것에 더하여, 프리프레그로부터 분진이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 수지 조성물은 제1 및 제2 열경화성 수지보다도 흡습성이 낮은 수지를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 프리프레그의 내습성 [특히, 흡습 후의 솔더 내열성 (solder heat resistance)]을 향상시킬 수 있다.

상기 흡습성이 낮은 수지로서는, 예를 들면 산소 원자 (특히 히드록실기 내의 산소 원자)의 함량이 적은 수지 (특히, 산소 원자의 함량 5 중량% 이하인 수지)가 바람직하다. 또한, 결정화도 및 충전도가 크고, 구성 분자가 C, H, Cl, F 만으로 된 것이 바람직하다 (단, 최근의 환경 보호의 문제로 할로겐을 함유하는 것은 피하는 편이 좋다). 예를 들면, 수지 구조에 나프탈렌 구조, 비페닐 구조 및 시클로 펜타디엔 구조로부터 선택된 1종 이상이 도입된 수지를 들 수 있다. 구체적으로는, 나프톨 노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

또한, 상기 제1 및/또는 제2 열경화성 수지로 시아네이트 수지를 이용한 경우, 상기 시아네이트 수지와의 반응성을 고려하면, 상기 흡습성이 낮은 수지로서는 에폭시 수지 (특히 아릴-알킬형 에폭시 수지)가 바람직하다. 에폭시 수지를 흡습성이 낮은 수지로 사용함으로써, 프리프레그의 내습성을 특히 향상시킬 수 있다. 또한, 아릴-알킬형 에폭시 수지 중에서도 비페닐형 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 비페닐형 에폭시 수지를 사용함으로써 내습성을 향상시키는 효과에 더하여 양호한 내열성을 얻을 수 있다.

상기 흡습성이 낮은 에폭시 수지를, 시아네이트 수지 대신에 제1 및 제2 열경화성 수지로 이용하는 경우, 상기 흡습성이 낮은 수지를 새로이 배합하지 않아도 된다.

상기 흡습성이 낮은 수지의 함량은 수지 조성물 전체의 2O 중량% 이하가 바람직하고, 1O∼18 중량%가 보다 바람직하다. 이에 의해, 내열성, 저열팽창성 (low thermal expansibility) 및 내습성 간의 밸런스가 우수한 프리프레그를 제조할 수 있다. 또한, 할로겐을 이용하지 않고 난연성을 갖는 프리프레그를 제조할 수 있다.

본 발명의 수지 조성물은 경화제를 더 포함할 수 있다. 이에 의해, 열경화성 수지의 가교 밀도를 조절할 수 있다.

상기 열경화성 수지로서 시아네이트 수지를 이용한 경우, 상기 경화제로서는 예를 들면, 나프텐산 아연, 나프텐산 코발트, 옥틸산 주석 또는 옥틸산 코발트 등의 유기 금속염; 트리에틸 아민, 트리부틸 아민 또는 디아자비시클로[2,2,2]옥탄 등의 3급 아민류; 2-페닐-4-메틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸 이미다졸 또는 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸 이미다졸 등의 이미다졸류; 페놀, 비스페놀 A 또는 노닐 페놀 등의 페놀 화합물; 페놀 수지; 및 유기산 등을 들 수 있다. 이들 경화제는 단독으로 또는 혼합물로 이용할 수 있다. 이들 중에서 페놀 수지 (특히, 페놀 노볼락 수지)가 바람직하다.

상기 열경화성 수지로서 에폭시 수지를 이용하는 경우, 상기 경화제로서는, 예를 들면 트리에틸 아민, 트리부틸아민 또는 디아자비시클로[2,2,2]옥탄 등의 3급 아민류; 2-페닐-4-메틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸 이미다졸 또는 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸 이미다졸 등의 이미다졸류; 페놀, 비스페놀 A 또는 노닐 페놀 등의 페놀 화합물; 페놀 수지; 및 유기산 등을 들수 있다. 이들 경화제는 단독으로 또는 혼합물로 이용할 수 있다.

상기 경화제의 함량은 특별히 한정되지 않지만, 수지 조성물 전체의 0.01∼5 중량%가 바람직하고, 0.05∼3 중량%가 보다 바람직하다. 경화제의 함량이 상기 범위내이면 양호한 내습성 및 내열성을 얻을 수 있다.

또한, 수지 조성물에 함유되는 상기 흡습성이 낮은 수지에도 작용하는 경화제를 사용하는 경우, 경화제의 작용기 당량 (functional group equivalent)은 상기 흡습성이 낮은 수지의 작용기 당량의 50∼100%가 바람직하다. 이 경우, 경화제 및 흡습성이 낮은 수지의 함량은 수지 조성물 전체의 15 중량% 이하가 바람직하다. 경화제 및 흡습성이 낮은 수지의 함량이 상기 범위내이면 양호한 내습성 및 내열성을 얻을 수 있다.

또한, 상기 흡습성이 낮은 수지의 경화제로서도 작용하는 경화제는 특별히 한정되지는 않지만 실온에서 액체 상태인 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 수지 조성물은 충전제를 포함한다. 이것에 의해, 프리프레그를 미경화 상태에서 적층 (성형)하는 동안 수지의 흐름을 제어할 수 있다. 수지의 흐름을 제어할 수 있으면, 본 발명의 적층판을 형성하기 위해 프리프레그를 적층 (성형)할 때의 성형성을 향상시킬 수 있다.

상기 충전제는 특별히 한정되지는 않지만 분말 상태의 것이 바람직하고, 특히 분말 상태의 무기물 충전제가 보다 바람직하다. 상기 충전제에 의해, 수지 조성물의 흐름성을 보다 적합하게 제어할 수 있다. 또한, 프리프레그의 열팽창성을 낮출 수 있다.

상기 충전제로서는, 예를 들면 활석, 점토 (clay), 운모 또는 유리 등의 규산염; 알루미나 또는 실리카 등의 산화물; 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘 등의 탄산염; 수산화 알루미늄 또는 수산화 마그네슘 등의 수산화물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 실리카 등의 산화물이 바람직하게 사용된다. 이러한 충전제를 사용함으로써, 프리프레그를 보다 저열 팽창화 할 수 있다 (특히 프리프레그의 두께 방향의 열팽창 계수를 저하시킬 수 있다).

또한, 실리카 중에서도 용융 (fused) 실리카가 바람직하다. 더욱이 실리카 입자의 형상은 구 (sphere) 형상 또는 플레이크 (flake) 형상이 있지만, 수지의 유리 기재에의 함침성을 확보하기 위하여 수지 조성물의 용융 점도를 내리기 위해서는 구 형상이 바람직하다. 구 형상의 용융 실리카를 사용함으로써, 프리프레그 내에 실리카의 충전 효율을 향상시키고 프리프레그의 열팽창성을 낮출 수 있다.

또한, 상기 충전제의 평균 입경은 특별히 한정되지는 않지만, 2㎛ 이하가 바람직하고, 특히 0.2∼1㎛가 바람직하다. 충전제의 평균 입경이 상기 범위내이면 수지 조성물에 요변성 (thixotropy)을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 수지의 흐름성을 보다 만족스럽게 제어할 수 있다.

상기 충전제의 함량은 특별히 한정되지는 않지만 수지 조성물 전체의 4O∼80 중량%가 바람직하고, 특히 50∼70 중량%가 바람직하다. 충전제의 함량이 상기 범위내이면 수지 조성물에 요변성을 부여할 수 있다. 수지 조성물에 요변성이 부여되면, 프리프레그를 프레스 성형할 때 수지 흐름을 제어할 수 있다.

다음에, 본 발명의 프리프레그에 관하여 설명한다.

본 발명의 프리프레그 (1)는 상술한 수지 조성물을 기재에 함침시켜서 형성된 시트상의 프리프레그이다. 이러한 방식에 의해, 가요성이 우수한 프리프레그를 얻을 수 있다. 또한, 균열이 발생하기 어려운 프리프레그를 얻을 수 있다.

프리프레그는, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이 시트상 기재 (11)와 수지 조성물 (12)로 구성되어 있다.

상기 기재로서는 예를 들면 유리 직포, 유리 부직포 또는 유리 페이퍼 등의 유리 섬유 기재; 종이 섬유 (펄프), 아라미드 섬유, 폴리에스테르 섬유 또는 불소 수지 (fluoropolymer) 섬유 등의 유기 섬유로 이루어진 직포나 부직포; 금속 섬유, 탄소 섬유 또는 광물 섬유 등으로 이루어진 직포, 부직포 및 매트 (mat); 등을 들 수 있다. 이러한 기재는 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서 유기 섬유로 구성된 부직포가 바람직하다. 이러한 기재 물질을 사용함으로써, 레이저로 프리프레그에 비아 홀 (via hole)을 형성할 때 가공성을 향상시킬 수 있다.

또한, 유리 섬유 기재 중에서도 개섬 가공 (spread-out processing)된 것이 바람직하다. 이에 의해, 레이저로 프리프레그에 비아 홀을 형성할 때 가공성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 개섬된 유리 섬유 기재란 날실과 씨실이 모두 실질적으로 간극 없이 배열되는 것을 말한다.

상기 수지 조성물을 상기 기재에 함침시키는 방법은, 예를 들면 기재를 수지 바니시에 침지하는 방법, 각종 코터에 의해 도포하는 방법, 스프레이에 의한 분무하는 방법 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 기재를 수지 바니시에 침지하는 방법이 바람직하다. 이에 의해, 기재에 대한 수지 조성물의 함침성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기재를 수지 바니시에 침지하는 경우, 통상의 함침 도포 설비를 사용할 수 있다.

상기 수지 바니시에 사용되는 용매는, 상기 수지 조성물에 대하여 양호한 용해성을 나타내는 것이 바람직하지만 악영향을 미치지 않는 범위에서 용해성이 좋지 않은 용매를 사용할 수 있다. 양호한 용해성을 나타내는 용매로서는, 예를 들면 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등을 들 수 있다.

상기 수지 바니시의 고형분 함량은 특별히 한정되지는 않지만, 40∼80 중량%가 바람직하고, 특히 50∼70 중량%가 바람직하다. 수지 바니시의 고형분 함량을 상기 범위로 함으로써, 수지 바니시의 기재에의 함침성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 프리프레그는 종래의 프리프레그와 마찬가지로, 프리프레그 내의 수지를 가열 경화시켜서 사용할 수도 있지만, 그 수지가 경화되지 않은 상태에서도 사용할 수 있다. 더욱이 경화와 미경화 사이의 임의의 반경화 상태에서도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 프리프레그가 미경화 상태인 경우에도 프리프레그 상에 금속박을 적층할 수 있으며, 또한 상기 금속박이 적층된 프리프레그 상에 회로를 형성할 수 있다.

상기 프리프레그 중의 수지 조성물의 반응율은 특별히 한정되지는 않지만 30 % 이하가 바람직하고, 0.1∼20 %가 보다 바람직하다. 이에 의해, 상술한 효과를 얻는 것에 더하여, 분진의 발생을 방지할 수 있다. 반면에, 종래의 프리프레그는 반응율이 60∼80% 정도이고, 가요성이 부족하고, 분진이 발생하는 등의 문제점을 갖고 있다. 본 발명은 프리프레그에 가요성을 부여함으로써 미경화 또는 반응율이낮은 상태의 수지가 함유된 프리프레그를 사용할 수 있게 한 것이다.

상기 반응율은 시차 주사 열량계 (differential scanning calorimeter; DSC)에 의하여 구할 수 있다. 즉, 미반응의 수지 조성물과 프리프레그 중의 수지 조성물 양측 간의 DSC의 반응에 의한 발열 피크의 면적을 비교함으로써, 다음 수학식 1에 의하여 반응율을 구할 수 있다. 또한, DSC에 의한 측정은 승온 속도 1O℃/분, 질소 분위기 하에서 행할 수 있다.

[수학식 1]

반응율 (%) = (1 - 프리프레그 중의 수지 조성물의 반응 피크의 면적 / 미반응 수지 조성물의 발열 피크 면적) ×100

미반응의 수지 조성물의 발열 피크는 본 발명의 수지 조성물로 이루어진 바니시를 기재에 함침하고, 4O℃에서 1O분간 공기 건조 후 4O℃, 1㎪의 진공하에서 1시간 동안 용매를 제거한 것을 샘플로서 이용하여 측정하였다.

다음에, 상기 프리프레그의 적어도 한 면에 금속박을 적층하여 얻어지는 프리프레그 (금속박 부착 프리프레그)에 관하여 설명한다.

금속박 부착 프리프레그 (2)는, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이 시트상 기재 (21)와 수지 조성물 (22)로 구성되어 있는 프리프레그의 한 면에 금속박 (23)이 적층되어 있다.

상기 수지 조성물은 미경화 상태 또는 반경화 상태일 수 있다. 수지 조성물이 반경화 상태인 경우, 프리프레그 중의 수지 조성물의 반응율은 특별히 한정되지는 않지만, 30% 이하가 바람직하고, 0.1∼20%가 보다 바람직하다, 금속박이 부착된 프리프레그 중의 수지 조성물의 반응율이 상기 범위 내이면, 프리프레그 상태에서 회로 형성 가공을 할 수 있다. 또한, 레이저로 프리프레그 내에 비아 홀을 형성함에 있어서 가공성을 향상시킬 수 있다.

상기 금속박을 형성하는 금속으로서는, 예를 들면 그리 또는 구리계 합금; 알루미늄 또는 알루미늄계 합금; 등을 들 수 있다. 금속박의 두께는 3∼70㎛가 바람직하고, 12∼35㎛가 보다 바람직하다.

또한, 상기 금속박은 프리프레그의 양면에 적층되어도 상관 없다.

다음에, 본 발명의 적층판에 관하여 설명한다.

본 발명의 적층판은 상술한 프리프레그에 금속박을 적층하고, 가열 가압 성형하여 형성된다.

하나의 프리프레그를 이용하여 적층판이 형성되는 경우, 프리프레그의 한쪽 표면 또는 양쪽 표면 상에 금속박 또는 필름이 적층된다. 둘 이상의 프리프레그를 이용하여 적층판을 형성하는 경우, 적층된 프리프레그의 가장 바깥쪽 한쪽 표면 또는 양쪽 표면 상에 금속박 또는 필름이 적층된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 적층판은 적층된 금속박이 부착된 프리프레그를 가열 가압함으로써 형성된다. 가열 온도는 특별히 한정되지는 않으나, 120∼220℃가 바람직하고, 150∼200℃인 것이 보다 바람직하다. 압력 역시 특별히 한정되지는 않으나, 2∼5 ㎫인 것이 바람직하고, 2.5∼4 ㎫인 것이 보다 바람직하다.

다음, 본 발명의 반도체 패키지에 대하여 설명한다.

본 발명의 반도체 패키지는 상기 금속박이 부착된 프리프레그에 IC 칩을 탑재하여 형성된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 반도체 패키지 (3)는, 상부에 회로가 형성된 금속박 부착 프리프레그 (31), 솔더 (solder) 레지스트층 (32) 및 IC 칩 (33)을 포함한다.

상기 회로가 형성된 프리프레그 (31)는 예를 들면 도 2에 나타낸 금속박 (2)을 부착한 프리프레그에 회로 형성 가공 (다른 가공 포함)을 수행함으로써 얻을 수 있다. 회로는 하기와 같은 과정을 거쳐 프리프레그 내에 형성된다: 금속박 (23)의 표면에 에칭 레지스트층을 형성; 특정 회로 패턴의 노광; 상기 에칭 레지스트층의 현상; 현상된 에칭 레지스트층에 의해 마스크된 회로 패턴으로 금속박 (23)을 에칭; 에칭 레지스트층 (마스크)의 제거 (stripping) 등.

상기 솔더 레지스트층 (32)는 회로가 형성된 프리프레그 (31)의 회로 (34)가 형성되어 있는 측면에 형성된다. 상기 솔더 레지스트층 (32)은 레지스트 패턴의 노광, 레지스트층의 현상 및 레지스트층의 경화 공정을 거쳐서, 솔더 볼 (35, solder ball) 접합용 랜드 (36, land)가 형성된다.

또한, 회로가 형성된 프리프레그 (31)에서는, 레이저 등을 이용하여 수지 면측 (금속박이 적층되어 있지 않은 쪽)으로부터 프리프레그에 구멍을 뚫어 비아 홀 (37)이 형성된다. 이와 같이 하여, 인터포저 (interposer)를 얻을 수 있다. 또한, 랜드 (36) 및 비아 홀 (37)에 의하여 노출되어 있는 회로의 접속 신뢰성을 유지하기 위해 랜드 (36) 및 비아 홀 (37) 내에 각각 금 도금 처리를 행하는 것이 바람직하다.

상기 IC 칩 (33)은 회로가 형성된 프리프레그 (31)의 수지면, 즉 솔더 레지스트층 (32)이 형성된 면의 반대쪽 면에 탑재된다. 이 때, IC 칩 (33)은 비아 홀 (37) 내의 범프 (38)를 통하여 회로 (34)와 전기적으로 접속한다. 이와 같이 하여, 반도체 패키지 (3)를 얻을 수 있다.

그리고, 반도체 패키지 (3)의 랜드 (36)에 솔더 볼 (35)을 형성한다. 반도체 패키지 (3)는 솔더 볼 (35)을 통하여 프린트 판 (미도시)과 접속된다.

또한, 본 발명의 프리프레그는 상술한 회로 가공 및 그 이후의 각 프로세스에 있어도 충분한 가공 프로세스 내성을 갖고 있다. 따라서, 이와 같은 반도체 패키지를 조립하는 작업을 할 때 프리프레그가 균열되고 분진이 발생하는 등의 불편함이 발생하지 않는다.

상기 금속박이 부착된 프리프레그를 구성하는 수지는 미경화 또는 반응율 30% 이하가 바람직하고, 반응율 0.l∼20%가 보다 바람직하다. 이에 의해, IC 칩과 금속박이 부착된 프리프레그를 접착제를 이용하지 않고 접합ㆍ밀봉할 수 있다.

또한，전술한 방법으로 얻어진 반도체 패키지는 얇게 하여도 균열이 발생하기 어렵기 때문에 박형화가 가능하다. 또한, 박형화가 가능해지므로 배선 거리를 단축할 수 있기 때문에 고속 동작이 가능해진다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의하여 설명하지만, 본 발명이 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.

우선, 본 발명의 프리프레그 (금속박 부착 프리프레그)의 실시예에 관하여 설명한다.

<실시예 1>

<1> 수지 바니시의 제조

제1 열경화성 수지로서 노볼락형 시아네이트 수지 [론자 재팬 (Lonza Japan) 주식회사제, 상품명 프리마셋 (PRIMASET), 상품 코드 PT-60, 중량평균 분자량 2,300] 10 중량부; 제2 열경화성 수지로서 노볼락형 시아네이트 수지 [론자 재팬 주식회사제, 상품명 프리마셋, 상품 코드 PT-30, 중량평균 분자량 1,300] 10 중량부; 흡습성이 낮은 수지로서 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지 [니폰 카야쿠 (NIPPON KAYAKU) 주식회사제, "NH-3000SH"] 12 중량부; 경화제로서 비페닐디메틸렌형 페놀 수지 [메이와 (MEIWA) 화성 주식회사제, "MEH-7851-3H"] 8 중량부; 및 충전제로서 구 형상 용융 실리카 [덴키화학공업 주식회사제] 60 중량부를 메틸에틸케톤 50 중량부에 첨가한 다음, 고속 에지테이터 (agitator)로 교반하면서 10분간 실온에서 용해시켜 수지 바니시를 얻었다.

<2> 프리프레그의 제조

상기 <1>에서 얻은 수지 바니시를 유리 섬유 기재 물질 [니토 보세키 (Nitto Boseki) 주식회사제, "WEA-1078S"] 내에 침지시키고, 수지 바니시가 침지된 유리 섬유 기재 물질을 가열 로 (furnace)에서 120℃ 온도로 2분간 건조시켜 프리프레그를 제조하였다. 프리프레그에 함유된 수지 조성물의 반응율은 5% 였다.

<3> 금속박 부착 프리프레그의 제조

동박 [후루카와 서킷 호일 (Furukawa Circuit Foil) 주식회사제, "GTS", 두께 18㎛]을 상기 <2>에서 얻은 프리프레그 위에 깔고, 120℃ 온도, 2.5 ㎫ 압력 하에서 15분간 가열 가압 성형하여 절연층의 두께가 100㎛인 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다. 프리프레그에 함유된 수지 조성물의 반응율은 여전히 5% 였다.

<실시예 2>

제1 열경화성 수지의 함량, 제2 열경화성 수지의 함량, 흡습성이 낮은 수지의 함량 및 경화제의 함량을 각각 13 중량부, 13 중량부, 8 중량부 및 6 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 3>

프리프레그 제조시의 건조 온도를 160℃로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였으며, 이때 프리프레그에 함유된 수지 조성물의 반응율은 20% 였다.

<실시예 4>

프리프레그 제조시의 건조 온도를 170℃로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 4의 금속박 부착된 프리프레그를 제조하였으며, 이때 프리프레그에 함유된 수지 조성물의 반응율은 30% 였다.

<실시예 5>

제1 열경화성 수지로 프리마셋 PT-60을 200℃에서 15분간 가열하여 얻어지는 프리마셋 PT-60A (중량평균 분자량 6,000)을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 1과동일한 방법으로 실시예 5의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 6>

제2 열경화성 수지로 비스 E형 시아네이트 수지 (론자 재팬 주식회사제, 상품명 "LACY")를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 6의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 7>

제1 열경화성 수지의 함량을 18.5 중량부로 하고, 제2 열경화성 수지의 함량을 1.5 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 7의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 8>

제l 열경화성 수지의 함량을 5 중량부로 하고, 제2 열경화성 수지의 함량을 15 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 8의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 9>

흡습성이 낮은 수지로서 노르보넨계 수지 [JSR 사제, 상품명 "아톤 (ARTON)"]를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 9의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 10>

제1 열경화성 수지의 함량, 제2 열경화성 수지의 함량, 흡습성이 낮은 수지의 함량 및 경화제의 함량을 각각 15 중량부, 15 중량부, 6 중량부 및 4 중량부로변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 10의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 11>

경화제로서 페놀 노볼락 수지 (스미토모 베이크라이트사제, "PR-51714")를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 11의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 12>

충전제로서 평균 입경이 4.4㎛인 실리카 (전기화학공업 주식회사제, "FB-5SDX")를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 12의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 13>

충전제로서 알루미나 [아드마텍스 (Admatechs) (주)제, "AO-802", 평균 입경 0.7㎛]를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 13의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 14>

제1 열경화성 수지의 함량, 제2 열경화성 수지의 함량, 흡습성이 낮은 수지의 함량, 경화제의 함량 및 충전제의 함량을 각각 14 중량부, 14 중량부, 17 중량부, 11 중량부 및 44 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 14의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 15>

기재 물질로 유기 부직포 (아라미드) (오지 제지사제, "APT-72")를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 15의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<실시예 16>

제1 열경화성 수지로서 비페닐 디메틸렌형 에폭시 수지 (니폰 카야쿠 주식회사제, "NC-3000SH") 22 중량부를 사용하고, 제2 열경화성 수지로서 비스페놀 F형 에폭시 수지 (다이니폰 잉크 화학공업 주식회사제, "EP830") 10 중량부를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 16의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<비교예 1>

제2 열경화성 수지를 사용하지 않고, 제1 열경화성 수지의 함량을 20 중량부로 면경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<비교예 2>

제1 열경화성 수지를 사용하지 않고, 제2 열경화성 수지의 함량을 20 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 2의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<비교예 3>

충전제를 이용하지 않고, 제1 열경화성 수지의 함량, 제2 열경화성 수지의 함량, 흡습성이 낮은 수지의 함량 및 경화제의 함량을 각각 25 중량부, 25 중량부,30 중량부 및 20 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 3의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

<비교예 4>

경화제를 이용하지 않고, 제1 열경화성 수지의 함량, 제2 열경화성 수지의 함량 및 흡습성이 낮은 수지의 함량을 각각 10 중량부, 10중량부 및 20 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 4의 금속박 부착 프리프레그를 제조하였다.

상기 실시예 1∼16 및 비교예 1∼4에서 얻어진 각각의 금속박 부착 프리프레그에 관하여, 평가 시험을 행하였다. 평가 항목 및 상세한 내용은 하기와 같다. 얻어진 결과는 도 4에 있는 표 1에 나타낸다.

<1> 가요성

금속박이 부착되지 않은 각각의 프리프레그를 잘라서 150 ㎜ ×50 ㎜ 크기의 샘플을 얻고, 이를 10 ㎜ 지름을 갖는 원통 주변에 감은 다음 5초간 그 상태를 유지하였다. 각 샘플의 외관을 육안으로 관찰하고, 하기의 4가지 기준에 따라 평가하였다.

A : 이상이 관찰되지 않음

B : 실질적으로 이상이 관찰되지 않음

C : 부분적으로 백화가 관찰되지만 프리프레그는 실용 가능함

D : 균열 (crack) 및 층 벗겨짐 (delamination)의 발생이 관찰됨

<2> 점성의 발현

금속박 부착 프리프레그의 점성의 발현은 다른 온도에서 각각의 프리프레그를 맨 손으로 만져서 결정하였으며, 하기의 4가지 기준에 따라 평가하였다.

A : 50℃에서 점성이 발현되지 않았음

B : 30℃에서 점성이 발현되지 않았음

C : 프리프레그의 작은 영역에서 30℃에서 점성이 발현되었음

D : 프리프레그의 큰 영역에서 30℃에서 점성이 발현되었음

<3> 분진의 발생

150 ㎜ ×50 ㎜ 크기의 샘플을 금속박이 부착된 각각의 프리프레그를 잘라서 얻은 다음 접어서, 그때의 분진 발생 여부를 육안으로 평가하였다. 평가는 하기의 4가지 기준에 따라 수행하였다.

A : 30℃ 이하에서 프리프레그를 접었을 때 분진이 발생하지 않았음

B : 50℃ 이하에서 프리프레그를 접었을 때 분진이 발생하지 않았음

C : 50℃에서 프리프레그를 접었을 때 매우 적은 양의 분진이 발생 하였음

D : 50℃에서 프리프레그를 접었을 때 적은 양의 분진이 발생 하였음

<4> 수지 흐름

금속박이 없는 프리프레그를 잘라서 면적 100 ㎠의 원형 샘플을 제조하였다. 상기 샘플 시트 8장을 적층하고, 170℃, 3 ㎫ 압력 하에서 5분간 가압하였다. 그 때 적층된 프리프레그 시트에서 흘러나온 수지 조성물의 양을 측정하고, 가압하기 전에 프리프레그 내에 포함된 수지 조성물의 양과 비교하여 수지 흐름을 평가하였다.

<5> 레이저를 이용한 비아 홀 가공성

금속박이 부착된 각각의 프리프레그에 CO₂레이저를 이용하여 지름 1OO ㎛의 구멍을 뚫었다. 그런 다음, 프리프레그의 단면을 전자 현미경으로 관찰하고, 단면의 상태를 하기의 4가지 기준에 따라 평가하였다.

A : 층 벗겨짐이나 균열은 관찰되지 않았고, 비아 홀의 벽 표면 (wall surface) 내에 거칠음 (roughness)도 발견되지 않았음

B : 층 벗겨짐이나 균열은 관찰되지 않았고, 비아 홀의 벽 표면 내에 거칠음이 발견되었으나, 프리프레그는 실용 가능함

C : 부분적으로 층 벗겨짐이나 균열이 관찰됨

D : 층 벗겨짐이나 균열이 관찰됨

도 4의 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1∼16에서 제조된 프리프레그는 가요성이 뛰어났다. 또한, 실시예 1∼5, 7, 9∼13, 15 및 16에서 제조된 각각의 프리프레그는 특히 점성이 거의 없었다. 또한, 실시예 1∼3, 5, 6 및 8∼16에서 제조된 각각의 프리프레그는 특히 분진의 발생이 없었다. 더욱이, 실시예 15 및 16에서 제조된 각각의 프리프레그는 레이저를 이용한 비아 홀의 가공성이 특히 뛰어났다.

다음에, 적층판에 관한 실시예 및 비교예에 관하여 상세히 설명한다.

적층판의 제작

<실시예 1a∼16a>

실시예 1∼16에서 제조된 금속박이 부착되지 않은 프리프레그를 이용하여 실시예 1a∼16a의 적층판을 각각 제조하였다. 프리프레그 8장을 적층하고, 두께 18㎛의 전해 동박 (electrodeposited copper foils, 후루카와 서킷 호일 주식회사제, "GTS")을 상기 적층 프리프레그의 가장 바깥쪽의 양쪽 표면에 겹치게 하였다. 그런 다음 200℃, 2.5 ㎫ 압력 하에서 90분간 가열 가압 성형을 행하여, 두께 0.8 ㎜의 적층판을 얻었다. 상기 성형하는 동안의 온도는 실온에서 200℃까지 3℃/분의 속도로 상승시켰다.

<비교예 1a∼4a>

비교예 1∼4에서 제조된 금속박이 부착되지 않은 프리프레그를 이용하여 비교예 1a∼4a의 적층판을 각각 제조하였다. 프리프레그 8장을 적층하고, 두께 18㎛의 전해 동박 (후루카와 서킷 호일 주식회사제, "GTS")을 상기 적층 프리프레그의 가장 바깥쪽의 양쪽 표면에 겹치게 하였다. 그런 다음 200℃, 2.5 ㎫ 압력 하에서 90분간 가열 가압 성형을 행하여, 두께 0.8 ㎜의 적층판을 얻었다. 상기 성형하는 동안의 온도는 실온에서 200℃까지 3℃/분의 속도로 상승시켰다.

상술한 실시예 1a∼16a 및 비교예 1a∼4a로 얻어진 적층판에 관하여, 다음의 평가를 행하였다. 평가 항목과 자세한 내용은 하기와 같다. 얻어진 결과는 도 5의 표 2에 나타낸다.

<1> 난연성

금속박 (동박)을 제거하기 위해 상술한 적층판을 에칭 처리함으로써 샘플을제조하였다. 얻어진 샘플에 UL-94에 따른 수직연소 시험 (vertical burning test)을 수행하였다.

<2> 내습성 및 내열성

각 적층판을 잘라서 크기 50㎜×50㎜의 샘플을 제조한 다음, 이를 JIS 6481에 따라 에칭하여 아랫면의 동박 전부 및 윗면의 동박의 절반을 제거하여 시험편 (test piece)를 제작하였다. 이렇게 제조된 각각의 시험편을 121℃에서 압력 쿠커 (pressure cooker)로 처리한 후, 260℃의 솔더 배스 (solder bath)에서 동박이 아래 방향을 향하도록 한 상태에서 부유시켰다. 그런 다음, 기포 (blister)가 발생하는 시간을 측정하였다.

<3> 열팽창 계수

상기 각 적층판을 에칭하여 동박을 제거하고, 이를 잘라내어 2㎜×2㎜의 시험편을 제작하였다. TMA (thermal mechanical analyzer)를 이용하여 각 시험편의 두께 방향 (Z 방향)에서의 열팽창 계수를 5℃/분에서 측정하였다.

도 5의 표 2로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이 실시예 1a∼16a의 각 적층판은 난연성이 우수하고, 실시예 1a∼8a 및 9a∼14a의 각 적층판은 UL-94 연소 시험에서 V-0 레벨이었다. 또한, 실시예 1a∼5a, 7a, 8a 및 9a∼12a의 각 적층판은 특히 낮은 열팽창 계수를 가졌다.

다음에, 본 발명의 반도체 패키지의 실시예 및 비교예에 관하여 상세히 설명한다.

반도체 패키지의 제작

<실시예 1b∼16b>

상기 실시예 1∼l6에서 얻어진 금속박 부착 프리프레그를 이용하여 실시예 1b∼16b의 반도체 패키지를 각각 제조하였다. 각 실시예에서는 드라이 필름 레지스트 [니치고-모튼 (Nochigo-Morton)사제, "38A212"]를 금속박 부착 프리프레그 상에 형성한 후, 소정 형상을 갖는 회로 패턴을 노광하고, 1.5 wt% 탄산나트륨 수용액으로 현상하여 에칭 레지스트 층을 형성하였다. 그런 다음, 상부에 이러한 에칭 레지스트 층 (마스크)이 형성된 금속박 부착 프리프레그를 에칭하여 금속박을 제거한 다음, 3.0 wt%의 수산화나트륨 수용액으로 에칭 레지스트 층도 제거하여 소정의 도체 회로 패턴을 형성하였다. 다음에, 도체 회로 패턴을 덮도록, 드라이 필름 솔더 레지스트 (스미토모 베이크라이트사제, "CFP-1122")를 회로 패턴이 형성된 프리프레그 위에 도포하고, 소정의 솔더 레지스트 패턴을 노광하고, 1.5 wt% 수산화나트륨 수용액으로 현상하여 솔더 레지스트 층을 형성하였다. 다음에, 상기 프리프레그의 수지 면에 CO₂레이저로 비아 홀을 형성하여 인터포저를 제작하였다.

상기와 같이 얻은 회로 패턴이 형성된 프리프레그로 구성된 인터포저 상에, 반도체 소자를 후술하는 방법으로 탑재하였다. 구체적으로, 마운트 툴 (mount tool)로, 솔더 범프 (soler bumps)를 갖는 플립 칩 (flip chip) 타입의 반도체 소자를 흡착하여 공급하고, 반도체 소자와, 회로 패턴이 형성된 예열된 프리프레그와의 정렬을 행하였다. 그 후, 반도체 소자를 인터포저에 탑재하였다. 그런 다음, 최적 온도 및 3 ㎏/㎠의 압력에서 1O초간 열압착하여 탑재된 반도체 소자를 인터포저에 결합시켰다. 그 후, 200℃에서 60분간 후경화 (after-curing) 하여 반도체 패키지를 얻었다.

<비교예 1b∼4b>

상기 비교예 3 및 4에서 얻어진 금속박 부착 프리프레그를 이용하여 비교예 3b 및 4b의 반도체 패키지를 각각 제조하였다. 각 비교예에서는 드라이 필름 레지스트 [니치고-모튼사제, "38A212"]를 금속박 부착 프리프레그 상에 형성한 후, 소정 형상을 갖는 회로 패턴을 노광하고, 1.5 wt% 탄산나트륨 수용액으로 현상하여 에칭 레지스트 층을 형성하였다. 그런 다음, 상부에 이러한 에칭 레지스트 층 (마스크)이 형성된 금속박 부착 프리프레그를 에칭하여 금속박을 제거한 다음, 3.0 wt%의 수산화나트륨 수용액으로 에칭 레지스트 층도 제거하여 소정의 도체 회로 패턴을 형성하였다.

다음에, 도체 회로 패턴을 덮도록, 드라이 필름 솔더 레지스트 (스미토모 베이크라이트사제, "CFP-1122")를 회로 패턴이 형성된 프리프레그 위에 도포하고, 소정의 솔더 레지스트 패턴을 노광하고, 1.5 wt% 수산화나트륨 수용액으로 현상하여 솔더 레지스트 층을 형성하였다.

다음에, 상기 프리프레그의 수지 면에 CO₂레이저로 비아 홀을 형성하여 인터포저를 제작하였다.

상기와 같이 얻은 회로 패턴이 형성된 프리프레그로 구성된 인터포저 상에, 반도체 소자를 후술하는 방법으로 탑재하였다. 구체적으로, 마운트 툴로, 솔더 범프를 갖는 플립 칩 타입의 반도체 소자를 흡착하여 공급하고, 반도체 소자와, 회로 패턴이 형성된 예열된 프리프레그와의 정렬을 행하였다. 그 후, 반도체 소자를 인터포저에 탑재하였다. 그런 다음, 최적 온도 및 3 ㎏/㎠의 압력에서 1O초간 열압착하여 탑재된 반도체 소자를 인터포저에 결합시켰다. 그 후, 200℃에서 60분간 후경화 하여 반도체 패키지를 얻었다.

비교예 1 및 2에서 얻어진 프리프레그에서는 점성의 발현 및 분진의 발생이 관찰되었기 때문에, 비교예 1 및 2에서 얻어진 프리프레그로부터는 반도체 패키지를 제작할 수 없었다.

상기 실시예 1b∼16b 및 비교예 3b 및 4b에서 제조된 반도체 패키지에 대하여, 평가 시험을 수행하였다. 평가항목 및 자세한 내용은 하기에 나타낸다. 얻어진 결과는 도 6의 표 3에 나타내었다.

<1> 온도 사이클링 시험 (Thermal cycling test)

각 반도체 패키지의 초기 도통 (initial continuity)을 확인한 후, 각 극한 온도 (extreme temperature)에서의 통전 시간 (dwell time)을 30분으로 하여, -40℃ 내지 125℃의 온도 범위에서의 온도 사이클링 시험을 1,000 사이클 동안 수행하였다 (1시간/사이클). 이 시험에서는, 각 반도체 패키지에 대하여 10개의 샘플을 테스트하였으며, 1,000 사이클 후에 단선된 샘플의 갯수를 측정하였다.

<2> 습한 상태에서의 절연 저항

각 반도체 패키지의 초기 절연 저항을 측정한 후, 반도체 패키지에, 85℃ / 85% RH의 분위기 속에서 1,000시간 동안 직류 전압 5.5V를 인가하였다. 1,000시간경과후의 반도체 패키지의 절연 저항을 측정하였다. 초기 절연 저항 및 가습 처리 (humidification) 후 절연 저항은 10OV의 전압을 1분 동안 인가한 조건에서 측정하였다. 또한, 절연 저항은 빗형 전극 (comb-type electrode, 50㎛ 라인/ 50㎛ 스페이스)으로 측정하였다.

도 6의 표 3에 명확하게 나타난 바와 같이, 실시예 1b∼16b의 반도체 패키지 샘플은 모두 온도 사이클링 시험 및 절연 저항 시험에서 우수한 결과를 나타내었고 신뢰성이 뛰어나다는 것이 확인되었다.

또한, 실시예 1b∼16b에서 얻어진 각 반도체 패키지의 두께는 종래의 반도체 패키지와 비교하여 120㎛ 얇아졌다.

또한, 실시예 lb∼16b에서 얻어진 반도체 패키지는 얇게 만들어도, 본 발명의 프리프레그에 균열이 발생하기 어렵기 때문에 박형화가 가능하다. 또한, 이러한 반도체 패키지 박형화에 의해 배선 거리를 단축시킬 수 있기 때문에, 고속 동작이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 점성이 발현하지 않고 가요성이 매우 우수한 프리프레그를 제조할 수 있는 수지 조성물을 제공할 수 있다.

또한, 수지 조성물이 특정 분자량을 갖는 시아네이트 수지를 함유하는 경우, 상기 효과에 더하여 프리프레그로부터 분진이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 수지 조성물이 특정 시아네이트 수지를 함유하는 경우, 상기 효과에 더하여 프리프레그의 열팽창 계수를 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 우수한 가요성과 화학적 내성을 갖는 프리프레그를 제공할 수 있으며, 프리프레그 내의 수지 조성물이 경화되지 않은 상태에서도 우수한 작업성을 갖는 프리프레그를 제공할 수 있다.

또한, 수지 조성물이 미경화 또는 반경화 상태이어도 회로 형성 가공이 행해질 수 있는 금속박 부착 프리프레그를 제공할 수 있다.

그 밖에도, 또한 밀봉용 접착제 없이 IC 칩이 결합되어 있는 인터포저로 구성된 반도체 패키지를 제공할 수 있다.

Claims

기재 (base material) 내부에 함침시켜 시트상의 프리프레그를 제조하는데 사용되는 수지 조성물에 있어서, 상기 수지 조성물은:

중량평균 분자량을 갖는 제1 열경화성 수지;

제1 열경화성 수지보다 낮은 중량평균 분자량을 갖는 제2 열경화성 수지;

경화제; 및

충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 수지 조성물은 제1 열경화성 수지 및 제2 열경화성 수지보다 흡습성이 낮은 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 열경화성 수지는 에폭시 수지 또는 시아네이트 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 열경화성 수지의 중량평균 분자량은 2,000 이상인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 열경화성 수지의 중량평균 분자량은 1,500 이하인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

제1 및 제2 열경화성 수지 중 적어도 하나는 시아네이트 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 6 항에 있어서,

상기 시아네이트 수지는 노볼락형 시아네이트 수지인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 열경화성 수지 및/또는 경화제 중 적어도 하나는 실온 (room temperature)에서 액체 상태 (liquid state)인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 충전제는 분말 상태의 무기 충전제인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 충전제는 실리카인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 충전제는 분말 상태이고 평균 입경이 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 충전제의 함량은 수지 조성물 전체의 40∼80 중량%인 것을 특징으로 하는 수지 조성물.
제 1 항 기재의 수지 조성물을 기재에 함침하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
제 13 항에 있어서,

상기 프리프레그 내의 상기 수지 조성물의 반응율은 30% 이하인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
제 13 항에 있어서,

상기 기재는 개섬 (開纖, spread-out)된 유리 섬유 기재인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
제 13 항에 있어서,

상기 기재는 유기 섬유로 구성된 부직포인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
제 13 항 기재의 프리프레그의 적어도 한쪽 표면에 금속박을 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
제 13 항 기재의 프리프레그의 적어도 한쪽 표면에 금속박을 적층하고, 이를 가열 가압 성형하여 형성되는 적층판.
제 17 항 기재의 프리프레그에 적어도 하나의 IC 칩을 탑재하여 제조되는 반도체 패키지.