KR20040070190A - 이방성 전도성 접착 필름, 이의 제조방법 및 반도체 소자 - Google Patents

이방성 전도성 접착 필름, 이의 제조방법 및 반도체 소자 Download PDF

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시마료토
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Abstract

이방성 전도성 접착 필름은 전기 절연성 엘라스토머와 전도성 엘라스토머를 함유하고, 당해 전도성 엘라스토머는 이방성 전도성 접착 필름의 두께 방향을 횡단하고 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름면 내에서는 절연되며 전도성 엘라스토머와 전기 절연성 엘라스토머는 둘 다 150℃에서의 탄성 계수가 100MPa 이하임을 특징으로 한다. 이방성 전도성 접착 필름의 제조방법은 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름의 두께를 횡단하는 스루홀을 형성시킨 후, 스루홀을 전도성 엘라스토머 조성물로 충전시키고, 스루홀을 충전시킨 후에 전도성 엘라스토머 조성물을 경화시켜 전도성 엘라스토머를 형성시킴을 특징으로 한다. 반도체 소자는 반도체 칩의 터미날이 상기한 이방성 전도성 접착 필름에 의해 상호연결 기판의 상호연결 패드에 전기적으로 연결됨을 특징으로 한다.

Description

이방성 전도성 접착 필름, 이의 제조방법 및 반도체 소자 {Anisotropically electroconductive adhesive film, method for the production thereof, and semiconductor devices}
반도체 칩을 상호연결 기판에 연결시키기 위한 플립-칩 방법(flip-chip method)은 반도체 칩의 증가하는 소규모화 및 높은 핀 갯수와 관련되어 자주 사용되어지고 있다. 이러한 연결 방법에서 한가지 문제점은 반도체 칩 및 상호연결 기판의 열 팽창 계수가 서로 달라서 열 쇼크에 노출될 때 열 스트레스를 생성하여 신뢰도를 저하시킬 수 있다는 점이다. 따라서, 반도체 칩이 솔더볼(solder ball)에 의해 상호연결 기판에 연결된 반도체 소자의 경우에는 열 스트레스를 완화시키는 수단에 의해 반도체 칩과 상호연결 기판 사이에 수지[언더필(underfill) 재료로 알려짐]를 밀봉시킨다. 그러나, 이러한 방법은 탑재(mounting) 공정을 확대시키고 따라서 비용이 높아지게 된다.
이러한 점에서, 일본 공개특허공보 제(소)63-86322호(제86,322/1988호) 및 제63-86536호(제86,536/1988호)에는 전기 절연성 접착제 층 내에 기둥 모양의 도체가 규정된 배열로 끼워져 있는 이방성 전도성 접착 필름이 교시되어 있다. 이들 도체는 압축 결합시 층 두께를 통해 연속성을 제공하면서 층의 평면 내에서 절연되는 방식으로 끼워져 있다. 그러나, 반도체 칩을 이의 상호연결 기판에 연결시키는 데에 상기한 이방성 전도성 접착 필름을 사용하더라도 열 쇼크에 의해 상호연결의 신뢰도는 여전히 감소된다.
본 발명의 목적은 전자 부품, 예를 들면, 반도체 칩의 상호연결 기판 위에서의 신뢰도 높은 전기적 연결을 가능케 하는 이방성 전도성 접착 필름을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 이러한 필름의 효과적인 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 전자 부품, 예를 들면, 반도체 칩이 상기 필름에 의해 상호연결 기판 위에 전기적으로 연결되어 있는, 열 쇼크에 노출시 뛰어난 스트레스 완화를 나타내는 신뢰성 있는 반도체 소자에 관한 것이다.
본 발명은 이방성 전도성 접착 필름, 이의 제조방법 및 반도체 소자에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 상호연결 기판 상의 전자 부품, 예를 들면, 반도체 칩의 신뢰성 높은 전기적 연결을 가능케 하는 이방성 전도성 접착 필름에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 필름의 효과적인 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 상기 필름에 의해 상호연결 기판 위에 전기적으로 연결된 전자 부품, 예를 들면, 반도체 칩을 포함하는, 열 쇼크에 노출시 뛰어난 스트레스 완화를 나타내는 신뢰성 있는 반도체 소자에 관한 것이다.
도 1은 양 면에 보호 필름이 도포된 전기 절연성 접착 필름의 투시도이다.
도 2는 스루홀을 갖춘 전기 절연성 접착 필름의 투시도이다.
도 3은 스루홀을 전도성 엘라스토머 조성물로 충전시킨 후의 이방성 전도성 접착 필름의 투시도이다.
도 4는 두 면에 도포된 보호 필름을 박리시킨 후의 이방성 전도성 접착 필름의 투시도이다.
도 5는 이방성 전도성 접착 필름을 사용하여 반도체 칩과 상호연결 기판을전기적으로 연결시켜서 제조한 반도체 소자의 단면도이다.
참조 번호
1 ------- 전기 절연성 엘라스토머
2 ------- 보호 필름
3 ------- 스루홀
4 ------- 전도성 엘라스토머 조성물
5 ------- 전도성 엘라스토머
6 ------- 반도체 칩
7 ------- 터미날
8 ------- 상호연결 기판
9 ------- 상호연결 패드
본 발명에 따르는 이방성 전도성 접착 필름에서 전기 절연성 엘라스토머는 150℃에서의 탄성 계수가 100메가파스칼(MPa) 이하, 특히 바람직하게는 10MPa 이하이다. 150℃에서의 전기 절연성 엘라스토머의 탄성 계수가 100MPa을 초과하는 경우, 반도체 칩의 터미날과 상호연결 기판의 상호연결 패드 사이의 신뢰성 있는 전기적 연결을 수득할 수 없다. 이러한 전기 절연성 엘라스토머에는, 예를 들면, 에폭시 수지 엘라스토머, 아크릴 수지 엘라스토머, 폴리이미드 수지 엘라스토머 또는 실리콘 엘라스토머가 있다. 예를 들면, 일본 공개특허공보 제2000-357697호(제357,697/2000호)에 교시되어 있는 에폭시 수지 엘라스토머 필름및 폴리이미드 수지 엘라스토머 필름은 본 발명에 따르는 이방성 전도성 접착 필름에서의 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름에 사용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 일본 공개특허공보 제(평)11-12546호(제12,546/1999호) 및 제2001-19933호(제19,933/2001호)에 교시되어 있는 실리콘 엘라스토머 필름도 본 발명에 따르는 이방성 전도성 접착 필름에서의 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름에 사용할 수 있다. 전기 절연성 엘라스토머의 저항은 바람직하게는 1×106ohm-㎝ 이상, 더욱 바람직하게는 1×108ohm-㎝ 이상이다. 저항이 1×106ohm-㎝ 이하인 경우, 우수한 이방성의 전도 특성을 수득할 수 없다. 더욱 상세하게, 이러한 접착 필름은 경화성 엘라스토머 조성물을 가교결합시켜 제조하며 가교결합의 정도에 따라 겔 또는 고무의 형태를 갖는다. 실리콘 엘라스토머는 열 쇼크에 노출시 스트레스 완화를 나타내기 때문에, 전기 절연성 엘라스토머에는 실리콘 엘라스토머가 바람직하다. 접착 필름의 두께는 결정적이지 않지만, 접착 필름은 바람직하게는 1 내지 5,000마이크로미터(㎛), 더욱 바람직하게는 5 내지 1,000㎛, 특히 바람직하게는 5 내지 500㎛이다.
전기 절연성 엘라스토머가 실리콘 엘라스토머인 경우, 접착 필름의 바람직한 제조방법은 경화성 실리콘 엘라스토머 조성물에 의해 제공되는 경화물로부터 박리가능하며 경화물보다 더 큰 유전 상수를 갖는 기판들 사이의 경화성 실리콘 엘라스토머 조성물을 가교결합시키는 방법을 포함한다. 이들 박리가능한 기판의 예로는 폴리에테르 설폰 수지, 트리아세톡시셀룰로스, 폴리이미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 에폭시 수지, 페놀계 수지 및 폴리아미드 수지와 같은 유기 수지를 들 수 있다. 이들 유기 수지의 기판은 유기 수지만을 포함하거나, 표면 또는 내부에 유기 수지를 갖는 복합 기판일 수 있다. 고려중에 있는 기판의 형상은 중요하지 않으며, 기판은, 예를 들면, 블록, 판 또는 필름일 수 있다. 특히 기판이 필름인 경우, 접착 필름용 보호 필름으로서 사용될 수 있다. 이 후, 보호 필름은 반도체 칩이 상호연결 기판에 접착되었을 때 박리된다. 접착 필름은 이러한 보호 필름으로부터 다른 형태의 보호 필름으로 전달될 수도 있다. 이러한 제2 보호 필름의 유전 상수는 중요하지 않으며, 제2 보호 필름의 예로는 불소 수지, 폴리에틸렌 수지 또는 폴리프로필렌 수지의 유기 수지 필름을 들 수 있다.
고려중에 있는 접착 필름은, 예를 들면, 다우 코닝 도레이 실리콘 캄파니, 리미티드(Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.)사로부터 제품명 FA60 및 FA2000으로 시판중이다.
본 발명에 따르는 이방성 전도성 접착 필름은 전기 절연성 엘라스토머와 전도성 엘라스토머를 함유하고, 당해 전도성 엘라스토머는 당해 이방성 전도성 접착 필름의 두께 방향을 횡단하고 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름면 내에서는 절연된다. 본 발명에 따르는 이방성 전도성 접착 필름에서 전도성 엘라스토머는 150℃에서의 탄성 계수가 100메가파스칼(MPa) 이하, 특히 바람직하게는 10MPa 이하이다. 150℃에서의 전도성 엘라스토머의 탄성 계수가 100MPa을 초과하는 경우, 반도체 칩의 터미날과 상호연결 기판의 상호연결 패드 사이의 신뢰성 있는 전기적 연결을 수득할 수 없다. 그리고, 전도성 엘라스토머의 저항은 바람직하게는 1ohm-㎝ 이하, 더욱 바람직하게는 1×10-2ohm-㎝ 이하이다. 저항이 1ohm-㎝을 초과하는 경우, 우수한 이방성 전도성을 수득할 수 없다. 전도성 엘라스토머의 높이는 접착 필름의 두께와 동일하거나, 전도성 엘라스토머가 융기를 형성하도록 돌출될 수 있다. 전도성 엘라스토머의 연결 면적의 크기는 반도체 칩 상의 터미날 및 상호연결 기판 상의 상호연결 패드의 크기 및 간격에 따라 좌우되기 때문에, 본 명세서에서 구체적으로 정의하지 않는다. 전도성 엘라스토머의 형상도 중요하지 않으며, 전도성 엘라스토머는, 예를 들면, 원통 기둥, 사각 기둥, 원뿔대, 사변형 피라미드, 실 또는 리본 형상일 수 있고, 원통 기둥 형상이 바람직하다.
전도성 엘라스토머의 예로는 전도성 에폭시 수지 엘라스토머, 전도성 아크릴 수지 엘라스토머, 전도성 폴리이미드 수지 엘라스토머 또는 전도성 실리콘 엘라스토머를 들 수 있다. 전도성 실리콘 엘라스토머는 반도체 칩과 상호연결 기판을 서로 연결할 때 반도체 칩 상의 터미날과 상호연결 기판 상의 상호연결 패드를 쉽게 정합시켜 접착시키고, 또한 접착 필름에 의한 반도체 칩 및 상호연결 기판에의 접착을 용이하게 하므로 바람직하다. 전도성 실리콘 엘라스토머는, 예를 들면, 전도성 실리콘 고무 또는 전도성 실리콘 겔일 수 있다.
전도성 엘라스토머가 전도성 실리콘 엘라스토머인 경우, 전도성 실리콘 엘라스토머는 예를 들면 일본 공개특허공보 제(평)3-170581호(제70,581/1991호)에 교시되어 있는 전도성 실리콘 고무 조성물을 경화시켜 제조할 수 있다. 이러한 전도성 실리콘 고무 조성물은 금속 분말, 예를 들면, 금, 은, 니켈, 구리 분말 등, 또는 이러한 금속으로 도금되거나 증착된 미세분말을 함유하는 경화성 실리콘 고무 조성물이다. 이러한 형태의 전도성 실리콘 고무 조성물은, 예를 들면, 다우 코닝 도레이 실리콘 캄파니, 리미티드사가 제품명 DA6524 및 DA6525로 시판중이다.
전도성 엘라스토머는 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름의 두께 방향을 횡단하지만, 당해 접착 필름면 내에서는 절연된다. 전도성 엘라스토머의 배열 또는 위치는 바람직하게는 반도체 칩 상의 터미날 및 상호연결 기판 상의 상호연결 패드의 배열 또는 위치와 일치한다.
이방성 전도성 접착 필름의 제조방법은, 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름의 두께를 횡단하는 스루홀을 형성시키고, 스루홀을 전도성 엘라스토머 조성물로 충전시킨 다음, 스루홀을 충전시킨 후에 전도성 엘라스토머 조성물을 경화시켜 전도성 엘라스토머를 형성시킴을 특징으로 한다.
전기 절연성 엘라스토머의 예로는 상기한 바와 같이 에폭시 수지 엘라스토머, 아크릴 수지 엘라스토머, 폴리이미드 수지 엘라스토머 또는 실리콘 엘라스토머를 들 수 있다. 실리콘 엘라스토머는 열 쇼크에 노출시 스트레스 완화를 나타내기 때문에, 전기 절연성 엘라스토머로서 바람직하다.
이 후, 본 발명의 방법에서는 접착 필름의 두께를 횡단하는 스루홀이 형성된다. 스루홀의 형성 방법은 펀칭, 레이저 가공, 마이크로드릴을 사용한 드릴링 및 화학적 에칭을 예로 들 수 있다. 펀칭 및 레이저 가공이 특히 바람직하다. 스루홀을 갖는 접착 필름은 스루홀을 형성하게 될 핀이 미리 제공된 금형을 사용하여 제조될 수도 있다. 금형의 내부 표면에 경화성 실리콘 조성물에 의해 제공되는 경화물로부터 탈착가능하고 상기 경화물보다 더 큰 유전 상수를 갖는 기판을 제공한 후 경화성 실리콘 조성물을 이러한 금형에 도입하고 경화시킨다. 스루홀은 바람직하게는 반도체 칩의 터미날 및 상호연결 기판의 상호연결 패드의 위치 또는 배열과 일치하도록 형성된다.
접착 필름 내에 형성된 스루홀은 이 후 전도성 엘라스토머 조성물로 충전된다. 이러한 전도성 엘라스토머 조성물은 전도성 에폭시 수지 엘라스토머 조성물, 전도성 아크릴 수지 엘라스토머 조성물, 전도성 폴리이미드 수지 엘라스토머 조성물, 또는 전도성 실리콘 엘라스토머 조성물로 예시될 수 있다. 전도성 실리콘 엘라스토머 조성물은 반도체 칩과 상호연결 기판을 서로 연결할 때 반도체 칩 상의 터미날과 상호연결 기판 상의 상호연결 패드를 쉽게 정합시켜 접착시키고, 또한 접착 필름에 의한 반도체 칩 및 상호연결 기판에의 접착을 용이하게 하므로 바람직하다. 전도성 실리콘 엘라스토머 조성물은, 예를 들면, 전도성 실리콘 고무 조성물 또는 전도성 실리콘 겔 조성물일 수 있다.
접착 필름 내에 만들어진 스루홀을 전도성 엘라스토머 조성물로 충전시키는 방법의 예로는 전도성 엘라스토머 조성물을 접착 필름 위에 피복시킨 후 스퀴지 (squeegee)를 사용하여 스루홀을 전도성 엘라스토머 조성물로 충전시키는 것이다. 스루홀 내에 충전된 전도성 엘라스토머 조성물은 경화되어야 한다. 전도성 조성물이 열-경화성 조성물인 경우에는 150℃ 이하의 온도에서 수분간 경화시키는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 방법은 도면을 참고로 설명하기로 한다. 도 1은 전기 절연성 엘라스토머(1)의 양 면에 접착된 보호 필름(2)을 포함하는 접착 필름을 도시한 것이다. 펀칭, 레이저 가공, 마이크로드릴을 사용한 드릴링, 화학적 에칭 등에 의해 상기 접착 필름 내에 스루홀 3의 융기를 형성하면 도 2에 예시된 접착 필름이 제공된다. 도 3에 예시된 접착 필름은 스루홀(3)을 갖춘 접착 필름을 전도성 엘라스토머 조성물로 피복시킨 후 스퀴지를 사용하여 스루홀을 충전시켜서 제공한다. 스루홀에 충전된 전도성 엘라스토머 조성물을 경화시켜 전도성 엘라스토머 조성물을 형성하여야 한다. 도 4는 보호 필름을 박리하여 수득한 이방성 전도성 접착 필름을 예시한다.
본 발명에 따르는 반도체 소자는 반도체 칩의 터미날이 상기한 이방성 전도성 접착 필름에 의해 상호연결 기판의 상호연결 패드에 전기적으로 연결됨을 특징으로 한다. 더욱 상세하게, 본 발명의 반도체 소자에서 반도체 칩 상의 복수개의 터미날(결합 패드) 및 상호연결 기판 상의 상호연결 패드(상기 상호연결 패드는 상기 터미날에 대응하도록 위치함)는 본 명세서에 기재된 이방성 전도성 접착 필름 내의 도체에 의해 전기적으로 연결되고; 반도체 칩 및 회로 기판도 접착 필름에 의해 서로 결합되어 있다. 따라서, 수득한 반도체 소자의 특징은 열 쇼크에 노출시 스트레스를 완전히 완화시킬 수 있다는 것이다.
도 5는 본 발명의 반도체 소자의 일례에 대한 단면도를 예시한다. 본 발명의 반도체 소자에서 반도체 칩(6)의 터미날(7)은 이방성 전도성 접착 필름 내의 전도성 엘라스토머(5)에 의해 상호연결 기판(8)의 상호연결 패드(9)에 전기적으로 연결되어 있다. 반도체 칩(6) 및 상호연결 기판(8)도 전기 절연성 엘라스토머(1)를포함하는 접착 필름에 의해 서로 결합되어 있다. 이러한 반도체 소자의 예로는 반도체 칩이 에폭시 수지형 상호연결 기판, 폴리이미드 수지형 상호연결 기판, 유리 상호연결 기판 또는 BT 수지형 상호연결 기판에 연결되어 있는 소자[예: COX로 알려진 베어 칩(bare chip)-탑재 소자]; FC-BGA 반도체 칩이 상호연결 기판에 연결되어 있는 소자; 및 랜드 그리드 어레이(LGA)와 같은 전자 부품이 상기한 바와 같이 회로 기판에 연결되어 있는 소자를 들 수 있다. 다른 예로는 상기한 에폭시형 인쇄 기판이 폴리이미드형 연질 회로 기판에 연결되어 있는 소자가 포함된다.
본 발명에 따르는 반도체 소자의 제조방법은 결정적이지 않다. 제조의 일례로, 이방성 전도성 접착 필름을 먼저 반도체 칩에 접착시키고, 회로 기판을 이에 접착(또는 이방성 전도성 접착 필름을 먼저 회로 기판에 접착시킨 후 반도체 칩을 이에 접착시킴)시킨 다음, 200℃ 이하의 온도로 가열한다. 가열은 상기한 이방성 전도성 접착 필름이 사이에 끼워져 서로 가압-결합된 반도체 칩 및 상호연결 기판의 순서로 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 이방성 전도성 접착 필름은 접착 필름의 두께를 가로지르고 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름의 평면 내에서 절연되는 전도성 엘라스토머를 함유하고, 전도성 엘라스토머 및 전기 절연성 엘라스토머는 모두 150℃에서 탄성 계수가 100MPa 이하임을 특징으로 한다.
본 발명의 이방성 전도성 접착 필름을 제조하는 방법은 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름의 두께를 횡단하는 스루홀(through holes)을 형성하고, 스루홀을 전도성 엘라스토머 조성물로 충전시킨 다음, 스루홀을 충전시킨 후 전도성 엘라스토머 조성물을 경화시켜 전도성 엘라스토머를 형성함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 반도체 소자는 반도체 칩의 터미날이 상기한 이방성 전도성 접착 필름에 의해 상호연결 기판의 상호연결 패드에 전기적으로 연결되어 있음을 특징으로 한다.
하기 방법을 사용하여 반도체 소자를 제조하고, 이들의 신뢰도를 평가한다. 물성에 대한 값들은 25℃에서 수득한다.
반도체 소자의 제조방법
반도체 소자는 다음과 같이 제조한다: 반도체 칩(터미날 갯수 = 100개) 및에폭시 수지의 상호연결 기판을 이들 사이에 끼워진 이방성 전도성 접착 필름과 서로 접착시키고; 1MPa의 힘으로 가압-결합시키면서 190℃에서 2초 동안 가열한 다음; 압력을 해제한 채 170℃에서 1시간 동안 추가로 가열한다.
반도체 소자의 신뢰도
10개의 반도체 소자에 대해 열 쇼크 시험을 1,000회 수행한다(1회=-55℃에서 30분간 유지한 직후 125℃에서 30분간 유지함).
외관: 현미경을 사용하여 반도체 소자의 외관을 관찰함으로써 균열 및 계면 박리와 같은 결함의 존재/부재를 평가한다.
연속 저항: 연속 저항은 10개의 반도체 소자의 각 터미날에서 측정한다. 연속 저항은 저항값이 열 쇼크 시험 이전 값과 동일하거나 2배 이상일 때 불만족으로 평점한다.
방습성: 10개의 반도체 소자를 사용하여 135℃/85% RH에서 500시간 동안 고가속 스트레스 시험(HAST)을 수행한다. 이 후, 반도체 소자의 각 터미날 상에서 연속 저항 시험을 수행하고, 개개의 터미날을 통한 누설 전류의 존재/부재를 측정한다. 방습성은 누설 전류가 측정될 시 불만족으로 평점한다.
실시예 1
한 면 위에 두께 50㎛의 폴리에테르 설폰(PES) 필름 및 나머지 한 면 위에 두께 35㎛의 PES 필름을 갖는 두께 50㎛의 전기 절연성 실리콘 고무 접착 필름[제품명 FA60, Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. 제조, 경도계=50(JIS K 6253에 명기된 A형 경도계를 사용), 150℃에서의 탄성 계수=1.8MPa, 25℃에서의 저항=1×1015ohm-㎝]을 펀칭함으로써 200㎛ 간격으로 스루홀(직경=100㎛)을 제조한다. 이 후, 이러한 접착 필름을 경화되어 실리콘 고무[경도계=83(JIS K 6253에 명기된 A형 경도계를 사용), 150℃에서의 탄성 계수=4MPa, 25℃에서의 저항=4×10-4ohm-㎝]를 생성할 수 있는 전도성 실리콘 고무 조성물(제품명 DA6524, Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. 제조)로 피복시키고, 이러한 전도성 실리콘 고무 조성물을 스퀴지를 사용하여 스루홀 내에 충전시킨다. 이 후, 150℃에서 1분간 가열하여 이방성 전도성 접착 필름을 수득한다.
반도체 소자의 제조는 먼저 이방성 전도성 접착 필름의 양쪽 표면에 접합되어 있는 PES 필름을 박리시킨 후, 반도체 칩과 상호연결 기판을 함께 결합시킴으로써 수행한다. 반도체 소자의 신뢰도를 표 1에 기록한다.
실시예 2
이산화탄소 레이저[YB-HCS01, 마츠시타 덴키 상교 카부시키 가이샤(Matsushita Denki Sangyo Kabushiki Kaisha)사 제조]를 사용하여, 한 면 위에 두께 50㎛의 폴리에테르 설폰(PES) 필름 및 다른 한 면 위에 두께 35㎛의 PES 필름을 갖는 두께 50㎛의 전기 절연성 실리콘 고무 접착 필름[제품명 FA60, 다우 코닝 도레이 실리콘 캄파니, 리미티드사 제조, 경도계=50(JIS K 6253에 명기된 A형경도계를 사용함), 150℃에서의 탄성 계수=1.8MPa, 25℃에서의 저항=1×1015ohm-㎝]에 200㎛ 간격으로 스루홀(직경=100㎛)을 제조한다. 이 후, 이러한 접착 필름을 경화되어 실리콘 고무[경도계=83(JIS K 6253에 명기된 A형 경도계를 사용), 150℃에서의 탄성 계수=4MPa, 25℃에서의 저항=4 ×10-4ohm-㎝]를 생성할 수 있는 전도성 실리콘 고무 조성물(제품명 DA6524, 다우 코닝 도레이 실리콘 캄파니, 리미티드사 제조)로 피복시키고, 이러한 전도성 실리콘 고무 조성물을 스퀴지를 사용하여 스루홀 내에 충전시킨다. 이 후, 150℃에서 1분간 가열하여 이방성 전도성 접착 필름을 수득한다.
반도체 소자의 제조는 먼저 이방성 전도성 접착 필름의 양쪽 표면에 접합되어 있는 PES 필름을 박리시킨 후, 반도체 칩과 상호연결 기판을 함께 결합시킴으로써 수행한다. 반도체 소자의 신뢰도를 표 1에 기록한다.
실시예 3
일본 공개특허공보 제2000-357697호(제357,697/2000호)에 기재되어 있는 실시예를 근거로 제조된, 한 면 위에 두께 50㎛의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 및 다른 한 면 위에 두께 50㎛의 PET 필름을 갖는 두께 50㎛의 전기 절연성 에폭시 수지 접착 필름(150℃에서의 탄성 계수=10MPa, 25℃에서의 저항=1×1014ohm-㎝)을 펀칭함으로써 200㎛ 간격으로 스루홀(직경=100㎛)을 제조한다. 그런 다음 이러한 접착 필름을 일본 공개특허공보 제(평)9-194813호(제194,813/1997호)에 기재되어 있는 실시예를 근거로 제조된, 경화되어 실리콘 에폭시 수지(150℃에서의 탄성 계수=30MPa, 25℃에서의 저항=8×10-3ohm-㎝]를 생성할 수 있는 전도성 에폭시 수지 조성물로 피복시키고, 이러한 전도성 에폭시 수지 조성물을 스퀴지를 사용하여 스루홀 내에 충전시킨다. 이 후, 150℃에서 1분간 가열하여 이방성 전도성 접착 필름을 수득한다.
반도체 소자의 제조는 먼저 이방성 전도성 접착 필름의 양쪽 표면에 접합되어 있는 PES 필름을 박리시킨 후 반도체 칩과 상호연결 기판을 함께 결합시킴으로써 수행한다. 반도체 소자의 신뢰도를 표 1에 기록한다.
비교실시예 1
실시예 1에서 사용한 이방성 전도성 접착 필름의 대용물로서, 일본 공개특허공보 제(소)63-86536호(제86,536/1988호)에 기재되어 있는 실시예를 근거로 이방성 전도성 접착 필름을 제조한다. 이러한 필름은 절연성 접착제로의 폴리아크릴레이트 수지(150℃에서의 탄성 계수=2500MPa) 및 Au, Cu 및 Au를 순서대로 도금하여 제조한 기둥 모양의 도체로 구성된다. 반도체 소자들을 250℃ 및 89g/핀에서 5초간 압축-결합시켜서 연결하여 제조한다. 이들 반도체 소자들의 신뢰도를 표 1에 기록한다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교실시예 1
외관 조사시 결함이 있는 것으로 발견된 반도체 소자의 개수 0/10 0/10 0/10 6/10
연속 저항 우수 우수 우수 불만족
방습성 우수 우수 우수 불만족
본 발명에 따르는 이방성 전도성 접착 필름은 상호연결 기판 상의 전자 부품, 예를 들면, 반도체 칩의 신뢰성 높은 전기적 연결을 제공할 수 있음을 특징으로 한다. 본 발명의 이방성 전도성 접착 필름의 제조방법은 상기 필름을 매우 효과적으로 제조할 수 있음을 특징으로 한다. 본 발명에 따르는 반도체 소자는 이의 상호연결 기판 위에 전자 부품, 예를 들면, 반도체 칩을 전기적으로 연결하는 데에 본 발명의 필름을 사용하기 때문에 열 쇼크에 노출시 뛰어난 신뢰도와 우수한 스트레스 완화를 나타냄을 특징으로 한다.

Claims (10)

  1. 전기 절연성 엘라스토머와 전도성 엘라스토머를 함유하고, 당해 전도성 엘라스토머는 이방성 전도성 접착 필름의 두께 방향을 횡단하고 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름면 내에서는 절연되며 전도성 엘라스토머와 전기 절연성 엘라스토머는 둘 다 150℃에서의 탄성 계수가 100MPa 이하임을 특징으로 하는, 이방성 전도성 접착 필름.
  2. 제1항에 있어서, 전기 절연성 엘라스토머의 저항이 1×106ohm-㎝ 이상이고 전도성 엘라스토머의 저항이 1ohm-㎝ 이하임을 특징으로 하는, 이방성 전도성 접착 필름.
  3. 제1항에 있어서, 전기 절연성 엘라스토머가 전기 절연성 실리콘 엘라스토머임을 특징으로 하는, 이방성 전도성 접착 필름.
  4. 제1항에 있어서, 전도성 엘라스토머가 전도성 실리콘 엘라스토머임을 특징으로 하는, 이방성 전도성 접착 필름.
  5. 1) 전기 절연성 엘라스토머를 포함하는 접착 필름의 두께 방향을 횡단하는스루홀(through holes)을 형성시키고,
    2) 스루홀을 전도성 엘라스토머 조성물로 충전시키고,
    3) 스루홀을 충전시킨 후에 전도성 엘라스토머 조성물을 경화시켜 전도성 엘라스토머를 형성시킴을 특징으로 하는, 이방성 전도성 접착 필름의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 전기 절연성 엘라스토머가 전기 절연성 실리콘 엘라스토머임을 특징으로 하는, 이방성 전도성 접착 필름의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 전도성 조성물이 전도성 실리콘 엘라스토머 조성물임을 특징으로 하는, 이방성 전도성 접착 필름의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 스루홀이 펀칭에 의해 형성됨을 특징으로 하는, 이방성 전도성 접착 필름의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 스루홀이 레이저 가공에 의해 형성됨을 특징으로 하는, 이방성 전도성 접착 필름의 제조방법.
  10. 반도체 칩의 터미날이 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 따르는 이방성 전도성 접착 필름에 의해 상호연결 기판의 상호연결 패드에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 반도체 소자.
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