KR20050123140A - 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 및 반도체 장치 - Google Patents

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KR20050123140A
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나오끼 나라
히데유끼 쟈끼
요시히로 미즈까미
요시노리 엔도
다까끼 가시하라
후미오 후루사와
마사끼 요시이
신스께 하기와라
미쯔오 가따요세
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Abstract

본 발명은 (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 필수 성분으로 하는 반도체 패키지의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 있어서, 상술한 무기 충전제 (C)의 평균 입경이 12㎛ 이하이고, 비표면적이 3.0 ㎡/g 이상인 반도체 밀봉용 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 및 반도체 장치{EPOXY RESIN MOLDING MATERIAL FOR SEALING USE AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 출원은 동출원인에 의해 먼저 된 일본 특허출원, 즉 특원 2003-103346호 (출원일 2003년 4월 7일), 특원 2003-103357호 (출원일 2003년 4월 7일), 특원 2003-103435호 (출원일 2003년 4월 7일), 특원 2003-103438호 (출원일 2003년 4월 7일) 및 특원 2003-103443호 (출원일 2003년 4월 7일)에 기초로 하는 우선권 주장을 동반한 것으로, 이들의 명세서를 참조하기 위하여 본원에 조합하여 넣기로 한다.
본 발명은 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 및 반도체 장치에 관한 것이다.
더 상세히 설명하면, 본 발명은 플립칩 실장용 언더필재로서 적합한 충전성이 우수한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상술한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의해 밀봉된 보이드 등의 성형 불량이나 내리플로우성, 내습성 등의 신뢰성이 양호한 플립칩 실장형의 반도체 장치에 관한 것이다.
종래부터 트랜지스터, IC 등의 전자 부품 장치의 소자 밀봉 분야에서는 생산성, 비용 등의 면에서 수지 밀봉이 주류가 되어 에폭시 수지 성형 재료가 널리 이용되고 있다. 그 이유로서는, 에폭시 수지가 전기 특성, 내습성, 내열성, 기계 특성, 인서트품과의 접착성 등 제반 특성의 밸런스가 양호하기 때문이다.
최근, 전자 부품의 프린트 배선판에의 고밀도 실장화가 진행되고 있음에 따라 반도체 장치는 종래의 핀 삽입형 패키지로부터 표면 실장형 패키지가 주류로 되어 있다. 표면 실장형 IC, LSI 등은 실장 밀도를 높게 하고 실장 높이를 낮게 하기 위해 박형, 소형의 패키지로 되어 있으며, 소자의 패키지에 대한 점유 체적이 커져 패키지의 두께는 매우 얇아졌다. 또한 소자의 다기능화, 대용량화에 따라서 칩 면적의 증대, 다핀화가 진행되고, 나아가서는 패드(전극) 수의 증대에 의해서 패드 피치의 축소화와 패드 치수의 축소화, 소위 좁은 패드 피치화도 진행되고 있다. 또한, 한층 더 소형 경량화에 대응하기 위해 패키지의 형태도 QFP(Quad Flat Package), SOP(Small Outline Package) 등의 점에서 보다 다핀화에 대응하기 쉬울 뿐만 아니라 보다 고밀도 실장이 가능한 CSP(Chip Size Package)나 BGA(Ball Grid Array)로 이행되어가고 있다. 이들 패키지는 최근 고속화, 다기능화를 실현하기 위해 페이스다운형, 적층(스택드, stacked)형, 플립칩형, 웨이퍼 레벨형 등, 새로운 구조의 것이 개발되고 있다.
플립칩 실장은 종래의 와이어 본딩을 대신하는 접속 기술이며, 반도체 칩의 패드 상에 땜납 범프를 부착시키고, 이 범프를 이용하여 배선판 상의 랜드와 접속시키는 것이다. 땜납 범프를 부착시킨 칩은 배선판 상에서 위치 정렬을 행한 후 리플로우에 의해 땜납이 용융되고, 셀프 얼라인먼트 프로세스를 거쳐서 전기적, 기계적인 접속이 형성된다. 이와 같이 실장된 디바이스에는 각종 신뢰성을 향상시킬 목적으로 땜납 범프로 접합된 칩/배선판의 간극에 언더필재가 주입된다. 이 땜납 범프가 배열된 좁은 간극을 보이드 등의 공극을 발생시키지 않고서 완전하게 충전시키기 위해서 언더필재에는 높은 충전성이 요구된다.
이러한 과제를 해결하기 위해 종래에는 비스페놀형 에폭시 수지를 주성분으로 하는 용제 또는 무용제계의 액상 타입의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 사용하고, 모세관 현상을 이용하여 칩/배선판의 간극에 침투시켜 경화시키는 방식이 취해져 왔다.
그런데, 액상 타입의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는 고가이기 때문에 비용 저감의 관점에서 고형 타입의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 사용한 진공 방식의 신규한 성형 기술이 플립칩의 언더필용으로 개발되고 있다. 그러나, 종래의 고형 타입의 성형 재료에서는 충전성이 낮아 보이드 등의 불량을 발생시키지 않고 밀봉하는 것이 곤란한 상황에 있다. 예를 들면, 파인 피치의 땜납 범프 등을 구비하는 차세대 플립칩형 반도체 장치의 제조에서, 종래의 고형 타입의 밀봉용 에폭시 수지를 이용하여 밀봉하는 경우, 직경 0.1mm 정도의 약간 큰 보이드의 발생에 기인하여 언더필부의 충전은 만족할 수 있는 것이 아니었다. 또한, 플립칩 실장형 반도체 장치에서의 파인화 즉, 범프 높이, 범프 피치의 저감이나, 또한 입출력 수 증대에 따른 범프 수, 칩 면적의 증대 등의 동향으로부터 금후에는 더 높은 충전성이 요구된다.
그 때문에, 플립칩 실장용 언더필재로서 적합한 충전성이 우수한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료가 요구되고 있었다. 또한 성형 불량이 없을 뿐만 아니라 내리플로우성 및 내습성 등의 신뢰성이 양호한 파인 피치의 땜납 범프 등을 구비하는 플립칩형 반도체 장치가 요구되고 있었다.
그런데, 첨단 분야의 반도체 장치로서, 종래 인서트로서 이용하여 온 리드 프레임 대신에 유기 기판이나 세라믹 기판 등에 소자를 복수개 탑재하고, 에폭시 수지 성형 재료를 이용하여 일괄 성형한 후 분리하는 MAP(Mold Array Package) 성형 방식이 확립되어 있다. 이 방법은 부재 비용의 저감과 생산성의 향상 면에서 성형 방식의 주류가 되고 있다. 이 경우, 소자의 고속화, 다기능화의 관점에서 소자와 배선의 커넥터로서 이용하고 있었던 Au선 대신에 소자에 땜납 볼을 부착하고, 땜납 볼을 이용하여 배선판 상의 랜드와 접속시키는 플립칩 실장이라 불리는 방법이 개발되어 있다. 땜납 볼을 부착시킨 칩은 배선판 상에서 위치 맞춤을 행한 후 리플로우에 의해 땜납이 용융되고, 셀프 얼라인먼트 프로세스를 거쳐서 전기적, 기계적인 접속이 형성된다.
그러나, 플립칩 실장은 소자 표면 및 땜납 볼부가 외기에 닿기 때문에 신뢰성이 현저히 저하된다. 그 때문에 상술한 MAP 성형 방식과 조합하여 신뢰성의 향상, 반도체의 소형화 및 고속화와 생산성 향상이 검토되고 있다.
플립칩 실장과 MAP 성형 방식을 조합하는 데 있어서의 문제점으로서, 성형 후의 기판 휘어짐 및 개별 부재 분리 후의 패키지 휘어짐을 들 수 있다. 기판 휘어짐은 성형 후의 반도체 개별 부재에의 분리 공정이나, 땜납 범프를 부착할 때에 현저히 지장을 초래하며, 또한, 패키지 휘어짐은 평탄성이 부족하기 때문에 배선판에의 실장 시에 접속 불량을 일으키게 된다.
이 문제를 해결하기 위해, 지금까지 소자 표면 및 땜납 볼부를 밀봉하는 기술로서 언더필재라 불리는 액상 수지를 충전하는 방법이 검토되고 있었다. 그러나, 액상 수지는 에폭시 수지 성형 재료에 비하여 고가이며, 수지 경화 완료 후의 기판 휘어짐이 발생되기 쉽다. 그 때문에, 생산성 향상을 목적으로 한 대형 기판의 밀봉에 대응할 수 없기 때문에, 저비용화와 치수 안정성이 우수한 에폭시 수지 성형 재료의 적용이 검토되기 시작하였다.
고형 타입의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 사용한 진공 방식의 신규한 성형 기술이 플립칩의 언더필용으로 개발되어 왔다. 그러나, 종래의 고형 타입의 성형 재료에서는 충전성 향상의 관점에서 SMD용 에폭시 수지 성형 재료보다도 충전제량을 줄이는 방법이 취해져 있기 때문에, 에폭시 수지 성형 재료 경화 후의 수축에 의해 기판 휘어짐 및 패키지 휘어짐이 발생되기 쉽다.
그 때문에, 플립칩 실장용의 언더필재로서 적합한 충전성을 유지하면서 밀봉 후의 기판 휘어짐 및 패키지 휘어짐이 저감되는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 및 이에 따라 밀봉된 보이드 등의 성형 불량이나 내리플로우성, 내습성 등의 신뢰성이 양호한 플립칩 실장형의 반도체 장치가 요구되고 있었다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 파인 피치의 범프를 갖고, 입출력 수(범프 수)가 많은 플립칩 실장형 반도체 장치의 밀봉에 적합한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료가 제공된다. 또한, 본 발명에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의해 밀봉된, 파인 피치의 범프를 갖고, 입출력 수(범프 수)가 많은 플립칩 실장형 반도체 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 플립칩 실장형 반도체 장치의 밀봉 후의 기판 휘어짐에 의해서 발생되는 생산상의 문제점 및 패키지 휘어짐에 의해 발생되는 배선판에의 실장 불량이 저감되는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료가 제공된다. 또한, 본 발명에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의해 밀봉된, 밀봉 후의 기판 휘어짐에 의해서 발생되는 생산상의 문제점 및 패키지 휘어짐에 의해서 발생되는 배선판에의 실장 불량이 저감되는 플립칩 실장형 반도체 장치가 제공된다.
<발명의 개시>
본 발명은 이하의 기재 사항에 관한 것이다.
1. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서,
상술한 무기 충전제 (C)는 평균 입경이 12㎛ 이하이고, 비표면적이 3.0 ㎡/g 이상인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
2. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서,
상술한 무기 충전제 (C)는 최대 입경이 63 ㎛ 이하이고, 입자경 20 ㎛ 이상의 무기 충전제를 5 중량％ 이상 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
3. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서,
상술한 (C) 무기 충전제는 평균 입경이 15㎛ 이하, 비표면적이 3.0 내지 6.0 ㎡/g이며,
(a1) 플립칩의 범프 높이가 150 ㎛ 이하,
(b1) 플립칩의 범프 피치가 500 ㎛ 이하,
(c1) 반도체 칩의 면적이 25㎟ 이상 및
(d1) 밀봉재의 총 두께가 2mm 이하
의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치에 이용되는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
4. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서,
상술한 (C) 무기 충전제의 비표면적은 3.0 내지 6.0 ㎡/g이며, (D) 커플링제를 더 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
5. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서,
상술한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는, TMA법에 기초한 유리 전이 온도가 150℃ 이상, JIS-K6911에 기초한 굽힘 탄성률이 19GPa 이하, JIS-K6911에 기초한 성형 수축률이 0.2％ 이하의 조건 중 적어도 하나의 조건을 충족시키는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
도 1은 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료(밀봉재)를 이용하여 밀봉한 플립칩형 BGA(언더필 타입)의 단면도를 나타낸다.
도 2는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료(밀봉재)를 이용하여 밀봉한 플립칩형 BGA(오버 몰드 타입)의 단면도를 나타낸다.
도 3은 배선판(1) 상에 땜납 범프(2)를 통하여 반도체 칩(3)을 배치했을 때의 상면도(일부 투시도)를 나타낸다.
도 4는 반도체 장치(플립칩 BGA)의 오버 몰드 일괄 밀봉(MAP 성형) 후의 (x) 단면도 및 (y) 상면도를 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 11: 배선판
2, 12: 땜납 범프
3, 13: 반도체 칩
4, 14: 밀봉재
5: 언더필부
a: 범프 높이
b: 범프 피치
c: 반도체 칩의 면적
d: 밀봉재의 총 두께
<발명을 실시하기 위한 바람직한 형태>
발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 특정한 무기 충전제를 필수 성분으로 하는 특정한 반도체 장치용의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 및 이것에 의해 밀봉된 반도체 장치에 의해 상기한 목적을 달성할 수 있다는 사실을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
(에폭시 수지)
본 발명에서 이용되는 (A) 에폭시 수지는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 일반적으로 사용되고 있는 것으로 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 오르토크레졸노볼락형 에폭시 수지, 트리페닐메탄 골격을 갖는 에폭시 수지를 비롯한 페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르신, 카테콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 페놀류 및 (또는) α-나프톨, β-나프톨, 디히드록시나프탈렌 등의 나프톨류와 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 벤즈알데히드, 살리실알데히드 등의 알데히드기를 갖는 화합물을 산성 촉매하에서 축합 또는 공축합시켜 얻어지는 노볼락 수지를 에폭시화한 것, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 알킬치환 또는 비치환의 비페놀 등의 디글리시딜에테르, 스틸벤형 에폭시 수지, 하이드로퀴논형 에폭시 수지, 프탈산, 다이머산 등의 다염기산과 에피클로로히드린의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 디아미노디페닐 메탄, 이소시아누르산 등의 폴리아민과 에피클로로히드린의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜아민형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔과 페놀류의 공축합 수지의 에폭시화물, 나프탈렌환을 갖는 에폭시 수지, 페놀 아랄킬 수지, 나프톨 아랄킬 수지 등의 아랄킬형 페놀 수지의 에폭시화물, 트리메틸올프로판형 에폭시 수지, 테르펜 변성 에폭시 수지, 올레핀 결합을 과아세트산 등의 과산으로 산화하여 얻어지는 선형 지방족 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 황 원자 함유 에폭시 수지 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 이용하거나 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
그 중에서도, 충전성 및 내리플로우성의 관점에서는 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지 및 황 원자 함유 에폭시 수지가 바람직하고, 경화성의 관점에서는 노볼락형 에폭시 수지가 바람직하고, 저흡습성의 관점에서는 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지가 바람직하며, 내열성 및 휘어짐성이 낮은 관점에서는 나프탈렌형 에폭시 수지 및 트리페닐메탄형 에폭시 수지가 바람직하며, 이들 에폭시 수지 중 적어도 1종을 함유하고 있는 것이 바람직하다.
비페닐형 에폭시 수지로서는 예를 들어 하기 화학식 IV로 표현되는 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 비스페놀 F형 에폭시 수지로서는 예를 들면 하기 화학식 V로 표현되는 에폭시 수지 등이 들 수 있고, 스틸벤형 에폭시 수지로서는 예를 들면 하기 화학식 Ⅵ으로 표현되는 에폭시 수지 등을 들 수 있으며, 황 원자 함유 에폭시 수지로서는 예를 들면 하기 화학식 Ⅶ로 표현되는 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
(여기서, R1 내지 R8은 수소 원자 및 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기로부터 선택되고, 모두 동일하거나 상이할 수 있다. n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다.)
(여기서, R1 내지 R8은 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕실기, 탄소수 6 내지 10의 아릴기 및 탄소수 6 내지 10의 아랄킬기로부터 선택되고, 모두 동일하거나 상이할 수 있다. n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다.)
(여기서, R1 내지 R8은 수소 원자 및 탄소수 1 내지 5의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기로부터 선택되고, 모두 동일하거나 상이할 수 있다. n은 0 내지 10의 정수를 나타낸다.)
(여기서, R1 내지 R8은 수소 원자, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 10의 알킬기 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 10의 알콕시기로부터 선택되고, 모두 동일하거나 상이할 수 있다. n은 0 내지 3의 정수를 나타낸다.)
상기 화학식 Ⅳ로 표현되는 비페닐형 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)비페닐 또는 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라메틸비페닐을 주성분으로 하는 에폭시 수지, 에피클로로히드린과 4,4'-비페놀 또는 4,4'-(3,3',5,5'-테트라메틸)비페놀을 반응시켜 얻어지는 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라메틸비페닐을 주성분으로 하는 에폭시 수지가 바람직하다.
상기 화학식 V로 표현되는 비스페놀 F형 에폭시 수지로서는, 예를 들면, R1, R3, R6 및 R8이 메틸기이고, R2, R4, R5 및 R7이 수소 원자이며, n=0을 주성분으로 하는 YSLV-80XY(신닛데쯔가가꾸사 제조 상품명)가 시판품으로서 입수 가능하다.
상기 화학식 Ⅵ으로 표현되는 스틸벤형 에폭시 수지는 원료인 스틸벤계 페놀류와 에피클로로히드린을 염기성 물질 존재하에서 반응시켜 얻을 수 있다. 이 원료인 스틸벤계페놀류로서는, 예를 들면 3-t-부틸-4,4'-디히드록시-3', 5,5'-트리메틸스틸벤, 3-t-부틸-4,4'-디히드록시-3',5',6-트리메틸스틸벤, 4,4'-디히드록시-3,3',5,5'-테트라메틸스틸벤, 4,4'-디히드록시-3,3'-디-t-부틸-5,5'-디메틸스틸벤, 4,4'-디히드록시-3,3'-디-t-부틸-6,6'-디메틸스틸벤 등을 들 수 있고, 그 중에서도 3-t-부틸-4,4'-디히드록시-3',5,5'-트리메틸스틸벤 및 4,4'-디히드록시-3,3', 5,5'-테트라메틸스틸벤이 바람직하다. 이들 스틸벤형 페놀류는 단독으로 이용하거나 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
상기 화학식 Ⅶ로 표현되는 황 원자 함유 에폭시 수지 중에서도, R2, R3, R6 및 R7이 수소 원자이고, R1, R4, R5 및 R8이 알킬기인 에폭시 수지가 바람직하며, R2, R3, R6 및 R7이 수소 원자이고, R1 및 R8이 t-부틸기며, R4 및 R5가 메틸기인 에폭시 수지가 보다 바람직하다. 이러한 화합물로서는, YSLV-120TE(신닛데쯔가가꾸사 제조) 등이 시판품으로서 입수 가능하다.
이들 에폭시 수지는 어느 하나 1종을 단독으로 이용하거나 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있지만, 그 배합량은 그 성능을 발휘하기 위해 에폭시 수지 전량에 대하여 모두 20 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 30 중량％ 이상이 보다 바람직하며, 50 중량％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
노볼락형 에폭시 수지로서는, 예를 들면 하기 화학식 Ⅷ로 표현되는 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
(여기서, R은 수소 원자 및 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기로부터 선택되며, n은 0 내지 10의 정수를 나타낸다.)
상기 화학식 Ⅷ로 표현되는 노볼락형 에폭시 수지는 노볼락형 페놀 수지에 에피클로로히드린을 반응시킴으로써 용이하게 얻어진다. 그 중에서도, 화학식 Ⅷ 중의 R로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, 이소부틸기 등의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1 내지 10의 알콕실기가 바람직하고, 수소 원자 또는 메틸기가 보다 바람직하다. n은 0 내지 3의 정수가 바람직하다. 상기 화학식 Ⅷ로 표현되는 노볼락형 에폭시 수지 중에서도 오르토크레졸노볼락형 에폭시 수지가 바람직하다.
노볼락형 에폭시 수지를 사용하는 경우, 그 배합량은 그 성능을 발휘하기 위해 에폭시 수지 전량에 대하여 20 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 30 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
디시클로펜타디엔형 에폭시 수지로서는, 예를 들면 하기 화학식 Ⅸ로 표현되는 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
(여기서, R1 및 R2는 수소 원자 및 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기로부터 각각 독립되게 선택되며, n은 0 내지 10의 정수를 나타내고, m은 0 내지 6의 정수를 나타낸다.)
상기 화학식 Ⅸ 중의 R1로서는, 예를 들면, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, t-부틸기 등의 알킬기, 비닐기, 알릴기, 부테닐기 등의 알케닐기, 할로겐화 알킬기, 아미노기 치환 알킬기, 머캅탄기 치환 알킬기 등의 탄소수 1 내지 5의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기를 들 수 있으며, 그 중에서도 메틸기, 에틸기 등의 알킬기 및 수소 원자가 바람직하고, 메틸기 및 수소 원자가 보다 바람직하다. R2로서는, 예를 들면, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, t-부틸기 등의 알킬기, 비닐기, 알릴기, 부테닐기 등의 알케닐기, 할로겐화 알킬기, 아미노기 치환 알킬기, 머캅탄기 치환 알킬기 등의 탄소수 1 내지 5의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기를 들 수 있으며, 그 중에서도 수소 원자가 바람직하다.
디시클로펜타디엔형 에폭시 수지를 사용하는 경우, 그 배합량은 그 성능을 발휘하기 위해 에폭시 수지 전량에 대하여 20 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 30 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
나프탈렌형 에폭시 수지로서는 예를 들면 하기 화학식 Ⅹ으로 표현되는 에폭시 수지 등을 들 수 있으며, 트리페닐메탄형 에폭시 수지로서는 예를 들면 하기화학식 XI로 표현되는 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
(여기서, R1 및 R3은 수소 원자 및 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 12의 1가의 탄화수소기로부터 선택되며, 각각 모두 동일하거나 상이할 수 있다. p는 1 또는 0이고, l, m은 각각 0 내지 11의 정수이며, (l+m)이 1 내지 11의 정수이고, (l+p)가 1 내지 12의 정수가 되도록 선택된다. i는 0 내지 3의 정수, j는 0 내지 2의 정수, k는 0 내지 4의 정수를 나타낸다.)
상기 화학식 Ⅹ으로 표현되는 나프탈렌형 에폭시 수지로서는, l개의 구성 단위 및 m개의 구성 단위를 랜덤하게 포함하는 랜덤 공중합체, 상호 포함하는 상호 공중합체, 규칙적으로 포함하는 공중합체, 블록 형상으로 포함하는 블록 공중합체를 들 수 있고, 이들 중 어느 1종을 단독으로 이용하거나, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
(여기서, R은 수소 원자 및 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기로부터 선택되고, n은 1 내지 10의 정수를 나타낸다.)
이들 에폭시 수지는 어느 하나 1종을 단독으로 이용하거나 양자를 조합하여 이용할 수도 있지만, 그 배합량은 그 성능을 발휘하기 위해서 에폭시 수지 전량에 대하여 모두 20 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 30 중량％ 이상이 보다 바람직하며, 50 중량％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기한 비페닐형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 황 원자 함유 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지 및 트리페닐메탄형 에폭시 수지는 어느 것이나 1종을 단독으로 이용하거나 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있지만, 그 배합량은 에폭시 수지 전량에 대하여 모두 50 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 60 중량％ 이상이 보다 바람직하며, 80 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
본 발명에서 이용되는 (A) 에폭시 수지의 150℃에서의 용융 점도는 충전성의 관점에서 2 포이즈 이하가 바람직하고, 1 포이즈 이하가 보다 바람직하며, 0.5 포이즈 이하가 보다 바람직하다. 여기서, 용융 점도란 ICI 콘플레이트 점도계로 측정한 점도를 나타낸다.
(경화제)
본 발명에서 이용되는 (B) 경화제는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 일반적으로 사용되고 있는 것으로 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 페놀, 크레졸, 레조르신, 카테콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 페닐페놀, 아미노페놀 등의 페놀류 및 (또는) α-나프톨, β-나프톨, 디히드록시나프탈렌 등의 나프톨류와 포름알데히드, 벤즈알데히드, 살리실알데히드 등의 알데히드기를 갖는 화합물을 산성 촉매하에서 축합 또는 공축합시켜 얻어지는 노볼락형 페놀 수지, 페놀류 및 (또는) 나프톨류와 디메톡시파라크실렌 또는 비스(메톡시메틸)비페닐로부터 합성되는 페놀·아랄킬 수지, 나프톨·아랄킬 수지 등의 아랄킬형 페놀 수지, 페놀류 및 (또는) 나프톨류와 시클로펜타디엔으로부터 공중합에 의해 합성되는 디클로로펜타디엔형 페놀노볼락수지, 나프톨노볼락 수지 등의 디클로로펜타디엔형 페놀 수지, 테르펜 변성 페놀 수지 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 이용하거나 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
그 중에서도, 난연성의 관점에서는 비페닐형 페놀 수지가 바람직하고, 내리플로우성 및 경화성의 관점에서는 아랄킬형 페놀 수지가 바람직하고, 저흡습성의 관점에서는 디시클로펜타디엔형 페놀 수지가 바람직하고, 내열성, 저팽창율 및 휘임성이 낮은 관점에서는 트리페닐메탄형 페놀 수지가 바람직하고, 경화성의 관점에서는 노볼락형 페놀 수지가 바람직하며, 이들 페놀 수지 중 적어도 1종을 함유하고 있는 것이 바람직하다.
비페닐형 페놀 수지로서는, 예를 들면 하기 화학식 XⅡ로 표현되는 페놀 수지 등을 들 수 있다.
상기 화학식 XⅡ 중의 R1 내지 R9는 모두 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, 이소부틸기 등의 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1 내지 10의 알콕실기, 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 등의 탄소수 6 내지 10의 아릴기 및 벤질기, 펜에틸기 등의 탄소수 6 내지 10의 아랄킬기로부터 선택되고, 그 중에서도 수소 원자와 메틸기가 바람직하다. n은 0 내지 10의 정수를 나타낸다.
상기 화학식 XⅡ로 표현되는 비페닐형 페놀 수지로서는, 예를 들면 R1 내지 R9가 모두 수소 원자인 화합물 등을 들 수 있고, 그 중에서도 용융 점도의 관점에서 n이 1 이상의 축합체를 50 중량％ 이상 포함하는 축합체의 혼합물이 바람직하다. 이와 같은 화합물로서는, MEH-7851(메이와가세이사 제조 상품명)이 시판품으로서 입수 가능하다.
비페닐형 페놀 수지를 사용하는 경우, 그 배합량은 그 성능을 발휘하기 위해 경화제 전량에 대하여 30 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 50 중량％ 이상이 보다 바람직하며, 60 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
아랄킬형 페놀 수지로서는, 예를 들면 페놀·아랄킬 수지, 나프톨·아랄킬 수지 등을 들 수 있고, 하기 화학식 XⅢ으로 표현되는 페놀·아랄킬 수지가 바람직하며, 화학식 XⅢ 중의 R이 수소 원자이고, n의 평균값이 0 내지 8인 페놀·아랄킬 수지가 보다 바람직하다. 구체예로서는, p-크실렌형 페놀·아랄킬 수지, m-크실렌형페놀·아랄킬 수지 등을 들 수 있다. 이들 아랄킬형·페놀 수지를 이용하는 경우, 그 배합량은 그 성능을 발휘하기 위해 경화제 전량에 대하여 30 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 50 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
(여기서, R은 수소 원자 및 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기로부터 선택되고, n은 0 내지 10의 정수를 나타낸다.)
디시클로펜타디엔형 페놀 수지로서는, 예를 들면 하기 화학식 XⅣ로 표현되는 페놀 수지 등을 들 수 있다.
(여기서, R1 및 R2 는 수소 원자 및 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기로부터 각각 독립적으로 선택되고, n은 0 내지 10의 정수를 나타내며, m은 0 내지 6의 정수를 나타낸다.)
디시클로펜타디엔형 페놀 수지를 이용하는 경우, 그 배합량은 그 성능을 발휘하기 위해 경화제 전량에 대하여 30 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 50 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
트리페닐메탄형 페놀 수지로서는, 예를 들면 하기 화학식 XV로 표현되는 페놀 수지 등을 들 수 있다.
(여기서, R은 수소 원자 및 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환의 1가의 탄화수소기로부터 선택되고, n은 1 내지 10의 정수를 나타낸다.)
트리페닐메탄형 페놀 수지를 이용하는 경우, 그 배합량은 그 성능을 발휘하기 위해 경화제 전량에 대하여 30 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 50 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
노볼락형 페놀 수지로서는, 예를 들면 페놀노볼락 수지, 크레졸노볼락 수지, 나프톨노볼락 수지 등을 들 수 있고, 그 중에서도 페놀노볼락 수지가 바람직하다. 노볼락형 페놀 수지를 이용하는 경우, 그 배합량은 그 성능을 발휘하기 위해 경화제 전량에 대하여 30 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 50 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
상기한 비페닐형 페놀 수지, 아랄킬형 페놀 수지, 디시클로펜타디엔형 페놀 수지, 트리페닐메탄형 페놀 수지 및 노볼락형 페놀 수지는 어느 것이나 1종을 단독으로 이용하거나 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있지만, 그 배합량은 경화제 전량에 대하여 모두 60 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 80 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
본 발명에서 이용되는 (B) 경화제의 150℃에서의 용융 점도는 충전성의 관점에서 2 포이즈 이하가 바람직하고, 1 포이즈 이하가 보다 바람직하다. 여기서, 용융 점도란 ICI 점도를 나타낸다.
(A) 에폭시 수지와 (B) 경화제와의 당량비 즉, 에폭시 수지 중의 에폭시기 수에 대한 경화제 중의 수산기 수의 비(경화제 중의 수산기 수/에폭시 수지 중의 에폭시기 수)는 특별히 제한은 없지만, 각각의 미반응분을 적게 억제하기 위해서 0.5 내지 2의 범위로 설정되는 것이 바람직하고, 0.6 내지 1.3이 보다 바람직하다. 성형성 및 내리플로우성이 우수한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 얻기 위해서는 0.8 내지 1.2의 범위로 설정되는 것이 더욱 바람직하다.
(무기 충전제)
본 발명에서 이용되는 (C) 무기 충전제는 흡습성, 선팽창 계수 저감, 열전도성 향상 및 강도 향상을 위해 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 배합되는 것으로, 예를 들면, 용융 실리카, 결정 실리카, 알루미나, 지르콘, 규산 칼슘, 탄산 칼슘, 티탄산 칼륨, 탄화 규소, 질화 규소, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 베릴리아, 지르코니아, 지르콘, 포스테라이트, 스테어타이트, 스피넬, 멀라이트, 티타니아 등의 분체 또는 이들을 구형화한 비즈, 유리 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 난연 효과가 있는 무기 충전제로서는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 붕산 아연, 몰리브덴산 아연 등을 들 수 있다.
이들 무기 충전제는 단독으로 이용하거나 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 그 중에서도, 충전성, 선 팽창 계수의 저감 관점에서는 용융 실리카가 고열 전도성의 관점에서는 알루미나가 바람직하고, 무기 충전제의 형상은 충전성 및 금형 마모성의 점에서 구형이 바람직하다.
본 발명에서 이용되는 (C) 무기 충전제는 그 평균 입경이 15㎛ 이하, 비표면적이 3.0 내지 6.0 ㎡/g인 것이 파인 피치의 범프를 갖는 플립칩 실장의 언더필 용도의 충전성을 만족시키는 관점에서는 바람직하다. 평균 입경은 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 8 ㎛ 이하이다. 15 ㎛를 초과한 경우에는 범프로 접합된 칩/배선판의 간극에 에폭시 수지 성형 재료가 주입되기 어렵게 되어, 충전성이 저하된다. 또한 비표면적은 보다 바람직하게는 3.5 내지 5.5㎡/g, 더욱 바람직하게는 4.0 내지 5.0 ㎡/g이다. 3.0 ㎡/g 미만 및 6.0 ㎡/g을 초과한 경우에는 범프로 접합된 칩/배선판의 간극 중에 보이드가 발생되기 쉬워져서 충전성이 저하된다.
또한 충전성의 관점에서는 (C) 무기 충전제의 조(粗) 입자분을 체에 의해 커트할 수 있다. 이 때 53㎛ 이상의 (C) 성분이 0.5 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 30 ㎛ 이상의 (C) 성분이 0.5 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 20 ㎛ 이상의 (C) 성분이 0.5 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
(C) 무기 충전제의 배합량은 충전성, 신뢰성의 관점에서 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 대하여 60 내지 95 중량％가 바람직하다. 70 내지 90 중량％가 보다 바람직하고, 75 내지 85 중량％가 더욱 바람직하다. 60 중량％ 미만이면 내리플로우성이 저하되는 경향이 있으며, 95 중량％를 초과하면 충전성이 저하되는 경향이 있다.
(커플링제)
본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에는 수지 성분과 충전제와의 접착성을 높이기 위해서 커플링제를 배합하는 것이 바람직하다. 커플링제로서는, 본 발명의 효과를 달성할 수 있는 범위 내에서 필요에 따라서 커플링제를 병용할 수 있다. 커플링제로서는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 일반적으로 사용되고 있는 것으로 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 1급 아미노기나 2급 아미노기 또는 3급 아미노기를 갖는 실란 화합물, 에폭시 실란, 머캅탄 실란, 알킬 실란, 페닐 실란, 우레이도 실란, 비닐 실란 등의 각종 실란계 화합물, 티탄계 화합물, 알루미늄 킬레이트류, 알루미늄/지르코늄계 화합물 등을 들 수 있다. 이들의 1종을 단독으로 이용하거나 2 종류 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
커플링제의 전체 배합량은 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 대하여 0.037 내지 4.75 중량％인 것이 바람직하고, 0.088 내지 2.3 중량％인 것이 보다 바람직하다. 0.037 중량％ 미만에서는 배선판과의 접착성이 저하되는 경향이 있으며, 4.75 중량％를 초과하면 휘발분이 많아져서 보이드 등 충전성에 관한 성형 불량이 발생되기 쉬워지는 경향이 있을 뿐만 아니라 패키지의 성형성이 저하되는 경향이 있다.
(2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제)
커플링제로서는, (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제가 바람직하지만, 본 발명의 효과를 달성할 수 있는 범위 내에서 필요에 따라서 기타 커플링제를 병용할 수 있다.
본 발명에서 이용되는 (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제는 분자 내에 2급 아미노기를 갖는 실란 화합물이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, γ-아닐리노프로필트리메톡시실란, γ-아닐리노프로필트리에톡시실란, γ-아닐리노프로필메틸디메톡시실란, γ-아닐리노프로필메틸디에톡시실란, γ-아닐리노프로필에틸디에톡시실란, γ-아닐리노프로필에틸디메톡시실란, γ-아닐리노메틸트리메톡시실란, γ-아닐리노메틸트리에톡시실란, γ-아닐리노메틸메틸디메톡시실란, γ-아닐리노메틸메틸디에톡시실란, γ-아닐리노메틸에틸디에톡시실란, γ-아닐리노메틸에틸디메톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필메틸디에톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필에틸디에톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필에틸디메톡시실란, γ-(N-메틸)아미노프로필트리메톡시실란, γ-(N-에틸)아미노프로필트리메톡시실란, γ-(N-부틸)아미노프로필트리메톡시실란, γ-(N-벤질)아미노프로필트리메톡시실란, γ-(N-메틸)아미노프로필트리에톡시실란, γ-(N-에틸)아미노프로필트리에톡시실란, γ-(N-부틸)아미노프로필트리에톡시실란, γ-(N-벤질)아미노프로필트리에톡시실란, γ-(N-메틸)아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-(N-에틸)아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-(N-부틸)아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-(N-벤질)아미노프로필메틸디메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-(β-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란, N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
그 중에서도 충전성의 관점에서는 하기 화학식 I로 표현되는 아미노실란 커플링제가 바람직하다.
(여기서, R1은 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 탄소수 1 내지 2의 알콕시기로부터 선택되고, R2는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 페닐기로부터 선택되며, R3은 메틸기 또는 에틸기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내며, m은 1 내지 3의 정수를 나타낸다.)
상기 화학식 I로 표현되는 아미노실란 커플링제로서는, 예를 들면 γ-아닐리노프로필트리메톡시실란, γ-아닐리노프로필트리에톡시실란, γ-아닐리노프로필메틸디메톡시실란, γ-아닐리노프로필메틸디에톡시실란, γ-아닐리노프로필에틸디에톡시실란, γ-아닐리노프로필에틸디메톡시실란, γ-아닐리노메틸트리메톡시실란, γ-아닐리노메틸트리에톡시실란, γ-아닐리노메틸메틸디메톡시실란, γ-아닐리노메틸메틸디에톡시실란, γ-아닐리노메틸에틸디에톡시실란, γ-아닐리노메틸에틸디메톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필메틸디에톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필에틸디에톡시실란, N-(p-메톡시페닐)-γ-아미노프로필에틸디메톡시실란 등을 들 수 있다. 특히 바람직하게는, γ-아닐리노프로필트리메톡시실란이다.
(D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제의 배합량은 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 대하여 0.037 내지 4.75 중량％인 것이 바람직하고, 0.088 내지 2.3 중량％인 것이 보다 바람직하다. 0.037 중량％ 미만에서는 유동성이 저하되어 보이드 등 충전성에 관한 성형 불량이 발생되기 쉬어지는 경향 또는 배선판과의 접착성이 저하되는 경향이 있다. 4.75 중량％를 초과하면 휘발분이 많아져서 보이드 등 충전성에 관한 성형 불량이 발생되기 쉬어지는 경향이 있을 뿐만 아니라 패키지의 성형성이 저하되는 경향이 있다.
(D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제와 병용할 수 있는 기타 커플링제로서는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 일반적으로 사용되고 있는 것으로 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 1급 아미노기 및/또는 3급 아미노기를 갖는 실란 화합물, 에폭시 실란, 머캅탄 실란, 알킬 실란, 페닐 실란, 우레이도 실란, 비닐 실란 등의 각종 실란계 화합물, 티탄계 화합물, 알루미늄 킬레이트류, 알루미늄/지르코늄계 화합물 등을 들 수 있다. 이들을 예시하면, 비닐트리클로로실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필메틸디에톡시실란, γ-(N, N-디메틸)아미노프로필트리메톡시실란, γ-(N, N-디에틸)아미노프로필트리메톡시실란, γ-(N, N-디부틸)아미노프로필트리메톡시실란, γ-(N-메틸)아닐리노프로필트리메톡시실란, γ-(N-에틸)아닐리노프로필트리메톡시실란, γ-(N, N-디메틸)아미노프로필트리에톡시실란, γ-(N, N-디에틸)아미노프로필트리에톡시실란, γ-(N, N-디부틸)아미노프로필트리에톡시실란, γ-(N-메틸)아닐리노프로필트리에톡시실란, γ-(N-에틸)아닐리노프로필트리에톡시실란, γ-(N, N-디메틸)아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-(N, N-디에틸)아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-(N, N-디부틸)아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-(N-메틸)아닐리노프로필메틸디메톡시실란, γ-(N-에틸)아닐리노프로필메틸디메톡시실란, N-(트리메톡시실릴프로필)에틸렌디아민, N-(디메톡시메틸실릴이소프로필)에틸렌디아민, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실란, 비닐트리메톡시실란, γ-머캅토프로필메틸디메톡시실란 등의 실란계 커플링제, 이소프로필트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)티타네이트, 테트라옥틸비스(디트리데실포스파이트)티타네이트, 테트라(2,2-디알릴옥시메틸-1-부틸)비스(디트리데실)포스파이트티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세테이트티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)에틸렌티타네이트, 이소프로필트리옥타노일티타네이트, 이소프로필디메타크릴이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리도데실벤젠술포닐티타네이트, 이소프로필이소스테아로일디아크릴티타네이트, 이소프로필트리(디옥틸포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리쿠밀페닐티타네이트, 테트라이소프로필비스(디옥틸포스파이트)티타네이트 등의 티타네이트계 커플링제 등을 들 수 있으며, 이들 1종을 단독으로 이용하거나 2종류 이상을 조합하여 이용할 수도 있다.
이들 외의 커플링제를 이용하는 경우, (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제의 배합량은, 그 성능을 발휘하기 위해 커플링제 전량에 대하여 30 중량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 50 중량％ 이상이 보다 바람직하다.
상기 (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제를 포함하는 커플링제의 전체 배합량은 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 대하여 0.037 내지 4.75 중량％인 것이 바람직하고, 0.088 내지 2.3 중량％인 것이 보다 바람직하다. 0.037 중량％ 미만으로서는 배선판과의 접착성이 저하되는 경향이 있고, 4.75 중량％를 초과하면 휘발분이 많아져서, 보이드 등 충전성에 관한 성형 불량이 발생하기 쉬워지는 경향이 있을 뿐만 아니라 패키지의 성형성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 상기 커플링제의 배합량은 (C) 무기 충전제에 대하여 0.05 내지 5 중량％인 것이 바람직하고, 0.1 내지 2.5 중량％가 보다 바람직하다. 배합량을 규정한 이유는 상술한 바와 마찬가지이다.
(커플링제 피복율)
본 발명에서 커플링제를 이용하는 경우, 무기 충전제에의 커플링제의 피복율은 0.3 내지 1.0으로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 0.9, 보다 바람직하게는 0.5 내지 0.8의 범위로 하는 것이 바람직하다. 커플링제의 피복율이 1.0보다 큰 경우, 성형 시에 발생되는 휘발분에 의한 기포가 증가되어 박육부의 보이드가 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 또한, 커플링제의 피복율이 0.3보다 작은 경우, 수지와 충전재와의 접착력이 저하되기 때문에 성형품 강도가 저하되는 경향이 있다.
에폭시 수지 성형 재료의 커플링제 피복율 X는 수학식 xxx와 같이 정의된다
Sc 및 Sf는 각각 에폭시 수지 성형 재료에서의 전체 커플링제의 총 최소 피복 면적과 전체 충전재의 총 표면적을 나타내고, 수학식 yyy, 수학식 zzz로 정의된다.
(n은 사용 커플링제 종의 수)
(l은 사용 충전재 종의 수)
여기서, A와 M은 각각 각 커플링제의 최소 피복 면적 및 그 사용량, B와 W는 각각 각 충전재의 비표면적 및 그 사용량을 나타낸다.
(커플링제 피복율의 제어 방법)
에폭시 수지 성형 재료에 사용하는 각 커플링제 및 무기 충전제 각각의 최소 피복 면적 및 비표면적을 알게 되면, 수학식 xxx, 수학식 yyy 및 수학식 zzz에 의해 목적으로 하는 커플링제 피복율이 되는 커플링제 및 충전재의 사용량을 산출하는 것이 가능하다.
(인 화합물)
충전성, 난연성의 관점에서는, 본 발명에서, 또한 (E) 인 화합물을 배합하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 이용되는 (E) 인 화합물로서는 특별히 제한은 없지만, 피복 또는 무피복의 적색 인, 시클로포스파젠 등의 인 및 질소 함유 화합물, 니트릴로트리스메틸렌포스폰산삼칼슘염, 메탄-1-히드록시-1,1-디포스폰산이칼슘염 등의 포스폰산염, 트리페닐포스핀옥시드, 2-(디페닐포스피닐)하이드로퀴논, 2,2-[(2-(디페닐포스피닐)-1,4-페닐렌)비스(옥시메틸렌)]비스-옥시란, 트리-n-옥틸포스핀옥시드 등의 포스핀 화합물, 인 원자를 갖는 에스테르 화합물, 시클로포스파젠 등의 인 및 질소 함유 화합물 등을 들 수 있고, 이들 1종을 단독으로 이용하거나 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 그 중에서도 내습 신뢰성의 관점에서 인산에스테르, 포스핀옥시드가 바람직하다.
적색 인은 난연제로서 작용하는 것으로 본 발명의 효과가 얻어지면 특별히 제한은 없지만, 열 경화성 수지로 피복된 적색 인, 무기 화합물 및 유기 화합물로 피복된 적색 인 등의 피복 적색 인이 바람직하다.
열 경화성 수지로 피복된 적색 인에 이용되는 열 경화성 수지로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지, 시아네이트 수지, 요소-포르말린 수지, 아닐린-포르말린 수지, 푸란 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있고, 이들의 1종을 단독으로 이용하거나 2종 이상 조합하여 이용할 수도 있다. 또한, 이들 수지의 모노머 또는 올리고머를 이용하여 피복과 중합을 동시에 행하고, 중합에 의해 제조된 열 경화 수지가 피복되거나, 열 경화성 수지는 피복 후에 경화될 수도 있다. 그 중에서도, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 배합되는 베이스 수지와의 상용성의 관점에서는 에폭시 수지, 페놀 수지 및 멜라민 수지가 바람직하다.
무기 화합물 및 유기 화합물로 피복된 적색 인에 이용되는 무기 화합물로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화티탄, 수산화지르코늄, 함수산화지르코늄, 수산화비스무스, 탄산바륨, 탄산칼슘, 산화아연, 산화티탄, 산화니켈, 산화철 등을 들 수 있으며, 이들 1종을 단독으로 이용하거나 2종 이상 조합하여 이용할 수도 있다. 그 중에서도 인산 이온 보충 효과가 우수한 수산화지르코늄, 함수산화지르코늄, 수산화알루미늄 및 산화아연이 바람직하다.
또한, 무기 화합물 및 유기 화합물로 피복된 적색 인에 이용되는 유기 화합물로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 커플링제나 킬레이트제 등 표면 처리에 이용되는 저분자량의 화합물, 열가소성 수지, 열경화성 수지 등의 비교적 고분자량의 화합물 등을 들 수 있고, 이들의 1종을 단독으로 이용하거나 2종 이상 조합하여 이용할 수도 있다. 그 중에서도 피복 효과의 관점에서 열 경화성 수지가 바람직하고, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 배합되는 베이스 수지와의 상용성의 관점에서 에폭시 수지, 페놀 수지 및 멜라민 수지가 보다 바람직하다.
적색 인을 무기 화합물 및 유기 화합물로 피복하는 경우 그 피복 처리의 순서는 특별히 제한은 없고, 무기 화합물로 피복한 후에 유기 화합물로 피복하고, 유기 화합물로 피복한 후에 무기 화합물로 피복하거나, 양자의 혼합물을 이용하여 양자를 동시에 피복할 수도 있다. 또한, 피복 형태는 특별히 제한은 없고, 물리적으로 흡착한 것이고, 화학적으로 결합한 것이거나, 그 밖의 형태일 수도 있다. 또한, 무기 화합물과 유기 화합물은 피복 후에 별개로 존재하거나 양자의 일부 또는 전부가 결합한 상태일 수도 있다.
무기 화합물 및 유기 화합물의 양은 본 발명의 효과가 얻어지면 특별히 제한은 없지만, 무기 화합물과 유기 화합물의 중량비(무기 화합물/유기 화합물)는 1/99 내지 99/1이 바람직하고, 10/90 내지 95/5가 보다 바람직하고, 30/70 내지 90/10가 보다 바람직하며, 이러한 중량비로 되도록 무기 화합물 및 유기 화합물 또는 그 원료가 되는 모노머, 올리고머의 사용량을 조정하는 것이 바람직하다.
열 경화성 수지로 피복된 적색 인, 무기 화합물 및 유기 화합물로 피복된 적색 인 등의 피복 적색 인의 제조 방법은 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 일본 특허 공개 (소)62-21704호 공보, 일본 특허 공개 (소)52-131695호 공보 등에 기재된 공지의 피복 방법을 이용할 수 있다. 또한, 피복 막의 두께는 본 발명의 효과가 얻어지면 특별히 제한은 없으며, 피복은 적색 인 표면에 균일하게 피복된 것이거나, 불균일한 것일 수도 있다.
적색 인의 입경은 본 발명의 효과가 얻어지면 특별히 제한은 없지만, 평균 입경(입도 분포로 누적 50 중량％가 되는 입경)은 1 내지 100 ㎛가 바람직하고, 5 내지 50 ㎛가 보다 바람직하다. 평균 입경이 1㎛ 미만에서는 성형품의 인산 이온 농도가 높아져서 내습성이 뒤떨어지는 경향이 있으며, 100 ㎛를 초과하면 좁은 패드 피치의 고집적 및 고밀도화 반도체 장치를 이용한 경우 와이어의 변형, 단락, 절단 등에 의한 불량이 발생하기 쉬어지는 경향이 있다.
인 및 질소 함유 화합물은 난연제로서 작용하는 것으로, 본 발명의 효과가 얻어지면 특별히 제한은 없지만, 주쇄 골격 중에 하기 화학식 XXV 및/또는 하기 화학식 XXⅥ을 반복 단위로서 포함하는 환형 포스파젠 화합물, 혹은 포스파젠 환 중의 인 원자에 대한 치환 위치가 다른 하기 화학식 XXⅦ 및/또는 하기 화학식 XXⅧ을 반복 단위로서 포함하는 화합물 등을 들 수 있다.
여기서, 화학식 XXV 및 화학식 XXⅦ 중의 m은 1 내지 10의 정수이고, R1 내지 R4는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 및 아릴기로부터 선택되며, 모두 동일하거나 상이할 수 있고, A는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 알릴렌기를 나타낸다. 화학식 XXⅥ 및 화학식 XXⅧ 중의 n은 1 내지 10의 정수이고, R5 내지 R8은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 아릴기로부터 선택되며, 모두 동일하거나 상이할 수도 있고, A는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 알릴렌기를 나타낸다. 또한, 화학식 중 m개의 R1, R2, R3, R4는 m 개 모두 동일하거나 상이할 수 있고, n개의 R5, R6, R7, R8는 n개 모두 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 화학식 XXV 내지 화학식 XXⅧ에서, R1 내지 R8로 표현되는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 12의 알킬기 또는 아릴기로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 등의 알킬기, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기 등의 아릴기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, 2,3-크실릴기, 2,4-크실릴기, o-쿠메닐기, m-쿠메닐기, p-쿠메닐기, 메시틸기 등의 알킬기 치환 아릴기, 벤질기, 펜에틸기 등의 아릴기 치환 알킬기 등을 들 수 있고, 또한 이들로 치환하는 치환기로서는 알킬기, 알콕실기, 아릴기, 수산기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 히드록시알킬기, 알킬아미노기 등을 들 수 있다.
이들 중에서, 에폭시 수지 성형 재료의 내열성, 내습성의 관점에서는 아릴기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 페닐기 혹은 히드록시페닐기이다. 그 중에서도, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 히드록시페닐기인 것이 바람직하고, R1 내지 R8 모두 히드록시페닐기일 수도 있지만, R1 내지 R4 중 하나가 히드록시페닐기인 경우가 보다 바람직하다. R1 내지 R8이 모두 히드록시페닐기인 경우에는 에폭시 수지 경화물이 취약해지기 쉽고, R1 내지 R8이 모두 페닐기인 경우에는 에폭시 수지의 가교 구조에 도입되지 않기 때문에 에폭시 수지 경화물의 내열성이 저하되기 쉽다.
또한, 상기 화학식 XXV 내지 화학식 XXⅧ 중의 A로 표현되는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 알릴렌기로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 이소프로필렌기, 부틸렌기, 이소부틸렌기, 페닐렌기, 톨릴렌기, 크실렌기, 나프틸렌기 등을 들 수 있고, 에폭시 수지 성형 재료의 내열성, 내습성의 관점에서는 알릴렌기가 바람직하고, 그 중에서도 페닐렌기가 보다 바람직하다.
환형 포스파젠 화합물은 상기 화학식 XXV 내지 화학식 XXⅧ 중 어느 하나의 중합물, 상기 화학식 XXV와 상기 화학식 XXⅥ과의 공중합물, 또는 상기 화학식XXⅦ과 상기 화학식 XXⅧ과의 공중합물이지만, 공중합물인 경우 랜덤 공중합물이거나, 블록 공중합물이거나 교호 공중합물 중 어느 하나일 수도 있다. 그 공중합 몰비 m/n은 특별히 한정하는 것이 아니지만, 에폭시 수지 경화물의 내열성이나 강도 향상의 관점에서는 1/0 내지 1/4이 바람직하며, 1/0 내지 1/1.5가 보다 바람직하다. 또한, 중첩도 m+n은 1 내지 20이고, 바람직하게는 2 내지 8, 보다 바람직하게는 3 내지 6이다.
환형 포스파젠 화합물로서 바람직한 것을 예시하면, 하기 화학식 XXⅨ의 중합물, 하기 화학식 XXX의 공중합물 등을 들 수 있다.
(여기서, 화학식 XXIX 중의 m은 0 내지 9의 정수이고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 수산기를 나타낸다.)
(여기서, 상기 화학식 XXX 중의 m, n은 0 내지 9의 정수이고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 수산기로부터 선택되고, R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소 또는 수산기로부터 선택된다. 또한, 상기 화학식 XXX로 표현되는 환형 포스파젠 화합물은 다음에 나타내는 m개의 반복 단위 (a)와 n개의 반복 단위 (b)를 교대로 포함하는 것, 블록 형상으로 포함하는 것, 랜덤하게 포함하는 것 어느 것이어도 무방하지만, 랜덤하게 포함하는 것이 바람직하다.
(a) (b)
그 중에서도, 상기 화학식 XXIX에서 R1 내지 R4 중 어느 하나가 수산기이고 m이 3 내지 6의 중합체를 주성분으로 하는 것이나, 상기 화학식 XXX에서 R1 내지 R4중 어느 하나가 수산기이고, R5 내지 R8가 모두 수소 또는 하나가 수산기이며, m/n이 1/2 내지 1/3이며, m+n이 3 내지 6의 공중합체를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 시판의 포스파젠 화합물로서는 SPE-100(오츠까가가꾸사 제조 상품명)이 입수 가능하다.
인산 에스테르는 인산과 알콜화합물 또는 페놀 화합물의 에스테르 화합물이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리크실레닐포스페이트, 크레실디페닐포스페이트, 크실레닐디페닐포스페이트, 트리스(2,6-디메틸페닐)포스페이트 및 방향족 축합 인산에스테르 등을 들 수 있다. 그 중에서도 내가수 분해성의 관점에서는, 하기 화학식 Ⅱ로 표현되는 방향족 축합 인산에스테르가 바람직하다.
(여기서, 화학식 중 8개의 R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내며, 모두 동일하거나 상이할 수 있다. Ar은 방향족환을 나타낸다.)
상기 화학식 Ⅱ의 인산에스테르를 예시하면, 하기 화학식 XⅥ 내지 XX으로 표현되는 인산에스테르 등을 들 수 있다.
이들 인산 에스테르의 첨가량은 충전제를 제외한 다른 전체 배합 성분에 대하여 인 원자의 양으로 0.2 내지 3.0 중량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 0.2 중량％보다 적은 경우에는 충전성이 저하되어, 보이드 등의 성형 불량이 발생되기 쉬어진다. 또한 난연 효과가 낮아지는 경향이 있다. 3.0 중량％를 초과한 경우에는 성형성, 내습성의 저하나 성형 시에 이들의 인산 에스테르가 배어나와 외관을 저해하는 경우가 있다.
포스핀옥사이드로서는 하기 화학식 Ⅲ으로 표현되는 화합물이 바람직하다.
(여기서, R1, R2 및 R3은 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환의 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 및 수소 원자를 나타내며, 모두 동일하거나 상이할 수 있다. 단 모든 수소 원자인 경우를 제외한다.)
상기 화학식 I로 표현되는 인 화합물 중에서도 내가수분해성의 관점에서는 R1 내지 R3이 치환 또는 비치환의 아릴기인 것이 바람직하며, 특히 바람직하게는 페닐기이다.
포스핀옥사이드의 배합량은 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 대하여 인 원자의 양이 0.01 내지 0.2 중량％인 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.02 내지 0.1 중량％이고, 더욱 바람직하게는 0.03 내지 0.08 중량％ 이다. 0.01 중량％ 미만이면 난연성이 저하되어 0.2 중량％를 초과하면 성형성, 내습성이 저하한다.
(경화 촉진제)
경화성의 관점에서는, 본 발명에서, 또한 (F) 경화 촉진제를 배합하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 이용되는 (F) 경화 촉진제로서는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 일반적으로 사용되고 있는 것이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 1,8-디아자-비시클로(5,4,0)운데센-7, 1,5-디아자-비시클로(4,3,0)노넨, 5,6-디부틸아미노-1,8-디아자-비시클로(5,4,0)운데센-7 등의 시클로아미딘 화합물 및 이들 화합물에 말레산 무수물, 1,4-벤조퀴논, 2,5-톨루퀴논, 1,4-나프토퀴논, 2,3-디메틸벤조퀴논, 2,6-디메틸벤조퀴논, 2,3-디메톡시-5-메틸-1,4-벤조퀴논, 2,3-디메톡시-1,4-벤조퀴논, 페닐-1,4-벤조퀴논 등의 퀴논 화합물, 디아조페닐 메탄, 페놀수지 등의 π 결합을 갖는 화합물을 부가하여 이루어지는 분자 내 분극을 갖는 화합물, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀 등의 3급 아민류 및 이들 유도체, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸류 및 이들 유도체, 트리부틸포스핀, 메틸디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리스(4-메틸페닐)포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀 등의 유기포스핀류 및 이들 포스핀류에 말레산무수물, 상기 퀴논 화합물, 디아조페닐메탄, 페놀수지 등의 π 결합을 갖는 화합물을 부가하여 이루어지는 분자 내 분극을 갖는 인 화합물, 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀테트라페닐보레이트, 2-에틸-4-메틸이미다졸테트라페닐보레이트, N-메틸모르폴린테트라페닐보레이트 등의 테트라페닐붕소염 및 이들 유도체 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 이용하거나 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 그 중에서도 충전성 및 내리플로우성의 관점에서는 유기 포스핀과 퀴논 화합물과의 부가물이 바람직하다.
경화 촉진제의 배합량은, 경화 촉진 효과가 달성되는 양이면 특별히 제한되는 것이 아니지만, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 대하여 0.005 내지 2 중량％ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량％ 이다. 0.005 중량％ 미만에서는 단시간에서의 경화성이 뒤떨어지는 경향이 있고, 2 중량％를 초과하면 경화 속도가 지나치게 빨라 양호한 성형품을 얻는 것이 곤란하게 되는 경향이 있다.
(난연제)
본 발명에는 난연성의 관점에서 각종 난연제를 더욱 첨가할 수도 있다. 난연제는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 일반적으로 사용되고 있는 것으로 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 테트라브로모비스페놀 A의 디글리시딜에테르화물이나 브롬화페놀노볼락 에폭시 수지 등의 브롬화 에폭시 수지, 산화안티몬, 적색 인 및 상술한 인산에스테르 등의 인 화합물, 멜라민, 멜라민시아누레이트, 멜라민 변성 페놀 수지 및 구아나민 변성 페놀 수지 등의 질소 함유 화합물, 시클로포스파젠 등의 인/질소 함유 화합물, 산화아연, 산화철, 산화 몰리브덴, 페로센, 상기 수산화 알루미늄, 수산화마그네슘 및 복합 금속수산화물 등의 금속 화합물 등을 들 수 있다.
최근의 환경 문제나 고온 방치 특성의 관점에서는 비할로겐, 비안티몬계의 난연제가 바람직하다. 그 중에서도 충전성의 관점에서는 인산 에스테르가 바람직하고, 안전성, 내습성의 관점에서는 복합 금속 수산화물이 바람직하다.
복합 금속 수산화물은 하기 화학식 XXI로 표현되는 화합물이 바람직하다.
(여기서, M1, M2 및 M3은 서로 상이한 금속 원소를 나타내며, a, b, c, d, p, q 및 m은 양의 수, r은 0 또는 양의 수를 나타낸다.)
그 중에서도, 상기 화학식 XXI 중의 r이 0인 화합물, 즉, 하기 화학식 XXIa로 표현되는 화합물이 보다 바람직하다.
(여기서, M1 및 M2는 서로 상이한 금속 원소를 나타내며, a, b, c, d, m, n 및 l은 양의 수를 나타낸다.)
상기 화학식 XXI 및 XXIa 중의 M1 및 M2은 서로 상이한 금속 원소이면 특별히 제한은 없지만, 난연성의 관점에서는, M1 및 M2이 동일해지지 않도록 M1 이 제3 주기의 금속 원소, ⅡA족의 알칼리토금속 원소, ⅣB족, ⅡB족, Ⅷ족, IB족, ⅢA 족 및 ⅣA족에 속하는 금속 원소로부터 선택되고, M2이 ⅢB족 내지 ⅡB족의 전이 금속 원소로부터 선택되는 것이 바람직하며, M1이 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 주석, 티탄, 철, 코발트, 니켈, 구리 및 아연으로부터 선택되고, M2이 철, 코발트, 니켈, 구리 및 아연으로부터 선택되는 것이 보다 바람직하다. 유동성의 관점에서는 M1이 마그네슘, M2이 아연 또는 니켈인 것이 바람직하며, M1이 마그네슘이고 M2이 아연인 것이보다 바람직하다.
상기 화학식 XXI 중의 p, q, r의 몰비는 본 발명의 효과가 얻어지면 특별히 제한은 없지만, r=0이며, p 및 q의 몰비 p/q가 99/1 내지 50/50인 것이 바람직하다. 즉, 상기 화학식 XXIa 중의 m 및 n의 몰비 m/n이 99/1 내지 50/50인 것이 바람직하다.
또한, 금속 원소의 분류는 전형 원소를 A 아족, 전이 원소를 B 아족으로 하는 장주기형의 주기율표(출전: 교리츠슛빤샤 발행 "화학 대사전 4" 1987년 2월 15일 축쇄판 제30쇄)에 기초하여 행하였다.
복합 금속 수산화물의 형상은 특별히 제한은 없지만, 유동성, 충전성의 관점에서는 평판상보다 알맞는 두께를 갖는 다면체 형상이 바람직하다. 복합 금속 수산화물은 금속 수산화물과 비교하여 다면체 형상의 결정이 얻어지기 쉽다.
복합 금속 수산화물의 배합량은 특별히 제한은 없지만, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 대하여 0.5 내지 20 중량％가 바람직하고, 0.7 내지 15 중량％가 보다 바람직하며, 1.4 내지 12 중량％가 보다 바람직하다. 0.5 중량％ 미만에서는 난연성이 불충분해지는 경향이 있고, 20 중량％를 초과하면 충전성 및 내리플로우성이 저하되는 경향이 있다.
(기타 성분)
또한, 본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에는 IC 등의 반도체 소자의 내습성 및 고온 방치 특성을 향상시키는 관점에서는 음이온 교환체를 첨가할 수도 있다. 음이온 교환체로서는 특별히 제한은 없고, 종래 공지의 것을 이용할 수 있지만, 예를 들면, 히드로탈사이트류나, 마그네슘, 알루미늄, 티탄, 지르코늄, 비스무스 등으로부터 선택되는 원소의 함수산화물 등을 들 수 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 그 중에서도, 하기 화학식 XXIb로 표현되는 히드로탈사이트가 바람직하다.
(0<X≤0.5, m은 양의 수)
또한, 본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에는 기타 첨가제로서 고급지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스, 폴리올레핀계 왁스, 폴리에틸렌, 산화폴리에틸렌 등의 이형제, 카본 블랙 등의 착색제, 실리콘 오일이나 실리콘 고무 분말 등의 응력 완화제 등을 필요에 따라 배합할 수 있다.
(가열 감량율)
에폭시 수지 성형 재료의 가열 감량율은 0.25 중량％ 이하가 필수적이지만, 바람직하게는 0.22 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.20 중량％ 이하이다. 가열 감량율이 0.25 중량％를 초과하면, 성형 시에 발생하는 휘발분에 의한 기포가 증가하여 박육부의 보이드가 발생되기 쉬어진다.
(가열 감량율의 정의)
중량 A의 내열성 용기에 수지 조성물을 가한 중량 W0를 측정한다. 이것을 200℃ 분위기하에서 1시간 방치한 후, 용기와 수지 조성물의 합계 중량 W를 측정한다. 이 때 가열 감량율 Y는 다음 식에 의해 구해진다.
(가열 감량율의 제어 방법)
가열 감량율 측정시에 발생하는 휘발 성분은 주로 수분과 알콜류이다. 따라서, 성형 전 에폭시 수지 성형 재료의 함수율 저감, 커플링제의 최소 필요량에의 최적화, 휘발 성분을 생성하기 어려운 커플링제의 사용 등이 유효하다.
(에폭시 수지 성형 재료의 경화 후의 물성)
TMA법에 기초한 유리 전이 온도가 150℃ 이상, JIS-K6911에 기초한 굽힘 탄성률이 19 GPa 이하, JIS-K6911에 기초한 성형 수축률이 0.2％ 이하의 조건 중 적어도 하나의 조건을 충족시키는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 조건을 2개 이상 만족하는 것이 보다 바람직하며, 3개를 모두 만족시키는 것이 보다 바람직하다. 유리 전이 온도는 휘어짐의 관점에서 160℃ 이상이 바람직하고, 170℃ 이상이 보다 바람직하다. 150℃ 미만이면 휘어짐이 증대되는 경향이 있다. 굽힘 탄성률은 휘어짐의 관점에서 18.5 GPa 이하가 바람직하며, 18 GPa 이하가 보다 바람직하다. 19 GPa를 초과하는 경우에는 휘어짐이 증대되는 경향이 있다. 또한 성형 수축률은 휘어짐의 관점에서 0.18％ 이하가 바람직하고, 0.15％ 이하가 보다 바람직하다. 0.2％를 초과하는 경우에는 휘어짐이 증대되는 경향이 있다.
(조제 및 사용 방법)
본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는, 각종 원재료를 균일하게 분산 혼합할 수 있는 것이면 어떠한 방법을 이용하여도 조제할 수 있지만, 일반적인 방법으로서 소정의 배합량의 원재료를 믹서 등에 의해 충분히 혼합한 후 믹싱 롤, 압출기, 분쇄기, 유성형 믹서 등에 의해서 혼합 또는 용융 혼합한 후 냉각, 필요에 따라 탈포, 분쇄하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 또한, 필요에 따라 성형 조건에 맞는 치수 및 중량으로 타블렛화할 수도 있다.
본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 밀봉재로서 이용하여 반도체 장치를 밀봉하는 방법으로서는 저압 트랜스퍼 성형법이 가장 일반적이지만, 주입 성형법, 압축 성형법 등도 들 수 있다. 디스펜스 방식, 주형 방식, 인쇄 방식 등을 이용할 수도 있다. 충전성의 관점에서는 감압 상태에서 성형할 수 있는 성형법이 바람직하다.
본 발명에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 대하여 실시 형태를 몇 개 예로 들어 더욱 설명한다.
(제1 실시 형태)
본 발명에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 제1 실시 형태로서는, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, (C) 평균 입경이 12 ㎛ 이하, 비표면적이 3.0 ㎡/g 이상인 무기 충전제를 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 들 수 있다. 이 경우, 무기 충전제 (C)는 입자경 12 ㎛ 이하가 50 중량％ 이상, 입자경 24 ㎛ 이하가 70 중량％ 이상, 입자경 32 ㎛ 이하가 80 중량％ 이상, 입자경 48 ㎛ 이하가 90 중량％ 이상의 조건 중 적어도 하나의 조건을 충족시키는 것이 바람직하다. 또한, (C) 무기 충전제는 그 평균 입경이 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. (C) 무기 충전제는 그 비표면적이 3.5 내지 5.5 ㎡/g인 것이 바람직하다.
(A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제의 선정은 이하의 관점에서 행해지는 것이 바람직하다.
(A) 에폭시 수지의 선정에서는 150℃에서의 용융 점도가 2 포이즈 이하인 것을 선택하는 것이 바람직하고, 1 포이즈 이하인 것을 선택하는 것이 보다 바람직하다. (C) 무기 충전제의 배합 비율이 높은 경우에 이 선택은 특히 유효하다. 그 중에서도 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지 및 황 원자 함유 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 1개 이상을 사용하는 것이 충전성, 신뢰성의 관점에서 바람직하다. 또한 플립칩 실장형 패키지에서의 휘어짐을 저감하는 관점에서는 나프탈렌형 에폭시 수지 및 트리페닐메탄형 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 충전성과 휘어짐을 양립하기 위해는 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지 및 황 원자 함유 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 1개 이상과 나프탈렌형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 병용하는 것이 바람직하다.
(B) 경화제의 선정에서는 150℃에서의 용융 점도는 2 포이즈 이하인 것을 선택하는 것이 바람직하고, 1 포이즈 이하인 것을 선택하는 것이 보다 바람직하다. (C) 무기 충전제의 배합 비율이 높은 경우에 이 선택은 특히 유효하다. 또 성형성의 관점에서 (A) 에폭시 수지로서 노볼락형 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 사용한 경우, 저흡습성의 관점에서 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지를 선택한 경우, 내열성 및 저휘어짐성의 관점에서 나프탈렌형 에폭시 수지 및 트리페닐메탄형 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 사용한 경우도 상기 선택은 특히 유효하다.
(C) 평균 입경이 15 ㎛ 이하, 비표면적이 3.0 내지 6.0 ㎡/g인 무기 충전제의 선정에서는, 평균 입경은 15 ㎛ 이하의 범위에서, 적용하는 본 발명 범위의 플립칩 실장형 반도체 장치에서의 범프 높이 및 범프 피치를 고려하여 주입 가능한 크기의 것을 선택하는 것이 바람직하지만, 필요 이상으로 작은 것을 선택하는 것은 유동성이 저하되어 충전성이 저하된다. 이것을 피하기 위해에는 비표면적이 3.0 내지 6.0 ㎡/g의 범위를 만족시키는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 평균 입경, 비표면적 양자를 상기 범위에서 만족시키기 위해서는 시판의 무기 충전제 2종 이상을 조합하여 조정하는 것이 유효하다.
또한 필요에 의해 (C) 무기 충전제의 조 입자분을 체에 의해 커트할 수도 있다. 53 ㎛ 이상의 (C) 성분이 0.5 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 30 ㎛ 이상의 (C) 성분이 0.5 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 20 ㎛ 이상의 (C) 성분이 0.5 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
(C) 평균 입경이 12㎛ 이하, 비표면적이 3.0 ㎡/g 이상인 무기 충전제의 선정에서는, 평균 입경은 12㎛ 이하의 범위이고, 적용하는 플립칩 실장형 반도체 장치에서의 범프 높이 및 범프 피치를 고려하여 주입 가능한 크기의 것을 선택하는 것이 바람직하지만, 필요 이상으로 작은 것을 선택하는 것은 유동성 저하를 일으키기 때문에 피해야 된다. 또한 비표면적은 3.0 ㎡/g 이상의 범위 내이고, 주입 가능한 평균 입경 중에서 가능한 한 작은 것을 선택하는 것이 유효하다. 평균 입경, 비표면적 양자를 상기 범위에서 만족시키기 위한 시판의 무기 충전제 2종 이상을 조합하는 것이 유효하다. 또한 필요에 의해 (C) 무기 충전제의 조 입자분을 체에 의해 커트할 수도 있다. 53㎛ 이상의 (C) 성분이 0.5 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 30 ㎛ 이상의 (C) 성분이 0.5 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 20 ㎛ 이상의 (C) 성분이 0.5 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
목적하는 바에 따라 상술한 성분 외에, (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제, (E) 인 화합물 및 (F) 경화 촉진제 중 어느 하나를 가할 수도 있다. 각 성분의 조합 및 배합량을 조정함으로써 플립칩 실장형의 언더필용 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 얻을 수 있다. 각 성분의 조합 및 배합량을 조정함으로써 플립칩 실장형의 언더필용 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 얻을 수 있다.
(제2 실시 형태)
본 발명에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 제2 실시 형태로서, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 최대 입경이 63㎛ 이하이며, 또한 입자경 20 ㎛ 이상이 5 중량％ 이상의 무기 충전제를 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 들 수 있다. 이 경우, (C) 무기 충전제의 평균 입경은 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한,(C) 무기 충전제의 비표면적이 3.5 내지 5.5 ㎡/g인 것이 바람직하다. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제의 선정은 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 관점에서 행해진다.
목적하는 바에 따라 상술한 성분 외에, (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제, (E) 인 화합물 및 (F) 경화 촉진제 중 어느 하나를 가할 수도 있다. 각 성분의 조합 및 배합량을 조정함으로써 플립칩 실장형의 언더필용 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 얻을 수 있다.
파인 피치의 땜납 범프 등을 구비하는 차세대 플립칩형 반도체 장치의 제조에서, 종래의 고형 타입의 밀봉용 에폭시 수지를 이용하여 밀봉하는 경우, 직경 0.1 mm 정도의 약간 큰 보이드의 발생에 기인하여 언더필부의 충전은 만족할 수 있는 것은 아니었다. 그런데 제1, 2 실시 형태로 대표되는 본 발명의 밀봉용 에폭시 수지를 밀봉재로서 이용함으로써 상술한 문제는 해소되기에 이르렀다.
(제3 실시 형태)
본 발명에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 제3 실시 형태로서는, 필수 성분으로서 (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 평균 입경이 15㎛ 이하, 비표면적이 3.0 내지 6.0 ㎡/g인 무기 충전제를 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 들 수 있다. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제의 선정은 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 관점에서 행해진다.
목적하는 바에 따라 상술한 성분 외에, (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제, (E) 인 화합물 및 (F) 경화 촉진제 중 어느 하나를 가할 수도 있다. 각 성분의 조합 및 배합량을 조정함으로써 플립칩 실장형의 언더필용 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 얻을 수 있다. 특히,
(a1) 플립칩의 범프 높이가 150 ㎛ 이하,
(b1) 플립칩의 범프 피치가 500 ㎛ 이하,
(c1) 반도체 칩의 면적이 25 ㎟ 이상 및
(d1) 밀봉재의 총 두께가 2 mm 이하
의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치에 이용된다.
(제4 실시 형태)
본 발명에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 제4 실시 형태로서는, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, (C) 무기 충전제, (D)커플링제를 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서, (C) 무기 충전제의 비표면적은 3.0 내지 6.0 ㎡/g인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 들 수 있다. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제의 선정은 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 관점에서 행해진다.
(D) 커플링제의 충전재 피복율은 0.3 내지 1.0인 것이 바람직하다. 또한, 200℃/1hr 가열 후의 가열 감량율이 0.25 중량％ 이하인 것이 바람직하다. 목적하는 바에 따라 상술한 성분 외에 또 다른 첨가제를 가할 수도 있다. 각 성분의 조합 및 배합량을 조정함으로써 플립칩 실장형의 언더필용 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 얻을 수 있다.
(제5 실시 형태)
본 발명에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 제5 실시 형태로서는, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, 및 (C) 무기 충전제를 적어도 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서, 상술한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 TMA법에 기초한 유리 전이 온도가 150℃ 이상, JIS-K6911에 기초한 굽힘 탄성률이 19GPa 이하, JIS-K6911에 기초한 성형 수축률이 0.2％ 이하의 조건 중 적어도 하나의 조건을 충족시키는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 들 수 있다. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제의 선정은 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 관점에서 행해진다.
이 경우,
(c1) 반도체 칩의 면적이 25 ㎟ 이상,
(d1) 밀봉재의 총 두께가 2 mm 이하 및
(g1) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적이 3000 ㎟ 이상
의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치에 이용된다.
또한,
(c2) 반도체 칩의 면적이 50 ㎟ 이상,
(d2) 밀봉재의 총 두께가 1.5 mm 이하 및
(g2) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적이 5000 ㎟ 이상
의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치에 이용된다.
제5 실시 형태에 의해 얻어지는 반도체 장치의 휘어짐은 5.0 mm 이하이고, 반도체 장치의 휘어짐이 2.0 mm 이하인 것이 바람직하다.
파인 피치의 땜납 범프 등을 구비하는 차세대 플립칩형 반도체 장치의 제조에서, 종래의 고형 타입의 밀봉용 에폭시 수지를 이용하여 밀봉하는 경우, 직경 0.1 mm 정도의 약간 큰 보이드의 발생에 기인하여 언더필부의 충전은 만족할 수 있는 것은 아니었다. 그런데 상술한 제1 내지 제5 실시 형태로 대표되는 본 발명의 밀봉용 에폭시 수지를 밀봉재로서 이용함으로써 상술한 문제는 해소되기에 이르렀다. 즉, 본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는 후에 반도체 장치의 란에서 설명하는 소정의 구성을 구비하는 반도체 장치의 제조에 적절히 사용되는 것이다.
또한 제5 실시 형태에 따르면, 플립칩 실장용의 언더필재로서 적합한 충전성을 유지하면서 밀봉 후의 기판 휘어짐 및 패키지 휘어짐이 저감된다.
(반도체 장치의 실시 형태 1)
본 발명의 반도체 장치의 실시 형태를, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명의 반도체 장치는 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 언더필 타입의 플립칩형 BGA의 단면도가 나타나 있으며, 도 2에는 오버 몰드 타입의 플립칩형 BGA의 단면도가 나타나 있다. 또한 도 3에는 플립칩형 BGA의 배선판(1) 상에 땜납 범프(2)를 통하여 반도체 칩(3)을 배치했을 때의 상면도(일부 투시도)가 나타나 있다.
도 1에 도시되는 언더필 타입의 플립칩형 BGA의 반도체 장치(10)는 도 3에 도시되는 바와 같이 배선판(1) 상에 땜납 범프(2)를 소정의 범프 피치 b로 배치하고; 그 땜납 범프(2)를 통하여 범프 높이 a로 반도체 칩(3)을 배선판(1) 상에 접속 및 고정하고; 그리고 배선판(1)과 반도체 칩(3) 사이에 형성되는 언더필부(5)를 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료(밀봉재: 4)를 이용하여 밀봉함으로써 얻어지는 것이다. 도 2에 도시되는 오버 몰드 타입의 플립칩형 BGA의 반도체 장치(20)는 밀봉 공정에서 언더필부(5)를 밀봉함과 함께 반도체 칩(3) 전체를 피복하도록 밀봉하는 것을 제외하고는 상술한 바와 같이 하여 제조된다.
여기서, 본 발명의 반도체 장치의 실시 형태의 제조에 있어서는, 반도체 장치의 범프 높이 a, 범프 피치 b, 반도체 칩의 면적 c 및 밀봉재의 총 두께 d를 이하와 같이 설정하는 것이 바람직하다.
땜납 범프(2)의 높이 a는 150 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 100 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하며, 80 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 땜납 범프(2)의 피치 b 즉 땜납 범프의 중심 간격은 500 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 400 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하며, 300 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
땜납 범프(2)의 수는 100개 이상인 것이 바람직하고, 150개 이상인 것이 보다 바람직하며, 200개 이상인 것이 보다 바람직하다.
반도체 칩(3)의 면적 c는 25 ㎟ 이상인 것이 바람직하고, 50 ㎟ 이상인 것이보다 바람직하며, 80 ㎟ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
밀봉재(4)의 총 두께 d는 2 mm 이하인 것이 바람직하고, 1.5 mm 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.0 mm 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 언더필 타입에서는 총 두께와 범프 높이 a는 동일한 값으로 된다.
(반도체 장치의 실시 형태 2)
도 4는 배선판(1) 상에 땜납 범프(2)를 이용하여 반도체 칩(3)을 접속 및 고정한 후, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료(밀봉재: 4)를 이용하여 밀봉한 플립칩형 BGA를 나타내고, 도 4의 (x)는 단면도(오버 몰드 타입), (y)은 상면도(일부 투시도)를 나타낸다.
도 4에 도시되는 본 발명의 반도체 장치는 반도체 칩(3)의 면적 c는 25 ㎟ 이상인 것이 바람직하고, 50 ㎟ 이상인 것이 보다 바람직하며, 70 ㎟ 이상인 것이 보다 바람직하다.
밀봉재(4)의 총 두께 d는 2 mm이하인 것이 바람직하고, 1.5 mm이하인 것이 보다 바람직하며, 1.0 mm이하인 것이 보다 바람직하다.
일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적 g가 3000 ㎟ 이상인 것이 바람직하고, 5000 ㎟ 이상인 것이 보다 바람직하다.
(반도체 장치의 기타 실시 형태)
본 발명의 반도체 장치의 기타 실시 형태로서는, 배선된 테이프 캐리어, 배선판, 유리 등의 지지 부재나 실장 기판에 반도체 칩, 트랜지스터, 다이오드, 사이리스터 등의 능동 소자, 컨덴서, 저항체, 코일 등의 수동 소자 등의 소자를 탑재하고, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로 밀봉한 플립칩 실장형의 반도체 장치 등을 들 수 있다.
여기서, 상술한 반도체 장치를 구성하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서는 본 발명의 실시 형태에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 이용할 수 있다. 예를 들면, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, 및 (C) 무기 충전제로서 이하의 (1) 및 (2) 중 적어도 어느 하나의 조건을 충족시키는 것을 포함하며,
(1) 평균 입경이 12㎛ 이하이고, 또한 비표면적이 3.0 ㎡/g 이상 ;
(2) 최대 입경이 63㎛ 이하이고, 또한 입자경 20 ㎛ 이상의 무기 충전제를 5 중량％ 이상 함유한다 ;
목적하는 바에 따라 (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제, (E) 경화 촉진제를 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료가 이용된다.
(C) 무기 충전제로서는 충전성 향상의 관점에서는 (1)의 조건을 충족시키는 무기 충전제가 바람직하고, 버어(burr)성 향상의 관점에서는 (2)의 조건을 충족시키는 무기 충전제를 이용하는 것이 바람직하며, 양자의 관점에서는 (1) 및 (2)의 조건을 충족시키는 충전제가 바람직하다.
실장 기판으로서는 특별히 제한하는 것은 아니며, 예를 들면, 유기 기판, 유기 필름, 세라믹 기판, 유리 기판 등의 인터포저 기판, 액정용 유리 기판, MCM(Multi Chip Module)용 기판, 하이브리드 IC 용 기판 등을 들 수 있다.
본 발명의 반도체 장치의 실시 형태로서는, 각각 소정의 값으로 규정된 (a)플립칩의 범프 높이, (b) 플립칩의 범프 피치, (c) 반도체 칩의 면적, (d) 밀봉재의 총 두께, (e) 플립칩의 범프 수, (f) 성형 시의 에어벤트 두께의 구성을 하나 이상 구비하는 것이 바람직하다.
구체적으로는,
(a1) 플립칩 실장 시의 범프 높이가 150 ㎛ 이하,
(b1) 플립칩의 범프 피치가 500 ㎛ 이하,
(c1) 반도체 칩의 면적이 25㎟ 이상,
(d1) 밀봉재의 총 두께가 2 mm이하,
(e1) 플립칩의 범프 수가 100개 이상 및
(f1) 성형 시의 에어벤트 두께가 40 ㎛ 이하
의 구성을 하나 이상 구비하는 것이 바람직하다.
또 구체적으로는,
(a2) 플립칩 실장 시의 범프 높이가 100 ㎛ 이하,
(b2) 플립칩의 범프 피치가 400 ㎛ 이하,
(c2) 반도체 칩의 면적이 50 ㎟ 이상,
(d2) 밀봉재의 총 두께가 1.5 mm이하,
(e2) 플립칩의 범프 수가 150개 이상 및
(f2) 성형 시의 에어벤트 두께가 30 ㎛ 이하
의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치가 보다 바람직하다.
더 구체적으로는,
(a3) 플립칩 실장 시의 범프 높이가 150 ㎛ 이하,
(b3) 플립칩의 범프 피치가 300 ㎛ 이하,
(c3) 반도체 칩의 면적이 80 ㎟ 이상,
(d3) 밀봉재의 총 두께가 1.0 mm이하,
(e3) 플립칩의 범프 수가 200개 이상 및
(f3) 성형 시의 에어벤트 두께가 20 ㎛ 이하
의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치가 보다 바람직하다.
바람직한 실시 형태를 예로 들어 반도체 장치에 대하여 설명하였지만, 그 중에서도 (a) 내지 (f)의 구성을 이하의 조합으로 구비하는 반도체 장치가 특히 바람직하다.
충전성의 관점에서는, 구성 (a) 및 구성 (b) 중 적어도 하나를 구비하는 반도체 장치가 바람직하다. 보다 구체적으로는 구성 (a1) 및 (b1)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (a1) 및 (d1)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (a1) 및 (c1)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (b) 및 (d)를 구비하는 반도체 장치와 구성 (b1) 및 (c1)를 구비하는 반도체 장치가 바람직하다. 또한 구성 (a2) 및 (b2)를 구비하는 반도체 장치, 구성 (a2) 및 (d2)를 구비하는 반도체 장치, 구성 (a2) 및 (c2)를 구비하는 반도체 장치, 구성 (b2) 및 (d2)를 구비하는 반도체 장치와 구성 (b2) 및 (c2)를 구비하는 반도체 장치가 바람직하다. 또한 구성 (a3) 및 (b3)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (a3) 및 (d3)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (a3) 및 (c3)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (b3) 및 (d3)을 구비하는 반도체 장치와 구성 (b3) 및 (c3)을 구비하는 반도체 장치가 바람직하다.
이러한 반도체 장치로서는, 예를 들면, 배선판이나 유리 상에 형성한 배선에 플립칩 본딩으로 접속한 반도체 칩을, 본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로 밀봉한 COB(Chip On Board), COG(Chip On Glass) 등의 베어 칩 실장한 반도체 장치, 배선판이나 유리 상에 형성한 배선에 플립칩 본딩으로 접속한 반도체 칩, 트랜지스터, 다이오드, 사이리스터 등의 능동 소자 및/또는 컨덴서, 저항체, 코일 등의 수동 소자를, 본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로 밀봉한 하이브리드 IC, MCM(Multi Chip Module) 마더 보드 접속용의 단자를 형성한 인터포저 기판에 반도체 칩을 탑재하고, 범프에 의해 반도체 칩과 인터포저 기판에 형성된 배선을 접속한 후, 본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로 반도체 칩 탑재측을 밀봉한 BGA(Ball Grid Array), CSP(Chip Size Package), MCP(Multi Chip Package) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 반도체 장치는, 실장 기판 상에 소자가 2개 이상 중첩된 형태로 탑재된 스택드(적층)형 패키지이거나 2개 이상의 소자를 한번에 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로 밀봉한 일괄 몰드형 패키지일 수도 있다.
(반도체 장치의 실시 형태 2)
밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서는, 본 발명의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 즉 (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, 및 (C) 무기 충전제를 적어도 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 TMA법에 기초한 유리 전이 온도가 150℃ 이상, JIS-K6911에 기초한 굽힘 탄성률이 19GPa 이하, JIS-K6911에 기초한 성형 수축률이 0.2％ 이하의 조건 중 적어도 하나의 조건을 충족시키는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 조건을 2개 이상 충족하는 것이 보다 바람직하며, 3개를 모두 충족시키는 것이 보다 바람직하다. 유리 전이 온도는 휘어짐의 관점에서 160℃ 이상이 바람직하며, 170℃ 이상이 보다 바람직하다. 150℃ 미만이면 휘어짐이 증대되는 경향이 있다. 굽힘 탄성률은 휘어짐의 관점에서 18.5GPa 이하가 바람직하며, 18GPa 이하가 보다 바람직하다. 19GPa를 초과하는 경우에는, 휘어짐이 증대되는 경향이 있다. 또한 성형 수축률은 휘어짐의 관점에서 0.18％ 이하가 바람직하며, 0.15％ 이하가 보다 바람직하다. 0.2％를 초과하는 경우에는 휘어짐이 증대되는 경향이 있다.
상기 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 이용하여 밀봉한 반도체 장치의 휘어짐은 5.0 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 2.0 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하며, 1.5 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 5.0 ㎜를 초과하는 경우에는 일괄 성형 방식의 반도체 장치인 경우, 반도체 장치 개별 부재에의 분리시의 작업이나 배선판 실장 시의 작업에 악영향을 미치는 경향이 있다.
실장 기판으로서는 특별히 제한하는 것은 아니며, 예를 들면, 유기 기판, 유기 필름, 세라믹 기판, 유리 기판 등의 인터포저 기판, 액정용 유리 기판, MCM(Multi Chip Module)용 기판 및 하이브리드 IC용 기판 등을 들 수 있다.
본 발명의 반도체 장치로서는 각각 소정의 값으로 규정된 (a) 플립칩의 범프 높이, (b) 플립칩의 범프 피치, (c) 반도체 칩의 면적, (d) 밀봉재의 총 두께, (e) 플립칩의 범프 수 및 (g) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적의 구성을 하나 이상 구비하는 것이 바람직하다.
구체적으로는,
(a1) 플립칩의 범프 높이가 150 ㎛ 이하,
(b1) 플립칩의 범프 피치가 500 ㎛ 이하,
(c1) 반도체 칩의 면적이 25㎟ 이상,
(d1) 밀봉재의 총 두께가 2 mm이하,
(e1) 플립칩의 범프 수가 100 이상 및
(g1) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적이 3000 ㎟ 이상
의 구성을 하나 이상 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 "밀봉재의 총 두께"란 언더필 타입에 있어서는 범프 높이를 말한다.
또 구체적으로는,
(a2) 플립칩의 범프 높이가 100 ㎛ 이하,
(b2) 플립칩의 범프 피치가 400 ㎛ 이하,
(c2) 반도체 칩의 면적이 50 ㎟ 이상,
(d2) 밀봉재의 총 두께가 1.5 mm이하,
(e2) 플립칩의 범프 수가 150 이상 및
(g2) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적이 5000 ㎟ 이상
의 구성을 하나 이상 구비하는 것이 보다 바람직하다.
더 구체적으로는,
(a3) 플립칩의 범프 높이가 80 ㎛ 이하,
(b3) 플립칩의 범프 피치가 300 ㎛ 이하,
(c3) 반도체 칩의 면적이 80 ㎟ 이상,
(d3) 밀봉재의 총 두께가 1.0 mm이하,
(e3) 플립칩의 범프 수가 200 이상 및
(g3) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적이 7000 ㎟ 이상
의 구성을 하나 이상 구비하는 것이 보다 바람직하다.
바람직한 실시 형태를 예로 들어 반도체 장치에 대하여 설명하였지만, 그 중에서도 (a) 내지 (g)의 구성을 이하의 조합으로 구비하는 반도체 장치가 특히 바람직하다.
충전성의 관점에서는, 구성 (a) 및 구성 (b) 중 적어도 하나를 구비하는 반도체 장치가 바람직하다. 보다 구체적으로는 구성 (a1) 및 (b1)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (a1) 및 (d1)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (a1) 및 (c1)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (b) 및 (d)를 구비하는 반도체 장치와 구성 (b1) 및 (c1)을 구비하는 반도체 장치가 바람직하다. 또한 구성 (a2) 및 (b2)를 구비하는 반도체 장치, 구성 (a2) 및 (d2)를 구비하는 반도체 장치, 구성 (a2) 및 (c2)를 구비하는 반도체 장치, 구성 (b2) 및 (d2)를 구비하는 반도체 장치와 구성 (b2) 및 (c2)를 구비하는 반도체 장치가 바람직하다. 또한 구성 (a3) 및 (b3)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (a3) 및 (d3)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (a3) 및 (c3)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (b3) 및 (d3)을 구비하는 반도체 장치와 구성 (b3) 및 (c3)을 구비하는 반도체 장치가 바람직하다.
또한 휘어짐의 관점에서는, 구성 (c), 구성 (d) 및 구성 (g) 중 적어도 하나를 구비하는 반도체 장치가 바람직하다. 보다 구체적으로는 구성 (c1) 및 (g1)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (c1) 및 (d1)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (d1) 및 (g1)을 구비하는 반도체 장치가 바람직하다. 또한 구성 (c2) 및 (g2)를 구비하는 반도체 장치, 구성 (c2) 및 (d2)를 구비하는 반도체 장치, 구성 (d2) 및 (g2)를 구비하는 반도체 장치가 바람직하다. 또한 구성 (c3) 및 (g3)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (c3) 및 (d3)을 구비하는 반도체 장치, 구성 (d3) 및 (g3)을 구비하는 반도체 장치가 바람직하다.
다음으로 본 발명의 실시예를 나타내지만, 본 발명의 범위는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 및 반도체 장치의 평가는 특기하지 않는 한 후에 설명하는 평가 방법에 기초하여 행하였다.
<실시예 A>
(실시예 A1 내지 A7, 비교예 A1 내지 A6)
표 1 내지 표 3에 나타내는 배합 조성으로, 각 소재를 예비 혼합(드라이블렌드)한 후, 롤 표면 온도 약 80℃의 2축 롤로 10분간 혼련하고, 계속해서 냉각 분쇄하여 실시예 A1 내지 A7 및 비교예 A1 내지 A6의 각 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 A1 내지 A13을 제조하였다. 또한, 표 중의 조성은 중량부로 나타낸다.
(A) 에폭시 수지
비페닐형 에폭시 수지로서 재팬 에폭시 수지사 제품명 에피코트 YH-4000H(에폭시 당량 196, 융점 106℃), 브롬화 에폭시 수지로서 스미토모가가꾸사 제품명 ESB-400(에폭시 당량 400, 브롬 함유율 49％의 에피택셜 비스형 에폭시 수지, 2,2'- 비스(4-히드록시-3,5-디브로모페닐)프로판의 에피클로로히드린에 의한 디글리시딜에테르화 변성물)를 사용하였다.
(B) 경화제
또한, (B) 경화제로서는 수산기 당량 156, 연화점 73℃의 하기 화학식 XXⅡ로 표현되는 페놀·벤즈알데히드·크실렌디메톡사이드 중축합물(스미킨케미컬사 제품명 HE510-05), 수산기 당량 100, 연화점 83℃의 하기 화학식 XXⅢ으로 표현되는 페놀·히드록시벤즈알데히드 수지(메이와가세이사 제품명 MEH-7500-3S)를 사용하였다.
(여기서, n은 0 내지 8의 양의 수를 나타낸다.)
(여기서, n은 0 내지 8의 양의 수를 나타낸다.)
제조한 합계 13 종류의 성형 재료를, 트랜스퍼 성형기를 이용하여 금형 온도180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 각각 성형하고, 스파이럴 플로우, 겔 타임 시험에 의해 평가하였다.
〔반도체 장치 A1(플립칩 BGA)의 제조〕
다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 A1 내지 A13을 이용하여 실시예 A1 내지 A7 및 비교예 A1 내지 A6의 반도체 장치를 제조하였다. 또한, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의한 밀봉은 트랜스퍼 성형기를 이용하여 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형 후, 180℃에서 5시간 후경화함으로써 행하였다.
실시예 A1 내지 A7(표): 절연 베이스 기재(유리 천- 에폭시 수지 적층판, 히다찌가세이사 제조, 상품명 E-679) 상에 미세 배선 패턴을 형성하고, 반도체 소자 탑재측의 금 도금 단자 및 반대측의 외부 접속 단자를 제외한 면에 절연 보호 레지스트(다이요잉크사 제조, 상품명 PSR4000AUS5)를 도포한 외형이 세로 22 ㎜ ×가로 14 ㎜×두께 0.3 ㎜의 반도체 소자 탑재용 기판을 120℃, 2시간 건조 후, 세로 9 ㎜×가로 8 ㎜×두께 0.4 ㎜(면적 72 ㎟), 범프 직경 145 ㎛, 범프 피치 200 ㎛, 범프 수 160개의 반도체 소자를 IR 리플로우에 의해 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하여 실장하였다. 실장 후의 범프 높이는 100 ㎛였다. 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 1 내지 7을 이용하여 반도체 소자 탑재면을 세로 22 ㎜×가로 14 ㎜×두께 0.7 ㎜의 치수로 상기 조건에서 진공 트랜스퍼 성형하고, 실시예 1 내지 7의 플립칩 BGA 장치를 제조하였다.
비교예 A1 내지 A6 (표): 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 A8 내지 A13을 이용한 것을 제외하고는 실시예 A1 내지 A7과 마찬가지로 하여 비교예 A1 내지 A6의 반도체 장치를 제조하였다.
〔반도체 장치 A2(플립칩 BGA)의 제조〕
다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 A1 내지 A13을 이용하여 실시예 A1 내지 A7 및 비교예 A1 내지 A6의 반도체 장치를 제조하였다. 또한, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의한 밀봉은 트랜스퍼 성형기를 이용하여 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형 후 180℃에서 5시간 후경화함으로써 행하였다.
실시예 A1 내지 A7 (표): 절연 베이스 기재(유리 천- 에폭시 수지 적층판, 히다찌가세이사 제조, 상품명 E-679) 상에 미세 배선 패턴을 형성하고, 반도체 소자 탑재측의 금 도금 단자 및 반대측의 외부 접속 단자를 제외한 면에 절연 보호 레지스트(다이요잉크사 제조, 상품명 PSR4000AUS5)를 도포한 외형이 세로 22 ㎜×가로 14 ㎜×두께 0.3 ㎜의 반도체 소자 탑재용 기판을 120℃, 2 시간 건조 후, 세로 6 ㎜×가로 5 ㎜×두께 0.4 ㎜(면적 30 ㎟), 범프 직경 300 ㎛, 범프 피치 490 ㎛, 범프 수 120개의 반도체 소자를 IR 리플로우에 의해 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하여 실장하였다. 실장 후의 범프 높이는 260 ㎛였다. 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 1 내지 7을 이용하여 반도체 소자 탑재면을 세로 22 ㎜×가로 14 ㎜×두께 1.2 ㎜의 치수로 상기 조건에서 진공 트랜스퍼 성형하고, 실시예의 플립칩 BGA 장치를 제조하였다.
비교예 A1 내지 A6 (표): 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 A8 내지 A13을 이용한 것을 제외하고, 실시예 A1 내지 A7과 마찬가지로 하여 비교예 A1 내지 A6의 반도체 장치를 제조하였다.
〔반도체 장치 A3(플립칩 BGA)의 제조〕
다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 A1 내지 A13을 이용하여 실시예 A1 내지 A7 및 비교예 A1 내지 A6의 반도체 장치를 제조하였다. 또한, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의한 밀봉은 트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형 후 180℃에서 5시간 후경화함으로써 행하였다.
실시예 A1 내지 A7 (표): 절연 베이스 기재(유리 천- 에폭시 수지 적층판, 히다찌가세이사 제조, 상품명 E-679) 상에 미세 배선 패턴을 형성하고, 반도체 소자 탑재측의 금 도금 단자 및 반대측의 외부 접속 단자를 제외한 면에 절연 보호 레지스트(다이요잉크사 제조, 상품명 PSR4000AUS5)를 도포한 외형이 세로 22 ㎜×가로 14 ㎜×두께 0.3 ㎜의 반도체 소자 탑재용 기판을 120℃, 2시간 건조 후, 세로 5 ㎜×가로 4 ㎜×두께 0.4 ㎜(면적 20㎟), 범프 직경 390 ㎛, 범프 피치 700 ㎛, 범프 수 40개의 반도체 소자를 IR 리플로우에 의해 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하여 실장하였다. 실장 후의 범프 높이는 350 ㎛였다. 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 1 내지 7을 이용하여, 반도체 소자 탑재면을 세로 22 ㎜×가로 14 ㎜×두께 2.5 ㎜의 치수로 상기 조건에서 진공 트랜스퍼 성형하고, 실시예 1 내지 7의 플립칩 BGA 장치를 제조하였다.
비교예 A1 내지 A6 (표): 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 8 내지 13을 이용한 것을 제외하고, 실시예 A1 내지 A7과 마찬가지로 하여 비교예 A1 내지 A6의 반도체 장치를 제조하였다.
제조한 실시예 A1 내지 A7 및 비교예 A1 내지 A6의 반도체 장치를 다음의 시험에 의해 평가하였다. 평가 결과를 표 2 내지 표 3에 나타낸다.
<표 1>
*
<표 2>
<표 3>
〔평가 방법〕
(1) 스파이럴 플로우(유동성의 지표)
EMM1-66에 준거한 스파이럴 플로우 측정용 금형을 이용하여 성형하고, 유동 거리를 구하였다.
(2) 겔 타임
JSR 제조 가류 시험기(Curelastometer)를 이용하여 시료 3 g, 온도 180℃에서 토크 곡선의 상승까지의 시간(s)을 측정하였다.
(3) 보이드 발생량
초음파 탐사 영상 장치(히다찌겐끼사 제조 HYE-HOCUS형)를 이용하여, 반도체 장치의 투시 관찰을 행하여, 직경 0.1 mm 이상의 보이드의 발생의 유무를 관찰하고, 보이드 발생 반도체 장치 수/시험 반도체 장치 수로 평가하였다.
(4) 버어
포트에 의해 두께 10 ㎛의 슬릿을 설치한 금형을 이용하여 성형하고, 슬릿 내를 흐른 버어의 길이를 손상 없이 구하였다. 또한, 슬릿 내의 버어 길이가 10 ㎛ 미만을 양호로 하고, 10 ㎛ 이상을 NG(불량)로 하였다.
본 발명의 플립칩 실장용의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는 언더필재로서 요구되는 높은 충전성을 갖고, 보이드 등의 성형 불량이 적기 때문에 그 공업적 가치는 크다.
<실시예 B>
〔밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 제조〕
이하에 예를 드는 성분을 각각 표 4, 표 5에 나타내는 중량부에서 배합하고, 혼련 온도 80℃, 혼련 시간 10분의 조건에서 롤 혼련을 행하고, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B19를 제조하였다.
(에폭시 수지)
에폭시 수지로서, 에폭시 당량 196, 융점 106℃의 비페닐형 에폭시 수지(재팬에폭시레진사 제조 상품명 에피코트 YX-4000 H); 에폭시 당량 186, 융점 75℃의 비스페놀 F형 에폭시 수지(신닛데쯔가가꾸사 제조 상품명 YSLV-80 XY); 에폭시 당량 210, 융점 120℃의 스틸벤형 에폭시 수지(스미또모가가꾸고교사 제조 상품명 ESLV-210); 에폭시 당량 245, 융점 110℃의 황 원자 함유 에폭시 수지(신닛데쯔가가꾸사 제조 상품명 YSLV-120TE); 에폭시 당량 170, 연화점 60℃, 150℃의 용융 점도 2.4 포이즈의 트리페놀 메탄형 에폭시 수지 1(재팬에폭시레진사 제조 상품명 에피코트 E1032H); 에폭시 당량 170, 연화점 70℃, 150℃의 용융 점도 3.1 포이즈의 트리페놀메탄형 에폭시 수지 2(재팬에폭시레진사 제조 상품명 에피코트 E1032 H) 및 에폭시 당량 195, 연화점 65℃의 o-크레졸 노볼락형 에폭시 수지(스미또모가가꾸고교사 제조 상품명 ESCN-190)를 이용하였다.
(경화제)
경화제로서, 연화점 70℃, 수산기 당량 175의 페놀·아랄킬 수지(미쯔이가가꾸사 제조 상품명 미렉스 XL-225); 연화점 80℃, 수산기 당량 199의 비페닐형 페놀 수지(메이와가세이사 제조 상품명 MEH-7851); 연화점 83℃, 수산기 당량 103, 150℃의 용융 점도 1.3 포이즈의 트리페놀 메탄형 페놀 수지 1(메이와가세이 제조 상품명 MEH-7500-3S); 연화점 101℃, 수산기 당량 101, 150℃의 용융 점도 3.0 포이즈의 트리페놀 메탄형 페놀 수지 2(메이와가세이사 제조 상품명 MEH-7500-SS); 연화점 80℃, 수산기 당량 106의 페놀 노볼락 수지(메이와가세이사 제조 상품명 H-1)를 이용하였다.
(경화 촉진제)
경화 촉진제로서, 트리페닐포스핀과 p-벤조퀴논의 부가물(경화 촉진제), 커플링제로서 2급 아미노기를 함유하는 실란 커플링제(γ-아닐리노프로필트리메톡시실란(아닐리노실란)),γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(에폭시실란)을 이용하였다.
(난연제)
난연제로서, 방향족 축합 인산 에스테르(다이하찌가가꾸사 제조 상품명 PX-200), 트리페닐포스핀옥사이드, 다떼호가가꾸사 제조 복합 금속 수산화물 에코마그 Z-10, 삼산화안티몬 및 에폭시 당량 375, 연화점 80℃, 브롬 함량 48 중량％의 비스페놀 A형 브롬화 에폭시 수지(스미또모가가꾸고교사 제조 상품명 ESB-400T)를 이용하였다.
(무기 충전제)
무기 충전제로서, 평균 입경 6.7 ㎛, 비표면적 3.0 ㎡/g의 구형 용융 실리카1, 평균 입경 8.8 ㎛, 비표면적 4.6 ㎡/g의 구형 용융 실리카 2, 평균 입경 12.5 ㎛, 비표면적 3.2 ㎡/g의 구형 용융 실리카 3, 평균 입경 6.0 ㎛, 비표면적 2.7 ㎡/g의 구형 용융 실리카 4, 평균 입경 17 ㎛, 비표면적 3.8 ㎡/g의 구형 용융 실리카 5 및 평균 입경 0.8㎛, 비표면적 6.3 ㎡/g의 구형 용융 실리카 6을 이용하였다.
(기타 첨가제)
기타 첨가제로서 카르나바왁스(클라리언트사 제조) 및 카본 블랙(미쯔비시 가가꾸사 제조 상품명 MA-100)을 이용하였다.
<표 4>
밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 배합 조성 1
<표 5>
밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 배합 조성 2
제조한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B19의 특성을, 표 3 및 표 4에 게재한 시험 항목(스파이럴 플로우, 원판 플로우, 열시경도, 난연성)에 대하여 평가하였다. 결과를 표 6, 표 7에 나타낸다.
<표 6>
밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 특성 1
<표 7>
밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 특성 2
〔반도체 장치 B1(플립칩 BGA)의 제조〕
다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B19를 이용하여, 실시예 B1 내지 B16 및 비교예 B1 내지 B3의 반도체 장치를 제조하였다. 또한, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의한 밀봉은, 트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형 온도 165℃, 성형 압력 9.8 MPa, 진공도 530 Pa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형 후 165℃에서 5시간 후경화함으로써 행하였다.
실시예 B1 내지 B16(표 8, 표 9): 절연 베이스 기재(유리 천- 에폭시 수지 적층판, 히다찌가세이사 제조, 상품명 E-679) 상에 미세 배선 패턴을 형성하고, 반도체 소자 탑재측의 금 도금 단자 및 반대측의 외부 접속 단자를 제외한 면에 절연 보호 레지스트(다이요잉크사 제조, 상품명 PSR4000AUS5)를 도포한 외형이 세로 40 ㎜×가로 40 ㎜×두께 1.3 ㎜의 반도체 소자 탑재용 기판을 120℃, 2시간 건조 후, 세로 9 ㎜×가로 8 ㎜×두께 0.4 ㎜(면적 72㎟), 범프 직경 145㎛, 범프 피치 200㎛의 반도체 소자를 IR 리플로우에 의해 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하여 실장하였다. 실장 후의 범프 높이는 100 ㎛였다. 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B3 및 B7 내지 B19를 이용하여 반도체 소자 탑재면을 세로 12 ㎜×가로 12 ㎜×두께 0.7 ㎜의 치수로 상기 조건에서 진공 트랜스퍼 성형하고, 실시예 B1 내지 B16의 플립칩 BGA 장치를 제조하였다.
비교예 B1 내지 B3(표 12): 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 4 내지 6을 이용한 것을 제외하고, 실시예 B1 내지 B16과 마찬가지로 하여, 비교예 B1 내지 B3의 반도체 장치를 제조하였다.
〔반도체 장치 B2(플립칩 BGA)의 제조〕
다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B19를 이용하여, 실시예 B 17 내지 B32 및 비교예 B4 내지 B6의 반도체 장치를 제조하였다. 또한, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의한 밀봉은 트랜스퍼 성형기를 이용하여 금형 온도 165℃, 성형 압력 9.8 MPa, 진공도 530 Pa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형 후 180℃에서 5시간 후경화함으로써 행하였다.
실시예 17 내지 32(표 10, 표 11): 절연 베이스 기재(유리 천- 에폭시 수지 적층판, 히다찌가세이사 제조, 상품명 E-679) 상에 미세 배선 패턴을 형성하고, 반도체 소자 탑재측의 금 도금 단자 및 반대측의 외부 접속 단자를 제외한 면에 절연 보호 레지스트(다이요잉크사 제조, 상품명 PSR4000AUS5)를 도포한 외형이 세로40 ㎜×가로 40 ㎜×두께 1.3 ㎜의 반도체 소자 탑재용 기판을 120℃, 2시간 건조 후, 세로 6 ㎜×가로 5 ㎜×두께 0.4 ㎜(면적 30㎟), 범프 직경 175㎛, 범프 피치 400㎛의 반도체 소자를 IR 리플로우에 의해 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하여 실장하였다. 실장 후의 범프 높이는 120㎛였다. 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B3 및 B7 내지 B19를 이용하여, 반도체 소자 탑재면을 세로 12 ㎜×가로 12 ㎜×두께 1.2 ㎜의 치수로 상기 조건에서 진공 트랜스퍼 성형하고, 실시예 B17 내지 B32의 플립칩 BGA 장치를 제조하였다.
비교예 B4 내지 B6(표 13): 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 4 내지 6을 이용한 것을 제외하고는 실시예 B17 내지 B32와 마찬가지로 하여 비교예 B4 내지 B6의 반도체 장치를 제조하였다.
〔반도체 장치 B3(플립칩 BGA)의 제조〕
다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B19를 이용하여 비교예 B 7 내지 B25의 반도체 장치를 제조하였다. 또한, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에의한 밀봉은 트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형 온도 165℃, 성형 압력 9.8 MPa, 진공도 530 Pa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형 후, 180℃에서 5시간 후경화함으로써 행하였다.
비교예 7 내지 25(표 14, 표 15): 절연 베이스 기재(유리 천- 에폭시 수지 적층판, 히다찌가세이사 제조, 상품명 E-679) 상에 미세 배선 패턴을 형성하고, 반도체 소자 탑재측의 금 도금 단자 및 반대측의 외부 접속 단자를 제외한 면에 절연 보호 레지스트(다이요잉크사 제조, 상품명 PSR4000AUS5)를 도포한 외형이 세로 40㎜×가로 40 ㎜×두께 1.3 ㎜의 반도체 소자 탑재용 기판을 120℃, 2시간 건조 후 세로 5 ㎜×가로 4 ㎜×두께 0.4 ㎜(면적 20 ㎟), 범프 직경 250 ㎛, 범프 피치 700 ㎛의 반도체 소자를 IR 리플로우에 의해 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하여 실장하였다. 실장 후의 범프 높이는 180 ㎛였다. 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 1 내지 19를 이용하여, 반도체 소자 탑재면을 세로 12 ㎜×가로 12 ㎜×두께 2.5 ㎜의 치수로 상기 조건에서 진공 트랜스퍼 성형하고, 비교예 B7 내지 B25의 플립칩 BGA 장치를 제조하였다.
제조한 실시예 B1 내지 B32 및 비교예 B1 내지 B25의 반도체 장치의 보이드 발생량을 시험하여 평가하였다. 평가 결과를 표 8 내지 표 15에 나타낸다.
<표 8>
반도체 장치의 평가 결과 1 (반도체 장치 B1)
<표 9>
반도체 장치의 평가 결과 2 (반도체 장치 B1)
<표 10>
반도체 장치의 평가 결과 3 (반도체 장치 B2)
<표 11>
반도체 장치의 평가 결과 4 (반도체 장치 B2)
<표 12>
반도체 장치의 평가 결과 5 (반도체 장치 B1)
<표 13>
반도체 장치의 평가 결과 6 (반도체 장치 B2)
<표 14>
반도체 장치의 평가 결과 7 (반도체 장치 B3)
<표 15>
반도체 장치의 평가 결과 8 (반도체 장치 B3)
〔신뢰성 평가〕
실시예 B33 내지 B48(표 16, 표 17), 비교예 B26 내지 B28(표 17): 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B19를 이용하여 각종 신뢰성의 평가(내리플로우성, 내습성, 고온 방치 특성)를 행하였다. 평가 결과를 표 16, 표 17에 나타낸다. 또한, 평가는 상기와 동일한 조건에서 제조한 반도체 장치 2를 사용하였다.
<표 16>
신뢰성 1 (반도체 장치 B2)
<표 17>
신뢰성 2 (반도체 장치 B2)
평균 입경이 15㎛ 이하, 비표면적이 3.0 내지 6.0 ㎡/g의 (C) 무기 충전제를 함유하지 않는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B4 내지 B6으로 밀봉한 비교예 B1 내지 B6의 반도체 장치에서는, 보이드의 다량 발생 및 미충전이 발생하여, 충전성이 뒤떨어진다. 또한 비교예 B26 내지 B28의 반도체 장치에서는 내리플로우성, 내습성이 저하되었다.
이것에 대하여 (A) 내지 (C) 성분을 모두 포함한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B3, B7 내지 B19에 의해 밀봉한 실시예 B1 내지 B32의 반도체 장치에서는 어느 것이나 보이드 발생이 적고, 충전성이 우수하다. 또 실시예 B33 내지 B48의 반도체 장치에서는 내리플로우성, 내습성이 우수하다.
반도체 장치가 본 발명의 구성 (a) 내지 (d)의 1 이상을 구비하는 것이 아닌, 비교예 B7 내지 B25의 반도체 장치에서는 보이드 발생도 적고, 충전성이 우수하며, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B1 내지 B3, B7 내지 B19와 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B4 내지 B6의 사이에 우위차가 보이지 않는다.
또한, 난연제를 함유하지 않는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B16 및 비할로겐계의 난연제를 포함한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 B17 내지 B19에 의해 밀봉한 실시예 B45 내지 B48은 고온 방치 특성이 우수하다.
실시예 A에 따른 플립칩 실장용 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는, 언더필재로서 요구되는 높은 충전성을 갖고, 보이드 등의 성형 불량이 적으며, 내리플로우성, 내습성 등의 신뢰성도 우수하기 때문에 그 공업적 가치는 크다.
〔평가 방법〕
(1) 스파이럴 플로우
EMMI-1-66에 준거한 스파이럴 플로우 측정용 금형을 이용하여 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 트랜스퍼 성형기에 의해 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형하고, 유동 거리(cm)를 구하였다.
(2) 원판 플로우
200 ㎜(W)×200 ㎜(D)×25 ㎜(H)의 상형과 200 ㎜(W)×200 ㎜(D)×15 ㎜(H)의 하형을 갖는 원판 플로우 측정용 평판 금형을 이용하여 정밀칭량한 시료(밀봉용 에폭시 수지 성형 재료) 5 g를 180℃에서 가열한 하형 중심부에 넣어 5초 후에 180℃에서 가열한 상형을 닫고, 하중 78 N, 경화 시간 90초의 조건에서 압축 성형하고, 손상 없이 성형품의 긴 직경(㎜) 및 짧은 직경(㎜)을 측정하여 그 평균값(㎜)을 원판 플로우로 하였다.
(3) 열시경도
밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 상기 조건에서 직경 50 ㎜×두께 3 ㎜의 원판에 성형하고, 성형 후 즉시 쇼어 D형 경도계를 이용하여 측정하였다.
(4) 난연성
두께 1/16 인치의 시험편을 성형하는 금형을 이용하여, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 상기 조건에서 성형하여 180℃로 5시간 후경화를 행하고, UL-94 시험법에 따라서 난연성을 평가하였다.
(5) 보이드 발생량
초음파 탐사 영상 장치(히다찌겐키사 제조 HYE-HOCUS형)를 이용하여 반도체 장치의 투시 관찰을 행하여 직경 0.1 mm 이상의 보이드의 발생의 유무를 관찰하고, 보이드 발생 반도체 장치 수/시험 반도체 장치 수로 평가하였다.
(6) 내리플로우성
각종 반도체 장치(3)를 85℃, 85％ RH의 조건에서 가습하여 소정 시간마다 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하고, 크랙의 유무를 관찰하고 시험 패키지 수(5)에 대한 크랙 발생 패키지 수로 평가하였다.
(7) 내습성
각종 반도체 장치(3)를 전처리한 후, 가습하여 소정 시간마다 알루미늄 배선부식에 의한 단선 불량을 조사하고, 시험 패키지 수(10)에 대한 불량 패키지 수로 평가하였다.
또한, 전처리는 85℃, 85％ RH, 72시간의 조건에서 플랫 패키지를 가습 후 215℃, 90초간의 증기상 리플로우 처리를 행하였다. 그 후의 가습은 0.2 MPa, 121℃의 조건에서 행하였다.
(8) 고온 방치 특성
각종 반도체 장치(3)를 200℃의 고온 조(槽)에 보관하고, 소정 시간마다 추출하여 도통 시험을 행하여, 시험 패키지 수(10)에 대한 도통 불량 패키지 수로 고온 방치 특성을 평가하였다.
<실시예 C>
〔밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 제조〕
이하에 예를 드는 성분을 각각 표 18에 나타내는 중량부로 배합하고, 혼합 온도 80℃, 혼합 시간 10분의 조건에서 롤 혼련을 행하여 실시예 C1 내지 C4 및 비교예 C1 내지 C4에 따른 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 제조하였다.
(에폭시 수지)
에폭시 수지 A: 에폭시 당량 196, 융점 106℃의 비페닐형 에폭시 수지(재팬에폭시레진사 제조 상품명 에피코트 YX-4000H)
에폭시 수지 B: 에폭시 당량 176,융점 125℃의 비페닐형 에폭시 수지(재팬에폭시레진사 제조 상품명 에피코트 YL-6121H)
에폭시 수지 C: 연화점 60℃, 150℃의 용융 점도 2.4 포이즈의 트리페놀메탄형 에폭시 수지(재팬에폭시레진사 제조 상품명 에피코트 E 1032 H)
에폭시 수지 D: 에폭시 당량 186, 융점 75℃의 비스페놀 F형 에폭시 수지(신닛데쯔가가꾸사 제조 상품명 YSLV-80XY)
(경화제)
페놀 수지 A: 수산기 당량 103, 150℃의 용융 점도 1.3 포이즈의 트리페놀메탄형 페놀 수지(메이와가세이사 제조 상품명 MEH-7500-3S)
페놀 수지 B: 연화점 80℃, 수산기 당량 106의 페놀 노볼락 수지(메이와가세이사제조 상품명 H-1)
(경화 촉진제)
경화 촉진제 A: 트리페닐포스핀과 p-벤조퀴논의 부가물
경화촉진제 B: 트리스(4-메틸페닐)포스핀과 p-벤조퀴논의 부가물
(이형제)
이형제 A: 폴리에틸렌왁스(클라리언트사 제조)
이형제 B: 몬탄산에스테르(클라리언트사 제조)
(난연제)
난연제: 에폭시 당량 375, 연화점 80℃, 브롬 함량 48 중량％의 비스페놀 A형 브롬화 에폭시 수지(스미또모가가꾸고교사 제조 상품명 ESB-400T)
난연 조제: 삼산화안티몬
(착색제)
카본 블랙: 카본 블랙(미츠비시가가꾸사 제조 상품명 MA-100)
(기타 첨가제)
첨가제 A: 폴리에테르 변성 실리콘 오일(도레이다우코닝실리콘사 제조)
첨가제 B: 에폭시 변성 실리콘 오일(도레이다우코닝실리콘사 제조)
첨가제 C: 하이드로탈사이트
첨가제 D: 수산화 비스무스
(커플링제)
커플링제 A: γ-아닐리노프로필트리메톡시실란(아닐리노실란)
커플링제 B: 메틸트리메톡시실란
커플링제 C: γ- 머캅탄프로필트리메톡시실란
커플링제 D: γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(에폭시 실란)
(무기 충전제)
용융 실리카: 모두 구형 용융 실리카
<표 18>
표 중의 약어는 이하의 의미를 갖는다.
* 1: 최소 피복 면적 307.0 ㎡/g,
* 2: 최소 피복 면적 575.6 ㎡/g ,
* 3: 최소 피복 면적 399.4 ㎡/g,
* 4: 최소 피복 면적 315.2 ㎡/g,
* 5: 평균 입경 11.7 ㎛, 비표면적 3.2 ㎡/g,
* 6: 평균 입경 10.8 ㎛, 비표면적 4.2 ㎡/g,
* 7: 평균 입경 9.3 ㎛, 비표면적 1.6 ㎡/g,
* 8: 평균 입경 13.5 ㎛, 비표면적 3.2 ㎡/g,
* 9: 평균 입경 0.6 ㎛, 비표면적 5.5 ㎡/g,
* 10: 평균 입경 0.5 ㎛, 비표면적 6.3 ㎡/g
(1) 보이드 면적 평가 방법
세로 9.1 ㎜×가로 8.2 ㎜× 두께 0.4 ㎜(면적 74.6 ㎟), 범프 직경 200 ㎛, 범프 깊이 135㎛, 범프 피치 490 ㎛의 반도체 소자를 캐비티 중앙이 되는 위치에 고정하고, 금형 온도 165℃, 성형 압력 4.4 MPa, 진공도 0.1 MPa, 캐비티 내 충전 시간 7.5초, 경화 시간 90초의 성형 조건에서 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의한 진공 트랜스퍼 성형을 행하고, 세로 14 ㎜×가로 22 ㎜×두께 0.7 ㎜의 성형품을 제조한다.
얻어진 성형품의 범프부에서 발생한 보이드를 배율 X로 사진 촬영하고, 사진 상의 보이드 면적 SP와 사진 배율로부터 수학식 xx에 의해 실제의 보이드 면적 SB를 산출한다.
본 발명이 이루는 플립칩 실장용의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는 언더필재로서 요구되는 높은 충전성을 갖고, 보이드 등의 성형 불량이 적으며, 내리플로우성, 내습성 등의 신뢰성도 우수하기 때문에 그 공업적 가치는 크다.
<실시예 D>
다음으로 실시예에 의해 본 발명을 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 및 반도체 장치의 평가는 특기하지 않는 한, 후에 설명하는 평가 방법에 기초하여 행하였다.
〔밀봉용 에폭시 수지 성형 재료의 제조〕
이하에 예를 드는 성분을 각각 표 19, 표 20에 나타내는 중량부에서 배합하고, 배합 분말 공급량 200 Kg/h의 조건에서 니더 혼련을 행하여, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D1 내지 13을 제조하였다.
(에폭시 수지)
에폭시 수지로서, 에폭시 당량 196, 융점 106℃의 비페닐형 에폭시 수지(재팬에폭시레진사 제조 상품명 에피코트 YX-4000H); 에폭시 당량 186, 융점 75℃의 비스페놀 F형 에폭시 수지(신닛데쯔가가꾸사 제조 상품명 YSLV-80XY); 에폭시 당량 245, 융점 110℃의 황 원자 함유 에폭시 수지(신닛데쯔가가꾸사 제조 상품명 YSLV-120TE); 에폭시 당량 195, 연화점 65℃의 o-크레졸 노볼락형 에폭시 수지(스미또모가가꾸고교사 제조 상품명 ESCN-190) 및 에폭시 당량 170, 연화점 70℃, 150℃의 용융 점도 3.1 포이즈의 트리페놀 메탄형 에폭시 수지(다관능형 에폭시 수지; 재팬에폭시레진사 제조 상품명 에피코트 E1032H)
(경화제)
경화제로서 연화점 70℃, 수산기 당량 175의 페놀 아랄킬 수지(미쯔이가가꾸사 제조 상품명 미렉스 XL-225), 연화점 80℃, 수산기 당량 106의 페놀 노볼락 수지(메이와가세이사 제조 상품명 H-1); 연화점 83℃, 수산기 당량 103의 다관능형 페놀 수지(메이와가세이사 제조 상품명 MEH-7500-3S)를 이용하였다.
(경화 촉진제)
경화 촉진제로서 트리페닐포스핀과 p-벤조퀴논의 부가물(경화촉진제)을 이용하였다.
(커플링제)
커플링제로서γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(에폭시실란), 2급 아미노기를 함유하는 실란 커플링제(γ-아닐리노프로필트리메톡시실란(아닐리노실란))을 이용하였다.
(난연제)
난연제로서 삼산화 안티몬 및 연화점 80℃, 브롬 함량 48 중량％의 비스페놀 A형 브롬화 에폭시 수지(스미또모가가꾸고교사 제조 상품명 ESB-400T)를 이용하였다.
(실리콘)
실리콘으로서 메틸페닐실리콘 및 실리콘고무를 이용하였다.
(무기 충전제)
무기 충전제로서 평균 입경 28 ㎛, 평균 입경 20 ㎛, 평균 입경 8 ㎛, 평균 입경 0.5 ㎛의 구형 용융 실리카를 이용하였다.
(기타 첨가제)
기타 첨가제로서 고급 지방산 왁스 및 카본 블랙을 이용하였다.
<표 19>
<표 20>
제조한 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D1 내지 D13의 특성을, 표에 예를 든 시험 항목(스파이럴 플로우, 원판 플로우, 열시경도, 굽힘 탄성률, 성형 수축률, 유리 전이 온도)에 대하여 평가를 행하였다. 결과를 표 21, 표 22에 나타낸다.
<표 21>
<표 22>
〔반도체 장치 D1(플립칩 BGA)의 제조〕
다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D1 내지 D13을 이용하여 실시예 D 1 내지 D10 및 비교예 D1 내지 D3의 반도체 장치를 제조하였다. 또한, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의한 밀봉은, 트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형 후, 180℃에서 5시간 후경화함으로써 행하였다.
실시예 D1 내지 D10(표 23, 표 24): 절연 베이스 기재(유리 천- 에폭시 수지 적층판, 히다찌가세이사 제조, 상품명 E-679) 상에 미세 배선 패턴을 형성하고, 반도체 소자 탑재측의 금 도금 단자 및 반대측의 외부 접속 단자를 제외한 면에 절연 보호 레지스트(다이요잉크사 제조, 상품명 PSR4000AUS5)를 도포한 외형이 세로40 ㎜×가로 80 ㎜×두께 0.6 ㎜의 반도체 소자 탑재용 기판을 120℃, 2시간 건조 후, 세로 9 ㎜×가로 8 ㎜×두께 0.4 ㎜(면적 72 ㎟), 범프 직경 145㎛, 범프 피치 200 ㎛, 범프 수 160개의 반도체 소자를 IR 리플로우에 의해 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하여 실장하였다. 실장 후의 범프 높이는 110 ㎛였다. 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D1 내지 D4, D7 및 D9 내지 D13을 이용하여 반도체 소자 탑재면을 세로 30 ㎜×가로 70 ㎜×두께 0.8 ㎜의 치수로 상기 조건에서 진공 트랜스퍼 성형하고, 실시예 D1 내지 D10의 플립칩 BGA 장치를 제조하였다.
비교예 D1 내지 D3(표 25): 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D5, D6 및 D8을 이용하여, 실시예 D1 내지 D10과 마찬가지로 하여 비교예 1 내지 3의 반도체 장치 D를 제조하였다.
<표 23>
<표 24>
<표 25>
〔반도체 장치 D2(플립칩 BGA)의 제조〕
다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D1 내지 D13을 이용하여 실시예 D11 내지 D20 및 비교예 D4 내지 D6의 반도체 장치를 제조하였다. 또한, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의한 밀봉은 트랜스퍼 성형기를 이용하여 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형 후, 180℃로 5시간 후경화함으로써 행하였다.
실시예 D11 내지 D20(표 26, 표 27): 절연 베이스 기재(유리 천-에폭시 수지 적층판, 히다찌가세이사 제조, 상품명 E-679) 상에 미세 배선 패턴을 형성하고, 반도체 소자 탑재측의 금 도금 단자 및 반대측의 외부 접속 단자를 제외한 면에 절연 보호 레지스트(다이요잉크사 제조, 상품명 PSR4000AUS5)를 도포한 외형이 세로50 ㎜×가로 100 ㎜×두께 0.6 ㎜의 반도체 소자 탑재용 기판을 120℃, 2 시간 건조 후, 세로 9 ㎜×가로 8 ㎜×두께 0.4 ㎜(면적 72 ㎟), 범프 직경 145 ㎛, 범프 피치 200 ㎛, 범프 수 160개의 반도체 소자를 IR 리플로우에 의해 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하여 실장하였다. 실장 후의 범프 높이는 110 ㎛였다. 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D1 내지 D4, D7 및 D9 내지 D13을 이용하여, 반도체 소자 탑재면을 세로 40 ㎜×가로 90 ㎜×두께 0.8 ㎜의 치수로 상기 조건에서 진공 트랜스퍼 성형하고, 실시예 D11 내지 D20의 플립칩 BGA 장치를 제조하였다.
비교예 D4 내지 D6(표 28): 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D5, D6 및 D8을 이용하여 실시예 D11 내지 D20과 마찬가지로 하여 비교예 D4 내지 D6의 반도체 장치를 제조하였다.
<표 26>
<표 27>
<표 28>
〔반도체 장치 3(플립칩 BGA)의 제조〕
다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D1 내지 D13을 이용하여 실시예 D21 내지 D30 및 비교예 D7 내지 D9의 반도체 장치를 제조하였다. 또한, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의한 밀봉은 트랜스퍼 성형기를 이용하여 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형 후, 180℃에서 5시간 후경화함으로써 행하였다.
실시예 D21 내지 D30(표 29, 표 30): 절연 베이스 기재(유리 천- 에폭시 수지 적층판, 히다찌가세이사 제조, 상품명 E-679) 상에 미세 배선 패턴을 형성하여, 반도체 소자 탑재측의 금 도금 단자 및 반대측의 외부 접속 단자를 제외한 면에 절연 보호 레지스트(다이요잉크사 제조, 상품명 PSR4000AUS5)를 도포한 외형이 세로60㎜ × 가로 120 ㎜×두께 0.6 ㎜의 반도체 소자 탑재용 기판을 120℃, 2시간 건조 후, 세로 9 ㎜×가로 8 ㎜×두께 0.4 ㎜(면적 72 ㎟), 범프 직경 145 ㎛, 범프 피치 200 ㎛, 범프 수 160개의 반도체 소자를 IR 리플로우에 의해 260℃, 10초의 조건으로 리플로우 처리를 행하여 실장하였다. 실장 후의 범프 높이는 110 ㎛였다. 다음으로, 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 1 내지 4, 7 및 9 내지 13을 이용하여 반도체 소자 탑재면을 세로 50 ㎜×가로 110 ㎜×두께 0.8 ㎜의 치수로 상기 조건에서 진공 트랜스퍼 성형하고, 실시예 D21 내지 D30의 플립칩 BGA 장치를 제조하였다.
비교예 D7 내지 D9(표 31): 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료 D5, D6 및 D8을 이용하여, 실시예 D21 내지 D30과 마찬가지로 하여 비교예 D7 내지 D9의 반도체 장치를 제조하였다.
<표 29>
<표 30>
<표 31>
제조한 실시예 D1 내지 D30 및 비교예 D 1 내지 D9의 반도체 장치의 기판 휘어짐 양의 시험에 의해 평가하고, 유리 전이점, 굽힘 탄성률, 성형 수축률, 반도체 소자 성형 시의 충전성과의 비교를 행하였다. 평가 결과를 표 32 내지 표 35에 나타낸다.
<표 32>
<표 33>
<표 34>
<표 35>
TMA법(시차 팽창 방식)에 기초한 유리 전이 온도가 150℃ 이상, JIS K 6911에 기초한 굽힘 탄성률이 19 GPa 이하, JIS K6911에 기초한 성형 수축률이 0.2％ 이하의 조건 중 어느 것이나 만족하지 않는 에폭시 수지 성형 재료 5, 6 및 8로 밀봉한 비교예 1 내지 9는 어느 것이나 기판 휘어짐이 크고, 또한 성형 시의 충전성도 양호하지 않다.
이것에 대하여, 상기 조건 중 적어도 하나의 조건을 충족시키는 에폭시 수지 성형 재료 1 내지 4, 7 및 9 내지 10으로 밀봉한 실시예 1 내지 30은 기판 휘어짐이 작고, 또한 성형 시의 충전성도 양호하다. 상기 조건 모두를 만족하는 에폭시 수지 성형 재료 1 내지 4 및 11로 밀봉한 실시예는 기판 휘어짐이 2.0 mm 이하로 특히 양호하며, 성형 시의 충전성도 보이드의 발생이 적어 특히 양호하다.
〔평가 방법〕
(1) 스파이럴 플로우
EMMI-1-66에 준거한 스파이럴 플로우 측정용 금형을 이용하여 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 트랜스퍼 성형기에 의해 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형하고, 유동 거리(inch)를 구하였다.
(2) 원판 플로우
200 ㎜(W)×200 ㎜(D)×25 ㎜(H)의 상형과 200 ㎜(W)×200 ㎜(D)×15 ㎜(H)의 하형을 갖는 원판 플로우 측정용 평판 금형을 이용하고, 정밀칭량한 시료(밀봉용 에폭시 수지 성형 재료) 5 g를 180℃로 가열한 하형 중심부에 넣어 5초 후에 180℃에 서 가열한 상형을 닫고, 하중 78 N, 경화 시간 90초의 조건에서 압축 성형하고, 손상 없이 성형품의 긴 직경(㎜) 및 짧은 직경(㎜)을 측정하여 그 평균값(㎜)을 원판 플로우로 하였다.
(3) 열시경도
밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형하고, 직경 50 ㎜×두께 3 ㎜의 원판에 성형하고, 성형후 즉시 쇼어 D형 경도계를 이용하여 측정하였다.
(4) 굽힘 탄성률
JIS K6911에 준거한 굽힘 시험편 성형용 금형을 이용하여, 트랜스퍼 성형기에 의해 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형한 후, 180℃에서 5시간 후경화를 행하고, JIS K6911에 기재된 굽힘 시험법에 의해서 굽힘 탄성률을 측정하였다.
(5) 성형 수축률
JIS K6911에 준거한 성형수축률 측정용 금형을 이용하여 트랜스퍼 성형기에 의해 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형한 후, 180℃에서 5시간 후경화를 행하고 JIS K6911에 기재된 성형 수축률 시험법에 의해서 성형 수축률을 측정하였다.
(6) 유리 전이 온도
20 ㎜ ×4 ㎜×4 ㎜의 시험편이 제조되는 금형을 이용하여, 트랜스퍼 성형기에 의해 금형 온도 180℃, 성형 압력 6.9 MPa, 경화 시간 90초의 조건에서 성형한 후 180℃에서 5시간 후경화를 행한 후, (주)맥사이언스 제조 TMA 장치(TSC1000)를 이용하여 TMA법(시차 팽창 방식)에 의해 유리 전이 온도 및 열팽창 계수를 측정하였다.
(7) 기판 휘어짐량
수평으로 평활한 면에 수지 성형 후의 플립칩 BGA 기판을 놓고, 기판의 길이 방향의 일단을 50 g의 분동으로 고정하고, 또 일단이 평활한 면으로부터의 부유 치수를 쇠자를 이용하여 1/10까지 판독한다.
(8) 성형 시의 충전율
초음파 탐사 영상 장치(히다찌겐키사 제조 HYE-HOCUS형)를 이용하여 반도체 장치의 투시 관찰을 행하고, 밀봉 면적에 대한 충전되어 있는 면적의 비율(면적％)을 산출하여 평가하였다.
본 발명의 플립칩 실장용의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는, 언더필재로서 요구되는 높은 충전성을 갖고, 보이드 등의 성형 불량이 적기 때문에, 그 공업적 가치는 크다. 또한 본 발명의 플립칩 실장용의 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는 언더필재로서 요구되는 낮은 휘어짐성을 갖고, 양호한 유동 특성을 나타내기 때문에 그 공업적 가치는 크다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 형태인 점, 다양한 변경 및 수정을 본 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 실행할 수 있는 것은 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (35)

  1. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서,
    상기 무기 충전제 (C)는 평균 입경이 12㎛ 이하이고, 비표면적이 3.0 ㎡/g 이상인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  2. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서,
    상기 무기 충전제 (C)는 최대 입경이 63㎛ 이하이고, 입자경 20 ㎛ 이상의 무기 충전제를 5 중량％ 이상 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  3. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서,
    상기 (C) 무기 충전제는 평균 입경이 15㎛ 이하, 비표면적이 3.0 내지 6.0 ㎡/g이며,
    (a1) 플립칩의 범프 높이가 150 ㎛ 이하,
    (b1) 플립칩의 범프 피치가 500 ㎛ 이하,
    (c1) 반도체 칩의 면적이 25 ㎟ 이상 및
    (d1) 밀봉재의 총 두께가 2 mm 이하
    의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치에 이용되는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  4. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료로서,
    상기 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료는, TMA법에 기초한 유리 전이 온도가 150℃ 이상, JIS-K6911에 기초한 굽힘 탄성률이 19 GPa 이하, JIS-K6911에 기초하는 성형 수축률이 0.2％ 이하의 조건 중 적어도 하나의 조건을 충족시키는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (A) 에폭시 수지의 150℃에서의 용융 점도가 2 포이즈 이하인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (A) 에폭시 수지가 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 황 원자 함유 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지 및 트리페닐메탄형 에폭시 수지 중 적어도 1종을 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (B) 경화제의 150℃에서의 용융점도가 2 포이즈 이하인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (B) 경화제가 비페닐형 페놀 수지, 아랄킬형 페놀 수지, 디시클로펜타디엔형 페놀 수지, 트리페닐메탄형 페놀 수지 및 노볼락형 페놀 수지 중 적어도 1종을 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (F) 경화 촉진제를 더 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  10. 제1항에 있어서, 상기 무기 충전제 (C)는 입자경 12 ㎛ 이하가 50 중량％ 이상, 입자경 24㎛ 이하가 70 중량％ 이상, 입자경 32㎛ 이하가 80 중량％ 이상 및 입자경 48㎛ 이하가 90 중량％ 이상의 조건 중 적어도 하나의 조건을 충족시키는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, (C) 무기 충전제의 평균 입경이 10 ㎛ 이하인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, (C) 무기 충전제의 비표면적이 3.5 내지 5.5 ㎡/g인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (D) 커플링제를 더 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  14. 제13항에 있어서, (D) 커플링제가 (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제를 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  15. 제14항에 있어서, (D2) 2급 아미노기를 갖는 실란 커플링제가 하기 화학식 I로 표현되는 화합물을 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
    [화학식 I]
    (여기서, R1은 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 탄소수 1 내지 2의 알콕시기로부터 선택되고, R2는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 페닐기로부터 선택되며, R3은 메틸기 또는 에틸기를 나타내고, n은 1 내지 6의 정수를 나타내며, m은 1 내지 3의 정수를 나타낸다.)
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (E) 인 화합물을 더 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  17. 제16항에 있어서, (E) 인 화합물이 인산에스테르를 더 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  18. 제17항에 있어서, 인산 에스테르가 하기 화학식 Ⅱ로 표현되는 화합물을 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
    [화학식 Ⅱ]
    (여기서, 식 중의 8개의 R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, 모두 동일하거나 상이할 수 있으며, Ar은 방향족 환을 나타낸다.)
  19. 제16항에 있어서, (E) 인 화합물이 포스핀옥사이드를 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  20. 제19항에 있어서, 포스핀옥사이드가 하기 화학식 Ⅲ으로 표현되는 화합물을 함유하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
    [화학식 Ⅲ]
    (여기서, R1, R2 및 R3은 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환의 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 및 수소 원자를 나타내고, 모두 동일하거나 상이할 수 있으며, 단, 모두 수소 원자인 경우를 제외한다.)
  21. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a1) 플립칩의 범프 높이가 150 ㎛ 이하,
    (b1) 플립칩의 범프 피치가 500 ㎛ 이하,
    (c1) 반도체 칩의 면적이 25 ㎟ 이상,
    (d1) 밀봉재의 총 두께가 2 mm 이하,
    (e1) 플립칩의 범프 수가 100개 이상 및
    (f1) 성형 시의 에어벤트 두께가 40 ㎛ 이하
    의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치에 이용하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  22. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a2) 플립칩의 범프 높이가 100 ㎛ 이하,
    (b2) 플립칩의 범프 피치가 400 ㎛ 이하,
    (c2) 반도체 칩의 면적이 50 ㎟ 이상,
    (d2) 밀봉재의 총 두께가 1.5 mm 이하,
    (e2) 플립칩의 범프 수가 150개 이상 및
    (f2) 성형 시의 에어벤트 두께가 30 ㎛ 이하
    의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치에 이용하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  23. 제13항에 있어서, (D)커플링제의 충전재 피복율이 0.3 내지 1.0인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  24. 제13항에 있어서, 200℃/1hr 가열 후의 가열 감량율이 0.25 중량％ 이하인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  25. 제23항에 있어서, 200℃/1hr 가열 후의 가열 감량율이 0.25 중량％ 이하인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  26. 제4항에 있어서,
    (c1) 반도체 칩의 면적이 25 ㎟ 이상,
    (d1) 밀봉재의 총 두께가 2 mm 이하 및
    (g1) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적이 3000 ㎟ 이상
    의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치에 이용하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  27. 제4항에 있어서,
    (c2) 반도체 칩의 면적이 50 ㎟ 이상,
    (d2) 밀봉재의 총 두께가 1.5 mm이하 및
    (g2) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적이 5000 ㎟ 이상
    의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치에 이용하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  28. 제4항에 있어서, 반도체 장치의 휘어짐이 5.0 mm 이하인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  29. 제4항에 있어서, 반도체 장치의 휘어짐이 2.0 ㎜ 이하인 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료.
  30. 제4항에 있어서, (C) 무기 충전제 함유율이 에폭시 수지 성형 재료에 대하여 70 내지 90 중량％인 에폭시 수지 성형 재료.
  31. (A) 에폭시 수지, (B) 경화제 및 (C) 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료에 의해 밀봉된 반도체 장치.
  32. 제29항에 있어서,
    (a1) 플립칩의 범프 높이가 150 ㎛ 이하,
    (b1) 플립칩의 범프 피치가 500 ㎛ 이하,
    (c1) 반도체 칩의 면적이 25 ㎟ 이상,
    (d1) 밀봉재의 총 두께가 2 ㎜ 이하,
    (e1) 플립칩의 범프 수가 100개 이상 및
    (f1) 성형 시의 에어벤트 두께가 40 ㎛ 이하
    인 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치.
  33. 제29항에 있어서,
    (a2) 플립칩의 범프 높이가 100 ㎛ 이하,
    (b2) 플립칩의 범프 피치가 400 ㎛ 이하,
    (c2) 반도체 칩의 면적이 50 ㎟ 이상,
    (d2) 밀봉재의 총 두께가 1.5 ㎜ 이하,
    (e2) 플립칩의 범프 수가 150개 이상 및
    (f2) 성형 시의 에어벤트 두께가 30 ㎛ 이하
    의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치.
  34. 제29항에 있어서,
    (c1) 반도체 칩의 면적이 25 ㎟ 이상,
    (d1) 밀봉재의 총 두께가 2 ㎜ 이하,
    (g1) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적이 3000 ㎟ 이상
    의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치.
  35. 제29항에 있어서,
    (c2) 반도체 칩의 면적이 50 ㎟ 이상,
    (d2) 밀봉재의 총 두께가 1.5 ㎜ 이하 및
    (g2) 일괄 성형 방식의 밀봉재 성형 면적이 5000 ㎟ 이상
    의 구성을 하나 이상 구비하는 반도체 장치.
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