KR20060077969A - 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 - Google Patents

재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20060077969A
KR20060077969A KR1020040116621A KR20040116621A KR20060077969A KR 20060077969 A KR20060077969 A KR 20060077969A KR 1020040116621 A KR1020040116621 A KR 1020040116621A KR 20040116621 A KR20040116621 A KR 20040116621A KR 20060077969 A KR20060077969 A KR 20060077969A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
epoxy resin
formula
resin composition
liquid epoxy
semiconductor
Prior art date
Application number
KR1020040116621A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100671136B1 (ko
Inventor
김종성
심정섭
박윤곡
Original Assignee
제일모직주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제일모직주식회사 filed Critical 제일모직주식회사
Priority to KR1020040116621A priority Critical patent/KR100671136B1/ko
Publication of KR20060077969A publication Critical patent/KR20060077969A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100671136B1 publication Critical patent/KR100671136B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/15Heterocyclic compounds having oxygen in the ring
    • C08K5/151Heterocyclic compounds having oxygen in the ring having one oxygen atom in the ring
    • C08K5/1515Three-membered rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/226Mixtures of di-epoxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/62Alcohols or phenols
    • C08G59/621Phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • C08G59/686Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C08L63/04Epoxynovolacs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295Organic, e.g. plastic containing a filler
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52Encapsulations
    • H01L33/56Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/02Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 대한 것으로, 보다 상세하게는 저점도 액상 에폭시수지를 사용하여 우수한 유동성에 의한 양호한 간극 충진성을 가지며, 저응력화를 위한 액상 페놀노볼락 경화제의 사용으로 조성물의 열응력 완충 성능을 개선하고, 무기 충진재를 사용함으로서, 패키지의 신뢰성을 향상시키고. 선형 에폭시 수지를 이용하여 고온에서의 저응력화를 달성하여 재작업이 가능한 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 에폭시 수지 10∼45중량%, 선형 에폭시 수지 5~20중량%, 경화제 10∼45중량%, 경화촉매 1∼5중량%, 및 무기충진재 20∼60중량%를 포함하며, 점도가 2,000∼50,000 cps인 것을 특징으로 한다.
재작업, 액상 에폭시, 저점도, 언더필, 저응력화, 비스페놀, 페놀노볼락, 선형에폭시, 무기충진재

Description

재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자{REWORKABLE LIQUID EPOXY RESIN COMPOSITION FOR UNDERFILL APPLICATION AND A SEMICONDUCTOR ELEMENT THEREOF}
본 발명은 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 볼 및 랜드를 이용하여 반도체 칩 또는 반도체 패키지가 회로 기판에 전기적으로 접속되는 부위에 열적, 기계적 신뢰도를 향상 시키기 위하여 언더필재로 사용되는 재작업 가능한 고신뢰성 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
전자제품의 소형화, 경박화, 다기능화, 대용량화에 따라 반도체 소자의 봉지 및 실장방법 등도 다변화되는 추세이다. 특히 멀티 칩 모듈(MCM)과 같이 단일 모듈 내에 수 개에서 수십 개의 칩이 실장되는 전자 부품의 경우 칩 스케일 패키지(CSP) 등의 패키지 형태 및 웨이퍼 레벨 패키지(WLP), 플립칩(FC) 등의 베어칩 형태의 전자 소자를 사용하여 경박단소화, 다기능화 및 대용량화가 가속 되고 있다.
그러나 상기의 전자 소자들은 회로 기판 사이의 전도체와 솔더 볼 등의 땜납 접속을 통하여 전기적으로 연결되며, 이러한 방식으로 실장된 전자 소자를 열충격 시험을 할 경우 회로기판과 솔더 볼 간 연결상태 등에 대한 신뢰성 불량의 여지가 있다. 그 이유로 전자 소자와 회로 기판과 솔더 볼의 상이한 열팽창계수가 열적 스트레스를 유발하기 때문이다.
특히, WLP의 경우 반도체 칩 자체가 패키지로 사용되어 기존의 패키지에 비하여 외부적인 기계적, 열적 충격 요인에 취약하게 된다. 그 이유로 칩의 기계적 강도가 패키지에 비하여 매우 약하며, 칩과 배선 기판과 솔더 볼의 상이한 열팽창계수가 열적 스트레스를 유발하기 때문이다. 이러한 열적, 기계적 충격에 의한 응력을 완화하기 위하여 칩을 기판에 장착한 후 소자와 기판 사이의 공간을 수지로 충진하는 공정이 언더필 공정이며 이에 사용되는 소재가 주로 액상인 언더필재이다.
그러나, 이러한 언더필재를 사용할 경우 회로 기판에 전자 소자를 장착한 후에 불량이 발견된 때에 그 전체 구조를 파괴하거나 또는 긁어 내지 않고 전자 소자를 교체하는 것은 매우 곤란한 문제이다. 특히 MCM의 경우 수개의 칩 또는 패키지에 불량이 발생하였을 경우 불량 소자만을 재작업하지 않는다면 고가의 양품 칩 또는 패키지를 손실을 입게 된다.
최근 이러한 문제점을 해결하기 위하여 재작업이 가능한 액상 언더필 재료에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 용매를 사용하여 수지를 팽윤기켜 재작업이 이루어 지는 언더필 재료(일본특허공개 제69280/94호)의 경우 수지의 팽윤에 걸리 는 시간이 길고, 회로기판의 신뢰도를 감소시키는 단점이 있으며, 열분해성 수지를 사용하여 재작업이 이루어 지는 언더필 재료(한국특허공개 2002-0087442)의 경우 밀집된 전자 소자의 재작업시 재작업하지 말아야 할 전자 소자의 언더필 재료의 열분해를 유발하여 불량을 유발시키며, 분해 잔량에 의한 회로기판 내 전기 접속부의 오염을 유발하여 재작업시 접속 불량을 유발할 수 있다. 열가소성 수지를 이용한 언더필 재료(미국특허 제5,783,867호)의 경우 상대적으로 적당한 온도 조건하에서 누출되는 경향이 있다.
또한, 기판과의 우수한 접착력 및 양호한 간극침투성을 달성하기 위하여 에폭시 조성물의 경화제로서 산무수물이 쓰이는 경우가 많다. 그러나, 산무수물의 적용시에는 흡습율이 증가하고, 조성물의 내열충격성이 열화되며, 높은 탄성률로 인하여 열적, 기계적 충격에 약하며, 재작업이 어려워지는 등의 단점이 있다.
최근, BGA등의 패키지와 회로 기판 사이에 재작업이 가능한 언더필 소재가 소개되고 있으나, 플립 칩(FC), WLP등과 같이 칩 형태의 패키지의 경우 기존의 언더필 소재에 비하여 고신뢰성이 요구된다. 그러나, 이러한 고신뢰성을 달성하기 위하여 무기 충지재를 사용한 경우 재작업이 어려운 문제가 발생한다.
이러한 측면을 고려해 볼 때 재작업이 가능한 언더필 재료는 솔더 볼등의 접합부를 재작업하는 온도 내에서 회로 기판과의 분리가 쉬워야 하며, 오염 및 잔량이 남지 않아야 하며, 재작업 온도 이하에서는 안정적인 경화 상태를 유지하여야 한다. 또한, 작업성 측면에서 통상적으로 25 ~ 600μm 이내의 전자 소자와 회로 기판간 간극에 대한 빠른 침투에 의한 충진성을 확보하기 위하여 낮은 점도 및 고유 동성을 달성하여야 하고, 신뢰성과 관련하여서는 솔더 볼과 크게 차이가 나지 않도록 열팽창계수를 저하시키거나, 열응력을 완충시키고, 기계적 충격을 흡수할 수 있도록 충분이 낮은 탄성률을 유지하여야 하며, 칩과 기판 계면에 밀착성, 즉 접착성이 좋아야 한다,
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 저점도 액상 에폭시수지를 사용하여 우수한 유동성에 의한 양호한 간극 충진성을 가지며, 선형 에폭시 수지를 사용하여 경화물의 충분히 낮은 탄성률을 달성하여 고온에서의 재작업성을 달성하고, 저응력화를 위한 액상 페놀노볼락 경화제의 사용으로 조성물의 열응력 완충 성능을 개선함과 동시에 재작업성을 달성하고,무기 충진재를 사용하여, 적절한 기계적 강도 및 낮은 열팽창계수, 낮은 흡수율을 달성하여, 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 에폭시 수지 10∼45중량%, 선형 에폭시 수지 5~20중량%, 경화제 10∼45중량%, 경화촉매 1∼5중량%, 및 무기충진재 20∼60중량%를 포함하며, 점도가 2,000∼50,000 cps인 것을 특징으로 하는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 의하여 달성된다.
본 발명의 다른 측면은 상기 재작업 가능한 고신뢰성 액상 에폭시 수지 조성물로 봉지된 반도체 소자에 관한 것이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서 본 발명에 따른 재작업이 가능한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물의 구성에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용된 에폭시 수지는 하기 [화학식 1]의 구조를 갖는 비스페놀계 에폭시 수지로서, 에폭시 당량이 150~220이고, 점도는 300~5,000 cps인 비스페놀-A, 비스페놀-F, 수소화 비스페놀-A, 수소화 비스페놀-F 등을 각각 단독으로 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112004062817754-PAT00001
(상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이다.)
전체 조성물 중 상기 에폭시 수지의 함량은 10∼45중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 반응속도가 느려져 공정시간이 길어지는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 본 발명에서 요구하는 물성을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
또한 상기 에폭시 수지에는 필요에 따라 물성 향상을 목적으로 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 등의 다른 액상 에폭시 수지가 혼합될 수 있다. 그러나 나프탈렌계 에폭시 수지나 페놀노볼락계 에폭시 수지 등과 혼합사용시에 점도가 많이 증가할 수 있으므로 본 발명의 목적에 맞도록 적절한 점도를 유지하는 범위 내에서 혼합하여 사용한다.
본 발명에서 사용된 선형 에폭시 수지는 하기 [화학식 2] 또는 [화학식 3]의 구조를 갖는 폴리프로필렌 글라이콜 또는 폴리에틸렌 글라이콜 또는 폴리에틸렌디올 디글리시딜 에테르 등의 에폭시 수지로서, 각각 단독으로 혹은 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112004062817754-PAT00002
(상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이고, n은 5~15의 정수 이다.)
[화학식 3]
Figure 112004062817754-PAT00003
(상기 식에서 R은 탄소수 5∼15의 알킬기이다.)
전체 조성물 중 상기 선형 에폭시 수지의 함량은 5∼20중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 경화반응속도가 느려져 공정시간이 길어지는 문제점 및 기계적 강도가 저하되는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 본 발명에서 요구하는 재작업 및 탄성율 등의 물성을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
또한 상기 에폭시 수지에는 필요에 따라 단관능성 및 다관능성 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
본 발명에서 경화제로는 하기 [화학식 4]로 표시되는 알킬화 페놀노볼락 수지로서, OH 당량이 120∼150인 고순도의 페놀노볼락을 사용한다.
[화학식 4]
Figure 112004062817754-PAT00004
(상기 식에서 R1∼R5는 각각 독립적으로 수소원자 혹은 탄소수 1∼3의 알킬기 또는 알릴기이고, n은 0∼3의 정수이다.)
조성물의 점도, 경화물의 유리전이온도, 기계적 물성, 열특성 등의 조정을 위하여 n값 및 R1∼R5의 종류가 다른 제품 및 이미드 변성 등에 의해 유리전이온도 특성 등을 변화시킨 제품 등을 사용할 수 있다.
전체 조성물 중 상기 경화제의 함량은 10∼45중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 경화물 내에 미경화 잔류물이 형성되어 패키지의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 경화속도가 느려지는 문제점이 있다.
본 발명에서 경화촉매로서는 하기 [화학식 5]으로 표시되는 이미다졸계 촉매를 사용할 수 있으며, 촉매 종류별로 같은량을 사용할 경우 활성에 따라 겔화시간에 차이는 발생하나 사용량의 증감을 통하여 겔화시간을 조절할 수 있어 촉매의 종류에 대하여서는 국한되지 않는다.
[화학식 5]
Figure 112004062817754-PAT00005
(상기 식에서 R1∼R4는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 또는 수산기이다.)
전체 조성물 중 상기 경화촉매의 함량은 1~5 중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 원하는 경화 특성을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 수지 조성물의 보관 안정성이 나빠지는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 경화속도가 느려져서 생산성이 감소하고, 미경화로 인한 원하는 물성을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
또한 상기 경화촉매에는 필요에 따라 열가소성 수지로 캡슐화되어 상온 안정 성을 증가 시킨 경화 촉매 및 경화제로 개질된 경화 촉매를 사용할 수 있다.
본 발명에서 무기충진재로는 그 평균입자크기가 0.5∼20㎛인 용융 또는 합성실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 적용하고자 하는 간극의 크기 및 무기충진재의 함량에 따라 평균입자의 크기를 조정할 필요가 있다. 본 발명에서 무기충전 입자의 크기는 0.5~ 10㎛, 바람직하게는 1~5㎛인 것을 사용하며, 전체 조성물 중 상기 충진재의 함량은 20∼60중량%의 범위이다. 상기 함량이 20중량% 미만인 경우 충분한 강도와 낮은 열팽창계수를 기대할 수 없으며 또한 수분의 침투가 용이해져 신뢰성 저하의 원인이 된다. 반면, 60중량%를 초과하는 경우 수지와 경화제의 점도에 따라 그 정도는 다르나 유동특성이 저하됨에 의한 간극충진속도가 현저히 떨어짐으로서 작업성 또는 공정성 불량의 우려가 있으며, 높은 탄성률로 인하여 재작업이 저하된다. 또한 높은 탄성률로 인하여 칩 패키지의 파괴를 야기한다.
위에 명시한 조성물의 성분 외에도 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 필요에 따라 기포의 제거를 용이하게 하기 위한 소포제, 제품 외관 등을 위한 카본블랙 등의 착색제, 기계적 물성 및 접착력을 증가시키기 위한 글리시독시프로필 트리메톡시 실란 등의 실란 커플링제, 침투성 개선을 위한 표면장력 조절제, 요변성과 성형성을 개선하기 위한 퓸드(fumed) 실리카 등의 기타 첨가제가 추가로 사용될 수 있다.
본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물은, 예를 들면 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 무기충진재를 동시에 또는 원료별 순차적으로 투입하고 필요에 따라 가열처리를 하면서 교반, 혼합, 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 이들 혼합물의 혼 합, 교반, 분산 등의 장치는 특별히 한정되지 않지만, 교반, 가열장치를 구비한 혼합분쇄기, 3축 롤밀, 볼밀, 진공유발기, 유성형 혼합기 등을 사용할 수 있으며, 또한 이들 장치를 적절하게 조합하여 사용할 수도 있다.
본 발명에서의 액상 에폭시 수지 조성물의 점도는 25℃에서 2,000∼50,000 cps, 바람직하게는 4,000∼30,000 cps 이하의 범위가 되는 것이 좋다. 언더필 공정시 칩과 기판간의 간극 크기에 따라 다르지만, 점도가 50,000cps 초과인 경우에는 간극 충진 시간이 너무 길고 디스펜싱 공정에서의 작업성 또한 불량하다.
성형공정은 통상의 디스펜싱 공정을 사용할 수 있으며, 경화는 150℃에서 1시간 이상 오븐에서 경화하는 것이 바람직하다. 경우에 따라 경화 촉매의 조절을 통하여 경화 온도를 변화할 수 있으며, 경화 시간을 단축할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1∼3, 비교예 1∼4
표 1에 나타난 배합비대로 원료를 세라믹 재질의 교반기와 쓰리 롤밀을 이용하여 교반 및 분산, 혼합하여 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 제조된 에폭시 수지 조성물을 사용하여 테플론 금형에서 150℃에서 한시간 경화시킴으로써 W×T×L이 4mm×10mm×80mm인 시편을 제조하여 유리전이온도, 굴곡강도, 열팽창계수 등의 물성을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 신뢰성 및 재작업 관련 테스트의 경우 W×L이 12mm×18mm인 칩을 장착한 기재에 언더필한 후 150℃에서 한시간 경화시킴으로서 시편을 제조하여 테스트하였다.
Figure 112004062817754-PAT00006
* 각주
1) DIC : EXA-835LV
2) DIC : EPICLON 726
3) DIC : EPICLON 707
4) KYOEISHA : EPOLIGHT 400E
5) MEIWA : MEH-8000
6) DIC : B-570
[물성평가방법]
1) 점도
Cone & Plate 형 Brookfield 점도계를 사용하여 25℃에서 측정
2)유리전이온도
DMTA(Dynamic Mechanical Thermal Analyser)로 평가 (승온속도 5℃/min, 1Hz)
3) 열팽창계수
TMA(Thermomechanical Analyser)로 평가 (승온속도 10℃/min)
4) 굴곡강도
UTM(Universal Test Machine)을 이용하여 ASTM D190에 의거 평가
5) 밴딩 탄성율
DMTA(Dynamic Mechanical Thermal Analyser)로 평가 (승온속도 5℃/min, 1Hz)
6) 흡수율
PCT(Pressure Cooker Tester, 121℃, 2기압)에서 24시간 흡습시킨 후 무게변화를 측정
7) 토출성
DISPENSER를 사용하여 NEEDLE SIZE 21G, 토출압 30ps에서 토출하였을 때 끊어짐 없이 일정량 토출 여부 확인
8) 간극충진성
12mm×18mm×0.3mm의 칩을 BT레진 기판에 간극 300㎛으로 탑재한 패키지의 칩 한쪽 가장자리에 70℃에서 언더필재를 도포하여 5분간 주입기를 둔 후 150℃에서 60분 경화시킨 패키지를 C-SAM을 활용하여 패키지 내부의 충진성을 확인
9) 재작업 시험
12mm×18mm×0.3mm의 칩을 회로 기판에 간극 300㎛으로 탑재한 후 칩에 언더필재를 도포, 경화한 후 200℃ hot gun을 이용하여 재작업하고자 하는 칩을 국부적으로 10~20초간 가열하면서 금속 막대기를 이용하여 칩을 밀어 회로 기판으로부터 분리한다. 이때, 회로 기판의 솔더 레지스트 및 접속 부위의 손상 및 오염 여부를 확인한다.
10) 열충격 시험(Temperature Cycle Test)
JEDEC, JESD22-A104 시험조건 C(-65℃/+150℃)으로 평가한 후 C-SAM을 활용하여 박리발생여부 확인
11) 기계적 강도 시험
12mm×18mm×0.3mm의 칩을 회로 기판에 간극 300㎛으로 탑재한 후 칩에 언더필재를 도포, 경화한 후 기판의 양 끝을 0.5N의 힘으로 비튼다. 상기 실험을 200회 반복하여 접속 부위 및 칩의 파괴 여부를 확인한다.
표 1의 물성 및 신뢰성 평가결과에서 볼 수 있듯이 선형 에폭시 수지를 이용한 경우에는 사용하지 않은 경우에 비하여 현저하게 낮은 탄성률을 달성되며, 특히 고온에서의 탄성율은 1/5 이상 낮은 값을 나타내었다. 이를 통하여 열적, 기계적 신뢰성을 달성함과 동시에 재작업이 가능해 짐을 확인하였다.
또한, 알킬화 페놀노볼락 경화제를 사용한 경우에는 산무수물 경화제를 사용한 경우에 비해 유리전이온도가 낮아지고, 또한 고온에서의 탄성율이 1/5 이상 낮은 값을 나타내었다. 이로 인해 재작업이 가능하고, 신뢰성 평가진행시 발생하는 열 응력을 줄여서 우수한 신뢰도 특성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
한편, 비교예 1에서 무기물의 충진이 없을 경우 솔더 범프와의 열팽창 계수가 차이가 커지고 열 응력이 커져 솔더 범프의 계면에서 파괴가 발생하였으며, 또한 흡습율의 증가로 인해 신뢰성을 떨어뜨렸다.
비교예 2에서 무기물 충진량이 60wt% 이상시 탄성률의 증가로 인하여 재작업이 어려워 지며, 열적, 기계적 신뢰성 평가진행시 발생하는 응력을 줄여 주지 못하여 칩의 파괴가 발생하였다.
상기 언급한 바와 같은 본 발명에 따른 재작업이 가능한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자에 의하면, 재작업이 가능하며, 낮은 점도로 공정성이 우수할 뿐 아니라, 경화 후 충분히 낮은 탄성률 및 낮은 흡습율을 가짐으로서 향상된 내열충격성 및 내충격성을 나타내어 칩 패키지에 적용시 점도조절에 의해 작업성이 우수하고, 경화 후 저탄성률에 의한 높은 내열충격성, 내충격성을 나타내어 신뢰도 특성이 높은 특징이 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (9)

  1. 하기 [화학식 1]로 표시되는 에폭시 수지, 하기 [화학식 2] 및 [화학식 3]으로 표시되는 화합물 중 선택된 선형 에폭시 수지, 하기 [화학식 4]로 표시되는 경화제, 하기 [화학식 5]로 표시되는 경화촉매, 및 입자 크기가 0.5 ~10 ㎛인 무기충진재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112004062817754-PAT00007
    (상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이다.)
    [화학식 2]
    Figure 112004062817754-PAT00008
    (상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이고, n은 5~15의 정수이다.)
    [화학식 3]
    Figure 112004062817754-PAT00009
    (상기 식에서 R은 탄소수 5∼15의 알킬기이다.)
    [화학식 4]
    Figure 112004062817754-PAT00010
    (상기 식에서 R1∼R5는 각각 독립적으로 탄소수 1∼3의 알킬기, 수소원자 또는 알릴기이고, n은 0∼3의 정수이다.)
    [화학식 5]
    Figure 112004062817754-PAT00011
    (상기 식에서 R1∼R4는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 또는 수산기이다.)
  2. 제 1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 10∼45중량%, 상기 선형 에폭시 수지는 5~20중량%, 상기 경화제는 10∼45중량%, 상기 경화촉매는 1∼5중량%, 상기 무기충진재는 20∼60중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 무기충전재의 입자 크기가 1~ 10㎛이며, 그 함량이20~60중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물은 점도가 3,000∼50,000cps인 것을 특징으로 하는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 150∼220이고, 점도가 300∼5,000cps인 비스페놀-A, 비스페놀-F, 수소화 비스페놀-A, 수소화 비스페놀-F 또는 이들의 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 에폭시 수지에는 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 또는 이들의 2 이상의 혼합물이 첨가되는 것을 특징으로 하는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 무기충진재는 평균입자가 0.5∼20㎛이고, 최대 입경이 80㎛을 넘지 않는 용융 또는 합성 실리카를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 선형 에폭시 수지는 상기 [화학식 2] 및 상기 [화학식 3]의 혼합물인 것을 특징으로 하는 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 의하여 제조된 액상 에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
KR1020040116621A 2004-12-30 2004-12-30 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 KR100671136B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040116621A KR100671136B1 (ko) 2004-12-30 2004-12-30 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040116621A KR100671136B1 (ko) 2004-12-30 2004-12-30 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060077969A true KR20060077969A (ko) 2006-07-05
KR100671136B1 KR100671136B1 (ko) 2007-01-17

Family

ID=37169946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040116621A KR100671136B1 (ko) 2004-12-30 2004-12-30 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100671136B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100740895B1 (ko) * 2005-12-30 2007-07-19 제일모직주식회사 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR101293784B1 (ko) * 2008-12-30 2013-08-06 제일모직주식회사 반도체 칩 부착용 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001151994A (ja) 1999-11-26 2001-06-05 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
KR100529256B1 (ko) * 2002-12-20 2005-11-17 제일모직주식회사 반도체 봉지용 액상 에폭시 수지 조성물

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100740895B1 (ko) * 2005-12-30 2007-07-19 제일모직주식회사 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR101293784B1 (ko) * 2008-12-30 2013-08-06 제일모직주식회사 반도체 칩 부착용 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자

Also Published As

Publication number Publication date
KR100671136B1 (ko) 2007-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5354753B2 (ja) アンダーフィル材及び半導体装置
JP2011014885A (ja) 多層半導体装置用アンダーフィル材のダム材組成物、及び該ダム材組成物を用いた多層半導体装置の製造方法
US8075721B2 (en) Low exothermic thermosetting resin compositions useful as underfill sealants and having reworkability
JPH10231351A (ja) 液状注入封止アンダーフィル材料
JPH10158366A (ja) 液状注入封止アンダーフィル材料
KR100671136B1 (ko) 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 소자 언더필용 액상에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR100740894B1 (ko) 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 패키지
KR100797941B1 (ko) 재작업이 가능한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR100529256B1 (ko) 반도체 봉지용 액상 에폭시 수지 조성물
KR100671137B1 (ko) 재작업이 가능한 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR100673767B1 (ko) 반도체 소자 언더필용 에폭시 수지 조성물
KR101234848B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR100740895B1 (ko) 재작업이 가능한 고신뢰성 반도체 사이드필용 액상 에폭시수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR100599857B1 (ko) 반도체 봉지용 액상 에폭시 수지 조성물
KR101293784B1 (ko) 반도체 칩 부착용 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR100990807B1 (ko) 반도체 칩 부착용 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체소자
KR100797614B1 (ko) 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를이용한 반도체 소자
KR100655052B1 (ko) 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물
KR100823073B1 (ko) 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를이용한 반도체 소자
KR101234847B1 (ko) 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR100965360B1 (ko) 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR100479860B1 (ko) 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물
KR101279967B1 (ko) 반도체 칩 부착용 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR101266540B1 (ko) 반도체 소자 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR100833568B1 (ko) 플립칩 패키지용 비도전성 페이스트 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130103

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131217

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141223

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151218

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161223

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181220

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200103

Year of fee payment: 14