KR20070076505A - 발포가능형 언더필 캡슐화제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전자 부품을 기판에 적용하는 데 사용되는 열가소성 또는 열경화성 B-스테이지 가능형 또는 예비 성형된 필름 언더필 캡슐화제 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지, 팽창가능형 마이크로 구체, 용매 및 선택적으로 촉매를 포함한다. 필요에 따라서 접착 촉진제, 유동 첨가제 및 레올로지 개질제와 같은 다양한 다른 첨가제를 첨가할 수도 있다. 기판이나 부품 상에 스무스하고 비점착성인 코팅을 제공하기 위해서 상기 언더필 캡슐화제를 건조하거나 B-스테이지 처리할 수 있다. 다른 실시예에서, 언더필 캡슐화제는 예비 성형 필름이다. 상기 실시예 모두에서, 팽창가능형 충전재는, 고온이 적용되면 팽창하여 어셈블리의 원하는 부위에 폐쇄 셀 포말 구조를 형성한다.
언더필 캡슐화제, 리플로우, 칩 스케일 패키지, 팽창가능형 충전재
Description
도 1은 발포가능형 언더필을 가진 어셈블리의 리플로우 전후의 도면이다.
도 2는 테두리 둘레에 발포가능형 언더필을 가진 어셈블리의 리플로우 전후의 도면이다.
본 출원은 2003년 5월 23일에 출원된 미국 특허출원 제10/444,603호의 일부 계속출원이다.
본 발명은 하나 이상의 팽창가능한 충전재를 함유하는 언더필 캡슐화제 및 전자 장치에 상기 언더필 캡슐화제를 응용하는 방법에 관한 것이다. 캡슐화제는 마이크로 전자 장치에서 전자 부품과 기판 사이의 상호접속을 보호하고 보강하기 위해 사용된다. 마이크로 전자 장치는 여러 가지 형태의 전기 회로 부품, 주로 집적 회로(IC) 칩에 함께 조립된 트랜지스터뿐 아니라, 레지스터, 커패시터 및 그 밖의 부품을 수용한다. 이들 전자 부품들은 회로를 형성하도록 상호접속되고, 궁극적으로는 인쇄 회로 기판과 같은 캐리어 또는 기판에 접속되고 지지된다. 집적 회로 부품은 단일 베어 칩(bare chip), 단일 캡슐화 칩, 또는 다중 칩의 캡슐화 패키 지를 포함할 수 있다. 단일 베어 칩은 리드 프레임에 부착될 수 있고, 이어서 캡슐화되어 인쇄 회로 기판에 부착되거나, 인쇄 회로 기판에 직접 부착될 수 있다. 이러한 칩은 본래 다중 칩을 수용하는 반도체 웨이퍼로서 형성된다. 반도체 웨이퍼는 필요에 따라 개별적인 칩 또는 칩 패키지로 다이싱(dicing)된다.
부품이 리드 프레임에 접속된 베어 칩이든, 인쇄 회로 기판이나 기타 기판에 접속된 패키지이든 간에, 상기 접속은 전자 부품 상의 전기적 말단부(termination)와 기판 상의 대응하는 전기적 말단부 사이에서 이루어진다. 이러한 접속을 형성하는 방법 중 하나는, 범프(bump) 상태로 부품 또는 기판 터미널에 적용되는 폴리머 재료 또는 금속 재료를 사용하는 것이다. 상기 터미널은 정렬되어 함께 접촉되고, 얻어지는 어셈블리는 상기 금속 또는 폴리머 재료가 리플로우(reflow)되도록 가열되고, 접속은 응고된다.
정상적인 사용 기간 중에, 전자 어셈블리는 고온과 저온의 사이클에 처하게 된다. 전자 부품, 상호접속 재료 및 기판에 있어서의 열 팽창 계수의 차이로 인해, 이러한 열적 순환은 어셈블리의 부품에 응력을 일으켜 고장을 야기할 수 있다. 고장을 방지하기 위해, 부품과 기판 사이의 갭은, 상호접속된 재료를 보강하고 열적 순환의 응력 중 일부를 흡수하기 위해, 이하에서 언더필 또는 언더필 캡슐화제라 지칭되는 폴리머계 캡슐화제로 충전된다. 언더필 기술에 대한 두 가지 두드러진 용도는, 칩 패키지가 기판에 부착되어 있는 칩 스케일 패키지(CSP) 및 상호접속의 어레이에 의해 칩이 기판에 부착되어 있는 플립-칩 패키지(flip-chip package)로 해당 산업에서 알려져 있는 패키지를 보강하는 것이다. 언더필의 또 다른 기능 은 부품을 충돌이나 진동과 같은 기계적 충격에 대해 보강하는 것이다. 이것은 뜻하지 않게 떨어뜨리거나 그렇지 않으면 사용중에 응력을 받게 될 것으로 예상되는 휴대 전화기와 같은 휴대용 전자 기기의 내구성을 위해 특히 중요하다.
종래의 모세관 흐름 언더필 응용에서, 언더필 분배 및 경화는 금속 또는 폴리머 상호접속의 리플로우 이후에 일어난다. 이 공정에서, 초기에 플럭스를 기판 상의 금속 패드에 도포한다. 다음으로, 칩을 기판의 플럭스 도포된 영역에서 납땜 자리 상부에 올려놓는다. 이어서 어셈블리를 가열하여 솔더 조인트(solder joint)의 리플로우가 이루어지도록 한다. 이 시점에서, 측정된 양의 언더필 캡슐화 재료가 전자 어셈블리의 하나 이상의 테두리 측면을 따라 분배되고, 부품과 기판간 갭 내부의 모세관 작용이 상기 재료를 안쪽으로 끌어당긴다. 갭이 채워진 후, 조립된 구조물의 응력 집중을 감소시키고 피로 수명을 연장하는 데 도움이 되도록 어셈블리 테두리 전체를 따라 추가의 언더필 캡슐화제를 분배할 수 있다. 계속해서, 최적화된 최종 성질에 도달하도록 상기 언더필 캡슐화제를 경화시킨다. 모세관 언더필의 단점은, 그것을 적용하는 데에 여러 개의 추가적 단계가 필요하고, 따라서 대량 제조용으로는 비경제적이라는 점이다.
최근, 비유동성 언더필(no flow underfill)을 사용하여 어셈블리 자리에 부품을 실장하기 전에 비유동성 언더필을 상기 어셈블리 자리에 직접 코팅함으로써 공정을 합리화하고 효율을 증대시키려는 시도가 이루어졌다. 부품이 실장된 후, 어셈블리 전체를 리플로우 오븐에 통과시킴으로써 기판 상의 금속 커넥션에 부품을 납땜한다. 상기 공정중에, 언더필은 솔더와 금속 패드를 플럭싱(fluxing)하여 상 호접속부, 기판 및 언더필 사이에 상호접속 조인트를 형성한다. 비유동성 언더필 공정의 제약 중 하나는, 솔더 압출을 유발하여 궁극적으로 또 다른 커넥션에 단락을 일으킬 수 있는 과도한 공극형성(voiding)이 언더필 내부에 생기지 않도록 반드시 기판과 부품들을 예비 건조해야 한다는 점이다. 따라서, 기판은 조립 이전에 건조된 다음, 건조한 저장소에 보관되어야 한다. 이 방법은 대량 제조용으로는 비실제적이다.
예비 적용된 언더필 캡슐화제로서 사용될 수 있기 위해서, 언더필은 몇 가지 중요한 성질을 가져야 한다. 첫째로, 언더필은 어셈블리 전체가 변함없는 코팅을 갖도록 균일하게 적용하기 쉬워야 한다. 언더필 캡슐화제는, 잔류 용매가 극히 적은 스무스하고 비점착성인 코팅을 형성하도록 CSP 부품 상에 언더필이 놓여진 후 응고되어야 함을 의미하는 B-스테이지 가능형(B-stageable)이거나, 또는 필름으로 형성될 수 있는 것이어야 한다. 또한, 제조 시 종래의 언더필 재료를 균일하게 적용하는 데에는 종종 큰 어려움이 있다.
B-스테이지 공정은 언더필 캡슐화제를 너무 이르게 경화시키지 않으면서 약 150℃보다 낮은 온도에서 일어나는 것이 보통이다. 언더필 캡슐화제의 최종적인 경화는 주석/납 공융 솔더(eutectic solder)의 경우에 183℃에서 일어나는 솔더 플럭싱(솔더가 상호접속 재료인 상황에서) 및 상호접속이 이루어진 다음까지 지연되어야 한다. 언더필의 최종적인 경화는 솔더 범프 유동 및 상호접속이 이루어진 후 신속히 일어나야 한다. 이와 같이 개별적 칩이 기판에 최종적으로 부착되는 동안, 언더필 캡슐화제는 칩이나 칩 부동화층(passivation layer), 기판, 또는 솔더 마스 크와 솔더 조인트 사이에 필렛(fillet)을 형성할 수 있고 양호한 접착을 제공할 수 있도록 유동해야 한다.
본 발명의 목적은 전자 부품, 가장 통상적으로는 칩 스케일 패키지(chip scale package; CSP)를 기판에 적용하는 데 사용되는, B-스테이지 가능형 또는 예비 성형(pre-formed) 언더필 캡슐화제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 조성물은 페녹시 수지를 포함하는 열가소성 수지 시스템, 팽창가능형 폴리머 구체(sphere)와 같은 팽창가능형 충전재, 용매, 선택적으로 이미다졸-무수물 촉매 또는 그와 동등한 잠재적 촉매, 및 선택적으로 플럭싱제(fluxing agent) 및/또는 습윤제(wetting agent)를 포함한다. 필요에 따라 여러 가지 다른 첨가제, 예를 들면 접착 촉진제, 유동 첨가제 및 레올로지 개질제(rheology modifier)를 첨가할 수도 있다. 상기 언더필 캡슐화제는, 기판 또는 부품 상에 스무스하고 비점착성인 코팅을 형성하는 B-스테이지 가능형일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 언더필 캡슐화제는 예비 성형 필름이다. 상기 실시예 모두에서, 팽창가능형 충전재는 높은 온도로 가열하면 팽창하여 어셈블리의 원하는 부위에서 폐쇄 셀 포말(closed-cell foam) 구조를 형성한다. 언더필은 솔더 범프들 사이의 분리된 도트(dot)로서, 또는 솔더 범프의 열들 사이의 격자 패턴으로 CSP의 부분, 예를 들면 테두리에 선택적으로 적용될 수 있다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 언더필 캡슐화제 조성물에 사용되는 수지는 열가소성 화합물 또는 경화성 화합물일 수 있다. 경화성 화합물이란 중합될 수 있음을 의미한다. 본원에서 사용하는 '경화된다'라는 표현은 중합된다는 것을 의미한다. 해당 분야에서 이해되는 바와 같이, 가교결합(cross-linking)은 원소, 분자단 또는 화합물의 가교(bridge)에 의해 2개의 폴리머 사슬이 결합되는 것이며, 일반적으로 가열되면 일어난다.
팽창가능형 충전재를 함유하는 열가소성 또는 열경화성 수지 시스템은 B-스테이지 가능형 액체 물질 또는 적층된 필름으로서 표면 실장 부품 및 CSP 또는 BGA 등의 면 어레이 소자와 같은 전자 부품 상에 조제되어 예비적용될 수 있다. 본 발명의 수지 시스템은 또한 웨이퍼, 패널 또는 부품 레벨 상에서 활용될 수도 있다. 이러한 상황에서, 팽창가능형 충전재는 캡슐화제가 초기에 부품에 적용된 후 팽창되지 않은 상태로 잔존한다. 상기 캡슐화제를 함유한 부품은 이어서 솔더 페이스트 및/또는 플럭스를 이용하여 인쇄 회로 기판 상에 놓여지고, 리플로우 오븐을 통과하여 이송되며, 리플로우 오븐에서 부품들은 회로에 전기 접속된다. 리플로우 공정중에, 미팽창 폴리머 구체는 팽창하여 원하는 영역, 흔히 솔더 조인트들 사이의 영역을 폐쇄 셀 포말 구조체로 채우게 된다.
본 발명의 수지 시스템은 필름 형성이 가능할 만큼 충분히 높은 분자량을 가진 고분자량 고체 성분을 포함한다. 고분자량 고체는 열에 의해 B-스테이지되는 저분자량 에폭시 수지가 잠재적 경화제(latent curative)의 사용을 통해 고분자량 에폭시 수지로 변환됨으로써 얻어질 수 있다. 상기 고분자량 성분은 자외선에 의 해 B-스테이지될 수 있는 반응성 아크릴과 같은 별도의 물질 내에 에폭시 수지를 혼입함으로써 얻을 수도 있다. 또한, 상기 고분자량 성분은 열가소성 폴리머의 용액을 제조하고 이어지는 건조 단계에서 용매를 제거함으로써 B-스테이지하여 얻을 수도 있다. 충분히 높은 분자량은 약 3,000보다 큰 범위에 있는 것이고, 약 10,000보다 큰 것이 더 바람직하고, 약 40,000보다 큰 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 언더필 캡슐화제 조성물의 성분은, 하나 이상의 페녹시 수지, 고온에서 팽창될 수 있는 열가소성 또는 열경화성 폴리머, 열경화성 폴리머의 경우에 이미다졸-무수물 어덕트(adduct)와 같은 촉매, 및 선택적으로 1종 이상의 용매를 포함한다. 선택적으로, 플럭싱제, 공기 방출제, 유동 첨가제, 접착 촉진제, 레올로지 개질제, 계면활성제, 무기 충전재 및 기타 성분들이 포함될 수 있다. 상기 성분들은 특별한 수지 용도의 성질들의 원하는 밸런스를 얻도록 특정적으로 선택된다. 용매는 수지(들)를 용해시키고 그럼으로써 조성물을 스핀 코팅, 스크린 인쇄 또는 스텐실 인쇄를 통해 CSP 패널 상에 액체로서 도포하기에 적절한 점도를 가진 페이스트 형태로 만들 수 있도록 선택된다. 상기 언더필 시스템은 또한 고체 예비 성형된 적층 필름으로서 적용될 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 조성물은 열가소성 폴리머, 용매를 함유하고, B-스테이지 가능형, 즉 기판에 부착될 전자 부품 상에 스무스하고 비점착성인 코팅을 생성하는 초기 응고가 가능한 것이다. B-스테이지 응고는 약 60℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도에서 일어나는 것이 바람직하다. 이 온도에서, 팽창가능형 충전제는 팽창되지 않는다. B-스테이지 공정 후, CSP 패널이 개별적 CSP로 흠 없이 다이싱 되도록 CSP 패널 상에 스무스하고 비점착성인 고체 코팅이 얻어진다. 최종적 응고는 솔더 리플로우 온도 프로파일에 노출되는 동안 일어난다. 팽창가능형 충전재는 전형적인 솔더 리플로우 조건 내에서 팽창된다. 주석/납 공융 솔더의 경우에, 상호접속의 형성은 상기 솔더의 융점인 183℃보다 높은 온도에서 일어난다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 조성물은 예비 성형된 적층 필름이다. 상기 필름은 페녹시 수지이지만, 팽창가능형 구체와 함께 콤파운딩된 열가소성 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리올레핀 등도 사용가능할 것으로 예상된다.
본 발명의 언더필 조성물용으로 적합한 페녹시 수지의 예로는 고분자량 고체가 포함된다. 그 예는 Inchem사로부터 PKHC, PKHH, HC 및 HH라는 상품명으로 입수가능한 수지 또는 이들 수지와 액체 에폭시 수지의 블렌드이다.
상기 언더필에서 사용되는 팽창가능형 충전재는 원하는 영역을 채우는 폐쇄 셀 포말을 충분히 생성할 수 있어야 한다. 흔히, 원하는 영역은 솔더 조인트를 둘러싸는 표면 전체이거나, 어셈블리의 테두리 주위의 선이다. 바람직한 팽창가능형 충전재는 팽창가능한 열가소성 마이크로 벌룬(micro balloon)으로서, 예를 들면 Akzo Nobel사(스웨덴)로부터 제품명 098 DUX 120, 091 DU, 092 DU, 및 095 DU로 상업적으로 입수가능하다. 이들 마이크로 구체는 이소옥탄으로 충전되어 있으며, 저온에서 안정하다. 상기 마이크로 벌룬은 언더필의 B-스테이징이 일어나는 온도인 160℃ 미만의 온도에서는 팽창되지 않는다. 상기 마이크로 구체는 160℃보다 높은 온도에서 팽창되고, 공융 납땜 공정에서 경화되는 전형적으로 가장 높은 피크 온도인 약 220℃에서 최대 팽창 상태에 도달한다. 마이크로 구체는 팽창되면 언더필 매트릭스 내부에 폐쇄 셀 구조를 생성한다. 포말 구조를 제공할 것으로 예상할 수 있는 다른 물질로는 화학적 발포제가 포함된다.
용매는 조성물의 점도를 조절하기 위해 사용된다. 용매는 150℃보다 낮은 온도에서 일어나는 B-스테이지 공정중, 또는 필름이 형성되는 동안 증발되는 것이 바람직하다. 에폭시 수지 및 페놀 수지를 용이하게 용해시키는 공통 용매가 사용될 수 있다. 활용 가능한 용매의 예로는, 에스테르, 알코올, 에테르, 및 조성물 중에서 안정하고 에폭시 수지와 페놀 수지를 용해시키는 다른 공통 용매가 포함된다. 바람직한 용매로는 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(PGMEA)가 포함된다. 팽창가능형 마이크로 구체의 어떠한 부분이든 용해시키는 용매는 피해야 한다.
본 발명의 언더필 캡슐화제의 바람직한 일 실시예는, 적어도 하나의 페녹시 수지, 적어도 하나의 팽창가능형 충전재, 용매, 및 필요에 따라 다른 성분들을 포함한다. 상기 언더필의 수지 성분은 약 10∼약 60 중량%, 바람직하게는 약 20∼약 40 중량%의 B-스테이지 가능형 조성물을 포함한다. 상기 언더필의 팽창가능형 충전재 성분은 약 0.02∼약 10 중량%, 바람직하게는 약 0.1∼약 5 중량%의 B-스테이지 가능형 조성물을 포함한다. 마지막으로, 계면활성제, 공기 방출제, 유동 첨가제, 레올로지 개질제, 화학적 발포제, 및 접착 촉진제와 같은 선택적 성분은 B-스테이지 가능형 조성물의 약 0.01∼약 5 중량% 범위로 상기 조성물에 첨가될 수 있다.
팽창가능형 충전제를 함유하는 조성물을 B-스테이지 가능형 액체로서 활용하 기 위해서, 상기 조성물은 스크린 인쇄, 스핀 코팅, 스텐실 인쇄 또는 니들을 통한 분배에 의해 솔더 범프의 열 사이에 칩의 패널 어레이 또는 개별적인 칩에 직접 적용된다. 칩(들) 또는 코팅을 초기 B-스테이지 온도로 가열하면 상기 조성물은 B-스테이지 응고된다. 바람직하기로는, 상기 가열에 의해 스무스하고 비점착성이며 마이크로 구체의 팽창을 야기하지 않는 코팅이 얻어진다. 코팅의 두께는 솔더 범프 직경의 약 15∼30%인 것이 바람직하다. B-스테이지 가열에 이어서, 솔더 범프는 실장 기계에서 부품 인식을 용이하게 하도록 플라즈마 에칭되거나 용매에 의해 세척될 수 있다. B-스테이지 처리된 조성물을 가진 칩은 금속 패드 커넥션 상에 위치한 솔더 범프와 함께 기판에 놓여진다. 부품의 정확한 정렬을 유지함과 아울러 플럭싱 및 솔더 조인트 형성을 용이하게 하려면 솔더 페이스트 또는 표준 플럭스를 사용해야 한다. 어셈블리 전체는 약 183℃(주석/납 솔더가 사용되는 경우)의 온도로 가열된다. 이러한 2차 가열은 기판과 칩 사이에 상호접속을 형성시키고, 또한 마이크로 구체를 팽창시켜 부품과 기판 사이의 갭을 채우게 한다.
본 발명의 언더필 캡슐화제를 적층 필름으로서 활용하기 위해, 필름은 캐리어 필름 상에 예비 캐스팅되고, 이어서 팽창가능형 충전재의 팽창 개시 온도보다 낮은 온도에서 건조된다. 다음으로, 상기 필름은 필름의 연화 온도에서 부품의 전체 영역 상에 진공 적층된다. 마지막으로, 플라즈마 에칭을 통해, 또는 용매로 세척됨으로써 솔더가 세정되어 부품은 실장될 수 있는 상태가 된다. 이와는 달리, 필름은 레이저 애블레이션(ablation) 또는 다이 컷팅과 같은 다른 방법을 통해 격자, 메쉬, 얇은 스트립, 또는 정사각형 박스 패턴과 같은 여러 가지 형태로 예비 패터닝되어, 부품 상에 피복되거나 적층될 수 있다. 이러한 방식으로 솔더 범프와 언더필 사이의 접촉을 피할 수 있고, 따라서 플라즈마 에칭의 필요성을 배제할 수 있다. 실장된 후, 부품은 리플로우 처리됨으로써, 팽창가능형 충전재가 팽창되어 폐쇄 셀 구조물 내부로 들어가게 된다. B-스테이지 가능형 적용 및 적층 필름 적용은 모두 부품이 실장되기 전에 솔더 페이스트의 스텐실 인쇄를 필요로 한다.
도 1은 리플로우 공정 후 팽창가능형 충전재의 팽창을 나타낸다. 전기 부품(1)에는 먼저 언더필(2)의 B-스테이지층 또는 필름층과 솔더 범프(3)이 제공된다. 리플로우 공정 후, 전기 부품과 기판(4)의 어셈블리는 폐쇄 셀 구조(5)를 함유한 팽창된 언더필(2A)을 가진다. 도 1에서, 언더필은 부품과 기판 사이의 솔더 범프 내 및 주위의 실질적으로 모든 영역을 채운다. 도 2는 다른 언더필 적용을 나타내는 것으로, 언더필(2)이 부품(1)의 테두리에 적용되어 있다. 리플로우 공정 후 부품의 테두리 주위에 폐쇄 셀 구조를 구비한 팽창된 언더필(2A)이 도시되어 있다.
이하의 실시예를 참조함으로써 본 발명은 보다 잘 이해될 것이다.
실시예 1.
다음과 같이 열가소성 언더필 조성물을 제조했다(성분의 양은 모두 중량%로 나타냈음). 프로펠러 교반기가 장착된 혼합 용기에 용매와 수지의 혼합물을 넣는다. 이어서 팽창가능형 충전재를 첨가하고, 균질해질 때까지 5∼10분간 혼합한다. 다음으로, 기포를 진공으로 제거하는 것을 촉진하기 위해 계면활성제를 첨가한다. 진공 챔버에서 >28 in Hg의 압력으로 상기 혼합물을 5분간 가스제거 처리한다. 얻어지는 열가소성 언더필의 포뮬레이션을 표 1에 제시한다.
[표 1] 팽창가능형 충전재를 구비한 열가소성 언더필
재료 | 포뮬레이션 A | 포뮬레이션 B |
PKHS-30PMA 1 | 19.8 | 20.0 |
Byk-A-500 2 | 0.05 | 0.05 |
098 DUX 120 | 0.2 | 0.1 |
1 : Inchem사로부터 입수가능한 페녹시 수지, 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트 블렌드
2 : BYK Chemie사로부터 입수가능한 공기 방출 첨가제
포뮬레이션 A에 대해, 보강된 BGA 어셈블리의 드롭 저항(drop resistance)를 포함하여 B-스테이징 후의 여러 가지 성질을 테스트하였고, 그 테스트 결과를 표 2에 제시한다.
[표 2] 팽창가능형 충전재를 구비한 언더필의 성능
성능 특성 | 값 |
25℃에서 DMA에 의한 저장 모듈러스 | 97.5 Mpa |
피크 탄젠트 델타 C | 100 |
25℃에서 DMA*에 의한 저장 모듈러스 | 112 Mpa |
수분 흡수율* | <0.1% |
드롭 성능** | 50 방울 |
드롭 성능(언더필 없음) | 5 방울 |
* : 30℃/60% 상대습도에서 7일간 노출
** : 높이 2m(60 mil FR-4 기판, pBGA-169 성분 I/O 169, 솔더 직경=24 mil)
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 성분의 성능은 언더필이 없는 성분의 성능에 비해 현저히 향상되어 있다.
당업자라면 명백히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나 지 않고 본 발명을 여러 가지로 변형 및 변경할 수 있다. 본 명세서에 기재된 특정 실시예는 예로서 제시된 것일 뿐이며, 본 발명은 첨부된 청구의 범위와 아울러 상기 청구의 범위에 권리가 부여되는 등가물의 범위 전체에 의해서만 제한되어야 한다.
본 발명에 의하면 칩 스케일 패키지와 같은 전자 부품을 기판에 적용하는 데 사용되는, B-스테이지 가능형 또는 예비 성형 언더필 캡슐화제 조성물을 제조할 수 있다.
Claims (15)
- 리플로우(reflow) 온도에서 리플로우 가능한 솔더에 의해 하나 이상의 기판에 부착된 하나 이상의 전자 부품을 캡슐화하는 데 사용되는, 팽창가능형(expandable) 열가소성 또는 열경화성 언더필 캡슐화제(underfill encapsulant)로서,상기 언더필 캡슐화제는,a) 열가소성 폴리머 수지 또는 열경화성 수지, 하나 이상의 촉매 및 선택적으로 하나 이상의 페녹시 함유 화합물을 포함하는 고분자량 고체 수지 시스템;b) 하나 이상의 팽창가능형 충전재; 및c) 선택적으로, 계면활성제, 커플링제, 반응성 희석제, 공기 방출제, 유동 첨가제, 접착 촉진제, 용매 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군 중의 하나 이상을 필수적으로 포함하고,상기 솔더의 리플로우 온도에서 또는 그보다 높은 온도에서 팽창하는 것을 특징으로 하는언더필 캡슐화제.
- 제1항에 있어서,상기 하나 이상의 팽창가능형 충전재가, 마이크로 구체(microsphere), 팽창 가능형 벌룬(balloon), 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제2항에 있어서,상기 하나 이상의 팽창가능형 충전재가, 상기 캡슐화제의 약 0.1∼약 10 중량%의 범위로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제2항에 있어서,상기 하나 이상의 팽창가능형 충전재가, 약 150℃보다 높은 온도에 노출되면 팽창되는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제1항에 있어서,전자 부품 또는 기판 상에 미리 적용될 수 있는 필름 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제5항에 있어서,상기 필름이 스크린 인쇄, 스핀 코팅, 스텐실 인쇄(stencil printing) 또는 니들(needle)을 통한 분배(dispensing)에 의해 전자 부품 상에 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제1항에 있어서,상기 고분자량 수지 시스템이, 페녹시 수지, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산 카르복실레이트, 비닐사이클로헥센 디옥사이드, 3,4-에폭시-6-메틸사이클로헥실 메틸-3,4-에폭시사이클로헥산 카르복실레이트, 디사이클로펜타디엔 디옥사이드, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 에폭시 노볼락 수지, 폴리(페닐글리시딜 에테르)-코-포름알데히드, 비페닐 타입 에폭시 수지, 디사이클로펜타디엔-페놀 에폭시 수지, 나프탈렌 에폭시 수지, 에폭시 작용성 부타디엔 아크릴로니트릴 코폴리머, 에폭시 작용성 폴리디메틸 실록산, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제1항에 있어서,상기 페녹시 함유 화합물이, 사슬 연장된(chain extended) 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제1항에 있어서,상기 수지 시스템이, 상기 캡슐화제의 약 80∼약 99.9 중량%의 범위로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제1항에 있어서,상기 계면활성제가, 유기 아크릴계 폴리머, 실리콘, 에폭시 실리콘, 폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌 블록 코폴리머, 에틸렌 디아민계 폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌 블록 코폴리머, 폴리올계 폴리옥시알킬렌, 지방산 알코올계 폴리옥시알킬렌, 지방산 알코올 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제1항에 있어서,상기 선택적인 용매가, 상기 조성물 중에서 안정하고 에폭시 및/또는 페녹시 수지를 용해시키는 용매로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제11항에 있어서,상기 선택적인 용매가, 에스테르, 알코올, 에테르 및 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(PGMEA), 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제12항에 있어서,상기 선택적인 용매가, 프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(PGMEA) 및 그의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제1항에 있어서,상기 선택적인 용매가, 상기 캡슐화제의 약 70 중량% 이하로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 언더필 캡슐화제.
- 제1항에 기재된 팽창가능형 언더필 캡슐화제를 가진 전자 부품.
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