KR20070081916A - Film for die bonding, packaging method for semiconductor chip and semiconductor chip package using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 칩 패키지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a semiconductor chip package according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 칩 패키지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a semiconductor chip package according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 반도체 칩 패키지에 사용되는 다이(die)접착용 필름의 실시예를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a die bonding film used in a semiconductor chip package according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawing>
100..기판 200..본딩재 300..제 1반도체 칩100.
400..다이 접착용 필름 500..제 2반도체 칩400. Die
본 발명은 복수의 반도체 칩을 적층시킨 반도체 칩 패키지를 제조하는 과정에서 사용되는 다이 접착용 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정을 간소화 함과 동시에 제품의 신뢰성을 개선할 수 있는 다이 접착용 필름과 이를 이용한 반도체 칩 패키징 방법 및 반도체 칩 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a die bonding film used in the process of manufacturing a semiconductor chip package in which a plurality of semiconductor chips are laminated. More specifically, the die bonding film can simplify the process and improve the reliability of the product. The present invention relates to a semiconductor chip packaging method and a semiconductor chip package using the same.
일반적으로 반도체 패키징 공정은 웨이퍼를 단위 반도체 칩으로 절단하는 웨이퍼 다이싱(wafer dicing)공정, 절단된 반도체 칩을 리드프레임이나 인쇄회로기판 또는 테이프 배선 기판과 같은 기판 등의 칩 실장 프레임에 부착하는 다이 본딩(die bonding)공정, 반도체 칩과 칩 실장 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩(wire bonding)공정 및 반도체 칩들과 본딩와이어를 밀봉하는 에폭시 몰딩(EMC:epoxy molding compound) 공정의 단위 공정을 포함한다.In general, a semiconductor packaging process includes a wafer dicing process for cutting a wafer into unit semiconductor chips, and a die for attaching the cut semiconductor chip to a chip mounting frame such as a lead frame, a printed circuit board, or a substrate such as a tape wiring board. A unit bonding process of a die bonding process, a wire bonding process of electrically connecting the semiconductor chip and the chip mounting frame, and an epoxy molding compound (EMC) process of sealing the semiconductor chips and the bonding wire. .
도 1은 종래 기술에 따른 적층형 멀티칩 패키지의 일부를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 반도체 칩(30, 60)을 인쇄회로 기판(10) 상에 순차적으로 적층할 경우, 인쇄회로 기판(10)의 상면에 접착층(20), 예컨대 에폭시 페이스트(epoxy paste)(20)를 도포하고 제 1반도체 칩(30)을 부착한다. 그리고 인쇄회로 기판(10)의 배선층(11)과 와이어 본딩(70a 참조)을 실시하여 제 1반도체 칩(30)을 기판(10)에 전기적으로 접속시킨다. 1 is a cross-sectional view of a portion of a stacked multi-chip package according to the prior art. As shown in FIG. 1, when the two
그리고 나서, 다이 접착용 필름(50)을 이용하여 제 1반도체 칩(30) 상에 제 2반도체 칩(60)을 부착한다. 그런 다음, 제 2반도체 칩(60)은 인쇄회로 기판(10)의 배선층(11)과 와이어 본딩(70b 참조)을 실시하여 제 2반도체 칩(60)을 기판(10)에 전기적으로 접속시킨다. Then, the
한편, 제 1반도체 칩(30)과 다이 접착용 필름(50) 사이에는 제 1반도체 칩(30)에 연결되는 본딩 와이어(70a)를 위한 공간을 마련하기 위해 스페이서(40)가 개재된다. 스페이서(40)로는 소자가 형성되어 있지 않은 칩을 주로 사용하는데, 이때 스페이서(40)의 세로 폭과 가로 폭은 제 1 및 제 2반도체 칩(30, 60)보다 작다. Meanwhile, a
그러나 상기와 같은 구조는 스페이서(40)를 별도로 부착해야 하는 공정이 추가되어 번거로울 뿐 아니라, 스페이서(40)와 제 1반도체 칩(30), 스페이서(40)와 다이 접착용 필름(50)의 경계면에 보이드(void)(80)가 유발되어 반도체 칩 패키지의 신뢰성을 저해할 우려가 있다. 또한, 보이드의 발생으로 접촉면의 접착력이 약화되어 와이어 본딩 도중에 반도체 칩이 흔들리거나 이탈되는 문제점이 있다.However, the above structure is not only cumbersome because the process of attaching the
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위핸 창안된 것으로서, 복수의 반도체 칩 접합시 공정을 간소화 하고, 반도체 칩과 접착층의 경계면에 보이드 발생을 억제할 수 있는 다이 접착용 필름과 이를 이용한 반도체 칩 패키징 방법 및 반도체 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the die bonding film which can simplify the process of bonding a plurality of semiconductor chips and can suppress the generation of voids at the interface between the semiconductor chip and the adhesive layer and the semiconductor chip packaging using the same Its purpose is to provide a method and a semiconductor package.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다이 접착용 필름은, 기판 상에 복수의 반도체 칩을 적층하고 각각의 반도체 칩과 기판에 마련된 배선을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 포함하는 반도체 칩 패키지에서 상, 하부의 반 도체 칩 상호간을 접착하는 다이 접착용 필름으로서, 적어도 둘 이상의 접착층으로 이루어지며, 상기 다이 접착용 필름이 개재된 상, 하부의 반도체 칩 중 하부 반도체 칩과 접촉되는 접착층은 상기 본딩 와이어를 덮도록 다른 접착층에 비해서 상대적으로 유동성이 크고, 상부 반도체 칩가 접촉되는 접착층으로 갈수록 상대적으로 유동성이 작은 것을 특징으로 한다.Die bonding film according to an aspect of the present invention for achieving the above object, a semiconductor chip comprising a bonding wire for laminating a plurality of semiconductor chips on a substrate and electrically connecting each semiconductor chip and the wiring provided on the substrate A die bonding film for bonding upper and lower semiconductor chips to each other in a package, the die bonding film comprising at least two adhesive layers, and the adhesive layer contacting the lower semiconductor chip among the upper and lower semiconductor chips having the die bonding film interposed therebetween. The fluidity is relatively high compared to other adhesive layers so as to cover the bonding wire, and the fluidity is relatively small toward the adhesive layer to which the upper semiconductor chip contacts.
본 발명의 다른 측면에 따른 반도체 칩 패키지는, 기판과 상기 기판 상에 탑재된 제 1반도체 칩과, 상기 제 1반도체 칩과 상기 기판 사이에 개재되어 이들을 접착하는 본딩재와, 상기 제 1반도체 칩의 전극과 상기 기판에 마련된 배선층을 전기적으로 연결하는 제 1본딩 와이어와, 상기 제 1반도체 칩 상에 탑재된 제 2반도체 칩과, 상기 제 1반도체 칩과 상기 제 2반도체 칩 사이에 개재되어 이들을 접합하고, 상기 제 1본딩 와이어를 덮는 다이 접착용 필름과, 상기 제 2반도체 칩의 전극과 상기 기판에 마련된 배선층을 전기적으로 연결하는 제 2본딩 와이어를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a semiconductor chip package includes a substrate and a first semiconductor chip mounted on the substrate, a bonding material interposed between the first semiconductor chip and the substrate and bonded thereto, and the first semiconductor chip. A first bonding wire electrically connecting an electrode of the electrode and a wiring layer provided on the substrate, a second semiconductor chip mounted on the first semiconductor chip, and interposed between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip. And a second bonding wire for bonding the die bonding film to cover the first bonding wire and electrically connecting the electrode of the second semiconductor chip and the wiring layer provided on the substrate.
바람직하게, 상기 다이 접착용 필름의 두께는 40 내지 70㎛ 이다.Preferably, the thickness of the die-bonding film is 40 to 70㎛.
바람직하게, 상기 다이 접착용 필름은 엘라스토머(elastomer) 필름이고, 엘라스토머 필름은 에폭시(epoxy) 수지와 고무(rubber) 수지의 중량비가 3:7 내지 8:2의 비율로 혼합된 수지 혼합물과, 상기 수지 혼합물 100중량부에 대하여 1 내지 40중량부 첨가된 유동성 조절제와 소량의 경화제를 포함한다.Preferably, the die-bonding film is an elastomer film, the elastomer film is a resin mixture in which the weight ratio of epoxy resin and rubber resin is mixed in a ratio of 3: 7 to 8: 2, 1-40 parts by weight of the added flow regulator and a small amount of the curing agent per 100 parts by weight of the resin mixture.
또한, 본 발명에 따른 반도체 칩 패키징 방법은, 상부면에 와이어 본딩을 위한 배선층이 마련된 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 상에 본딩재를 통해 제 1 반도체 칩을 부착하는 단계와, 상기 제 1반도체 칩의 전극과 상기 기판에 마련된 배선층을 본딩 와이어를 통해 전기적으로 연결하는 단계와, 상기 본딩 와이어가 상면에 형성된 제 1반도체 칩 상에 유동성을 가진 다이 접착용 필름이 부착된 제 2반도체 칩을 적층하여 상기 다이 접착용 필름이 상기 본딩 와이어를 덮으면서 상기 제 1반도체 칩과 상기 제 2반도체 칩을 상호 접착 시키는 단계를 포함한다.In addition, the semiconductor chip packaging method according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate having a wiring layer for wire bonding on the upper surface, attaching a first semiconductor chip through the bonding material on the substrate, and the first Electrically connecting an electrode of a semiconductor chip and a wiring layer provided on the substrate through a bonding wire, and a second semiconductor chip having a die attaching film having fluidity on the first semiconductor chip having the bonding wire formed thereon. Laminating and bonding the first semiconductor chip and the second semiconductor chip to each other while the die bonding film covers the bonding wire.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 사진의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하에 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미아 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should have properly applied the concept of terms in order to best explain the invention of the photograph. It should be interpreted as a semantic concept consistent with the technical spirit of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents that may be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 칩 패키지의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a semiconductor chip package according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 칩 패키지는, 반도체 칩(300, 500)과, 반도체 칩(300)이 탑재되는 기판(100)과, 반도체 칩(300)과 기판(100) 사이에 개재된 본딩재(200)와, 반도체 칩(300)과 반도체 칩(500) 사이에 개재된 다이 접착용 필름(400) 및 본딩 와이어(310, 510)를 포함한다.2, a semiconductor chip package according to the present invention includes a
기판(100)은, 반도체 칩(300)이 탑재되는 곳으로 그 일면에는 반도체 칩(300)을 접착하기 위한 본딩재(200)가 도포되어 있다. 기판(100)에는 반도체 칩(300)의 전극과 전기적으로 연결되는 배선층(110)이 구비된다. 반도체 칩 탑재용 기판(100)으로는 인쇄회로 기판이 주로 사용된다.The
본 실시예에 따른 반도체 칩 패키지는 복수의 반도체 칩(300, 500)이 적층된 구조로서, 제 1반도체 칩(300)과 제 2반도체 칩(500)을 구비한다. 제 1반도체 칩(300)은 본딩재(200)를 통해 상기 기판(100) 상에 접착된다. 이때, 본딩재(200)로는 에폭시계 페이스트(paste)를 사용한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. The semiconductor chip package according to the present exemplary embodiment has a structure in which a plurality of
상기 제 1반도체 칩(300)은 상기 기판(100)과 제 1본딩 와이어(310)를 통해 전기적으로 연결된다. 제 1본딩 와이어(310)는 제 1반도체 칩(300)의 상면에 형성된 접속 전극(미도시)과 기판(100)에 구비된 배선층(110)을 연결한다. The
제 2반도체 칩(500)은 제 1반도체 칩(300) 상에 탑재된다. 이때, 제 1반도체 칩(300) 및 제 2반도체 칩(500) 사이에는 본 발명에 따른 다이 접착용 필름(400)이 개재되어 두 개의 반도체 칩(300, 500)을 접합한다.The
다이 접착용 필름(400)은 제 1 및 제 2 반도체 칩(300, 500)과 동일한 가로 폭과 세로 폭을 가진다. 따라서, 다이 접착용 필름(400)은 제 1반도체 칩(300) 상의 제 1본딩 와이어(310)를 덮는다. 이를 위해, 다이 접착용 필름(400)은 제 1및 제 2 반도체 칩(300, 500)의 접착 과정에서 필름의 경화가 완료되기 전에 유동성을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 다이 접착용 필름(400, 이하 엘라스토머 필름이라 칭함)으로는 유동성을 갖는 엘라스토머 필름을 사용한다. The
엘라스토머 필름(400)은, 반도체 칩과 기판의 열팽창 계수 차이에 의한 열응력 발생을 줄여 반도체 칩 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 저탄성(low modulus)의 에폭시-고무계 물질이다. The
상기 엘라스토머 필름(400)은, 에폭시 수지와 고무 수지의 중량비가 3:7 내지 8:2의 비율로 혼합된 수지 혼합물과, 이들의 총 함량 100중량부에 대하여 1 내지 40중량부로 첨가된 유동성 조절제와 소량의 경화제로 이루어진다. The
상기 에폭시 수지는, 비스페놀 A형(DGEBA;diglycidyl ether of bisphenol A) 에폭시, 페놀계(Phenol) Novolac에폭시, 비스페놀 F형(DGEBF;diglycidyl ether of bisphenol F) 에폭시, trifunctional 에폭시, 아크릴레이트계 고분자, 아크릴레이트-에폭시 공중합체, 실리콘, 이미드, 우레탄이 소정의 비율로 혼합된 수지이다.The epoxy resin is a bisphenol A (DGEBA; diglycidyl ether of bisphenol A) epoxy, a phenolic (Phenol) Novolac epoxy, a bisphenol F (DGEBF (diglycidyl ether of bisphenol F) epoxy, trifunctional epoxy, acrylate polymer, acrylic It is resin which the rate-epoxy copolymer, silicone, imide, and urethane mixed in the predetermined ratio.
상기 고무 수지는, CTBN(carboxyl terminated butadiene acrylonitrile), ETBN(epoxy-terminated butadiene-acrylonitrile), ATBN(amine-terminated butadiene-acrylonitrile), 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)이 소정의 비율로 혼합된 수지이다. The rubber resin is CTBN (carboxyl terminated butadiene acrylonitrile), ETBN (epoxy-terminated butadiene-acrylonitrile), ATBN (amine-terminated butadiene-acrylonitrile), acrylonitrile (Acrylonitrile) is a resin mixed in a predetermined ratio.
상기 유동성 조절제로는 카봇(Cabot)사의 건식 실리카(fumed silica) M50과 TS720 등을 혼합하여 사용하는데, 이러한 건식 실리카는 엘라스토머 필름(400)의 흐름성을 조절하는 역할을 한다.As the fluidity regulator, Cabot's fumed silica M50 and TS720 are mixed and used, and the fumed silica serves to control the flowability of the
상기 경화제로는 고상 아민 경화제, 액상 아민 경화제 또는 이들의 혼합물을 사용한다.As the curing agent, a solid amine curing agent, a liquid amine curing agent or a mixture thereof is used.
이러한 엘라스토머 필름(400)은 제 1반도체 칩(300)과 제 2반도체 칩(500)의 접합 과정에서 제 1본딩 와이어(310)를 덮도록 유동성을 가져야 하고, 보이드 및 본딩 와이어 불량을 유발하지 않으면서 두 개의 반도체 칩(300, 500)을 효과적으로 접합시켜야 한다. 이에 따라 필름의 저장 탄성율, 점성, 표면 장력, 수지 흘러내림(resin flow) 등의 물성을 조절해야 한다. 상기 필름의 물성을 조절하는 방법으로는, 필름을 이루는 성분들의 종류 및 함량을 조절하는 방법 또는 제조된 필름에 자외선 등을 조사하되 그 조사량 및 조사 방향을 변화시키는 방법 등이 있다. The
구체적으로, 상기 엘라스토머 필름(400)의 저장 탄성률은 1 내지 1000MPa인 것이 바람직하다. 더 바람직하게 저장 탄성률은 10 내지 300MPa이다. 저장 탄성율이 1MPa 미만이면 오버플로우(overflow)가 발생하여 본딩 와이어에 불량을 유발할 수 있고, 저장 탄성률이 1000MPa을 초과하면 본딩 와이어를 과도하게 가압하여 본딩 와이어의 단선을 유발할 수 있다.Specifically, the elastic modulus of the
상기 엘라스토머 필름(400)의 점성은 바람직하게 5 내지 500gf/㎝이고, 더 바람직하게 7 내지 100gf/㎝이다. 점성이 5gf/㎝ 미만이면, 필름과 반도체 칩간의 접착력이 약하고, 점성이 500gf/㎝ 을 초과하면 필름과 반도체 칩간의 높은 접착력으로 인해 오히려 기판과 제 1반도체 칩 간의 계면에서 박리현상이 발생할 수 있다.The viscosity of the
상기 엘라스토머 필름(400)의 표면 장력은 바람직하게 10 내지 50erg/㎠이고, 더 바람직하게 25 내지 45erg/㎠ 이다. 표면 장력이 10erg/㎠ 미만이면, 엘라스토머 필름의 흘러내림이 심하여 원하는 두께로 필름층을 형성하는데 한계가 있 고, 표면 장력이 50erg/㎠ 을 초과하면 필름과 반도체 칩간의 접착력에 문제가 발생할 수 있다.The surface tension of the
상기 엘라스토머 필름(400)을 가로x세로x높이가 1㎝ x 1㎝ x 1㎜인 크기로 자른 후 유리에 부착하고, 100℃에서 0.2MPa의 힘으로 가압했을 때 엘라스토머 필름의 중심으로부터 연장된 가로 길이 및 세로 길이가 10㎛ 내지 5000㎛인 것이 바람직하다. 더 바람직하게 60㎛ 내지 1000㎛ 이다. 연장된 가로 및 세로 길이가 10㎛ 미만이면, 엘라스토머 필름의 유동성이 너무 적어 본딩 와이어를 자연스럽게 덮지 않고 가압하게 되는 문제점이 있고, 연장된 가로 및 세로 길이가 5000㎛를 초과하면 가압시 흘러내림이 너무 심한 문제점이 있다.The
한편, 상기 엘라스토머 필름은 유동성 외에 접착력을 고려하여 다양하게 응용될 수 있다.On the other hand, the elastomer film may be applied in various ways in consideration of the adhesive force in addition to fluidity.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이 접착용 필름(400)의 실시예를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a
도 3을 참조하면, 다이 접착용 필름(400)은 복수의 층, 예컨대 3층(410, 420, 430)으로 이루어진 형태이다. 여기서, 엘라스토머 필름(400)을 이루는 성분들의 종류 및 함량을 조절하여 각 층의 유동성을 변화시킨다. Referring to FIG. 3, the
구체적으로, 제 1층(410)은 반도체 칩(300) 접착시 제 1반도체 칩(300) 상에 마련된 본딩 와이어(310)를 덮어야 하므로 다른 층에 비해 상대적으로 큰 유동성을 가진다. 그러나 반도체 칩 접착시 가압에 의해 다이 접착용 필름의 흘러내림이 발생하고 이는 본딩 와이어에 불량을 유발할 수 있다. 따라서, 이를 보완하기 위해 제 2층(420) 및 제 3층(430)으로 갈수록 상대적으로 유동성이 작은 특성을 갖는다. 제 3층(430)은 고체 상태에 가깝게 조절되어 가압에 의한 흘러내림을 방지하고 상면의 제 2반도체 칩(500)과의 접착력을 향상시킨다. Specifically, since the
한편, 본 실시예에서 다이 접착용 필름(400)을 3층 구조로 도시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 다이 접착용 필름(400)은 상술한 최종 필름, 즉 복수의 층으로 이루어진 다이 접착용 필름의 두께와 유사한 단층으로 이루어질 수도 있다. 상기 다이 접착용 필름을 형성한 후, 동일한 전구 물질을 이용하여 단층의 다이 접착용 필름의 유동성을 서로 다르게 조절한다. 예컨대, 두꺼운 다이 접착용 필름에 자외선을 조사하되, 부위별로 자외선의 조사량, 조사 방향을 변화시켜 단층의 필름 내에서 서로 다른 유동성을 갖도록 조절한다.Meanwhile, in the present embodiment, the
부가적으로, 상기 다이 접착용 필름(400)은 상, 하면에 각각 보호 필름(440)이 구비된다. 바람직하게, 보호 필름(440)은 PET(Poly ethylene terephtalate)필름을 사용한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the
다음으로, 본 발명에 따 른 반도체 칩 패키징 방법을 설명한다.Next, a semiconductor chip packaging method according to the present invention will be described.
먼저, 상부면에 배선층(110)이 마련된 기판(100)을 준비한다. 그리고 나서, 기판(100) 상에 본딩재(200)를 통해 제 1반도체 칩(300)을 부착하고, 상기 제 1반도체 칩의 전극과 기판(100)에 마련된 배선층(110)을 본딩 와이어를 통해 전기적으로 연결한다. First, the
다음으로, 상기 제 1반도체 칩(300) 상에 제 2반도체 칩(500)을 적층하는데, 제 2반도체 칩(500)의 일면에는 다이 접착용 필름(400)을 부착한다. 이러한 다이 접착용 필름(400)이 부착된 제 2반도체 칩(500)과 상기 제 1반도체 칩(300)을 상호 접착시킨다. 여기서, 상기 다이 접착용 필름(400)은 유동성을 가져 상기 제 2반도체 칩(500)의 다이 접착용 필름(400)이 부착된 면을 상기 제 1반도체 칩(300)과 접촉 시키면 제 1반도체 칩(300)의 상면 양단에 마련된 본딩 와이어(310) 덮는다. 즉, 다이 접착용 필름(400)은 본딩 와이어(310)를 가압하지 않고 제 1반도체 칩(300) 방향으로 유동되어 제 1반도체 칩(300)과 제 2반도체 칩(500)을 상호 접착 시킨다. Next, the
한편, 본 실시예의 반도체 칩 패키지는 두 개의 반도체 칩이 적층된 구조를 가지나, 이에 한정되는 것은 아니며 상술한 단일층 또는 다층 엘라스토머 필름이 개재되어 3개 이상의 반도체 칩이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 이에 따라 3개 이상의 반도체 칩은 상술한 방법과 동일하게 연속해서 적층될 수 있다.On the other hand, the semiconductor chip package of the present embodiment has a structure in which two semiconductor chips are stacked, but is not limited thereto, and may have a structure in which three or more semiconductor chips are stacked by interposing the above-described single layer or multilayer elastomer film. Accordingly, three or more semiconductor chips can be stacked successively in the same manner as described above.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실험예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실험예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실험예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, an experimental example will be described in detail to help the understanding of the present invention. However, the experimental examples according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following experimental examples. Experimental examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
[실험예]Experimental Example
에폭시 수지 중에서 에폭시 당량(EEW;epoxy equivalent weight;분자량을 에폭시 수지로 나눈값)이 180g/mol인 DGEBA 에폭시 40g, 에폭시 당량이 20000g/mol인 DGEBA 에폭시 40g과, 고무 수지로 제품명 1300*8인 CTBN 5g, 제품명 1300*13인 CTBN 15g과, 경화제로 dicyandiamide 3phr을 혼합하고, 이들을 기계적인 방법을 이 용하여 300rpm의 속도로 3시간 동안 섞어(stirring) 혼합물을 제조하였다. 그리고 나서 제조된 혼합물을 이용하여 PET 필름상에 원하는 형태로 성형한 뒤, 자외선 조사(UV curing) 공정을 진행하여, 하부 반도체 칩이 부착되는 부분은 상대적으로 유동성이 작고, 상부 반도체 칩이 부착되는 부분은 상대적으로 유동성이 큰 엘라스토머 필름을 완성하였다. 이러한 방법을 통해 전체 두께가 다른 복수의 엘라스토머 필름을 제조하였다.Among the epoxy resins, 40g of DGEBA epoxy having 180g / mol of epoxy equivalent weight (EEW; molecular weight divided by epoxy resin), 40g of DGEBA epoxy having an epoxy equivalent of 20000g / mol, and CTBN having a product name of 1300 * 8 as rubber resin 5 g, 15 g of CTBN having a product name of 1300 * 13, and diphrandiamide 3phr as a curing agent were mixed, and these were mixed by using a mechanical method at a speed of 300 rpm for 3 hours to prepare a mixture. Then, the molded mixture was molded into a desired shape on the PET film, and then subjected to an ultraviolet curing process, where the lower semiconductor chip is attached with a relatively low fluidity and the upper semiconductor chip is attached. The part completed the relatively fluid elastomeric film. Through this method, a plurality of elastomer films having different overall thicknesses were prepared.
하기, 표 1에는 상술한 혼합물의 성분과 각각의 함량을 정리하였다.Table 1 summarizes the components and the respective contents of the above-described mixture.
그리고 나서, 상기 실험예에 따라 제조된 엘라스토머 필름을 반도체 웨이퍼에 부착하고, 엘라스토머 필름에 대한 물성을 측정하였다.Then, the elastomer film prepared according to the experimental example was attached to a semiconductor wafer, and the physical properties of the elastomer film were measured.
1. 두께 측정1. Thickness Measurement
반도체 웨이퍼와 엘라스토머 필름이 접합된 패키지를 파쇄하고, 그 단면 두께를 주사전자 현미경(SEM;Scanning Electron Microscope)을 이용하여 측정하였다. The package on which the semiconductor wafer and the elastomer film were bonded was broken, and its cross-sectional thickness was measured using a scanning electron microscope (SEM).
2. 두께 편차2. Thickness deviation
반도체 웨이퍼와 엘라스토머 필름이 접합된 패키지를 파쇄하고, 그 단면의 두께 편차를 주사전자 현미경(SEM;Scanning Electron Microscope)을 이용하여 측정하였다. The package on which the semiconductor wafer and the elastomer film were bonded was broken, and the thickness variation of the cross section was measured using a scanning electron microscope (SEM).
두께편차(%) = A/B x 100%Thickness deviation (%) = A /
여기서, A는 엘라스토머 필름의 가장 두꺼운 부분의 두께에서 엘라스토머 필름의 중간 정도 두꺼운 부분의 두께를 뺀 값이고, B는 반도체 웨이퍼의 일면에 부착된 엘라스토머 필름의 중간 부분 두께이다.Here, A is the thickness of the thickest portion of the elastomer film minus the thickness of the middle thick portion of the elastomer film, B is the thickness of the middle portion of the elastomer film attached to one side of the semiconductor wafer.
엘라스토머 필름의 두께 편차가 10㎛ 이상이면, 불합격 처리한다.If the thickness variation of the elastomer film is 10 µm or more, the rejection treatment is performed.
3. 반도체 칩 부착 특성3. Semiconductor chip adhesion characteristics
120℃에서 1.5초간 0.8MPa의 압력을 가해 엘라스토머 필름 상에 반도체 칩을 부착시키고, 부착된 반도체 칩의 전단 응력 세기(shear strength)를 측정하였다. 여기서, 전단 응력 세기가 0.5Kgf/□5㎜×5㎜chip 이상이면 합격이다.The semiconductor chip was attached to the elastomer film by applying a pressure of 0.8 MPa at 120 ° C. for 1.5 seconds, and the shear stress strength of the attached semiconductor chip was measured. Here, if a shear stress intensity is 0.5 Kgf / square 5mm * 5mmchip or more, it is a pass.
4. MRT(Moisture Resistance Test)4. Moisture Resistance Test (MRT)
85℃. 85% 조건으로 1일 동안 항온항습 보관 후, 최고 260℃의 고온으로 (또는 Jedec에서 지정한 Pbfree 조건으로) IR Reflow(적외선 복사열에 의한 가열방식) 하였을 때, 크랙 및 pop-corn현상의 발생 유무를 판단하여 반도체 칩 패키지의 신뢰성을 평가하였다.85 ° C. 1 day at 85% Reliability of semiconductor chip package by judging the occurrence of crack and pop-corn phenomenon when IR Reflow (heating by infrared radiation heat) at high temperature up to 260 ℃ (or Pbfree condition specified by Jedec) after constant temperature and humidity storage Was evaluated.
상술한 실험예에 따라 제조된 엘라스토머 필름의 물성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 2에 정리하였다.After measuring the physical properties of the elastomer film prepared according to the above experimental example, the results are summarized in Table 2 below.
표 2를 참조하면, 실험예 1의 경우, 다이 접착용 필름 즉, 엘라스토머 필름의 두께가 각각 30㎛였고, 필름의 두께 편차는 10% 이내로 3㎛ 이내여서 합격처리 범위를 만족하였다. 또한, 다이 부착시 보이드가 발생하지 않았으나, 본딩 와이어에 불량이 발생하였다.Referring to Table 2, in Experimental Example 1, the thickness of the die-bonding film, that is, the elastomer film, was 30 µm, respectively, and the thickness variation of the film was within 10%, within 3 µm, thereby satisfying the pass treatment range. In addition, although no voids occurred when the die was attached, defects occurred in the bonding wires.
실험예 6의 경우, 다이 접착시 본딩 와이어의 불량, 보이드 발생, MRT 테스트에서 문제점은 없었으나 필름의 두께 편차가 20% 미만으로(16㎛미만) 모든 경우에 있어서 합격처리 범위를 만족하지 않았다.In Experimental Example 6, there was no problem in bonding wire defects, voids, or MRT test during die bonding, but the film thickness variation was less than 20% (less than 16 µm) in all cases and did not satisfy the pass treatment range.
이에 비하여, 실험예 2 내지 실험예 5의 경우, 필름의 두께 편차, 본딩 와이어의 불량, 보이드 불생, MRT 테스트에서 모두 합격처리 되거나 사용에 가능한 정도로 양호하였다.On the other hand, in the case of Experimental Example 2 to Experimental Example 5, the thickness variation of the film, the defect of the bonding wire, the void generation, the MRT test was all good enough to pass or use.
따라서, 본딩 와이어를 덮을 수 있도록 유동성을 가지고 복수의 반도체 칩을 접합시킬 수 있는 엘라스토머 필름의 두께는 40 내지 70㎛ 인 것이 바람직하다.Therefore, the thickness of the elastomer film capable of bonding a plurality of semiconductor chips with fluidity so as to cover the bonding wire is preferably 40 to 70 µm.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
본 발명에 따르면 유동성이 있는 다이 접착용 필름을 사용함으로써 와이어 본딩 과정 전에 별도의 공간을 마련해야 하는 번거로움을 줄일 수 있으며, 이에 따라 반도체 칩의 경계면에 발생되는 보이드를 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the inconvenience of providing a separate space before the wire bonding process by using a fluid die-bonding film, thereby preventing voids generated on the interface of the semiconductor chip.
또한, 보이드 및 흘러내림을 억제함으로써 반도체 칩 패키지 제품의 신뢰성을 개선할 수 있다.In addition, it is possible to improve the reliability of the semiconductor chip package product by suppressing voids and drippings.
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