KR20080047185A - 멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물　및 이를이용한 멀티칩 패키지 - Google Patents

멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물　및 이를이용한 멀티칩 패키지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제,　커플링제, 및 무기 충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 커플링제가　탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지를　포함하는 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.　
본 발명에 의해 우수한 신뢰성을 달성함과 동시에 성형성　측면에서도 우수한 특성을 나타내는 멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다.
커플링제, 탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지, 성형성, 신뢰성

Description

멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물　및 이를 이용한 멀티칩 패키지{Epoxy Resin Composition for Encapsulating Multichip　Package and the Multichip　Package using the same}
본 발명은 멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로서, 금속　소자와의 부착　특성,　내습　특성, 고온 내크랙성 및 기계적 특성이 우수하여 신뢰성 및 성형　특성이 월등한 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.　
최근 반도체 소자의 집적도는 나날이 향상되고 있으며 이에 따른 배선의 미세화, 소자의 대형화 및 다층배선화가 급속히 진전되고 있다. 한편 반도체 소자를 외부환경으로부터 보호하는 패키지(Package)는 프린트 기판으로의 고밀도 실장, 즉 표면 실장이라는 관점으로부터 소형·박형화가 가속화되고 있다.
이와 같이 대형 반도체 소자를 소형·박형 패키지에 밀봉한 수지 밀봉형 반도체 장치에서는 외부환경의 온도 및 습도　변화에 따른 열응력에 기인하여 패키지 크랙 또는 알루미늄 패드 부식 발생 등의 고장 발생의 빈도가 매우 높아지게 된다.　현재 패키지 크랙에 대한　해결책으로써는 밀봉용 에폭시 수지 성형재료의 고신뢰성화가 강하게 대두되고 있으며, 세부 방법으로 금속　소자와의　부착력을 향상 시키는　방법, 저응력화를 위하여　탄성률을 낮추는 방법, 열팽창계수를 낮추는 방법 등이 소개되고 있다.　또한, 부식 발생을 억제하기 위한 방법으로는　고순도의 에폭시 수지 또는 경화제의 사용, 이온 포착제(Ion Trapper) 적용에 의한 불순물의 저감　및 무기 충전제를 고충전하여 수분 흡습량을 저하시키는 방법　등이 대두되고 있다.
금속　소자와의　부착력을 높이는 방법으로는 저점도 수지의 사용, 부착력 향상제를　사용하여　부착력을 높이는　방법　등이 적용되어 왔고,　탄성률을 낮추는 방법으로서는 각종 고무 성분에 의한 개질(일본특허 특개평 5-291436)이 검토되어 열적 안정성이 우수한 실리콘 중합체를 배합, 개질시킨 에폭시 수지 성형재료가 폭 넓게 채택되고 있다. 이 방법에서 실리콘 오일은 성형재료의 기저 수지인 에폭시 수지 및 경화제와 상용성이 없기 때문에 기저 수지　중에 미립자 형태로 분산되므로 내열성을 유지한 채 저탄성률을 이룰 수 있었다. 또한 저열팽창화에 대해서는 열팽창계수가 낮은 무기 충전제의 충전량을 늘리는 방법이 최선으로　고려되었는데,　다만 무기충전제의 충전량 증가에 따른 에폭시 수지 성형재료의 저유동성과 고탄성이 문제가 되었으며,　일본 특허 특개소 64-11355에서는 구형 충전제를 그 입도 분포와 입자 크기의 조절을 통하여 다량의 충전제를 배합할 수 있는 기술이 소개되기도 하였다.　
최근에는 반도체 소자의 소형·박형화　및 고성능화의 일환으로 반도체 칩을 여러 개 수직으로 적층한 멀티칩(Multichip)　패키지가　각광받고 있는데, 이 때에는 칩과 칩 사이를 유기물 접착필름(DAF; Die attach film)을 사용하여 접착하게 된다. 이 경우, 기존과 같이 하나의 반도체 칩을 금속 패드 위에 일종의 칩 접착제인 금속계 페이스트를 사용하여 접착했을 경우보다 신뢰성 측면에서 매우 취약한 양상을 보이게 된다. 즉, 유기물 접착필름의 접착력이 약하여 칩과 접착필름 사이에서 박리(Delamination)가 발생하기 쉬울 뿐만 아니라, 유기물 필름은 내습 특성에서도 취약하기 때문에 패키지 크랙으로 진전될 가능성이 매우 크기 때문이다. 이는 종래 기술로는 해결하기 어려운 과제였다. 　　　
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여 부착력을 향상하고 흡습율 및 열팽창계수를　저감하고　기계적 탄성을　향상시킴과 동시에 멀티칩 패키지　성형　시 발생하는 보이드(Void) 발생을 억제함으로써, 성형특성과 신뢰성이 우수한 멀티칩 패키지　성형용 에폭시 수지 조성물을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 멀티칩 패키지를 밀봉하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지를　포함하는 커플링제를 사용하여 부착력, 내습성,　내크랙성 및 인성특성을　향상시킬 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.
본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제,　커플링제　및 무기 충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 커플링제가　탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지를　포함하는 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공한다.
상기 탄화수소기는 탄소수 1~6개의　알킬기 또는 페닐기일 수 있다.
상기 알킬기는 메틸기인 것이 바람직하다.
상기 하이드록시실록산 수지는 디메틸하이드록시실록산 수지일 수 있다.
상기 하이드록시실록산 수지는 래더 구조인 것이 바람직하다.
상기 하이드록시실록산 수지는 하기 화학식 1의 구조일 수 있다.
Figure 112006086708470-PAT00001
(n은 1~20이고, R1~R16는 탄소수 1~6개의 알킬기 또는 페닐기이다.)
상기 식에서 알킬기는 메틸기인 것이 바람직하다.
상기 하이드록시실록산 수지는 상온에서 액상인 것이 바람직하다.
상기 하이드록시실록산 수지는 상온 및 40% 부탄올 용액에서의 점도가 200 내지 800cps인 것이 바람직하다.
상기 하이드록시실록산 수지는 비중이 1 내지 1.6인 것이 바람직하다.
상기 하이드록시실록산 수지는 굴절율이 1.4 내지 1.6인 것이 바람직하다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에서 커플링제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.01 ~ 10 중량%로 함유될 수 있다.
상기 하이드록시실록산 수지는 전체 커플링제에 대하여 20 ~ 100 중량%로 함유될 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 포함되는 에폭시 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 바이페닐형 에폭시 수지일 수 있다.
Figure 112006086708470-PAT00002
(n의 평균치는 1 내지 7이다.)
　
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 포함되는 경화제는 하기 화학식 4로 표시되는 페놀아랄킬형 페놀수지일 수 있다.
Figure 112006086708470-PAT00003
(n의 평균치는 1 내지 7이다.)
　
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 포함되는 무기충전제는 평균 입경 5㎛ 이상 30㎛ 이하의 구상 용융실리카 50~99 중량% 및 평균입경 1㎛ 이하의 구상용융 실리카 1~50 중량%의 혼합물일 수 있다.
상기 무기충전제는 전체　에폭시 수지 조성물에 대하여 70　~ 95　중량%로　함유될 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물은 응력완화제를 추가로 더 포함할 수 있다.
상기 응력완화제는 변성 실리콘 오일, 실리콘 파우더 및 실리콘 레진으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 응력완화제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 ~ 6.5 중량%로 함유될 수 있다.
본 발명은 상기 에폭시 수지 조성물을 사용하여 제조되는 멀티칩 패키지를 제공한다.
　　
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제,　커플링제, 및 무기 충전제를 포함하여 이루어진다.
　
본 발명에서는 커플링제로서 탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지를 사용하는데, 굴절율이　1.4　~ 1.6인 고순도의 메틸 또는 페닐 실록산 레진　화 합물이 바람직하고, 상온에서 액상인 것이 바람직하다.　특히 하기 화학식 1과 같은 래더(Ladder) 구조의 수지가 선형(Linear) 구조 또는 망상(Network) 구조의 수지보다 멀티칩 패키지의 신뢰성 측면에서 우수한 성능을 나타낸다.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[화학식 1]
Figure 112006086708470-PAT00004
(n은 1~20이고, R1~R16는 탄소수 1~6개의 알킬기 또는 페닐기이다.)
상기 화학식 1로 표시되는 수지의 비중은　1 내지 1.6이며 점도는 40% 부탄올 용액 속에서 200 내지 800　센티포이즈(cps)인 범위가 바람직하다.
상기 화학식 1에서의 알킬기는 메틸기인 것이 가장 바람직하다.
상기 탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지는 올리고머　형태의 접착향상제로서　금속　소자와의 부착성,　내습성　및 인성특성을 향상시키며, 특히 금속　소자인 동(Copper),　니켈합금(Alloy42) 뿐만　아니라 주요　부분에 도금되어 있으며, 부착력이 매우　좋지 않은　금속인 은(Silver)　및　환경친화형 리드프레임 소재인 PPF(Pre-Plated Frame)의 주요 구성 성분인 금 또는 백금　등의 금속　소자와　후경화　공정 후의　부착력　및 흡습　후의　부착력에 있어서 매우 뛰어 난 효과를 나타낸다. 더불어 유기물 접착필름에 의하여 접착되는 멀티칩 패키지에서도 특유의 부착성과 내습성, 인성 특성으로 말미암아 우수한 신뢰성을 나타내게 하는 동시에 성형성 측면에서도 우수한 결과를 나타내게 한다.
　
본 발명에서 커플링제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.01 ~　10　중량%로　함유되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 상기 하이드록시실록산 수지와　통상의　커플링제와　혼용하는　것도　무방하다. 이 경우, 상기 하이드록시실록산 수지는 전체 커플링제에 대하여 20 ~ 100 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
　
본 발명의 에폭시 수지는 예를 들면, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 바이페닐형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 선형지방족 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 복소환식 에폭시 수지, 스피로환을 포함하는 에폭시 수지 및 자일록형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지 등을 들 수 있으며, 두 가지 이상을 함께 사용할 수 있다. 예를 들어 하기 화학식 2로 표시되는 바이페닐형 에폭시 수지와 하기 화학식 3으로 표시되는 페놀아랄킬형 에폭시 수지를 들 수 있다.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화학식 2]
Figure 112006086708470-PAT00005
(n의 평균치는 1 내지 7이다.)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Figure 112006086708470-PAT00006
(n의 평균치는 1 내지 7이다.)　
　
바람직한 에폭시 수지로는 상기 화학식 2로 표시되는 바이페닐형 에폭시 수지를 들 수 있으며, 이를 전체 에폭시 수지에 대하여 40 중량% 이상, 특히 70 중량% 이상 사용하는 것이 좋다. 상기 바이페닐형 에폭시 수지는 단독 혹은 혼합물로도 충분한 효과를 발휘할 수 있으며, 상기 바이페닐형 에폭시 수지에 일부 반응을 시킨 부가 화합물 형태의 것을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 전체 에폭시 수지는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 3~15 중량%가 바람직하며, 보다 바람직하기로는 3~12 중량%가 사용된다.
　
본 발명에 사용되는 경화제는 에폭시 수지와 반응하여 경화물을 만들 수 있는 물질로서 구체적인 예로는 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 A와 레졸로부터 합성된 각종 노볼락 수지, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 디하이드록시바이페닐 등 다양한 다가 페놀 화합물, 무수 말레인산, 무수프탈산 등의 산무수물 및 메타페닐렌디아민, 디아미노이페닐메탄, 디아미노이페닐설폰 등의 방향족 아민 등을 들 수 있다. 반도체 성형용으로는 내열성, 내습성 및 보존성 측면에서 페놀계 경화제가 많이 사용되고 있으며, 용도에 따라 2종류 이상의 경화제를　병행하여 사용되는 것이 좋다. 예를 들어 하기 화학식 4로 표시되는 페놀아랄킬형 페놀수지와 하기 화학식 5로 표시되는 자일록형 페놀수지를 들 수 있다.
　
[화학식 4]
Figure 112006086708470-PAT00007
　　　　　　
(n의 평균치는 1 내지 7이다.)
　
Figure 112006086708470-PAT00008
　　　　　　 　　　　　　　　
(n의 평균치는 1 내지 7이다.)
　
바람직한 페놀수지로는 상기 화학식 4의　페놀아랄킬형 페놀수지를 들 수 있으며, 이를 전체 페놀수지에 대하여 20 중량% 이상, 특히 30 중량% 이상 사용하는 것이 좋다. 본 발명에서 사용되는 전체 경화제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1~10 중량%가 바람직하며, 보다 바람직하기로는 0.5~7 중량%를 사용한다. 에폭시 수지와 경화제의 비는 기계적 성질 및 내습 신뢰성의 요구에 따라 에폭시 수지에 대해 경화제의 화학 당량비가 0.5~1.5 특히 0.8~1.2 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
　
본 발명에 사용되는 경화촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다. 일반적으로 제 3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 이미다졸, 붕소화합물 등이 사용 가능하다. 제 3급 아민에는 벤질디메틸아민, 2-2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디아미노메틸)페놀과 트리-2-에틸헥실 에시드의 염 등이 있다. 유기금속화합물에는 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸 아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트 등이 있다. 유기인화합물에는 트리스-4-메톡시 포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 부틸트리페닐포스포늄브로마이드, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논 부가물 등이 있다. 이미다졸류에는 2-메틸이미다졸, 2-아미노이미다졸, 2메틸-1-비닐이미다졸, 2- 에틸-4-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸 등이 있다. 붕소화합물에는 트리플루오로보란-n-헥실아민, 트리플루오로보란모노에틸아민, 테트라플루오로보란트리에틸아민, 테트라플루오로보란아민 등이 있다. 이외에도 1,8-디아자바이시클로운데센(DBU)와 페놀노볼락 수지염 등이 있다.　상기 경화촉진제는　전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 ~ 10 중량%　포함되는 것이 바람직하다.
　
본 발명에 사용되는 무기 충전제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성과 저응력화를 효과적으로 향상시키는 물질이다. 일반적으로 사용되는 예로서는 용융실리카, 결정성 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나, 마그네시아, 클레이, 탈크, 규산칼슘, 산화티탄, 산화안티몬, 유리섬유 등을 들 수 있다. 저응력화를 위해서는 선평창계수가 낮은 용융실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 용융실리카는 진비중이 2.3 이하인 비결정성 실리카를 의미하는 것으로 결정성 실리카를 용융하여 만들거나 다양한 원료로부터 합성한 비결정성 실리카도 포함된다. 용융실리카의 형상 및 입경은 특별히 한정하지는 않지만, 평균 입경 5㎛ 이상 30㎛ 이하의 구상 용융실리카를 50~99 중량%, 평균입경 1㎛ 이하의 구상 용융실리카를 1~50 중량%를 포함한 실리카를 전체 충전제 대비 40 중량% 이상, 특히 60 중량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 무기 충전제의 비율은 성형성, 저응력성, 고온강도 등의 물성에 따라 다르지만, 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 70~95 중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80~95 중량% 비율로 사용한다.
　
본 발명의 조성물에는 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스 등의 이형제, 카본블랙, 유기염료, 무기염료 등의 착색제, 에폭시실란, 아미노실란, 알킬실란, 머캡토실란　등의 커플링제, 변성 실리콘 오일, 실리콘 파우더, 실리콘 레진 등의 응력완화제 등이 필요에 따라 사용될 수 있다.
　
본 발명에서는 변성 실리콘 오일 또는 실리콘 파우더가 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 ~ 6.5 중량% 함유되는 것이 바람직한데,　선택적으로 함유될 수도 있고, 양자 모두 함유될 수도 있다. 이때, 변성 실리콘 오일로는 내열성이 우수한 실리콘 중합체가 좋으며, 에폭시 관능기를 갖는 실리콘 오일, 아민 관능기를 갖는 실리콘 오일 및 카르복실 관능기를 갖는 실리콘 오일 등을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 전체 에폭시 수지 조성물에 대해 0.05 내지 1.5 중량% 사용할 수 있다. 다만, 실리콘 오일을 1.5 중량% 이상 초과할 경우에는 표면 오염이 발생하기 쉽고 레진 블리드(bleed)가 길어질 우려가 있으며, 0.05 중량% 미만으로 사용 시에는 충분한 저탄성률을 얻을 수가 없게 되는 문제점이 있을 수 있다.　또한, 실리콘 파우더는 중심입경이 15㎛　이하인 것이　성형성　저하의 원인으로 작용하지 않기에 특히 바람직하며, 전체 수지 조성물에 대하여 0.05 ~ 5 중량%로 함유하는 것이 바람직하다.
　
이상과 같은 원재료를 이용하여 에폭시 수지 조성물을 제조하는 일반적인 방 법으로는 소정의 함유량을 헨셀 믹서나 뢰디게 믹서를 이용하여 균일하게 충분히 혼합한 뒤, 롤밀이나 니이더로 용융 혼련하며, 냉각, 분쇄과정을 거쳐 최종 분말 제품을 얻는 방법이 사용되고 있다. 일반적으로 저압 트랜스퍼 성형법을 사용하거나, 인젝션(Injection) 성형법이나 캐스팅(Casting) 등의 방법으로 본 발명에서 얻어진 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 제조할 수 있다.
　
이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하나, 실시예에 의거 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
　
실시예 1,　2 및 비교예 1　내지 3
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 비교예로서 탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지를 포함하지 않은 에폭시 수지 조성물을 제조하기 위해 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 각 성분들을 평량한 뒤, 헨셀 믹서를 이용, 균일하게 혼합하여 분말 상태의 1차 조성물을 제조하였으며,　연속 니더를 이용하여 100　~　120℃ 범위에서　용융 혼련한 뒤, 냉각 및 분쇄과정을 거쳐 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.　
구 성 성 분(중량%) 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
에폭시 1)바이페닐형 에폭시 수지 2.92
2)페놀아랄킬형 에폭시 수지 2.72
브롬화에폭시 수지 0.50
삼산화 안티몬 0.50
경화제 3)자이록형 페놀수지 2.54
4)페놀아랄킬형 페놀수지 2.44
트리페닐포스핀 0.17
실리콘 파우더 0.30
5)충전제 87.0
커플링제 전체 중량 0.80
γ-글리시톡시프로필트리메톡시실란(에폭시 실란) 중량% - - 65 100 85
머캡토프로필트리메톡시 실란(머캡토 실란) 25 - 5 - 10
메틸트리메톡시 실란 30 10 30 - 5
6) 화학식 1 45 90 - - -
카본블랙 0.22
카르나우바왁스 0.16
총계 100.00
(주)
1) 바이페닐형 에폭시 수지: YX-4000H, JER, 에폭시 당량=190
2) 페놀아랄킬형 에폭시 수지: NC-3000, 일본화약, 에폭시 당량=270
3) 자일록형 페놀수지: MEH-7800-4S, Meiwa Chem., 수산기 당량=175
4) 페놀아랄킬형　페놀수지: MEH-7851-SS, Meiwa Chem., 수산기 당량=200
5) 충전제: 평균입경 20㎛의 구상 용융실리카와 평균입경 0.5㎛의 구상 용융실리카의 9:1 혼합물
6) 탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지: GR-630S, Techneglas, 점도=550cps, 비중=1.16,　굴절율=1.42
이렇게 하여 얻어진 에폭시 수지 조성물에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성을 평가하였다. 　
　
* 물성평가 방법
(유동성/스파이럴플로우) : EMMI-1-66에 준하여 평가용 금형을 사용하여 175℃에서 트랜스퍼 몰딩 프레스를 이용하여 측정하였다.
(유리전이온도(Tg)): TMA(Thermomechanical Analyser)로 평가하였다.
(열팽창계수(α1)): ASTM D696에 의해 평가하였다.
(굴곡강도　및 굴곡탄성율): ASTM D-790에 준하여 표준시편을 만든 후 175℃에서 4시간 경화시킨　시편으로 UTM을 이용하여 측정하였다.
(내크랙성 평가(신뢰성 시험)): 프리컨디션(Precondition) 후 열충격 시험기(Temperature Cycle Test)에서 1,000 사이클 경과 후, 비파괴 검사기인 SAT(Scanning Acoustic Tomograph)로 크랙 발생유무를　평가하였다.
　
a) 프리컨디션조건
에폭시 수지 조성물로 제조한 멀티칩 패키지를 125℃에서 24시간 건조시켜 5 사이클의 열충격 시험을 거치고 나서, 85℃, 85%　상대습도 조건 하에서 96시간 동안 방치시킨 후 260℃, 10초 동안 IR 리플로를 1회 통과시키는 것을 3회 반복하는 프리컨디션 조건 하에서의 패키지 크랙발생 유무를 평가하였다. 이 단계에서 크랙이 발생되었을 경우, 다음 단계인 1,000 사이클의 열충격 시험은 진행하지 않았다.
　
b) 열충격 시험
상기 프리컨디션 조건을 통과한 멀티칩　패키지를 -65℃에서 10분, 25℃에서 5분, 150℃에서 10분씩 방치하는 것을 1 사이클로 하여 1,000 사이클을 진행한 후, 비파괴 검사기인 SAT를 이용하여 내부 및 외부 크랙을 평가하였다.
　
c) 신뢰성 시험
신뢰성 시험을 위해 MPS(Multi Plunger System) 성형기를 이용하여 175℃에서 70초간 성형시킨 후, 175℃에서 2시간 동안 후경화시켜, 반도체 칩 4개가 유기물 접착필름에 의하여 상하로 적층(stack)된 멀티칩 패키지를 제작하였다.　신뢰성은 열충격 시험에서의 패키지 크랙 발생　정도로 나타내었다.
　
상기 실시예 및 비교예의 에폭시 수지 조성물의 물성 및 성형성, 휨 특성, 신뢰성 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
평 　가 　항 　목 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3
스파이럴 플로우(inch) 42 46 46 46 43
Tg(℃) 123 124 124 125 120
열팽창계수 α1(㎛/m,℃) 9.6 9.3 10.1 10.4 10.6
부착력 은 (Silver) After PMC 105 115 65 35 44
After 85RH*85℃*96Hr 98 103 28 25 36
동(Copper) After PMC 67 75 43 32 40
After 85RH*85℃*96Hr 63 70 16 11 13
굴곡강도(kgf/mm2 at 260℃) 1.7 1.6 1.4 1.5 1.4
굴곡탄성율(kgf/mm2 at 260℃) 59 45 75 75 80
흡습율(WT% at 121℃*100RH*24Hr) 0.184 0.166 0.232 0.234 0.225
신 뢰 성 내크랙성 평가(열충격시험) 크랙　발생　수 0 0 23 37 19
박리 발생　수 0 0 75 87 109
총시험한 패키지 수 128 128 128 128 128
성 형 성 보이드 발생　수 (Visual Inspection) 0 0 13 16 6
총시험한 패키지 수 256 256 256 256 256
상기 표　2에 나타난 바와　같이 본 발명에 의한 멀티칩 패키지 밀봉용 에폭시 수지　조성물은 비교예에 비하여　금속에 대한 부착력이 증가하였고, 신뢰성 및 성형성　측면에서도 월등히 우수한 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
또한, 흡습율에서도 비교예 조성물에 비해 양호한 결과를 나타내어 본 발명의 조성물은 내습성면에서도 우수한 것임을 확인할 수 있다.　　　
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지를　커플링제로 포함함으로써 패키지 조립 후 내습성,　내크랙성 및 인성특성을　향상시키고, 패키지　성형　시 발생하는 보이드 발생을 억제함으로써, 성형특성과 신뢰성이 모두 우수한 멀티칩 패키지　성형용 에폭시 수지 조성물로 제공될　수 있다.

Claims (21)

  1. 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제,　커플링제　및 무기 충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 커플링제가　탄화수소기를 함유하는 하이드록시실록산 수지를　포함하는 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  2. 제 1항에 있어서, 상기 탄화수소기는 탄소수 1~6개의　알킬기 또는 페닐기인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  3. 제 2항에 있어서, 상기 알킬기는 메틸기인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  4. 제 1항에 있어서, 상기 하이드록시실록산 수지는 디메틸하이드록시실록산 수지인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  5. 제 1항에 있어서,　상기 하이드록시실록산 수지는 래더 구조인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  6. 제 1항에 있어서,　상기 하이드록시실록산 수지는 하기 화학식 1의 구조인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
    [화학식 1]
    　　　　　　　
    Figure 112006086708470-PAT00009
    　　　　　　　　　　(n은 1~20이고, R1~R16는 탄소수 1~6개의 알킬기 또는 페닐기이다.)
    　
  7. 제 6항에 있어서,　상기 알킬기는 메틸기인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  8. 제 1항에 있어서,　상기 하이드록시실록산 수지는 상온에서 액상인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  9. 제 1항에 있어서,　상기 하이드록시실록산 수지는 상온, 40% 부탄올 용액에서의 점도가 200 내지 800cps인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  10. 제 1항에 있어서,　상기 하이드록시실록산 수지의 비중은 1 내지 1.6인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  11. 제 1항에 있어서,　상기 하이드록시실록산 수지의 굴절율은 1.4 내지 1.6인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  12. 제 1항에 있어서,　상기 커플링제가 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.01 ~ 10 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  13. 제 1항에 있어서,　상기 하이드록시실록산 수지가 전체 커플링제에 대하여 20 ~ 100 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  14. 제 1항에 있어서,　상기 에폭시 수지가 하기 화학식 2로 표시되는 바이페닐형 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[화학식 2]　　　
    Figure 112006086708470-PAT00010
    　(n의 평균치는 1 내지 7이다.)
    　
  15. 제 1항에 있어서,　상기 경화제가 하기 화학식 4로 표시되는 페놀아랄킬형 페놀수지인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
    [화학식 4]
    Figure 112006086708470-PAT00011
    (n의 평균치는 1 내지 7이다.)
    　
  16. 제 1항에 있어서, 상기 충전제가 평균 입경 5㎛ 이상 30㎛ 이하의 구상 용융실리카 50~99 중량% 및 평균입경 1㎛ 이하의 구상용융 실리카 1~50 중량%의 혼합물인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  17. 제 1항에 있어서,　상기 멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물은 응력완화제를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  18. 제 17항에 있어서, 상기 응력완화제는 변성 실리콘 오일, 실리콘 파우더 및 실리콘 레진으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  19. 제 17항에 있어서, 상기 응력완화제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 ~ 6.5 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  20. 제 1항에 있어서, 상기 무기충전제가　전체　에폭시 수지 조성물에 대하여 70　~ 95　중량%로　함유되는 것을 특징으로 하는　멀티칩 패키지　밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    　
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 제조되는 멀티칩 패키지.
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