KR20090045195A - 접착 테이프, 접합체 및 반도체 패키지 - Google Patents

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KR20090045195A
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epoxy resin
solder
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사토루 가츠라야마
도모에 야마시로
데츠야 미야모토
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스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드
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Abstract

도체 부재 사이를 전기적으로 접속하는 접착 테이프(101)는 열경화성 수지를 함유하는 수지층(132)과, 땜납 분말(103)과, 경화제를 함유한다. 땜납 분말(103)과 경화제는 수지층(132) 중에 존재하고, 수지층(132)의 경화 온도 T1과 땜납 분말(103)의 융점 T2가 T1
Figure 112009003037411-PCT00007
T2+20℃를 만족하고, 땜납 분말(103)의 융점 T2에서의 수지층(132)의 용융 점도가 50 Paㆍs 이상, 5000 Paㆍs 이하이다.

Description

접착 테이프, 접합체 및 반도체 패키지{ADHESIVE TAPE, JOINT STRUCTURE, AND SEMICONDUCTOR PACKAGE}
본 발명은 접착 테이프, 접합체 및 반도체 패키지에 관한 것이다.
전극 등의 도체 부재 사이의 접속에 사용되는 접착 테이프로서, 종래 땜납 입자를 함유하는 접착 테이프가 알려져 있다(특허 문헌 1). 특허 문헌 1에는 도전 입자로서 땜납 입자를 함유하는 이방 도전 필름(Anisotropic Conductive Film:ACF)이 기재되어 있다.
또, 특허 문헌 2에는 Sn/In 조성을 갖는 합금으로 이루어진 도전성 입자와 에폭시계의 수지 성분을 함유하는 도전성 접착제를 사용한 단자간의 접속 방법이 기재되어 있다.
또한, 특허 문헌 3에는 땜납 구(solder ball), 사과산(malic acid) 등의 플럭스제(flux agent) 및 에폭시 수지를 혼합하여 접착제를 제조하고, 이 접착제를 금속화 패턴이 형성된 폴리이미드 회로판에 코팅하는 것이 기재되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특개소 61-276873호 공보
특허 문헌 2: 일본 특개 2004-260131호 공보
특허 문헌 3: 일본 특개평 4-262890호 공보
그러나 특허 문헌 1의 접착 테이프, 특허 문헌 2의 도전성 접착제, 특허 문헌 3의 접착제 모두, 접합 부분에 있어서 반드시 낮은 저항을 안정적으로 실현할 수 있다고는 할 수 없어, 접속 신뢰성의 측면에서 개선의 여지가 있었다.
본 발명의 목적은 낮은 저항을 안정적으로 실현할 수 있는 접착 테이프, 나아가서 이 접착 테이프를 사용한 접합체 및 반도체 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 도체 부재 사이를 전기적으로 접속하는 접착 테이프로서, 열경화성 수지를 함유하는 수지층과; 땜납 분말(solder powder)과; 경화제를 함유하고, 상기 땜납 분말과 상기 경화제가 상기 수지층 중에 존재하고, 상기 수지층의 경화 온도 T1과 상기 땜납 분말의 융점 T2가 식 (1)
T1
Figure 112009003037411-PCT00001
T2+20℃ 식 (1)
을 만족하고,
상기 경화 온도 T1은, DSC를 사용하여 승온(昇溫) 속도 10℃/분에서 접착 테이프를 측정했을 때의 발열 피크 온도이고, 상기 땜납 분말의 융점 T2에서의 상기 수지층의 용융 점도(溶融 粘度)가 50 Paㆍs 이상, 5000 Paㆍs 이하인 접착 테이프가 제공된다.
본 발명의 접착 테이프에 의해 도체 부재 사이를 접속할 때에는 도체 부재 사이에 접착 테이프를 끼우고, 소정 온도로 가열한다. 가열에 의해, 땜납 분말이 용융하고, 용융한 땜납 분말은 수지층 중을 이동하여 도체 부재 표면에 자기 정합적(自己 整合的)으로 이동한다. 땜납은 금속에 대해 습윤성이 좋기 때문에, 도체 부재 표면에 자기 정합적으로 이동하는 것이다. 그리고, 도체 부재 표면과 땜납 분말이 접합하여 도체 부재 사이를 전기적으로 접속하게 된다.
특허 문헌 1에 기재된 접착 테이프에서는 수지의 경화 거동(behavior)을 제어하는 것이 곤란하기 때문에, 도체 부재 사이에 도전 입자를 배치하지 못하여, 접속 저항이 높아져 버리는 것으로 생각된다.
이에 대해, 본 발명에서는 경화제를 함유하고 있기 때문에, 열경화성 수지를 함유하는 수지층의 경화 특성을 제어할 수 있다. 그리고, 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도를 50 Paㆍs 이상으로 하고 있기 때문에, 가열에 의해 용융한 땜납이 수지층을 이동하여 땜납을 도체 부재 사이로 더욱 모을 수 있다.
또, 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도를 5000 Paㆍs 이하로 하고 있기 때문에, 땜납이 도체 부재 사이로부터 빠져 나가는 것을 방지할 수 있다.
또, 특허 문헌 2에 기재된 접착제, 특허 문헌 3에 기재된 접착제를 사용한 경우에는 땜납을 도체 부재 사이로 더욱 모으는 것이 어려워, 접속 저항이 상승하는 일이 있다.
이에 대해, 본 발명에서는 열경화성 수지의 경화 온도 T1과 땜납 분말의 융점 T2가 T1
Figure 112009003037411-PCT00002
T2+20℃의 관계를 만족하고 있기 때문에, 경화하기 전의 수지층 중을 가열에 의해 융용한 땜납 분말이 원활하게 이동할 수 있다. 이로 인해, 땜납 분말을 도체 부재 사이로 더욱 모을 수 있다.
이에 추가로, 상술한 바와 같이, 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도를 50 Paㆍs 이상으로 하고 있기 때문에, 가열에 의해 용융한 땜납이 수지층을 이동하여 땜납을 도체 부재 사이로 더욱 모을 수 있다.
또, 상술한 바와 같이, 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도를 5000 Paㆍs 이하로 하고 있기 때문에, 도체 부재 사이에 있는 땜납이 도체 부재 사이로부터 빠져 나가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 접착제의 형태가 테이프 형상이기 때문에, 취급이 용이한 것으로 할 수 있어, 도체 부재 사이의 접착 프로세스를 간소화할 수 있다.
이 때, 상기 땜납 분말의 배합량은 땜납 분말 이외 성분의 합계 100 중량부에 대해 20 중량부 이상인 것이 바람직하다.
땜납 분말의 배합량을 땜납 분말 이외 성분의 합계 100 중량부에 대해 20 중량부 이상으로 함으로써, 도체 부재 사이에 모아진 땜납 분말에 의해 도체 부재를 전기적으로 확실하게 접속할 수 있다.
나아가서, 상기 땜납 분말의 평균 입경은 1㎛ 이상, 100㎛ 이하인 것이 바람직하다.
땜납 분말의 평균 입경을 1㎛ 이상으로 함으로써, 도체 부재 표면에 땜납 분말을 확실하게 집합시킬 수 있다.
또, 땜납 분말의 평균 입경을 100㎛ 이하로 함으로써, 땜납 분말이 인접하는 도체 부재 사이를 브릿징(bridging)하는 것을 억제할 수 있어, 인접하는 도체 부재 사이의 쇼트(short)를 방지할 수 있다.
또한, 상기 열경화성 수지는 실온에서 고형인 에폭시 수지와, 실온에서 액 상인 에폭시 수지를 함유하는 것인 것이 바람직하다.
그 중에서도, 상기 실온에서 고형인 에폭시 수지가 고형 3관능(官能) 에폭시 수지와 크레졸 노볼락형 에폭시 수지를 함유하고, 상기 실온에서 액상인 에폭시 수지가 비스페놀 A형 에폭시 수지 또는 비스페놀 F형 에폭시 수지인 것이 바람직하다.
실온에서 고형인 에폭시 수지와, 실온에서 액상인 에폭시 수지를 포함하는 것으로 함으로써, 수지의 용융 점도의 설계의 자유도를 높일 수 있다. 즉, 땜납 분말의 융점 T2에서의 열경화성 수지를 포함하는 수지층의 용융 점도를 50 Paㆍs 이상, 5000 Paㆍs 이하로 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 경화제가 플럭스 활성(flux activity)을 갖는 경화제인 것이 바람직하다.
이와 같은 플럭스 활성을 갖는 활성제를 수지층 중에 존재시킴으로써, 이 플럭스 활성을 갖는 경화제가 도체 부재와 땜납의 계면(界面)으로 효율적으로 이동한다. 그리고, 땜납 분말 표면의 산화막을 제거하여 땜납 분말의 습윤성을 높일 수 있다. 이로 인해, 도체 부재 사이의 접속 저항값을 확실하게 저하시킬 수 있다.
또, 플럭스 활성을 갖는 경화제를 사용함으로써, 플럭스 세정 공정을 생략하는 것이 가능하게 되기 때문에, 제조 프로세스를 간략화할 수 있어, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
추가로, 상기 플럭스를 가지는 경화제가 카르복실기를 함유하는 경화제인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 의하면, 상술한 접착 테이프를 사용한 접합체를 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 접합체는 한 쌍의 도체 부재와, 이 한 쌍의 도체 부재 사이에 배치되고 한 쌍의 도체 부재 사이를 전기적으로 접속하는 접착 테이프를 구비하는 접합체이고, 상기 접착 테이프는 상술한 접착 테이프이고, 상기 플럭스 활성을 갖는 경화제의 카르복실기의 50% 이상이 상기 열경화성 수지와 반응하고 있는 것이다.
열경화성 수지와 미반응인 플럭스 활성을 갖는 경화제가 대량으로 존재하면, 접합체를 고온에서 보관한 경우 등에 도체 부재를 부식시키는 경우가 있다.
이에 비해, 본 발명의 접합체에서는 접착 테이프 중의 플럭스 활성을 갖는 경화제의 카르복실기의 50% 이상이 열경화성 수지와 반응하고 있기 때문에, 접합체를 고온에서 보관한 경우에도 도체 부재의 부식을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 낮은 저항을 안정적으로 실현할 수 있는 접착 테이프, 나아가서 이 접착 테이프를 사용한 접합체 및 반도체 패키지가 제공된다.
상술한 목적 및 그 외의 목적, 특징 및 잇점은 이하에 기술하는 바람직한 실시의 형태 및 그에 부수되는 이하의 도면에 의해 더욱 분명하게 된다.
도 1은 실시 형태에 있어서 접착 테이프를 사용한 접착 방법을 설명하는 단 면도이다.
도 2는 실시 형태에 있어서 접착 테이프를 사용한 접착 방법을 설명하는 단면도이다.
도 3은 실시 형태에 있어서 접착 테이프를 사용한 접착 방법을 설명하는 단면도이다.
도 4는 실시 형태에 있어서 반도체 패키지의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 실시 형태에 있어서 반도체 패키지의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 실시 형태에 있어서 반도체 패키지의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 실시예에 있어서 적층체의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은 실시예에 있어서 적층체의 구조를 나타내는 단면도이다.
부호의 설명
101 접착 테이프
103 땜납 분말
105 제3 기판
107 제2 기판
109 제1 기판
111 땜납 영역
113 제1 전극
115 제2 전극
117 비아
119 제3 전극
121 제2 전극
131 제2 기재
132 수지층
133 제1 기재
135 제2 전극
137 제1 전극
139 제2 솔더 레지스트층
141 제1 솔더 레지스트층
143 공극부
151 제1 반도체 칩
153 제2 반도체 칩
155 실장 기판
157 기판
159 와이어
161 범프 전극
163 봉지 수지
165 범프 전극
167 수지
169 와이어
171 와이어
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
본 발명의 접착 테이프는 도체 부재 사이를 전기적으로 접속하는 접착 테이프로서, 열경화성 수지를 함유하는 수지층과; 땜납 분말과; 경화제를 함유하고, 땜납 분말과 경화제가 수지층 중에 존재하고, 수지층의 경화 온도 T1과 땜납 분말의 융점 T2가 식 (1)
T1
Figure 112009003037411-PCT00003
T2+20℃ 식 (1)
을 만족하고,
경화 온도 T1은 DSC를 사용하여 승온 속도 10℃/분에서 접착 테이프를 측정했을 때의 발열 피크 온도이고,
땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도가 50 Paㆍs 이상, 5000 Paㆍs 이하이다.
이하, 각 성분에 대하여 구체적으로 설명한다.
접착 테이프의 수지층은 열경화성 수지에 추가로, 열가소성 수지를 함유하는 것이 바람직하다. 성막성(成膜性) 및 수지의 용융 점도의 관점에서, 열가소성 수지와 열경화성 수지의 혼합계가 바람직하다.
열가소성 수지로는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리이미드 수지, 실록산 변성 폴리이미드 수지, 폴리부타디엔, 폴리프로필렌, 스틸렌-부타디엔-스틸렌 공중합체, 스틸렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌 공중합체, 폴리아세탈 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐 아세탈 수지, 부틸 고무, 클로로플렌 고무, 폴리아미드 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴산 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌 공중합체, 폴리아세트산 비닐, 나일론, 아크릴 고무 등을 사용할 수 있다. 이것들은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또, 상기 열가소성 수지는 접착성이나 다른 수지와의 상용성(相溶性)을 향상시킬 목적으로, 니트릴기, 에폭시기, 수산기, 카르복실기를 가지는 것을 사용해도 되고, 이와 같은 수지로서 예를 들어 아크릴 고무를 사용할 수 있다.
열경화성 수지로는 특별히 제한되지 않으나, 에폭시 수지, 옥세탄 수지, 페놀 수지, (메타)아크릴레이트 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 말레이미드 수지 등이 사용된다. 그 중에서도, 경화성과 보존성, 경화물의 내열성, 내습성, 내약품성이 뛰어난 에폭시 수지가 적합하게 사용된다.
에폭시 수지는 실온에서 고형인 에폭시 수지와, 실온에서 액상인 에폭시 수지 중 어느 하나를 사용해도 된다. 또, 수지가 실온에서 고형인 에폭시 수지와, 실온에서 액상인 에폭시 수지를 포함해도 된다. 이에 따라, 수지의 용융 거동 설계의 자유도를 더욱 높일 수 있다.
실온에서 고형인 에폭시 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 형 에폭시 수지, 글리시딜 아민형 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르형 에폭시 수지, 3관능 에폭시 수지, 4관능 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 더욱 구체적으로, 고형 3관능 에폭시 수지와 크레졸 노볼락형 에폭시 수지를 함유해도 된다. 고형 3관능 에폭시 수지와 크레졸 노볼락형 에폭시 수지로서, 예를 들어 후술하는 실시예에서 사용한 2-[4-(2,3,에폭시프로폭시)페닐]-2-[4[1,1-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐]에틸]페닐]프로판, 1,3-비스[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-메틸]에틸]페닐]페녹시]-2-프로판올 등을 들 수 있다.
또, 실온에서 액상인 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 또는 비스페놀 F형 에폭시 수지로 할 수 있다. 또, 이들을 조합하여 사용해도 된다.
또, 실온에서 고형인 에폭시 수지가 고형 3관능 에폭시 수지와 크레졸 노볼락형 에폭시 수지를 포함하고, 실온에서 액상인 에폭시 수지가 비스페놀 A형 에폭시 수지 또는 비스페놀 F형 에폭시 수지이어도 된다.
열가소성 수지와 열경화성 수지의 혼합계의 구체적인 예로서, 수지가 에폭시 수지 및 아크릴 고무를 포함하는 구성을 들 수 있다. 접착 테이프가 아크릴 고무를 함유하는 구성으로 하는 것에 의해, 필름 형상의 접착 테이프를 제작할 때의 성막 안정성을 향상시킬 수 있다. 또, 접착 테이프의 탄성률을 저하시켜 피접착물과 접착 테이프 사이의 잔류 응력을 저감시킬 수 있기 때문에, 피접착물에 대한 밀착성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 접착 테이프 중 열가소성 수지의 배합비는 땜납 분말을 제외한 접착 테이프의 구성 성분의 합계에 대해, 예를 들어 아크릴 고무가 10 중량% 이상 50 중량% 이하로 한다. 아크릴 고무의 배합비를 10 중량% 이상으로 하는 것에 의해 성막성의 저하를 억제하고, 또한 접착 테이프의 경화 후의 탄성률의 증가가 억제되기 때문에, 피접착물과의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 아크릴 고무의 배합비를 50 중량% 이하로 하는 것에 의해, 수지의 용융 점도의 증가를 억제하여 땜납 분말이 도체 부재의 표면으로 더욱 확실하게 이동할 수 있게 된다.
또, 열경화성 수지인 에폭시 수지의 배합비는 땜납 분말을 제외한 접착 테이프의 구성 성분의 합계에 대해, 예를 들어 20 중량% 이상 80 중량% 이하로 한다. 에폭시 수지의 배합비를 20 중량% 이상으로 하는 것에 의해, 접착 후의 탄성률을 더욱 충분하게 확보하여 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 에폭시 수지의 배합비를 80 중량% 이하로 하는 것에 의해 용융 점도를 더욱 높일 수 있기 때문에, 땜납 분말이 피접착물로부터 비어져 나와 접착 신뢰성을 저하하는 것을 억제할 수 있다.
또, 열가소성 수지와 열경화성 수지의 혼합계의 다른 예로서, 수지가 에폭시 수지 및 페녹시 수지를 포함하는 구성을 들 수 있다. 이로 인해, 접착 테이프 경화 후의 내열성 및 내습성을 더욱 매우 적합하게 양립시킬 수 있다.
에폭시 수지의 구체적인 예로는, 예를 들어 상술한 재료를 들 수 있다.
또, 페녹시 수지의 구체적인 예로는 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 비스페놀 S형, 플루오렌 골격을 가지는 것을 들 수 있다.
수지 중 페녹시 수지의 배합비는 접착 테이프의 성막성을 향상시키는 관점에서는 땜납 분말을 제외한 접착 테이프의 구성 성분의 합계에 대한 페녹시 수지의 비율을, 예를 들어 10 중량% 이상, 바람직하게는 15 중량% 이상으로 한다. 이렇게 함으로써, 페녹시 수지에 함유되는 수산기 기인에 따른 접착성을 더욱 양호하게 확보할 수 있다. 또, 수지의 용융 점도의 과도한 증가를 억제하여, 땜납 분말이 도체 부재의 표면으로 더욱 확실하게 이동할 수 있도록 하는 관점에서는 땜납 분말을 제외한 접착 테이프의 구성 성분의 합계에 대한 페녹시 수지의 비율을, 예를 들어 50 중량% 이하, 바람직하게는 40중량% 이하로 한다.
전술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 수지층의 경화 온도 T1과 땜납 분말의 융점 T2가 T1
Figure 112009003037411-PCT00004
T2+20℃의 관계를 만족한다.
바람직하게는 수지층의 경화 온도 T1이 땜납 분말의 융점 T2+30℃ 이상이고, 더욱 바람직하게는 수지층의 경화 온도 T1이 땜납 분말의 융점 T2+45℃ 이상이고, 특히 바람직하게는 수지층의 경화 온도 T1이 땜납 분말의 융점 T2+50℃ 이상이다.
T1
Figure 112009003037411-PCT00005
T2+20℃로 함으로써, 경화하기 전의 수지층 중을, 가열에 의해 용융한 땜납 분말이 원활하게 이동할 수 있다. 이에 따라, 땜납 분말을 도체 부재 사이로 더욱 모을 수 있다.
또, 수지층의 경화 온도 T1을 땜납 분말의 융점 T2+30℃ 이상, 더욱 바람직하게는 땜납 분말의 융점 T2+45℃ 이상, 특히 바람직하게는 땜납 분말의 융점 T2+50℃ 이상으로 함으로써, 상술한 효과에 추가로 땜납 분말이 인접하는 도체 부재 사 이를 브릿징하는 일이 없어져서 인접하는 도체 부재 사이의 쇼트를 방지할 수 있다.
또한, 수지층의 경화 온도 T1은 땜납 분말의 융점 T2+100℃ 이하인 것이 바람직하고, 특히 땜납 분말의 융점 T2+80℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 수지층이 경화하기 전에 용융한 땜납 분말이 원활하게 이동할 수 있다.
여기서, 수지층의 경화 온도 T1은 DSC(Differential Scanning Calorimeter: 시차 주사 열량계)를 사용하여 승온 속도 10℃/분에서 접착 테이프를 측정했을 때의 발열 피크 온도이다.
또, 땜납 분말의 융점 T2는, 예를 들어 DSC를 사용하여 승온 속도 10℃/분에서 땜납 분말 단체를 측정했을 때의 흡열 피크 온도로 한다.
또, 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도가 50 Paㆍs 이상, 5000 Paㆍs 이하이다.
땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도를 50 Paㆍs 이상으로 하고 있기 때문에, 가열에 의해 용융한 땜납이 수지층을 이동하여 땜납을 도체 부재 사이로 더욱 모을 수 있다.
여기서, 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도는 100 Paㆍs 이상인 것이 특히 바람직하다. 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도를 100 Paㆍs 이상으로 함으로써, 땜납을 도체 부재 사이에 모을 수 있다고 하는 효과에 추가로, 예를 들어 도체 부재를 기판에 마련된 전극으로 한 경우, 상하의 접속 기판으로부터의 수지층 및 땜납 분말의 비어져 나옴을 억제할 수 있기 때문에, 절연 불량과 같은 접속 신뢰성에 관계된 문제를 방지할 수 있다.
또, 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도를 5000 Paㆍs 이하로 하고 있기 때문에, 땜납이 도체 부재 사이로부터 빠져 나가는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도는 4000 Paㆍs 이하인 것이 특히 바람직하다. 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도를 4000 Paㆍs 이하로 하는 것에 의해, 땜납이 도체 부재 사이로부터 빠져 나가는 것을 방지할 수 있는 효과에 추가로, 수지층이 적절하게 유동하기 때문에, 피착체에 대한 습윤성을 확보할 수 있어, 충분한 접착성을 얻을 수 있다.
수지층의 용융 점도는 접착 테이프의 두께를 100㎛로 한 샘플을 사용하고, 동적 점탄성 측정 장치를 사용하여 주파수 0.1Hz, 승온 속도 10℃/분에서 계측할 수 있다.
본 발명의 접착 테이프에 있어서, 땜납 분말을 구성하는 땜납으로는, 예를 들어 무연 땜납(lead-free solder)을 사용할 수 있다. 무연 땜납으로는 특별히 한정되지 않으나, Sn, Ag, Bi, In, Zn 및 Cu으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 2종 이상을 포함하는 합금인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 용융 온도나 기계적인 물성을 고려하면, Sn-Bi의 합금, Sn-Ag-Cu의 합금, Sn-In의 합금 등의 Sn을 함유하는 합금인 것이 바람직하다.
땜납 분말의 융점 T2는 접착 테이프를 접착할 때 수지의 유동성을 충분하게 확보하는 관점에서는, 예를 들어 100℃ 이상, 바람직하게는 130℃ 이상으로 한다. 또, 땜납 분말의 융점 T2는 접착시에, 예를 들어 기판이나 칩 등의 피접착물에 마련된 소자의 열화를 억제하는 관점에서는, 예를 들어 250℃ 이하, 바람직하게는 230℃ 이하로 한다.
또, 땜납 분말의 평균 입경은 도체 부재의 표면 면적 및 도체 부재의 간격에 따라 설정할 수 있으나, 1㎛ 이상, 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 땜납 분말의 평균 입경은 도체 부재 표면에 땜납 분말을 확실하게 집합시키는 관점에서는, 예를 들어 5㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이상으로 한다. 또, 도체 부재의 표면에 선택적으로 땜납 영역을 형성하는 동시에, 전극 형성 영역 등의 도통시키고 싶은 영역 이외의 영역에 있어서 접착 테이프의 절연성을 확보하는 관점에서는 땜납 분말의 평균 입경을, 예를 들어 100㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하로 한다. 여기서, 땜납 분말의 평균 입경은, 예를 들어 레이저 회절 산란법에 의해 측정된다.
땜납 분말의 평균 입경을 1㎛ 이상으로 함으로써, 도체 부재 표면에 땜납 분말을 확실하게 집합시킬 수 있다.
또, 땜납 분말의 평균 입경을 100㎛ 이하로 하는 것에 의해, 땜납 분말이 인접하는 도체 부재 사이를 브릿징하는 것을 억제할 수 있어, 인접하는 도체 부재 사이의 쇼트를 방지할 수 있다.
또, 본 발명의 접착 테이프에 있어서, 땜납 분말의 배합비는 땜납 분말 이외 성분의 합계 100 중량부에 대해, 접속 신뢰성을 향상시키는 관점에서 20 중량부 이상, 바람직하게는 40 중량부 이상으로 한다. 또, 접착 테이프의 성막성을 향상시키는 관점에서는 접착 테이프 중 땜납 분말 이외 성분의 합계 100 중량부에 대해 250 중량부 이하, 바람직하게는 230 중량부 이하로 한다.
또, 본 발명의 접착 테이프에 있어서, 땜납 분말의 배합비가 땜납 분말 이외 성분의 합계 100 중량부에 대해 20 중량부 이상이고, 또한 땜납 분말의 평균 입경이 1㎛ 이상 100㎛ 이하이어도 된다. 이렇게 하면, 도체 부재의 표면에 선택적으로 땜납 영역을 형성시키고, 전극 형성 영역 등의 도통시키고 싶은 영역 이외의 영역에 있어서 접착 테이프의 절연성을 확보하고, 접착 테이프의 성막성의 밸런스를 보다 한층 향상시킬 수 있다.
본 발명에 사용되는 플럭스 활성을 갖는 경화제는 땜납 분말 표면의 산화막을 도체 부재와 전기적으로 접합할 수 있을 정도로 환원하는 작용을 나타내고, 또한 수지와 결합하는 관능기를 가지는 화합물이다. 예를 들어 수지가 에폭시 수지를 함유하는 경우, 플럭스 활성을 갖는 경화제가 카르복실기와 에폭시기와 반응하는 기를 가지고 있어도 된다. 에폭시기와 반응하는 기(基)로서, 예를 들어 카르복실기, 수산기, 아미노기 등을 들 수 있다.
플럭스 활성을 갖는 경화제로는 접착시에 땜납 분말의 표면의 산화막을 제거하는 관점에서, 땜납 분말의 종류에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
플럭스 활성을 갖는 경화제는, 예를 들어 카르복실기를 함유하는 화합물이다. 카르복실기를 함유하는 화합물로는, 예를 들어 직쇄상(直鎖狀) 또는 분기쇄(分 岐鎖)를 가지는 알킬카르복시산, 방향족 카르복시산 등의 카르복시산류를 들 수 있다.
알킬카르복시산으로서, 구체적으로 하기 식 (1)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
HOOC-(CH2)n-C00H (1)
상기 식 (1)에 있어서, n은 0 이상 20 이하의 정수이다.
또, 플럭스 활성, 접착시의 아웃 가스 및 접착 테이프의 경화 후의 탄성률이나 유리 전이 온도의 밸런스 때문에, 상기 식 (1) 중 n은 4 이상 10 이하가 바람직하다. n을 4 이상으로 하는 것에 의해, 에폭시 수지의 가교간(架橋間) 거리가 지나치게 짧아지는 것에 따른 접착 테이프의 경화 후 탄성률의 증가를 억제하여 피접착물과의 접착성을 향상시킬 수 있다. 또, n을 10 이하로 하는 것에 의해, 에폭시 수지의 가교간 거리가 지나치게 길어지는 것에 따른 탄성률의 저하를 억제하여 접속 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 식 (1)에서 표시되는 화합물로서, 예를 들어 n=4의 아디픽산(HOOC-(CH2)4-COOH), n=8의 세바식산(H00C-(CH2)8-C00H) 및 n=10의 H00C-(CH2)10-C00H를 들 수 있다.
방향족 카르복시산으로서, 더욱 구체적으로, 1분자 중에 적어도 2개의 페놀성 수산기와, 방향족에 직접 결합한 카르복실기를 1분자 중에 적어도 한 개 포함하는 화합물을 들 수 있다. 이와 같은 화합물로서, 예를 들어 2,3-디히드록시 안식향 산, 2,4-디히드록시 안식향산, 젠티식산(2,5-디히드록시 안식향산), 2,6-디히드록시 안식향산, 3,4-디히드록시 안식향산, 몰식자산(3,4, 5-트리히드록시 안식향산), 페놀프탈린(2-[비스(p-히드록시페닐)메틸]안식향산) 등의 안식향산 유도체; 1,4-디히드록시-2-나프토익산, 3,5-디히드록시-2-나프토익산, 3,7-디히드록시-2-나프토익산 등의 나프토익산 유도체; 및 디페놀산 등을 들 수 있다.
플럭스 활성을 갖는 경화제로서, 더욱 구체적으로, 상술한 세바식산 및 젠티식산을 들 수 있고, 이들 중 하나 또는 모두를 포함해도 된다.
본 발명의 접착 테이프에 있어서, 플럭스 활성을 갖는 경화제는 땜납 분말의 외부에 존재하고 있으면 되고, 예를 들어 땜납 분말과 플럭스 활성을 갖는 경화제가 각각 수지 중에 분산하고 있어도 되고, 수지 중에 분산하고 있는 땜납 분말의 표면에 부착하고 있어도 된다. 플럭스 활성을 갖는 경화제는 땜납 분말의 외부에 존재하고 있기 때문에, 접착시에 플럭스 활성을 갖는 경화제가 땜납과 피접착 부재 중 도전 재료와의 계면에 효율적으로 이동하여, 도체 부재와 땜납을 직접 접촉시킬 수 있다. 이로 인해, 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 플럭스 활성을 갖는 경화제가 수지 중에 존재하기 때문에, 수지에 효율적으로 부가하여 수지의 탄성률 또는 Tg를 높일 수 있다.
또, 본 발명의 접착 테이프에 있어서, 플럭스 활성을 갖는 경화제의 배합비는 땜납 분말을 제외한 접착 테이프의 구성 성분의 합계에 대해, 플럭스 활성을 향상시키는 관점에서는 플럭스 활성을 갖는 경화제의 배합비를, 예를 들어 0.1 중량% 이상, 바람직하게는 1 중량% 이상으로 한다. 또, 접착시의 수지의 용융 점도를 저 하시키는 관점에서는 땜납 분말을 제외한 접착 테이프의 구성 성분의 합계에 대해 플럭스 활성을 갖는 경화제의 배합비를, 예를 들어 30 중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 이하로 한다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 접착 테이프가 에폭시 수지를 함유하는 경우, 접착 테이프 중의 에폭시 수지에 대해 플럭스 활성을 갖는 경화제의 배합비를, 예를 들어 50 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하로 한다. 이렇게 함으로써, 경화제 과다가 해소되어, 경화성이 개선된다.
또한, 본 발명의 접착 테이프는 수지 중에 플럭스 활성을 갖는 경화제와는 다른 경화제를 추가로 포함해도 되고, 또 경화제로서 기능하는 수지를 포함하고 있어도 된다.
경화제로는 특별히 한정되지 않으며, 페놀류, 아민류, 티올류를 들 수 있으나, 에폭시 수지와의 반응성이나 경화 후의 물성을 고려한 경우, 페놀류가 적합하게 사용된다.
페놀류로는 특별히 한정되지 않으나, 접착 테이프의 경화 후의 물성을 고려한 경우, 2관능 이상이 바람직하다. 예를 들어 비스페놀 A, 테트라메틸 비스페놀 A, 디아릴 비스페놀 A, 비페놀, 비스페놀 F, 디알릴 비스페놀 F, 트리스페놀, 테트라키스 페놀, 페놀 노볼락류, 크레졸 노볼락류 등을 들 수 있으나, 용융 점도, 에폭시 수지와의 반응성 및 경화 후의 물성을 고려한 경우, 페놀 노볼락류 및 크레졸 노볼락류를 적합하게 사용할 수 있다.
또, 플럭스 활성을 갖는 경화제 이외의 경화제의 배합비는 땜납 분말을 제외 한 접착 테이프의 구성 성분의 합계를 100으로 했을 때에, 수지를 확실하게 경화시키는 관점에서는, 예를 들어 5 중량% 이상, 바람직하게는 10 중량% 이상으로 한다. 또, 접착시의 수지의 유동성을 향상시키는 관점에서는 땜납 분말을 제외한 접착 테이프의 구성 성분의 합계를 100으로 했을 때에, 경화제의 배합량을 예를 들어 40 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하로 한다.
또, 본 발명의 접착 테이프는 경화 촉매를 추가로 포함해도 된다. 경화 촉매를 포함하는 구성으로 하는 것에 의해, 접착 테이프의 제작시에 수지를 더욱 확실하게 경화시킬 수 있다.
경화 촉매는 수지의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있으나, 예를 들어 융점이 150℃ 이상인 이미다졸 화합물을 사용할 수 있다. 이미다졸 화합물의 융점이 너무 낮으면, 땜납 분말이 전극 표면으로 이동하기 전에 접착 테이프의 수지가 경화해 버려서 접속이 불안정하게 되거나, 접착 테이프의 보존성이 저하할 염려가 있다. 이 때문에, 이미다졸의 융점은 150℃ 이상이 바람직하다. 융점이 150℃ 이상인 이미다졸 화합물로서, 2-페닐 히드록시 이미다졸, 2-페닐-4-메틸 히드록시 이미다졸, 2-페닐-4, 5-디히드록시 이미다졸, 2-페닐-4-메틸 이미다졸 등을 들 수 있다. 또한, 이미다졸 화합물의 융점의 상한으로 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 접착 테이프의 접착 온도에 따라 적절히 설정할 수 있다.
또, 경화 촉매의 배합비는 땜납 분말을 제외한 접착 테이프의 구성 성분의 합계를 100으로 했을 때에, 에폭시 수지의 경화 촉매로서의 기능을 더욱 효과적으로 발휘시키며, 접착 테이프의 경화성을 향상시키는 관점에서는, 예를 들어 0.001 중량% 이상, 바람직하게는 0.01 중량% 이상으로 한다. 또, 경화 촉매의 배합비는, 예를 들어 5 중량% 이하로 한다. 이렇게 함으로써, 접착 테이프의 보존성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 접착 테이프는 실란 커플링제를 추가로 포함해도 된다. 실란 커플링제를 포함하는 구성으로 하는 것에 의해, 접착 테이프의 피접착물에 대한 밀착성을 더욱 높일 수 있다. 실란 커플링제의 구체적인 예로는 에폭시 실란 커플링제, 방향족함유 아미노 실란 커플링제 등을 들 수 있고, 이들 중 적어도 한 쪽을 포함하면 된다. 또, 예를 들어 이들 양 쪽 모두를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 실란 커플링제의 배합비는 땜납 분말을 제외한 접착 테이프의 구성 성분의 합계를 100으로 했을 때에, 예를 들어 0.01 ~ 5 중량% 정도로 한다.
또한, 본 발명의 접착 테이프는 상기 이외의 성분을 포함하고 있어도 된다. 예를 들어 수지의 상용성, 안정성, 작업성 등의 각종 특성 향상을 위해, 각종 첨가제를 적절히 첨가해도 된다.
다음에, 본 발명의 접착 테이프의 제작 방법에 대해 설명한다. 접착 테이프는 수지, 땜납 분말, 플럭스 활성을 갖는 경화제, 및 필요에 따라 다른 첨가제를 혼합하고, 수지 중에 땜납 분말 및 플럭스 활성을 갖는 경화제를 분산시킨다. 그리고, 폴리에스테르 시트 등의 박리 기재(剝離 基材)상에 얻어진 분산액을 도포하고 소정의 온도로 건조하는 것에 의해 얻어진다.
얻어진 필름 형상의 접착 테이프는 땜납 분말 및 플럭스 활성을 갖는 경화제가 수지층 중에 존재하고 있다. 이것을 피접착물의 사이에 배치하여 가열하면, 수 지층 중의 땜납 분말이 피접착물 중 도체 부재의 표면에 자기 정합적으로 이동하여 금속 접합이 형성된다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 접착 테이프를 사용한 접착 방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
제1 기판(109), 접착 테이프(101), 제2 기판(107), 접착 테이프(101) 및 제3 기판(105)을 아래로부터 순서대로 적층한다. 이 때, 제1 기판(109)의 표면에 마련된 제1 전극(도체 부재; 113)과 제2 기판(107)의 표면에 마련된 제2 전극(도체 부재; 115)을 대향시킨다. 또, 제2 기판(107)의 표면에 마련된 제2 전극(도체 부재; 121)과 제3 기판(105)의 표면에 마련된 제3 전극(도체 부재; 119)을 대향시킨다.
또한, 제2 기판(107)에 있어서, 비아(117)의 내부에는 소정의 재료가 매설되어 있어도 되고, 비아(117)가 쓰루홀이어도 된다.
그리고, 적층체를 소정의 온도로 가열하여 접착한다. 이로 인해 접합체가 형성되게 된다. 접착 온도는 접착 테이프(101) 중 땜납 분말(103)의 재료 및 수지의 재료에 따라 설정할 수 있다.
접착 온도는 땜납 분말(103)의 용융 온도보다 높고, 수지층(132)이 용융하고 있는 온도로 한다. 이 관점에서는 접착 온도를, 예를 들어 100℃보다 높고, 바람직하게는 120℃ 이상으로 한다. 또, 접착 온도에 있어서, 수지의 용융 점도가 낮은 것이 바람직하고, 이 관점에서는 접착 온도를, 예를 들어 250℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이하로 한다. 또, 수지의 용융 점도가 낮은 영역을 넓히는 관점에서. 접착 온도를 낮게 하면 된다.
땜납 분말(103)을 전극 표면으로 떠내려가게 하여 더욱 효율적으로 이동시키는 관점에서는 접착시에 소정의 압력으로 가압하면 된다. 가압 압력은 땜납 영역(111)을 더욱 확실하게 형성하는 관점에서는, 예를 들어 0MPa 이상, 바람직하게는 1MPa 이상으로 한다. 또한, 접착 테이프에 의도적으로 가하는 압력이 0MPa이어도, 접착 테이프상에 배치된 부재의 자중(自重)에 의해 접착 테이프에 소정의 압력이 가해지고 있어도 된다. 또, 접속 신뢰성을 더욱 향상시키는 관점에서는, 예를 들어 20MPa 이하, 바람직하게는 10MPa 이하로 한다.
가열에 의해, 접착 테이프(101) 중의 수지층(132)이 용융한다. 또, 접착 테이프(101) 중의 땜납 분말(103)이 용융한다. 용융한 땜납 분말(103)은 수지층(132) 중으로부터 각 기판의 표면에 마련된 전극상에 자기 정합적으로 이동한다. 땜납 분말(103)이 전극의 대향 영역에 셀프 얼라인먼트하기 때문에, 제1 전극(113)과 제2 전극(115) 사이의 영역, 및 제2 전극(121)과 제3 전극(119) 사이의 영역에 각각 땜납 영역(111)이 형성된다.
또, 수지 중에 존재하는 플럭스 활성을 갖는 경화제(도시하지 않음)가, 땜납 분말(103)과 전극과의 계면에 효율적으로 이동하는 동시에, 땜납 분말(103)의 표면의 산화막을 제거하기 때문에, 땜납 영역(111)과 각 전극이 직접 금속 접합되어 전기적으로 접속된다. 그 후, 적층체를 냉각하는 것에 의해, 접착 테이프 중의 수지가 경화하여 전극 사이가 땜납 영역(111)에 의해 접합된 상태가 유지된다.
이와 같이 하여, 테이프 형상의 접착 테이프(101)을 사용하면, 접착시에 소정의 단일 온도로 가열 처리하면 되어, 기판 사이를 간단하게 접착할 수 있다. 단, 접착시의 가열 처리는 단일 온도에서의 처리로는 한정되지 않으며, 예를 들어 150℃에서 100초 가열한 후 200℃에서 100초 가열하는 스텝 큐어(step cure))나, 180℃에서 10초 열압착한 후, 200℃에서 10분 오븐 경화시키는 포스트 큐어(post cure)를 행해도 된다. 또, 땜납 분말(103)을 구성하는 땜납 입자의 금속 접합에 의해, 전극과 접착 테이프(101) 중의 땜납이 접속되기 때문에, 접속 저항이 낮고 접속 신뢰성이 높다.
이와 같이 형성된 접합체에 있어서는 접착 테이프(101)의 플럭스 활성을 갖는 경화제의 카르복실기의 50% 이상이 수지층의 열경화성 수지와 반응하고 있는 것이 바람직하다.
그 중에서도, 접착 테이프(101)의 플럭스 활성을 갖는 경화제의 카르복실기의 70% 이상이 열경화성 수지와 반응하고 있는 것이 바람직하다.
접착 테이프 중의 플럭스 활성을 갖는 경화제의 카르복실기의 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상이 열경화성 수지와 반응함으로써, 접합체를 고온에서 보관한 경우 등에도 도체 부재의 부식을 방지할 수 있다.
반응률은 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
180℃, 10분간 질소 치환된 오븐에서 경화한 접착 테이프와 미경화(未硬化)의 접착 테이프의 IR 측정을 실시한다.
카르복실기 유래(由來)의 1600㎝-1 부근에 출현하는 경화 전의 피크 강도를 (A), 경화 후의 피크 강도를 (B)로 한 경우에, 하기 식에 의해 경화도를 산출한다.
경화도(%)={1-(B)/(A)}×100
본 발명의 접착 테이프는 피접착물과의 밀착성이 뛰어난 동시에, 도체 부재 사이의 전기적인 접속 신뢰성이 뛰어난 구성으로 되어 있다. 예를 들어 전자 기기에 본 발명의 접착 테이프를 사용하여, 전자 또는 전기 부품 사이를 접합하는 동시에 이들을 전기적으로 접속해도 된다. 전자 기기로서, 구체적으로 컴퓨터, 텔레비전, 휴대 전화, 게임기기, 각종 통신 기기 및 측정 기기를 들 수 있다.
또, 본 발명의 접착 테이프는 피접착물 중 도체 부재의 접합 면적이 작은 경우에도 확실하게 접합할 수 있기 때문에, 예를 들어 반도체 패키지 등에 있어서 기판이나 칩의 접속 등에 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 본 발명의 접착 테이프는 반도체 패키지 중 기판 사이의 접착에 사용된다.
본 발명의 접착 테이프를 사용한 반도체 패키지는, 예를 들어 제1 기판, 접착 테이프 및 제2 기판이 이 순서로 적층되어 있고, 제1 기판에 마련된 제1 전극과 제2 기판에 마련된 제2 전극이 접착 테이프 중의 땜납 영역을 통하여 접속되어 있다.
접착 테이프는 접착 후 상태에 있어서 수지 및 수지를 관통하는 땜납 영역을 갖는다. 수지 중에는 플럭스 활성을 갖는 경화제가 잔존하고 있어도 되고 잔존하고 있지 않아도 된다.
또한, 땜납 영역은 실시예에 있어서 후술하는 바와 같이, 접착 테이프의 내부로부터 제1 전극 및 제2 전극의 측을 향하여 지름이 넓어지고 있다. 접착 테이프 의 양면에 있어서 땜납 영역이 지름이 넓어져 있기 때문에, 접착 테이프 중의 땜납 영역과 수지의 밀착성이 뛰어난 구성인 동시에, 제1 및 제2 전극과 땜납 영역의 접촉 면적이 큰 구성으로 되어 있다.
본 발명의 접착 테이프를 기판의 접착에 사용할 때에, 제1 및 제2 기판의 표면에는 솔더 레지스트가 마련되어 있어도 되고, 또 솔더 레지스트가 마련되어 있지 않아도 된다.
도 2는 솔더 레지스트를 가지지 않는 기판 사이를 접속하는 방법을 설명하는 단면도이다.
도 2에 있어서, 제1 기재(133) 및 제2 기재(131)상에, 각각 제1 전극(도체 부재; 137)과 제2 전극(도체 부재; 135)이 마련되어 있다. 본 발명의 접착 테이프(101)를 기판 사이에 배치하고 소정의 온도로 가열하는 것에 의해, 수지층(132)이 기판 사이끼리를 접착하는 동시에, 제1 전극(137)과 제2 전극(135)의 표면에 땜납 분말이 자기 정합적으로 이동하여 이러한 전극 사이를 땜납 영역(111)에 접속할 수 있다.
또, 도 3은 솔더 레지스트를 가지는 기판 사이를 접속하는 방법을 설명하는 단면도이다. 도 3의 기본 구성은 도 2와 동양(同樣)이나, 제1 기재(133) 및 제2 기재(131)상에 각각 제1 솔더 레지스트층(141) 및 제2 솔더 레지스트층(139)이 마련되어 있고, 제1 전극(137) 및 제2 전극(135)이 각각 제1 솔더 레지스트층(141) 및 제2 솔더 레지스트층(139) 중에 매설되어 있는 점이 다르다. 그리고, 제1 전극(137)과 제2 전극(135)의 대향 영역의 소정 위치에 제1 솔더 레지스트층(141) 및 제2 솔더 레지스트층(139)을 관통하는 공극부(143)가 마련된다.
이와 같은 기재 사이를 접착하는 경우에도, 본 발명의 접착 테이프(101)를 기판 사이에 배치하여 소정의 온도로 가열한다. 이로 인해, 공극부(143)로부터 노출하는 제1 전극(137)과 제2 전극(135)의 표면에 땜납 분말이 자기 정합적으로 이동하여 공극부(143)를 매입한다. 이렇게 하여, 배선 사이가 땜납 영역(111)에 접속된다.
또, 본 발명의 접착 테이프는 반도체 패키지 중 반도체 칩 사이의 접착에이용해도 된다.
도 4 및 도 5는 반도체 칩 사이가 접착 테이프로 접착된 반도체 패키지(접합체)의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4에 있어서는 제2 반도체 칩(153), 접착 테이프(101) 및 제1 반도체 칩(151)이 이 순서로 적층되어 있고, 제2 반도체 칩(153)의 도체 부재인 전극(도시하지 않음)과 제1 반도체 칩(151)의 도체 부재인 전극(도시하지 않음)이 접착 테이프(101) 중의 땜납 영역(111)을 통하여 접속되어 있다. 또, 제2 반도체 칩(153)의 이면에 마련된 전극과 칩탑재 기판(실장(實裝) 기판(155))의 전극이 와이어(159)에 의해 접속되어 있다. 제1 반도체 칩(151), 제2 반도체 칩(153) 및 와이어(159)는 봉지 수지(163)에 의해 봉지되어 있다. 실장 기판(155)의 이면에는 복수의 범프 전극(161)이 마련되어 있다.
또, 도 5의 기본 구성은 도 4와 동양이지만, 도 5에 있어서는 제2 반도체 칩(153)이 범프 전극(165)을 통하여 실장 기판(155)에 플립 접속되어 있고, 실장 기판(155)과 제2 반도체 칩(153) 사이에 제1 반도체 칩(151)이 배치되어 있다.
도 4 및 도 5에 있어서는 제1 반도체 칩(151)과 제2 반도체 칩(153)이 본 발명의 접착 테이프(101)에 의해 접착되어 있다. 이 때문에, 칩 사이를 범프 전극으로 접속하는 구성에 비해 패키지의 두께를 얇게 할 수 있다. 또, 접착 테이프(101)을 사용하는 것에 의해, 칩 사이의 접착을 간소한 프로세스로 행하는 동시에, 칩의 전극 사이를 높은 접속 신뢰성으로 안정적으로 접속할 수 있다.
또한, 본 발명의 접착 테이프는 반도체 패키지의 실장 기판을 또 다른 기판상에 탑재할 때 기판 사이의 접착에 사용해도 된다. 예를 들어 반도체 패키지를 PC 보드 등에 2차 실장할 때에 사용할 수도 있다.
도 6은 이와 같은 반도체 패키지의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 6에 있어서, 반도체 칩(제1 반도체 칩(151) 및 제2 반도체 칩(153))이 탑재된 제1 기판(실장 기판(155))과, 실장 기판(155)이 탑재되는 제2 기판(기판(157))이 접착 테이프(101)에 의해 접착되어 있다. 기판(157)은, 예를 들어 PC 보드로 할 수 있다. 제1 반도체 칩(151)과 제2 반도체 칩(153) 사이에는 수지(167)가 충전되어 있다. 또, 제1 반도체 칩(151) 및 제2 반도체 칩(153)에 마련된 전극(도시하지 않음)은 각각 와이어(169) 및 와이어(171)를 통하여 실장 기판(155)상의 전극(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
도 6에 있어서는 실장 기판(155)과 기판(157)이 접착 테이프(101)에 의해 접착되어 있기 때문에, 기판에 마련된 전극끼리를 높은 신뢰성으로 안정적으로 접속할 수 있다. 또, 접착 테이프(101)을 사용함으로써, 기판의 간격을 작게 할 수 있 기 때문에, 패키지 전체의 두께를 얇게 할 수 있다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 기술하였으나, 이들은 본 발명의 예시이고, 상기 이외의 여러 가지 구성을 채용할 수도 있다.
실시예
(접착 테이프의 제작)
수지, 땜납 분말 및 플럭스 활성을 갖는 경화제를 포함하는 두께 40㎛의 접착 테이프를 제작하였다(실시예 1 ~ 18). 또, 비교예로서 수지, 땜납 분말 및 플럭스 활성을 갖는 경화제를 포함하는 두께 40㎛의 접착 테이프를 제작하였다(비교예 1 ~ 4).
표 1 ~ 표 4 및 표 13에, 각 성분의 배합을 중량부로 나타낸다. 각 실시예 및 각 비교예에 대해 표 1 ~ 표 4 및 표 13에 나타낸 배합으로, 각 성분을 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용제, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸 등의 에스테르계 유기용제, 아세톤, 메틸 에틸케톤 등의 케톤계 유기용제에 용해하고, 얻어진 바니쉬(varnish)를 폴리에스테르 시트에 도포하고, 상기 유기용제가 휘발하는 온도로 건조시켰다.
[표 1]
배합 기능 성분 구조 등 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
성막성 부여 저탄성율화 아크릴 고무 (아크릴산-부틸)-(아크릴산 에틸)- (아크릴로니트릴) =30mol%/30mol%/40mol% 분자량=85 만 25.9 25.9 25.9 25.9 25.9
폴리비닐 부티랄 수지 중합도=1700, 아세틸화도=3mol% 이하 부티랄화도=65mol% 이상, 플로우 연화점=225℃
페녹시 수지 비스페놀 A 골격, 수 평균 분자량=30,000
경화 성분 ① 에폭시 수지 구조명은 *1에 기재 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5
경화 성분 ② 에폭시 수지 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 연화점 80℃ 16.3 19.3 6.3 16.31 16.3
경화 성분 ③ 에폭시 수지 액상 비스 F형 에폭시, 에폭시 등량(equivalent) =170 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5
경화제 페놀 노볼락 연화점=100℃, OH 등량=104 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2
밀착성 부여 ① 실란 커플링제 3-글리시드키시프로필 트리메톡시실란 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
밀착성 부여 ② 실란 커플링제 N-페닐-3아미노프로필 트리메톡시실란 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
경화 촉매 이미다졸 2-페닐-4, 5-디히드록시 이미다졸 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
이미다졸 2-페닐-4-메틸 이미다졸
플럭스 활성을 갖는 경화제 세바식산 HOOC-(CH2)8-COOH 5.0 2.0 15.0
아디픽산 HOOC-(CH2)4-COOH 5.0
HOOC-(CH2)10-COOH
젠티식산 2,5-디히드록시 안식향산 5.0
합계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
도전성 입자 땜납 분말 Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 35㎛ 60 60 60 60 60
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 20㎛
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 12㎛
Sn/In=48/52, 융점=118℃, 평균 입경 35㎛
*1: 2-[4-(2,3,에폭시프로폭시)페닐]-2-[4[1,1-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐]에틸]페닐]프로판과,
1,3-비스[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-메틸]에틸]페닐]페녹시]-2-프로판올의 혼합물
[표 2]
배합 기능 성분 구조 등 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
성막성 부여 저탄성율화 아크릴 고무 (아크릴산-부틸)-(아크릴산 에틸)- (아크릴로니트릴) =30mol%/30mol%/40mol% 분자량=85 만 25.9 25.9 25.9 25.9 25.9
폴리비닐 부티랄 수지 중합도=1700, 아세틸화도=3mol% 이하 부티랄화도=65mol% 이상, 플로우 연화점=225℃
페녹시 수지 비스페놀 A 골격, 수 평균 분자량=30,000
경화 성분 ① 에폭시 수지 구조명은 *1에 기재 24.5 24.5 24.5 24.5 24.5
경화 성분 ② 에폭시 수지 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 연화점 80℃ 16.3 16.3 16.3 16.3 16.3
경화 성분 ③ 에폭시 수지 액상 비스 F형 에폭시, 에폭시 등량=170 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5
경화제 페놀 노볼락 연화점=100℃, OH 등량=104 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2
밀착성 부여 ① 실란 커플링제 3-글리시드키시프로필 트리메톡시실란 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
밀착성 부여 ② 실란 커플링제 N-페닐-3아미노프로필 트리메톡시실란 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
경화 촉매 이미다졸 2-페닐-4, 5-디히드록시 이미다졸 0.15 0.15 0.15 0.15
이미다졸 2-페닐-4-메틸 이미다졸 0.15
플럭스 활성을 갖는 경화제 세바식산 HOOC-(CH2)8-COOH 5.0 5.0 5.0 5.0
아디픽산 HOOC-(CH2)4-COOH
HOOC-(CH2)10-COOH 5.0
젠티식산 2,5-디히드록시 안식향산
합계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
도전성 입자 땜납 분말 Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 35㎛ 60 60
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 20㎛ 60
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 12㎛ 60
Sn/In=48/52, 융점=118℃, 평균 입경 35㎛ 60
*1: 2-[4-(2,3,에폭시프로폭시)페닐]-2-[4[1,1-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐]에틸]페닐]프로판과,
1,3-비스[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-메틸]에틸]페닐]페녹시]-2-프로판올의 혼합물
[표 3]
배합 기능 성분 구조 등 실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14
성막성 부여 저탄성율화 아크릴 고무 (아크릴산-부틸)-(아크릴산 에틸)- (아크릴로니트릴) =30mol%/30mol%/40mol% 분자량=85 만 15.0 45.0
폴리비닐 부티랄 수지 중합도=1700, 아세틸화도=3mol% 이하 부티랄화도=65mol% 이상, 플로우 연화점=225℃ 25.9
페녹시 수지 비스페놀 A 골격, 수 평균 분자량=30,000 25.9
경화 성분 ① 에폭시 수지 구조명은 *1에 기재 24.5 24.5 30.0 12.0
경화 성분 ② 에폭시 수지 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 연화점 80℃ 16.3 16.3 16.3 16.3
경화 성분 ③ 에폭시 수지 액상 비스 F형 에폭시, 에폭시 등량=170 7.5 7.5 7.5 7.5
경화제 페놀 노볼락 연화점=100℃, OH 등량=104 20.2 20.2 25.6 13.6
밀착성 부여 ① 실란 커플링제 3-글리시드키시프로필 트리메톡시실란 0.1 0.1 0.1 0.1
밀착성 부여 ② 실란 커플링제 N-페닐-3아미노프로필 트리메톡시실란 0.35 0.35 0.35 0.35
경화 촉매 이미다졸 2-페닐-4, 5-디히드록시 이미다졸 0.15 0.15 0.15 0.15
이미다졸 2-페닐-4-메틸 이미다졸
플럭스 활성을 갖는 경화제 세바식산 HOOC-(CH2)8-COOH 5.0 5.0 5.0 5.0
아디픽산 HOOC-(CH2)4-COOH
HOOC-(CH2)10-COOH
젠티식산 2,5-디히드록시 안식향산
합계 100.0 100.0 100.0 100.0
도전성 입자 땜납 분말 Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 35㎛ 60 60 60 60
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 20㎛
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 12㎛
Sn/In=48/52, 융점=118℃, 평균 입경 35㎛
*1: 2-[4-(2,3,에폭시프로폭시)페닐]-2-[4[1,1-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐]에틸]페닐]프로판과,
1,3-비스[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-메틸]에틸]페닐]페녹시]-2-프로판올의 혼합물
[표 4]
배합 기능 성분 구조 등 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
성막성 부여 저탄성율화 아크릴 고무 (아크릴산-부틸)-(아크릴산 에틸)- (아크릴로니트릴) =30mol%/30mol%/40mol% 분자량=85 만 25.9 5.0 70.0 70.0
폴리비닐 부티랄 수지 중합도=1700, 아세틸화도=3mol% 이하 부티랄화도=65mol% 이상, 플로우 연화점=225℃
페녹시 수지 비스페놀 A 골격, 수 평균 분자량=30,000
경화 성분 ① 에폭시 수지 구조명은 *1에 기재 24.5 35.4
경화 성분 ② 에폭시 수지 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 연화점 80℃ 16.3 16.3 10.0 10.0
경화 성분 ③ 에폭시 수지 액상 비스 F형 에폭시, 에폭시 등량=170 7.5 7.5 7.5 7.5
경화제 페놀 노볼락 연화점=100℃, OH 등량=104 30.2 6.9
밀착성 부여 ① 실란 커플링제 3-글리시드키시프로필 트리메톡시실란 0.1 0.1 0.1 0.1
밀착성 부여 ② 실란 커플링제 N-페닐-3아미노프로필 트리메톡시실란 0.35 0.35 0.35 0.35
경화 촉매 이미다졸 2-페닐-4, 5-디히드록시 이미다졸 0.15 0.15
이미다졸 2-페닐-4-메틸 이미다졸
잠재성 경화제 노바큐어 HX-3941HP*2 20.4 7.1
플럭스 활성을 갖는 경화제 세바식산 HOOC-(CH2)8-COOH 5.0 5.0 5.0 5.0
아디픽산 HOOC-(CH2)4-COOH
HOOC-(CH2)10-COOH
젠티식산 2,5-디히드록시 안식향산
합계 100.05 100.0 100.05 100.0
도전성 입자 땜납 분말 Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 35㎛ 60.0 60.0 60.0 60.0
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 20㎛
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 12㎛
Sn/In=48/52, 융점=118℃, 평균 입경 35㎛
*1: 2-[4-(2,3,에폭시프로폭시)페닐]-2-[4[1,1-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐]에틸]페닐]프로판과,
1,3-비스[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-메틸]에틸]페닐]페녹시]-2-프로판올의 혼합물
*2:이미다졸계 잠재성 경화제, 아사히화성 케미컬사 제
또, 표 5 ~ 8 및 표 14에 각 실시예, 비교예 수지층의 경화 온도 T1, 땜납 분말의 융점 T2, 땜납 분말의 융점 T2에서 수지층의 용융 점도를 나타낸다.
[표 5]
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
수지층의 경화 온도(T1) 196 202 189 204 200
땜납 분말의 융점(T2) 138 138 138 138 138
수지층의 용융 점도 430 350 660 450 490
T1-T2 58 64 51 66 62
[표 6]
실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
수지층의 경화 온도(T1) 206 186 196 196 196
땜납 분말의 융점(T2) 138 138 138 138 118
수지층의 용융 점도 550 740 810 1110 520
T1-T2 68 48 58 58 78
[표 7]
실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14
수지층의 경화 온도(T1) 197 196 194 198
땜납 분말의 융점(T2) 138 138 138 138
수지층의 용융 점도 270 150 110 3870
T1-T2 59 58 56 60
[표 8]
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
수지층의 경화 온도(T1) 132 192 204 144
땜납 분말의 융점(T2) 138 138 138 138
수지층의 용융 점도 1340 34 6580 7630
T1-T2 -6 54 66 6
실시예 1 ~ 18에서는 양호한 성막성의 접착 테이프가 얻어졌다.
(기판간 접속의 평가)
실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 4의 접착 테이프의 각각을 사용하여, 도 2에 나타낸 솔더 레지스트 없는 기판 사이의 접속을 행하였다. 사용한 기판은 판 두께 0.4㎜의 FR-4이고, 구리박(제1 전극, 제2 전극) 12㎛ 두께, Ni/Au 도금, 회로 폭/회로간 폭 300㎛/100㎛, 상하 회로 중복 폭 100㎛이고, 이 기판 사이에 접착 테이프를 배치하고, 또한 200㎛ 두께의 실리콘 고무를 압력이 균일하게 가해지도록 기판의 상면에 배치하고, 220℃, 2MPa, 600초의 열압착에 의해 접속을 행하였다.
또, 실시예 1 ~ 18 및 비교예 1 ~ 4의 접착 테이프의 각각을 사용하여, 도 3에 나타낸 솔더 레지스트가 있는 기판 사이의 접속도 행하였다. 사용한 기판은 판 두께 0.4㎜의 FR-4이고, 구리박(제1 전극, 제2 전극) 12㎛ 두께, 솔더 레지스트 두께(회로(제1 전극, 제2 전극) 상면으로부터의 두께) 12㎛, Ni/Au 도금, 회로 폭/회로간 폭 300㎛/100㎛, 상하 회로 중복 폭 100㎛이고, 이 기판 사이에 접착 테이프를 배치하고, 또한 200㎛ 두께의 실리콘 고무를 압력이 균일하게 가해지도록 기판의 상면에 배치하여, 180℃, 2MPa, 600초의 열압착에 의해 접속을 행하였다.
얻어진 접합체의 인접 단자 사이의 접속 저항값을 4단자법에 의해 12점 측정 하고, 평균값을 측정값으로 하였다. 표 9 ~ 표 12 및 표 15에 있어서, 측정값이 30mΩ 이하인 경우를 「○」, 30mΩ 이상인 경우를 「×」라고 판정하였다.
또, 각 접착 테이프의 플럭스 활성을 갖는 경화제의 카르복실기의 열경화성 수지에 대한 반응률을 측정하였다. 반응률의 측정 방법은 상기 실시 형태에서 기술한 바와 같다.
각 실시예 및 각 비교예에 대해 10 단자분의 단면을 관찰하고, 모든 개소(箇所)에서 도 7 및 도 8과 같이 땜납의 도전 기둥이 형성되어 있는 경우를 ○, 또 1 개소에서도 도전 기둥이 형성되어 있지 않은 개소가 있는 경우는 ×로서 판정하였다.
여기서, 도 7은 실시예 1에 대해 솔더 레지스트 없는 적층체를 주사형 전자현미경(SEM) 관찰한 결과를 나타내는 단면도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 땜납 두께는 2㎛로 되어, 양호한 땜납 접속성을 보였다.
또, 도 8은 실시예 1에 대해 솔더 레지스트가 있는 적층체를 SEM 관찰한 결과를 나타내는 단면도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 단자 사이의 갭은 약 18㎛가 되었다. 또, 땜납 두께는 18㎛로 되어, 양호한 땜납 접속성을 보였다. 또, 전극 사이를 접속하는 땜납 영역은 양 전극측에서 지름이 확대된 형상으로 되었다.
[표 9]
평가 결과 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
인접 단자 접속 저항값 솔더 레지스트 없는 기판 측정값(mΩ) 14 20 14 22 16
판정 ○ ○ ○ ○ ○
솔더 레지스트 있는 기판 측정값(mΩ) 15 19 16 25 15
판정 ○ ○ ○ ○ ○
상하 회로간의 도전 기둥 형성성 (形成性) 솔더 레지스트 없는 기판 판정 ○ ○ ○ ○ ○
솔더 레지스트 있는 기판 판정 ○ ○ ○ ○ ○
경화제의 카르복실기의 반응률 83 96 71 69 76
[표 10]
평가 결과 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
인접 단자 접속 저항값 솔더 레지스트 없는 기판 측정값(mΩ) 15 24 22 27 18
판정 ○ ○ ○ ○ ○
솔더 레지스트 있는 기판 측정값(mΩ) 17 22 23 26 17
판정 ○ ○ ○ ○ ○
상하 회로간의 도전 기둥 형성성 솔더 레지스트 없는 기판 판정 ○ ○ ○ ○ ○
솔더 레지스트 있는 기판 판정 ○ ○ ○ ○ ○
경화제의 카르복실기의 반응률 67 88 82 84 85
[표 11]
평가 결과 실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14
인접 단자 접속 저항값 솔더 레지스트 없는 기판 측정값(mΩ) 25 24 15 24
판정 ○ ○ ○ ○
솔더 레지스트 있는 기판 측정값(mΩ) 24 22 14 23
판정 ○ ○ ○ ○
상하 회로간의 도전 기둥 형성성 솔더 레지스트 없는 기판 판정 ○ ○ ○ ○
솔더 레지스트 있는 기판 판정 ○ ○ ○ ○
경화제의 카르복실기의 반응률 86 87 79 89
[표 12]
평가 결과 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
인접 단자 접속 저항값 솔더 레지스트 없는 기판 측정값(mΩ) 오픈 오픈 오픈 오픈
판정 × × × ×
솔더 레지스트 있는 기판 측정값(mΩ) 오픈 오픈 오픈 오픈
판정 × × × ×
상하 회로간의 도전 기둥 형성성 솔더 레지스트 없는 기판 판정 × × × ×
솔더 레지스트 있는 기판 판정 × × × ×
경화제의 카르복실기의 반응률 - 78 95 -
[표 13]
배합 기능 성분 구조 등 실시예 15 실시예 16 실시예 17 실시예 18
성막성 부여 저탄성율화 아크릴 고무 (아크릴산-부틸)-(아크릴산 에틸)-(아크릴로니트릴) =30mol%/30mol%/40mol% 분자량=85 만
폴리비닐 부티랄 수지 중합도=1700, 아세틸화도=3mol% 이하 부티랄화도=65mol% 이상, 플로우 연화점=225℃
페녹시 수지 비스페놀 A 골격, 수 평균 분자량=30,000
비스페놀 F 골격, 중량 평균 분자량=50,000 14.2 10.1 14.2 10.1
플루오렌 골격, 중량 평균 분자량=50,000 14.2 10.1 14.2 10.1
경화 성분 ① 에폭시 수지 구조명은 *1에 기재 30.0 30.0
경화 성분 ② 에폭시 수지 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 연화점 80℃ 20.1 20.1
경화 성분 ④ 에폭시 수지 액상 비스 A형 에폭시, 에폭시 등량=180 45.7 45.7
경화제 페놀 노볼락 연화점=100℃, OH 등량=104 20.4 24.3 20.4 24.3
밀착성 부여 ① 실란 커플링제 3-글리시드키시프로필 트리메톡시실란 0.3 0.3
밀착성 부여 ② 실란 커플링제 N-페닐-3아미노프로필 트리메톡시실란 0.50 0.50
경화 촉매 이미다졸 2-페닐-4, 5-디히드록시 이미다졸 0.1 0.1
이미다졸 2-페닐-4-메틸 이미다졸 0.01 0.01
플럭스 활성을 갖는 경화제 세바식산 HOOC-(CH2)8-COOH 5.0 5.0
아디픽산 HOOC-(CH2)4-COOH
HOOC-(CH2)10-COOH
젠티식산 2,5-디히드록시 안식향산
페놀프탈린 5.0 5.0
수지 합계 100.01 100.0 100.01 100.0
도전성 입자 땜납 분말 Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 35㎛ 90 90 90 90
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 20㎛
Sn/Bi=42/58, 융점=138℃, 평균 입경 12㎛
Sn/In=48/52, 융점=118℃, 평균 입경 35㎛
*1: 2-[4-(2,3,에폭시프로폭시)페닐]-2-[4[1,1-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시) 페닐]에틸]페닐]프로판과,
1,3-비스[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-[4-[1-[4-(2,3에폭시프로폭시)페닐]-1-메틸]에틸]페닐]페녹시]-2-프로판올의 혼합물
[표 14]
실시예 15 실시예 16 실시예 17 실시예 18
수지층의 경화 온도(T1) 208 212 210 213
땜납 분말의 융점(T2) 138 138 138 138
수지층의 용융 점도 130 140 150 170
T1-T2 70 74 72 75
[표 15]
평가 결과 실시예 15 실시예 16 실시예 17 실시예 18
인접 단자 접속 저항값 솔더 레지스트 없는 기판 측정값(mΩ) 22 20 26 25
판정 ○ ○ ○ ○
솔더 레지스트 있는 기판 측정값(mΩ) 21 20 27 27
판정 ○ ○ ○ ○
상하 회로간의 도전 기둥 형성성 솔더 레지스트 없는 기판 판정 ○ ○ ○ ○
솔더 레지스트 있는 기판 판정 ○ ○ ○ ○
경화제의 카르복실기의 반응률 84 86 71 72
실시예의 접착 테이프를 사용한 경우에는 접속 저항을 낮게 억제할 수 있었다.
이에 비해, 비교예의 접착 테이프를 사용한 경우에는 접속 저항이 높아져 버렸다.
이에 따라, 본 발명에 의하면 낮은 저항을 안정적으로 실현할 수 있음이 확 인되었다.
(구리 배선 표면으로의 습윤성 평가)
실시예 1에 기재된 접착 테이프에 있어서, 표 1에 있어서 땜납 분말 및 플럭스 활성을 갖는 경화제의 종류를 변화시켰다. 그리고, 플럭스 활성을 갖는 경화제와 땜납 분말의 재료의 조합과 구리 배선 표면으로의 습윤성에 대한 영향을 평가하였다.
땜납 분말로는 Sn/Pb, Sn/Bi, Sn/Zn/Bi 및 Sn/Ag/Cu를 사용하였다. 각 땜납 분말에 대해 에폭시 수지의 경화 촉매로서 기능하는 플럭스 활성을 갖는 경화제로서 젠티식산 및 세바식산을 사용하였다. 그 결과, 어느 조합에 있어서도 양호한 습윤성이 확보되었다. 또, Sn/Bi와 세바식산의 조합이 가장 바람직한 습윤성으로 되었다.
(땜납 분말의 입자 지름의 검토)
접착 테이프 중 땜납 분말의 입자 지름을 변화시켜서, 구리 배선 표면으로의 습윤성에 대한 영향을 평가하였다. 실시예 1에 기재된 접착 테이프에 있어서 땜납 분말의 평균 입경을 12㎛, 20㎛ 및 35㎛로 하였다. 땜납 분말 이외의 성분을 100으로 했을 때 땜납 분말의 첨가량을 20 중량%로 하였다. 솔더 레지스트층을 가지지 않는 기판 사이에 접착 테이프를 배치하고, 220℃, 2 MPa로 600초간 열압착하였다. 또, 그 결과, 어느 입자 지름에 있어서도 구리 배선으로의 습윤성이 확보되었다. 또, 습윤성이 높은 것부터 순서대로 입자 지름이 35㎛, 20㎛ 및 12㎛로 되었다.
본 발명에 의하면, 낮은 저항을 안정적으로 실현할 수 있는 접착 테이프, 나아가서 이 접착 테이프를 사용한 접합체 및 반도체 패키지를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 도체 부재 사이를 전기적으로 접속하는 접착 테이프로서,
    열경화성 수지를 포함하는 수지층과,
    땜납 분말과,
    경화제를 포함하고,
    상기 땜납 분말과 상기 경화제가 상기 수지층 중에 존재하고,
    상기 수지층의 경화 온도 T1과 상기 땜납 분말의 융점 T2가 식 (1)
    T1
    Figure 112009003037411-PCT00006
    T2+20℃ 식 (1)
    을 만족하고,
    상기 경화 온도 T1은, DSC를 사용하여 승온 속도 10℃/분에서 접착 테이프를 측정했을 때의 발열 피크 온도이고,
    상기 땜납 분말의 융점 T2에서의 상기 수지층의 용융 점도가 50 Paㆍs 이상, 5000 Paㆍs 이하인 접착 테이프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 땜납 분말의 배합량은 땜납 분말 이외 성분의 합계 100 중량부에 대해, 20 중량부 이상인 접착 테이프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 땜납 분말의 평균 입경은 1㎛ 이상, 100㎛ 이하인 접착 테이프.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 열경화성 수지는
    실온에서 고형인 에폭시 수지와, 실온에서 액상인 에폭시 수지를 포함하는 것인 접착 테이프.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 실온에서 고형인 에폭시 수지가 고형 3관능(官能) 에폭시 수지와 크레졸 노볼락형 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 실온에서 액상인 에폭시 수지가 비스페놀 A형 에폭시 수지 또는 비스페놀 F형 에폭시 수지인 접착 테이프.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화제가 플럭스 활성을 갖는 경화제인 접착 테이프.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 플럭스를 가지는 경화제가 카르복실기를 함유하는 경화제인 접착 테이프.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 중에 존재하는 상기 땜납 분말이 가열에 의해 상기 도체 부재의 표면에 자기 정합적(自己 整合的)으로 이동하는 접착 테이프.
  9. 한 쌍의 도체 부재와,
    이 한 쌍의 도체 부재 사이에 배치되고, 한 쌍의 도체 부재 사이를 전기적으로 접속하는 접착 테이프를 구비하는 접합체로서,
    상기 접착 테이프는 청구항 7에 기재된 접착 테이프이고,
    상기 플럭스 활성을 갖는 경화제의 카르복실기의 50% 이상이 상기 열경화성 수지와 반응하고 있는 접합체.
  10. 칩탑재 기판과,
    이 칩탑재 기판의 일방의 면에 적층된 제1 및 제2 반도체 칩을 포함하고,
    상기 제1 반도체 칩과 상기 제2 반도체 칩이 청구항 1에 기재된 접착 테이프로 접착된 반도체 패키지.
  11. 반도체 칩이 탑재되는 제1 기판과,
    상기 제1 기판이 탑재되는 제2 기판을 포함하고,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 청구항 1에 기재된 접착 테이프로 접착된 반도체 패키지.
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