KR20120104285A - 저유전율 유전체-함유 반도체 장치용 언더필 실란트에 유용한 경화성 수지 조성물 - Google Patents

저유전율 유전체-함유 반도체 장치용 언더필 실란트에 유용한 경화성 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플립 칩 ("FC") 언더필 실란트 물질에 유용한 열경화성 수지 조성물에 관한 것으로, 여기서 반도체 칩이 땜납 전기적 상호연결을 통해 회로 상에 직접 장착된다. 유사하게, 조성물은 각각 담체 기판(carrier substrate)에 대규모 집적 회로(large scale integration) ("LSI")와 같은 반도체 칩을 가지는 칩 사이즈 즉 칩 스케일 패키지 ("CSP"), 볼 그리드 어레이(ball grid array) ("BGA"), 랜드 그리드 어레이 (land grid array) ("LGA") 등과 같은, 회로판 반도체 장치에 장착하는데 유용하다.

Description

저유전율 유전체-함유 반도체 장치용 언더필 실란트에 유용한 경화성 수지 조성물{CURABLE RESIN COMPOSITIONS USEFUL AS UNDERFILL SEALANTS FOR LOW-K DIELECTRIC-CONTAINING SEMICONDUCTOR DEVICES}
본 발명은 반도체 칩이 땜납 전기적 상호연결을 통해 회로에 바로 장착되는, 플립칩(flip chip) ("FC") 언더필(underfill) 실란트(sealant) 물질에 유용한 열경화성 수지 조성물에 관한 것이다. 유사하게, 조성물은 각각 담체 기판(carrier substrate)에 대규모 집적 회로(large scale integration) ("LSI")와 같은 반도체 칩을 가지는 칩 사이즈 즉 칩 스케일 패키지 ("CSP"), 볼 그리드 어레이(ball grid array) ("BGA"), 랜드 그리드 어레이 (land grid array) ("LGA") 등과 같은, 회로판 반도체 장치에 장착하는데 유용하다.
저유전율 ("low-K") 유전체 (또는 층간 절연층(interlayer dielectric layer), "ILD")는 0.18 마이크로미터 이하 제조 방법에서 구리 상호연결의 사용을 가능하게 하는, 향상된 집적 회로 제조의 추가적인 개선에 중요한 역할을 계속해서 수행한다. 저유전율 ILD는 이들 주위로부터 구리 상호연결을 절연하기 위해 집적 회로 제조에 사용되고, 상호연결 사이에 혼선(cross talk)이 더 적게 한다. 혼선은 집적 회로 제조에서 통상적인 문제점이고, 이것은 회로 고장의 원인이 된다. 혼선은 집적 회로의 크기가 계속해서 줄어들 때 더욱더 확연하게 된다. 집적 회로 제조에 사용되는 통상적인 층간 물질의 유전율은 보통 > 3.0 범위에 있다. 그러나, 단일 칩 상에 입력/출력의 밀도가 계속 증가하는 경우 혼선이 증가와 관련있다.
따라서, 약 2.5 미만의 유전율을 가지는 저유전율 ILD는 더욱 조밀한 집적 회로의 효율을 최대화하기 위한 집적 회로의 디자인의 중요한 양상이다. 이런 한가지 물질은 블랙 다이아몬드로 알려져 있고, 어플라이드 머테리얼스(Applied Materials) 사에서 상업적으로 입수가능하다.
본 산업 내에서 추세는 저유전율 ILD를 사용하는 0.09 마이크로미터, 및 심지어 0.065 마이크로미터 칩 제조 방법을 권고한다는 발표가 보고되었다. 그러나, 칩 제조업자가 허용되는 패키지 레벨의 신뢰성을 달성하고자 고심함으로써 그것과 관련한 진보가 지금까지 방해받고 있다.
본 산업이 회로판용 향상된 물질 (세라믹에서 복합물로 옮김)을 계속적으로 추구함으로써, 더 뛰어난 계산 능력, 더 미세한 피치, 땜납 볼 배치 및 더 작은 직경의 땜납 볼 그들 자체의 증가된 밀도, 및 납이 첨가된 땜납의 납이 없는 땜납으로의 전환 때문에 증가된 재용융(reflow) 온도, 뒤틀림 및 충격 때문에 더 큰 응력을 가지긴 하나 본질적으로 더욱 깨지기 쉬운 (그들의 늘 줄어드는 두께 때문) 반도체 칩이 예전보다 오늘날 디자인되는 반도체 패키지에서 발견된다.
통상적인 상업적 언더필 실란트 물질, 예를 들어 낮은 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion) ("CTE"), 높은 모듈러스, 에폭시계 언더필 실란트 물질은 깨지기 쉬운 저유전율 ILD에 대한 손상을 막기 위해 패키지 응력에 대한 필요한 보호를 제공할 수 없다는 것이 나타났다. 자연적으로 깨지기 쉬운 저유전율 ILD는 일반적으로 통상적인 ILD 물질, 예를 들어 산화 규소, 질화 규소, 플루오르화 규소 유리 등 보다 더 약하고 더 잘 부러지고, 결과적으로 유도된 응력때문에 열적 행로 동안 균열 및 파단으로 이어진다.
따라서 향상된 적용, 예를 들어 FC 언더필 실란트 물질용으로 유용한 열경화성 수지 조성물에 적합한 전자 패키징 물질을 제공하는 것이 바람직하고, 이것은 저유전율 ILD에 사용하는데 적합하고 ILD 균열 파손으로 이어지는 내부의 패키지 응력을 감소시킨다. 추가적으로, 이런 열경화성 수지 조성물로 조립된 전자 패키지를 제공하는 것, 향상된 물리적 성질을 제공하는 이런 전자 패키지의 제조 방법을 제공하는 것, 및 이런 조성물을 반도체 패키징에 고 응력 FC 언더필 실란트 응용에 특히 매력적이게 만드는 감소된 모듈러스 및 CTE에 대한 물리적 성질 프로파일을 가지는 열경화성 수지 조성물을 제공하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 본 발명은 하기에 설명한 것과 같은 전자 패키지 상에 감소된 내부 패키지 응력을 제공한다.
반도체 패키지에서 응력 감소는 저 CTE와 저 모듈러스의 결합을 통해 달성된다. 이들 물리적 성질은 현재까지는 FC 언더필 실란트 물질에 이용가능하지 않았었다. 지금까지는 그렇다.
본 발명은 실온에서 약 7000 MPa 및 9000 MPa와 같은 6,000 내지 10,000 MPa 범위의 모듈러스 및 약 10 및 20 ppm과 같은 7 내지 20 ppm 범위의 CTE α1을 나타냄으로써 저유전율 ILD로 조립된 반도체 패키지 내에 발생되는 내부 응력을 크게 감소시킬 수 있는 열 경화성 수지 조성물을 제공한다. 납 없는 땜납 재용융 프로파일, 예를 들어 온도가 2-5 분의 시간에 걸쳐 240-260 ℃ 범위에 도달하는 것을 견뎌내고 경화할 수 있는 FC 언더필 실란트 물질에서의 이러한 물리적 성질의 겸비는 현재 반도체 패키징 산업에 직면한 중요한 장애물 중 하나를 극복할 가능성을 보인다.
이 성능 특성은 특히 반도체 장치 패키징 기술에서 중요하고, 예를 들어:
구리 전기적 상호연결 및 하나 이상의 저유전율 ILD 층을 가진 반도체 칩이 사용되고;
통상적으로 측면이 2.5 cm 초과인, 큰 크기의 반도체 칩
약 350 마이크로미터의 현 공칭 두께의 반도체 칩과 비교하여, 100 마이크로미터 미만과 같이 상대적으로 얇은 반도체 칩이 사용되고; 및
75 마이크로미터의 현 공칭 결합 선 두께 ("BLT")의 언더필 층과 비교하여, 20 마이크로미터 미만과 같이, 상대적으로 얇은 언더필 층이 사용된다.
저유전율 ILD의 하나 이상의 층 및 구리 상호연결을 가진 반도체 칩이 사용될 때, 이 성능 특성은 조립된 반도체 장치에 신뢰성을 향상시킨다 (즉, ILD에 균열을 막는다). 더욱 특히, 플립 칩 패키지에서 이 성능 특성은 언더필 실란트가 구리 상호연결 및 하나 이상의 저유전율 ILD 층으로 구성된 반도체 칩과 접촉할 때 신뢰성을 향상시킨다. 이 방법에서, 반도체 장치 상에 응력이 언더필 실란트에 의해 큰 규모로 흡수되고, 따라서 저유전율 ILD가 보존된다.
추가적으로, 저유전율 ILD가 반도체 패키지에 사용되거나 되지않거나, 본 발명은 또한 매우 얇은 반도체 칩 (예를 들어 100 마이크로미터 미만) 및 반도체 칩 및 회로판 사이에 20 마이크로미터 미만의 언더필 결합 선을 가지는 반도체 패키지에 대한 언급한 이점 및 장점을 부여한다.
본 발명은 따라서 한 양상에서 에폭시 수지 성분, 실란 개질된 에폭시를 포함하는 열경화성 수지 조성물 및 시아네이트 에스테르 또는 방향족 아민일 수 있는 경화제를 임의적인 촉매와 함께 제공한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 하나 이상의 저유전율 ILD 층을 포함하는 언더필된 반도체 장치의 신뢰성을 향상시키는 방법을 제공한다. 이 방법의 단계는 다음을 포함한다:
내부에 구리 전기적 상호연결 및 하나 이상의 저유전율 ILD 층을 포함하는 반도체 칩; 및
반도체 칩이 전기적으로 상호연결되도록 표면 상에 전기적 접촉 패드를 가지는 담체 기판
을 포함하는 반도체 장치를 제공하는 단계;
반도체 칩의 전기적으로 상호연결된 표면 및 담체 기판 사이에 열 경화성 언더필 조성물을 제공하여 반도체 장치 조립체를 형성하는 단계; 및
반도체 장치 조립체를 열 경화성 언더필 조성물을 경화시키기에 충분한 상승된 온도 조건에 노출시키는 단계. 상기 기재한 열 경화성 언더필 조성물은 에폭시 수지 성분, 실란 개질된 에폭시, 및 시아네이트 에스테르 또는 방향족 아민일 수 있는 경화제와 함께 임의적인 촉매를 포함한다.
한 실시양태에서, 반도체 칩 및 담체 기판이 결합한 후에 열 경화성 언더필 조성물이 반도체 장치를 형성하도록 이들 사이의 공간에 계량분배되어 이를 채움으로써 제공된다.
또 다른 실시양태에서, 열 경화성 언더필 조성물이 반도체 칩 또는 담체 기판 중 하나 또는 모두의 전기적인 상호연결 표면의 적어도 한 부분 상에 계량분배됨으로써 제공되고, 반도체 칩 및 담체 기판은 그 후에 반도체 장치를 형성하도록 결합된다.
이 양상에서, 반도체 장치는 또한 플립 칩 조립체로 제공되고 다음을 포함한다:
내부에 구리 전기적 상호연결 및 하나 이상의 저유전율 ILD 층을 포함하는 반도체 칩;
반도체 칩이 전기적으로 상호연결되도록 표면 상에 전기적 접촉 패드를 가지는 회로판; 및
반도체 칩 및 회로판 사이의 언더필 조성물. 여기에 언더필 조성물은 에폭시 수지 성분, 실란 개질된 에폭시, 및 시아네이트 에스테르 또는 방향족 아민일 수 있는 경화제와 함께 임의적인 촉매를 포함한다.
반도체 장치 조립체는 또한 칩 스케일 패키지로 제공되고 다음을 포함한다:
전기적으로 담체 기판과 연결되도록 하기 위해, 내부에 구리 전기적 상호연결 및 하나 이상의 저유전율 ILD 층을 가지는 반도체 칩을 포함하는 반도체 장치;
반도체 장치가 전기적으로 상호연결되도록 표면 상에 전기적 접촉 패드를 가지는 회로판; 및
반도체 장치 및 회로판 사이의 언더필 조성물. 여기서 언더필 조성물은 에폭시 수지 성분, 실란 개질된 에폭시, 및 시아네이트 에스테르 또는 방향족 아민일 수 있는 경화제와 함께 임의적인 촉매를 포함한다.
집적 회로 조립체를 조립하기 위한 방법이 또한 제공되고, 이 방법의 단계는 다음을 포함한다:
집적 회로 칩을 제공하는 단계;
담체 기판과 집적 회로를 결합하여 결합된 조립체를 형성하는 단계; 및
그렇게 형성된 결합된 조립체를 전기적 접촉을 제공하고 열 경화성 언더필 조성물을 경화시키기에 충분한 상승된 온도 조건에 노출시켜, 이로써 집적 회로 칩을 담체 기판에 접착하는 전기적 상호연결을 수립하는 단계.
이들 실시양태 및 양상에서, 전기적 전도성 물질은 땜납, 예를 들어 다음의 땜납 합금 중 하나 일 수 있다: Sn (63) : Pb (37), Pb (95) : Sn (5), Sn : Ag (3.5) : Cu (0.5) 및 Sn : Ag (3.3) : Cu (0.7), 또는 땜납 상호연결 및 구리 기둥의 조합.
약 350 마이크로미터의 현 공칭 두께의 반도체 칩과 비교하여 상대적으로 얇은, 예를 들어 100 마이크로미터 미만의 반도체 칩이 사용될 때, 이 성능 특성이 조립된 반도체 장치에 신뢰성을 향상시킨다 (즉, 저유전율 ILD 또는 반도체 칩 그 자체에 균열을 막는다).
더욱 특히, 플립 칩 패키지에서 이 성능 특성은 저유전율 ILD 층(들)이 패키지에 사용되든 되지 않든, 언더필 실란트가 다이 응력을 완화시키려고 하여 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 저유전율 ILD 층(들)이 패키지에 사용되든 되지 않든 및 잔뜩 쌓인 다이 조립체가 사용되든 되지 않든, 와이어 결합된 다이 패키지에서 이 성능 특성은 다이 접착이 다이 응력을 완화시키려고 하여 신뢰성을 향상시킨다.
50 마이크로미터의 현 공칭 BLT의 칩 부착 층과 비교하여 상대적으로 얇은, 예를 들어 20 마이크로미터 미만인 칩 부착 층이 사용될 때, 이 성능 특성은 조립된 반도체 장치에 신뢰성을 향상시킨다 (즉, 전체적인 패키지 응력은 감소하고 칩 부착 층의 균열을 막는다).
도 1은 통상적인 0.130 um의 저유전율 다이 구조의 물리적 치수 및 독립적인 성분을 도시한다.
도 2는 본 발명의 범위 (샘플 제16-20번), 및 일련의 대조군 조성물 (샘플 제1-15번) 내의 열 경화성 조성물의 실온에서의 모듈러스 대 CTE 곡선을 도시한다.
도 3은 여기서 설명하는 실란 개질된 에폭시를 제조할 수 있는 합성 반응식을 도시한다.
본 발명의 열경화성 수지 조성물은, 상기 기재한 것처럼, 다른 구성성분 중에 에폭시 성분을 포함한다. 에폭시 성분의 예는 하기에 주어진다.
예를 들어 에폭시 성분은 둘 이상의 다른 비스페놀계 에폭시의 조합을 포함할 수 있다. 이들 비스페놀계 에폭시는 비스페놀 A, 비스페놀 F, 또는 비스페놀 S 에폭시, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 추가적으로, 같은 형태의 수지 내에 둘 이상의 다른 비스페놀 에폭시 (예를 들어 A, F 또는 S)가 사용될 수 있다.
여기서 사용하기 바람직한 비스페놀 에폭시의 상업적으로 이용가능한 예는 비스페놀-F-형태 에폭시 (예를 들어 일본, 니폰 카야쿠(Nippon Kayaku) 사의 RE-404-S, 및 다이 니폰 잉크 & 케미컬스, 인크.(Dai Nippon Ink & Chemicals, Inc.) 사의 EPICLON 830 (RE1801), 830S (RE1815), 830A (RE1826) 및 830W, 및 레졸루션(Resolution) 사의 RSL 1738 및 YL-983U) 및 비스페놀-A-형태 에폭시 (예를 들어 레졸루션 사의 YL-979 및 980)를 포함한다.
다이 니폰 사 및 상기 기재한 회사에서 상업적으로 이용가능한 비스페놀 에폭시는 비스페놀 A 에폭시 기반의 통상적인 에폭시보다 훨씬 더 낮은 점도를 가지는 액상의 희석되지 않은 에피클로로히드린-비스페놀 F 에폭시로 고취되고 액상의 비스페놀 A 에폭시와 비슷한 물리적 성질을 가진다. 비스페놀 F 에폭시는 비스페놀 A 에폭시보다 더 낮은 점도를 가지고, 다른 모든 것들은 동일하게 에폭시의 두 형태 사이에 있고, 이것은 더 낮은 점도 및 그에 따른 빠른 흐름의 언더필 실란트 물질을 제공한다. 이들 네 비스페놀 F 에폭시의 EEW는 165 내지 180이다. 25 ℃에서 점도는 3,000 내지 4,500 cps (점도의 상한이 4,000 cps인 RE1801은 제외)이다. 가수분해 할 수 있는 염화물 함량은 RE1815 및 830W에 대해 200 ppm, 및 RE1826에 대해 100 ppm으로 보고되었다.
레졸루션 사 및 상기 기재한 회사에서 상업적으로 이용가능한 비스페놀 에폭시는 낮은 염화물 함량의 액상의 에폭시를 제공한다. 비스페놀 A 에폭시는 180 내지 195의 EEW (g/eq)를 가지고 25 ℃에서 100 내지 250 cps의 점도를 가진다. YL-979의 총 염화물 함량은 500 내지 700 ppm으로 보고되었고, YL-980의 그것은 100 내지 300 ppm으로 보고되었다. 비스페놀 F 에폭시는 165 내지 180의 EEW (g/eq) 및 25 ℃에서 30 내지 60의 점도를 가진다. RSL-1738에 대한 총 염화물 함량은 500 내지 700 ppm으로 보고되었고 YL-983U에 대해서는 150 내지 350 ppm으로 보고되었다.
비스페놀 에폭시에 추가적으로, 다른 에폭시 화합물이 본 발명의 에폭시 성분 내에 포함된다. 예를 들어, 지환족 에폭시, 예컨대 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥실카르보네이트가 사용된다. 또한 점도를 조절하고/하거나 Tg를 낮추기 위한 일관능성, 이관능성 또는 다관능성 반응성 희석액이 또한 사용되고, 예를 들면 부틸 글리시딜 에테르, 크레실 글리시딜 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 글리시딜 에테르 또는 폴리프로필렌 글리콜 글리시딜 에테르이다.
여기서 사용하기 적합한 에폭시 중에는 또한 페놀 화합물의 폴리글리시딜 유도체를 포함하고, 예를 들면 상표명 EPON, 예컨대 레졸루션 사의 EPON 828, EPON 1001, EPON 1009, 및 EPON 1031; 다우 케미컬 코포레이션(Dow Chemical Co.) 사의 DER 331, DER 332, DER 334, 및 DER 542; 및 니폰 카야쿠 사의 BREN-S가 상업적으로 이용가능하다. 다른 적합한 에폭시는 폴리올 등으로부터 제조되는 폴리에폭시드 및 페놀-포름알데히드 노볼락의 폴리글리시딜 유도체, 예를 들어 다우 케미컬 사의 DEN 431, DEN 438, 및 DEN 439를 포함한다. 크레졸 유사체는 또한 상표명 ARALDITE, 예를 들어 시바 스페셜티 케미컬즈 코포레이션(Ciba Specialty Chemicals Corporation) 사의 ARALDITE ECN 1235, ARALDITE ECN 1273, 및 ARALDITE ECN 1299로 상업적으로 이용가능하다. SU-8은 레졸루션 사에서 이용가능한 비스페놀-A-형태 에폭시 노볼락이다. 아민, 아미노알콜 및 폴리카르복실 산의 폴리글리시딜 부가물이 또한 본 발명에서 유용하고, 이들의 상업적으로 이용가능한 수지는 F.I.C. 코포레이션(F.I.C. Corporation) 사의 GLYAMINE 135, GLYAMINE 125, 및 GLYAMINE 115; 시바 스페셜티 케미컬즈 사의 ARALDITE MY-720, ARALDITE 0500, 및 ARALDITE 0510 및 더 세르윈-윌리암스 코포레이션(the Sherwin-Williams Co.) 사의 PGA-X 및 PGA-C를 포함한다.
여기서 사용하기에 적합한 일관능성 에폭시 공반응체 희석액은 보통 점도가 약 250 cps 미만인 에폭시 성분보다 더 낮은 점도를 가지는 것을 포함한다.
일관능성 에폭시 공반응체 희석액은 약 6 내지 약 28 탄소 원자의 알킬 기를 가지는 에폭시 기를 가져야하고, 이것의 예는 C6 -28 알킬 글리시딜 에테르, C6 -28 지방산 글리시딜 에스테르 및 C6 -28 알킬페놀 글리시딜 에테르를 포함한다.
이런 일관능성 에폭시 공반응체 희석액이 포함되는 경우에, 이런 공반응체 희석액은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 중량 퍼센트 내지 약 15 중량 퍼센트 까지의 양으로, 예를 들어 약 8 중량 퍼센트 내지 약 12 중량 퍼센트로 사용되어야 한다.
에폭시 성분은 조성물에 약 10 중량 퍼센트 내지 약 95 중량 퍼센트, 바람직하게는 약 20 중량 퍼센트 내지 약 80 중량 퍼센트 범위의 양으로, 예를 들어 약 60 중량 퍼센트로 존재해야 한다.
실란 개질된 에폭시는 다음을 포함하는 물질의 조성물이다:
성분 (A)로써 다음의 구조로 나타내는 에폭시 성분:
Figure pct00001
여기서 Y는 존재할 수도 있고 하지 않을 수도 있으며 Y가 존재할 때는 직접 결합, CH2, CH(CH3)2, C=O, 또는 S이고, R1은 여기서 알킬, 알케닐, 히드록시, 카르복시 및 할로겐이고, x는 여기서 1-4이고;
성분 (B)로써 다음의 구조로 나타내는 에폭시-관능화된 알콕시 실란:
Figure pct00002
여기서 R1은 옥시란-함유 잔기이고 R2는 1 내지 10 탄소 원자를 가지는 알킬 또는 알콕시-치환된 알킬, 아릴, 또는 아랄킬 기이고; 및
성분 (C)로써 성분 (A) 및 (B)의 반응 생성물.
실란-개질된 에폭시와 같은 예는 비스페놀 A, E, F 또는 S 에폭시 또는 비페닐 에폭시와 같은 방향족 에폭시, 및 다음의 구조로 나타내는 에폭시 실란의 반응 생성물로 형성된다:
Figure pct00003
여기서 R1은 옥시란-함유 잔기이고, 이것의 예는 2-(에톡시메틸)옥시란, 2-(프로폭시메틸)옥시란, 2-(메톡시메틸)옥시란, 및 2-(3-메톡시프로필)옥시란을 포함하고 R2는 1 내지 10 탄소 원자를 가지는 알킬 또는 알콕시-치환된 알킬, 아릴, 또는 아랄킬 기이다. 한 실시양태에서, R1은 2-(에톡시메틸)옥시란 및 R2는 메틸이다.
실란 개질된 에폭시를 제조하는데에 사용된 방향족 에폭시의 이상적인 구조는 다음을 포함하고
Figure pct00004
여기서 Y는 존재할 수도 있고 하지 않을 수도 있으며 Y가 존재할 때는 직접 결합, CH2, CH(CH3)2, C=O, 또는 S이고, R1은 여기서 알킬, 알케닐, 히드록시, 카르복시 및 할로겐이고, 및 x는 여기서 1-4이다. 물론, x가 2-4일 때, 방향족 에폭시의 고리 확장된 버전이 또한 이 구조에 의해 나타나는 것으로 예상된다.
예를 들어, 방향족 에폭시의 고리 확장된 버전이 하기 구조에 의해 나타낼 수 있다.
Figure pct00005
실란 개질된 에폭시는 또한 방향족 에폭시, 에폭시 실란, 및 방향족 에폭시 및 에폭시 실란의 반응 생성물의 조합일 수 있다. 반응 생성물은 방향족 에폭시 및 에폭시 실란의 1:100 내지 100:1의 중량비, 예를 들어 1:10 내지 10:1의 중량비로 제조될 수 있다.
촉매로써, 많은 다른 물질들이 경화가 일어나는 것이 바람직한 온도에 따라 사용될 수 있다. 예를 들어 약 150 ℃ 내지 약 180 ℃ 범위의 온도에서 경화를 수행하기 위해, 다양한 다른 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미다졸은 방향족 아민 경화제와 사용될 수 있고, 또는 구리 또는 코발트 아세틸 아세토네이트와 같은 금속 염이 시아네이트 에스테르 경화제와 사용될 수 있다.
존재할 때, 촉매는 총 조성물의 약 0.05 중량 퍼센트 내지 약 1 중량 퍼센트, 바람직하게는 약 0.1 중량 퍼센트 내지 약 0.5 중량 퍼센트 범위의 양으로 존재해야한다.
경화제로서, 시아네이트 에스테르 또는 방향족 아민이 사용될 수 있다. 시아네이트 에스테르의 예는 각 분자에 하나 이상의 시아네이트 에스테르 기를 가지는 아릴 화합물을 포함하고 일반적으로 화학식 Ar(OCN)m으로 표현될 수 있으며, 여기서 m은 2 내지 5의 정수이고 Ar은 방향족 라디칼이다. 방향족 라디칼 Ar은 적어도 6 탄소 원자를 함유해야 하고, 예를 들어, 방향족 탄화수소, 예컨대 벤젠, 비페닐, 나프탈렌, 안트라센, 파이렌 등에서 유도될 수 있다. 방향족 라디칼 Ar은 또한 둘 이상의 방향족 고리가 가교기를 통해 서로 연결되는 다핵 방향족 탄화수소로부터 유도될 수 있다. 또한 포함되는 것은 노볼락-형태의 페놀 수지 -- 즉, 이들 페놀 수지의 시아네이트 에스테르로부터 유도되는 방향족 라디칼이다. 방향족 라디칼 Ar은 또한 추가적으로 고리-부착된, 비반응성 치환기를 함유할 수 있다.
이런 시아네이트 에스테르의 예는 예를 들어, 1,3-디시아나토벤젠; 1,4-디시아나토벤젠; 1,3,5-트리시아나토벤젠; 1,3-, 1,4-, 1,6-, 1,8-, 2,6- 또는 2,7-디시아나토나프탈렌; 1,3,6-트리시아나토나프탈렌; 4,4'-디시아나토-비페닐; 비스(4-시아나토페닐)메탄 및 3,3',5,5'-테트라메틸 비스(4-시아나토페닐)메탄; 2,2-비스(3,5-디클로로-4-시아나토페닐)프로판; 2,2-비스(3,5-디브로모-4-디시아나토페닐)프로판; 비스(4-시아나토페닐)에테르; 비스(4-시아나토페닐)술파이드; 2,2-비스(4-시아나토페닐)프로판; 트리스(4-시아나토페닐)-포스파이트; 트리스(4-시아나토페닐)포스페이트; 비스(3-클로로-4-시아나토페닐)메탄; 시안화 노볼락; 1,3-비스[4-시아나토페닐-1-(메틸에틸리덴)]벤젠 및 시안화 비스페놀-말단 폴리카르보네이트 또는 다른 열가소성 올리고머를 포함한다.
다른 시아네이트 에스테르는 각 개시가 여기서 참고문헌으로 분명히 인용된 미국 특허 제4,477,629호 및 4,528,366호에서 설명하는 시아네이트; 각 개시가 여기서 참고문헌으로 분명히 인용된, 영국 특허 제1,305,702호에서 설명된 시아네이트 에스테르 및 국제 특허 공개 번호 WO 85/02184에서 설명된 시아네이트 에스테르를 포함한다. 물론, 본 발명의 조성물의 이미디졸 성분 내 이들 시아네이트 에스테르의 조합이 또한 여기서 바람직하게 사용된다.
여기서 사용하기 위한 특히 바람직한 시아네이트 에스테르는 뉴욕, 타리타운(Tarrytown)의 시바 스페셜리티 케미컬즈 사에서 상표명 AROCY 366 (1,3-비스[4-시아나토페닐-1-(메틸에틸리덴)]벤젠)으로 상업적으로 이용할 수 있다. 네 개의 다른 바람직한 "AROCY" 시아네이트 에스테르의 구조는
Figure pct00006
"AROCY" B-10;
Figure pct00007
"AROCY" M-30;
Figure pct00008
"AROCY" L-10; 및
Figure pct00009
"AROCY" B-30이다.
방향족 아민의 예는 3-아미노페닐술폰, 4-아미노페닐술폰, 및 4,4-메틸렌비스(o-에틸아닐린)을 포함하고, 후자는 상업적으로 알려진 아세토큐어(Acetocure) MBOEA이다.
경화제는 수지 조성물의 10 내지 50 %의 양으로 존재해야 한다.
충전제 성분으로서, 사용될 때, 많은 물질이 잠재적으로 유용하다. 예를 들어, 특히 결합되고 봉해지는 기판 및 반도체 칩 사이에 열팽창 ("CTE")의 계수가 더욱 밀접하게 일치해야 하는 경우에, 무기 충전제가 유용할 수 있다. 충전제가 CTE에 영향을 주고 따라서 경화된 물질의 열팽창을 감소시키는데에 사용될 수 있어, 그렇게 함으로써 뒤틀림이 감소한다. 충전제 성분은 종종 강화 실리카, 예를 들어 용융 구형 실리카를 포함할 수 있고, 그들의 표면의 화학적 성질을 변화시키기 위하여 미처리 또는 처리할 수 있다. 충전제 성분은 그러나 평균 입자 크기 분포가 0.1 내지 50 마이크로미터 범위인 입자를 포함해야 한다. 상업적으로 이용가능한 이런 입자의 예는 일본의 타츠모리(Tatsumori) 사 또는 덴카(Denka) 사에 의해 판매된다. 추가적으로, 나노-크기 실리카 분말이 첨가될 수 있고, 예를 들어 독일의 나노레진스(Nanoresins) 사에 의해 상표면 NANOPOX로 팔리는 것이다. NANOPOX 충전제는 독일의 나노레진스 사에서 이용가능한, 약 50 중량 퍼센트까지의 수준에서의 에폭시 수지 중의 단분산 실리카 충전제 분산이다. NANOPOX 충전제는 보통 약 5 nm 내지 약 80 nm의 입자 크기를 가진다고 믿어진다.
나노레진스 사는 또한 상표 이름 NANOPOX E로 물질을 생산한다. 예를 들어, 나노레진스 사는 봉하는 것이 어려운 반면에 넓은 범위의 기계적 및 열적 성질, 예를 들어 감소된 수축 및 열팽창, 파괴 인성 및 모듈러스를 제공하는 전자 부품의 완전한 함침을 가능케 하는 NANOPOX E-브랜드 상품을 발표했다. 하기 표 1에서, 나노레진은 네개의 기재된 NANOPOX E 상품 정보를 제공한다:
[표 1]
Figure pct00010
13,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥실카르보네이트
나노레진스 사는 중요한 성질이 NANOPOX E-브랜드 상품을 사용함으로써 에폭시 제제를 크게 향상시킬 수 있다고 발표했다. 예를 들어:
?통상적인 강화 충전제와 비교하여 제제의 더 낮은 점도
?침전이 없음
?파괴 인성, 충격 저항 및 모듈러스의 증가
?향상된 스크래치 및 마멸 저항성
?수축 및 열팽창의 감소
?많은 바람직한 성질, 예를 들어 열적 안정성, 화학적 저항성, 유리 전이 온도, 내후성, 및 유전 성질에서의 향상, 또는 적어도 부정적 효과가 없음.
가공성은 각각의 기준 수지와 비교할 때 본질적으로 변하지않고 남아있다.
NANOPOX E는 점도의 과한 증가 (용융 실리카로부터 알려짐)로 가공성을 위태롭게 하지 않으면서 상기 성질들에 대한 향상이 요구되거나 필요한 곳에 적용되도록 사용된다. 적용 예는 피막화 물질 및 코팅제이다. 작은 입자 크기와 응집의 부재 때문에 NANOPOX E의 뛰어난 함침성을 강조하는 것이 중요하다. 이것은 또한 한편으로 봉하는 것이 어려운 전자 부품의 완전한 함침을 가능케 한다.
제조자에 따르면, NANOPOX E-브랜드 상품은 에폭시 수지 매트릭스에 콜로이드성 실리카 교질 용액이다. 분산 층은 제조자에 따르면 직경이 50 nm 미만이고 매우 좁은 입자 크기 분포를 가지는 표면-개질된, 구형 모양의 SiO2 나노 입자로 이루어져 있다. 겨우 수 나노미터 크기의, 이 구는 수지 매트릭스에 응집되지 않고 분산된다. 이것은 제조자에 따르면 40 중량 퍼센트 이하의 SiO2 함량으로 분산의 매우 낮은 점도를 생산한다. 제조자에 의한 보고에 따르면, 나노입자는 화학적으로 수성의 규산나트륨 용액에서 합성된다. 분말 충전제를 용해기 또는 높은 전단 에너지를 사용하는 다른 장치에 분산시키는 방법과 대조적으로 이 방법에서 결합제는 소모되지 않는다.
충전제 성분으로 사용하기 위한 다른 바람직한 물질은 산화 알루미늄, 질화 규소, 질화 알루미늄, 실리카-코팅된 질화 알루미늄, 질화 붕소 및 이들의 조합으로 구성되거나 함유한 것을 포함한다.
충전제 성분은, 사용될 때, 조성물의 약 10 내지 약 80 중량 퍼센트, 예를 들어 약 12 내지 약 60 중량 퍼센트의 양, 바람직하게는 약 15 내지 약 35 중량 퍼센트 범위 내로 사용되어야 한다.
실시예
샘플 제1-20번은 하기 표 1a-1b 및 2a-2b에서 설명한다.
[표 1a]
Figure pct00011
[표 1b]
Figure pct00012
[표 2a]
Figure pct00013
[표 2b]
Figure pct00014
조성물은 각각 기계적 혼합기로 균질 용액으로 용해됨이 관찰될 때까지 에폭시 구성성분들을 함께 섞어서 제조했다. 실리카 충전제는 그 후에 실온에서 약 30-60 분의 시간 동안 실질적으로 균일한 농도를 가진 점성의 반죽이 될 때까지 계속적으로 섞으며 첨가했다. 이렇게 형성된 반죽을 그 후에 사용할 준비가 될 때까지 용기에 옮겨담았다.
샘플을 175 ℃의 온도의 오븐에서 2 시간의 시간 동안 경화한 후에 모듈러스, 유리 전이 온도, 열팽창 계수와 같은 역학적 성질을 측정했다.
이 샘플들의 물리적 성질은 표 3a-3b 및 4a-4b에 나타냈다.
[표 3a]
[표 3b]
Figure pct00016
[표 4a]
Figure pct00017
[표 4b]
Figure pct00018
대조군 조성물 -- 샘플 제1-5번 (표 1a 및 3a) 및 샘플 제6-10번 (표 1b 및 3b) -- 의 물리적 성질 [예를 들어 모듈러스, 열팽창 계수 ("CTE"), α1 및 α2, 및 유리 전이 온도 ("Tg")]은 본 발명의 조성물 -- 샘플 제11-15번 (표 2a 및 4a) 및 샘플 제16-20번 (표 2b 및 4b) -- 과 비교된다. 상기 설명한 대로 경화될 때 모든 조성물에 대한 모듈러스 및 CTE α1 값 사이의 함수적이 관계를 도 3에 그래프로 도시했다. 전반적으로, 샘플 제11-15번 및 제16-20번의 모듈러스 범위가 샘플 제1-5번 및 제6-10번의 모듈러스 범위와 비교하여 더 낮은 반면에, CTE α1 값 (및 그에 대한 Tg)이 같은 범위에 남아있음을 볼 수 있다. 낮은 모듈러스 및 낮은 CTE α1 (및 상대적으로 높은 Tg)의 조합은 저유전율 IC 마이크로전자 장치에 사용하기 위한 전자 물질, 예를 들어 언더필 실란트에 중요한 물리적 성질의 조합이다.

Claims (13)

  1. 에폭시 수지 성분; 실란 개질된 에폭시; 및 시아네이트 에스테르 또는 방향족 아민인 경화제; 실리카 충전제; 및 임의적으로 촉매를 포함하는 열경화성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 경화될 때 6,000 내지 10,000 MPas 범위의 모듈러스 및 7 내지 20 ppm 범위의 CTE α1을 가지는 조성물.
  3. 내부에 구리 전기적 상호연결 및 하나 이상의 저유전율 ILD 층 및 그 표면 상에 금속화를 포함하는 반도체 칩 및
    반도체 칩이 전기적으로 전도성인 물질을 통해 구리 전기적 상호연결과 전기적으로 상호연결되도록 표면 상에 전기적 접촉 패드를 가지는 담체 기판
    을 포함하는 반도체 장치를 제공하는 단계;
    반도체 칩의 전기적으로 상호연결된 표면 및 담체 기판 사이에 열 경화성 언더필 조성물을 제공하여 반도체 장치 조립체를 형성하는 단계; 및
    반도체 장치 조립체를 열 경화성 언더필 조성물을 경화시키기에 충분한 상승된 온도 조건에 노출시키는 단계
    를 포함하고, 상기 열 경화성 언더필 조성물은 에폭시 수지 성분; 실란 개질된 에폭시; 및 시아네이트 에스테르 또는 방향족 아민인 경화제; 및 임의적으로 촉매를 포함하는 것인, 하나 이상의 저유전율 ILD 층을 포함하는 반도체 장치의 신뢰성을 향상시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반도체 칩 및 담체 기판이 결합한 후에, 이들 사이의 공간에 열 경화성 언더필 조성물이 계량분배되어 이를 채움으로써 제공되어 반도체 장치를 형성하도록 하는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열 경화성 언더필 조성물이 반도체 칩 또는 담체 기판 중 하나 또는 둘 모두의 전기적인 상호연결 표면의 적어도 한 부분 상에 계량분배함으로써 제공되고, 그 후에 반도체 칩 및 담체 기판이 결합되어 반도체 장치를 형성하도록 하는 것인 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 담체 기판이 회로판인 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 전기적으로 전도성인 물질이 땜납인 방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 땜납이 Sn (63) : Pb (37), Pb (95) : Sn (5), Sn : Ag (3.5) : Cu (0.5) 및 Sn : Ag (3.3) : Cu (0.7), 또는 구리 기둥-땜납 상호연결로 구성되는 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  9. 내부에 구리 전기적 상호연결 및 저유전율 ILD 층 및 그 표면 상에 금속화를 포함하는 반도체 칩;
    반도체 칩이 전기적으로 상호연결되도록 표면 상에 전기적 접촉 패드를 가지는 회로판; 및
    반도체 칩 및 회로판 사이의 열 경화성 언더필 조성물
    을 포함하고, 상기 열 경화성 언더필 조성물이 에폭시 수지 성분; 실란 개질된 에폭시; 및 시아네이트 에스테르 또는 방향족 아민인 경화제; 및 임의적으로 촉매를 포함하는 것인 반도체 장치.
  10. 전기적으로 담체 기판과 연결되도록, 내부에 하나 이상의 저유전율 ILD 층과 접촉하는 구리 전기적 상호연결 및 그 표면 상에 금속화를 포함하는 반도체 칩을 포함하는 반도체 장치;
    반도체 장치가 전기적으로 상호연결되도록 표면 상에 전기적 접촉 패드를 가지는 회로판; 및
    반도체 장치 및 회로판 사이의 열 경화성 언더필 조성물
    을 포함하고, 상기 열 경화성 언더필 조성물이 에폭시 수지 성분; 실란 개질된 에폭시; 및 시아네이트 에스테르 또는 방향족 아민인 경화제; 및 임의적으로 촉매를 포함하는 것인 반도체 장치 조립체.
  11. 제1항에 있어서, 상기 실란 개질된 에폭시가
    성분 (A)로써 다음의 구조로 나타내는 에폭시 성분:
    Figure pct00019

    여기서 Y가 존재할 수도 있고 하지 않을 수도 있으며 Y가 존재할 때는 직접 결합, CH2, CH(CH3)2, C=O, 또는 S이고, R1이 여기서 알킬, 알케닐, 히드록시, 카르복시 및 할로겐이고, x가 여기서 1-4이고;
    성분 (B)로써 다음의 구조로 나타내는 에폭시-관능화된 알콕시 실란:
    Figure pct00020

    여기서 R1이 옥시란-함유 잔기이고, R2가 1 내지 10 탄소 원자를 가지는 알킬 또는 알콕시-치환된 알킬, 아릴, 또는 아랄킬 기이고; 및
    성분 (C)로써 성분 (A) 및 (B)의 반응 생성물
    을 포함하는 조성물.
  12. 제10항에 있어서, 상기 성분 (C)가 성분 (A) 및 (B)의 1:100 내지 100:1의 중량비로 만들어지는 것인 조성물.
  13. 제10항에 있어서, 상기 성분 (C)가 성분 (A) 및 (B)의 1:10 내지 10:1의 중량비로 만들어지는 것인 조성물
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8460971B2 (en) * 2010-05-06 2013-06-11 Ineffable Cellular Limited Liability Company Semiconductor device packaging structure and packaging method
KR101932727B1 (ko) 2012-05-07 2018-12-27 삼성전자주식회사 범프 구조물, 이를 갖는 반도체 패키지 및 이의 제조 방법
WO2014028338A1 (en) * 2012-08-13 2014-02-20 Henkel Corporation Liquid compression molding encapsulants
JP2016180088A (ja) * 2014-07-24 2016-10-13 三菱化学株式会社 熱硬化性樹脂組成物及びその成形体
EP3538591A4 (en) * 2016-11-09 2020-07-29 Healthtell Inc. ADJUSTABLE AMINE DENSITY COATINGS
CN106590494A (zh) * 2016-12-01 2017-04-26 烟台信友新材料股份有限公司 一种低热膨胀系数的低粘度快速渗透底部填充胶及其制备方法
CN108314877B (zh) * 2018-02-06 2020-09-04 青岛恒科新材料有限公司 一种潜固化剂及单组份环氧树脂密封材料
CN111205801A (zh) * 2020-01-17 2020-05-29 天津瑞宏汽车配件制造有限公司 用于集成电路制造的低卤素低收缩率环氧树脂液体封装料

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3154597A (en) 1955-09-16 1964-10-27 Devoe & Raynolds Co Siloxane modified epoxide resins
GB1305702A (ko) 1969-02-20 1973-02-07
US4528366A (en) 1982-09-28 1985-07-09 The Dow Chemical Company Production of polytriazines from aromatic polycyanates with cobalt salt of a carboxylic acid as catalyst
US4477629A (en) 1983-07-27 1984-10-16 The Dow Chemical Company Cyanate-containing polymers
US4751323A (en) 1983-11-16 1988-06-14 The Dow Chemical Company Novel polyaromatic cyanates
JP2651223B2 (ja) 1988-11-29 1997-09-10 サンスター技研株式会社 二液型プライマー
JPH062797B2 (ja) 1989-05-17 1994-01-12 信越化学工業株式会社 エポキシ樹脂組成物
US5148265A (en) 1990-09-24 1992-09-15 Ist Associates, Inc. Semiconductor chip assemblies with fan-in leads
US5140404A (en) 1990-10-24 1992-08-18 Micron Technology, Inc. Semiconductor device manufactured by a method for attaching a semiconductor die to a leadframe using a thermoplastic covered carrier tape
US5470622A (en) 1990-11-06 1995-11-28 Raychem Corporation Enclosing a substrate with a heat-recoverable article
US5358992A (en) 1993-02-26 1994-10-25 Quantum Materials, Inc. Die-attach composition comprising polycyanate ester monomer
US5286679A (en) 1993-03-18 1994-02-15 Micron Technology, Inc. Method for attaching a semiconductor die to a leadframe using a patterned adhesive layer
US5323060A (en) 1993-06-02 1994-06-21 Micron Semiconductor, Inc. Multichip module having a stacked chip arrangement
JPH07179567A (ja) * 1993-12-24 1995-07-18 Matsushita Electron Corp 樹脂封止材料及び樹脂封止型電子デバイス
US6034194A (en) 1994-09-02 2000-03-07 Quantum Materials/Dexter Corporation Bismaleimide-divinyl adhesive compositions and uses therefor
JP3479815B2 (ja) 1994-12-19 2003-12-15 信越化学工業株式会社 エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
US5840806A (en) 1995-05-09 1998-11-24 Dainippon Ink And Chemicals, Inc. Curable resin compositions
US5991493A (en) 1996-12-13 1999-11-23 Corning Incorporated Optically transmissive bonding material
US6613839B1 (en) 1997-01-21 2003-09-02 The Dow Chemical Company Polyepoxide, catalyst/cure inhibitor complex and anhydride
DE69833865T2 (de) * 1997-07-24 2006-10-05 Henkel Corp., Rocky Hill Hitzehärtende harzzusammensetzungen verwendbar als unterfüllungs dichtungsmassen
JP3941262B2 (ja) 1998-10-06 2007-07-04 株式会社日立製作所 熱硬化性樹脂材料およびその製造方法
US6211320B1 (en) 1999-07-28 2001-04-03 Dexter Corporation Low viscosity acrylate monomers formulations containing same and uses therefor
US6387990B1 (en) 1999-09-10 2002-05-14 General Electric Company Curable epoxy resin compositions with brominated triazine flame retardants
JP3823828B2 (ja) 2000-01-28 2006-09-20 株式会社日立製作所 無溶剤型熱硬化性樹脂組成物とその製造方法及び製品
JP2001261776A (ja) * 2000-03-24 2001-09-26 Matsushita Electric Works Ltd プリント配線板用絶縁材料
TW538318B (en) 2000-11-03 2003-06-21 Ind Tech Res Inst Photo-sensitive composition
US6521731B2 (en) 2001-02-07 2003-02-18 Henkel Loctite Corporation Radical polymerizable compositions containing polycyclic olefins
US6572980B1 (en) * 2001-08-13 2003-06-03 Henkel Loctite Corporation Reworkable thermosetting resin compositions
US6620512B2 (en) 2001-12-21 2003-09-16 Intel Corporation Anhydride polymers for use as curing agents in epoxy resin-based underfill material
WO2003066741A1 (fr) 2002-02-06 2003-08-14 Sekisui Chemical Co., Ltd. Composition de resine
JP4013118B2 (ja) * 2002-02-27 2007-11-28 荒川化学工業株式会社 エポキシ樹脂組成物、電子材料用樹脂組成物、電子材料用樹脂、コーティング剤およびコーティング剤硬化膜の製造方法
JP2003258034A (ja) * 2002-03-06 2003-09-12 Mitsubishi Electric Corp 多層配線基体の製造方法および多層配線基体
AU2003276729A1 (en) 2002-06-17 2003-12-31 Henkel Corporation Interlayer dielectric and pre-applied die attach adhesive materials
JP4300790B2 (ja) 2002-07-18 2009-07-22 住友金属鉱山株式会社 熱硬化型光学用接着剤とこの接着剤が適用された光アイソレータ素子および光アイソレータ
US7022410B2 (en) * 2003-12-16 2006-04-04 General Electric Company Combinations of resin compositions and methods of use thereof
US7176044B2 (en) 2002-11-25 2007-02-13 Henkel Corporation B-stageable die attach adhesives
JP4197611B2 (ja) 2002-12-10 2008-12-17 日本化薬株式会社 エポキシ樹脂組成物及びそれを用いたフレキシブル印刷配線板材料
JP3818268B2 (ja) * 2003-03-05 2006-09-06 セイコーエプソン株式会社 アンダーフィル材の充填方法
US7582510B2 (en) * 2003-11-10 2009-09-01 Henkel Corporation Electronic packaging materials for use with low-k dielectric-containing semiconductor devices
JP2005232384A (ja) 2004-02-20 2005-09-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
JP2006291098A (ja) 2005-04-13 2006-10-26 Hitachi Chem Co Ltd 熱硬化性樹脂組成物及びそれを用いたプリプレグ、金属張積層板、配線板
KR100938523B1 (ko) 2005-02-23 2010-01-25 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 에폭시 수지용 잠재성 경화제 및 에폭시 수지 조성물
KR20080077639A (ko) 2005-12-22 2008-08-25 다우 글로벌 테크놀로지스 인크. 경화성 에폭시 수지 조성물 및 이로부터 제조한 적층물
CN102977340A (zh) 2005-12-22 2013-03-20 陶氏环球技术有限责任公司 包含混合催化剂体系的可固化环氧树脂组合物以及由其制得的层压材料
JP2007194405A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Nitto Shinko Kk 熱伝導用エポキシ樹脂組成物
JP2007321130A (ja) 2006-06-05 2007-12-13 Shin Etsu Chem Co Ltd 接着剤組成物及び接着フィルム
US7691475B2 (en) 2006-07-21 2010-04-06 3M Innovative Properties Company Anisotropic conductive adhesives
US20080036097A1 (en) * 2006-08-10 2008-02-14 Teppei Ito Semiconductor package, method of production thereof and encapsulation resin
JP2008195751A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Nitto Denko Corp 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
JP4805203B2 (ja) 2007-03-28 2011-11-02 古河電気工業株式会社 チップ保護用フィルム
US7926697B2 (en) 2007-09-19 2011-04-19 Intel Corporation Underfill formulation and method of increasing an adhesion property of same

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