KR20170013195A - 반도체 소자 보호용 재료 및 반도체 장치 - Google Patents

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KR20170013195A
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히로시 마에나까
유우스께 고바야시
시게루 나까무라
다꾸지 아오야마
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Abstract

도포성이 우수하고, 방열성 및 유연성이 우수한 경화물을 얻을 수 있고, 반도체 소자를 양호하게 보호할 수 있는 반도체 소자 보호용 재료를 제공한다. 본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 도포하여, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하기 위해 사용되는 반도체 소자 보호용 재료이며, 반도체 소자와 다른 접속 대상 부재 사이에 배치되어, 상기 반도체 소자와 상기 다른 접속 대상 부재를 박리하지 않도록 접착 및 고정하는 경화물을 형성하는 것과는 다르며, 가요성 에폭시 화합물과, 가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물과, 23℃에서 액상인 경화제와, 경화 촉진제와, 열 전도율이 10W/m·K 이상이고 또한 구상인 무기 필러를 포함한다.

Description

반도체 소자 보호용 재료 및 반도체 장치{MATERIAL FOR SEMICONDUCTOR ELEMENT PROTECTION AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 도포해서 사용되는 반도체 소자 보호용 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 반도체 소자 보호용 재료를 사용한 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 고성능화가 진행되고 있다. 이에 수반하여 반도체 장치로부터 발해지는 열을 방산시킬 필요가 높아지고 있다. 또한, 반도체 장치에서는, 반도체 소자의 전극은, 예를 들어 전극을 표면에 갖는 다른 접속 대상 부재에 있어서의 전극과 전기적으로 접속되어 있다.
반도체 장치에서는, 예를 들어 반도체 소자와 다른 접속 대상 부재 사이에 에폭시 수지 조성물을 배치한 후, 그 에폭시 수지 조성물을 경화시킴으로써, 반도체 소자와 다른 접속 대상 부재가 접착 및 고정되어 있다. 또한, 반도체 소자와 다른 접속 대상 부재 사이에 배치되는 상기 에폭시 수지 조성물의 경화물은 반도체 소자의 표면을 보호하기 위한 재료와는 다르다.
또한, 반도체 장치에서는, 반도체 소자를 밀봉하기 위해서 에폭시 수지 조성물이 사용되는 경우가 있다.
상기와 같은 에폭시 수지 조성물이, 예를 들어 하기의 특허문헌 1 내지 4에 개시되어 있다.
하기의 특허문헌 1에는, 에폭시 수지와, 페놀계 경화제와, 트리스(2,6-디메톡시페닐)포스핀 또는 트리스(2,4,6-트리메톡시페닐)포스핀인 경화 촉진제와, 알루미나를 포함하는 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 1의 실시예에서는, 분체인 에폭시 수지 조성물이 기재되어 있다. 상기 에폭시 수지 조성물의 용도에 관해서, 특허문헌 1에서는, IC, LSI, 트랜지스터, 사이리스터, 다이오드 등의 반도체 장치의 밀봉용, 프린트 회로판의 제조 등에 적절하게 사용되는 것이 기재되어 있다.
하기의 특허문헌 2에는, 에폭시 수지와, 페놀 수지 경화제와, 경화 촉진제와, 무기 충전제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 2의 실시예에서는, 분체인 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 기재되어 있다. 상기 에폭시 수지 조성물의 용도에 관해서, 특허문헌 2에서는, 일반 성형 재료로서 사용할 수도 있지만, 반도체 장치의 밀봉재에 사용되고, 특히 박형, 다핀, 롱 와이어, 좁은 패드 피치, 또는 유기 기판 또는 유기 필름 등의 실장 기판 위에 반도체 칩이 배치된, 반도체 장치의 밀봉재에 적절하게 사용되는 것이 기재되어 있다.
하기의 특허문헌 3에는, 비스페놀 F형 액상 에폭시 수지와, 경화제와, 무기질 충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 3의 실시예에서는, 고체인 에폭시 수지 조성물(용융 점도가 75℃ 이상)이 기재되어 있다. 상기 에폭시 수지 조성물의 용도에 관해서, 특허문헌 3에는, 일반 성형 재료로서 사용할 수도 있지만, 반도체 장치, 예를 들어 TQFP, TSOP, QFP 등의 다핀 박형 패키지, 특히 매트릭스 프레임을 사용한 반도체 장치의 밀봉재로서 적절하게 사용되는 것이 기재되어 있다.
하기의 특허문헌 4에는, 에폭시 수지와, 페놀 수지 경화제와, 고열 전도성 충전제와, 무기질 충전제를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 4의 실시예에서는, 분체인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 기재되어 있다. 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 용도에 관해서, 특허문헌 4에서는, 반도체 소자 등의 전자 부품의 밀봉 재료로서 사용되는 것이 기재되어 있다.
또한, 하기의 특허문헌 5에는, 비스페놀 A형 에폭시 수지와, 골격 내에 가요성을 갖는 에폭시 수지를 포함하는 제1제와, 산 무수물 화합물과 경화 촉진제를 포함하는 제2제를 갖는 2액 타입의 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 5에서는, 2액 타입의 에폭시 수지 조성물의 용도에 관해서는, 케이스 내 충전재로서 유용한 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평5-86169호 공보 일본 특허 공개 제2007-217469호 공보 일본 특허 공개 평10-176100호 공보 일본 특허 공개 제2005-200533호 공보 일본 특허 공개 제2014-40538호 공보
특허문헌 1 내지 4에서는, 구체적으로는, 분체 또는 고체인 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다. 이러한 분체 또는 고체인 에폭시 수지 조성물은 도포성이 낮고, 소정의 영역에 고정밀도로 배치하는 것이 곤란하다.
또한, 종래의 에폭시 수지 조성물의 경화물에서는, 방열성이 낮은 경우가 있다. 또한, 종래의 에폭시 수지 조성물의 경화물에서는, 유연성이 낮은 경우가 있다. 경화물의 유연성이 낮으면, 예를 들어 반도체 소자의 변형 응력 등에 의해 경화물의 박리가 발생하는 경우가 있다.
또한, 특허문헌 1 내지 4에서는, 에폭시 수지 조성물의 구체적인 용도로서, 주로 밀봉 용도가 기재되어 있다. 특허문헌 5에서는, 에폭시 수지 조성물의 구체적인 용도로서, 주로 케이스 내 충전재 용도가 기재되어 있다. 한편으로, 반도체 장치에 있어서는, 반도체 소자를 밀봉하지 않더라도, 반도체 소자를 충분히 보호하는 것이 바람직하다. 또한, 특허문헌 1 내지 5에 기재된 에폭시 수지 조성물은 일반적으로 반도체 소자를 보호하기 위해서, 그 반도체 소자의 표면 위에 도포해서 사용되고 있지 않다.
또한, 근년, 장치의 얇기나 의장성의 관점에서 IC 드라이버를 감소시키는 것이 요구되고 있다. IC 드라이버를 적게 하면, 반도체 소자에 걸리는 부담이 증대하여, 더욱 상당한 열을 띠기 쉬워진다. 종래의 경화물에서는, 방열성이 낮기 때문에, 방열성이 높은 경화물이 요구되고 있다. 또한, 종래의 경화물에서는, 변형 응력에 의해 박리가 발생하기 쉽다.
본 발명은 반도체 장치에 있어서, 반도체 소자를 보호하기 위해서, 그 반도체 소자의 표면 위에 도포하여, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하기 위해 사용되는 반도체 소자 보호용 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 용도에 있어서, 도포성이 우수하고, 방열성 및 유연성이 우수한 경화물을 얻을 수 있어, 반도체 소자를 양호하게 보호할 수 있는 반도체 소자 보호용 재료를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 상기 반도체 소자 보호용 재료를 사용한 반도체 장치를 제공하는 것도 목적으로 한다.
본 발명의 넓은 국면에서는, 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 도포하여, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하기 위해 사용되는 반도체 소자 보호용 재료이며, 반도체 소자와 다른 접속 대상 부재 사이에 배치되어, 상기 반도체 소자와 상기 다른 접속 대상 부재를 박리하지 않도록 접착 및 고정하는 경화물을 형성하는 것과는 다르며, 가요성 에폭시 화합물과, 가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물과, 23℃에서 액상인 경화제와, 경화 촉진제와, 열 전도율이 10W/m·K 이상이고 또한 구상인 무기 필러를 포함하는, 반도체 소자 보호용 재료가 제공된다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 경화제가 알릴페놀노볼락 화합물이다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 가요성 에폭시 화합물이, 알킬렌글리콜기가 9 이상 반복된 구조 단위를 갖는 폴리알킬렌글리콜디글리시딜에테르이다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 가요성 에폭시 화합물 100중량부에 대해, 상기 가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물의 함유량이 10중량부 이상 100 중량부 이하이다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 무기 필러가, 알루미나, 질화알루미늄 또는 탄화규소이다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 반도체 소자 보호용 재료는 100℃에서의 중량 감소가 10중량% 이하인 실란 커플링제, 100℃에서의 중량 감소가 10중량% 이하인 티타네이트 커플링제, 또는 100℃에서의 중량 감소가 10중량% 이하인 알루미네이트 커플링제를 포함한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하고, 또한 상기 경화물의 상기 반도체 소자측과는 반대의 표면 위에 보호 필름을 배치하여, 반도체 장치를 얻기 위해서 적절하게 사용된다.
본 발명의 넓은 국면에 따르면, 반도체 소자와, 상기 반도체 소자의 제1 표면 위에 배치된 경화물을 구비하고, 상기 경화물이, 상술한 반도체 소자 보호용 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있는, 반도체 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 반도체 장치의 어느 특정한 국면에서는, 상기 반도체 소자가 상기 제1 표면측과는 반대의 제2 표면측에 제1 전극을 갖고, 상기 반도체 소자의 제1 전극이, 제2 전극을 표면에 갖는 접속 대상 부재에 있어서의 상기 제2 전극과 전기적으로 접속되어 있다.
본 발명에 따른 반도체 장치의 어느 특정한 국면에서는, 상기 경화물의 상기 반도체 소자측과는 반대의 표면 위에 보호 필름이 배치되어 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료는 가요성 에폭시 화합물과, 가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물과, 23℃에서 액상인 경화제와, 경화 촉진제와, 열 전도율이 10W/m·K 이상이고 또한 구상인 무기 필러를 포함하므로, 도포성이 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료의 경화물의 방열성 및 유연성이 우수하다. 따라서, 본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료를, 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 도포하여 경화시킴으로써, 상기 반도체 소자를 양호하게 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자 보호용 재료를 사용한 반도체 장치를 나타내는 부분 절결 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 반도체 소자 보호용 재료를 사용한 반도체 장치를 나타내는 부분 절결 정면 단면도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 도포하여, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하기 위해서 사용된다. 본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자와 다른 접속 대상 부재 사이에 배치되어, 상기 반도체 소자와 상기 다른 접속 대상 부재를 박리하지 않도록 접착 및 고정하는 경화물을 형성하는 것(재료)과는 다르다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료는 (A) 가요성 에폭시 화합물과, (B) 가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물과, (C) 23℃에서 액상인 경화제와, (D) 경화 촉진제와, (E) 열 전도율이 10W/m·K 이상이고 또한 구상인 무기 필러를 포함한다. 본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자의 표면 위에 도포되기 때문에, 23℃에서 액상이며, 23℃에서 고체가 아니다. 또한, 액상에는 점조(粘稠)한 페이스트도 포함된다.
본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료는 상술한 구성을 구비하고 있으므로, 도포성이 우수하고, 도포 시의 의도하지 않은 유동을 억제할 수 있다. 상기 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자의 표면 위에 양호하게 도포할 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자의 방열성을 높이고 싶은 부위의 표면 위에 선택적으로 고정밀도로 상기 반도체 소자 보호용 재료를 도포할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료는 상술한 구성을 구비하고 있으므로, 경화물의 방열성이 우수하다. 이로 인해, 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 배치함으로써, 반도체 소자의 표면으로부터 경화물을 경유하여, 열을 충분히 방산시킬 수 있다. 이로 인해, 반도체 장치의 열 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료의 경화물은 유연성도 우수하다. 이로 인해, 반도체 소자의 변형 응력 등에 의해, 반도체 소자의 손상이 발생하기 어려워지고, 또한 반도체 소자의 표면으로부터 경화물을 박리하기 어렵게 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 반도체 소자 보호용 재료를, 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 도포하여 경화시킴으로써, 상기 반도체 소자를 양호하게 보호할 수 있다.
또한, 상기 반도체 소자 보호용 재료의 경화물은 내열성도 우수하여, 크랙이 발생하기 어렵다. 또한, 상기 반도체 소자 보호용 재료의 경화물은 치수 안정성도 우수하다.
또한, 반도체 소자 보호용 재료의 반도체 소자의 표면에 대한 습윤성을 높이고, 경화물의 유연성을 한층 더 높이고, 나아가 경화물의 내습성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 반도체 소자 보호용 재료는 (F) 커플링제를 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 상기 반도체 소자 보호용 재료에 사용할 수 있는 각 성분의 상세를 설명한다.
((A) 가요성 에폭시 화합물)
(A) 가요성 에폭시 화합물을 사용함으로써, 경화물의 유연성을 높일 수 있다. (A) 가요성 에폭시 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
(A) 가요성 에폭시 화합물로서는, 폴리알킬렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리부타디엔디글리시딜에테르, 술피드 변성 에폭시 수지 및 폴리알킬렌옥사이드 변성 비스페놀 A형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 경화물의 유연성을 한층 더 높이는 관점에서는, 폴리알킬렌글리콜디글리시딜에테르가 바람직하다.
경화물의 유연성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 폴리알킬렌글리콜디글리시딜에테르는, 알킬렌글리콜기가 9 이상 반복된 구조 단위를 갖는 것이 바람직하다. 알킬렌기의 반복수의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 알킬렌기의 반복수는 30 이하여도 된다. 상기 알킬렌기의 탄소수는 바람직하게는 2 이상, 바람직하게는 5 이하이다.
상기 폴리알킬렌글리콜디글리시딜에테르로서는, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르 및 폴리테트라메틸렌글리콜디글리시딜에테르 등을 들 수 있다.
상기 반도체 소자 보호용 재료 100중량% 중, (A) 가요성 에폭시 화합물의 함유량은 바람직하게는 3중량% 이상, 보다 바람직하게는 5중량% 이상, 바람직하게는 10중량% 이하, 보다 바람직하게는 8중량% 이하이다. (A) 가요성 에폭시 화합물의 함유량이 상기 하한 이상이면 경화물의 유연성이 한층 더 높아진다. (A) 가요성 에폭시 화합물의 함유량이 상기 상한 이하이면, 반도체 소자 보호용 재료의 도포성이 한층 더 높아진다.
((B) 가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물)
(B) 가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물은 가요성을 갖지 않는다. (A) 가요성 에폭시 화합물과 함께 (B) 에폭시 화합물을 사용함으로써, 반도체 소자 보호용 재료의 경화물의 내습성이 높아져서, 보호 필름에 대한 부착성을 저하시킬 수 있다. (B) 에폭시 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
(B) 에폭시 화합물로서는, 비스페놀 골격을 갖는 에폭시 화합물, 디시클로펜타디엔 골격을 갖는 에폭시 화합물, 나프탈렌 골격을 갖는 에폭시 화합물, 아다만탄 골격을 갖는 에폭시 화합물, 플루오렌 골격을 갖는 에폭시 화합물, 비페닐 골격을 갖는 에폭시 화합물, 바이(글리시딜옥시페닐)메탄 골격을 갖는 에폭시 화합물, 크산텐 골격을 갖는 에폭시 화합물, 안트라센 골격을 갖는 에폭시 화합물 및 피렌 골격을 갖는 에폭시 화합물 등을 들 수 있다. 이들의 수소 첨가물 또는 변성물을 사용해도 된다. (B) 에폭시 화합물은 폴리알킬렌글리콜디글리시딜에테르가 아닌 것이 바람직하다.
본 발명의 효과가 한층 더 우수한 점에서, (B) 에폭시 화합물은 비스페놀 골격을 갖는 에폭시 화합물(비스페놀형 에폭시 화합물)인 것이 바람직하다.
상기 비스페놀 골격을 갖는 에폭시 화합물로서는, 예를 들어 비스페놀 A형, 비스페놀 F형 또는 비스페놀 S형의 비스페놀 골격을 갖는 에폭시 단량체 등을 들 수 있다.
상기 디시클로펜타디엔 골격을 갖는 에폭시 화합물로서는, 디시클로펜타디엔 디옥시드, 및 디시클로펜타디엔 골격을 갖는 페놀노볼락 에폭시 단량체 등을 들 수 있다.
상기 나프탈렌 골격을 갖는 에폭시 화합물로서는, 1-글리시딜나프탈렌, 2-글리시딜나프탈렌, 1,2-디글리시딜나프탈렌, 1,5-디글리시딜나프탈렌, 1,6-디글리시딜나프탈렌, 1,7-디글리시딜나프탈렌, 2,7-디글리시딜나프탈렌, 트리글리시딜나프탈렌 및 1,2,5,6-테트라글리시딜나프탈렌 등을 들 수 있다.
상기 아다만탄 골격을 갖는 에폭시 화합물로서는, 1,3-비스(4-글리시딜옥시페닐)아다만탄 및 2,2-비스(4-글리시딜옥시페닐)아다만탄 등을 들 수 있다.
상기 플루오렌 골격을 갖는 에폭시 화합물로서는, 9,9-비스(4-글리시딜옥시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-글리시딜옥시-3-메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-글리시딜옥시-3-클로로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-글리시딜옥시-3-브로모페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-글리시딜옥시-3-플루오로페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-글리시딜옥시-3-메톡시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-글리시딜옥시-3,5-디메틸페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-글리시딜옥시-3,5-디클로로페닐)플루오렌 및 9,9-비스(4-글리시딜옥시-3,5-디브로모페닐)플루오렌 등을 들 수 있다.
상기 비페닐 골격을 갖는 에폭시 화합물로서는, 4,4'-디글리시딜비페닐 및 4,4'-디글리시딜-3,3',5,5'-테트라메틸비페닐 등을 들 수 있다.
상기 바이(글리시딜옥시페닐)메탄 골격을 갖는 에폭시 화합물로서는, 1,1'-바이(2,7-글리시딜옥시나프틸)메탄, 1,8'-바이(2,7-글리시딜옥시나프틸)메탄, 1,1'-바이(3,7-글리시딜옥시나프틸)메탄, 1,8'-바이(3,7-글리시딜옥시나프틸)메탄, 1,1'-바이(3,5-글리시딜옥시나프틸)메탄, 1,8'-바이(3,5-글리시딜옥시나프틸)메탄, 1,2'-바이(2,7-글리시딜옥시나프틸)메탄, 1,2'-바이(3,7-글리시딜옥시나프틸)메탄 및 1,2'-바이(3,5-글리시딜옥시나프틸)메탄 등을 들 수 있다.
상기 크산텐 골격을 갖는 에폭시 화합물로서는, 1,3,4,5,6,8-헥사메틸-2,7-비스-옥시라닐메톡시-9-페닐-9H-크산텐 등을 들 수 있다.
상기 반도체 소자 보호용 재료 100중량% 중, (A) 가요성 에폭시 화합물과 (B) 에폭시 화합물의 합계의 함유량은 바람직하게는 5중량% 이상, 보다 바람직하게는 8중량% 이상, 바람직하게는 15중량% 이하, 보다 바람직하게는 12중량% 이하이다. (A) 가요성 에폭시 화합물과 (B) 에폭시 화합물의 합계의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 반도체 소자 보호용 재료의 도포성, 경화물의 유연성, 내습성, 경화물의 반도체 소자에 대한 접착성이 한층 더 양호해져서, 보호 필름에 대한 부착을 한층 더 억제할 수 있다.
(A) 가요성 에폭시 화합물 100중량부에 대해, (B) 에폭시 화합물의 함유량은 바람직하게는 10중량부 이상, 보다 바람직하게는 20중량부 이상, 바람직하게는 100 중량부 이하, 보다 바람직하게는 90 중량부 이하이다. (B) 에폭시 화합물의 함유량이 상기 하한 이상이면, 반도체 소자 보호용 재료의 도포성이 한층 더 높아지고, 경화물의 반도체 소자에 대한 접착성이 한층 더 높아진다. (B) 에폭시 화합물의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화물의 유연성이 한층 더 높아진다.
((C) 23℃에서 액상인 경화제)
(C) 경화제는 23℃에서 액상이다. 이로 인해, 반도체 소자 보호용 재료의 도포성이 높아진다. 또한, 반도체 소자 보호용 재료의 반도체 소자의 표면에 대한 습윤성이 높아진다. (C) 경화제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
(C) 경화제로서는, 아민 화합물(아민 경화제), 이미다졸 화합물(이미다졸 경화제), 페놀 화합물(페놀 경화제) 및 산 무수물(산 무수물 경화제) 등을 들 수 있다. 단, 이들 경화제를 사용하는 경우에, 23℃에서 액상인 경화제가 선택된다. (C) 경화제는 이미다졸 화합물이 아니어도 된다.
경화물 중에서의 공극의 발생을 한층 더 억제하고, 경화물의 내열성을 한층 더 높이는 관점에서는, (C) 경화제는 페놀 화합물인 것이 바람직하다.
반도체 소자 보호용 재료의 도포성을 한층 더 높이고, 경화물 중에서의 공극의 발생을 한층 더 억제하고, 경화물의 내열성을 한층 더 높이는 관점에서는, (C) 경화제는 알릴기를 갖는 것이 바람직하고, 상기 페놀 화합물이 알릴기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 페놀 화합물로서는, 페놀노볼락, o-크레졸노볼락, p-크레졸노볼락, t-부틸페놀노볼락, 디시클로펜타디엔크레졸, 폴리파라비닐페놀, 비스페놀 A형 노볼락, 크실릴렌 변성 노볼락, 데칼린 변성 노볼락, 폴리(디-o-히드록시페닐)메탄, 폴리(디-m-히드록시페닐)메탄 및 폴리(디-p-히드록시페닐)메탄 등을 들 수 있다.
(A) 가요성 에폭시 화합물과 (B) 에폭시 화합물의 합계 100중량부에 대해, (C) 경화제의 함유량은 바람직하게는 10중량부 이상, 보다 바람직하게는 20중량부 이상, 더욱 바람직하게는 30중량부 이상, 바람직하게는 100 중량부 이하, 보다 바람직하게는 90 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 80 중량부 이하이다. (C) 경화제의 함유량이 상기 하한 이상이면 반도체 소자 보호용 재료를 양호하게 경화시킬 수 있다. (C) 경화제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화물 내에 있어서의 경화에 기여하지 않은 (C) 경화제의 잔존량이 적어진다.
((D) 경화 촉진제)
(D) 경화 촉진제의 사용에 의해, 경화 속도를 빠르게 하여, 반도체 소자 보호용 재료를 효율적으로 경화시킬 수 있다. (D) 경화 촉진제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
(D) 경화 촉진제로서는, 이미다졸 화합물, 인 화합물, 아민 화합물 및 유기 금속 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 본 발명의 효과가 한층 더 우수하다는 점에서, 이미다졸 화합물이 바람직하다.
상기 이미다졸 화합물로서는, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-벤질-2-페닐이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸륨트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸륨트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-운데실이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-에틸-4'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진이소시아누르산 부가물, 2-페닐이미다졸이소시아누르산 부가물, 2-메틸이미다졸이소시아누르산 부가물, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸 및 2-페닐-4-메틸-5-디히드록시메틸이미다졸 등을 들 수 있다. 또한, 공지된 이미다졸계 잠재성 경화제를 사용할 수 있다. 구체예로서는, PN23, PN40, PN-H(상품명, 모두 아지노모또파인테크노사 제조)를 들 수 있다. 또한, 마이크로 캡슐화 이미다졸이라고도 불리는, 아민 화합물의 에폭시 어덕트의 수산기에 부가 반응시킨 경화 촉진제를 들 수 있고, 예를 들어 노바큐어 HX-3088, 노바큐어 HX-3941, HX-3742, HX-3722(상품명, 모두 아사히가세이 이머티리얼즈사 제조) 등을 들 수 있다. 또한, 포섭 이미다졸을 사용할 수도 있다. 구체예로서는, TIC-188(상품명, 닛본소다사 제조)을 들 수 있다.
상기 인 화합물로서는, 트리페닐포스핀 등을 들 수 있다.
상기 아민 화합물로서는, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 디에틸아민, 트리에틸아민, 디에틸렌테트라민, 트리에틸렌테트라민 및 4,4-디메틸아미노피리딘 등을 들 수 있다.
상기 유기 금속 화합물로서는, 나프텐산아연, 나프텐산코발트, 옥틸산주석, 옥틸산코발트, 비스아세틸아세토나토코발트(II) 및 트리스아세틸아세토나토코발트(III) 등을 들 수 있다.
(A) 가요성 에폭시 화합물과 (B) 에폭시 화합물의 합계 100중량부에 대해, (D) 경화 촉진제의 함유량은 바람직하게는 0.1중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.5중량부 이상, 바람직하게는 10 중량부 이하, 보다 바람직하게는 8 중량부 이하이다. (D) 경화 촉진제의 함유량이 상기 하한 이상이면, 반도체 소자 보호용 재료를 양호하게 경화시킬 수 있다. (D) 경화 촉진제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화물 내에 있어서의 경화에 기여하지 않은 (D) 경화 촉진제의 잔존량이 적어진다.
((E) 열 전도율이 10W/m·K 이상이고 또한 구상인 무기 필러)
(E) 열 전도율이 10W/m·K 이상이고 또한 구상인 무기 필러를 사용함으로써, 반도체 소자 보호용 재료의 도포성을 높게 유지하면서, 또한 경화물의 유연성을 높게 유지하면서, 경화물의 방열성을 높일 수 있다. (E) 무기 필러는 열 전도율이 10W/m·K 이상이고 또한 구상이면 특별히 한정되지 않는다. (E) 무기 필러는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
경화물의 방열성을 한층 더 높이는 관점에서는, (E) 무기 필러의 열 전도율은 바람직하게는 10W/m·K 이상, 보다 바람직하게는 15W/m·K 이상, 더욱 바람직하게는 20W/m·K 이상이다. (E) 무기 필러의 열 전도율의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 열 전도율이 300W/m·K 정도인 무기 필러는 널리 알려져 있고, 또한 열 전도율이 200W/m·K 정도인 무기 필러는 용이하게 입수할 수 있다.
경화물의 방열성을 효과적으로 높이는 관점에서는, (E) 무기 필러는 알루미나, 질화알루미늄 또는 탄화규소인 것이 바람직하다. 이들의 바람직한 무기 필러를 사용하는 경우에, 이들 무기 필러는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다. (E) 무기 필러로서, 상기 이외의 무기 필러를 적절히 사용해도 된다.
(E) 무기 필러는 구상이다. 구상이란, 종횡비(긴 직경/ 짧은 직경)가 1 이상 2 이하인 것을 말한다.
(E) 무기 필러의 평균 입자 직경은 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 바람직하게는 150㎛ 이하이다. (E) 무기 필러의 평균 입자 직경이 상기 하한 이상이면, (E) 무기 필러를 고밀도로 용이하게 충전할 수 있다. (E) 무기 필러의 평균 입자 직경이 상기 상한 이하이면, 반도체 소자 보호용 재료의 도포성이 한층 더 높아진다.
상기 「평균 입자 직경」이란, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 부피 평균에서의 입도 분포 측정 결과로부터 구해지는 평균 입자 직경이다.
상기 반도체 소자 보호용 재료 100중량% 중, (E) 무기 필러의 함유량은 바람직하게는 60중량% 이상, 보다 바람직하게는 70중량% 이상, 더욱 바람직하게는 80중량% 이상, 특히 바람직하게는 82중량% 이상, 바람직하게는 92중량% 이하, 보다 바람직하게는 90중량% 이하이다. (E) 무기 필러의 함유량이 상기 하한 이상이면 경화물의 방열성이 한층 더 높아진다. (E) 무기 필러의 함유량이 상기 상한 이하이면, 반도체 소자 보호용 재료의 도포성이 한층 더 높아진다.
((F) 커플링제)
상기 반도체 소자 보호용 재료는 (F) 커플링제를 포함하는 것이 바람직하다. (F) 커플링제의 사용에 의해, 반도체 소자 보호용 재료의 경화물의 내습성이 한층 더 높아진다. (F) 커플링제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 반도체 소자 보호용 재료 100중량% 중, (F) 커플링제의 함유량은 바람직하게는 0.1중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.3중량% 이상, 바람직하게는 2중량% 이하, 보다 바람직하게는 1중량% 이하이다. (F) 커플링제의 함유량이 상기 하한 이상이면, 반도체 소자 보호용 재료의 경화물의 내습성이 한층 더 높아진다. (F) 커플링제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 반도체 소자 보호용 재료의 도포성이 한층 더 높아진다.
상기 (F) 커플링제는 100℃에서의 중량 감소가 10중량% 이하인 실란 커플링제, 100℃에서의 중량 감소가 10중량% 이하인 티타네이트 커플링제, 또는 100℃에서의 중량 감소가 10중량% 이하인 알루미네이트 커플링제를 포함하는 것이 바람직하다. 이들의 바람직한 실란 커플링제를 사용하는 경우에, 이들 실란 커플링제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
100℃에 있어서의 중량 감소가 10중량% 이하이면, 경화 중에 (F) 커플링제의 휘발이 억제되어, 반도체 소자에 대한 습윤성이 한층 더 높아지고, 경화물의 방열성이 한층 더 높아진다.
또한, 100℃에 있어서의 중량 감소는 적외 수분계(게쯔토가가꾸겡뀨쇼사 제조 「FD-720」)를 사용하여, 50℃/분의 승온 속도로 100℃까지 승온하고, 10분 후의 중량 감소를 측정함으로써 구할 수 있다.
(다른 성분)
상기 반도체 소자 보호용 재료는, 필요에 따라서, 카르나우바 왁스 등의 천연 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 합성 왁스, 스테아르산이나 스테아르산아연 등의 고급 지방산 및 그의 금속염류 또는 파라핀 등의 이형제; 카본 블랙, 벵갈라 등의 착색제; 브롬화에폭시 수지, 삼산화안티몬, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 붕산아연, 몰리브덴산아연, 포스파젠 등의 난연제; 산화비스무트 수화물 등의 무기 이온교환체; 실리콘 오일, 실리콘 고무 등의 저응력화 성분; 산화 방지제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
상기 반도체 소자 보호용 재료는 폴리에틸렌 왁스 등의 합성 왁스를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 반도체 소자 보호용 재료 100중량% 중, 폴리에틸렌 왁스 등의 합성 왁스의 함유량은 바람직하게는 0.1중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.2중량% 이상, 바람직하게는 2중량% 이하, 보다 바람직하게는 1중량% 이하이다.
(반도체 소자 보호용 재료의 기타 상세 및 반도체 장치)
상기 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 도포해서 사용된다. 상기 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자와 다른 접속 대상 부재 사이에 배치되어, 상기 반도체 소자와 상기 다른 접속 대상 부재를 박리하지 않도록 접착 및 고정하는 경화물을 형성하는 것과는 다르다. 상기 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자의 표면을 피복하는 피복 재료인 것이 바람직하다. 상기 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자의 측면 위에 도포되지 않는 것이 바람직하다. 상기 반도체 소자 보호용 재료는 상기 반도체 소자를 밀봉하기 위한 재료와는 다른 것이 바람직하고, 상기 반도체 소자를 밀봉하기 위한 밀봉제가 아닌 것이 바람직하다. 상기 반도체 소자 보호용 재료는 언더필재가 아닌 것이 바람직하다. 상기 반도체 소자가 제2 표면측에 제1 전극을 갖고, 상기 반도체 소자 보호용 재료는 상기 반도체 소자의 상기 제2 표면측과는 반대의 제1 표면 위에 도포되어 사용되는 것이 바람직하다. 상기 반도체 소자 보호용 재료는, 반도체 장치에 있어서, 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하기 위해 적절하게 사용된다. 상기 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하기 위해 적절하게 사용되고, 또한 상기 경화물의 상기 반도체 소자측과는 반대의 표면 위에 보호 필름을 배치하여, 반도체 장치를 얻기 위해서 적절하게 사용된다.
상기 반도체 소자 보호용 재료를 도포하는 방법으로서는, 디스펜서에 의한 도포 방법, 스크린 인쇄에 의한 도포 방법 및 잉크젯 장치에 의한 도포 방법 등을 들 수 있다. 상기 반도체 소자 보호용 재료는 디스펜서, 스크린 인쇄, 진공 스크린 인쇄 또는 잉크젯 장치에 의한 도포 방법에 의해 도포되어 사용되는 것이 바람직하다. 도포가 용이하고, 또한 경화물 중에 공극을 한층 더 발생하기 어렵게 하는 관점에서는, 상기 반도체 소자 보호용 재료는 디스펜서에 의해 도포되어 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반도체 장치는 반도체 소자와, 상기 반도체 소자의 제1 표면 위에 배치된 경화물을 구비한다. 본 발명에 따른 반도체 장치에서는, 상기 경화물이, 상술한 반도체 소자 보호용 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있다.
상기 반도체 소자 보호용 재료는 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하고, 또한 상기 경화물의 상기 반도체 소자측과는 반대의 표면 위에 보호 필름을 배치하여, 반도체 장치를 얻기 위해서 사용되거나, 또는 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하고, 또한 상기 경화물의 상기 반도체 소자측과는 반대의 표면이 노출되어 있는 반도체 장치를 얻기 위해서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 보호 필름은 전자 부품 등의 사용 전에 사용되어 있어도 되고, 전자 부품 등의 사용 시에 박리되어도 된다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 반도체 소자 보호용 재료를 사용한 반도체 장치를 나타내는 부분 절결 정면 단면도이다.
도 1에 도시하는 반도체 장치(1)는 반도체 소자(2)와, 반도체 소자(2)의 제1 표면(2a) 위에 배치된 경화물(3)을 구비한다. 경화물(3)은 상술한 반도체 소자 보호용 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있다. 경화물(3)은 반도체 소자(2)의 제1 표면(2a) 위의 일부 영역에 배치되어 있다.
반도체 소자(2)는 제1 표면(2a)측과는 반대의 제2 표면(2b)측에, 제1 전극(2A)을 갖는다. 반도체 장치(1)는 접속 대상 부재(4)를 더 구비한다. 접속 대상 부재(4)는 표면(4a)에 제2 전극(4A)을 갖는다. 반도체 소자(2)와 접속 대상 부재(4)란, 다른 경화물(5)(접속부)을 개재해서 접착 및 고정되어 있다. 반도체 소자(2)의 제1 전극(2A)과, 접속 대상 부재(4)의 제2 전극(4A)이 대향하고 있고, 도전성 입자(6)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 제1 전극(2A)과 제2 전극(4A)이 접촉함으로써, 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 경화물(3)은 반도체 소자(2)의 제1 전극(2A)이 배치되어 있는 측과 반대측의 제1 표면(2a) 위에 배치되어 있다.
경화물(3)의 반도체 소자(2)측과는 반대의 표면 위에, 보호 필름(7)이 배치되어 있다. 그에 의해, 경화물(3)에 의해 방열성 및 반도체 소자의 보호성을 높일뿐만 아니라, 보호 필름(7)에 의해서도, 반도체 소자의 보호성을 한층 더 높일 수 있다. 경화물(3)은 상술한 조성을 가지고 얻어지고 있기 때문에, 경화물(3)의 보호 필름(7)에 대한 부착을 억제할 수 있다.
상기 접속 대상 부재로서는, 유리 기판, 유리 에폭시 기판, 플렉시블 프린트 기판 및 폴리이미드 기판 등을 들 수 있다.
반도체 소자의 표면 위에 있어서, 반도체 소자 보호용 재료의 경화물의 두께는 바람직하게는 400㎛ 이상, 보다 바람직하게는 500㎛ 이상, 바람직하게는 2000㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1900㎛ 이하이다. 반도체 소자 보호용 재료의 경화물의 두께는 반도체 소자의 두께보다 얇아도 된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 반도체 소자 보호용 재료를 사용한 반도체 장치를 나타내는 부분 절결 정면 단면도이다.
도 2에 도시하는 반도체 장치(1X)는 반도체 소자(2)와, 반도체 소자(2)의 제1 표면(2a) 위에 배치된 경화물(3X)을 구비한다. 경화물(3X)은 상술한 반도체 소자 보호용 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있다. 경화물(3X)은 반도체 소자(2)의 제1 표면(2a) 위의 전체의 영역에 배치되어 있다. 경화물(3X)의 반도체 소자(2)측과는 반대의 표면 위에, 보호 필름은 배치되어 있지 않다. 경화물(3X)의 반도체 소자(2)측과는 반대의 표면은 노출되어 있다.
상기 반도체 장치에서는, 상기 경화물의 상기 반도체 소자측과는 반대의 표면 위에, 보호 필름이 배치되어 있거나, 또는 상기 경화물의 상기 반도체 소자측과는 반대의 표면이 노출되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 도 1, 2에 나타내는 구조는 반도체 장치의 일례에 지나지 않으며, 반도체 소자 보호용 재료의 경화물의 배치 구조 등은 적절히 변형될 수 있다.
반도체 소자 보호용 재료의 경화물의 열 전도율은 특별히 한정되지 않지만, 1.8W/m·K 이상인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예를 드는 것에 의해, 본 발명을 명백하게 한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
이하의 재료를 사용하였다.
(A) 가요성 에폭시 화합물
EX-821(n=4)(나가세켐텍스사 제조, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 에폭시 당량: 185)
EX-830(n=9)(나가세켐텍스사 제조, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 에폭시 당량: 268)
EX-931(n=11)(나가세켐텍스사 제조, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 에폭시 당량: 471)
EX-861(n=22)(나가세켐텍스사 제조, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 에폭시 당량: 551)
PB3600(다이셀사 제조, 폴리부타디엔 변성 에폭시 수지)
(B) 가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물
jER828(미쯔비시가가꾸사 제조, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 에폭시 당량: 188)
jER834(미쯔비시가가꾸사 제조, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 연화점: 30℃, 에폭시 당량: 255)
(C) 23℃에서 액상인 경화제
후지큐어 7000(후지가세이사 제조, 23℃에서 액상, 아민 화합물)
MEH-8005(메이와가세이사 제조, 23℃에서 액상, 알릴페놀노볼락 화합물)
(C') 그 밖의 경화제
TD-2131(DIC사 제조, 23℃에서 고체상, 페놀노볼락 화합물)
(D) 경화 촉진제
SA-102(산아프로사 제조, DBU 옥틸산염)
(E) 열 전도율이 10W/m·K 이상이고 또한 구상인 무기 필러
FAN-f05(후루까와덴시사 제조, 질화알루미늄, 열 전도율: 100W/m·K, 구상, 평균 입자 직경: 6㎛)
FAN-f50(후루까와덴시사 제조, 질화알루미늄, 열 전도율: 100W/m·K, 구상, 평균 입자 직경: 30㎛)
CB-P05(쇼와덴꼬사 제조, 산화알루미늄, 열 전도율: 20W/m·K, 구상, 평균 입자 직경: 4㎛)
CB-P40(쇼와덴꼬사 제조, 산화알루미늄, 열 전도율: 20W/m·K, 구상, 평균 입자 직경: 44㎛)
SSC-A15(시나노덴끼세이렌사 제조, 질화규소, 열 전도율: 100W/m·K, 구상, 평균 입자 직경: 19㎛)
SSC-A30(시나노덴끼세이렌사제, 질화규소, 열 전도율: 100W/m·K, 구상, 평균 입자 직경: 34㎛)
(E') 그 밖의 무기 필러
HS-306(마이크론사 제조, 산화규소, 열 전도율: 2W/m·K, 구상, 평균 입자 직경: 2.5㎛)
HS-304(마이크론사 제조, 산화규소, 열 전도율: 2W/m·K, 구상, 평균 입자 직경: 25㎛)
(F) 커플링제
KBM-403(신에쯔가가꾸고교사 제조, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 100℃에 있어서의 중량 감소: 10중량%를 초과한다)
A-LINK599(momentive사 제조, 3-옥타노일티오-1-프로필트리에톡시실란, 100℃에 있어서의 중량 감소: 10중량% 이하)
TOG(IPA 커트)(닛본소다사 제조, 티타늄-i-프로폭시옥틸렌글리콜레이트, 100℃에 있어서의 중량 감소: 10중량% 이하)
AL-M(아지노모또파인테크노사 제조, 아세트알콕시알루미늄디이소프로필레이트, 100℃에 있어서의 중량 감소: 10중량% 이하)
(기타 성분)
하이왁스 200PF(미쯔이가가꾸사제, 폴리에틸렌 왁스)
(실시예 1)
EX-821(n=4)을 6.5중량부, jER828을 2.5중량부, 후지큐어 7000을 5중량부, SA-102를 0.5중량부, CB-P05를 42.5중량부, CB-P40을 42.5중량부 및 하이왁스 200PF를 0.5중량부 혼합하고, 탈포를 행하여, 반도체 소자 보호용 재료를 얻었다.
(실시예 2 내지 15 및 비교예 1 내지 4)
배합 성분의 종류 및 배합량을 하기의 표 1, 2에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 반도체 소자 보호용 재료를 얻었다.
(평가)
(1) 25℃에 있어서의 점도의 측정
B형 점도계(도끼산교사 제조 「TVB-10형」)를 사용해서 반도체 소자 보호용 재료의 25℃에 있어서의 10rpm에서의 점도(mPa·s)를 측정하였다.
(2) 열 전도율
얻어진 반도체 소자 보호용 재료를 150℃에서 2시간 가열하고, 경화시켜서, 100㎜×100㎜×두께 50㎛의 경화물을 얻었다. 이 경화물을 평가 샘플로 하였다.
얻어진 평가 샘플의 열 전도율을, 교또덴시고교사 제조 열 전도율계 「신속 열 전도율계 QTM-500」을 사용하여 측정하였다.
(3) 도포성
얻어진 반도체 소자 보호용 재료를 디스펜서 장치(무사시엔지니어링사 제조 「SHOTMASTER-300」)로부터, 폴리이미드 필름에 직경 5㎜, 높이 2㎜가 되도록 직접 토출한 후, 반도체 소자 보호용 재료를 150℃에서 2시간 가열해서 경화시켰다. 경화 후의 반도체 소자 보호용 재료의 형상으로부터 도포성을 하기의 기준으로 판정하였다.
[도포성의 판정 기준]
○: 직경 5.3㎜ 이상, 높이 1.8㎜ 미만(유동성 있음)
△: 직경 5㎜를 초과하고, 5.3㎜ 미만, 높이 1.8㎜를 초과하고, 2㎜ 미만(유동성 조금 있음)
×: 직경 5㎜, 높이 2㎜인 상태 그대로(유동성 없음)
(4) 내습성
얻어진 반도체 소자 보호용 재료를 150℃에서 2시간 가열하고, 경화시켜서, 100㎜×100㎜×두께 50㎛의 경화물을 얻었다. 이 경화물을 평가 샘플로 하였다.
얻어진 평가 샘플을 DSM-8104(히오끼덴끼사 제조, 디지털 초절연/미소 전류계), 평판 시료용 전극 SME-8310(히오끼덴끼사 제조)을 사용해서 부피 저항률을 측정하였다.
이어서, 프레셔 쿠커 시험을 고도 가속 수명 시험 장치 EHS-211(에스펙사 제조)로 행하였다. 121℃, 습도 100%RH 및 2atm의 조건에서 24시간 방치하고, 다음으로 23℃ 및 습도 50%RH의 환경에서 24시간 방치한 후, 부피 저항률을 측정하였다. 프레셔 쿠커 시험 전후의 부피 저항률의 저하율을 계산하여, 내습성을 하기의 기준으로 판정하였다.
[내습성의 판정 기준]
○: 시험 전후의 부피 저항률의 저하율이 10% 이하
△: 시험 전후의 부피 저항률의 저하율이 10%를 초과하고, 20% 이하
×: 시험 전후의 부피 저항률의 저하율이 20%를 초과한다
(5) 접착력(다이 전단 강도)
폴리이미드 기판 위에, 접착 면적이 3㎜×3㎜가 되도록 반도체 소자 보호용 재료를 도포하고, 한 변이 1.5㎜인 사각형의 Si 칩을 놓아, 테스트 샘플을 얻었다.
얻어진 테스트 샘플을 150℃에서 2시간 가열하여, 반도체 소자 보호용 재료를 경화시켰다. 이어서, 다이 전단 시험기(아크테크사 제조 「DAGE4000」)를 사용하여, 300㎛/초의 속도로, 25℃에서의 다이 전단 강도를 평가하였다.
[다이 전단 강도의 판정 기준]
○: 다이 전단 강도가 10N 이상
△: 다이 전단 강도가 6N 이상 10N 미만
△△: 다이 전단 강도가 5N 이상 6N 미만
×: 다이 전단 강도가 5N 미만
(6) 점착성(보호 필름 부착성)
얻어진 반도체 소자 보호용 재료를 150℃에서 2시간 가열하고, 경화시켜서, 100㎜×100㎜×두께 50㎛의 경화물을 얻었다. 이 경화물을 평가 샘플로 하였다.
얻어진 평가 샘플을 23℃ 및 습도 50%RH의 분위기 하에서 24시간 방치하였다. 24시간 방치 후 즉시, 평가 샘플의 표면 점착성을, 점착성 시험기 TA-500(UBM사 제조)을 사용해서 점착성을 측정하였다.
[점착성의 판정 기준]
○: 응력이 50gf/㎠ 미만
△: 응력이 50gf/㎠ 이상 100gf/㎠ 미만
×: 응력이 100gf/㎠ 이상
(7) 필름 휨
얻어진 반도체 소자 보호용 재료를 디스펜서 장치(무사시엔지니어링사 제조 「SHOTMASTER-300」)로부터, 폴리이미드 필름에 세로 20㎜, 가로 100㎜, 높이 10㎜가 되도록 직접 토출한 후, 반도체 소자 보호용 재료를 150℃에서 2시간 가열해서 경화시켰다. 경화 후에 폴리이미드 필름의 휨을 육안으로 확인하고, 필름 휨을 하기의 기준으로 판정하였다.
[필름 휨의 판정 기준]
○: 폴리이미드 필름의 휨 없음
×: 폴리이미드 필름의 휨 발생
(8) 내열성
얻어진 반도체 소자 보호용 재료를 150℃에서 2시간 가열하고, 경화시켜서, 100㎜×100㎜×두께 50㎛의 경화물을 얻었다. 이 경화물을 평가 샘플로 하였다.
얻어진 평가 샘플을 DSM-8104(히오끼덴끼사 제조, 디지털 초절연/미소 전류계), 평판 시료용 전극 SME-8310(히오끼덴끼사 제조)을 사용해서 부피 저항률의 측정을 측정하였다.
이어서, 180℃에서 100시간 방치하고, 다음에 23℃ 및 습도 50%RH의 환경에서 24시간 방치한 후, 부피 저항률을 측정하였다. 내열 시험 전후의 부피 저항률의 저하율을 계산하여, 내열성을 하기의 기준으로 판정하였다.
[내열성의 판정 기준]
○: 시험 전후의 부피 저항률의 저하율이 10% 이하
△: 시험 전후의 부피 저항률의 저하율이 10%를 초과하고, 20% 이하
×: 시험 전후의 부피 저항률의 저하율이 20%를 초과한다
조성 및 결과를 하기의 표 1, 표 2에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
1, 1X : 반도체 장치
2 : 반도체 소자
2a : 제1 표면
2b : 제2 표면
2A : 제1 전극
3, 3X : 경화물
4 : 접속 대상 부재
4a : 표면
4A : 제2 전극
5 : 다른 경화물
6 : 도전성 입자
7 : 보호 필름

Claims (10)

  1. 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 도포하여, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하기 위해 사용되는 반도체 소자 보호용 재료이며,
    반도체 소자와 다른 접속 대상 부재 사이에 배치되어, 상기 반도체 소자와 상기 다른 접속 대상 부재를 박리하지 않도록 접착 및 고정하는 경화물을 형성하는 것과는 다르며, 가요성 에폭시 화합물과,
    가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물과,
    23℃에서 액상인 경화제와,
    경화 촉진제와,
    열전도율이 10W/m·K 이상이고 또한 구상인 무기 필러를 포함하는, 반도체 소자 보호용 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경화제가 알릴페놀노볼락 화합물인, 반도체 소자 보호용 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가요성 에폭시 화합물이, 알킬렌글리콜기가 9이상 반복된 구조 단위를 갖는 폴리알킬렌글리콜디글리시딜에테르인, 반도체 소자 보호용 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성 에폭시 화합물 100중량부에 대해, 상기 가요성 에폭시 화합물과는 다른 에폭시 화합물의 함유량이 10중량부 이상 100 중량부 이하인, 반도체 소자 보호용 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 필러가, 알루미나, 질화알루미늄 또는 탄화규소인, 반도체 소자 보호용 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 100℃에서의 중량 감소가 10중량% 이하인 실란 커플링제, 100℃에서의 중량 감소가 10중량% 이하인 티타네이트 커플링제, 또는 100℃에서의 중량 감소가 10중량% 이하인 알루미네이트 커플링제를 포함하는, 반도체 소자 보호용 재료.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 반도체 소자를 보호하기 위해서, 상기 반도체 소자의 표면 위에 경화물을 형성하고, 또한 상기 경화물의 상기 반도체 소자측과는 반대의 표면 위에 보호 필름을 배치하여, 반도체 장치를 얻기 위해서 사용되는, 반도체 소자 보호용 재료.
  8. 반도체 소자와,
    상기 반도체 소자의 제1 표면 위에 배치된 경화물을 구비하고,
    상기 경화물이, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 소자 보호용 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있는 반도체 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 반도체 소자가 상기 제1 표면측과는 반대의 제2 표면측에 제1 전극을 갖고, 상기 반도체 소자의 제1 전극이, 제2 전극을 표면에 갖는 접속 대상 부재에 있어서의 상기 제2 전극과 전기적으로 접속되어 있는 반도체 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 경화물의 상기 반도체 소자측과는 반대의 표면 위에 보호 필름이 배치되어 있는 반도체 장치.
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