KR20190084844A - 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법 - Google Patents

접착 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

접착 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법을 개시한다. 이 접착 필름은, 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지; 열경화성 수지; 및 무수물을 포함한다.

Description

접착 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법{Adhesive film for Electric device and method of fabricating a semiconductor package using the same}
본 발명은 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 패키지 분야에서 패키지 기판 상에 반도체 칩을 실장하기 위해 와이어를 이용한 와이어 본딩 방식이나 솔더볼을 이용한 플립칩 본딩 방식이 적용되고 있다. 플립칩 본딩 방식의 일 변형예로, 비도전성 접착 소재(Non-conductive adhesive material) 또는 이방성 도전 접착 소재 (Anisotropic conductive adhesive material)를 이용해 솔더를 매개체로 한 전기적 연결 및 접착력을 얻는 방식이 있다. 패키지 기판과 반도체 칩 사이에 비도전성 접착 소재 또는 이방성 도전 접착 소재를 개재한 상태로 압력과 열을 가해 상기 패키지 기판 상에 상기 반도체 칩을 실장할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플럭스 기능을 가지는 동시에 제조하기가 용이한 접착 필름을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신뢰성이 향상된 반도체 패키지의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 개념에 따른 접착 필름은, 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지; 열경화성 수지; 및 무수물을 포함한다.
상기 열가소성 수지는 20~70wt%로 포함되고, 상기 무수물은 1~70wt%로 포함될 수 있다.
상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올, 페녹시수지, 폴리아크릴산 및 폴리에틸 아크릴산 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 또는 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 폴리스티렌, 폴리메타메틸아클릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이소부틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 피리딘, 폴리카프로락톤, 폴리부타디엔, 폴리디메틸실록산, 폴리이소부틸렌, 폴리이소프로펜, 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리비닐 클로라이드 중 선택되는 적어도 하나의 고분자의 말단이나 메인 체인에 히드록실기가 치환된 것일 수 있다.
상기 열경화성 수지는 말레이미드, 에폭시, 페녹시, 비스말레이미드(bismaleimide), 불포화 폴리에스테르, 우레탄, 우레아, 페놀-포름알데히드, 가황고무, 멜라민 수지, 폴리이미드, 에폭시 노볼락 수지, 및 시아네이트 에스테르 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 무수물은 나딕 말레익 무수물, 도데실 숙시닉 무수물, 말레 무수물, 숙신 무수물, 메틸 테트라하이드로 프탈 무수물, 헥사하이드로 프탈 무수물, 테트라하이드로 프탈 무수물, 피로멜리틱 무수물, 사이클로헥산디카르복실 무수물, 1,2,4-벤젠트리카르복실 무수물, 및 벤조페논-3,3',4,4'-테트라카르복실 디무수물 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 접착 필름은 절연 필러를 더 포함할 수 있으며, 상기 절연 필러는 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지, 상기 열경화성 수지 및 상기 무수물을 합한 중량에 대하여 0~90 wt%로 포함될 수 있다.
상기 절연 필러는 실리카, 황산바륨, 알루미나, 점토, 고령토, 활석, 망간산화물, 아연산화물, 탄산칼슘, 티타늄산화물, 운모, 규회석 및 현무암 중에 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 개념에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은, 접착 필름을 제조하는 단계; 도전 패드를 포함하는 패키지 기판 상에 상기 접착 필름을 올려놓는 단계; 솔더볼이 부착된 반도체 칩을 상기 접착 필름에 올려놓는 단계; 및 가열 공정을 진행하여 상기 솔더볼을 상기 도전 패드에 부착시키고, 상기 접착 필름을 경화하는 단계를 포함한다.
상기 접착 필름을 제조하는 단계는, 히드록시기를 포함하는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 무수물 및 유기 용매를 포함하는 접착 조성물을 제조하는 단계; 이형 필름 상에 상기 접착 조성물을 코팅하는 단계; 상기 유기 용매를 제거하는 단계; 및 상기 이형 필름을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가열 공정은 100~300℃의 온도에서 진행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 접착 필름은 플럭스 기능을 할 수 있다. 또한 상기 접착 필름을 경화시켜 형성된 언더필의 기계적, 화학적 및 열적 물성이 보다 우수해져 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들에 따른 접착 필름은 별도의 저분자 플럭스제를 포함하지 않으므로 접착 필름 제조과정을 단순화시키는 동시에 저분자 플럭스제의 사용에 따른 문제들을 해결할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은 상기 접착 필름을 이용하여 패키지 과정을 정밀하게 조절할 수 있고 공정을 단순화시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예들에 따른 접착 필름을 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 공정단면도들이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 개념에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 제조예 1에 따른 접착 필름을 가열하면서 NMR 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제조예 1에 따른 접착 필름을 가열하여 형성된 언더필과 종래의 접착필름을 가열하여 형성된 언더필의 유리전이온도와 영률을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제조예 1에 따른 접착 필름을 이용하여 반도체 패키지를 제조한 후에 반도체 패키지의 일부분의 단면을 나타내는 SEM 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 개념에 따른 접착 필름은, 히드록실기(hydroxyl, OH-)를 포함하는 열가소성 수지; 열경화성 수지; 및 무수물(anhydride)을 포함한다. 상기 열가소성 수지는 20~70wt%로 포함되고, 상기 무수물은 1~70wt%로 포함될 수 있다. 상기 열경화성 수지는 10~79wt%로 포함될 수 있다.
상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 자체적으로 히드록실기를 포함하는 고분자로써, 예를 들면 폴리에틸렌옥사이드 (polyethyelenoxide), 폴리비닐알코올 (polyvinyl alcohol), 페녹시수지 (phenoxy resin), 폴리아크릴산 (polyacrylic acid) 및 폴리에틸 아크릴산(polyethyl acrylic acid) 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 상기 열가소성 수지의 반복 단위(n)는 바람직하게는 10~10000이다.
또는 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 열가소성 수지의 말단이나 메인체인에 존재하는 수소가 히드록실기로 치환된 것일 수 있다. 구체적인 예로써, 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 폴리스티렌 (polystyrene), 폴리메타메틸아클릴레이트 (polymethamethylacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate), 폴리이소부틸 메타크릴레이트 (polyisobutyl methacrylate), 폴리비닐 피리딘 (polyvinyl piridine), 폴리카프로락톤 (polycaprolactone), 폴리부타디엔 (polybutadiene), 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane), 폴리이소부틸렌 (polyisobutylene), 폴리이소프로펜 (polyisoprene), 폴리카르보네이트 (polycarbonate), 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리에틸렌 (polyethylene) 및 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride) 중 선택되는 적어도 하나의 고분자의 말단이나 메인 체인의 수소가 히드록실기가 치환된 것일 수 있다.
상기 열경화성 수지로 분자량 50~1000g/mol의 열경화성 수지 단량체들이 사용될 수 있다. 상기 열경화성 수지는 바람직하게는 100~300℃에서 경화반응이 시작될 수 있다. 상기 열경화성 수지는 예를 들면 말레이미드(maleimide), 에폭시(epoxy), 페녹시(phenoxy), 비스말레이미드(bismaleimide), 불포화 폴리에스테르(unsaturatedpolyester), 우레탄(urethane),우레아(urea),페놀-포름알데히드(phenol-formaldehyde), 가황고무(vulcanized rubber),멜라민 수지(melamine resin), 폴리이미드(polyimide), 에폭시 노볼락 수지(epoxy novolac resin), 및 시아네이트 에스테르(cyanate ester) 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 무수물은 나딕 말레익 무수물(nadic maleic anhydride), 도데실 숙시닉 무수물(dodecyl succinnicanhydride), 말레 무수물(maleic anhydride), 숙신 무수물(succinicanhydride), 메틸 테트라하이드로 프탈 무수물(metyl tetrahydro phthalic anhydride), 헥사하이드로 프탈 무수물(hexahydro phthalic anhydirde), 테트라하이드로 프탈 무수물(tetrahydro phthalic anhydride), 피로멜리틱 무수물(pyromellitic dianhydride), 사이클로헥산디카르복실 무수물(cyclohexanedicarboxylic anhydride), 1,2,4-벤젠트리카르복실 무수물(1,2,4-benzenetricarboxylic anhydride), 및 벤조페논-3,3',4,4'-테트라카르복실 디무수물(benzopenone-3,3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride) 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 접착 필름은 열적, 기계적 물성의 향상을 위하여 절연 필러를 더 포함할 수 있다. 상기 절연 필러는 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지, 상기 열경화성 수지 및 상기 무수물을 합한 중량에 대하여 0~90 wt%로 포함될 수 있다.
상기 절연 필러는 실리카, 황산바륨, 알루미나, 점토, 고령토, 활석, 망간산화물, 아연산화물, 탄산칼슘, 티타늄산화물, 운모, 규회석 및 현무암 중에 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 접착 필름을 제조하는 과정은 히드록시기를 포함하는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 무수물 및 유기 용매를 포함하는 접착 조성물을 제조하는 단계; 이형 필름 상에 상기 접착 조성물을 코팅하는 단계; 상기 유기 용매를 제거하는 단계; 및 상기 이형 필름을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예들에 따른 접착 필름을 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 공정단면도들이다.
도 1a를 참조하면, 이형 필름(1) 상에 접착 조성물(3a)을 코팅한다. 상기 접착 조성물(3a)은 위에서 설명한 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지, 상기 열경화성 수지 및 상기 무수물을 유기 용매에 넣고 혼합하여 제조될 수 있다. 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지, 상기 열경화성 수지 및 상기 무수물은 상기 유기 용매에 용해될 수 있다. 상기 유기 용매는 예를 들면 THF(Tetrahydrofuran), 클로로포름(chloroform), 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 프로판올(propanol), 아세톤(acetone), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene) 및 디에틸 에테르(diethyl ether) 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 접착 조성물(3a)에 위에서 설명한 절연 필러를 더 추가할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 상기 접착 조성물(3a)을 상기 이형 필름(1) 상에 코팅한 후에 상기 접착 조성물(3a) 내에 포함되어 있는 상기 유기 용매를 증발/휘발시킬 수 있다. 이 과정은 예를 들면 상온에서 진행될 수 있다. 이로 인해 접착 필름(3b)이 형성될 수 있다.
도 1c를 참조하면, 상기 이형 필름(1)을 상기 접착 필름(3b)으로부터 분리할 수 있다. 이로 인해 접착 필름(3b)을 얻을 수 있다.
다음은 구체적인 제조예들을 살펴보기로 한다.
<제조예 1>
본 제조예 1에서, 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 히드록실기로 치환된 폴리디메틸실록산이고, 상기 열경화성 수지는 말레이미드이고, 상기 무수물은 숙신 무수물을 사용할 수 있다. 유기 용매로 THF를 사용하고 이들을 섞어 필름 조성물을 형성할 수 있다. 이때 상기 말레이미드와 상기 숙신 무수물은 화학양론비 1:0.1~1:5.0으로 포함되고, 상기 히드록실기로 치환된 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 상기 열경화성 수지의 중량에 대하여 30-300phr로 포함될 수 있다. 여기에 추가로 절연 필러로 황산바륨을 0-90wt%로 첨가할 수 있다. 이렇게 제조된 필름 조성물을 이형 필름 위에 얇게 도포하고 상온에서 방치하여 유기 용매를 증발시키고 접착 필름을 제조할 수 있다.
<제조예 2>
본 제조예 2에서, 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 폴리비닐 알코올이고, 상기 열경화성 수지는 에폭시이고, 상기 무수물은 말레 무수물을 사용할 수 있다. 유기 용매로 THF를 사용하고 이들을 섞어 필름 조성물을 형성할 수 있다. 이때 상기 에폭시와 상기 말레 무수물은 화학양론비 1:0.2~1:7.0으로 포함되고, 상기 폴리비닐 알코올은 상기 열경화성 수지의 중량에 대하여 20-300phr로 포함될 수 있다. 여기에 추가로 절연 필러로 실리카를 0-90wt%로 첨가할 수 있다. 이렇게 제조된 필름 조성물을 이형 필름 위에 얇게 도포하고 상온에서 방치하여 유기 용매를 증발시키고 접착 필름을 제조할 수 있다.
<제조예 3>
본 제조예 3에서, 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 히드록실기로 치환된 폴리에틸렌 테레프탈레이트이고, 상기 열경화성 수지는 페놀-포름알데히드이고, 상기 무수물은 도데실 숙신 무수물을 사용할 수 있다. 유기 용매로 THF를 사용하고 이들을 섞어 필름 조성물을 형성할 수 있다. 이때 상기 페놀-포름알데히드와 상기 도데실 숙신 무수물은 화학양론비 1:0.1~1:8.0으로 포함되고, 상기 히드록실기로 치환된 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 상기 열경화성 수지의 중량에 대하여 20-300phr로 포함될 수 있다. 여기에 추가로 절연 필러로 황산바륨을 0-90wt%로 첨가할 수 있다. 이렇게 제조된 필름 조성물을 이형 필름 위에 얇게 도포하고 상온에서 방치하여 유기 용매를 증발시키고 접착 필름을 제조할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 개념에 따른 반도체 패키지의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 단면도들이다.
도 2를 참조하면, 패키지 기판(20)을 준비할 수 있다. 상기 패키지 기판(20)은 상면에 배치되는 상부 도전 패턴들(22)과 하면에 배치되는 하부 도전 패턴들(24)을 포함할 수 있다. 상기 패키지 기판(20)의 상면에 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 제조된 접착 필름(3b)을 위치시킬 수 있다. 상기 접착 필름(3b) 상에 제 1 솔더볼들(40)이 부착된 반도체 칩(30)을 위치시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 가열 공정을 진행하여 상기 제 1 솔더볼들(40)을 상기 상부 도전 패턴들(22)에 부착시키고 상기 접착 필름(3b)을 경화시켜 언더필(3c)을 형성할 수 있다. 상기 가열 공정은 100~300℃의 온도에서 진행될 수 있다. 상기 가열 공정에 의해 상기 접착 필름(3b) 내에서 다음의 화학반응들이 일어날 수 있다.
[반응식1]
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[반응식2]
Figure pat00002
[반응식3]
Figure pat00003
상기 반응식1에서 상기 무수물로 사이클로헥산디카르복실 무수물(b)을 예로 들어 도시하였다. 상기 반응식 1을 보면 상기 가열 공정에 의해 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지(a)는 상기 무수물(b)과 반응하여 카르복실기(-COOH)가 결합된 산(c)을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 산(c)은 상기 반응식2에서처럼 상기 제 1 솔더볼들(40)과 상기 상부 도전 패턴들(22)의 표면 상의 금속산화막(d)과 반응하여 상기 금속산화막(d)을 제거할 수 있다. 즉, 상기 접착 필름에서 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지(a)는 상기 무수물(b)와 반응하여 플럭스 기능을 할 수 있다. 또한 반응식 1에서 형성된 산(c)은 반응식 3에서처럼 에폭시(e)와 반응하여 거대분자(f)를 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 상기 경화반응에서 또는 최종 형성된 상기 언더필(3c) 내에서 매트릭스 역할을 할 수 있다. 이로 인해 최종 형성된 상기 언더필(3c)의 기계적, 화학적 및 열적 물성이 보다 우수해져 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
반도체 패키지의 크기가 작아짐에 따라 비도전성 접착 소재 또는 이방성 도전 접착 소재를 페이스트 타입으로 사용하는 것이 사용양과 위치를 정확하게 조절하기 어려워 부적합하다. 그러나 본 발명에서는 접착 필름을 이용하므로, 사용양과 위치를 정확하게 조절하기 용이하다. 또한 본 발명의 접착 필름은 플럭스 기능을 가지므로, 플럭스제를 미리 도포시켜 산화막을 제거하고 세정공정을 진행하는 종래의 복잡한 과정을 생략할 수 있다. 따라서 본 발명의 접착 필름을 이용하여 반도체 패키지의 제조 과정을 단순화시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 접착 필름은 플럭스제를 배제할 수 있다. 본 발명에서는 열가소성 수지가 히드록실기를 포함하여 플럭스 기능을 할 수 있기에, 별도의 저분자 플럭스제를 추가할 필요가 없어 접착 필름을 제조하는 과정이 보다 간단하다. 또한 별도의 저분자 플럭스제를 포함하지 않으므로, 저분자 플럭스제가 언더필 내에서 분자량을 낮추거나 기계적, 화학적 및 열적 물성을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 후속으로 상기 반도체 칩(30)과 상기 패키지 기판(20)을 덮는 몰드막(60)을 형성할 수 있다. 상기 몰드막(60)은 EMC(Epoxy Molding compound)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 패키지 기판(20)의 하부 도전 패턴들(24)에 제 2 솔더볼들(70)을 부착시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제조예 1에 따른 접착 필름을 가열하면서 NMR(Nuclear Magnetic resonance) 분석한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 2.37ppm에서 산이 검출됨을 알 수 있다. 또한 가열 온도가 80℃에서 200℃로 가열함에 따라 2.37ppm에서 강도가 강해짐을 알 수 있다. 이로써 가열온도가 증가할수록 산의 검출량이 증가함을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 제조예 1에 따른 접착 필름을 가열하여 형성된 언더필(A1)과 종래의 접착필름을 가열하여 형성된 언더필(A1F)의 유리전이온도와 영률을 측정하여 나타낸 그래프이다. 종래의 접착 필름은 본 발명의 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지를 포함하지 않고, 열경화성 수지, 열경화제 및 저분자 플럭스제를 포함할 수 있다. 도 6을 살펴보면 본 발명의 제조예 1에 따른 접착 필름을 가열하여 형성된 언더필(A1)의 유리 전이 온도와 영률이 종래의 접착필름을 가열하여 형성된 언더필(A1F) 보다 높은 것을 알 수 있다. 이로써 본 발명의 접착 필름을 이용하여 형성된 언더필의 기계적, 화학적 및 열적 물성이 보다 향상됨을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 제조예 1에 따른 접착 필름을 이용하여 반도체 패키지를 제조한 후에 반도체 패키지의 일부분의 단면을 나타내는 SEM(Scanning Electrone Microscope) 사진이다. 도 7을 참조하면, 화살표로 표시된 부분들을 보면 제 1 솔더볼(40)의 표면이나 상부 도전 패턴(22)과 제 1 솔더볼(40) 간의 계면에 산화막이 없음을 알 수 있다. 이로써 제 1 솔더볼(40)과 상부 도전 패턴(22) 간의 완벽한 젖음(wetting)이 이루어졌음을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지;
    열경화성 수지; 및
    무수물을 포함하는 접착 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 20~70wt%로 포함되고,
    상기 무수물은 1~70wt%로 포함되는 접착 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올, 페녹시수지, 폴리아크릴산 및 폴리에틸 아크릴산 중 선택되는 적어도 하나인 접착 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 폴리스티렌, 폴리메타메틸아클릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이소부틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 피리딘, 폴리카프로락톤, 폴리부타디엔, 폴리디메틸실록산, 폴리이소부틸렌, 폴리이소프로펜, 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리비닐 클로라이드 중 선택되는 적어도 하나의 고분자의 말단이나 메인 체인에 히드록실기가 치환된 것을 특징으로 하는 접착 필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 말레이미드, 에폭시, 페녹시, 비스말레이미드(bismaleimide), 불포화 폴리에스테르, 우레탄, 우레아, 페놀-포름알데히드, 가황고무, 멜라민 수지, 폴리이미드, 에폭시 노볼락 수지, 및 시아네이트 에스테르 중 선택되는 적어도 하나인 접착 필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 무수물은 나딕 말레익 무수물, 도데실 숙시닉 무수물, 말레 무수물, 숙신 무수물, 메틸 테트라하이드로 프탈 무수물, 헥사하이드로 프탈 무수물, 테트라하이드로 프탈 무수물, 피로멜리틱 무수물, 사이클로헥산디카르복실 무수물, 1,2,4-벤젠트리카르복실 무수물, 및 벤조페논-3,3',4,4'-테트라카르복실 디무수물 중 선택되는 적어도 하나인 접착 필름.
  7. 제 1 항에 있어서,
    절연 필러를 더 포함하되,
    상기 절연 필러는 상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지, 상기 열경화성 수지 및 상기 무수물을 합한 중량에 대하여 0~90 wt%로 포함되는 접착 필름.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연 필러는 실리카, 황산바륨, 알루미나, 점토, 고령토, 활석, 망간산화물, 아연산화물, 탄산칼슘, 티타늄산화물, 운모, 규회석 및 현무암 중에 선택되는 적어도 하나인 접착 필름.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 히드록실기로 치환된 폴리디메틸실록산이고,
    상기 열경화성 수지는 말레이미드이고,
    상기 무수물은 숙신 무수물이고,
    상기 말레이미드와 상기 숙신 무수물은 화학양론비 1:0.1~1:5.0으로 포함되고,
    상기 히드록실기로 치환된 폴리디메틸실록산은 30-300phr로 포함되는 접착 필름.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 폴리비닐 알코올이고,
    상기 열경화성 수지는 에폭시이고,
    상기 무수물은 말레 무수물이고,
    상기 에폭시와 상기 말레 무수물은 화학양론비 1:0.2~1:7.0으로 포함되고,
    상기 폴리비닐 알코올은 20-300phr로 포함되는 접착 필름.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 히드록실기를 포함하는 열가소성 수지는 히드록실기로 치환된 폴리에틸렌 테레프탈레이트이고,
    상기 열경화성 수지는 페놀-포름알데히드이고,
    상기 무수물은 도데실 숙신 무수물이고,
    상기 페놀-포름알데히드와 상기 도데실 숙신 무수물은 화학양론비 1:0.1~1:8.0으로 포함되고,
    상기 히드록실기로 치환된 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 20-300phr로 포함되는 접착 필름.
  12. 접착 필름을 제조하는 단계;
    도전 패드를 포함하는 패키지 기판 상에 상기 접착 필름을 올려놓는 단계;
    솔더볼이 부착된 반도체 칩을 상기 접착 필름에 올려놓는 단계; 및
    가열 공정을 진행하여 상기 솔더볼을 상기 도전 패드에 부착시키고, 상기 접착 필름을 경화하는 단계를 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 접착 필름을 제조하는 단계는,
    히드록시기를 포함하는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 무수물 및 유기 용매를 포함하는 접착 조성물을 제조하는 단계;
    이형 필름 상에 상기 접착 조성물을 코팅하는 단계;
    상기 유기 용매를 제거하는 단계; 및
    상기 이형 필름을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유기 용매를 제거하는 단계 후에,
    상기 접착 필름 내에 상기 열가소성 수지는 20~70wt%로 포함되고, 상기 무수물은 1~70wt%로 포함되는 반도체 패키지의 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 히드록시기를 포함하는 열가소성 수지는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올, 페녹시수지, 폴리아크릴산 및 폴리에틸 아크릴산 중 선택되는 적어도 하나인 반도체 패키지의 제조 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 히드록시기를 포함하는 열가소성 수지는 폴리스티렌, 폴리메타메틸아클릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이소부틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 피리딘, 폴리카프로락톤, 폴리부타디엔, 폴리디메틸실록산, 폴리이소부틸렌, 폴리이소프로펜, 폴리카르보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리비닐 클로라이드 중 선택되는 적어도 하나의 고분자의 말단이나 메인 체인에 히드록시기가 치환된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지의 제조 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 에폭시, 페녹시, 비스말레이미드(bismaleimide), 불포화 폴리에스테르, 우레탄, 우레아, 페놀-포름알데히드, 가황고무, 멜라민 수지, 폴리이미드, 에폭시 노볼락 수지, 및 시아네이트 에스테르 중 선택되는 적어도 하나인 반도체 패키지의 제조 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 무수물은 나딕 말레익 무수물, 도데실 숙시닉 무수물, 말레 무수물, 숙신 무수물, 메틸 테트라하이드로 프탈 무수물, 헥사하이드로 프탈 무수물, 테트라하이드로 프탈 무수물, 피로멜리틱 무수물, 사이클로헥산디카르복실 무수물, 1,2,4-벤젠트리카르복실 무수물, 및 벤조페논-3,3',4,4'-테트라카르복실 디무수물 중 선택되는 적어도 하나인 반도체 패키지의 제조 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 접착 조성물은 절연 필러를 더 포함하되,
    상기 절연 필러는 상기 히드록시기를 포함하는 열가소성 수지, 상기 열경화성 수지 및 상기 무수물을 합한 중량에 대하여 0~90 wt%로 포함되는 반도체 패키지의 제조 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 가열 공정은 100~300℃의 온도에서 진행되는 반도체 패키지의 제조 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008063410A (ja) * 2006-09-06 2008-03-21 Sumitomo Bakelite Co Ltd 樹脂組成物及び樹脂組成物を使用して作製した半導体装置
KR20100105756A (ko) * 2008-02-07 2010-09-29 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드 반도체용 필름, 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치
JP2013004872A (ja) * 2011-06-20 2013-01-07 Hitachi Chem Co Ltd 半導体装置の製造方法、フィルム状接着剤及び接着剤シート
KR20150090186A (ko) * 2012-12-27 2015-08-05 후지필름 가부시키가이샤 반도체 장치 제조용 가접착제, 그것을 사용한 접착성 지지체, 및 반도체 장치의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008063410A (ja) * 2006-09-06 2008-03-21 Sumitomo Bakelite Co Ltd 樹脂組成物及び樹脂組成物を使用して作製した半導体装置
KR20100105756A (ko) * 2008-02-07 2010-09-29 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드 반도체용 필름, 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치
JP2013004872A (ja) * 2011-06-20 2013-01-07 Hitachi Chem Co Ltd 半導体装置の製造方法、フィルム状接着剤及び接着剤シート
KR20150090186A (ko) * 2012-12-27 2015-08-05 후지필름 가부시키가이샤 반도체 장치 제조용 가접착제, 그것을 사용한 접착성 지지체, 및 반도체 장치의 제조방법

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