KR20200023312A - 밀봉용 수지 조성물, 반도체 패키지 및 반도체 패키지의 제조 방법 - Google Patents

밀봉용 수지 조성물, 반도체 패키지 및 반도체 패키지의 제조 방법 Download PDF

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히타치가세이가부시끼가이샤
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Abstract

에폭시 수지와, 경화제와, 충전재를 포함하고, 상기 에폭시 수지가 비스페놀형 에폭시 수지와, 상기 1,6-비스(글리시딜옥시)나프탈렌을 포함하고, 1,6-비스(글리시딜옥시)나프탈렌의 상기 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 10질량％ 내지 30질량％인, 밀봉용 수지 조성물.

Description

밀봉용 수지 조성물, 반도체 패키지 및 반도체 패키지의 제조 방법
본 발명은 밀봉용 수지 조성물, 반도체 패키지 및 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 플립 칩형의 반도체 실장 기술에 사용되는 액상 밀봉재(언더필재)의 주된 성능 개선의 방향성은, 반도체 패키지의 신뢰성을 높은 레벨로 유지하면서 배선 패턴의 파인 피치화에 대한 대응(주입성의 향상) 등의 여러 요구를 어떻게 충족할 것인가라는 것이었다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 비스페놀형 에폭시 수지에 아미노페놀 에폭시 수지를 특정량 배합함으로써 양호한 주입성과 밀봉 후의 필렛 크랙의 억제를 달성한 액상 밀봉재가 기재되어 있다.
국제 공개 제2016/093148호
근년, 반도체 패키지의 대형화가 진행함에 따라서 밀봉 면적도 증대하는 경향이 있다. 그에 수반하여, 패키지 내부에서 밀봉부와 기판 간에 발생하는 응력의 증대가 패키지의 신뢰성에 영향을 미칠 가능성이 높아지고 있다. 이 때문에, 패키지 내부에 발생하는 응력을 억제한다는 관점에서의 밀봉재의 설계가 이후 중요성이 증가될 것으로 생각된다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여, 주입성이 우수하고, 또한 패키지 내부에 발생하는 응력의 억제 효과가 우수한 밀봉용 수지 조성물, 그리고 이것을 사용하여 얻어지는 반도체 패키지 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제의 해결 수단에는, 이하의 실시 양태가 포함된다.
<1> 에폭시 수지와, 경화제와, 충전재를 포함하고, 상기 에폭시 수지가 비스페놀형 에폭시 수지와, 1,6-비스(글리시딜옥시)나프탈렌을 포함하고, 상기 1,6-비스(글리시딜옥시)나프탈렌의 상기 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 10질량％ 내지 30질량％인, 밀봉용 수지 조성물.
<2> 상기 비스페놀형 에폭시 수지가 비스페놀 F형 에폭시 수지를 포함하는, <1>에 기재된 밀봉용 수지 조성물.
<3> 상기 비스페놀형 에폭시 수지의 상기 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 20질량％ 이상 90질량％ 미만인, <1> 또는 <2>에 기재된 밀봉용 수지 조성물.
<4> 상기 에폭시 수지가 글리시딜아민형 에폭시 수지를 더 포함하는, <1> 내지 <3> 중 어느 한 항에 기재된 밀봉용 수지 조성물.
<5> 상기 글리시딜아민형 에폭시 수지가 3관능 이상의 글리시딜아민형 에폭시 수지를 포함하는, <4>에 기재된 밀봉용 수지 조성물.
<6> 상기 글리시딜아민형 에폭시 수지의 상기 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 10질량％ 내지 60질량％인, <4> 또는 <5> 중 어느 한 항에 기재된 밀봉용 수지 조성물.
<7> 지지체와, 상기 지지체 상에 배치된 반도체 소자와, 상기 반도체 소자를 밀봉하고 있는 <1> 내지 <6> 중 어느 한 항에 기재된 밀봉용 수지 조성물의 경화물을 갖는 반도체 패키지.
<8> 지지체와, 상기 지지체 상에 배치된 반도체 소자 사이의 공극을 <1> 내지 <6> 중 어느 한 항에 기재된 밀봉용 수지 조성물로 충전하는 공정과, 상기 밀봉용 수지 조성물을 경화하는 공정을 갖는 반도체 패키지의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 주입성이 우수하고, 또한 패키지 내부에 발생하는 응력의 억제 효과가 우수한 밀봉용 수지 조성물, 그리고 이것을 사용하여 얻어지는 반도체 패키지 및 그의 제조 방법이 제공된다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시 형태에 있어서, 그 구성 요소(요소 스텝 등도 포함한다)는, 특별히 명시한 경우를 제외하고, 필수는 아니다. 수치 및 그 범위에 대해서도 마찬가지이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 있어서 「공정」이라는 용어에는, 다른 공정으로부터 독립한 공정에 추가로, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우일지라도 그 공정의 목적이 달성된다면, 당해 공정도 포함된다.
본 개시에 있어서 「내지」를 사용하여 나타난 수치 범위에는, 「내지」의 전후에 기재되는 수치가 각각 최솟값 및 최대값으로서 포함된다.
본 개시 중에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 하나의 수치 범위로 기재된 상한값 또는 하한값은, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 또한, 본 개시 중에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 그 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.
본 개시에 있어서 각 성분은 해당하는 물질을 복수종 포함하고 있어도 된다. 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수종 존재하는 경우, 각 성분의 함유율 또는 함유량은, 특별히 언급하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수종의 물질의 합계의 함유율 또는 함유량을 의미한다.
본 개시에 있어서 각 성분에 해당하는 입자는 복수종 포함하고 있어도 된다. 조성물 중에 각 성분에 해당하는 입자가 복수종 존재하는 경우, 각 성분의 입자경은, 특별히 언급하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수종의 입자의 혼합물에 관한 값을 의미한다.
<밀봉용 수지 조성물>
본 실시 형태의 밀봉용 수지 조성물은, 에폭시 수지와, 경화제와, 충전재를 포함하고, 상기 에폭시 수지가 비스페놀형 에폭시 수지와, 1,6-비스(글리시딜옥시)나프탈렌(하기 식 (1)로 표시되는 에폭시 수지; 이하, 특정 나프탈렌형 에폭시 수지라고도 한다)을 포함하고, 특정 나프탈렌형 에폭시 수지의 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 10질량％ 내지 30질량％이다.
Figure pct00001
본 발명자들의 검토 결과, 에폭시 수지로서 비스페놀형 에폭시 수지와 특정 나프탈렌형 에폭시 수지를 포함하고, 특정 나프탈렌형 에폭시 수지의 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 10질량％ 내지 30질량％인 밀봉용 수지 조성물은, 주입성이 우수함과 함께 경화된 상태에서의 열팽창률이 낮고, 또한 탄성률이 낮음을 알았다.
밀봉용 수지 조성물의 경화된 상태에서의 열팽창률이 낮으면, 경화물과 지지체 간의 열팽창률의 차가 작아져서 발생하는 응력을 저감하는 효과가 얻어질 것으로 생각된다. 또한, 밀봉용 수지 조성물의 경화된 상태에서의 탄성률이 낮으면, 발생한 응력을 완화하는 효과가 얻어질 것으로 생각다.
또한 본 실시 형태의 밀봉용 수지 조성물에서는, 충전재의 증량, 가요제의 첨가 등의 방법에 비하여 경화 전의 점도 상승을 억제하면서 경화 후의 열팽창률과 탄성률을 낮게 할 수 있기 때문에, 양호한 주입성과 응력의 저감 또는 완화 효과를 양립할 수 있을 것으로 생각된다.
상기 구성을 갖는 밀봉용 수지 조성물이, 경화된 상태에서의 열팽창률이 낮고, 또한 탄성률이 낮은 이유는 명백하지 않으나, 에폭시 수지로서 특정 나프탈렌형 에폭시 수지를 포함함으로써 열팽창률이 저감되고, 또한 특정 나프탈렌형 에폭시 수지의 양을 일정한 비율 이하로 억제하여 비스페놀형 에폭시 수지를 병용함으로써, 탄성률이 낮게 유지되어 있기 때문이라고 추측된다.
밀봉용 수지 조성물은, 사용 시에 액상인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 25℃에서의 점도(10회전/분에서의 점도)가 25Pa·s 이하인 것이 바람직하다. 또한, 110℃에서의 점도가 0.12Pa·s 이하인 것이 바람직하다. 밀봉용 수지 조성물의 점도는, 후술하는 실시예에 기재한 방법으로 측정되는 값이다.
[에폭시 수지]
특정 나프탈렌형 에폭시 수지는, 상온(25℃)에서 액상인 에폭시 수지이며, 시판품으로서도 입수 가능하다. 시판품으로서는, 예를 들어, DIC 가부시키가이샤의 상품명 「에피클론 HP-4032D」를 들 수 있다.
열팽창률 저감의 관점에서는, 특정 나프탈렌형 에폭시 수지의 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율은 10질량％ 이상이며, 15질량％ 이상인 것이 바람직하다. 주입성을 양호하게 유지하는 관점에서는, 특정 나프탈렌형 에폭시 수지의 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율은 30질량％ 이하이고, 25질량％ 이하인 것이 바람직하다.
비스페놀형 에폭시 수지의 종류는 특별히 제한되지 않고, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 밀봉용 수지 조성물에 포함되는 비스페놀형 에폭시 수지는, 1종만이어도 되고, 2종 이상이어도 된다. 밀봉용 수지 조성물을 액상으로 사용하는 관점에서는, 비스페놀형 에폭시 수지는 상온(25℃)에서 액상인 것인 것이 바람직하다. 점도 저감의 관점에서는, 비스페놀형 에폭시 수지는 비스페놀 F형 에폭시 수지인 것이 바람직하다.
비스페놀형 에폭시 수지의 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율은 특별히 제한되지 않고, 밀봉용 수지 조성물의 원하는 특성에 따라서 선택할 수 있다. 예를 들어, 20질량％ 이상 90질량％ 미만의 범위로부터 선택할 수 있고, 30질량％ 내지 80질량％의 범위로부터 선택해도 된다.
밀봉용 수지 조성물은, 특정 나프탈렌형 에폭시 수지 및 비스페놀형 에폭시 수지 이외의 에폭시 수지를 포함해도 된다.
특정 나프탈렌형 에폭시 수지 및 비스페놀형 에폭시 수지 이외의 에폭시 수지의 종류는 특별히 제한되지 않고, 밀봉용 수지 조성물의 원하는 특성 등에 따라서 선택할 수 있다. 구체적으로는, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 레조르신, 카테콜 등의 페놀 화합물 및 α-나프톨, β-나프톨, 디히드록시나프탈렌 등의 나프톨 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 페놀성 화합물과, 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드 등의 지방족 알데히드 화합물을 산성 촉매 하에서 축합 또는 공축합시켜서 얻어지는 노볼락 수지를 에폭시화한 것인 노볼락형 에폭시 수지(페놀노볼락형 에폭시 수지, 오르토크레졸노볼락형 에폭시 수지 등); 상기 페놀성 화합물과, 벤즈알데히드, 살리실알데히드 등의 방향족 알데히드 화합물을 산성 촉매 하에서 축합 또는 공축합시켜서 얻어지는 트리페닐메탄형 페놀 수지를 에폭시화한 것인 트리페닐메탄형 에폭시 수지; 상기 페놀 화합물 및 나프톨 화합물과, 알데히드 화합물을 산성 촉매 하에서 공축합시켜서 얻어지는 노볼락 수지를 에폭시화한 것인 공중합형 에폭시 수지; 알킬 치환 또는 비치환된 비페놀디글리시딜에테르인 비페닐형 에폭시 수지; 스틸벤계 페놀 화합물의 디글리시딜에테르인 스틸벤형 에폭시 수지; 비스페놀 S 등의 디글리시딜에테르인 황 원자 함유 에폭시 수지; 부탄디올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 알코올류의 글리시딜에테르인 에폭시 수지; 프탈산, 이소프탈산, 테트라히드로프탈산 등의 다가 카르복실산 화합물의 글리시딜에스테르인 글리시딜에스테르형 에폭시 수지; 아닐린, 디아미노디페닐메탄, 이소시아누르산 등의 질소 원자에 결합한 활성 수소를 글리시딜기로 치환한 것인 글리시딜아민형 에폭시 수지; 디시클로펜타디엔과 페놀 화합물의 공축합 수지를 에폭시화한 것인 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지; 분자 내의 올레핀 결합을 에폭시화한 것인 비닐시클로헥센디에폭시드, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카르복실레이트, 2-(3,4-에폭시)시클로헥실-5,5-스피로(3,4-에폭시)시클로헥산-m-디옥산 등의 지환형 에폭시 수지; 파라크실릴렌 변성 페놀 수지의 글리시딜에테르인 파라크실릴렌 변성 에폭시 수지; 메타크실릴렌 변성 페놀 수지의 글리시딜에테르인 메타크실릴렌 변성 에폭시 수지; 테르펜 변성 페놀 수지의 글리시딜에테르인 테르펜 변성 에폭시 수지; 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지의 글리시딜에테르인 디시클로펜타디엔 변성 에폭시 수지; 시클로펜타디엔 변성 페놀 수지의 글리시딜에테르인 시클로펜타디엔 변성 에폭시 수지; 다환 방향환 변성 페놀 수지의 글리시딜에테르인 다환 방향환 변성 에폭시 수지; 나프탈렌환 함유 페놀 수지의 글리시딜에테르인 나프탈렌형 에폭시 수지; 할로겐화페놀노볼락형 에폭시 수지; 하이드로퀴논형 에폭시 수지; 트리메틸올프로판형 에폭시 수지; 올레핀 결합을 과아세트산 등의 과산으로 산화하여 얻어지는 선상 지방족 에폭시 수지; 페놀아르알킬 수지, 나프톨아르알킬 수지 등의 아르알킬형 페놀 수지를 에폭시화한 것인 아르알킬형 에폭시 수지; 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
밀봉용 수지 조성물이, 특정 나프탈렌형 에폭시 수지 이외의 에폭시 수지로서 비스페놀형 에폭시 수지와 그 이외의 에폭시 수지를 포함하는 경우, 비스페놀형 에폭시 수지와 그 이외의 에폭시 수지의 질량비(비스페놀형 에폭시 수지/그 이외의 에폭시 수지)는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 1/5 내지 5/1의 범위로부터 선택할 수 있다.
밀봉용 수지 조성물이, 특정 나프탈렌형 에폭시 수지 이외의 에폭시 수지로서 비스페놀형 에폭시 수지와 그 이외의 에폭시 수지를 포함하는 경우, 밀봉용 수지 조성물을 액상으로 사용하는 관점에서는, 상온(25℃)에서 액상인 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 글리시딜아민형 에폭시 수지를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 밀봉용 수지 조성물의 점도 저감의 관점에서는, 글리시딜아민형 에폭시 수지의 분자량은 300 이하인 것이 바람직하다.
글리시딜아민형 에폭시 수지는, 2관능이어도 되고, 3관능 이상이어도 된다. 경화 후의 내열성 향상의 관점에서는 3관능 이상(1 분자 중에 에폭시기를 3개 이상 갖는다)의 글리시딜아민형 에폭시 수지가 바람직하다. 2관능 이상의 글리시딜아민형 에폭시 수지로서는, N,N-디글리시딜아닐린, N,N-디글리시딜-o-톨루이딘 등을 들 수 있다. 3관능 이상의 글리시딜아민형 에폭시 수지로서는, 트리글리시딜-p-아미노페놀, 4,4'-메틸렌비스[N,N-비스(옥시라닐메틸)아닐린] 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 상온(25℃) 점도의 관점에서는 트리글리시딜-p-아미노페놀이 바람직하다.
밀봉용 수지 조성물이 에폭시 수지로서 글리시딜아민형 에폭시 수지를 포함하는 경우, 그 비율은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 10질량％ 내지 60질량％인 것이 바람직하다.
[경화제]
경화제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 밀봉용 수지 조성물의 원하는 특성 등에 따라서 선택할 수 있다. 예를 들어, 아민 경화제, 페놀 경화제, 산 무수물 경화제, 폴리머캅탄 경화제, 폴리아미노아미드 경화제, 이소시아네이트 경화제, 블록 이소시아네이트 경화제 등을 들 수 있다. 경화제는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
밀봉용 수지 조성물을 액상으로 사용하는 관점에서는, 경화제는, 아민 경화제인 것이 바람직하다. 아민 경화제로서는, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, n-프로필아민, 2-히드록시에틸아미노프로필아민, 시클로헥실아민, 4,4'-디아미노-디시클로헥실메탄 등의 지방족 아민 화합물, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 2-메틸아닐린 등의 방향족 아민 화합물, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸 등의 이미다졸 화합물, 이미다졸린, 2-메틸이미다졸린, 2-에틸이미다졸린 등의 이미다졸린 화합물 등을 들 수 있다.
에폭시 수지와 경화제의 당량비, 즉 에폭시 수지 중의 관능기 수에 대한 경화제 중의 관능기(아민 경화제의 경우에는 활성 수소)수의 비(경화제 중의 관능기 수/에폭시 수지 중의 관능기 수)는 특별히 제한되지 않는다. 각각의 미반응분을 적게 억제하는 관점에서는, 0.5 내지 2.0의 범위로 설정되는 것이 바람직하고, 0.6 내지 1.3의 범위로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 성형성과 내 리플로우성의 관점에서는, 0.8 내지 1.2의 범위로 설정되는 것이 더욱 바람직하다.
[충전재]
충전재의 종류는, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 실리카, 유리, 알루미나, 탄산칼슘, 규산지르코늄, 규산칼슘, 질화규소, 질화알루미늄, 질화붕소, 베릴리아, 지르코니아, 지르콘, 포스테라이트, 스테아타이트, 스피넬, 멀라이트, 티타니아, 탈크, 클레이, 마이카 등의 무기 재료를 들 수 있다. 난연 효과를 갖는 충전재를 사용해도 된다. 난연 효과를 갖는 충전재로서는, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 마그네슘과 아연의 복합 수산화물 등의 복합 금속 수산화물, 붕산 아연 등을 들 수 있다.
상기 충전재 중에서도, 열팽창률 저감의 관점에서는 실리카가 바람직하고, 열전도성 향상의 관점에서는 알루미나가 바람직하다. 충전재는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
밀봉용 수지 조성물에 포함되는 충전재의 함유율은, 특별히 제한되지 않는다. 양호한 유동성과 충전재를 함유하는 경화를 양립하는 관점에서는, 충전재의 함유율은, 밀봉용 수지 조성물 전체의 30질량％ 내지 90질량％인 것이 바람직하고, 50질량％ 내지 75질량％인 것이 보다 바람직하다.
충전재가 입자상일 경우, 그 평균 입자경은, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 체적 평균 입자경이 0.2㎛ 내지 20㎛인 것이 바람직하고, 0.5㎛ 내지 15㎛인 것이 보다 바람직하다. 체적 평균 입자경이 0.2㎛ 이상이면 밀봉용 수지 조성물의 점도 상승이 보다 억제되는 경향이 있다. 체적 평균 입자경이 20㎛ 이하이면, 좁은 간극에 대한 충전성이 보다 향상되는 경향이 있다. 충전재의 체적 평균 입자경은, 레이저 산란 회절법 입도 분포 측정 장치에 의해 얻어지는 체적 기준의 입도 분포에 있어서 소직경측으로부터의 체적의 누적이 50％로 될 때의 입자경(D50)으로서 측정할 수 있다.
[각종 첨가제]
밀봉용 수지 조성물은, 상술한 성분에 추가로, 경화 촉진제, 응력 완화제, 커플링제, 이형제, 착색제 등의 각종 첨가제를 포함해도 된다. 밀봉용 수지 조성물은, 이하에 예시하는 첨가제 이외에도 필요에 따라서 당 기술분야에서 주지인 각종 첨가제를 포함해도 된다.
(경화 촉진제)
밀봉용 수지 조성물은 경화 촉진제를 포함해도 된다. 경화 촉진제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 에폭시 수지 및 경화제의 종류, 밀봉용 수지 조성물의 원하는 특성 등에 따라서 선택할 수 있다.
밀봉용 수지 조성물이 경화 촉진제를 포함하는 경우, 그 양은 경화성 수지 성분(에폭시 수지와 경화제의 합계) 100질량부에 대하여 0.1질량부 내지 30질량부인 것이 바람직하고, 1질량부 내지 15질량부인 것이 보다 바람직하다.
(응력 완화제)
밀봉용 수지 조성물은, 응력 완화제를 포함해도 된다. 응력 완화제로서는, 열가소성 엘라스토머, NR(천연 고무), NBR(아크릴로니트릴-부타디엔 고무), 아크릴 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무 등의 입자 등을 들 수 있다. 응력 완화 재제는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
밀봉용 수지 조성물이 응력 완화제를 포함하는 경우, 그 양은 경화성 수지 성분(에폭시 수지와 경화제의 합계) 100질량부에 대하여 0.1질량부 내지 30질량부인 것이 바람직하고, 1질량부 내지 15질량부인 것이 보다 바람직하다.
(커플링제)
밀봉용 수지 조성물은 커플링제를 포함해도 된다. 커플링제로서는, 에폭시실란, 머캅토실란, 아미노실란, 알킬실란, 우레이드실란, 비닐실란 등의 실란 화합물, 티타늄 화합물, 알루미늄 킬레이트 화합물, 알루미늄/지르코늄 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 유동성의 관점에서는, 실란 화합물이 바람직하다. 커플링제는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
밀봉용 수지 조성물이 커플링제를 포함하는 경우, 커플링제의 양은, 충전재 100질량부에 대하여 0.05질량부 내지 5질량부인 것이 바람직하고, 0.1질량부 내지 2.5질량부인 것이 보다 바람직하다.
(착색제)
밀봉용 수지 조성물은 착색제를 포함해도 된다. 착색제로서는, 카본 블랙, 유기 염료, 유기 안료, 산화티타늄, 연단, 벵갈라 등을 들 수 있다. 착색제는, 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
밀봉용 수지 조성물이 착색제를 포함하는 경우, 그 양은 경화성 수지 성분(에폭시 수지와 경화제의 합계) 100질량부에 대하여 0.01질량부 내지 10질량부인 것이 바람직하고, 0.1질량부 내지 5질량부인 것이 보다 바람직하다.
(밀봉용 수지 조성물의 용도)
밀봉용 수지 조성물은, 여러가지 실장 기술에 사용할 수 있다. 특히, 플립 칩형 실장 기술에 사용하는 언더필재로서 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 범프 등으로 접합된 반도체 소자와 지지체 사이의 간극을 충전하는 용도에 적합하게 사용할 수 있다.
반도체 소자와 지지체의 종류는 특별히 제한되지 않고, 반도체 패키지의 분야에서 일반적으로 사용되는 것 중에서 선택할 수 있다. 밀봉용 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자와 지지체 사이의 간극을 충전하는 방법은, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 디스펜서 등을 사용하여 공지된 방법에 의해 행할 수 있다.
<반도체 패키지>
본 실시 형태의 반도체 패키지는, 지지체와, 상기 지지체 상에 배치된 반도체 소자와, 상기 반도체 소자를 밀봉하고 있는 상술한 밀봉용 수지 조성물의 경화물을 갖는다.
상기 반도체 패키지에 있어서, 반도체 소자와 지지체의 종류는 특별히 제한되지 않고, 반도체 패키지의 분야에서 일반적으로 사용되는 것 중에서 선택할 수 있다. 상기 반도체 패키지는, 밀봉용 수지 조성물의 경화물의 열팽창률이 낮고, 또한 탄성률이 낮다. 이 때문에, 밀봉용 수지 조성물의 경화물과 지지체 간에 응력이 발생한 경우, 이것을 억제하는 효과가 우수하다.
<반도체 패키지의 제조 방법>
본 실시 형태의 반도체 패키지의 제조 방법은, 지지체와, 상기 지지체 상에 배치된 반도체 소자 사이의 공극을 상술한 밀봉용 수지 조성물로 충전하는 공정과, 상기 밀봉용 수지 조성물을 경화하는 공정을 갖는다.
상기 방법에 있어서, 반도체 소자와 지지체의 종류는 특별히 제한되지 않고, 반도체 패키지의 분야에서 일반적으로 사용되는 것 중에서 선택할 수 있다. 밀봉용 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자와 지지체 사이의 간극을 충전하는 방법, 및 충전 후에 밀봉용 수지 조성물을 경화하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지된 방법으로 행할 수 있다.
실시예
이하, 상기 실시 형태를 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 상기 실시 형태의 범위는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(밀봉용 수지 조성물의 조제)
표 1에 나타내는 성분을 표 1에 나타내는 양으로 혼합하여, 밀봉용 수지 조성물을 조제하였다. 각 성분의 상세는 하기와 같다. 표 1 중의 「eq」는 경화제의 당량 기준의 비율(경화제 1과 경화제 2의 합계는 1임)을 나타낸다. 충전재의 「질량％」은 밀봉용 수지 조성물 전체에 대한 비율을 나타낸다.
에폭시 수지 1…액상 비스페놀 F형 에폭시 수지, 상품명 「YDF-8170C」, 신닛테츠스미킨 가가쿠 가부시키가이샤
에폭시 수지 2…트리글리시딜-p-아미노페놀, 상품명 「jER 630」, 미쓰비시 케미컬 가부시키가이샤
에폭시 수지 3…1,6-비스(글리시딜옥시)나프탈렌, 상품명 「에피클론 HP-4032D」, DIC 가부시키가이샤
경화제 1…2-메틸아닐린, 상품명 「jER 큐어W」, 미쓰비시 케미컬 가부시키가이샤
경화제 2…4,4'-디아미노디페닐메탄, 상품명 「가야하드AA」, 니혼 가야쿠 가부시키가이샤
충전재… 고순도 합성 구상 실리카, 상품명 「SE2200-SEJ」, 평균 입경: 0.5㎛, 가부시키가이샤 애드마텍스
커플링제…3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 상품명 「KBM-403」, 신에쯔 가가꾸 고교 가부시키가이샤
Figure pct00002
(유동 특성의 평가)
밀봉용 수지 조성물의 25℃에서의 점도(Pa·s)는 E형 점도계(도쿄 게키 가부시키가이샤제, VISCONIC EHD형(상품명))(콘 각도 3°, 회전수: 10회전/분)을 사용하여 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
밀봉용 수지 조성물의 110℃에서의 점도(Pa·s)는 AR2000(TA 인스트루먼트사)을 사용하여, 40㎜ 패럴렐 플레이트, 전단 속도 32.5(1/s)의 조건에서 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
(주입성의 평가)
유리 기판 상에 25㎛의 간극을 마련하고, 반도체 소자 대신 유리판(20㎜×20㎜)을 고정한 시험편을 제작하였다. 이어서, 이 시험편을 110℃로 설정한 핫 플레이트 상에 두고, 유리판의 일단부측에 밀봉용 수지 조성물을 도포하고, 간극이 밀봉용 수지 조성물로 채워질 때까지의 시간(초/sec)을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
(경화물 특성의 평가)
밀봉용 수지 조성물을 경화하여 얻어진 경화물의 열팽창률(ppm/℃), 탄성률(GPa), 유리 전이 온도(℃)를 각각 하기의 방법으로 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
(열팽창률의 측정 방법)
열 기계 분석 장치(TMA2940, TA 인스트루먼트사)를 사용하여, 경화시킨 밀봉용 수지 조성물을, 직경 8㎜, 길이 20㎜의 사이즈로 잘라내고, 압축법으로 0℃로부터 300℃까지 5℃/min으로 승온 측정하고, 10℃ 내지 30℃에서의 접선의 기울기를 열팽창률(ppm/℃)로 하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
(탄성률의 측정 방법)
점탄성 측정 장치(RSA III, TA 인스트루먼트사)를 사용하여, 경화시킨 밀봉용 수지 조성물을 50㎜×10㎜×3㎜의 사이즈로 잘라내고, 스팬 간 거리 40㎜, 주파수 1Hz의 조건 하, 3점 굽힘법으로 20℃로부터 300℃까지 5℃/min으로 승온하고, 25℃에서의 저장 탄성률(GPa)의 값을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
(유리 전이 온도의 측정 방법)
상기 열팽창률과 같은 장치, 조건에서 측정을 행하고, 50℃와 150℃에서의 접선의 교점에 대응하는 온도를 유리 전이 온도(℃)로 하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 에폭시 수지로서 비스페놀형 에폭시 수지와, 특정 나프탈렌형 에폭시 수지를 포함하고, 또한 특정 나프탈렌형 에폭시 수지의 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 10질량％ 내지 30질량％인 실시예의 밀봉용 수지 조성물은, 이 조건을 충족하지 않는 비교예의 밀봉용 수지 조성물에 비해, 주입성이 우수하고, 또한 열팽창률과 탄성률이 모두 낮았다. 이것으로부터, 밀봉용 수지 조성물의 경화물과 지지체 간에 응력이 발생하더라도, 이것을 저감 또는 완화하는 효과가 우수함이 시사되었다.
일본 특허 출원 제2017-127581호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 도입된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격이 참조에 의해 도입되는 것이 구체적이고 또한 개별적으로 기재된 경우와 동일 정도로, 본 명세서 중에 원용되어서 도입된다.

Claims (8)

  1. 에폭시 수지와, 경화제와, 충전재를 포함하고, 상기 에폭시 수지가 비스페놀형 에폭시 수지와, 1,6-비스(글리시딜옥시)나프탈렌을 포함하고, 상기 1,6-비스(글리시딜옥시)나프탈렌의 상기 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 10질량％ 내지 30질량％인, 밀봉용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비스페놀형 에폭시 수지가 비스페놀 F형 에폭시 수지를 포함하는, 밀봉용 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비스페놀형 에폭시 수지의 상기 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 20질량％ 이상 90질량％ 미만인, 밀봉용 수지 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시 수지가 글리시딜아민형 에폭시 수지를 더 포함하는, 밀봉용 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 글리시딜아민형 에폭시 수지가 3관능 이상의 글리시딜아민형 에폭시 수지를 포함하는, 밀봉용 수지 조성물.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 글리시딜아민형 에폭시 수지의 상기 에폭시 수지 전체에 차지하는 비율이 10질량％ 내지 60질량％인, 밀봉용 수지 조성물.
  7. 지지체와, 상기 지지체 상에 배치되어 있는 반도체 소자와, 상기 반도체 소자를 밀봉하고 있는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 밀봉용 수지 조성물의 경화물을 갖는, 반도체 패키지.
  8. 지지체와, 상기 지지체 상에 배치되어 있는 반도체 소자 사이의 공극을 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 밀봉용 수지 조성물로 충전하는 공정과, 상기 밀봉용 수지 조성물을 경화하는 공정을 갖는, 반도체 패키지의 제조 방법.
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