KR20230035029A - 안테나 부착 반도체 패키지 및 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
땜납 내열성이 뛰어나고 또한, 전송 로스가 적은 안테나 부착 반도체 패키지를 제공한다. 반도체 장치부(10)에 안테나부(5)가 일체적으로 형성된 안테나 부착 반도체 패키지(100)에 있어서, 반도체 장치부(10)와 안테나부(5)를 접속하기 위한 절연층(1), 및 안테나부 내부의 절연층(1) 중 적어도 한쪽이, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한 수지 조성물의 경화물이다.
Description
본 발명은, 안테나 부착 반도체 패키지 및 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 땜납 내열성이 뛰어나고 또한, 전송 로스가 적은 안테나 부착 반도체 패키지 및 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물에 관한 것이다.
차세대의 통신기술로서 5G의 표준화가 진행되어, 고주파 대응의 제품을 실현하는 시장 요구는 높아지고 있다. 다소자 안테나 기술, 고속 전송 등의 기술개발이 가속되고, 또, 고주파대의 이용에 의해 통신용량도 증가하고, 정보처리 능력의 향상과 동시에 고주파 노이즈나 열의 발생량도 증가하여 그 대책이 큰 과제가 되고 있다.
5G 밀리파용 안테나에서는, 패키지 기술에 관해서 안테나와 IC의 배선 거리를 짧게 하여 도체 손실을 낮게 하는(환언하면, 전송 로스가 적음) 구조가 필요해지고 있다. 이 때문에, 최근, 안테나부가 반도체 장치부에 일체로 형성된 안테나 부착 반도체 패키지(예를 들면, 안테나·인·패키지(AiP)나 안테나·온·패키지(AoP))가 개발되고 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1 및 2 참조).
스도우 카오루 외 2명, "5G를 실현하는 밀리파용 안테나 부착 패키징 기술",［online］, 무라타 메뉴팩처링 컴퍼니 리미티드, ［2020년 4월 2일 검색］, 인터넷＜URL：https：//apmc－mwe.org/mwe2019/pdf/WS＿01/TH5B－2＿1.pdf＞
무라오 마유코, "후지쿠라가 28 GHz대 RFIC 개발로, 안테나와 일체형",［online］, EE Times Japan, ［2020년 4월 2일 검색］, 인터넷＜URL：https：//eetimes.jp/ee/articles/1908/09/news033.html＞
안테나 부착 반도체 패키지의 제조에는, 반도체 장치부 내의 땜납부를 실시하기 위한, 땜납 리플로우 공정이 포함된다. 이 때문에, 안테나 부착 반도체 패키지에는, 땜납 내열성이 요구된다. 물론, 반도체 장치부와 안테나부를 접속하기 위한 절연층이나, 안테나부 내부의 절연층에도 땜납 내열성이 요구된다. 상술한 절연층에는, 또한 고주파 특성도 요구된다.
본 발명은, 이와 같은 종래 기술이 갖는 문제점을 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명은, 땜납 내열성이 뛰어나고 또한, 전송 로스가 적은 안테나 부착 반도체 패키지, 및 이와 같은 안테나 부착 반도체 패키지에 이용되는 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물을 제공한다.
본 발명에 의하면, 이하에 나타내는 안테나 부착 반도체 패키지 및 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물이 제공된다.
［1］반도체 장치부에 안테나부가 일체적으로 형성된 안테나 부착 반도체 패키지에 있어서,
상기 반도체 장치부와 상기 안테나부를 접속하기 위한 절연층, 또는, 상기 안테나부 내부의 절연층이,
(A) 이중(二重) 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한 수지 조성물의 경화물인, 안테나 부착 반도체 패키지.
［2］상기 경화물 중의 에폭시 수지 및 경화제의 합계 질량이, 상기 (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머 및 상기 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물의 합계 100질량부에 대해서, 5질량부 이하인, 상기［1］에 기재된 안테나 부착 반도체 패키지.
［3］상기 (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머가, 스티렌/부타디엔/부틸렌/스티렌 블록 코폴리머를 포함한, 상기［1］또는［2］에 기재된 안테나 부착 반도체 패키지.
［4］상기 경화물이 PTFE 필러를 포함한, 상기［1］∼［3］중 어느 하나에 기재된 안테나 부착 반도체 패키지.
［5］(A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한, 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물.
［6］수지 조성물 중의 에폭시 수지 및 경화제의 합계 질량이, 상기 (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머 및 상기 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물의 합계 100질량부에 대해서, 5 질량부 이하인, 상기［5］에 기재된 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물.
[7］상기 (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머가, 스티렌/부타디엔/부틸렌/스티렌 블록 코폴리머를 포함한, 상기［5］또는［6]에 기재된 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물.
［8］PTFE 필러를 포함한, 상기［5］∼［7］중 어느 하나에 기재된 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물.
［9］상기［5］∼［8］중 어느 하나에 기재된 수지 조성물을 포함한 안테나 부착 반도체 패키지용 필름.
본 발명의 안테나 부착 반도체 패키지는, 땜납 내열성이 뛰어나고 또한, 전송 로스가 적은 효과를 갖는 것이다. 또, 본 발명의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물은, 땜납 내열성이 뛰어나며 또한, 전송 로스가 적은 안테나 부착 반도체 패키지를 실현할 수 있다는 효과를 갖는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지를 나타내는 모식적 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지를 나타내는 모식적 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지를 나타내는 모식적 부분 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명하나, 본 발명은 이하의 실시의 형태로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 당업자의 통상의 지식에 근거하여, 이하의 실시의 형태에 대해 적절히 변경, 개량 등이 가해진 것도 본 발명의 범위에 들어가는 것으로 이해되는 것이 당연하다.
(1) 안테나 부착 반도체 패키지：
본 발명의 안테나 부착 반도체 패키지의 일 실시 형태는, 도 1에 나타내는 안테나 부착 반도체 패키지(100)이다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지를 나타내는 모식적 부분 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지(100)는 반도체 장치부(10)에 안테나부(5)가 일체적으로 형성된 것이며, 특히, 5G 밀리파 송신·수신의 통신을 실시하는 RF(무선 주파) 칩(8)이 실장되는 고주파 기판으로서의 안테나 부착 반도체 패키지(100)이다. 안테나부(5)는, 반도체 장치부(10)에 서, 밀리파 통신을 실시하는 RF칩(8)과 각종 배선 패턴을 갖는 배선층(4)에 의해 접속되어 있다.
도 1에 나타내는 안테나 부착 반도체 패키지(100)에 있어서의 반도체 장치부(10)는 코어 기판(2)과 반도체 장치부(10)의 한쪽 표면 측에 배열 설치된 안테나부(5)와, 반도체 장치부(10)와 안테나부(5)를 접속하기 위한 절연층(1; 제1 절연층(1A))과, 코어 기판(2) 내에 배치된 복층 구조의 배선층(4)과, 배선층(4)에 있어서의 배선 비아를 피복하도록 구성된 절연층(1; 제2 절연층(1B), 제3 절연층(1C), 제4 절연층(1D), 제５절연층(1E))을 포함한다. 또한, 제1 절연층(1A)은, 반도체 장치부(10)와 안테나부(5)와의 사이를 개재하도록 설치되어 있을 뿐만 아니라, 안테나부(5)의 내부까지 연장되어 설치될 수 있다.
안테나 부착 반도체 패키지(100)는 반도체 장치부(10)의 다른쪽 표면 측에서, 배선층(4)의 일 부위가, 밀리파의 송신·수신의 통신을 실시하는 RF칩(8)과 연결됨과 동시에, 배선층(4)의 다른 부위가, 전기 연결 금속(7)과 연결되어 있다. 도 1에 나타내는 예에서는, 배선층(4)과 RF칩(8)은, 반 구상의 접속 패드(9)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 전기 연결 금속(7)은, 상기 전기 연결 금속(7)을 통해, 그 기능에 맞추어, 안테나 부착 반도체 패키지(100)와 외부를 물리적 및/또는 전기적으로 연결시키기 위한 단자부이다.
절연층(1)은, 송신 시에 있어서 RF칩(8)에서 출력된 전류나 밀리파 신호가 감쇠하는 것을 억제하면서, 안테나부(5)에게 전해 공간에 효율적으로 방사하기 때문에, 안테나부(5)와 RF칩(8)을 잇는 접속부의 손실(전송 로스)을 작게 하는 것이 요구된다. 수신 시도 동일하게 안테나부(5)로 수신된 밀리파 신호의 반사파가 감쇠하는 것을 억제하면서, 수신부로서의 RF칩(8)에게 전하려면, 안테나부(5)와 RF팁(8)을 잇는 접속부의 손실(전송 로스)을 작게 하는 것이 요구된다.
안테나부(5)는, 평면 안테나로서의 패치 안테나로서 반도체 장치부(10)의 한쪽 표면 측에 배열 설치되어 있다.
본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지(100)는 반도체 장치부(10)와 안테나부(5)를 접속하기 위한 절연층(1; 예를 들면, 제1 절연층(1A)), 또는, 안테나부(5) 내부의 절연층(1)의 구성에 관해서 특히 주요한 특징을 갖고 있다. 이하, 본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지(100)에 있어서의 절연층(1)의 구성에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 이하, 반도체 장치부(10)와 안테나부(5)를 접속하기 위한 절연층(1), 및 안테나부(5) 내부의 절연층(1)을 총칭하여, 간단히 「절연층(1)」이라고 하기도 한다.
본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지(100)에서, 절연층(1)은, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한 수지 조성물의 경화물이다. 이와 같이 구성된 절연층(1)을 구비한 안테나 부착 반도체 패키지(100)는 땜납 내열성이 뛰어나고 또한, 전송 로스를 줄일 수 있다. 5G 밀리파용 안테나부(5)를 구비한 안테나 부착 반도체 패키지(100)에서는, 예를 들면, 안테나부(5)를 접속하기 위한 절연층(1)에 대해서, 288℃의 땜납 시험이 실시되기도 하고, 종래에는 필요 없었던 내열 온도에서의 내(耐)땜납 내열성이 요구된다. 종래의 반도체 패키지에 있어서의 절연층은, 공지의 고주파 필름이 사용되고 있지만, 이와 같은 고주파 필름은, 상술한 내땜납 내열성을 만족하지 않기도 하여, 5G 밀리파용 안테나부(5)를 구비한 안테나 부착 반도체 패키지(100)에 대해서 사용할 수 없는 것이 많이 포함되어 있다. 본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지(100)에서, 절연층(1)을 구성하는 경화물은, SPDR(스프릿트 포스트 유전체 공진기) 법으로 주파수 10GHz로 측정한 유전 탄젠트(tanδ)가 0.0020 이하이며, 땜납 내열이 290℃ 2분 이상인 것이 바람직하다.
절연층(1)은, 상술한 (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한 수지 조성물을, 가열 경화하는 것에 의해서 얻을 수 있다.
(A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머로서는, 예를 들면, 스티렌 또는 그 유사체의 블록을 적어도 하나의 말단 블록으로서 포함하고, 공역디엔의 엘라스토머 블록을 적어도 하나의 중간 블록으로서 포함한 블록 공중합체를 들 수 있다. 예를 들면, 스티렌/부타디엔/스티렌계 엘라스토머(SBS), 스티렌/부타디엔/부틸렌/스티렌계 엘라스토머(SBBS) 등을 들 수 있다. (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머를 포함한 수지 조성물의 경화물은, 땜납 내열성이 뛰어난 것이 된다. 특히, 고주파 특성의 관점에서, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머로서 스티렌/부타디엔/부틸렌/스티렌 블록 코폴리머를 포함한 스티렌계 엘라스토머를 적합예로서 들 수 있다. (A)성분은, 아민 등의 관능기가 부여된 반응성의 엘라스토머일 수도 있다. 관능기가 부여된 반응성의 엘라스토머를 사용하는 것으로, 접착 강도(필(peel) 강도)를 보다 향상시킬 수 있다. (A)성분의 중량 평균 분자량은, 20,000∼200,000인 것이 바람직하고, 30,000∼150,000인 것이 보다 바람직하다. 중량 평균 분자량은, 겔퍼미에이션크로마토그래피법(GPC)에 의해, 표준 폴리스티렌에 의한 검량선을 이용한 값으로 한다.
(A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머의 구체적인 예로서 JSR사 제조의 상품명 「TR2827」, 「TR2000」, 「TR2003」, 「TR2250」, 아사히카세이 케미컬즈 사 제조의 상품명 「P1083」, 「P1500」, 「P5051」, 「MP10」를 들 수 있다.
(B) 라디칼을 발생시키는 화합물로서는, 분해성 화합물과 비분해성 화합물을 들 수 있다. 분해성 화합물로서는, 예를 들면, 유기 과산화물이나 아조 화합물 등의 라디칼 발생제를 들 수 있다. 유기 과산화물로서는, 벤조일퍼옥사이드, 이소부틸퍼옥사이드, 이소노나노일퍼옥사이드, 데카노일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 파라클로로벤조일퍼옥사이드, 디(3,5,5－트리메틸헥사노일)퍼옥사이드 등의 디아실퍼옥사이드류；2,2－디(4,4－디(디-tert－부틸퍼옥시)시클로헥실) 프로판 등의 퍼옥시 케탈류；이소프로필퍼디카보네이트, 디-sec－부틸퍼디카보네이트, 디-2－에틸 헥실퍼디카보네이트, 디-1－메틸헵틸퍼디카보네이트, 디-3－메톡시부틸퍼디카보네이트, 디시클로헥실퍼디카보네이트 등의 퍼옥시디카보네이트류；tert－부틸파벤조에이트, tert－부틸퍼아세테이트, tert－부틸퍼-2－에틸헥사노에이트, tert－부틸 퍼이소부틸레이트, tert－부틸퍼피바레이트, tert－부틸디퍼아디페이트, 쿠밀퍼네오데카노에이트, tert－부틸퍼옥시벤조에이트, 2,5－디메틸-2,5디(벤조일퍼옥시) 헥산 등의 퍼옥시에스테르류；메틸에틸케톤퍼옥사이드, 시클로헥사논퍼옥사이드 등의 케톤퍼옥사이드류；디-tert－부틸퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, tert－부틸쿠밀퍼옥사이드, 2,5－디메틸-2,5디(t－부틸퍼옥시)헥산, 2,5－디메틸-2,5디(t－부틸 퍼옥시)헥신-3,1, 1－디(t－헥실퍼옥시)－3,3,5－트리메틸시클로헥산, 디-tert－헥실퍼옥사이드, 디(2－tert－부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 등의 디알킬퍼옥사이드류；쿠멘히드록시퍼옥사이드, tert－부틸하이드로퍼옥사이드, p－멘타하이드로퍼옥사이드 등의 하이드로퍼옥사이드류 등을 사용할 수 있다. 사용되는 유기 과산화물에 특별히 제한은 없지만, 절연층(1)을, 용제를 포함한 수지 조성물이나 필름으로부터 형성하는 경우에는, 60∼80℃ 정도의 건조 공정이 필요한 것이 많기 때문에, 10시간 반감기 온도가 100℃∼140℃의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 10시간 반감기 온도는 110∼130℃의 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 디쿠밀퍼옥사이드를 들 수 있다. 아조 화합물로서는, 아조에스테르류를 들 수 있다. 또, 비분해성 화합물로서는, 예를 들면, 에틸렌성 이중 결합을 갖는 화합물을 들 수 있다. 에틸렌성 이중 결합을 갖는 화합물로서 예를 들면, 말단에 비닐기 또는 스티렌기를 갖는 변성 폴리페닐렌 에테르(PPE), 말레이미드 화합물 등을 들 수 있다. 말단에 비닐기 또는 스티렌기를 갖는 변성 폴리페닐렌 에테르(PPE)의 수평균 분자량(Mn)은, GPC법에 따르는 폴리스티렌 환산으로 1000∼5000의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1000∼3000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 1000∼2500의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다. 말레이미드 화합물로서는, 수평균 분자량이 1000∼8000의 다이머산 변성된 비스말레이미드인 것이 바람직하다.
(B) 라디칼을 발생시키는 화합물의 구체적인 예로서 분해성 화합물로서는, 노프 코포레이션 제조의 상품명 「PERCUMYL D」, 후지 필름 와코 푸어 케미칼 코포레이션 제조의 상품명 「V－601」을 들 수 있다. 비분해성 화합물로서는, 미츠비시 가스 케미컬 컴퍼니 인크 제조의 말단 변성 PPE인, 상품명 「OPE－2St 1200」, 「OPE－2St 2200」를 들 수 있다.
절연층(1)을 구성하는 경화물에서, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머, 및 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물의 각 함유량에 대해서는 특히 제한은 없다. (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머는, 예를 들면, 수지 조성물 중에, 고형 분량으로 25.0∼99.8질량% 함유되어 있는 것이 바람직하고, 30.0∼85.0질량% 함유되어 있는 것이 보다 바람직하고, 35.0∼85.0질량% 함유되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 또, (B) 라디칼을 발생시키는 화합물은, 수지 조성물 중에, 고형 분량으로 0.1∼70.0질량% 함유되어 있는 것이 바람직하다. (B)가 분해성 화합물인 경우, (B)는 수지 조성물 중에, 고형 분량으로 0.10∼5질량% 함유되어 있는 것이 바람직하고, 0.10∼2질량% 함유되어 있는 것이 보다 바람직하고, 0.10∼1질량% 함유되고 있는 것이 특히 바람직하다. (B)가 비분해성 화합물인 경우, (B)는 수지 조성물 중에, 고형 분량으로 4∼70질량% 함유되어 있는 것이 바람직하고, 5∼30질량%함유되어 있는 것이 보다 바람직하고, 6∼15질량% 함유되어 있는 것이 특히 바람직하다. 이와 같이 구성하는 것에 의해서, 접착 강도(필 강도)가 유지되면서, 안테나 부착 반도체 패키지(100)의 땜납 내열성을 보다 향상시키고, 또한, 전송 로스를 유효하게 줄일 수 있다.
절연층(1)을 구성하는 경화물은, 그 외의 성분을 더욱 포함하고 있을 수 있다. 그 외의 성분으로서는, 예를 들면, 에폭시 수지나 각종 경화제 등의 열경화성 수지의 경화물, 실리카 필러 등의 무기 필러, PTFE 필러 등의 유기 필러, 착색제나 분산제 등의 각종 첨가제 등을 들 수 있다. 절연층(1)을 구성하는 경화물은, PTFE 필러를 더욱 포함하는 것이 바람직하다. PTFE 필러를 포함하는 것으로, 안테나 부착 반도체 패키지(100)의 고주파 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 접착 강도(필 강도)를 유지하는 관점에서, 무기 필러나 유기 필러는, 절연층(1)을 구성하는 경화물에 대하여, 50질량% 이하인 것이 바람직하다.
절연층(1)을 구성하는 경화물은, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머 이외에, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지의 경화물을 포함하고 있을 수 있다. 다만, 경화물 중의 에폭시 수지 성분 및 경화제 성분의 합계 질량은, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머 및 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물의 합계 100질량부에 대해서, 10질량부 미만인 것이 바람직하고, 5질량부 이하인 것이 더욱 바람직하다. 경화물 중의 에폭시 수지 성분 및 경화제 성분의 함유량이 증가하면, 안테나 부착 반도체 패키지(100)의 땜납 내열이나 유전 탄젠트가 악화하기도 한다. 어느 양태에서는, 절연층(1)을 구성하는 경화물은, 에폭시 수지의 경화물을 포함하지 않는다.
지금까지 설명한 바와 같은 경화물로 이루어진 절연층(1)을 구비한 안테나 부착 반도체 패키지(100)는 땜납 내열성이 뛰어나고 또한, 전송 로스가 적기 때문에, 5G 밀리파의 송신·수신의 통신을 실시하는 RF(무선 주파) 칩(8)이 실장된 반도체 패키지로서 매우 적합하게 이용된다.
본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지(100)에서, 반도체 장치부(10)와 안테나부(5)를 접속하기 위한 제1 절연층(1A), 및, 배선층(4)에 있어서의 배선 비아를 피복하도록 구성된 제2 절연층(1B), 제3 절연층(1C), 제4 절연층(1D), 및 제５ 절연층(1E)의 각각이, 지금까지 설명한 경화물로 이루어진 절연층(1)과 동일하게 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이어서, 본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지(100)에 있어서의 절연층(1)의 제작 방법에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 이하와 같은 방법을 들 수 있다.
우선, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물을 조제한다. 이하, 「안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물」을, 간단히 「수지 조성물」이라고 하기도 한다. 취급의 관점에서, 수지 조성물은, 필름 형상인 것이 바람직하다. 이 안테나 부착 반도체 패키지용 필름은, 예를 들면, (A)와 (B)를 포함한 수지 조성물에 유기용제를 더한 용액을, 지지체인 이형 처리를 실시한 PET 필름에 도공하고, 80∼130℃로 건조하는 것으로 얻을 수 있다. 얻어진 안테나 부착 반도체 패키지용 필름을, 지지체로부터 박리하여, 반도체 장치부(10)에 붙이고, 예를 들면, 200℃에서 30∼60분의 열처리를 실시하는 것으로, 안테나 부착 반도체 패키지를 제작할 수 있다.
안테나 부착 반도체 패키지(100)에 있어서의 반도체 장치부(10)에 있어서의 배선층(4) 등의 구성에 대해서는, 도 1에 나타내는 구성으로 한정되지 않고, 5G 밀리파용 안테나를 구비한 각종 반도체 패키지에 적용할 수 있다. 예를 들면, 도 2는, 본 발명의 다른 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지를 나타내는 모식적 부분 단면도이다.
도 2에 나타내는 안테나 부착 반도체 패키지(200)는 반도체 장치부(30)에 안테나부(25, 26)가 일체적으로 형성된 것이다. 안테나부(25, 26)는 반도체 장치부(10)에서, 밀리파의 통신을 실시하는 RF칩(28)과 각종의 배선 패턴을 갖는 배선층(24)에 의해 접속되어 있다.
반도체 장치부(30)는 코어 기판(22)과 반도체 장치부(30)의 한쪽 표면 측에 배설된 안테나부(25)와 반도체 장치부(30)와 안테나부(25)를 접속하기 위한 절연층 (21)을 갖는다. 코어 기판(22) 내에는, 5G 밀리파의 송신·수신의 통신을 실시하는 RF칩(28)이 수용되어 있으며, 코어 기판(22) 내에 배치된 배선층(24)에 의해서 배선되어 있다. 반도체 장치부(30)의 양단에는 직선 모양의 도선(엘리먼트)을 좌우 대칭으로 배열 설치한 다이 폴 안테나로서의 안테나부(26)가 설치되어 있다. 반도체 장치부(30)의 다른 쪽 표면측은, 안테나 부착 반도체 패키지(200)와 외부를 물리적 및/또는 전기적으로 연결시키기 위한 전기 연결 금속(27)과 연결되어 있다.
도 2에 나타내는 안테나 부착 반도체 패키지(200)에서도, 절연층(21)을, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한 수지 조성물의 경화물로 하는 것으로, 땜납 내열성을 우수하게 하고 또한, 전송 로스를 줄일 수 있다. 절연층(21)으로서 사용되는 경화물은, 도 1에 나타내는 안테나 부착 반도체 패키지(100)의 절연층(1)으로서 사용되는 경화물과 동일하게 구성된 것을 채용할 수 있다.
(2) 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물：
이어서, 본 발명의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물은, 도 1에 나타내는 안테나 부착 반도체 패키지(100)의 절연층(1)을 형성하기 위한 수지 조성물이다.
본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물은, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한다. 본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물을 가열 경화하는 것에 의해서, 안테나 부착 반도체 패키지의 반도체 장치부와 안테나부를 접속하기 위한 절연층, 또는, 안테나부 내부의 절연층을 형성할 수 있다. 이와 같은 수지 조성물의 경화물로 이루어진 절연층은, 땜납 내열성이 뛰어나고 또한, 전송 로스가 적은 것이 된다.
(A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머로서는, 상기에서 설명한 바와 같이, 스티렌/부타디엔/스티렌계 엘라스토머(SBS), 스티렌/부타디엔/부틸렌/스티렌계 엘라스토머(SBBS) 등을 들 수 있고, 특히, 고주파 특성의 관점에서, 스티렌/부타디엔/부틸렌/스티렌 블록 코폴리머를 포함한 스티렌계 엘라스토머를 적합예로서 들 수 있다. (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머의 함유량에 대해서는 특별히 제한은 없고, 바람직한 양은 상술한 바와 같다.
(B) 라디칼을 발생시키는 화합물로서는, 상술한 바와 같이, 분해성 화합물과 비분해성 화합물을 들 수 있다. 분해성 화합물로서는, 예를 들면, 유기 과산화물이나 아조 화합물 등의 라디칼 발생제를 들 수 있고, 비분해성 화합물로서는, 예를 들면, 에틸렌성 이중 결합을 갖는 화합물을 들 수 있다. (B) 라디칼을 발생시키는 화합물의 함유량에 대해서는 특별히 제한은 없고, 바람직한 양은 상술한 바와 같다.
본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물은, 그 외의 성분을 더욱 포함하고 있을 수 있다. 그 외의 성분으로서는, 에폭시 수지나 각종 경화제 등의 열강화성 수지, 실리카 필러 등의 무기 필러, PTFE 필러 등의 유기 필러, 착색제나 분산제 등의 각종 첨가제 등을 들 수 있다. 본 실시 형태의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물은, PTFE 필러를 더욱 포함하는 것이 바람직하다. PTFE 필러를 포함하는 것으로, 안테나 부착 반도체 패키지(100)의 고주파 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 접착 강도(필 강도)를 유지하는 관점에서, 무기 필러나 유기 필러는, 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물의 50질량% 이하인 것이 바람직하다.
안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물 중의 에폭시 수지 및 경화제의 합계 질량은, (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머 및 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물의 합계 100질량부에 대해서, 10질량부 미만인 것이 바람직하고, 5질량부 이하인 것이 더욱 바람직하다. 에폭시 수지 및 경화제의 함유량이 증가하면, 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물의 경화물로 이루어진 절연층의 땜납 내열이나 유전탄젠트가 악화되기도 한다. 어느 양태에서는, 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물은, 에폭시 수지를 포함하지 않는다.
<실시예>
이하, 본 발명을 실시예에 의해서 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이와 같은 실시예에 의해서 어떠한 한정이 되는 것은 아니다. 이하의 실시예에 대하여, 부, %는 별도의 언급이 없는 한, 질량부, 질량%를 나타낸다.
〔실시예 1〕
실시예 1에서는, 이하와 같이 하여 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물을 조제했다. 우선, (A)성분의 (A3) 스티렌계 엘라스토머로서 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머(일부 수첨)를 99.75부, (B)성분의 (B1) 라디칼을 발생시키는 화합물로서 분해성의 라디칼을 발생시키는 화합물을 0.25부 준비했다. (A3) 스티렌계 엘라스토머는, 아사히카세이 케미컬즈사 제조의 상품명 「P1500」를 이용했다. (B1) 라디칼을 발생시키는 화합물은, 노프 코포레이션 제조의 유기 과산화물 상품명 「PERCUMYL D」를 이용했다.
(A)성분과 (B)성분을 계량 배합한 후, 그들을 유기용제와 함께, 회전수 150 rpm으로 회전시키면서 혼합 용해를 실시해서, 실시예 1의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물의 도공액을 조제했다.
이어서, 이 도공액을, 지지체의 한 면에 도포하고, 120℃에서 건조하는 것으로, 지지체 첨부의 접착 필름을 얻었다. 지지체로서는, 이형 처리를 실시한 PET 필름을 이용했다.
얻어진 지지체 첨부의 접착 필름에, 이형 처리를 실시한 PET 필름을 배치하고, PET 필름/접착 필름/PET 필름의 필름 적층체를 얻었다. 이 필름 적층체를, 프레스 온도 200℃, 온도 유지 시간 60분간, 프레스 압력 0.98MPa의 가열 가압 조건에서 열간 프레스를 실시하여 접착 필름을 열경화시켰다.
경화한 접착 필름의 양면에 배치한 상술의 PET 필름 제거하여, 실시예 1의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물로 이루어진 시험체(A)를 제작했다. 이와 같이 하여 얻어진 실시예 1의 시험체 A에 대해서, 이하의 유전율(ε) 및 유전탄젠트(tanδ)의 평가를 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
〔유전율(ε), 유전탄젠트(tanδ)〕
시험체 A의 경화한 접착 필름으로부터, 한 변이 50±0.5 mm, 타변이 70±2mm의 장방형의 시험편을 잘라내고, 자른 시험편의 두께를 측정했다. 두께를 측정한 시험편을 SPDR(스프릿트 포스트 유전체공진기) 법으로, 주파수 10GHz로, 유전율(ε) 및 유전탄젠트(tanδ)를 측정했다. 유전탄젠트(tanδ)에 대해서는, 이하의 평가 기준에 의해 평가를 실시했다.
평가 「우수」：유전탄젠트(tanδ)가 0.0015 이하.
평가 「양호」：유전탄젠트(tanδ)가 0.0015 초과, 0.0020 이하.
평가 「불가」: 유전탄젠트(tanδ)가 0.0020 초과.
〔필 강도〕
한 면이 거친 동박을 준비했다. 거친 면을 안쪽으로 하고 동박을 첩합시켜서 동박/접착 필름/동박의 적층체를 얻었다. 이 적층체를, 진공 프레스기를 이용하여 200℃, 60분, 0.98MPa의 조건으로 열압착하여 경화시켰다. 이 경화체를 10 mm폭으로 커트하고, 필 강도 측정용 시료(시험체 B)를 제작했다. 시험체(B)를, 시마즈 코포레이션 오토그래프(제품번호：ASG－J－5 kNJ)로 벗기고, 필 강도를 측정했다. 또한, 필 강도의 측정에 대해서는, JIS C 6471에 준거해서 실시하였다. 측정 결과에 대해서, 각 N=5의 평균치를 계산했다. 필 강도에 대해서는, 이하의 평가 기준에 의해 평가를 실시했다.
평가 「우수」： 필 강도가 5 N/cm 이상.
평가 「양호」： 필 강도가 2 N/cm 이상, 5 N/cm 미만.
평가 「불가」： 필 강도가 2 N/cm 미만.
〔땜납 내열시험〕
한 면이 거친 동박을 준비했다. 거친 면을 안쪽으로 하여 동박을 첩합시켜서 동박/접착 필름/동박의 적층체를 얻었다. 이 적층체를, 진공 프레스기를 이용하여 200℃, 60분, 0.98 MPa의 조건으로 열압착하여 경화시켰다. 이 시험편을 각 변이 30mm가 되도록 정방형으로 커트하고, 땜납 내열시험용 시료(시험체 C)를 제작했다. 그 후, 시험체 C를, 290℃의 땜납 조에 플롯(float) 하여, 스웰링(sewlling) 유무를 확인했다. 또한, 땜납 내열시험은, JIS C 5012 1993에 준거해서 실시하였다. 땜납 내열시험에 대해서는, 이하의 평가 기준에 의해 평가를 실시했다.
평가 「우수」： 스웰링이 확인될 때까지의 시간이 180초 이상.
평가 「양호」：스웰링이 확인될 때까지의 시간이 120초 이상 180초 미만.
평가 「가능」： 스웰링이 확인될 때까지의 시간이 60초 이상 120초 미만.
평가 「불가」：스웰링이 확인될 때까지의 시간이 60초 미만.
〔실시예 2∼22, 비교예 1∼3〕
안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물의 배합 처방을 표 1∼표 3으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물을 조제했다.
이어서, 실시예 2∼22 및 비교예 1∼3의 각 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물을 포함한 도공액을, 지지체의 한 면에 도포하여 120℃에서 건조하는 것으로, 지지체 첨부의 접착 필름을 각각 얻고, 실시예 1과 동일한 방법으로 시험체(경화한 접착 필름)를 제작했다. 제작한 각 시험체에 대해서, 실시예 1과 동일한 방법으로, 유전율(ε), 유전탄젠트(tanδ), 필 강도 및 땜납 내열시험에 대한 평가를 실시했다. 결과를, 표 1∼표 3에 나타낸다.
실시예 2∼22 및 비교예 1∼3에 대해 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물의 조제에 사용한 원료는 이하와 같다.
(A1)： 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머(비수첨, SBS), JSR 제조, 상품명 「TR2003」.
(A2)： 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머(일부 수첨, SBBS), 아사히카세이 케미컬즈 제조, 상품명 「P1083」.
(A3)：이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머(일부 수첨, SBBS), 아사히카세이 케미컬즈 제조, 상품명 「P1500」.
(A4)：이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머(일부 수첨, SBBS), 아사히카세이 케미컬즈 제조, 상품명 「P5051」.
(A5)：이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머(일부 수첨, 아민 변성 SBBS), 아사히카세이 케미컬즈 제조, 상품명 「MP10」.
(A6): 이중 결합을 갖지 않는 스티렌계 엘라스토머(수첨), 아사히카세이 케미컬즈 제조, 상품명 「H1052」.
(B1)：라디칼을 발생시키는 화합물(분해성), 노프 코포레이션 제조, 상품명 「PERCUMYL D」.
(B2)：라디칼을 발생시키는 화합물(비분해성), 미츠비시 가스 케미컬 컴퍼니 인크 제조, 상품명 「OPE－2 St1200」.
(B3)：라디칼을 발생시키는 화합물(비분해성), 미츠비시 가스 케미컬 컴퍼니 인크 제조, 상품명 「OPE－2 St2200」.
(C1)：경화제, 아데카 코포레이션 제조 이미다졸, 상품명 「EH2021」.
(C2)：유기 필러, 다이킨 인더스트리스 리미티드 제조 PTFE, 「Lublon L－5 F」.
(C3)：무기 필러, 덴카사 제조 실리카, 상품명 「FB3SDX」.
(E)：에폭시 수지, 미츠비시 케미컬 코포레이션 제조, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 상품명 「828 EL」.
표 1∼표 3에 나타낸 바와 같이, (A)성분으로서 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 성분으로서 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한 수지 조성물의 경화물은, 유전율(ε) 및 유전탄젠트(tanδ)에 대해 양호한 값을 나타내는 것이었다. 또, 이와 같은 경화물은, 필 강도 및 땜납 내열시험에 대해서도 양호한 결과가 되었다.
한편, 비교예 1의 수지 조성물은, (B)성분으로서 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함하지 않기 때문에, 필 강도 및 땜납 내열시험의 평가 결과가 매우 뒤떨어지는 것이었다. 비교예 2의 수지 조성물은, 일정량의 유기 필러((C2) PTFE)를 포함하고 있지만, (B)성분으로서 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함하지 않기 때문에, 땜납 내열시험의 평가 결과가 매우 뒤떨어지는 것이었다. 비교예 3의 수지 조성물은, (A)성분으로서 이중 결합을 하지 않는 스티렌계 엘라스토머를 이용한 수지 조성물이며, 필 강도에는 뛰어나지만, 땜납 내열시험의 평가 결과가 매우 뒤떨어지는 것이었다.
본 발명의 안테나 부착 반도체 패키지는, 5G 밀리파의 송신·수신의 통신을 실시하는 RF칩이 실장되는 고주파 기판으로써 이용할 수 있다. 본 발명의 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물은, 본 발명의 안테나 부착 반도체 패키지의 절연층에 이용할 수 있다.
1; 절연층,
1A; 제1 절연층,
1B; 제2 절연층, 1C; 제3 절연층,
1D; 제4 절연층, 1E; 제５ 절연층,
2; 코어 기판, 4; 배선층,
5; 안테나부(패치 안테나), 7; 전기 연결 금속,
8 RF칩, 9; 접속 패드,
10;반도체 장치부, 21; 절연층,
22; 코어 기판, 24; 배선층,
25; 안테나부(패치 안테나), 26; 안테나부(다이 폴 안테나)
27; 전기 연결 금속, 28; RF칩
30; 반도체 장치부, 100, 200; 안테나 부착 반도체 패키지
1B; 제2 절연층, 1C; 제3 절연층,
1D; 제4 절연층, 1E; 제５ 절연층,
2; 코어 기판, 4; 배선층,
5; 안테나부(패치 안테나), 7; 전기 연결 금속,
8 RF칩, 9; 접속 패드,
10;반도체 장치부, 21; 절연층,
22; 코어 기판, 24; 배선층,
25; 안테나부(패치 안테나), 26; 안테나부(다이 폴 안테나)
27; 전기 연결 금속, 28; RF칩
30; 반도체 장치부, 100, 200; 안테나 부착 반도체 패키지
Claims (9)
- 반도체 장치부에 안테나부가 일체적으로 형성된 안테나 부착 반도체 패키지에 있어서,
상기 반도체 장치부와 상기 안테나부를 접속하기 위한 절연층, 및, 상기 안테나부 내부의 절연층 중 적어도 한쪽이,
(A) 이중(二重) 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한 수지 조성물의 경화물인, 안테나 부착 반도체 패키지. - 청구항 1에 있어서,
상기 경화물 중의 에폭시 수지 및 경화제의 합계 질량이, 상기 (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머 및 상기 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물의 합계 100질량부에 대해서, 5질량부 이하인, 안테나 부착 반도체 패키지. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머가, 스티렌/부타디엔/부틸렌/스티렌 블록 코폴리머를 포함한, 안테나 부착 반도체 패키지. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경화물이 PTFE 필러를 포함한, 안테나 부착 반도체 패키지. - (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머와 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물을 포함한, 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물.
- 청구항 5에 있어서,
수지 조성물 중의 에폭시 수지 및 경화제의 합계 질량이, 상기 (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머 및 상기 (B) 라디칼을 발생시키는 화합물의 합계 100 질량부에 대해서, 5 질량부 이하인, 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물. - 청구항 5 또는 6에 있어서,
상기 (A) 이중 결합을 갖는 스티렌계 엘라스토머가, 스티렌/부타디엔/부틸렌/스티렌 블록 코폴리머를 포함한, 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물. - 청구항 5 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
PTFE 필러를 포함한, 안테나 부착 반도체 패키지용 수지 조성물. - 청구항 5 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물을 포함한 안테나 부착 반도체 패키지용 필름.
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| A201 | Request for examination |