KR920002980B1 - 도전성 수지 페이스트 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

도전성 수지 페이스트
본 발명은 도전성 수지 페이스트에 관한 것이다.
종래기술에 있어서, IC, LSI 등의 리이드프레임상에 칩마운트재를 접합시키는 방법으로서는, 일반적으로 Au-Si 공정법, 땜납법 및 도전성 수지 페이스트법이 공지되어 있다. 그러나, Au-Si 공정법은 비용이 많이들 뿐만아니라, 대형칩에 적용하는 경우에는 칩의 균열이 발생하는 단점을 가지고 있다. 한편, 땜납법에 의하면, IC 칩에 땜납성을 부여하기 위해서 IC 칩의 뒷면에 Au의 막을 부착하여야 하므로 가격이 비싸진다. 또한, 융점이 낮기 때문에, 350℃에서 가열해야 하는 열압착법(TＣ법)에 의한 와이어 결합장치에는 적용할 수 없다는 단점이 있다. 이 방법들과 비교할 때, 도전성 수지 페이스트법은 작업성, 신뢰성 및 내열접착성이 탁월함은 물론 가격이 저렴하기 때문에, 이 방법의 수요가 급속히 증대되고 있다. 그러나, 이 도전성 수지 페이스트를 이용하여 열팽창계수(α)가 큰 구리리이드프레임상에 메모리 등의 대형칩을 결합 또는 경화시키는 경우에는, 칩과 리이드프레임상간의 α차로 인하여 발생하는 열응력으로 인해서 칩균열 또는 칩뒤틀림이 발생하기 때문에 조립공정의 수율 또는 장치의 신뢰성이 손상될 수 있다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 도전성 수지 페이스트의 결점을 제거함으로써 대형칩에서도 침균열이 발생하지 않고 고신뢰성의 도전성 수지 페이스트를 제공하고자 한다.
본 발명은 카르복실산말단기를 가지는 부타디엔의 단일중합체 또는 공중합체의 0.01-0.5 카르복실산 당량을 1분자내에 2개 이상의 에폭시기를 가지는 에폭시수지의 1에폭시 당량과 반응시켜서 얻은 수지, 경화제 및 도전성 충전재를 함유하는 도전성 페이스트에 관한 것이다.
본 발명에 있어서는, 1분자내에 2개 이상의 에폭시기를 가지는 에폭시수지를 사용한다. 이러한 에폭시수지는 특별히 한정되는 것이 아니며, 비스페놀 A, AD, S, F 또는 할로겐화 비스페놀 A와 에피클로로히드린과의 축합물, 예를들면 에피코우트(Epikote) 828,1001,1004 및 1007(상품명, 셀케미칼(주)제), YDF-170 및 YDB-340(상품명, 도오토 가세이(주)제), R-710(상품명, 미쯔이세키유 가가쿠(주)제); 페놀노볼락 수지의 글리시딜에테르, 크레졸노볼락수지의 글리시딜에테르, 예를들면 DEN-438(상품명, 다우 케미칼(주)제), ECN-1273(상품명, 시바-게이지(주)제) 및 ＹＤＣＮ-701(상품명, 도오토 가세이(주)제) 등을 사용할 수 있다.
에폭시수지의 1에폭시 당량에 대하여 카르복실산 말단기를 가지는 부타디엔의 단일중합체 또는 공중합체의 0.01 내지 0.5카르복실산 당량을 반응시킨다. 0.01 카르복실산 당량 미만인 경우에는 아무런 효과가 없는 한편, 0.5 카르복실산 당량 이상인 경우에는 에폭시수지의 경화성이 열화되기 때문에, 내열성이 불량해진다. 카르복실산의 말단기를 가지는 부타디엔의 단일중합체 또는 공중합체의 예로서는 Hycar CTB-2000×162, CTBN-1300×31 및 CTBNX-1300×9(상품명, 우베고산(주)제), NISSO-PＢ-Ｃ-2000(상품명, 니혼소다(주)제) 등을 들 수 있다.
이 부타디엔 단일중합체 또는 공중합체와 상기 에폭시수지와의 반응은 촉매부재하 또는 Ｎ,Ｎ-디메틸벤진아민 등의 3차아민류, 트리페닐포스핀 등을 촉매로 하여, 필요에 따라서는 통상적으로 도전성 수지 페이스트용 용매의 존재하에서 80 내지 160℃로 0.5 내지 5시간동안 가열함으로써 행할 수 있다. 용매는 반응중의 점도를 저하시킴으로써 취급을 용이하게 하기 위하여 사용할 수 있다. 도전성 수지 페이스트에 있어서, 작업성을 개선하기 위하여 필요에 따라 용매를 사용할 수 있다. 이러한 용매로서는, 도포 작업성면에서 상기 수지에 대하여 용해성이 우수한 것과, 100℃ 이상의 끓는 점을 갖는 것이 바람직하며, 예로서는 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 에틸카르비톨, 부틸카르비톨, 에틸카르비톨아세테이트, α-테르비네올 등의 유기용매를 들 수 있다. 또한, 도전성 수지 페이스트에는 1분자내에 1 내지 2개의 에폭시기를 가지는 반응성 희석계를 사용할 수 있는데, 예를들면 페닐글리시딜에테르, P-(t-부틸)페닐글리시딜에테르, 부틸글리시딜에테르, 부탄디올글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 비닐시클로헥센디옥사이드, γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, P-(t-부틸)벤조산글리시딜에스테르등이 있다.
본 발명에서 사용되는 경화제로서는, PS-2607, PS-2780, PSF-2807 및 PS-2105(상품명, 군에이가가쿠(주)제) 등의 페놀계 수지; 큐어졸(Curesol) 2E4MZ-CＮ, 2P4MZ, 2PHZ, 2E4MZ-AZINE 및 2MZ-OK(상품명, 고무가세이(주)제) 등의 이미다졸류; 디시안디아미드와 아디프산디하이드라지드 및 프탈산디하이드라지드(니혼하이드라진(주)제) 등의 디카르복실산디하이드라지드가 유용하다. 경화제의 양은 상기 수지를 경화시킬 수 있는 정도의 양이면 되며 특별한 제한은 없다. 또한, 경화성을 향상시키기 위해서, 이미다졸, 3차아민 예를들면 Ｎ,Ｎ-디메틸벤질아민 등의 경화촉진제를 병용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 도전성 충전재로서는 은분말, 금분말 및 구리분말 등의 도전성 금속분말과 알루미나분말, 유리분말 등의 무기질연분말을 표면 도전성막으로 피복하여 사용할 수 있으며, 내산화성, 가격, 도전성, 열전도성 측면에서 은분말이 바람직하다. 도전성 충전재의 양은 상기 수지 및 도전성 충전재에 대하여 60 내지 95중량% 범위내에서 사용한다. 또한, 본 발명의 도전성 수지 페이스트에 있어서, 필요에 따라 실란결합제, 티탄계결합제 등의 접착력 향상제, 비이온성 표면활성제, 불소계 표면활성제 등의 습윤성 향상제, 실리콘 오일 등의 소포제를 첨가할 수 있다.
상술한 재료를 이용하여 도전성 수지 페이스트를 제조하는 공정으로서는, 예를들면, 1분자내에 2개 이상의 에폭시기를 가지는 에폭시수지와 카르복실산말단기를 가지는 부타디엔의 단일중합체 또는 공중합체를 반응시켜서 얻어진 수지, 경화제 및 경우에 따라서 사용되는 경화촉진제 및 용매를 소정량씩 혼합 또는 용해한다. 이 경우에, 혼합 또는 용해는 통상의 교반기, 분쇄기, 쓰리로울(three rolls), 보올밑 등의 분산기를 적절하게 조합하여 행할 수 있다.
다음은, 소정량의 도전성 충전재를 상기 혼합물과 혼합하여 도전성 수지 페이스트를 제조한다. 이 경에도, 교반기, 분쇄기, 쓰리로울, 보울밑 등의 분산기를 적절하게 조합하여 혼합을 행할 수 있다. 도전성 수지 페이스트의 제조공정은 상술한 것에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 의한 도전성 수지 페이스트는 IC 및 LSI용 칩마운트재로서 적합할 뿐아니라 탄탈콘덴서용 전극형성등에도 적용된다.
이하, 실시예의 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시예 1]
에폭시수지 YDF-170(에폭시 당량; 170) 100중량부에 Hycar CTBNX-1300×9(카르복실산 당량; 1500) 40중량부 및 Ｎ,Ｎ-디메틸벤질아민 0.01중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 교반하에 120℃에서 60분동안 가열하여 변성 에폭시수지를 얻었다. 변성 에폭시수지 50중량부에 디시안디아미드 4중량부, 큐어졸(Curesol) 2PHZ 0.5중량부 및 부틸셀로솔브아세테이트 60중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 분쇄기로 혼합한후에, 이 혼합물에 은분말 TCG-1(상품명, 도쿠리키 가가쿠(주)제) 290중량부를 첨가하고 분쇄기로 혼합하여서 도전성 페이스트를 얻었다. 이렇게 얻어진 페이스트를 42알로이리이드프레임 및 구리리이드프레임상에 도포한후, 그 위에 4×9mm의 실리콘칩을 올려놓고 150℃에서 1시간동안 가열하여 접합시켰다. 이 결과, 칩균열의 발생은 발견되지 않았고 칩의 뒤틀림이 미소한 양호한 결과를 얻었다. 평가결과는 표 1에 도시한다.
[실시예 2]
에폭시수지 에피코우트(Epikote)-1004(에폭시 당량; 900 ) 100중량부에 Hycar CTBNX-1300×9.50중량부, 부틸셀로솔브아세테이트 100중량부 및 트리페닐포스핀 0.01중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 교반하에 120℃에서 30분동안 가열하였다. 이렇게 얻어진 변성 에폭시수지 80중량부에, 페놀수지 PＳ2607(OH당량; 110) 4중량부와 부틸셀로솔브아세테이트 50중량부를 교반하에 가열하여 용해시킨 용액 54중량부 및 큐어졸(Curesol) 2PHZ 1중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 분쇄기로 혼합하였다. 이어서, 은분말 TCG-1,310중량부를 첨가하고 이 혼합물을 분쇄기로 혼합하여 도전성 수지 페이스트를 얻었다. 이렇게 해서 얻어진 도전성 수지 페이스트를 사용하여 실시예 1과 동일한 방식으로 평가를 행하였다. 평가결과는 표 1에 도시한다.
[실시예 3]
에폭시수지 DEN-438(에폭시 당량; 180) 100중량부에 Hycar CTB-2000×162(카르복실산 당량; 2400) 40중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 교반하에 160℃에서 5시간동안 가열하였다. 이 혼합물을 50℃로 냉각하고, 페닐글리시딜에테르 210중량부를 첨가한후에, 교반하에 80℃에서 30분동안 가열하여서 변성 에폭시수지 용액을 얻었다. 이렇게 얻어진 변성 에폭시수지 용액 125중ㄹ야부에 디시안디아미드 4중량부 및 큐어졸(Cuesol) 2P4MZ 0.1중량부를 첨가한후에, 교반하에 혼합하였다. 이어서, 은분말 TCG-1,300중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 균일하게 될 때까지 교반후에, 쓰리로울로 혼합하여 도전성 페이스트를 얻었다. 이렇게 얻어진 도전성 페이스트를 이용하여 실시예 1에서와 동일한 방식으로 평가를 행하였다. 평가결과는 표 1에 도시한다.
[비교예]
에폭시수지 에피코우트(Epikote)-828(에폭시 당량; 195) 50중량부, 페놀수지 PＳ2607 25중량부 및 부틸셀로솔브아세테이트 70중량부를 용해하여 제조한 용액을 120℃에서 1시간동안 가열 및 교반하면서 큐어졸(Curesol) 2PHZ 1중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 분쇄기로 혼합하였다. 이어서, 이 혼합물에 은분말 TCG-1340중량부를 첨가한후 혼합하여 도전성 수지 페이스트를 얻었다. 이렇게 얻어진 도전성 수지를 사용하여 실시예에서와 동일한 방식으로 평가를 행하였다. 평가결과는 표 1에 도시한다. 42알로이리이드프레임상의 접합상태는 우수하였으나, 구리리이드프레임에서는 일부의 균열이 발생하였다. 또한, 실시예 1 내지 3과 비교할 때 칩의 뒤틀림도 모두 더 큰 값을 나타내었다.
[표 1]
Figure kpo00001
[평가방법]
(1) 칩뒤틀림; 표면 거칠기 측정장치에 의해 칩의 9mm폭에서의 뒤틀림크기를 측정하였다.
(2) 접착강도; 2mm×2mm의 칩을 42알로이리이드프레임에 접합시키고, 푸시풀게이지(push pull gange)에 의해 실온 및 350℃/20초 보유시의 접착강도를 측정하였다.
(3) 체적 저항물; 슬라이드 유리상에 폭 2.5mm 및 두께 100um로 도포하고 경화시킨후, 4-프로브(prove)저항측정기를 이용하여 측정하였다.
IC 및 LSI 메모리 등의 대형칩을 구리리이드프레임상에 접합시키는 경우, 본 발명의 도전성 수지 페이스트를 사용함으로써, 칩과 리이드프레임간에 인가되는 열응력을 흡수할 수 있기 때문에, 칩의 균열이 발생하지 않음은 물론, IC 및 LSI의 제조를 저렴한 비용, 고생산성 및 고신뢰성으로 수행할 수 있다.

Claims (7)

  1. 카르복실산말단기를 가지는 부타디엔의 단일중합체 또는 공중합체 0.01-0.5 카르복실산 당량을 1분자내에 2개 이상의 에폭시를 가지는 에폭시수지 1에폭시 당량과 반응시켜서 얻은 수지, 경화제 및 도전성 충전재를 포함하는 도전성 수지 페이스트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 충전재가 은분말, 금분말, 구리분말, 표면 도전성막으로 피복된 알루미나분말, 또는 표면 도전성막으로 피복된 유리분말인 것을 특징으로 하는 도전성 수지 페이스트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 도전성 충전재가 은분말인 것을 특징으로 하는 도전성 수지 페이스트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 경화제가 페놀계 수지, 이미다졸류, 디시안디아미드 또는 디카르복실산 디하이드라지드인 것을 특징으로 하는 도전성 수지 페이스트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도전성 충전재가 수지 및 도전성 충전재에 대하여 60 내지 95중량% 범위내의 분량이 함유되는 것을 특징으로 하는 도전성 수지 페이스트.
  6. 제1항에 있어서, 경화촉진제를 부가로 함유하는 것을 특징으로 하는 도전성 수지 페이스트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 경화촉진제가 이미다졸 또는 3차아민인 것을 특징으로 하는 도전성 수지 페이스트.
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