WO2020138632A1 - 반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법 - Google Patents

반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2020138632A1
WO2020138632A1 PCT/KR2019/010782 KR2019010782W WO2020138632A1 WO 2020138632 A1 WO2020138632 A1 WO 2020138632A1 KR 2019010782 W KR2019010782 W KR 2019010782W WO 2020138632 A1 WO2020138632 A1 WO 2020138632A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor package
adhesive layer
conductive adhesive
adhesive film
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2019/010782
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최태진
김우정
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doosan Corp
Original Assignee
Doosan Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Doosan Corp filed Critical Doosan Corp
Priority to CN202510235727.6A priority Critical patent/CN119931534A/zh
Priority to US17/418,445 priority patent/US12378448B2/en
Priority to JP2021537929A priority patent/JP7442533B2/ja
Priority to CN201980085552.8A priority patent/CN113227284A/zh
Publication of WO2020138632A1 publication Critical patent/WO2020138632A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22—Di-epoxy compounds
    • C08G59/24—Di-epoxy compounds carbocyclic
    • C08G59/245—Di-epoxy compounds carbocyclic aromatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00—Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/42—Polycarboxylic acids; Anhydrides, halides or low molecular weight esters thereof
    • C08G59/4215—Polycarboxylic acids; Anhydrides, halides or low molecular weight esters thereof cycloaliphatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • C08G59/686—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/06—Non-macromolecular additives organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30—Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/20—Interconnections within wafers or substrates, e.g. through-silicon vias [TSV]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/40—Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/30—Die-attach connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
    • H10W74/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3412—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3412—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having one nitrogen atom in the ring
    • C08K5/3432—Six-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3442—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3462—Six-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2203/00—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2203/326—Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for bonding electronic components such as wafers, chips or semiconductors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/30—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier
    • C09J2301/312—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier parameters being the characterizing feature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00—Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/40—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components
    • C09J2301/408—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components additives as essential feature of the adhesive layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2463/00—Presence of epoxy resin
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/072—Connecting or disconnecting of bump connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
    • H10W72/07331—Connecting techniques
    • H10W72/07332—Compression bonding, e.g. thermocompression bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
    • H10W74/10—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition
    • H10W74/15—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition on active surfaces of flip-chip devices, e.g. underfills
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/721—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
    • H10W90/722—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors between stacked chips

Definitions

  • the present invention relates to a non-conductive adhesive film for a semiconductor package and a method of manufacturing a semiconductor package using the same, specifically, a non-conductive adhesive film for a semiconductor package that can minimize warpage deformation of a semiconductor package and a semiconductor package using the same It relates to a manufacturing method.
  • TSV 3D packaging technology using a silicon through electrode (TSV) can significantly shorten the wiring distance, thereby speeding up the device, reducing power consumption, miniaturization, etc. It has a very big advantage in terms of.
  • very fine metal wiring and a number of metal and dielectric layers can be formed, and existing semiconductor processing equipment can be used as it is. Therefore, the application of TSV 3D packaging technology is expected to expand significantly in the future.
  • An object of the present invention is to provide a non-conductive adhesive film for a semiconductor package capable of minimizing warpage deformation of the semiconductor package.
  • another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor package capable of improving the reliability of a semiconductor package while improving simplification and production efficiency of the process using the aforementioned non-conductive adhesive film.
  • the adhesive layer has a weight reduction rate of 1% or less at 250°C by thermogravimetric analysis (TGA).
  • the adhesive layer has an Onset Temperaure of 160 to 200 °C.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a non-conductive adhesive film for a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a non-conductive adhesive film for a semiconductor package according to another embodiment of the present invention.
  • 3 to 6 are cross-sectional views schematically showing a manufacturing process of a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
  • solder layer 100-1, 100-2, 100-n: monomer
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a non-conductive adhesive film for a semiconductor package according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a non-conductive adhesive film for a semiconductor package according to a second embodiment of the present invention to be.
  • the non-conductive adhesive film 10A is an adhesive film used for packaging semiconductors, and includes a substrate 11 and an adhesive layer 12 disposed on one surface of the substrate, as shown in FIG. 1.
  • it may further include another substrate (hereinafter referred to as the'second substrate') 13 disposed on the other surface of the adhesive layer (see FIG. 2).
  • the substrate 11 is a portion that protects the surface of the adhesive layer while supporting the adhesive layer, and is removed and removed when using the non-conductive adhesive film.
  • a plastic film commonly known in the art can be used without limitation as long as it can be peeled, and a release mold can also be used.
  • the plastic film may be transparent or translucent, or may be colored or uncolored.
  • the substrate 11 may be polyethylene terephthalate (PET).
  • the substrate 11 may be polyimide (PI).
  • a release layer may be disposed on the plastic film.
  • the release layer has a function of easily separating the base material from the adhesive layer so that the adhesive layer can maintain its shape without being damaged.
  • the release layer may be a commonly used film type release material.
  • the components of the release agent used in the release layer are not particularly limited, and conventional release agent components known in the art can be used.
  • Non-limiting examples thereof include epoxy-based mold release agents, mold release agents made of fluorine resins, silicone mold release agents, alkyd resin mold release agents, water-soluble polymers, and the like.
  • a powdery filler such as silicone, silica, or the like may be included as a component of the release layer.
  • the powder filler in the form of fine particles may use two types of powder filler, and the average particle size thereof may be appropriately selected in consideration of the surface roughness to be formed.
  • the thickness of the release layer can be appropriately adjusted within the conventional range known in the art.
  • the thickness of the substrate 11 is not particularly limited, and can be adjusted within a conventional range known in the art, for example, may be about 25 to 150 ⁇ m, specifically about 30 to 100 ⁇ m, More specifically, it may be about 30 to 50 ⁇ m.
  • the release force of such a substrate is not particularly limited, and may be, for example, about 1 to 500 gf/inch, and specifically about 10 to 100 gf/inch.
  • the method for forming the release layer is not particularly limited, and a known method such as heat pressing, heat roll lamination, extrusion lamination, application of a coating solution, drying, or the like can be employed.
  • the adhesive layer 12 is disposed on one surface of the substrate 11 and can connect the substrate and the semiconductor device or semiconductor elements to each other during semiconductor packaging, and the substrate as an underfill. It is possible to redistribute stress and strain caused by a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor device and the semiconductor device.
  • the adhesive layer 12 of the present invention has a storage modulus of 2 to 4 GPa at 25°C. Accordingly, the non-conductive adhesive film of the present invention not only minimizes the warpage of the semi-dope package during semiconductor packaging through three-dimensional lamination of semiconductor devices, but also minimizes handling problems due to slip of semiconductor devices. This can improve the reliability of the semiconductor package.
  • the adhesive layer of the present invention may be formed of an adhesive resin composition comprising (a) two or more different epoxy resins, (b) a curing agent, (c) a curing accelerator, and (d) nano silica.
  • the adhesive resin composition two or more different epoxy resins may be used without particular limitation, as long as they are epoxy resins generally known in the art.
  • the epoxy resin means a polymer containing an epoxy group.
  • two or more different epoxy resins may include a liquid epoxy resin and an epoxy group-containing phenoxy resin.
  • void generation between bumps is reduced, bump fillability is improved, and bump bonding reliability can be secured, and adhesion to a wafer or substrate is improved to prevent delamination. Can be further improved heat resistance.
  • the mixing ratio of the liquid epoxy resin and the epoxy group-containing phenoxy resin is not particularly limited.
  • the mixing ratio of the liquid epoxy resin and the epoxy group-containing phenoxy resin is 1: 0.5 to 3 weight ratio, specifically 1: 0.5 to 1.5 weight ratio
  • the adhesive layer may have a low storage elastic modulus.
  • the liquid epoxy resin is a liquid epoxy resin at 25 ⁇ 5° C., and is a thermosetting resin.
  • the first epoxy resin imparts adhesiveness and curability to the resin composition for adhesion, and imparts curing uniformity to the adhesive layer after curing.
  • Non-limiting examples of liquid epoxy resins usable in the present invention are liquid bisphenol A type epoxy resin, liquid bisphenol F type epoxy resin, liquid naphthalene type epoxy resin, liquid aminophenol type epoxy resin, liquid hydrogenated bisphenol type epoxy Resins, liquid alicyclic epoxy resins, liquid alcohol ether type epoxy resins, liquid cyclic aliphatic type epoxy resins, liquid fluorene type epoxy resins, liquid siloxane type epoxy resins, and the like, among which liquid bisphenol A type epoxy resins, liquid bisphenol F A type epoxy resin and a liquid naphthalene type epoxy resin are suitable in terms of adhesiveness, curability, durability, and heat resistance. These may be used alone or in combination of two or more.
  • products of liquid epoxy resin include bisphenol F-type epoxy resin manufactured by Shinnitetsu Chemical (product name: YDF8170), bisphenol A-type epoxy resin manufactured by DIC (product name: EXA-850CRP), and bisphenol F-type epoxy resin manufactured by Shinnitetsu Chemical (product name: YDF870GS), DIC-made naphthalene-type epoxy resin (product name: HP4032D), Mitsubishi Chemical aminophenol-type epoxy resin (grade: JER630, JER630LSD), Momenti-Pafomans siloxane-based epoxy resin (product name: TSL9906), Shinnittes Chemical 1, 4-cyclohexanedimethanol diglycidyl ether (trade name: ZX1658GS), etc., but are not limited thereto.
  • the epoxy group-containing phenoxy resin is a thermoplastic polymer containing an epoxy group at at least one end, and since the intramolecular epoxy group has a very small equivalent to molecular weight, it participates in curing, but at high temperature Can impart fluidity. Because of this epoxy group-containing phenoxy resin, the adhesive layer of the present invention can be molded into a film shape in a semi-cured (B-stage) state at room temperature (about 25 ⁇ 5° C.).
  • the epoxy group-containing phenoxy resin usable in the present invention is not particularly limited as long as it contains a phenoxy group in the polymer chain and a polymer containing an epoxy group at at least one end.
  • the phenoxy resin may be a compound represented by Formula 1 below, but is not limited thereto.
  • a and b are each an integer from 1 to 4,
  • the plurality of R 1 and the plurality of R 2 are the same or different from each other, and each independently hydrogen, halogen, C 1 ⁇ C 10 alkyl group, C 3 ⁇ C 20 cycloalkyl group, C 5 ⁇ C 20 aryl group and It is selected from the group consisting of nitro groups, specifically, each independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, C 1 ⁇ C 5 alkyl group, C 3 ⁇ C 10 cycloalkyl group, C 5 ⁇ C 10 aryl group and nitro group, ;
  • R 3 to R 8 are the same as or different from each other, and each independently a hydrogen or a hydroxy group, provided that at least one of R 3 to R 8 is a hydroxy group;
  • X 1 is a single bond, or a C 1 ⁇ C 10 alkylene group, specifically a single bond, or a C 1 ⁇ C 5 alkylene group,
  • Y 1 and Y 2 are the same or different from each other, and each independently a hydrogen, a hydroxy group, or an epoxy group, provided that at least one of Y 1 and Y 2 is an epoxy group,
  • n is an integer from 30 to 400).
  • the two or more epoxy resins according to the present invention may further include an epoxy resin known in the art, preferably a polyfunctional epoxy resin, in addition to the liquid epoxy resin and the epoxy group-containing phenoxy resin.
  • the two or more epoxy resins may include a liquid epoxy resin, an epoxy group-containing phenoxy resin, and a multifunctional epoxy resin.
  • the mixing ratio between the liquid epoxy resin, the epoxy group-containing phenoxy resin and the polyfunctional epoxy resin is not particularly limited, and for example, the mixing ratio of the liquid epoxy resin, the epoxy group-containing phenoxy resin and the polyfunctional epoxy resin is 1: 0.5. ⁇ 3: 0.5 to 3 weight ratio, specifically 1: 0.5 to 1.5: 0.5 to 1.5 weight ratio may be.
  • the adhesive layer of the present invention has excellent adhesion, has a low storage modulus, and fume generation can be minimized.
  • the polyfunctional epoxy resin usable in the present invention is not particularly limited as long as it is two or more per molecule (monomer), specifically, an epoxy resin containing 2 to 5 epoxy groups.
  • the non-liquid phase at 25 ⁇ 5° C. is a semi-solid or solid phase epoxy resin at 25 ⁇ 5° C. and includes an epoxy resin close to the solid phase.
  • the resin composition for adhesion includes a curing agent.
  • the curing agent is a component that cures two or more epoxy resins.
  • the resin composition for adhesion includes a curing accelerator.
  • a curing accelerator in addition to controlling the curing rate, in order to secure the high temperature stability of the adhesive layer, it includes at least one selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (2) and a compound represented by the following formula (3) as a curing accelerator. .
  • n1 1 or 2
  • n2 is an integer of 0 to 2
  • Y 1 to Y 6 are the same as or different from each other, and each independently N(R 2 ) or C(R 3 )(R 4 ), provided that at least one of Y 1 to Y 6 is N(R 2 ),
  • the plurality of C(R 1 ) are the same or different from each other
  • the plurality of N(R 2 ) are the same or different from each other
  • the plurality of C(R 3 )(R 4 ) is the same or different from each other
  • R 1 , R 2, R 3 and R 4 are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 20 alkyl group, C 2 to C 20 alkenyl group, and C 2 ⁇ C 20 It is selected from the group consisting of alkynyl groups.
  • 1 to 2 of X 1 to X 6 may be N, and the rest may be C(R 1 ).
  • R 1 , R 2, R 3 and R 4 are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 ⁇ C 12 alkyl group, C 2 ⁇ C 12 alkenyl group, and C 2 to C 12 alkynyl group.
  • Examples of the curing accelerator represented by Chemical Formula 2 include a compound represented by Chemical Formula 2a, a compound represented by Chemical Formula 2b, and the like, but are not limited thereto.
  • Examples of the compound represented by Formula 3 include a compound represented by Formula 3a below, but are not limited thereto.
  • the curing accelerator may include one or more selected from the group consisting of the compound of Formula 2a, the compound of Formula 2b, and the compound of Formula 3a.
  • the content of the curing accelerator is preferably adjusted in consideration of the content of two or more types of epoxy resin, but the type and content of the curing agent.
  • the content of two or more epoxy resins ranges from about 40 to 80% by weight based on the total amount of the resin composition, and the content of the curing agent is about 5 based on the total amount of the resin composition. It is in the range of ⁇ 20% by weight, and the content of the curing accelerator may range from about 0.01 to 1% by weight based on the total amount of the resin composition.
  • the adhesive layer of the present invention not only has a low storage modulus at room temperature, it is easy to handle, has excellent adhesion, can minimize foaming voids, and does not cause poor connection.
  • the resin composition for adhesion includes nano silica.
  • the nano-silica can control the viscosity and workability, and improve the adhesion, while lowering the coefficient of thermal expansion (CTE). For this reason, when packaging the semiconductor using the non-conductive adhesive film according to the present invention, warpage characteristics and crack resistance may be improved.
  • the average particle diameter of the nano-silica is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 100 nm. If the average particle diameter of the nano-silica is within the above-described range, mechanical properties of the cured product may be further improved.
  • the content of nano-silica is not particularly limited, and may be, for example, a residual amount that is adjusted so that the total amount of the adhesive resin composition is 100% by weight, specifically based on the total amount of the adhesive resin composition It may be about 10 to 50% by weight. If, when the content of the nano-silica is in the above-described range, since the adhesive layer having a low coefficient of thermal expansion (CTE) is formed, the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate and the semiconductor device is small to minimize the occurrence of warpage or crack. Can.
  • CTE coefficient of thermal expansion
  • the resin composition for adhesion of the present invention may further include additives commonly known in the art, in addition to the above-described components, depending on the purpose and environment of use of the composition.
  • additives commonly known in the art, in addition to the above-described components, depending on the purpose and environment of use of the composition.
  • solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, toluene, ethyl acetate, adhesion promoters, coupling agents, antistatic agents, adhesion promoters, wettability enhancers, leveling promoters, and the like, but are not limited thereto.
  • the content of these additives is not particularly limited, and may be used in a conventional range known in the art. For example, it may be about 0.01 to 10% by weight based on the total amount of the resin composition.
  • the aforementioned resin composition for adhesion may be prepared through a method commonly known in the art.
  • two or more different epoxy resins e.g., one or more selected from the group consisting of liquid epoxy resins, phenoxy resins, and polyfunctional epoxy resins
  • a curing agent e.g., one or more selected from the group consisting of liquid epoxy resins, phenoxy resins, and polyfunctional epoxy resins
  • a curing accelerator e.g., one or more selected from the group consisting of liquid epoxy resins, phenoxy resins, and polyfunctional epoxy resins
  • a curing agent e.g., one or more selected from the group consisting of liquid epoxy resins, phenoxy resins, and polyfunctional epoxy resins
  • a curing agent e.g., one or more selected from the group consisting of liquid epoxy resins, phenoxy resins, and polyfunctional epoxy resins
  • a curing agent e.g., one or more selected from the group consisting of liquid epoxy resins,
  • the thickness of the adhesive layer according to the present invention is not particularly limited, and may be, for example, about 1 to 100 ⁇ m, specifically about 5 to 50 ⁇ m. However, when the adhesive layer has a thickness in the above-described range, film forming properties and thickness uniformity of the film may be improved.
  • the adhesive layer according to the present invention may have an Onset Temperature of about 160 to 200°C. As described above, since the adhesive layer of the present invention has a high Onset Temperature, it can exhibit stable curing properties at high temperatures.
  • the adhesive layer of the present invention may have a weight reduction rate of 1% or less at 250°C by thermogravimetric analysis (TGA).
  • TGA thermogravimetric analysis
  • the non-conductive adhesive film according to the present invention can be manufactured through a method generally known in the art. For example, after diluting the adhesive resin composition obtained through the above-described method with an organic solvent capable of dilution as necessary, mixing to a suitable concentration for easy coating film production, and then applying it to the substrate and drying the non-conductive adhesive film. Can be produced.
  • the coating and drying method is not particularly limited as long as it can form a coating film such as bar coating, gravure coating, comma roll coating, roll reverse coating, roll nipper coating, die coating, and lip coating.
  • non-conductive adhesive film 10B according to the second embodiment is the same as that described in the first embodiment, other configurations than the second substrate, that is, the first substrate 11 and the adhesive layer 12 are omitted.
  • the second substrate 13 is disposed on the other surface of the adhesive layer 13 to support the adhesive layer, and is a part that protects the surface of the adhesive layer, which can be peeled off and removed when using a non-conductive adhesive film.
  • the second substrate 13 is the same as or different from the first substrate, and a detailed description is the same as that described in the first substrate, and thus is omitted.
  • the present invention can provide a method of manufacturing various semiconductor packages using the non-conductive adhesive films 10A and 10B described above.
  • the non-conductive adhesive film has a low storage modulus at room temperature, it is possible to improve reliability by minimizing the bending problem of the semiconductor package. Therefore, the present invention can improve the degree of integration of the semiconductor package by stacking the semiconductor device in three dimensions using the non-conductive adhesive film.
  • the (S100) step as shown in Figure 3 (a), the first unit prepared by disposing the adhesive layer 12 of the non-conductive adhesive film (10A, 10B) on one surface of the semiconductor device (30) ( 100-1) is stacked on one surface of the substrate 20 to form the first laminate 200. At this time, the adhesive layer 12 is stacked so as to contact the substrate 20. Subsequently, as shown in FIG. 3(b), the second unit 100-2 on the semiconductor element 30 of the first stack 200 is the adhesive layer 12, the first unit 100 The second stacked body 300 is formed by stacking the semiconductor elements 30 in contact with -1). Subsequently, as shown in FIG.
  • a plurality of multi-layer stacks 400 are sequentially stacked on the second stack 300 by a third unit 100-3 to n-units 100-n.
  • n is 3 or more, specifically 3 to 10 may be a natural number.
  • the semiconductor elements in each unit may be the same or different from each other.
  • Examples of the semiconductor substrate 31 may be a silicon substrate, a SiC substrate, a GaS substrate, or the like.
  • connection terminal 33 may be a bump, a conductive spacer, a pin grid array (PGA), a lead grid array, and combinations thereof. According to an example, the connection terminal may be a bump disposed on the through electrode.
  • a solder layer 34 is disposed on the connection terminal 33, so that the semiconductor elements are solder-bonded and electrically connected when the laminate is thermally compressed.
  • the semiconductor device may be stacked by pressing it on the adhesive layer at a pressure of about 20 to 100 N.
  • the semiconductor device may be laminated under pressure at a temperature lower than Onset Temperature of the adhesive layer, for example, at a temperature of 50 to 100°C.
  • the adhesive layer is in a semi-cured state (B-stage), and the substrate and the semiconductor device and the semiconductor devices are bonded to each other.
  • This step is performed under a temperature of about 200 to 300° C. and a pressure of about 50 to 200 N.
  • the upper and lower portions of the laminate are thermocompressed using a device capable of heat compression.
  • the connection terminals in the laminate can be electrically connected by solder bonding by melting the solder layer.
  • the curing time of the adhesive layer is adjusted according to the curing temperature, for example, may be about 1 to 3 hours.
  • the resin compositions for adhesion of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were prepared by mixing each component according to the composition shown in Table 1 below.
  • the content unit of each component listed in Table 1 is% by weight, based on the total amount of the resin composition.
  • a differential scanning calorimetry (Differential Scanning Calorimetry, DSC) was used to measure the Onset Temperature of the non-conductive adhesive film.
  • thermogravimetric analyzer Using a thermogravimetric analyzer, the non-conductive adhesive film was heated at a temperature of 10° C. per minute from 30° C. to 800° C., and the weight reduction rate was measured.
  • the storage elastic modulus was measured by increasing the temperature from 80°C to 270°C at 10°C per minute by using a dynamic thermal property analyzer (Dynamic Mechanical Analysis, DMA).
  • Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Comparative Example 1 Onset Temperature (°C) 171 165 166 193 140 Volatile contents (%) 0.9 1.0 0.9 1.0 1.4 Storage modulus (GPa) 2.8 3.3 3.1 2.9 4.1

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 반도체 패키지용 비전도성 접착필름은 기재; 및 상기 기재의 일면에 배치되고, 25 ℃에서의 저장 탄성률(tensile modulus)이 2 내지 4 GPa인 접착층을 포함한다.

Description

반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법
본 발명은 반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 반도체 패키지의 휨(warpage) 변형을 최소화할 수 있는 반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법에 관한 것이다.
최근 반도체 산업의 발달과 더불어 디바이스(device)의 처리 속도, 디자인(design) 그리고 고기능성이 더욱 요구되고 있다. 특히, 휴대폰, 태블릿 PC와 같은 모바일 디바이스(mobile device)의 경우, 고성능화와 더불어 소형화, 박형화 및 경량화가 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라 최근 디바이스 소자의 3차원 적층 방식에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히, 실리콘 관통 전극(through silicon via, TSV)을 이용한 3차원 패키징 기술(이하, 'TSV 3D 패키징 기술'이라 함)은 배선 거리를 크게 단축시킬 수 있기 때문에, 소자의 고속화, 저소비 전력화, 소형화 등의 측면에서 매우 큰 장점을 가진다. 또, 매우 미세한 금속 배선과 다수의 금속 및 유전체 층을 형성할 수 있고, 기존의 반도체 공정 장비를 그대로 사용할 수 있다. 그러므로, TSV 3D 패키징 기술의 적용은 앞으로도 크게 확대될 전망이다.
TSV 3D 패키징 기술은 웨이퍼(wafer)에 실리콘 관통 전극을 형성하는 TSV 드릴 및 충진 공정, 초박형 웨이퍼를 캐리어 웨이퍼(carrier wafer) 상에 임시 가고정형 접착소재(temporary bonding and debonding adhesives)를 이용하여 접착하는 임시 본딩 및 디본딩 공정, 웨이퍼를 박형화하기 위한 백그라인딩(back-grinding) 공정, 제작된 초박형 반도체 칩을 3차원적으로 적층하여 본딩하는 공정으로 나누어진다.
여기서, 반도체 칩의 3D 적층시, 최근 비전도성 접착필름을 이용하여 반도체 칩을 본딩하고 있다. 그러나, 종래 비전도성 접착필름과 반도체 칩 간의 열팽창계수 차이로 인해서 온도나 시간이 경과함에 따라 반도체 패키지에 휨 변형이 발생하고, 이로 인해 접속 불량이 발생하여 신뢰성이 저하되었다.
본 발명의 목적은 반도체 패키지의 휨(warpage) 변형을 최소화할 수 있는 반도체 패키지용 비전도성 접착필름을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은 전술한 비전도성 접착필름을 이용하여 공정의 단순화 및 생상 효율성을 향상시킴과 동시에, 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 패키지의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 기재; 및 상기 기재의 일면에 배치되고, 25 ℃에서의 저장 탄성률(storage modulus)이 2 내지 4 GPa인 접착층을 포함하는 반도체 패키지용 비전도성 접착필름을 제공한다.
일례에 따르면, 상기 접착층은 열중량분석(TGA)에 의해 250 ℃에서 1 % 이하의 중량 감소율을 갖는다.
다른 일례에 따르면, 상기 접착층은 160 내지 200 ℃의 Onset Temperaure를 갖는다.
또, 본 발명은 (S100) 기판 상에, 전술한 비전도성 접착필름의 접착층과, 적어도 일면에 접속 단자가 배치된 TSV 구조의 반도체 소자를 순차적으로 교번 적층하여 복수층의 적층체를 형성하는 단계; (S200) 상기 적층체를 열 압착하여 상기 적층체 내 각 반도체 소자의 접속단자들을 서로 접합하는 단계; 및 (S300) 상기 열 압착된 적층체 내 접착층을 경화시키는 단계를 포함하는 반도체 패키지의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 반도체 소자의 패키징시 휨 변형 및 슬립성을 최소화시켜 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지용 비전도성 접착필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지용 비전도성 접착필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패키지의 제조공정을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
<도면 부호의 간단한 설명>
10A, 10B: 비전도성 접착필름, 11: 기재
12: 접착층, 20: 기판,
30: 반도체 소자, 31: 반도체 기판,
32: 관통 전극, 33: 접속 단자,
34: 솔더층, 100-1, 100-2, 100-n: 단위체,
200, 300, 400: 적층체
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
<반도체 패키지용 비전도성 접착필름>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지용 비전도성 접착필름을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 패키지용 비전도성 접착필름을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 비전도성 접착필름(10A)은 반도체 패키징시 사용되는 접착필름으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 기재(11) 및 상기 기재의 일면 상에 배치된 접착층(12)을 포함한다. 선택적으로, 상기 접착층의 타면에 배치된 다른 기재(이하, '제2 기재')(13)를 더 포함할 수 있다(도 2 참조).
이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 패키지용 비전도성 접착필름(10A)에 대해 설명한다.
1) 기재
본 발명에 따른 비전도성 접착필름에서, 기재(11)는 접착층을 지지하면서 접착층의 표면을 보호하는 부분으로, 비전도성 접착필름의 사용시 박리되어 제거된다.
이러한 기재(11)로는 당 업계에서 통상적으로 알려진 플라스틱 필름으로서 박리 가능한 것이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 또 이형지도 사용할 수 있다.
사용 가능한 플라스틱 필름의 비제한적인 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스터 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 셀로판, 다이아세틸셀룰로스 필름, 트라이아세틸셀룰로스 필름, 아세틸셀룰로스부티레이트 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리염화비닐리덴 필름, 폴리비닐알코올 필름, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 필름, 폴리스타이렌 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리설폰 필름, 폴리에터에터케톤 필름, 폴리에터설폰 필름, 폴리에터이미드 필름, 폴리이미드 필름, 불소수지 필름, 폴리아마이드 필름, 아크릴수지 필름, 노보넨계 수지 필름, 사이클로올레핀 수지 필름 등이 있다. 이러한 플라스틱 필름은 투명 혹은 반투명일 수 있고, 또는 착색되어 있거나 혹은 무착색된 것일 수도 있다. 일례에 따르면, 기재(11)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있다. 다른 일례에 따르면, 기재(11)는 폴리이미드(PI)일 수 있다.
이러한 플라스틱 필름 상에는 이형층이 배치되어 있을 수 있다. 이형층은 기재가 접착층과 분리될 때 접착층이 손상되지 않고 형상을 유지할 수 있도록 쉽게 분리시키는 기능을 갖는다. 여기서, 이형층은 일반적으로 사용되는 필름 타입의 이형 물질일 수 있다.
이형층에 사용되는 이형제의 성분으로는 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 이형제 성분을 사용할 수 있다. 이의 비제한적인 예로는, 에폭시 기반 이형제, 불소 수지로 이루어진 이형제, 실리콘계 이형제, 알키드 수지계 이형제, 수용성 고분자 등을 들 수 있다. 또, 필요에 따라 이형층의 성분으로 분말형 필러, 예컨대 실리콘, 실리카 등을 포함할 수 있다. 이때, 미립자 형태의 분말 필러는 2 타입의 분말 필러를 혼용할 수 있으며, 이때 이들의 평균 입도는 형성되는 표면조도를 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
이러한 이형층의 두께는 당 업계에 알려진 통상적인 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다.
본 발명에서, 기재(11)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 범위 내에서 조절 가능하며, 예컨대 약 25 내지 150 ㎛일 수 있고, 구체적으로 약 30 내지 100 ㎛일 수 있고, 더 구체적으로 약 30 내지 50 ㎛일 수 있다.
이러한 기재의 이형력은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 약 1 내지 500 gf/inch일 수 있고, 구체적으로 약 10 내지 100 gf/inch 범위일 수 있다.
이형층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 열 프레스, 열 롤 라미네이트, 압출 라미네이트, 코팅액의 도포, 건조 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다.
2) 접착층
본 발명에 따른 비전도성 접착필름에서, 접착층(12)은 기재(11)의 일면 상에 배치되는 것으로서, 반도체 패키징시 기판과 반도체 소자나 반도체 소자들을 서로 접속시킬 수 있고, 언더필(underfill)로서 기판과 반도체 소자 사이의 열팽창 계수 차이로 발생하는 응력과 변형을 재분배할 수 있다.
본 발명의 접착층(12)은 25 ℃에서 2 내지 4 GPa의 저장 탄성률(storage modulus)을 갖는다. 이로써, 본 발명의 비전도성 접착필름은 반도체 소자의 3차원 적층을 통한 반도체 패키징시 반도페 패키지의 휨(warpage) 발생을 최소화시킬 뿐만 아니라, 반도체 소자의 슬립(slip)으로 인한 핸들링 문제가 최소화시킬 수 있어 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
일례에 따르면, 본 발명의 접착층은 (a) 서로 다른 2종 이상의 에폭시 수지, (b) 경화제, (c) 경화촉진제 및 (d) 나노 실리카를 포함하는 접착용 수지 조성물로 형성될 수 있다.
상기 접착용 수지 조성물에서, 서로 다른 2종 이상의 에폭시 수지는 당 업계에 일반적으로 알려진 에폭시 수지라면, 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 여기서, 에폭시 수지는 에폭시기를 함유하는 고분자를 의미한다.
일례에 따르면, 서로 다른 2종 이상의 에폭시 수지는 액상 에폭시 수지 및 에폭시기-함유 페녹시 수지를 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 접착층은 범프간 보이드(void) 발생이 감소하고, 범프 충진성이 향상되어 범프 접합 신뢰성을 확보할 수 있으며, 또 웨이퍼나 기판에 대한 접착력이 향상되어 박리(delamination)가 방지될 수 있고, 나아가 내열성이 향상될 수 있다.
여기서, 액상 에폭시 수지와 에폭시기-함유 페녹시 수지의 혼합 비율은 특별히 한정되지 않는다. 다만, 액상 에폭시 수지 및 에폭시기-함유 페녹시 수지의 혼합 비율이 1 : 0.5~3 중량비율, 구체적으로 1 : 0.5~1.5 중량비율일 경우, 접착층이 낮은 저장 탄성률을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 서로 다른 2종 이상의 에폭시 수지에서, 액상 에폭시 수지는 25±5 ℃에서 액체 상태인 에폭시 수지로서, 열경화성 수지이다. 이러한 제1 에폭시 수지는 접착용 수지 조성물에 접착성, 경화성을 부여하고, 경화 후의 접착층에 경화 균일성을 부여한다.
본 발명에서 사용 가능한 액상 에폭시 수지의 비제한적인 예로는 액상 비스페놀A형 에폭시 수지, 액상 비스페놀F형 에폭시 수지, 액상 나프탈렌형 에폭시 수지, 액상 아미노페놀형 에폭시 수지, 액상 수첨(水添) 비스페놀형 에폭시 수지, 액상 지환식 에폭시 수지, 액상 알코올에테르형 에폭시 수지, 액상 환상지방족형 에폭시 수지, 액상 플루오렌형 에폭시 수지, 액상 실록산계 에폭시 수지 등이 있고, 이 중에서 액상 비스페놀A형 에폭시 수지, 액상 비스페놀F형 에폭시 수지, 액상 나프탈렌형 에폭시 수지가 접착성, 경화성, 내구성, 내열성 측면에서 적절하다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
구체적으로, 액상 에폭시 수지의 제품으로는 신닛테쓰화학제 비스페놀F형 에폭시 수지(제품명: YDF8170), DIC제 비스페놀A형 에폭시 수지(제품명: EXA-850CRP), 신닛테쓰화학제 비스페놀F형 에폭시 수지(제품명: YDF870GS), DIC제 나프탈렌형 에폭시 수지(제품명: HP4032D), 미쓰비시화학제 아미노페놀형 에폭시 수지(그레이드: JER630, JER630LSD), 모멘티부·파포만스제 실록산계 에폭시 수지(제품명: TSL9906), 신닛테쓰화학주식회사제 1, 4-시클로헥산디메탄올디글리시딜에테르(제품명: ZX1658GS) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 2종 이상의 에폭시 수지에서, 에폭시기-함유 페녹시 수지는 적어도 하나의 말단에 에폭시기를 함유하고 있는 열가소성 고분자로, 분자 내 에폭시기는 분자량에 비해 당량이 매우 작기 때문에, 경화에 참여하지만 고온에서 유동성을 부여할 수 있다. 이러한 에폭시기-함유 페녹시 수지 때문에, 본 발명의 접착층은 상온(약 25±5 ℃에서 반경화(B-stage) 상태의 필름 형상으로 성형될 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 에폭시기-함유 페녹시 수지는 고분자 사슬 내에 페녹시기를 함유하면서, 적어도 하나의 말단에 에폭시기를 함유하는 고분자라면, 특별히 한정되지 않는다.
예컨대, 페녹시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019010782-appb-I000001
(상기 화학식 1에서,
a 및 b는 각각 1 내지 4의 정수이고,
복수의 R1 및 복수의 R2은 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1~C10의 알킬기, C3~C20의 시클로알킬기, C5~C20의 아릴기 및 니트로기로 이루어진 군에서 선택되고, 구체적으로 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C1~C5의 알킬기, C3~C10의 시클로알킬기, C5~C10의 아릴기 및 니트로기로 이루어진 군에서 선택되며;
R3 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 히드록시기이고, 다만 R3 내지 R8 중 적어도 하나가 히드록시기이며;
X1은 단일결합이거나, 또는 C1~C10의 알킬렌기이고, 구체적으로 단일결합이거나, 또는 C1~C5의 알킬렌기이며,
Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 히드록시기 또는 에폭시기이고, 단 Y1 및 Y2 중 적어도 어느 하나는 에폭시기이며,
n은 30 내지 400의 정수임).
본 발명에 따른 2종 이상의 에폭시 수지는 액상 에폭시 수지 및 에폭시기-함유 페녹시 수지 이외에, 당 업계에서 알려진 에폭시 수지, 바람직하게 다관능성 에폭시 수지를 더 포함할 수 있다.
일례에 따르면, 2종 이상의 에폭시 수지는 액상 에폭시 수지, 에폭시기-함유 페녹시 수지 및 다관능성 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 이 경우, 액상 에폭시 수지, 에폭시기-함유 페녹시 수지 및 다관능성 에폭시 수지 간의 혼합 비율은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 액상 에폭시 수지, 에폭시기-함유 페녹시 수지 및 다관능성 에폭시 수지의 혼합 비율이 1 : 0.5~3 : 0.5~3 중량비율, 구체적으로 1 : 0.5~1.5 : 0.5~1.5 중량비율일 수 있다. 이 경우, 본 발명의 접착층은 접착성이 우수하고, 낮은 저장 탄성률을 가지며, 흄(fume) 발생이 최소화될 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 다관능성 에폭시 수지는 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 에폭시 수지이다. 이러한 다관능성 에폭시 수지는 접착층에 전기 절연성, 내열성, 화학적 안정성, 강도(toughness) 및 성형성을 부여한다.
본 발명에서 사용 가능한 다관능성 에폭시 수지로는 분자(단량체)당 2개 이상, 구체적으로 2개 내지 5개의 에폭시기를 함유하는 에폭시 수지라면 특별히 한정되지 않는다.
다관능성 에폭시 수지의 비제한적인 예로는 페놀 또는 알킬 페놀류와 히드록시벤즈알데히드와의 축합물을 에폭시화함으로써 얻어지는 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 바이페닐(biphenyl)형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 선형지방족 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 복소환식 에폭시 수지, 스피로환을 포함하는 에폭시 수지, 자일록형 에폭시 수지, 다관능형 에폭시 수지, 나프톨노블락형 에폭시 수지, 비스페놀A/비스페놀F/비스페놀AD의 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀A/비스페놀F/비스페놀AD의 글리시딜에테르 에폭시 수지, 비스히드록시비페닐계 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔계 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지 등이 있다. 이 중에서 25±5 ℃에서 비(非)액상인 다관능성 에폭시 수지가 바람직하다. 여기서, 25±5 ℃에서 비(非)액상이라 함은 25±5 ℃에서 반고상이거나 또는 고상인 에폭시 수지로, 고상에 근접한 에폭시 수지도 포함한다.
상기 접착용 수지 조성물은 경화제를 포함한다. 상기 경화제는 2종 이상의 에폭시 수지를 경화시키는 성분이다.
본 발명에서 사용 가능한 경화제로는 당해 기술분야에서 통상적으로 에폭시 수지를 경화시키는 성분으로 알려진 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 테트라하이드로 프탈산 무수물, 메틸 테트라하이드로프탈산 무수물, 메틸 헥사하이드로 프탈산 무수물, 헥사하이드로 프탈산 무수물, 트리알킬 테트라하이드로프탈산 무수물, 메틸 사이클로헥센디카르복실산 무수물, 프탈산 무수물, 말레산 무수물, 피로멜리트산 무수물 등의 산무수물계 경화제; 메타페닐렌디아민, 디아미노이페닐메탄, 디아미노이페닐설폰 등의 방향족 아민계 경화제; 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민 등의 지방족 아민계 경화제; 페놀아랄킬형 페놀수지, 페놀노볼락형 페놀수지, 자일록형 페놀수지, 크레졸노볼락형 페놀수지, 나프톨형 페놀수지, 테르펜형 페놀수지, 다관능형 페놀수지, 디시클로펜타디엔계 페놀수지, 나프탈렌형 페놀수지, 비스페놀 A와 레졸로부터 합성된 노볼락형 페놀수지 등과 같은 페놀계 경화제; 디시안디아미드(dicyandiamide) 등의 잠재성 경화제 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 접착용 수지 조성물은 경화촉진제를 포함한다. 다만, 본 발명에서는 경화속도를 조절할 뿐만 아니라, 접착층의 고온 안정성을 확보하기 위해서, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 경화촉진제로 포함한다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2019010782-appb-I000002
[화학식 3]
Figure PCTKR2019010782-appb-I000003
상기 화학식 2 및 3에서,
n1은 1 또는 2이고,
n2는 각각 0 내지 2의 정수이며,
X1 내지 X6은 서로 동일하거나 또는 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R1)이고, 다만 X1 내지 X6 중 1 이상이 N이며,
Y1 내지 Y6은 서로 동일하거나 또는 상이하고, 각각 독립적으로 N(R2) 또는 C(R3)(R4)이고, 다만 Y1 내지 Y6 중 1 이상이 N(R2)이며,
이때 복수의 C(R1)는 서로 동일하거나 또는 상이하고, 복수의 N(R2)는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 복수의 C(R3)(R4)은 서로 동일하거나 또는 상이하고,
R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C20의 알킬기, C2~C20의 알케닐기, 및 C2~C20의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택된다.
구체적으로, 상기 화학식 2에서, X1 내지 X6 중 1~2개는 N이고, 나머지는 C(R1)일 수 있다.
또, 상기 화학식 3에서, Y1 내지 Y6 중 1~2개는 N(R2)이고, 나머지는 C(R3)(R4)일 수 있다.
또, 상기 화학식 2 및 3에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C12의 알킬기, C2~C12의 알케닐기, 및 C2~C12의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 경화촉진제의 예로는 하기 화학식 2a로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2b로 표시되는 화합물 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 2a]
Figure PCTKR2019010782-appb-I000004
[화학식 2b]
Figure PCTKR2019010782-appb-I000005
상기 화학식 3로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화학식 3a로 표시되는 화합물 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 3a]
Figure PCTKR2019010782-appb-I000006
일례에 따르면, 경화촉진제는 상기 화학식 2a의 화합물, 상기 화학식 2b의 화합물 및 상기 화학식 3a의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 접착용 수지 조성물에서, 경화촉진제의 함량은 2종 이상의 에폭시 수지 함량이나, 경화제의 종류 및 함량을 고려하여 조절하는 것이 바람직하다. 일례에 따르면, 본 발명의 접착용 수지 조성물에서, 2종 이상의 에폭시 수지의 함량은 수지 조성물의 총량을 기준으로 약 40~80 중량% 범위이고, 경화제의 함량은 수지 조성물의 총량을 기준으로 약 5~20 중량% 범위이며, 경화촉진제의 함량은 수지 조성물의 총량을 기준으로 약 0.01~1 중량% 범위일 수 있다. 이 경우, 본 발명의 접착층은 상온에서 낮은 저장 탄성율을 가질 뿐만 아니라 취급성이 용이하며, 접착력이 우수하고, 발포성 보이드를 최소화할 수 있으며, 접속성 불량이 발생하지 않는다.
상기 접착용 수지 조성물은 나노 실리카를 포함한다. 나노 실리카는 점도 및 작업성을 조절할 수 있고, 접착성을 향상시키면서, 열팽창계수(CTE)를 낮출 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 따른 비전도성 접착필름을 이용하여 반도체 패키징시, 휨 특성 및 내크랙성이 향상될 수 있다.
이러한 나노 실리카의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 각상, 구상 등일 수 있다.
또, 나노 실리카의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 10 내지 100 ㎚ 범위일 수 있다. 만약, 나노 실리카의 평균입 경이 전술한 범위일 경우, 경화물의 기계적 물성이 더 향상될 수 있다.
본 발명의 접착용 수지 조성물에서, 나노 실리카의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 접착용 수지 조성물의 총량이 100 중량%가 되도록 조절하는 잔량일 수 있으며, 구체적으로 당해 접착용 수지 조성물의 총량을 기준으로 약 10 내지 50 중량%일 수 있다. 만약, 나노 실리카의 함량이 전술한 범위일 경우, 낮은 열팽창계수(CTE)를 갖는 접착층이 형성되기 때문에, 기판 및 반도체 소자 간의 열팽창계수 차이가 작아 휨(warpage)이나 크랙(crack) 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명의 접착용 수지 조성물은 필요에 따라 전술한 성분들 이외에, 당 기술 분야에서 통상적으로 알려진 첨가제를 당해 조성물의 사용 목적 및 사용 환경에 따라 선택적으로 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 아세톤, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 에틸아세테이트 등의 용매, 점착증진제, 커플링제, 대전방지제, 밀착력 증진제, 젖음성 향상제, 레벨링 증진제 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
이러한 첨가제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 당 기술분야에 알려진 통상적인 범위로 사용될 수 있다. 예컨대, 당해 수지 조성물의 총량을 기준으로 약 0.01 내지 10 중량%일 수 있다.
전술한 접착용 수지 조성물은 당 기술분야에 통상적으로 알려진 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 서로 다른 2종 이상의 에폭시 수지(예, 액상 에폭시 수지, 페녹시 수지 및 다관능성 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상), 경화제, 경화촉진제, 나노 실라카, 및 선택적으로 첨가제를 볼밀, 비드밀, 3롤 밀(3roll mill) 바스켓 밀(basket mill), 디노 밀(dyno mill), 플레너터리(planetary) 등의 혼합 장비를 사용하여 실온 내지 적절히 승온된 온도에서 혼합 및 교반하여 접착용 수지 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 접착층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 약 1 내지 100 ㎛, 구체적으로 약 5 내지 50 ㎛일 수 있다. 다만, 접착층이 전술한 범위의 두께를 가질 경우, 필름의 제막성, 두께 균일성 등이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 접착층은 약 160 내지 200 ℃의 Onset Temperature를 가질 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 접착층은 Onset Temperature가 높기 때문에, 고온에서 안정한 경화특성을 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명의 접착층은 열중량분석(TGA)에 의해 250 ℃에서 중량 감소율이 1 % 이하일 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 접착층이 우수한 고온 안정성을 갖는다. 이 때문에, 본 발명의 비전도성 접착필름으로부터의 흄(fume) 발생이 최소화될 수 있고, 그러므로 본 발명의 비전도성 접착필름은 친환경적, 경제적으로 반도체 소자를 패키징할 수 있다.
본 발명에 따른 비전도성 접착필름은 당 기술분야에 일반적으로 알려진 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 전술한 방법을 통해 얻은 접착용 수지 조성물을 필요에 따라 희석이 가능한 유기 용제로 희석하여 도막 제조가 용이한 적정 농도로 믹싱한 후, 이를 기재에 도포하고 건조하는 방식으로 비전도성 접착필름을 제조할 수 있다.
상기 도포 및 건조 방식은 바 코팅, 그라비아 코팅, 콤마 롤 코팅, 롤 리버스 코팅, 롤 나이퍼 코팅, 다이 코팅, 립 코팅 등 도막을 형성시킬 수 있는 방법이라면 특별히 한정되지 않는다.
전술한 본 발명의 비전도성 접착필름은 저장 탄성률이 낮고 열팽창계수(CTE)가 낮기 때문에, 반도체 패키지의 휨 변형 등 신뢰성이 우수하고, 고온 안정성이 우수하기 때문에, 고온에서 패키징 할 수 있어 공정성이 우수하다. 또한, 본 발명의 비전도성 접착필름은 범프 충진성이 향상되어 범프 접합 신뢰성을 확보할 수 있으며, 또한 웨이퍼나 기판에 대한 접착력이 향상되어 박리(delamination)가 방지될 수 있고, 나아가 내열성이 향상될 수 있다.
이하, 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 비전도성 접착필름(10B)에 대하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비전도성 접착필름(10B)은 기재(이하, '제1 기재')(11); 상기 기재의 일면 상에 배치된 접착층(12); 및 상기 접착층(12)의 타면에 배치된 다른 기재(이하, '제2 기재')(13)를 포함할 수 있다.
제2 실시예에 따른 비전도성 접착필름(10B)은 제2 기재 이외, 다른 구성, 즉 제1 기재(11) 및 접착층(12)은 제1 실시예에 기재된 바와 동일하기 때문에, 생략한다.
본 발명에서, 제2 기재(13)는 접착층(13)의 타면에 배치되어 접착층을 지지하면서, 이의 표면을 보호하는 부분으로, 박리 가능하며, 비전도성 접착필름의 사용시 박리되어 제거된다.
이러한 제2 기재(13)는 제1 기재와 동일하거나 상이하고, 구체적인 설명은 제1 기재에 기재된 바와 동일하기 때문에, 생략한다.
<반도체 패키지의 제조방법>
한편, 본 발명은 전술한 비전도성 접착필름(10A, 10B)을 이용하여 다양한 반도체 패키지의 제조방법을 제공할 수 있다. 특히, 상기 비전도성 접착필름이 실온에서의 낮은 저장 탄성률을 갖기 때문에, 반도체 패키지의 휨 문제를 최소화하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 소자를 상기 비전도성 접착 필름을 이용하여 3차원적으로 적층하여 반도체 패키지의 집적도를 향상시킬 수 있다.
일례로, 반도체 패키지의 제조방법은 (S100) 기판 상에 전술한 비전도성 접착필름의 접착층과, 적어도 일면에 접속 단자가 배치된 TSV 구조의 반도체 소자를 순차적으로 교번 적층하여 복수층의 적층체를 형성하는 단계; (S200) 상기 적층체를 열 압착하여 상기 적층체 내 각 반도체 소자의 접속단자들을 서로 접합하는 단계; 및 (S300) 상기 열 압착된 적층체 내 접착층을 경화시키는 단계를 포함한다. 다만, 전술한 본 발명에 따른 제조방법은 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참고하여, 본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조방법을 각 공정 단계별로 나누어 설명하면 다음과 같다.
(S100) 적층체의 형성 단계
기판 상에, 전술한 비전도성 접착필름의 접착층과 반도체 소자를 순차적으로 교번 적층하여 복수층의 적층체를 형성한다.
일례로, (S100) 단계는 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 반도체 소자(30)의 일면 상에 비전도성 접착필름(10A, 10B)의 접착층(12)을 배치하여 준비된 제1 단위체(100-1)를, 기판(20)의 일면 상에 적층하여 제1 적층체(200)를 형성한다. 이때, 상기 접착층(12)이 기판(20)에 접촉되도록 적층한다. 이후, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 적층체(200)의 반도체 소자(30) 상에 제2 단위체(100-2)를 상기 접착층(12)이 상기 제1 단위체(100-1)의 반도체 소자(30)에 접촉되도록 적층하여 제2 적층체(300)를 형성한다. 이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 적층체(300) 상에 제3 단위체(100-3) 내지 제n 단위체(100-n)를 순차적으로 적층하여 복수층의 적층체(400)를 형성한다(여기서, n은 3 이상, 구체적으로 3 내지 10의 자연수일 수 있음). 이때, 각 단위체 내 반도체 소자는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
다른 일례에 따르면, 도시되지 않았지만, (S100) 단계는 기판의 일면 상에, 상기 비전도성 접착필름의 접착층을 배치한 다음, 상기 접착층의 타면 상에 반도체 소자를 배치하는 방식으로, 반복 수행하여 상기 비전도성 접착필름의 접착층과 반도체 소자가 순차적으로 교번 적층된 복수층의 적층체를 형성할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 기판(20)은 일면에 회로 패턴(21)이 형성된 기판으로서, 예컨대 프린트 회로 기판(PCB), 각종 리드 프레임, 기판 표면에 저항 소자나 콘덴서 등의 전자 부품이 탑재된 기판 등일 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 반도체 소자(30)는 DRAM, SRAM 등의 메모리 칩이나 로직 칩, MEMS 칩, HBM(High Bandwidth Memory) DRAM 칩일 수 있다. 이러한 반도체 소자(30)는 TSV(through silicon via) 구조를 갖는 것으로, 예컨대 반도체 기판(31), 상기 반도체 기판의 내부에 형성된 복수의 관통 전극(through silicon via, TSV)(32), 상기 복수의 관통 전극 중 적어도 어느 하나에 배치된 접속 단자(33), 및 상기 접속 단자에 배치된 솔더층(예, 솔더볼)(34)을 포함한다(도 3 참조).
상기 반도체 기판(31)의 예로는 실리콘 기판, SiC 기판, GaS 기판 등일 수 있다.
상기 관통 전극(32)은 반도체 기판을 수직 방향으로 관통시킨 홀에 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 등의 금속이나 탄소 성분의 전도성 물질을 충진시켜 기판의 상부와 하부를 전기적으로 직접 연결하는 전극이다. 이러한 관통 전극(32)은 복수개인데, 이 중 일부는 외부로 노출되어 있다. 노출된 복수의 관통 전극(32) 중에서 적어도 한 부분에는 접속 단자(33)가 배치되어 있다.
상기 접속 단자(33)는 범프(bump), 도전성 스페이서(conductive spacer), 핀 그리드 어레이(pin grid array, PGA), 리드 그리드 어레이(lead grid array) 및 이들의 조합일 수 있다. 일례에 따르면, 상기 접속 단자는 관통 전극에 배치된 범프일 수 있다. 이러한 접속 단자(33)에는 솔더층(34)이 배치되어 있어, 적층체가 열 압착될 때 반도체 소자들은 솔더 접합되어 전기적으로 접속된다.
본 단계에서는 상기 반도체 소자를 상기 접착층 상에 약 20 내지 100 N의 압력으로 가압하여 적층시킬 수 있다. 또, 필요한 경우, 상기 반도체 소자를 상기 접착층의 Onset Temperature보다 낮은 온도, 예컨대 50 내지 100 ℃의 온도 하에서 가압 적층시킬 수 있다. 이때, 접착층은 반경화상태(B-stage)로, 기판과 반도체 소자 및 반도체 소자들을 서로 접착시킨다.
(S200) 적층체의 열 압착 단계
상기 (S100) 단계에서 얻은 복수층의 적층체(400)를 열 압착한다. 이로써, 열 압착된 적층체(500) 내 각 반도체 소자의 접속단자들이 서로 접합된다.
본 단계는 약 200 내지 300 ℃의 온도 및 약 50 내지 200 N의 압력하에서 수행된다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 적층체의 상, 하부를 가열 압착 가능한 장치를 이용하여 열압착한다. 이때, 적층체 내 접속단자들은 솔더층이 용융됨으로써, 솔더 접합되어 전기적으로 접속될 수 있다.
(S300) 접착층의 경화 단계
상기 (S200) 단계에서 열 압착된 적층체(500) 내 접착층(12)을 경화시킨다.
상기 접착층은 약 160 내지 200 ℃의 Onset Temperature를 갖기 때문에, 본 단계는 상기 Onset Temperature보다 높은 온도, 예컨대 약 160 내지 200 ℃ 범위, 바람직하게 약 170 내지 200 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 접착층의 경화 시간은 경화 온도에 따라 조절되며, 예컨대 약 1 내지 3시간일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1~3 및 비교예 1: 비전도성 접착 필름의 제조]
1-1. 접착용 수지 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 조성에 따라 각 성분들을 혼합하여 실시예 1~3 및 비교예 1의 접착용 수지 조성물을 제조하였다. 표 1에 기재된 각 성분의 함량 단위는 중량%로, 당해 수지 조성물의 총량을 기준으로 하였다.
1-2. 비전도성 접착 필름의 제조
PET 이형 필름(두께: 50 ㎛)의 일면 상에, 실시예 1-1에서 제조된 각각의 접착용 수지 조성물을 다이 코팅한 다음, 건조하여 접착층(두께: 20 ㎛)을 형성하여 비전도성 접착 필름을 제조하였다.
Figure PCTKR2019010782-appb-T000001
[실험예 1: 물성 평가]
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 각각 제조된 비전도성 접착필름의 물성을 하기와 같이 각각 측정하였고, 이 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1) Onset Temperature
시차주사열량분석기(Differential Scanning Calorimetry, DSC)를 이용하여 비전도성 접착필름의 Onset Temperature를 측정하였다.
2) Volatile contents
열중량 분석기를 이용하여 비전도성 접착필름을, 분당 10 ℃씩 30 ℃에서 800 ℃까지 온도를 높이면서, 중량 감소율을 측정하였다.
3) 저장 탄성률
동적 열 특성 분석기(Dynamic Mechanical Analysis, DMA)를 이용하여 비전도성 접착필름을, 분당 10 ℃씩 80 ℃에서 270 ℃까지 온도를 높이면서, 저장 탄성율을 측정하였다
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
Onset Temperature (℃) 171 165 166 193 140
Volatile contents (%) 0.9 1.0 0.9 1.0 1.4
저장 탄성률(GPa) 2.8 3.3 3.1 2.9 4.1

Claims (12)

  1. 기재; 및
    상기 기재의 일면에 배치되고, 25 ℃에서의 저장 탄성률(storage modulus)이 2 내지 4 GPa인 접착층을 포함하는 반도체 패키지용 비전도성 접착필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 열중량분석(TGA)에 의해 250 ℃에서 1 % 이하의 중량 감소율을 갖는 반도체 패키지용 비전도성 접착필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 160 내지 200 ℃의 Onset Temperature를 갖는 반도체 패키지용 비전도성 접착필름.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접착층은 (a) 서로 다른 2종 이상의 에폭시 수지, (b) 경화제, (c) 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 경화촉진제, 및 (d) 나노 실리카를 포함하는 접착용 수지 조성물로 형성된 반도체 패키지용 비전도성 접착필름:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2019010782-appb-I000007
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2019010782-appb-I000008
    (상기 화학식 2 및 3에서,
    n1은 1 또는 2이며,
    n2는 각각 0 내지 2의 정수이며,
    X1 내지 X6은 서로 동일하거나 또는 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 C(R1)이고, 다만 X1 내지 X6 중 1 이상이 N이며,
    Y1 내지 Y6은 서로 동일하거나 또는 상이하고, 각각 독립적으로 N(R2) 또는 C(R3)(R4)이고, 다만 Y1 내지 Y6 중 1 이상이 N(R2)이며,
    이때 복수의 C(R1)는 서로 동일하거나 또는 상이하고, 복수의 N(R2)는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 복수의 C(R3)(R4)은 서로 동일하거나 또는 상이하고,
    R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C20의 알킬기, C2~C20의 알케닐기, 및 C2~C20의 알키닐기로 이루어진 군에서 선택됨).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접착용 수지 조성물은 당해 수지 조성물의 총량을 기준으로
    40~80 중량%의 에폭시 수지;
    5~20 중량%의 경화제;
    0.01~1 중량%의 경화촉진제; 및
    잔량의 나노 실리카를 포함하는, 반도체 패키지용 비전도성 접착필름.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 경화제는 지환족 산무수물, 방향족 아민계 경화제, 지방족 아민계 경화제, 페놀계 경화제 및 잠재성 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 반도체 패키지용 비전도성 접착필름.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 나노 실리카의 평균 입경은 10 내지 100 ㎚ 범위인 반도체 패키지용 비전도성 접착필름.
  8. (S100) 기판 상에, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 비전도성 접착필름의 접착층과, 적어도 일면에 접속 단자가 배치된 TSV 구조의 반도체 소자를 순차적으로 교번 적층하여 복수층의 적층체를 형성하는 단계;
    (S200) 상기 적층체를 열 압착하여 상기 적층체 내 각 반도체 소자의 접속단자들을 서로 접합하는 단계; 및
    (S300) 상기 열 압착된 적층체 내 접착층을 경화시키는 단계
    를 포함하는 반도체 패키지의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (S100) 단계에서는 상기 반도체 소자를 20 내지 100 N의 압력으로 상기 접착층 상에 가압하여 적층시키는 반도체 패키지의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 50 내지 100 ℃의 온도에서 가압 적층되는 반도체 패키지의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 (S200) 단계는 200 내지 300 ℃의 온도 및 50 내지 200 N의 압력하에서 수행되는 반도체 패키지의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 (S300) 단계에서는 상기 접착층을 150 내지 200 ℃의 온도에서 경화시키는 반도체 패키지의 제조방법.
PCT/KR2019/010782 2018-12-27 2019-08-23 반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법 Ceased WO2020138632A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202510235727.6A CN119931534A (zh) 2018-12-27 2019-08-23 半导体封装体用非导电性粘接膜、半导体封装体的制造方法及粘接用树脂组合物
US17/418,445 US12378448B2 (en) 2018-12-27 2019-08-23 Non-conductive adhesive film for semiconductor package and semiconductor package manufacturing method using same
JP2021537929A JP7442533B2 (ja) 2018-12-27 2019-08-23 半導体パッケージ用非導電性接着フィルム及びこれを用いる半導体パッケージの製造方法
CN201980085552.8A CN113227284A (zh) 2018-12-27 2019-08-23 半导体封装体用非导电性粘接膜及利用其的半导体封装体的制造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2018-0170634 2018-12-27
KR1020180170634A KR102488314B1 (ko) 2018-12-27 2018-12-27 반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020138632A1 true WO2020138632A1 (ko) 2020-07-02

Family

ID=71125829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2019/010782 Ceased WO2020138632A1 (ko) 2018-12-27 2019-08-23 반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12378448B2 (ko)
JP (1) JP7442533B2 (ko)
KR (1) KR102488314B1 (ko)
CN (2) CN119931534A (ko)
WO (1) WO2020138632A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112908958A (zh) * 2021-01-06 2021-06-04 日月光半导体制造股份有限公司 半导体结构及其形成方法
CN116759319A (zh) * 2023-06-15 2023-09-15 深圳瑞纳电子技术发展有限公司 一种三维系统芯片的制造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102864091B1 (ko) * 2022-11-30 2025-09-25 ㈜ 엘프스 범프가 형성된 반도체 실장기판 보호용 코팅액 조성물, 이를 이용한 코팅필름을 포함하는 범프가 형성된 반도체 실장기판 및 이의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003042311A1 (en) * 2001-11-14 2003-05-22 Loctite (R & D) Limited Activator compositions for cyanoacrylate adhesives
JP2007294681A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Hitachi Chem Co Ltd 接着シート及び半導体装置
KR20160039063A (ko) * 2014-09-30 2016-04-08 (주)엘지하우시스 터치패널용 점착제 조성물, 점착 필름 및 터치 패널
KR20160060073A (ko) * 2013-09-24 2016-05-27 닛토덴코 가부시키가이샤 반도체칩 밀봉용 열경화성 수지 시트 및 반도체 패키지의 제조 방법
KR101920091B1 (ko) * 2010-08-23 2018-11-19 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 접착 시트 및 반도체 칩의 실장 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006335843A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Kaneka Corp 熱硬化性樹脂組成物およびその利用
KR101682255B1 (ko) * 2008-09-10 2016-12-02 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 기재에 반응성 접착제를 결합시키기 위한 개선된 방법
JP4976522B2 (ja) 2010-04-16 2012-07-18 日東電工株式会社 熱硬化型ダイボンドフィルム、ダイシング・ダイボンドフィルム、及び、半導体装置の製造方法
JP2013219286A (ja) * 2012-04-11 2013-10-24 Hitachi Chemical Co Ltd 半導体封止用接着剤及びフィルム状半導体封止用接着剤
JP6106389B2 (ja) 2012-09-13 2017-03-29 ナミックス株式会社 先設置型半導体封止用フィルム
JP6435088B2 (ja) * 2013-04-09 2018-12-05 日東電工株式会社 半導体装置の製造に用いられる接着シート、ダイシングテープ一体型接着シート、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法
JP2014210880A (ja) 2013-04-19 2014-11-13 日東電工株式会社 熱硬化性樹脂組成物及び半導体装置の製造方法
WO2015083587A1 (ja) 2013-12-06 2015-06-11 積水化学工業株式会社 半導体接合用接着剤、半導体装置の製造方法、及び、半導体装置
JP6504050B2 (ja) * 2014-01-15 2019-04-24 東レ株式会社 接着組成物ならびにそれを有する接着フィルム、接着組成物付き基板、半導体装置およびその製造方法
JP6193926B2 (ja) 2015-07-21 2017-09-06 日東電工株式会社 接着フィルム、ダイシング・ダイボンドフィルム、及び、半導体装置の製造方法
JP6032345B2 (ja) 2015-12-07 2016-11-24 住友ベークライト株式会社 接着フィルム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003042311A1 (en) * 2001-11-14 2003-05-22 Loctite (R & D) Limited Activator compositions for cyanoacrylate adhesives
JP2007294681A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Hitachi Chem Co Ltd 接着シート及び半導体装置
KR101920091B1 (ko) * 2010-08-23 2018-11-19 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 접착 시트 및 반도체 칩의 실장 방법
KR20160060073A (ko) * 2013-09-24 2016-05-27 닛토덴코 가부시키가이샤 반도체칩 밀봉용 열경화성 수지 시트 및 반도체 패키지의 제조 방법
KR20160039063A (ko) * 2014-09-30 2016-04-08 (주)엘지하우시스 터치패널용 점착제 조성물, 점착 필름 및 터치 패널

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112908958A (zh) * 2021-01-06 2021-06-04 日月光半导体制造股份有限公司 半导体结构及其形成方法
CN112908958B (zh) * 2021-01-06 2026-01-23 日月光半导体制造股份有限公司 半导体结构及其形成方法
CN116759319A (zh) * 2023-06-15 2023-09-15 深圳瑞纳电子技术发展有限公司 一种三维系统芯片的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022515514A (ja) 2022-02-18
US20220017794A1 (en) 2022-01-20
KR102488314B1 (ko) 2023-01-13
KR20200080799A (ko) 2020-07-07
CN119931534A (zh) 2025-05-06
CN113227284A (zh) 2021-08-06
US12378448B2 (en) 2025-08-05
JP7442533B2 (ja) 2024-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8071465B2 (en) Method for producing semiconductor chip with adhesive film, adhesive film for semiconductor used in the method, and method for producing semiconductor device
KR101423351B1 (ko) 복합형 반도체 장치, 그것에 이용되는 반도체 패키지 및 스페이서 시트, 및 복합형 반도체 장치의 제조 방법
US8198176B2 (en) Method for producing semiconductor chip with adhesive film, adhesive film for semiconductor used in the method, and method for producing semiconductor device
KR101953052B1 (ko) 접착시트 및 반도체 장치의 제조 방법
KR101417164B1 (ko) 복합형 반도체 장치용 스페이서 시트, 그것을 이용한 반도체 패키지 및 복합형 반도체 장치의 제조 방법, 및 복합형 반도체 장치
WO2020138632A1 (ko) 반도체 패키지용 비전도성 접착필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법
WO2012043923A1 (ko) 반도체 패키지 제작용 접착제 조성물 및 접착시트
US12278117B2 (en) Underfill film for semiconductor package and method for manufacturing semiconductor package using the same
WO2018043888A1 (ko) 필름형 반도체 밀봉 부재, 이를 이용하여 제조된 반도체 패키지 및 그 제조방법
US9508566B2 (en) Wafer level overmold for three dimensional surfaces
WO2021112627A1 (ko) 반도체 패키지용 언더필 필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법
KR102696450B9 (ko) 반도체 패키지용 언더필 필름 및 이를 이용하는 반도체 패키지의 제조방법
WO2018117374A1 (ko) 필름형 반도체 밀봉 부재, 이를 이용하여 제조된 반도체 패키지 및 그 제조 방법
WO2016105043A1 (ko) 반도체 패키지
Kikuchi et al. Maleimide Resin Blends with Enhanced Toughness for High-Temperature Semiconductor Packaging
WO2024219577A1 (ko) 비전도성 필름, 반도체 장치 및 이의 제조 방법
WO2012081842A2 (ko) 반도체용 접착 조성물, 이를 포함하는 접착 필름 및 그 용도
WO2019059612A9 (ko) 회로기판

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19904870

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021537929

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 05/11/2021)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19904870

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 17418445

Country of ref document: US