KR20070072098A - 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고신뢰성 반도체 적층 패키지 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 대한 것으로, 보다 상세하게는 저점도 액상 에폭시수지 및 산무수물계 경화제를 사용하여 우수한 유동성에 의한 양호한 간극 충진성을 가지며, 무기충전제를 사용함으로써 패키지의 신뢰성을 향상시킨 반도체 적층 패키지 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 에폭시 수지 10∼30 중량%, 경화제 10∼30 중량%, 경화촉진제 0.1∼5 중량%, 및 무기충전제 50∼80 중량%를 포함하며, 점도가 2,000∼40,000cps인 것을 특징으로 한다.
액상 에폭시, 저점도, 언더필, 산무수물, 무기충전제, 반도체, 적층 패키지
Description
본 발명은 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 단위 패키지를 3차원으로 적층하여 실장된 적층 패키지의 단위 패키지간 및 적층 패키지와 회로 기판간의 전기적으로 접속되는 부위에 열적, 기계적 신뢰도를 향상 시키기 위하여 언더필재로 사용되는 고신뢰성 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
전자제품의 소형화, 경박화, 다기능화, 대용량화에 따라 반도체 소자 및 패키지의 봉지 및 실장방법 등도 다변화되는 추세이다. 특히 복수 개의 반도체 소자를 3차원으로 적층하여 제조된 3차원 적층 칩 패키지(한국 특2003-0002476)와 복수개의 단위 패키지를 3차원으로 적층하여 제조된 3차원 적층 패키지(한국 특2004-0046744)등의 패키지를 사용하여 경박단소화, 다기능화 및 대용량화가 가속 되고 있다.
그러나 상기의 적층 패키지의 경우 단위 패키지의 두께가 두꺼울 경우 최종 적층 패키지의 두께가 두꺼워 반도체 제품의 경박단소화에 대한 대응이 떨어지는 단점이 발생하여 이를 극복하기 위하여 초박형화된 단위 반도체 패키지를 사용하여 솔더 볼 등의 땜납 접속을 통하여 단위 패키지간, 적층 패키지와 인쇄 회로 기판간을 전기적으로 연결하게 된다. 이러한 방식으로 실장된 패키지의 경우 단위 패키지의 얇은 두께로 인하여 기계적 강도가 매우 취약해 지는 단점이 있으며, 솔더 볼 등의 땜납 접속을 통하여 전기적으로 연결됨으로 인해 열충격 시험을 할 경우 회로 기판과 솔더 볼의 상이한 열팽창계수가 열적 스트레스를 유발하여 회로기판과 솔더 볼 간 연결상태 등에 대한 신뢰성 불량의 여지가 있다.
특히 최근 상기 패키지가 휴대용 전자 기기와 메모리 모듈 등에 사용이 확대되고 있으며, 이러한 적용에 있어 기존의 전자 기기에 비하여 외부적인 기계적, 열적 충격 요인이 크게 증가된다. 이러한 외부적 충격은 단위 패키지 자체의 파괴 및 단위 패키지와 솔더볼, 회로 기판과 솔더볼 간의 파괴를 수반한다.
이러한 기계적, 열적 충격에 의한 응력을 완화하기 위하여 단위 패키지 사이, 적층 패키지와 기판 사이의 공간을 수지로 충진하는 공정이 언더필 공정이며 이에 사용되는 소재가 열경화성 수지인 액상 언더필재이다.
이러한 측면을 고려해 볼 때 작업성 측면에서 통상적으로 25 ∼ 600㎛ 이내의 다층의 간극에 대한 빠른 침투에 의한 충진성을 확보하기 위하여 낮은 점도 및 고유동성을 달성하여야 하고, 신뢰성과 관련하여서는 솔더볼과 크게 차이가 나지 않도록 열팽창계수를 저하시키고, 기계적 충격을 견딜 수 있으며, 패키지간 밀착 성, 즉 접착성이 좋아야 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 저점도 액상 에폭시수지 및 산무수물계 경화제를 사용하여 높은 무기 충전제 함량에도 불구하고 우수한 유동성에 의한 양호한 간극 충진성을 가지며, 높은 기계적 강도 및 낮은 열팽창계수, 낮은 흡수율을 달성하여, 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 적층 반도체 패키지 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 발명의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
그러므로 본 발명에 의하면 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지, 하기 화학식 2와 화학식 3으로 표시되는 경화제의 혼합물, 하기 화학식 4로 표시되는 경화촉매 및 입자 크기가 0.5∼20㎛인 무기충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물이 제공된다.
[화학식 1]
(상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이다.)
[화학식 2]
(상기 식에서 R1∼R3는 각각 독립적으로 탄소수 1∼4의 알킬 혹은 알케닐기이다.)
[화학식 3]
[화학식 4]
(상기 식에서 R1∼R4는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 및 수산기 중 어느 하나이다.)
상기 에폭시 수지는 10∼30 중량%, 상기 경화제는 10∼30 중량%, 상기 경화촉매는 0.1∼5 중량%, 상기 무기충전제는 50∼80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무기충전재의 입자 크기가 0.5∼10㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물은 점도가 2,000∼40,000cps인 것을 특징으로 한다.
상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 150∼220이고, 점도는 300∼5,000cps인 비스페놀-A, 비스페놀-F, 수소화 비스페놀-A, 수소화 비스페놀-F 중 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의하면 상기 에폭시 수지에 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 중 어느 하나 또는 그 혼합물이 첨 가되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물이 제공된다.
상기 무기충전제는 최대 입경이 80㎛ 미만인 용융 실리카 또는 합성 실리카인 것을 특징으로 한다.
상기 경화제는 상기 화학식 2 및 상기 화학식 3의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 상기 액상 에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 반도체 적층 패키지가 제공된다.
이하에서 본 발명에 따른 적층 반도체 패키지 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물의 구성에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉매 및 무기충전제를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 사용된 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시 수지로서, 하기 화학식 1의 구조를 갖는 에폭시 당량이 150∼220이고, 점도는 300∼5,000cps인 비스페놀-A, 비스페놀-F, 수소화 비스페놀-A, 수소화 비스페놀-F 중 어느 하나 또는 그 혼합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
(상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이다.)
전체 조성물 중 상기 에폭시 수지의 함량은 10∼30중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 반응속도가 느려져 공정시간이 길어지는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 본 발명에서 요구하는 물성을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
또한 상기 에폭시 수지에는 필요에 따라 물성 향상을 목적으로 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 등의 다른 액상 에폭시 수지가 혼합될 수 있다. 그러나 나프탈렌계 에폭시 수지나 페놀노볼락계 에폭시 수지 등과 혼합사용시에 점도가 많이 증가할 수 있으므로 본 발명의 목적에 맞도록 적절한 점도를 유지하는 범위 내에서 혼합하여 사용한다.
본 발명에서 경화제로는 그 당량이 210∼250이며, 하기 화학식 2로 표시되는 알킬화 테트라하이드로프탈산 무수물 또는 그 당량이 150∼170이며 하기 화학식 3으로 표시되는 메틸테트라하이드로프탈산 무수물을 혼합하여 사용한다.
(상기 식에서 R1∼R3는 각각 독립적으로 탄소수 1∼4의 알킬 혹은 알케닐기이다.)
상기 알킬화 테트라하이드로프탈산 무수물과 메틸테트라하이드로프탈산 무수물의 혼합중량비는 30:70∼70:30이다. 알킬화 테트라하이드로프탈산 무수물의 비가 30 중량% 미만인 경우 액상봉지재의 수분흡수율이 높고, 경화 수축율이 높아 신뢰성을 저하시키게 된다. 반면, 알킬화 테트라하이드로프탈산 무수물의 함량이 70 중량% 이상의 경우 알킬화 테트라하이드로프탈산 무수물 단독 사용시 수지 조성물의 점도가 증가하여 작업성이 현저히 저하될 수 있다.
전체 조성물 중 상기 경화제의 함량은 10∼30 중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 경화물 내에 미경화 잔류물이 형성되어 패키지의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 경화속도가 느려지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명에서 경화촉매로서는 하기 화학식 4로 표시되는 이미다졸계 촉매를 사용할 수 있으며, 촉매 종류별로 같은 양을 사용할 경우 활성에 따라 겔화 시간에 차이는 발생하나 사용량의 증감을 통하여 겔화 시간을 조절할 수 있어 촉매의 종류에 대하여서는 국한되지 않는다.
[화학식 4]
(상기 식에서 R1∼R4는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 또는 수산기이다.)
전체 조성물 중 상기 경화촉매의 함량은 0.1∼5 중량%의 범위이다. 상기 함량이 상한치를 초과하는 경우 원하는 경화 특성을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 수지 조성물의 보관 안정성이 나빠지는 문제점이 있고, 하한치 미만으로 사용되는 경우 경화속도가 느려져서 생산성이 감소하고, 미경화로 인한 원하는 물성을 얻을 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.
또한 상기 경화촉매에는 필요에 따라 열가소성 수지로 캡슐화되어 상온 안정성을 증가시킨 경화 촉매 및 경화제로 개질된 경화 촉매를 사용할 수 있다.
본 발명에서 무기충전제로는 그 평균입자크기가 0.5∼20㎛인 용융실리카 또는 합성실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 적용하고자 하는 간극의 크기 및 무기충전제의 함량에 따라 평균입자의 크기를 조정할 필요가 있다. 본 발명에서 무기충전 입자의 크기는 0.5∼10㎛, 바람직하게는 1∼5㎛인 것을 사용하며, 최대 입경이 80㎛ 미만인 것이 바람직하다. 전체 조성물 중 상기 충전제의 함량은 50∼80 중량%의 범위이다. 상기 함량이 50 중량% 미만인 경우 충분한 강도와 낮은 열팽창계수를 기대할 수 없으며 또한 수분의 침투가 용이하고, 경화 수축율이 커져 신뢰성 저하의 원인이 된다. 반면, 80 중량%를 초과하는 경우 수지와 경화제의 점도에 따라 그 정도는 다르나 유동특성이 저하됨에 의한 간극 충진 속도가 현저히 떨어짐으로서 작업성 또는 공정성 불량의 우려가 있다.
위에 명시한 조성물의 성분 외에도 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 필요에 따라 기포의 제거를 용이하게 하기 위한 소포제, 제품 외관 등을 위한 카본블랙 등의 착색제, 기계적 물성 및 접착력을 증가시키기 위한 글리시독시프로 필 트리메톡시 실란 등의 실란 커플링제, 침투성 개선을 위한 표면장력 조절제, 요변성과 성형성을 개선하기 위한 퓸드(fumed) 실리카 등의 기타 첨가제가 추가로 사용될 수 있다.
본 발명의 액상 에폭시 수지 조성물은, 예를 들면 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 무기충전제를 동시에 또는 원료별 순차적으로 투입하고 필요에 따라 가열처리를 하면서 교반, 혼합, 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 이들 혼합물의 혼합, 교반, 분산 등의 장치는 특별히 한정되지 않지만, 교반, 가열장치를 구비한 혼합분쇄기, 3축 롤밀, 볼밀, 진공유발기, 유성형 혼합기 등을 사용할 수 있으며, 또한 이들 장치를 적절하게 조합하여 사용할 수도 있다.
본 발명에서의 액상 에폭시 수지 조성물의 점도는 25℃에서 2,000∼40,000cps, 바람직하게는 3,000∼30,000cps 이하의 범위가 되는 것이 좋다. 언더필 공정시 단위 패키지간 또는 적층 패키지와 회로 기판간의 간극 크기에 따라 다르지만, 점도가 40,000cps 초과인 경우에는 간극 충진 시간이 너무 길고 디스펜싱 공정에서의 작업성 또한 불량해질 수 있다.
성형공정은 통상의 디스펜싱 공정을 사용할 수 있으며, 경화는 150℃에서 1시간 이상 오븐에서 경화하는 것이 바람직하다. 경우에 따라 경화 촉매의 조절을 통하여 경화 온도를 변화할 수 있으며, 경화 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 액상에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 적층 패키지를 제공할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 3]
표 1에 나타난 배합비대로 원료를 세라믹 재질의 교반기와 쓰리 롤밀을 이용하여 교반 및 분산, 혼합하여 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 제조된 에폭시 수지 조성물을 사용하여 테플론 금형에서 150℃에서 한시간 경화시킴으로써 W×T×L이 4mm×10mm×80mm인 시편을 제조하여 유리전이온도, 굴곡강도, 열팽창계수 등의 물성을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 작업성과 신뢰성 테스트의 경우 W×L이 11mm×21mm인 단위 패키지가 2개 적층된 적층 패키지를 인쇄회로 기판에 실장한 기재에 언더필한 후 150℃에서 한시간 경화시킴으로써 시편을 제조하여 테스트하였다.
구 성 성 분 | 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | ||
에폭시수지 | 1)비스페놀A/F 혼합 에폭시수지 | 15.9 | 11.7 | 23.1 | 17.3 | 7.1 | |
경화제 | 2)알킬화 테트라하이드로 프탈산 무수물 | 9.2 | 8.8 | 0.0 | 17.0 | 7.2 | |
3)메틸 테트라하이드로 프탈산 무수물 | 9.2 | 3.8 | 31.3 | 0.0 | 0.0 | ||
1-벤질-2-메틸이미다졸 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | ||
무기 충진재 | 65.0 | 75.0 | 45.0 | 65.0 | 85.0 | ||
γ-글리시톡시프로필트리메톡시실란 | 0.3 | 0.4 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | ||
카본블랙 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | ||
계 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | ||
물성평가결과 | 점도(cps, 25℃) | 5,100 | 18,500 | 3,500 | 4,500 | 87,000 | |
유리전이온도 Tg(℃) | 132 | 137 | 123 | 140 | 142 | ||
열팽창계수 α(㎛/m,℃) | 31 | 23 | 50 | 30 | 14 | ||
굴곡강도(MPa) | 127 | 126 | 122 | 115 | 125 | ||
경화 수축율(%) | 0.7 | 0.7 | 0.6 | 1.3 | 0.6 | ||
작업성평가결과 | 간극 충진성 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 불량 | |
신뢰도평가결과 | 박리발생수/시료수 | 0/30 | 0/30 | 30/30 | 12/30 | - |
1) DIC社 : EXA-835LV
2) DIC社 : YH-306
3) DIC社 : B-570
[물성평가방법]
1) 점도
Cone & Plate 형 브룩필드(Brookfield) 점도계를 사용하여 25℃에서 측정.
2)유리전이온도
DMTA(Dynamic Mechanical Thermal Analyser)로 평가 (승온속도 5℃/min, 1Hz).
3) 열팽창계수
TMA(Thermomechanical Analyser)로 평가 (승온속도 10℃/min).
4) 굴곡강도
UTM(Universal Test Machine)을 이용하여 ASTM D190에 의거 평가.
5) 경화 수축율
경화 전후의 무게 감소율 측정.
6) 간극충진성
W×L이 11mm×21mm인 단위 패키지가 2개 적층된 적층 패키지를 인쇄회로 기판에 실장한다. 이때 간극은 단위 패키지간 200㎛, 적층 패키지와 인쇄회로 기판간 250㎛가 되도록 한 후 적층 패키지 한쪽 가장자리에 70℃에서 언더필재를 도포하여 5분간 주입기를 둔 후 150℃에서 60분 경화시킨 패키지를 C-SAM을 활용하여 패키지 내부의 충진성을 확인.
7) 열충격 시험(Temperature Cycle Test)
JEDEC, JESD22-A104 시험조건 G(-40℃/+125℃)으로 평가한 후 C-SAM을 활용하여 박리발생여부 확인함.
표 1의 물성 및 신뢰성 평가결과에서 볼 수 있듯이 신뢰도 측정 구간 이상의 유리 전이 온도를 가지며, 열팽창 계수가 40㎛/m.℃ 이하를 만족하며, 경화 수축율이 1.0중량% 이하를 나타내는 경우 신뢰성이 양호하게 나타났다.
이를 만족하기 위하여 무기 충지제의 함량을 50 중량% 이상 사용하여야 하나, 80 중량% 이상을 사용할 경우 봉지재의 점도가 증가되어 작업성이 현저히 떨어져 불량을 야기한다.
메틸테트라하이드로프탈산 무수물의 경우 저점도 및 높은 유리 전이 온도를 나타내는 장점이 있으나, 경화 수축율이 크고, 충격 강도에 약한 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 알킬화 테트라하이드로프탈산 무수물의 혼합 및 단독 사용하여 신뢰도를 증가시켰다.
한편, 비교예 1에서 무기물의 충진율이 50 중량% 미만일 경우 솔더 범프와의 열팽창 계수가 차이가 커지고 열 응력이 커져 솔더 범프의 계면에서 파괴가 발생하여 신뢰성 불량을 야기하였다.
비교예 2에서 메틸테트라하이드로프탈산 무수물 단독으로 사용한 경우 경화 수축율의 증가로 인하여 신뢰성 불량을 야기하였다.
비교예 3에서 무기 충진제의 함량이 80 중량%를 초과할 경우 점도가 너무 높아져 간극 충진 속도가 현저히 감소하여 언더필 재료로서의 기능을 발휘하지 못하였다.
알킬화 테트라하이드로프탈산 무수물의무기물 충진량이 60wt% 이상 시 탄성률의 증가로 인하여 재작업이 어려워지며, 열적, 기계적 신뢰성 평가진행 시 발생하는 응력을 줄여 주지 못하여 칩의 파괴가 발생하였다.
상기 언급한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 적층 패키지 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물에 의하면, 낮은 점도로 공정성이 우수할 뿐 아니라, 경화 후 충분히 낮은 열팽창 계수 및 낮은 경화 수축율을 가짐으로써 향상된 내열충격성 및 내충격성을 나타내어 적층 패키지에 적용 시 점도조절에 의해 작업성이 우수하고, 경화 후 낮은 열챙창 계수 및 경화 수축율에 의한 높은 내열충격성, 내충격성을 나타내어 신뢰도 특성이 높은 특징이 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.
Claims (9)
- 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지, 하기 화학식 2의 경화제와 화학식 3의 경화제의 혼합물, 하기 화학식 4로 표시되는 경화촉매 및 입자 크기가 0.5∼20㎛인 무기충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.[화학식 1](상기 식에서 R은 수소 혹은 메틸기이다.)[화학식 2](상기 식에서 R1∼R3는 각각 독립적으로 탄소수 1∼4의 알킬 혹은 알케닐기이다.)[화학식 3][화학식 4](상기 식에서 R1∼R4는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기, 에틸기, 페닐기, 시아노에틸기, 벤질기 및 수산기 중 어느 하나이다.)
- 제 1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 10∼30 중량%, 상기 경화제는 10∼30 중량%, 상기 경화촉매는 0.1∼5 중량%, 상기 무기충전제는 50∼80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 무기충전제의 입자 크기가 0.5∼10㎛인 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물은 점도가 2,000∼40,000cps인 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 150∼220이고, 점도는 300∼5,000cps인 비스페놀-A, 비스페놀-F, 수소화 비스페놀-A, 수소화 비스페놀-F 중 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 에폭시 수지에 나프탈렌계, 페놀노볼락계, 사이클로 알리파틱계, 아민계 다관능성 에폭시수지 중 어느 하나 또는 그 혼합물이 첨가되는 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 무기충전제는 최대 입경이 80㎛ 미만인 용융 실리카 또는 합성 실리카인 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 경화제는 상기 화학식 2 및 상기 화학식 3의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고신뢰성 반도체 언더필용 액상 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항 기재의 액상 에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 반도체 적층 패키지.
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JPH07292077A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-07 | Nitto Denko Corp | 注型用エポキシ樹脂組成物 |
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KR100529256B1 (ko) * | 2002-12-20 | 2005-11-17 | 제일모직주식회사 | 반도체 봉지용 액상 에폭시 수지 조성물 |
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-
2005
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR101234848B1 (ko) * | 2008-12-31 | 2013-02-19 | 제일모직주식회사 | 반도체 소자 밀봉용 액상 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자 |
WO2024055959A1 (zh) * | 2022-09-15 | 2024-03-21 | 华为技术有限公司 | 树脂组合物及其应用 |
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