KR20080030581A - 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물, 이를 이용한반도체장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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sealing resin
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사토루 카츠라야마
유시 사카모토
마사야 코다
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스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드
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Abstract

(a) 에폭시수지와 (b) 플럭스 활성을 가지는 경화제를 함유해, B-스테이지화 후의 태크값이 0gf/5mmφ 이상 5gf/5mmφ 이하이고, 130℃에서의 용융 점도가 0.01Paㆍs 이상 1.0Paㆍs 이하인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물, 그것을 이용한 프리어플리케이션 봉지 부품 및 반도체장치, 및 그 제조방법이 개시된다. 상기 수지 조성물은 반도체칩의 가탑재시에 있어서 공기가 말려드는 것이 적고, 작업성이나 신뢰성이 뛰어나다.

Description

프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물, 이를 이용한 반도체장치 및 그 제조방법{ENCAPSULATING RESIN COMPOSITION FOR PREAPPLICATION, SEMICONDUCTOR DEVICE MADE WITH THE SAME, AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}
우선권
본 출원은 2005년 9월 26일 출원된 일본특원 2005-278417과 해당 일본특원 2005-278417에 근거하는 일본특허법 제 41조의 우선권을 주장한 2006년 2월 27일 출원된 일본특원 2006-050174 및 2005년 5월 31일 출원된 일본특원 2005-159921 및 2005년 5월 31일 출원된 특원 2005-159900에 근거하는 파리 조약 제4조의 우선권을 주장하는 것으로서, 상기 특허 출원 전부의 개시 내용을 출전 명시에 의해서 본 명세서에 원용한다.
본 발명은 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물, 그것을 이용한 프리어플라이드 봉지(preapplied encapsulation) 부품 및 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
근년, 반도체 패키지의 경박 단소화의 기술혁신은 눈부신 것이어서, 다양한 패키지 구조가 제창되어 제품화되고 있다. 종래의 리드프레임 접합에 대신해, 땜납(한다, solder)과 같은 돌기 전극에 의해 회로기판(마더보드)에 접합하는 에리어 실장 방식은 특히 중요하다.
그 중에서 반도체칩의 회로면에 직접 돌기 전극이 구비된 플립 칩은 패키지를 최소화할 수 있는 방법의 하나이다. 플립 칩 실장은 땜납 전극의 경우, 땜납 전극의 표면의 산화막을 제거하기 위해서 플럭스로 처리한 후 리플로우 등의 방법으로 접합한다. 그 때문에 땜납 전극, 회로기판 등의 주위에 플럭스가 잔존해, 불순물로 문제가 되기 때문에 플럭스를 제거하는 세정을 실시한 후 봉지를 실시한다. 그 이유로는 직접 회로기판(마더보드)에 돌기 전극으로 접합하기 때문에, 온도 사이클 시험과 같은 신뢰성 시험을 실시하면, 칩과 회로기판의 선팽창 계수의 차이에 의해 전극 접합부의 전기적 불량이 발생하기 때문이다.
상기 패키지 봉지는 칩의 한 변 또는 복수면에 봉지 수지를 도포해 모세관 현상을 이용해 수지를 회로판과 칩의 사이틈에 흘러들게 한다. 그러나 이 방법은 플럭스 처리, 세정을 실시하기 위해 공정이 길어지고, 또한 세정 폐수의 처리 문제 등 환경관리를 엄격하게 해야 한다. 또한 봉지를 모세관 현상으로 실시하기 때문에 봉지 시간이 길어져 생산성에 문제가 있었다.
따라서 직접 회로기판에 수지를 도포해, 땜납 전극을 가진 칩을 그 위로부터 탑재해, 땜납 접합과 수지봉지를 동시에 실시하는 방법이 고안되었다(미국 특허 5128746호 공보 참조). 이 경우, 땜납을 회로기판에 접합시키기 위해서 열경화성 수지, 경화제로 이루어지는 수지 조성물에 플럭스 작용을 가지는 성분을 첨가하는 것이 특징이다.
또한 근래에는 칩 캐리어로 반송되는 반도체칩에 미리 언더필재를 도포해 B- 스테이지화시켜, 실장때의 언더필 도포 공정마저도 삭감시키거나 실장 유저에 언더필이 붙은 반도체칩을 납입하는 부가가치를 더하거나 하기 위한 프리어플라이드형 논플로우-언더필재가 검토되기 시작하고 있다.
상기 프리어플라이드 봉지 방법에 있어서는 열경화성 수지로 상온에서 고형의 에폭시수지가 단독으로 이용되어 왔다(미국 특허 5128746호 공보, 특개 2003-212964호 공보 참조).
또, 상기 프리어플라이드 봉지 방법에 있어서, 반도체칩에 언더필재를 도포할 때, 언더필재에 용제를 가해 바니스로 해 도포해 건조시키지만 그 때, 종래는 단일의 용제를 이용한 바니스가 사용되고 있어 그 바니스는 고형 에폭시수지에 대해서 양용매성이고 또한, 플럭스 작용을 가지는 경화제에 대해서 빈용매성인 듯한 용제였다(특개2003-212964호공보 참조).
그렇지만 상기 문헌 기재의 종래 기술은 이하의 점에서 개선의 여지를 가지고 있었다.
제1에, 고형 에폭시수지를 단독으로 이용한 프리어플라이드 봉지 수지 조성물에서는 반도체칩을 회로기판에 가탑재할 때 에어 트랩 등의 공기가 말려들어가는 문제를 유발하기 쉽고, 그대로 패키지 안이 보이드가 되기 쉬워지기 때문에, 패키지로의 신뢰성이 저하하게 된다고 하는 과제가 있었다.
따라서 에폭시수지로 실온에서 액상의 것을 이용하면 용융 점도는 내려가지만, B-스테이지화 후에 태크(tack)가 생겨서 다이싱 공정에서 작업성이 저하하는 원인이 되고 있었다.
제2에, 고형 에폭시수지는 결정성이 높은 것이 많아 이것을 이용한 봉지 수지 조성물을 웨이퍼에 도포해 B-스테이지화하면 물러지는 경향에 있어, 웨이퍼를 다이싱에 의해 개편화할 때 블레이드에 의해서 해당 B-스테이지화한 봉지 수지 조성물이 빠지는 등 용이하게 손상을 받기 쉽다고 하는 과제도 생기고 있었다.
제3에, 상기 개편화된 반도체소자는 다음의 스텝에서 기판과 가열 압착 접합되지만, 해당 공정까지의 사이에 반도체소자를 취급할 때도 상기 B-스테이지화한 봉지 수지 조성물이 무름에 의해 손상해 버리는 과제가 생기고 있었다.
제4에, 고형 에폭시수지에 대해서 양용매성이고 또한, 플럭스 작용을 가지는 경화제에 대해서 빈용매성인 용제를 이용하는 경우, 이와 같은 용제는 일반적으로는 고비점이며, 반도체칩에 언더필재를 도포할 때, 해당 용제를 적당하게 제거하는데 필요한 건조 온도, 건조 시간이 어느 정도 필요했다. 그 때문에 용제의 건조와 동시에 에폭시수지와 경화제의 반응이 약간 진행한다고 하는 문제가 있었다. 또, 에폭시수지와 경화제가 반응했을 경우에는 그 후의 플럭스 활성 발현이나, 반도체칩과의 접합 때 수지의 재용융성에 영향을 주거나 B-스테이지화 후의 가사수명(pot life)의 저하를 미친다고 하는 문제가 있었다.
제５에, 작업시간 단축에 충분한 용제 제거 또는 건조를 시키기 위해서 어느 정도 충분한 시간을 필요로 하기 때문에, B-스테이지 공정의 작업시간이 길다고 하는 문제도 있었다.
따라서, 상기 배경기술에 있어서의 문제를 적어도 부분적으로 해소하는 해결수단을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 해결수단은 공기가 말려들어가는 것이 적거나 전혀 생기지 않는 프리어플라이드 봉지 수지 조성물을 제공한다. 또 이러한 해결수단은 작업성이나 신뢰성이 뛰어난 프리어플라이드 봉지 수지 조성물을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 이러한 해결수단은 어떠한 공정에 있어서도 손상을 받기 어려운 프리어플라이드 봉지 수지 조성물을 제공하는 것이 바람직하다.
또, 이러한 해결수단은 반도체칩에 언더필재를 도포해 건조시킬 때 건조 시의 용제 제거 효율을 향상시켜, 건조 공정 시간을 단축하는 것, 가열시간의 단축에 의한 장기간 가사수명이나 플럭스 특성 유지를 실현시킨 액상 봉지 수지 조성물을 제공하는 것이 바람직하다.
또한 상기 해결수단은 상기 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 이용해 제조되는 프리어플리케이션용 봉지 부품 및 반도체장치 및 그 제조방법을 추가로 제공한다.
발명의 실시의 형태
본 발명의 실시태양에서는 (a) 에폭시수지, (b) 플럭스 활성을 가지는 경화제를 함유해, B-스테이지화 후의 태크값이 0gf/5mmφ 이상 5gf/5mmφ 이하이며 또한, 130℃에서의 용융 점도가 0.01 Pa·s 이상 1.0 Pa·s 이하인 조성물, 특히 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물이 제공된다.
B-스테이지화 후의 태크값을 억제함으로써 개편화한 반도체소자 취급 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 130℃에서의 용융 점도를 억제시킴으로써 상기 개편화된 반도체소자를 회로기판에 가탑재할 때 에어 트랩 저감에 의한 패키지 안 보이드의 저감을 촉진해, 펠렛 형성성의 향상에 의한 작업성의 향상 등을 촉진하는 것이 가능해진다. 따라서, 반도체칩의 가탑재시에 있어서 공기가 말려드는 것이 적고, 작업성이나 신뢰성이 뛰어난 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 얻을 수 있다.
상기에 있어서, 일 실시태양에서는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물은 경화 후의 Tg가 380℃ 이상 150℃ 이하이다.
또, 일 실시태양에서는 상기 에폭시수지(a)에 대해서 양용매성이고 한편, 상기 경화제(b)에 대해서 빈용매성인 제1 용제를 포함한 용제계(c)를 더 함유해, 이와 같은 용제계(c)는 상기 에폭시수지(a)에 대해서 10 ~ 70 중량%의 양으로 배합하는 것이 유리하고, 제1 용제로는 예를 들면 에테르아세테이트형 용제를 들 수 있다. 이와 같은 용제계(c)를 이용하면, 에폭시수지(a)를 적절히 용융시키면서, 플럭스 활성을 가지는 경화제(b)가 고형인 채 수지 조성물에 분산하기 때문에, 봉지 수지 조성물을 반도체칩에 도포해 B-스테이지화할 때에는 경화 반응이 억제되고 반도체칩과 기판을 접합할 때도 가열시에 수지 조성물이 용융해 용융성이 안정해, 적절히 플럭스 활성을 발현하는 것이 가능하다.
또한, 상기 용제계(c)는 상기 제1 용제만을 용제로 포함하는 것이어도 되지만, 상기 제1 용제보다 저비점인 제2 용제를 더 포함할 수도 있다. 2 용제의 혼합 사용에 의해 용제의 휘발성을 높여 에폭시수지와 플럭스 활성을 가지는 경화제가 과도하게 반응하지 않는 온도로 용제를 휘발시키는 것이 가능해져, 가열 압착 접합할 때 보이드를 저감할 수 있다. 또, 용제 건조 때 용제 제거 효율의 향상에 의해 건조 공정 시간을 단축하는 일도 가능해진다.
이 경우, 제1 용제와 상기 제2 용제의 비점 차이를 예를 들면, 20℃ 이상으로 하면, 용제 휘발성을 특별히 높일 수 있으므로 적합하다. 또, 제2 용제에 대해서도, 상기 에폭시수지에 대해서 양용매성이고 또한, 상기 경화제에 대해서 빈용매성인 것이어도 좋은데 예를 들면, 에테르아세테이트형 용제로 할 수 있다.
또한, 일 실시태양에서는 상기 에폭시수지(a)는 1분자 안에 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 축합환식 방향족 화합물을 포함하는 것으로서, 그 축합환식 방향족 화합물의 분자량은 유리하게는 1000 이하이며, 예를 들면 나프탈렌 화합물이다. 다른 실시태양에서는 상기 에폭시수지는 1분자 안에 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 비페닐화합물을 포함하는 것으로서, 유리하게는 그 비페닐화합물의 분자량은 1000 이하이다.
또 다른 실시태양에서는 상기 에폭시수지(a)는 25℃에서 액상으로 1분자 안에 에폭시기를 2개 이상 포함한 에폭시수지와 25℃에서 고체로 1분자 안에 에폭시기를 2개 이상 포함한 에폭시수지를 포함한다. 이와 같이, 25℃에서 액상인 에폭시수지를 이용함으로써, B-스테이지화시의 가요성을 향상시킬 수 있어 해당 봉지 수지 조성물을 웨이퍼에 도포해 B-스테이지화했을 경우에 있어서도, 수지가 박리하거나 하는 등의 손상을 일으키기 어렵다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 상기 액상 에폭시수지와 상기 고형 에폭시수지의 총 중량에 대한 상기 고형 에폭시수지의 비율은 0.5 ~ 0.95인 것이 유리하다. 또한 일 실시태양에서는 0.6 ~ 0.95인 것이 유리하다. 또, 매우 적합하게는 상기 액상 에폭시수지는 비스페놀A디글리시딜에테르형에폭시, 비스페놀F디글리시딜에테르형에폭시, 비스페놀S디글리시딜에테르형에폭시, o-알릴비스페놀A형디글리시딜에테르, 3,3',5,5'-테트라메틸4,4'-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 4,4'-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 1,6-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 페놀노볼락형에폭시, 브롬형크레졸노볼락형에폭시, 비스페놀D디글리시딜에테르형에폭시, 1,6-나프탈렌디올의 글리디실에테르, 아미노페놀류의 트리글리시딜에테르, 에폭시기를 분자 안에 하나 가지는 모노에폭시 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고 또 상기 고형 에폭시수지는 페놀노볼락형에폭시수지, 크레졸노볼락형에폭시수지, 크레졸나프톨형에폭시수지, 비페닐형에폭시수지, 비페닐아랄킬형에폭시수지, 나프탈렌골격형 에폭시수지로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 실시태양에서는 상기 경화제는 1분자 안에 적어도 2개의 페놀성 수산기와 방향족에 직접 결합한 카르복실기를 1분자 안에 적어도 1개 포함한 경화제인 것이 유리하고, 이러한 경화제는 상기 에폭시수지에 대해서 예를 들면 10 ~ 70 중량%의 양으로 배합된다.
또 다른 실시태양에서는 본 발명에 관한 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물은 액상의 저응력제 및/또는 반응성 희석제를 추가로 함유할 수 있다. 하기와 같이, 저응력제 및 반응성 희석제도 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물의 용융 점도를 저감시키는데 기여하기 위해서이다.
본 발명의 다른 실시태양에서는 웨이퍼와 이 웨이퍼의 기판의 접합면에 도포된 봉지 수지 조성물을 갖추어서 이루어지는 프리어플리케이션 봉지 부품으로서, 이 봉지 수지 조성물이 상술의 본 발명에 관한 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물인 프리어플리케이션 봉지 부품이 제공된다. 여기서, 플럭스 활성을 가지는 경화제는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물 중에 불용분으로 분산하고 있는 것이 유리하고, 이와 같은 구조의 프리어플리케이션 봉지 부품을 사용함으로써, 반도체칩과 기판을 접합할 때 경화제의 활성이 대체로 발현한다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서는 상술의 본 발명에 관한 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에 의해 봉지되어서 이루어지는 반도체장치가 제공된다.
또 다른 실시태양에서는 상술의 본 발명에 관한 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 웨이퍼 상에 도포해, 상기 웨이퍼에 도포 후의 상기 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 B-스테이지화하고, 상기 웨이퍼를 다이싱하고, 반도체소자를 개편화하고, 개편화한 반도체소자의 상기 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물이 도포된 면과 기판을 가열 압착 접합하는 공정에 의해서 제조될 수 있는 반도체장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시태양은 상술의 본 발명에 관한 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 웨이퍼상에 도포하는 공정과 상기 웨이퍼에 도포 후의 상기 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 B-스테이지화하는 공정과 상기 웨이퍼를 다이싱해, 반도체소자를 개편화하는 공정과 개편화한 반도체소자의 상기 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물이 도포된 면과 기판을 가열 압착 접합하는 공정을 포함해서 이루어지는 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
본 명세서의 개시에 비추면 또 다른 실시태양도 가능하다는 것이 당업자에게는 이해될 것이다. 예를 들면, 다음의 실시태양도 본 명세서의 개시 범위에 포함된다.
1) 에폭시수지와 플럭스 활성을 가지는 경화제와 제1 용제와 제2 용제를 함유하는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물로서, 상기 제1 용제가 상기 에폭시수지에 대해서 양용매성이고 또한, 상기 경화제에 대해서 빈용매성이며, 상기 제2 용제가 상기 제1 용제보다 저비점인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
2) 25℃에서 액상으로 1분자 안에 에폭시기를 2개 이상 포함한 에폭시수지와 25℃에서 고체로 1분자 안에 에폭시기를 2개 이상 포함한 에폭시수지와 플럭스 활성을 가지는 경화제를 포함하는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
3) 에폭시수지와 플럭스 활성을 가지는 경화제와 용제계를 함유하고, 임의로 액상의 저응력제 및/또는 반응성 희석제를 더 함유하는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에 있어서, B-스테이지화 후의 태크값이 0gf/5 mmΦ 이상 5 gf/5 mmΦ 이하이며 한편, 130℃에서의 용융 점도가 0.01 Pa·s 이상 1.0 Pa·s 이하가 되도록 상기 에폭시수지, 상기 경화제, 상기 용제계, 상기 저응력제, 상기 반응성 희석제의 하나 또는 복수의 배합량 및/또는 종류를 조절해서 이루어지는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물
본 발명에서, 「프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물」이란, 이하의 용도에 이용되는 수지 조성물을 말한다. 즉, 회로면에 땜납 돌기 전극이 형성된 반도체 웨이퍼에 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 도포해 건조시키는 것과 동시에, 이 시점인 정도 B-스테이지화를 실시한다. 이 반도체 웨이퍼를 다이싱에 의해 개편화해 반도체칩을 얻는다. 이 반도체칩과 회로기판을 위치 맞추어 가열에 의해 가탑재해 그 후, 과열실장한다.
본 발명의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물은 일반적으로는 에폭시수지, 플럭스 활성을 가지는 경화제를 임의적으로 용제계, 경화촉진제, 무기 필러, 저응력제, 반응성 희석제 및 다른 첨가 성분을 함유할 수 있다. 이하, 각 성분에 대해 설명한다.
[에폭시수지(성분(a))]
본 발명에서 이용되는 에폭시수지는 해당 분야에서 사용할 수 있는 것이면 어떤 것이라도 사용할 수 있지만, 유리하게는 1분자 안에 에폭시기가 2개 이상인 것을 사용할 수 있다.
이러한 에폭시수지의 구체적인 예로는 페놀노볼락형에폭시수지, 크레졸노볼락형에폭시수지, 크레졸나프톨형에폭시수지, 비페닐형에폭시수지, 비페닐아랄킬형에폭시수지, 나프탈렌골격형에폭시수지 등의 상온에서 액상의 에폭시수지, 비스페놀A디글리시딜에테르형에폭시, 비스페놀F디글리시딜에테르형에폭시, 비스페놀S디글리시딜에테르형에폭시, o-알릴비스페놀A형디글리시딜에테르, 3,3',5,5'-테트라메틸4,4'-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 4,4'-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 1,6-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 페놀노볼락형에폭시, 브롬형크레졸노볼락형에폭시, 비스페놀D디글리시딜에테르형에폭시, 1,6-나프탈렌디올의 글리시딜에테르, 아미노페놀류의 트리글리시딜에테르 등의 상온에서 액상의 에폭시수지를 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용해도 복수 종을 조합해 이용해도 된다. 또, 신뢰성이 뛰어난 봉지 수지 조성물을 얻기 위해서, 에폭시수지의 Na+, Cl- 등의 이온성 불순물은 가능한 한 적은 것이 유리하다.
본 발명에서 이용되는 에폭시수지로는 1분자 안에 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 축합환식 방향족 화합물 또는 비페닐화합물을 이용하는 것이 유리하다. 축합환식 방향족 화합물 또는 비페닐화합물의 에폭시수지를 이용하면, 봉지 수지 조성물의 경화물의 Tg가 향상해 내열성이 뛰어난 경화물을 얻을 수 있다.
또, 상기 축합환식 방향족 화합물 또는 비페닐화합물은 그 분자량이 1000 이하인 것이 유리하다. 더욱 유리하게는 500 이하이다. 분자량을 상한가 이하로 함으로써, 130℃에서의 용융 점도를 적절히 낮게 유지하는 것이 가능해져, 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물이 도포된 반도체칩과 회로기판을 가탑재할 때 보이드가 말려들게 하는 것 등이 억제된다고 하는 이점이 있다.
상기와 같은 에폭시수지를 이용함으로써, B-스테이지화 후의 태크값이 0gf/5mmφ 이상 5gf/5mmφ 이하이며 한편, 130℃에서의 용융 점도가 0.01 Pa·s 이상 1.0 Pa·s 이하인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 얻는 것이 가능하다. 얻어진 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물은 또, 경화 후의 Tg가 80℃ 이상, 유리하게는 110℃ 이상이고 150℃ 이하이다. 110℃ 이상으로 함으로써, 가열 압착 접합 후의 내(耐)온도 사이클 시험성, 내리플로우성이 향상한다. 또, 150℃ 이하로 함으로써 가열 압착 접합 후의 경화물이 너무 딱딱하지 않고 패키지가 휘는 것을 저감하는 것이 가능해진다.
이와 같은 에폭시수지의 구체적인 예를 이하에 든다.
1분자 안에 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 축합환식 방향족 화합물로는 나프탈렌환, 안트라센 환, 페난트렌환 등의 축합환식 방향족 화합물에 복수 개의 에폭시기가 직접 결합 한 화합물을 들 수 있다. 이와 같은 에폭시수지의 구체적인 예로는 크레졸나프톨형에폭시수지, 페놀나프톨형에폭시수지, 나프탈렌디올의 글리시딜에테르, 나프탈렌노볼락형에폭시수지, 안트라센형에폭시수지, 페난트렌형에폭시수지를 들 수 있다. 1분자 안에 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 비페닐화합물의 구체적인 예로는 비페놀디글리시딜에테르, 3,3',5,5'-테트라메틸4,4'-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 비페닐노볼락형에폭시, 비페닐아랄킬형에폭시를 들 수 있다.
상기 가운데, 분자량 500 이하의 나프탈렌 디올의 글리시딜에테르, 나프탈렌노볼락형에폭시수지, 안트라센형에폭시수지, 비페놀글리시딜에테르형에폭시, 3,3',5,5'-테트라메틸4,4'-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시 등이 유리하다.
또, 본 발명에서 이용되는 에폭시수지로는 25℃에서 액상의 에폭시수지와 25℃에서 고형의 에폭시수지를 조합해 이용하는 것이 유리하다.
그 때는 상온에서 고형인 에폭시수지의 첨가량은 상온에서 액상인 에폭시수지와 고체인 에폭시수지의 총 중량에 대해, 50 중량%로부터 95 중량%인 것이 유리하다. 50 중량% 이상이 되면, B-스테이지화시에 봉지 수지 자체의 필름화(태크프리화)가 용이하게 되고, 또 95 중량% 이하이면 결정성이 저하해 다이싱 때나 핸들링 때 봉지 수지 조성물에 크랙이나 결함이 생기기 어려워지기 때문이다.
25℃에서 액상의 에폭시수지의 구체적인 예로는 비스페놀A디글리시딜에테르형에폭시, 비스페놀F디글리시딜에테르형에폭시, 비스페놀S디글리시딜에테르형에폭시, o-알릴비스페놀A형디글리시딜에테르, 3,3',5,5'-테트라 메틸4,4'-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 4,4'-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 1,6-디히드록시비페닐디글리시딜에테르형에폭시, 페놀노볼락형에폭시, 브롬형크레졸노볼락형에폭시, 비스페놀D디글리시딜에테르형에폭시, 1,6-나프탈렌디올의 글리시딜에테르, 아미노 페놀류의 트리글리시딜에테르, 에폭시기를 분자 안에 하나 가지는 모노에폭시 화합물 등을 들 수 있다.
25℃에서 고형의 에폭시수지의 구체적인 예로는 페놀노볼락형에폭시수지, 크레졸노볼락형에폭시수지, 크레졸나프톨형에폭시수지, 비페닐형에폭시수지, 비페닐아랄킬형에폭시수지, 나프탈렌골격형에폭시수지 등을 들 수 있다.
[ 플럭스 활성을 가지는 경화제(성분(b))]
본 발명에 이용되는 「플럭스 활성을 가지는 경화제」란, 반도체칩에 설치된 땜납 전극 표면의 산화막을 기판과 전기적으로 접합할 수 있는 정도로 환원하는 작용을 나타내고, 에폭시수지와 반응하는 관능기를 가지는 화합물이다. 일반적으로는 카르복시산류, 산무수물을 들 수 있지만, 유리하게는 1분자 안에 적어도 2개의 페놀성 수산기와 방향족에 직접 결합한 카르복실기를 1분자 안에 적어도 1개 포함한 화합물이다.
구체적인 예로는 2,3-디히드록시안식향산, 2,4-디히드록시안식향산, 2,5-디히드록시안식향산(관용명 젠티스산), 2,6-디히드록시안식향산, 3,4-디히드록시안식향산, 몰식자산, 1,4-디히드록시-2-나프토익산, 3,5-디히드록시-2-나프토익산, 3,7-디히드록시-2-나프토익산, 페놀프탈린, 디페놀산 등을 들 수 있다. 이러한 화합물은 어느 쪽도 흡습하기 쉽고 보이드의 원인이 되기 때문에 제조할 때는 미리 건조를 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용되는 플럭스 활성을 가지는 경화제의 첨가량은 에폭시수지에 대해서 10 ~ 70 중량%가 유리하고, 또 30 ~ 60 중량%가 유리하다. 플럭스 활성을 가지는 경화제의 첨가량이 하한가 이상이면 플럭스 활성 및 에폭시수지의 경화성이 충분히 확보되고 상한가 이하이면 아웃 가스의 저감 및 경화제 과다에 의한 경화성 부족이 개선된다.
[용제계(성분(c))]
본 발명에서는 에폭시수지 성분에 대해서 양용매성이고, 상기 경화제 성분에 대해서는 빈용매성인 용제를 포함한 용제계를 이용하는 것이 유리하다. 이와 같은 용제계를 이용함으로써, 에폭시수지를 적절히 용해시키면서, 플럭스 활성을 가지는 경화제가 고형인 채 수지 조성물에 분산하기 때문에, 봉지 수지 조성물을 반도체칩에 도포해 B-스테이지화할 때에는 경화 반응이 억제되어 반도체칩과 기판을 접합할 때에도 수지 조성물이 용융하는 용융성이 안정해, 적절히 플럭스 활성을 발현할 수 있다.
본 발명에서, 「양용매성」이란, 용제 100 g에 대해서 상기 에폭시수지 100 g를 용해시켰을 때 상기 에폭시수지의 불용분이 10 g 이하인 것을 말한다. 유리하게는 불용분이 1 g 이하이다.
본 발명에서, 「빈용매성」이란, 용제 100 g에 대해서 경화제 10 g을 용해시켰을 때 상기 경화제의 불용분이 8 g 이상인 것을 말한다. 유리하게는 불용분이 9 g 이상이다.
상기 용융성 시험의 방법으로는 실온에서 유리 비커 안에 용제를 100 g 넣고 거기에 상기 에폭시수지 100 g 혹은 경화제 10 g을 첨가한 것을 마그네틱스터러로 1시간 교반해, 중량을 알고 있는 여과지를 이용해 여과한 후, 여과물을 80℃, 3시간에서 충분히 건조시킨 것의 잔사물을 칭량해 실시한다.
본 발명에서, 상기 에폭시수지 성분에 대해서 양용매성이고, 상기 플럭스 활성을 가지는 경화제 성분에 대해서는 빈용매성인 용제는 사용하는 에폭시수지 및 플럭스 활성을 가지는 경화제에 의해서 바뀔 수 있는 것이다. 실제로는 사용하는 에폭시수지 및 플럭스 활성을 가지는 경화제에 대한 용해성 시험을 실시해, 적당히 선택할 수 있다.
본 발명에서 이용할 수 있는 용제로는 지방족 알코올계 용제, 케톤계 용제, 알데히드계 용제, 카르복시산계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제, 페놀계 용제, 탄화수소계 용제, 할로겐화 탄화수소계 용제, 아세탈계 용제, 지방산계 용제, 산무수물계 용제, 질소화합물계 용제, 유황화합물계 용제, 무기 용제 등 공지의 용제를 들 수 있다.
본 발명에서는 에테르아세테이트형 용제를 이용하는 것이 유리하다. 에테르아세테이트형 용제의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아크릴레이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸벤조에이트, 에틸렌글리콜모노에틸이소부틸레이트, 에틸렌글리콜모노에틸메타크릴레이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노이소부틸에테르벤조에이트, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르벤조에이트, 에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노페닐아크릴레이트, 1-아세톡시-2-에톡시에탄, 4-(2-아세톡시에톡시)톨루엔, 4'-(2-아세톡시에톡시)아세트페논, 프로필렌글리콜-1-모노메틸에테르-2-아세테이트 등을 들 수 있다. 혼련시나 핸들링시 과잉의 용제 휘발을 억제시키기 위해, 비점은 150℃ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 제1 용제와 제2 용제의 2 종류의 용제를 포함한 용제계를 이용하는 것이 유리하다. 이 경우, 제1 용제가 에폭시수지에 대해서 양용매성이고, 또한, 경화제에 대해서 빈용매성의 용제이고 나아가 제2 용제가 상기 제1 용제보다 저비점인 것이 유리하다. 또, 제1 용제와 제2 용제는 그 비점이 20℃ 이상 다른 것이 유리하고, 비점의 차이는 더욱 유리하게는 30℃ 이상이다. 비점의 차이가 하한가 이상이 되면 용제가 보다 빨리 휘발하기 때문에 B-스테이지화에 있어서 에폭시수지와 경화제의 반응을 억제할 수 있어 보다 적절히 반도체소자를 기판에 접합시킬 수 있다. 덧붙여 본 발명에서는 제1 용제, 제2 용제에 더하여 추가로 1 종류 이상의 용제를 더 배합해도 된다. 또, 제2 용제도 상기 에폭시수지에 대해서 양용매성이고 또한, 상기 경화제에 대해서 빈용매성의 용제여도 된다.
2종 이상의 용제를 병용하는 경우에서도, 용제로는 지방족 알코올계 용제, 케톤계 용제, 알데히드계 용제, 카르복시산계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제, 페놀계 용제, 탄화수소계 용제, 할로겐화탄화수소계 용제, 아세탈계 용제, 지방산계 용제, 산무수물계 용제, 질소화합물계 용제, 유황화합물계 용제, 무기 용제 등 공지의 용제를 이용할 수 있고 에테르아세테이트형 용제를 이용하는 것이 유리하다.
보다 상세하게는 본 발명에서는 제1 용제로 에테르아세테이트형 용제를 이용하는 것이 바람직하다. 에테르아세테이트형 용제의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아크릴레이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸벤조에이트, 에틸렌글리콜모노에틸이소부틸레이트, 에틸렌글리콜모노에틸메타크릴레이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노이소부틸에테르벤조에이트, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르벤조에이트, 에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노페닐아크릴레이트, 1-아세톡시-2-에톡시에탄, 4-(2-아세톡시에톡시)톨루엔, 4'-(2-아세톡시에톡시)아세토페논, 프로필렌글리콜-1-모노메틸에테르-2-아세테이트 등을 들 수 있다. 혼련시나 핸들링시 과잉의 용제 휘발을 억제시키기 위해, 비점은 150℃ 이상인 것이 바람직하다.
상기 제1 용제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 수지 조성물 전체의 8 ~ 20 중량%가 유리하고, 예를 들면 10 ~ 18 중량%이다. 함유량이 상기 범위내이면, 특히 상기 조성물을 혼련할 때 및 상기 조성물을 공급할 때 작업성이 뛰어나다.
상기 제2 용제로는 특별히 한정되지 않지만, 상기 제1 용제와 같은 계통의 용제인 것이 바람직하다. 구체적으로는 상기 제1 용제가 지방족 알코올계 용제이면, 상기 제2 용제도 지방족 알코올계 용제이고, 상기 제1 용제가 에테르아세테이트계 용제이면, 상기 제2 용제도 에테르아세테이트계 용제와 같은 조합이다. 이에 의해, 상기 제1 용제와 상기 제2 용제와의 상용성을 향상시킬 수 있어 그것에 따라 이들 용제의 휘발 속도를 제어하는 것이 가능하게 된다. 휘발 속도를 제어함으로써, 얻어진 프리어플리케이션 봉지 수지에 보이드 등이 포함되는 것을 저감할 수 있다.
상기 제2 용제의 비점은 전술한 것처럼 상기 제1 용제의 비점보다 낮은 것이 유리하지만, 그 비점은 150℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 (D)제2 용제로서도, 에테르아세테이트형 용제를 이용하는 것이 바람직하다. 에테르아세테이트형 용제의 구체적인 예로 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아크릴레이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸벤조에이트, 에틸렌글리콜모노에틸이소부틸레이트, 에틸렌글리콜모노에틸메타크릴레이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노이소부틸에테르벤조에이트, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르벤조에이트, 에틸렌글리콜모노페닐에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노페닐아크릴레이트, 1-아세톡시-2-에톡시에탄, 4-(2-아세톡시에톡시)톨루엔, 4'-(2-아세톡시에톡시)아세토페논, 프로필렌 글리콜-1-모노메틸에테르-2-아세테이트 등을 들 수 있다. 혼련시나 핸들링시 과잉의 용제 휘발을 억제시키기 위해, 비점은 150℃ 이상인 것이 바람직하다.
상기 제2 용제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 수지 조성물 전체의 3 ~ 15 중량%가 유리하고, 예를 들면 5 ~ 10 중량%이다. 함유량이 상기 범위내이면, 가사수명(pot life)성 및 저장 수명(shelf life)성이 우수하다.
상기 제1 용제의 함유량과 상기 제2 용제의 함유량이란, 특별히 한정되지 않지만, 상기 제1 용제의 함유량이 많은 편이 유리하다. 이에 의해, 가사수명성 및 저장수명성이 우수하다.
본 발명에서 이용되는 용제계의 예시적인 첨가량은 용제계의 총량으로 에폭시수지에 대해서 10 ~ 70 중량%이다. 적용 프로세스에 따라 다르나, 인쇄방식용으로 유리하게는 15 ~ 35 중량%, 스핀크트 방식용으로 25 ~ 45 중량%이다. 성분의 첨가량이 하한가 이상이면, 정상상태(steady state)에서의 점성 특성, 특히 작업성이 개선되고, 상한가 이하이면 웨이퍼상에 도포 후의 핸들링성(수지 떨어짐 억제)이 개선된다.
[경화촉진제]
본 발명의 프리어플리케이션 봉지용 수지 조성물에는 필요에 따라서 경화촉진제를 첨가할 수 있다. 경화촉진제로는 일반적으로 에폭시수지의 경화촉진제로 이용되는 것이면 여러가지 이용하는 것이 가능하지만, 구체적으로는 이미다졸류, 인화합물, 디아조화합물, 제3급아민 등을 들 수 있다.
[무기 필러 ]
본 발명에서는 경화 물성을 조절하기 위해, 필요에 따라서 무기 필러를 첨가할 수 있다. 구체적인 예로는 탄산칼슘, 실리카, 알루미나, 질화알루미늄 등을 들 수 있다. 용도에 의해 이들을 복수 혼합해도 되지만, 순도, 신뢰성, 비용의 점에서 실리카가 유리하다. 그 첨가량은 특히 제한이 없지만, 봉지 수지 조성물로의 특성(내습성, 작업성 등)을 유지하기 위해서 에폭시수지의 80 중량% 이하인 것이 유리하다. 보다 유리하게는 50 중량% 이하이다. 상한값 이하이면 접합때, 절연성의 필러가 반도체소자의 돌기 전극과 회로판 전극의 접합을 방해받지 않고 양호하게 실시할 수 있다.
또 본 발명에 이용하는 무기 필러의 형상은 구상인 것이 유리하다. 이른바 파쇄필러의 경우는 그 예리한 면에 의해 반도체소자 표면의 회로를 파괴할 우려가 있다. 또, 무기 필러의 입경은 평균 입경으로 6㎛ 이하, 최대 입경으로 30㎛ 이하가 유리하다. 이 범위내이면 땜납 접합시에 접합이 필러에 의해 방해받는 일이 적고, 접속 불량을 일으킬 가능성이 저감된다.
[ 저응력제 ]
본 발명의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에는 필요에 따라서 저응력제를 첨가할 수 있고 특히, 액상의 저응력제를 배합하면 용융 점도를 저하시키는 것이 가능하다.
여기서, 액상저응력제란, 수지 골격 안에 받아들여지거나 수지 안에 분산해서 해도 구조를 형성함으로써, 에폭시수지 조성물의 성형시에 발생하는 응력이나 경화물의 가열·냉각 시에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있는 액상물질을 말하는 것으로서, 일반적으로 봉지 재료에 사용되고 있는 것을 널리 사용할 수 있다. 예를 들면, 액상 부타디엔 고무 등의 액상 고무 종류나 실리콘 오일을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 이러한 액상 응력제는 반응성의 관능기, 에폭시수지에 대한 상용성을 높이는 관능기, 측쇄를 가지고 있어도 상관없다. 또, 이러한 액상 응력제는 단독으로도 2종 이상 혼합해 이용해도 된다.
실리콘 오일로는 디메틸실록산, 디페닐폴리실록산, 메틸페닐폴리실록산의 골격을 가지는 실록산을 들 수 있고, 일반적으로 에폭시수지, 페놀수지와의 친화성을 부여하기 위해서, 메틸기, 페닐기의 유기 치환기, C,0,N,S 원자 등을 가지는 유기 치환기, 알킬렌 옥사이드 등의 친수성 폴리머사슬을 그 주쇄 혹은 측쇄에 가지는 경우가 있다. 구체적으로는 아미노기 치환 유기기, 에폭시기 치환 유기기, 수산기 치환 유기기, 비닐기 치환 유기기, 메르캅토기 치환 유기기, 카르복실기 치환 유기기, 페네틸기 치환 유기기, 아크릴기 치환 유기기, 알콕시기 치환 유기기, 폴리에테르기 치환 유기기, 카프로락톤기 치환 유기기, 우레이도기 치환 유기기, 이소시아네이트기 치환 유기기 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
부타디엔 고무로는 부타디엔 단독 혹은 아크릴니트릴이나 스티렌과의 랜덤 혹은 블록공중합체, 그라프트 공중합체를 들 수 있고 에폭시수지, 페놀수지와의 친화성을 부여하기 위해서, C,0,N,S 원자 등을 가지는 유기 치환기를 그 주쇄 혹은 측쇄에 가지는 경우가 있다. 구체적으로는 아미노기 치환 유기기, 에폭시기 치환 유기기, 수산기 치환 유기기, 비닐기 치환 유기기, 메르캅토기 치환 유기기, 카르복실기 치환 유기기, 페네틸기 치환 유기기, 아크릴기 치환 유기기, 알콕시기 치환 유기기, 폴리에테르기 치환 유기기, 카프로락톤기 치환 유기기, 우레이도기 치환 유기기, 이소시아네이트기 치환 유기기 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 저응력제의 배합량으로는 전체 에폭시수지 조성물에 대해서 통상 0.2 ~ 6 중량%, 유리하게는 1 ~ 3 중량%이다. 저응력제가 0.2 중량% 미만이면, 에폭시수지 조성물의 경화물에 기대되는 저탄성율을 얻지 못하고, 저응력성이 부족해, 내충격성이 저하할 우려가 있고, 6 중량%를 넘으면, 성형시의 유동성·성형성의 저하, 내땜납크랙성의 저하, 얻어진 반도체장치의 외관상의 결함을 일으킬 우려가 있다.
[반응성 희석제]
본 발명의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에는 필요에 따라서 저응력제를 첨가할 수 있어 이에 의해도 용융 점도의 저하가 가능하다. 여기서, 반응성 희석제란, 수지 조성물의 점도를 내리는 것이며, 봉지용 수지 조성물의 경화에 작용하는 관능기(예를 들면, 에폭시기)를 함유해, 봉지용 수지 조성물의 점도를 저하시키는 작용을 가지는 화합물을 말한다.
이와 같은 반응성 희석제로는 부틸글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 트리메틸올프로판글리시딜에테르, 라우릴글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 크레질글리시딜에테르, 부틸페닐글리시딜에테르 등의 모노글리시딜에테르 화합물, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 글리세롤디글리시딜에테르, 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 부탄디올디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 수소화비스페놀A디글리시딜에테르 등의 디글리시딜에테르 화합물, 메타크릴산글리시딜, 바사틱산글리시딜 등의 글리시딜에스테르 화합물, 비닐시클로헥센디옥사이드 등의 지환족에폭시 화합물, 비스페놀F형에폭시 등의 방향족 에폭시 화합물 및 글리시딜아닐린 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 이러한 반응성 희석제는 단독으로도 2종 이상 혼합해 이용해도 된다. 또, 용제와 반응성 희석제를 혼합해 사용할 수도 있다. 반응성 희석제의 배합량으로는 에폭시수지 성분에 대해서 통상 0.1 ~ 80 중량%, 유리하게는 5 ~ 40 중량%이다. 배합량이 0.1 중량% 미만이면, 조성물의 점도를 내리는 효과를 얻을 수 없을 우려가 있고, 80 질량%를 넘으면, 기판에 대한 접착력이 저하할 우려가 있어 바람직하지 않다.
[그 외의 첨가제]
본 발명의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물은 상기 에폭시수지, 플럭스 활성을 가지는 경화제, 용제계, 경화촉진제, 무기 필러, 저응력제, 반응성 희석제 이외에, 안료, 염료, 레벨링제, 소포제, 커플링제 등의 추가적인 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 다만, 상기 필러나 첨가제는 B-스테이지화 후의 봉지 수지 조성물의 투명성을 열화시키는 원인이 되기 때문에, B-스테이지화 후의 성상으로서 투명성을 유지하는 것이나 첨가량을 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물은 상술의 여러가지의 성분을 혼합해, 진공탈포함으로써 제조할 수 있다. 여기서, 첨가제는 어느 것이든 보이드의 요인이 되면 안되기 때문에, 내열성, 휘발성, 기재에의 습윤성 등을 확인 후 첨가하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에 있어서의 태크값, 용융 점도, 나아가 Tg에 대해 설명한다.
[ 태크값 ]
「B-스테이지」란, 본 발명의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 회로면에 땜납 돌기 전극이 형성된 반도체 웨이퍼에 도포, 건조한 후의 상태로서, 에폭시수지의 반응율이 20 ~ 60% 상태를 가리킨다. 너무 반응이 너무 진행하면, 가열시에 재용융하지 않거나, 플럭스 활성이 발현하지 않는 등의 불편이 생겨 본 발명에 적합하지 않다. 덧붙여 에폭시수지의 반응율은 반응 전후의 DSC 열량에 의해서 계산된다.
본 발명에서 B-스테이지화 후의 태크값은 0gf/5mmφ 이상 5gf/5mmφ 이하이다. B-스테이지화 후의 태크값이 너무 크면 봉지 수지 조성물을 웨이퍼에 도포, B-스테이지화한 후에 다이싱하는 공정에 있어서, 수지 조성물의 태크에 의해 다이싱 블레이드가 잘 웨이퍼를 개편화할 수 없고, 다이싱 공정이 곤란, 혹은 불가능하게 되는 문제가 발생한다. B-스테이지화 후의 태크값은 유리하게는 0gf/5mmφ 이상 3gf/5mmφ 이하이다.
덧붙여 상기 태크값은 에폭시수지의 반응율이 20 ~ 60%의 범위의 어느 것이든 1점에서 달성되면 된다. 이 범위의 어느 것이든 1점에서 달성가능하면, 그 점 부근에서 B-스테이지화함으로써, 효율적으로 작업하는 것이 가능해지기 때문이다.
[용융 점도]
프리어플라이드 봉지에서, 반도체칩과 회로기판을 가탑재할 때, 130℃이 통상 널리 이용되고 있다. 따라서, 본 발명에서 130℃에서의 용융 점도는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물이 도포된 반도체칩과 회로기판을 가탑재할 때의 수지의 용융 점도에 상당한다.
130℃에서의 용융 점도가 0.01 Pa·s 이상이 되면 액상 재료의 유동성이 증가해, 말려드는 보이드 억제나 펠렛 형성성의 점에서 유리하고 1.0 Pa·s 이하가 되면 보이드가 말려들게 되는 것이 적게 되는 점에서 유리하다. 본 발명의 130℃에서의 용융 점도는 유리하게는 0.1 Pa·s 이상 0.6 Pa·s 이하이다. 용융 점도를 측정하는 방법으로는 회전식콘을 사용한 점도 측정장치나, 일정 진동수 및 토크를 주어 점도를 측정하는 레오메트리 측정장치 등을 들 수 있다.
[ Tg ]
본 발명에서, 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물의 경화 후의 Tg가 80℃ 이상 150℃ 이하인 것이 유리하다. 경화 후란, 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물 중의 반응성 성분을 충분히 반응시킨 상태를 말하며, 예를 들면, 에폭시수지의 반응율이 95% 이상인 것을 말한다. 그 외에도, 수지 조성물을 150℃ 3시간 가열함으로써도 충분히 반응시킬 수 있다.
프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물의 성분으로 예를 들면, 모노에폭시 화합물을 에폭시수지에 일정량 이상 첨가하면 경화 후의 Tg가 80℃ 이하가 되는 일이 있지만, 경화 후의 Tg가 너무 낮으면 범프(bump) 보호의 효과를 얻을 수 없는 문제가 발생한다. 또, Tg가 상한값 이상이면, 경화물이 부스러지기 쉬워 펠렛에 크랙이 생기는 등의 문제가 생긴다.
본 발명에서의 태크값, 용융 점도는 적절한 에폭시수지를 선택함으로써 달성할 수 있는 것은 이미 말했지만, 나아가 예를 들면, 다음과 같은 방법을 적절히 조합함으로써 달성하는 것이 가능하다.
(i) 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물의 에폭시수지로 액상 에폭시수지와 저분자 고형 에폭시수지를 사용하는 방법
프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물의 에폭시수지로 액상 에폭시수지를 사용하면, 주성분인 성분의 점도가 저하하기 때문에, 용융시의 점도를 저하시킬 수 있다. 또한 고형 에폭시와 조합함으로써, B-스테이지 상태에서의 태크를 억제하면서, 가탑재시에는 저용융 점도를 실현할 수 있다. 매우 적합하게 사용할 수 있는 액상 에폭시수지와 저분자 고형 에폭시수지는 전술한 대로이다.
(ii) 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물 중의 경화제의 양을 줄이거나 저융점의 경화제를 사용하는 방법
본 발명에서 이용되고 있는 플럭스 활성을 가지는 경화제는 통상은 고형이기 때문에, 130℃에서의 용융 점도를 올리는 방향으로 작용한다. 이 경화제의 배합량을 본 발명의 액상 수지 조성물의 특성을 해치지 않는 정도로 줄임으로써, 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물 중의 고형분이 감소해, 용융시의 점도를 저하시킬 수 있다. 또, 해당 경화제로 융점이 낮은 것을 채용하는 것도 효과적이다. 매우 적합하게 사용할 수 있는 경화제의 종류 및 배합량은 전술한 대로이다.
(iii) 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에 액상성의 저응력제를 가하는 방법
프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에 액상성의 저응력제를 가함으로써, 주성분의 점도를 저하시켜, 용융 점도를 저하시킬 수 있다. 매우 적합하게 사용할 수 있는 액상성의 저응력제는 전술한 대로이다.
(iv) 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에 반응성 희석제를 혼합하는 방법
프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에 반응성 희석제를 첨가함으로써 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물 전체의 점도가 내려가, 용융 점도를 저하시킬 수 있다. 매우 적합하게 사용할 수 있는 반응성 희석제는 전술한 대로이다.
(v) 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물의 용제를 선정하는 방법
에폭시수지 성분에 대해서 양용매성이고, 플럭스 활성을 가지는 경화제 성분에 대해서는 빈용매성인 용제를 이용한다. 이와 같은 용제를 이용하면, 본 발명의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 반도체 웨이퍼에 도포, 건조시켰을 때, 플럭스 활성을 가지는 경화제가 에폭시수지와 상용하지 않고 고형인 채 수지 중에 분산하기 때문에, B-스테이지에 있어서 경화 반응이 억제된다. 그 때문에 가탑재 직전까지 경화율이 낮기 때문에, 가탑재시에는 저용융 점도가 실현된다. 매우 적합하게 사용할 수 있는 용제계는 전술한 대로이다.
반도체장치
다음에 본 발명에서의 반도체장치의 제조방법에 대해 설명한다.
웨이퍼상에 봉지 수지 조성물을 도포하는 방법으로는 메탈마스크나 메쉬마스크를 이용한 인쇄법, 스핀크트법, 또는 릴리스 필름상에 시트화한 것을 붙이는 방법 등을 들 수 있지만, 본 방식에서는 일반적으로는 인쇄법 또는 스핀크트법이 이용된다.
웨이퍼에 도포 후의 봉지 수지 조성물을 B-스테이지화하는 방법으로는 일반적으로 건조 공정이 필요한데, 건조 오븐내에서 일정시간 정치시키든지 인라인 오븐, 컨베이어식 가열로 등이라도 대체시킬 수 있다. 필요에 따라서, 스텝 가열, 정상승온, 정상강온 등이 설정된다.
상기 웨이퍼는 일반적인 다이싱 장치를 사용해 건식 또는 습식 다이싱을 실시함으로써 개편화하는 것이 가능하다.
개편화한 반도체소자의 봉지 수지 조성물이 도포된 면과 기판을 가열 압착 접합하는 방법으로는 일반적으로는 플립 칩 본더를 이용해 위치 맞춤을 한 후, 그대로 가열 압착하는 방법, 또는 위치 맞춤, 가탑재가 끝난 것을 리플로우로 등에서 가열 접속시키는 방법이 이용된다. 그 때, 패키지나 봉지법에 적절한 열 프로파일이 이용된다. 또, 칩 탑재에는 플립 칩 본더 뿐만 아니라, 다이본더 등 위치 맞춤이 가능한 것으로 대체할 수도 있다.
프리어플라이드 봉지 부품
본 발명에서는 플럭스 활성을 가지는 경화제가 봉지 수지 조성물 중에 불용분으로 분산하고 있는 것을 특징으로 하는 프리어플라이드 봉지 부품도 제공된다. 플럭스 활성을 가지는 경화제는 분산상으로 에폭시수지로 구성되는 연속상 중에 존재한다. 이 때 분산상의 입경은 통상은 수 미크론 정도이다. 이와 같은 구조의 프리어플리케이션 봉지 부품을 사용함으로써, 반도체칩과 기판을 접합할 때 경화제의 활성이 대체로 발현한다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 플럭스 활성을 가지는 경화제는 첨가한 양 전부가 불용분으로 분산하고 있지 않아도 되고, 일부가 수지 조성물에 용해하고 있어도, 그 용해분이 B-스테이지화에 있어서 경화 반응을 과도하게 일으키는 정도가 아니면 된다. 구체적으로는 첨가한 플럭스 활성을 가지는 경화제 가운데, 60% 중량 이상이 불용분으로 분산하고 있으면 본 발명의 효과를 나타낸다. 더욱 유리하게는 80% 이상이다
[도 1] 도 1은 B-스테이지화 후의 단면의 SEM 사진이다.
[도 2] 도 2는 B-스테이지화 후, 더욱 경화시킨 후의 SEM 사진이다.
부호의 설명
1 범프
2 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물
3 반도체칩
본 실시예에서 이용되고 있는 성분의 자세한 것은 이하와 같다.
비스페놀F형에폭시수지: 대일본잉크화학공업(주)제, EXA830LVP(에폭시 당량 161, 분자량 340, 25℃에서 액상)
비스페놀F형에폭시수지: 대일본잉크화학공업(주)제, EXA830CRP(에폭시 당량 161, 분자량 340)
디알릴비스페놀A형에폭시수지: 일본화약(주)사제, RE810NM(에폭시 당량 210, 25℃에서 액상)
비페닐형에폭시수지: 일본화약(주)제, NC3000(에폭시 당량 272, 평균 분자량 1000, 25℃에서 고체, 연화점 58℃)
저점도형비페닐형에폭시수지: 일본화약(주)제, CER3000L(에폭시 당량 237, 평균 분자량 700)
저분자량형비페닐형에폭시수지: JER(주)제 YX-4000K(에폭시 당량 185, 분자량 360)
나프탈렌형에폭시수지: 대일본잉크화학공업(주)제, HP4032D(에폭시 당량 140, 분자량 272)
모노에폭시수지: 일본화약(주)제, SBTH(t-부틸페닐글리시딜에테르)(에폭시 당량 206, 분자량 202)
크레졸나프톨형에폭시수지: 일본화약사제(주), NC7300L(에폭시 당량 212,평균 분자량 800, 25℃에서 고체, 연화점 62℃)
젠티스산: 미도리화학(주)제, 2,5-디히드록시안식향산
페놀노볼락: 스미토모듀레즈(주)제, PR-51470
세바신산: 도쿄화성공업(제)
2P4MZ 시코쿠화성(주)제, 2-페닐-4-메틸이미다졸부타디엔니트릴고무: 우베흥산(주)제, CTBN1008SP(카르복실기 말단 부타디엔알릴고무)
용제(BCSA): 도쿄화성공업(제), 에틸렌글리콜모노부틸에틸아세테이트
용제에 대해서는 시약 그레이드의 것을 이용했다.
<실시예 1 ~ 8, 비교예 1 ~ 3>
표 1과 같이 각 성분을 배합해, 3본 롤로 분산혼련해, 진공하 탈포처리를 해 봉지 수지 조성물을 얻었다. 또 이 봉지 수지 조성물을 이용해 이하의 평가 실험을 실시했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
또한 상기에서 얻어진 봉지 수지 조성물을 이용해 다음과 같이 해 본 발명의 반도체장치를 제조했다.
토레 엔지니어링사제 진공 인쇄기를 이용해 우레탄제 스퀴지판에서 2 스텝 인쇄법으로 행했다. 이 때 진공에서는 하지 않고, 100㎛ 두께의 메탈마스크를 사용하고, 대략 60 g의 봉지 수지를 마스크상에 공급해, 반도체소자를 탑재한 6 인치 웨이퍼에 도포했다. 이 때, 1 스텝 째는 수지 도포를 목적으로 스퀴지판 각도는 30˚, 스키지압은 0.4 Pa로 했다. 또 2 스텝 째는 도포시의 재료의 평탄화를 목적으로 하기 위해, 스퀴지판은 50˚, 스키지압은 0.1 Pa로 했다.
인쇄기에 의해서 6 인치 웨이퍼상에 봉지 수지 조성물을 마스크 두께와 거의 동등의 100㎛ 두께 전후로 도포한 것을 미리 평행을 취해 둔 건조 오븐내에서 90℃ 90분에서 건조시켜, 수지 조성물의 B-스테이지화를 실시했다.
Disco사제 다이싱 장치를 사용해, 습식 다이싱을 실시해, A 모드에서 10 mm 사각 칩으로 개편화했다. 이 때, 평탄화한 수지 조성물의 용융과 다이싱 면의 형상 변화를 저지하기 위해, 통상 행해지는 웨이퍼 건조는 행하지 않았다.
시부야공업사제 플립 칩 본더를 이용해 130℃ 15초간, 5 kgf/chip의 압력으로, 칩을 가탑재시킨 후, 땜납을 용융시키기 위해서 250℃ 5초간 가열함으로써 플립 칩 접합 및 프리어플라이드 봉지를 실시했다. 이 때, 기판 위의 패드부는 솔더레지스트(두께 40㎛)에서 개구되어 캐비티를 형성시키고 있는 것을 이용했다. 접속 후의 플립 칩은 150℃ 90분에서 후경화시켜, 그 후 접속성의 확인과 보이드성의 확인을 실시했다.
Figure 112007094574820-PCT00001
실시예 1 ~ 8 및 비교예 1 ~ 3에서 행한 각종 평가 시험에 대해 이하에 설명한다.
(1) 130℃에서의 용융 점도 측정
두께 1 mm의 유리 슬라이드 상에, 두께 50㎛, 면적 10mm×50mm로 액상 수지를 펼쳐 90℃/90 분으로 B-스테이지화시켰다. 이 샘플을 커터로 1 g 슬라이스한 것을 모아 Haake사제 레오미터를 이용해 승온속도 15℃/min, 측정갭 200㎛, 콘 사이즈 40mmφ에서 용융 점도를 측정했다. 얻어진 데이터로부터 130℃에서의 점도를 읽어냈다.
(2) B-스테이지화 후의 태크값 측정
(1)과 같은 사이즈로 작성된 샘플을 90℃ 90 분의 조건으로, 표면 건조를 실시해, 프로브 태크법으로 평가했다. 각 부호는 이하와 같다.
태크의 유무,
반도체용 접착 필름의 태크의 유무를 프로브 태크로 평가했다. 각 부호는 이하와 같다.
◎: 태크 없음(0gf/5mmφ 이상 5gf/5mmφ 미만)
△: 태크 약간 있어 실용상 사용 불가(5gf/5mmφ이상 100gf/5mmφ 미만)
×: 태크 있음(100gf/5mmφ 이상)
(3) 에폭시수지의 반응율
에폭시수지가 미반응 상태의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물 및 에폭시수지의 반응이 진행한 상태의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물의 양쪽의 발열량을 DSC를 이용해 측정해, 전자를 A, 후자를 B로 한다. 본 발명의 에폭시수지의 반응율 X는 X(%)=(1-B/A)×100으로 산출된다.
실시예에서 작성한 샘플의 B-스테이지에 있어서의 에폭시수지의 반응율은 어느 쪽도 20 ~ 80%의 범위내였다.
(4) 경화 후의 Tg의 측정방법
(1)과 같은 사이즈로 작성된 샘플을 90℃ 90분에서 가건조시켜, 그것을 재용융시키면서 4mm×4mm×10 mm의 사이즈로 주형시켰다. 그것을 150℃ 90분에서 후 경화시킨 샘플을 SⅡ제 TMA를 이용해 압축해, 승온속도 10℃/min으로 -100℃에서 300℃의 온도범위에서 스캔해, 얻어진 곡선의 변곡점으로부터 Tg를 구했다.
(5) 보이드 프리 달성율
봉지 수지를 경화시킨 후, 초음파 탐상 장치(SAT)를 이용해 각 수준 20 샘플에 대해서, 보이드, 박리를 관찰해, 이들이 관찰된 샘플을 불량 샘플로 했다. 보이드 프리 달성율은 20 샘플 가운데, 불량이 보이지 않았던 샘플의 비율이다.
(6) 내리플로우 시험
접속율 100%의 패키지를 선택해 온도 30℃, 습도 60%로 72시간 흡습시킨 뒤 최대 온도 260℃의 온도 프로파일의 리플로우에 3회 통과시켜, 봉지 수지 외관 크랙, 계면의 박리 상태를 SAT로 조사했다(각 수준 n=5). 계면의 박리 상태는 1개소라도 박리가 생긴 패키지를 불량으로 해 그 크기를 명기했다.
비교예 1에서는 사용하고 있는 에폭시수지의 조합으로서, 용융시에 130℃에서 1.0 Pa·s 이하를 달성하지 않아 내리플로우성 등의 신뢰성은 양호하지만 보이드성(특히 말려든 보이드성)이 뒤떨어져, 비교적 많은 보이드가 보였다.
비교예 2에서는 액상 에폭시수지만 사용했으므로 B스테이지화 후의 태크값이 매우 높아져, 다이싱으로 웨이퍼를 개편화할 수 없어 실장성 평가 시험을 실시할 수 없었다.
비교예 3에서는 용융시 점도는 달성되어 보이드성의 향상을 볼 수 있었지만, 플럭스 활성을 가지지 않은 경화제를 사용하고 있기 때문에 플립 칩 접속이 실시되지 못하고, 신뢰성용 패키지를 제작할 수 없었다.
이에 대조적으로, 실시예의 것은 보이드성 및 플럭스 활성 모두 뛰어난 것이 확인되었다.
<실시예 9>
에폭시수지로 비스페놀F형에폭시수지 25중량부, 비페닐형 에폭시수지 75중량부, 플럭스 활성을 가지는 경화제로서 미리 120℃, 5 torr로 5시간 진공건조한 젠티스산(융점 202℃) 30중량부, 제1 용제로 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 22.5중량부, 제2 용제로 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 7.5중량부, 경화촉진제로 2-페닐-4-메틸이미다졸 0.2중량부를 칭량해, 3본 롤로 분산혼련해, 진공하 탈포처리를 해 액상 봉지 수지 조성물을 얻었다. 이 수지 조성물을 이용해 이하의 평가 실험을 실시했다. 그 결과를 표 2에 나타냈다.
<실시예 10 ~ 20>
표 2 및 표 3에 기재한 것처럼 처방을 변경한 외에는 실시예 9와 같게 하여 실험을 실시했다. 평가 결과를 표 2 및 표 3에 다시 병기했다.
<비교예 4 ~ 5>
표 3에 기재한 것처럼 처방을 변경한 외에는 실시예 9와 같게 하여 실험을 실시했다. 평가 결과를 표 3에 병기했다.
Figure 112007094574820-PCT00002
Figure 112007094574820-PCT00003
또 본 실시예에서 사용한 용제를 표 4에 나타냈다.
Figure 112007094574820-PCT00004
실시예 9 ~ 20, 비교예 4 ~ 5에서 행한 각종 평가 시험에 대해 이하에 설명한다.
(1) 130℃에서의 용융 점도 측정
실시예 1 ~ 8, 비교예 1 ~ 3에서 행한 평가 시험법과 같은 방법에 따라 측정했다.
(2) B-스테이지화 후의 태크값 측정
이것도, 실시예 1 ~ 8, 비교예 1 ~ 3에서 행한 평가 시험법과 같은 방법에 따라 평가했다.
(3) B-스테이지화 후의 태크 프리 시험
두께 1 mm의 유리 슬라이드 상에, 두께 50㎛, 면적 10mm×50 mm로 액상 봉지 수지를 펼쳐 90℃/60 min로 B-스테이지화시켰다. 그 샘플에 아사히화성섬유제의 벰코트(Bemcot wipers)를 꽉 눌러 수지 표면에 벰코트가 부착했을 경우를 NG, 부착하지 않는 경우를 Pass로 했다. 상기 조건에서 B-스테이지화가 완전하지 않은 경우에는 수지 표면에 태크가 남게 되어, 용제의 휘발이 불충분하다는 것을 알았다.
(4) B-스테이지화 후의 겔 타임
(3)에서 얻어진 B-스테이지화시킨 샘플을 커터로 1 g 슬라이스한 것을 모아 200℃ 핫 플레이트상에서, 액상 수지 조성물을 1회/1초 정도의 스크롤로 뒤섞은 뒤, 태크성이 없어지는 시점을 겔 타임으로 하여 시간을 스톱 워치로 측정했다. 이 때, 겔 타임이 2분 이하의 것은 반응이 진행하고 있고, 그 후의 B-스테이지화 후의 보관성이나 본 방식에 대한 라이프 특성(플럭스 활성 등)이 현저하게 저하할 우려가 있으므로, 3분 이상의 것이 바람직하다.
(5) B-스테이지화 후의 반응율
(3)에서 얻어진 B-스테이지화시킨 샘플을 DSC용 알루미늄 팬에 10 mg 정도 측정해 취해, SⅡ사제 DSC를 이 용융 10℃/min의 승온속도로 측정했다. 사전에 B-스테이지 처리 전의 액상 수지 조성물을 같은 조건으로 측정해 두어, DSC의 발열 피크의 △H를 이용해 반응율을 계산했다. 이 때, 반응율이 50% 이상의 것은 B-스테이지 중에 반응이 필요 이상으로 진행되고 있는 것을 의미해, 그 후의 B-스테이지화 후의 보관성이나 본 방식에 대한 라이프 특성(플럭스 활성 등)이 현저하게 저하할 우려가 있으므로, 40% 이하의 것이 바람직하다.
(6) 가사수명(pot life)
25℃에서 보관된 액상 수지 조성물(형태로는 시린지)을 25℃의 측정 온도에서, 보관 시간에 대한 점도를 동기산업(주)제 E형점도계로(콘 회전수 2.5rpm)로 측정했다. 그 때, 초기 점도로부터 100% 상승한 시간을 가사수명 시간으로 읽어냈다. 이 때, 가사수명 시간으로 8시간 이하의 것은 1일의 공정 중에 점성 증가 등 작업성에 관해서 결함을 발생시키는 것을 의미하므로, 적어도 12시간 이상의 것이 바람직하다.
(7) 땜납 습윤 확장성 시험
(3)에서 얻어진 B-스테이지화 후의 샘플을 Cu판에 적당량 취해, 반경을 알고 있는 땜납볼(Sn3.5Ag)을 실어 ASTM-B-545에 준거한 땜납 습윤 확장성 시험에 의해, 250℃ 핫 플레이트상에서의 땜납 습윤 확장율을 아스펙트비로 구했다. 이 때, 시판 플럭스의 아스펙트비를 마찬가지로 측정했는데, 62%라는 데이터를 얻을 수 있었기 때문에, 비교 평가 판단 기준으로 아스펙트비가 50% 이하의 것은 Cu에 대한 땜납의 확장성이 낮고, 땜납의 산화막 제거가 효율적으로 행해지지 않았다고 판단했다.
실시예 9 ~ 16의 수지 조성물에서는 용융시 점도가 달성되어 보이드성이 향상하는 것과 동시에, 플럭스 활성에도 뛰어나 땜납 습윤 확장성이나 가사수명 특성 등, 평가한 모든 특성에 있어서 우수했다.
실시예 17에서는 용제가 경화제에 대해서 빈용매는 아니기 때문에, 액상 수지 재료를 혼련시작한 단계에서 경화제가 용제에 녹아, 비교적 반응이 진행되어 B-스테이지화 후의 땜납 습윤 확장성이 약간 뒤떨어졌다. 특히 실시예 19에서는 그 경향이 현저하게 되어, 가사수명 특성이 저하했다. 실시예 18은 경화제에 대해서 빈용매인 용제를 이용하고 있지만, 저비점 1종이기 때문에, 작업중의 휘발이 진행되어, 땜납 습윤 확장성, 특히 가사수명 특성이 뒤떨어졌다. 또, 실시예 20은 저비점 용제를 2종 사용하고 있고, 덧붙여 메틸에틸케톤에 경화제가 녹아버리기 때문에 반응이 진행하기 쉽고, 재료 휘발도 비교적 신속하게 진행해 버렸다. 그렇지만 이들 실시예 17 ~ 20에 있어서도 원하는 용융시 점도가 달성되어 보이드성이 향상하는 것과 동시에, 플럭스 활성도 만족할 수 있는 것이었다.
이것에 대조적으로, 비교예 4는 용제에 에폭시수지가 용해하지 않았기 때문에, 수지 조성물로서의 평가를 할 수 없었다. 또, 비교예 5에서는 플럭스 활성을 갖지 않는 경화제를 사용했기 때문에 땜납 습윤 확장성을 완전히 확보하지 못하고, 본 발명의 용도로의 기능을 발현할 수 없었다.
실시예 1 ~ 8, 비교예 1 ~ 3에 있어서 기재한 방법과 같은 방법을 이용하여, 본 발명의 반도체장치를 제조했다.
도 1은 실시예 9에서 얻어진 수지 조성물을 웨이퍼에 도포 후, 90℃ 60분에 B-스테이지화한 것의 단면의 주사 형태 전자현미경(SEM) 사진이다. 도 1의 확대 사진 중, 희게 보이는 것이 플럭스 활성을 가지는 경화제 성분이고 거뭇하게 보이는 것이 에폭시 성분이다. 수지 조성물이 균일하지 않고, 경화제 성분이 수지 조성물 중에 잘게 분산하고 있는 모습을 알 수 있다. 도 2는 실시예 9에서 얻어진 수지 조성물을 웨이퍼에 도포 후, B-스테이지화해, 150℃ 90분에서 경화시킨 후의 SEM 사진이다. 경화시에 수지 조성물 중에 분산하고 있던 경화제 성분이 용융해 다른 수지 조성물과 혼합해, 균일하게 되어있는 것을 알 수 있다. 덧붙여 이번 측정에 사용한 SEM는 일본전자사제 JSM6060LV이며, 배율은 450배 및 4000배이다.
<실시예 21>
25℃에서 액상의 에폭시수지로 디알릴비스페놀A형에폭시수지 25중량부, 25℃에서 고체의 에폭시수지로 비페닐형에폭시수지 75중량부, 플럭스 활성을 가지는 경화제로 미리 120℃, 5 torr로 5시간 진공건조한 젠티스산(융점 202℃) 30중량부, 용제로 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트(비점 192℃) 20중량부 및 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트(비점 156℃) 10중량부, 경화촉진제로 2-페닐-4-메틸이미다졸 0.2중량부, 저응력재로 카르복실 말단 부타디엔니트릴고무 1중량부를 칭량해, 3본 롤에서 분산혼련해, 진공하 탈포처리를 해 봉지 수지 조성물을 얻었다.
전의 실시예에 기재한 방법에 따라 본 발명의 반도체장치를 제조해, 얻어진 반도체장치에 대해서 표 5에 나타내는 평가를 실시했다.
덧붙여 본 실시예에 있어서 사용한 칩의 자세한 것은 이하와 같다. 덧붙여 기판으로는 BT 기판(접속패드: 금 도금 표면)을 사용했다.
땜납: 주석-은(융점: 221℃), 범프 수: 1936(484 충돌/1블록), 범프 높이: 80㎛, 칩 사이즈: 10 mm 사각형, 패시베이션: 폴리이미드, 칩 두께: 525㎛.
<실시예 22 ~ 23, 비교예 6 ~ 8>
표 5에 기재한 것처럼 처방을 변경한 외에는 실시예 21과 같게 하고 실험을 실시했다. 평가 결과를 표 5에 병기했다.
Figure 112007094574820-PCT00005
본 실시예에서 사용한 용제를 표 6에 나타낸다.
Figure 112007094574820-PCT00006
본 실시예에서 행한 각종 평가 시험에 대해 이하에 설명한다.
(1) 130℃에서의 용융 점도 측정
실시예 1 ~ 8, 비교예 1 ~ 3에서 행한 평가 시험법과 같은 방법에 따라 측정했다.
(2) B-스테이지화 후의 태크값 측정
이것도, 실시예 1 ~ 8, 비교예 1 ~ 3에서 행한 평가 시험법과 같은 방법에 따라 평가했다.
(3) 태크 프리 시험
B-스테이지화를 90℃/90 min로 행한 이외는 실시예 9 ~ 20, 비교예 4 ~ 5에서 행한 방법과 같은 방법에 따랐다.
(4) 가사수명성
작성한 에폭시수지 조성물을 1 cc 시린지에 취해 분리해, 25℃ 항온조에서 보관하고, 브룩필드형 점도계에서, 25℃/2.5 rpm에서의 점도값을 경과시간과 함께 측정해, 점도가 초기값과 비교해 30% 상승한 시간을 읽어냈다.
(5) 땜납 습윤 확장성 시험
실시예 9 ~ 20, 비교예 4 ~ 5에서 행한 시험법과 같은 방법에 따랐다.
(6) 다이싱 때의 치핑(chipping)성
에폭시수지 조성물을 땜납 전극이 구비된 6 인치 웨이퍼에 100㎛ 두께로 도포해, 건조시켜 B-스테이지 상태로 한 것을 Disco사제 다이싱 블레이드로 10 mm2 칩으로 개편화해, 그 때 칩 위의 수지부의 결함 상태를 관찰해, 조금이라도 결함이 있는 것을 NG로 했다.
(7) 땜납 범프 내리플로우 시험
에폭시수지 조성물을 땜납 전극이 구비된 10 mm2 칩에 소정량 도포해, 90℃/90 min로 B-스테이지화시킨 후, 상부로부터 플립 칩 본더를 이용해 위치 결정을 행하면서 플립 칩이 동배열로 설계된 기판 위에 설치했다. 그 때, 플립 칩 본더의 스테이지는 약 60℃로 가온시켜 두었다. 다음에는 용융, 접속을 실시했다. 접속율은 데이지체인으로 연결된 4개의 블록단위로 확인했다. 즉 어느 블록에 있어서는 하나라도 접속 불량이 나왔을 경우는 신호가 통하지 않기 때문에, 접속율은 도통(導通) 불량블록수/총블록수(=4×5)로 카운트했다.
(8) 보이드, 초기 박리 관찰
봉지 수지를 경화시킨 후, 초음파 탐상 장치(SAT)를 이용해 보이드, 박리를 관찰했다.(각 수준 n=5) 계면의 박리 상태는 1개소라도 박리가 생긴 패키지를 불량으로 해, 그 크기를 명기했다.
(9) 내리플로우 시험
접속율 100%의 패키지를 선택해, 30℃, 60%, 72시간 흡습시킨 뒤 최대 온도 260℃의 온도 프로파일의 리플로우에 3회 통과시켜, 봉지 수지 외관 크랙, 계면의 박리 상태를 SAT로 조사했다(각 수준 n=5). 계면의 박리 상태는 1개소라도 박리가 생긴 패키지를 불량으로 해, 그 크기를 명기했다.
(10) 온도사이클(T/C) 시험
내리플로우 시험을 실시한 패키지를 계속 -55℃, 30분/-125℃, 30 분의 조건으로 T/C 시험을 실시했다.(각 수준 n=5)
크랙, 박리 상태를 250시간 마다 최대 1000시간 관찰했다. 계면의 박리 상태는 1개소라도 박리가 생긴 패키지를 불량으로 해, 그 크기를 명기했다.
비교예 6에서는 고형 에폭시 뿐이기 때문에, B-스테이지화 후의 부스러지기 쉬운 성질이 현저하고, 다이싱 시의 치핑성에 과제가 있다.
비교예 7 및 8은 경화제가 플럭스 특성을 갖지 않기 때문에, 플립 칩 접속을 하지 못하고, 본 발명의 용도로의 기능을 발현하지 않았다.
이것에 대조적으로, 실시예 21 ~ 23는 실시예 22 ~ 23에서 가사수명 특성이 약간 뒤떨어지고 있었지만, 용융시 점도가 달성되어 보이드성이 향상하는 것과 동시에, 플럭스 활성도 우수할 뿐 아니라, 다이싱 시 치핑성이 뛰어나 제조한 반도체장치도 뛰어난 내박리성을 가지고 있었다.

Claims (25)

  1. (a) 에폭시수지와 (b) 플럭스 활성을 가지는 경화제를 함유하고, B-스테이지화 후의 태크값이 0gf/5mmφ 이상 5gf/5mmφ 이하이고 또한, 130℃에서의 용융 점도가 0.01 Pa·s 이상 1.0 Pa·s 이하인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    경화 후의 Tg가 80℃ 이상 150℃ 이하인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    (c) 상기 에폭시수지에 대해서 양용매성이고 또한, 상기 경화제에 대해서 빈용매성인 제1 용제를 포함한 용제계를 더 함유하는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 용제계가 상기 에폭시수지에 대해서 10 ~ 70 중량%의 양으로 배합되는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 용제가 에테르아세테이트형 용제인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 용제계가 상기 제1 용제만을 용제로 포함한 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 용제계가 상기 제1 용제보다 저비점인 제2 용제를 더 포함한 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 용제와 상기 제2 용제의 비점 차이가 20℃ 이상인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 용제가 상기 에폭시수지에 대해서 양용매성이고 또한, 상기 경화제에 대해서 빈용매성인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 용제가 에테르아세테이트형 용제인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시수지가 1분자 안에 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 축합환식 방향족 화합물을 포함하는 것인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 축합환식 방향족 화합물의 분자량이 1000 이하인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 축합환식 방향족 화합물이 나프탈렌 화합물인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시수지가 1분자 안에 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 비페닐화합물을 포함하는 것인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 비페닐화합물의 분자량이 1000 이하인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시수지가 25℃에서 액상의 에폭시수지와 25℃에서 고형의 에폭시수지를 포함하는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 액상 에폭시수지와 상기 고형 에폭시수지의 총 중량에 대한 상기 고형 에폭시수지의 비율이 0.5 ~ 0.95인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  18. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 경화제가 1분자 안에 적어도 2개의 페놀성 수산기와 방향족에 직접 결합한 카르복실기를 1분자 안에 적어도 1개 포함하는 경화제인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 경화제가 상기 에폭시수지에 대해서 10 ~ 70 중량%의 양으로 배합되는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
  20. 웨이퍼와 상기 웨이퍼의 기판과의 접합면에 도포된 봉지 수지 조성물을 갖추어서 이루어지는 프리어플리케이션 봉지 부품으로서, 상기 봉지 수지 조성물이, 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항 기재의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물인 프리어플리케이션 봉지 부품.
  21. 청구항 20에 있어서,
    플럭스 활성을 가지는 경화제가 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물 중에 불용분으로 분산하고 있는 프리어플리케이션 봉지 부품.
  22. 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 기재된 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물에 의해 봉지되어 이루어지는 반도체장치.
  23. 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항 기재의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 웨이퍼상에 도포하고, 상기 웨이퍼에 도포 후의 상기 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 B-스테이지화하고, 상기 웨이퍼를 다이싱하고, 반도체소자를 개편화하고, 개편화한 반도체소자의 상기 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물이 도포된 면과 기판을 가열 압착 접합하는 공정에 의해서 제조될 수 있는 반도체장치.
  24. 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항 기재의 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물을 웨이퍼상에 도포하는 공정과 상기 웨이퍼에 도포 후의 상기 프리어플리케이션 용 봉지 수지 조성물을 B-스테이지화하는 공정과 상기 웨이퍼를 다이싱해, 반도체소자를 개편화하는 공정과 개편화한 반도체소자의 상기 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물이 도포된 면과 기판을 가열 압착 접합하는 공정을 포함해서 이루어지는 반도체장치의 제조방법.
  25. (a) 에폭시수지와 (b) 플럭스 활성을 가지는 경화제와 (c) 제1 용제와 (d) 제2 용제를 함유하는 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물로서, 상기 제1 용제가 상기 에폭시수지에 대해서 양용매성이고 또한, 상기 경화제에 대해서 빈용매성이며, 상기 제2 용제가 상기 제1 용제보다 저비점인 프리어플리케이션용 봉지 수지 조성물.
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