KR20150142090A - 다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조 - Google Patents

다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조 Download PDF

Info

Publication number
KR20150142090A
KR20150142090A KR1020140069851A KR20140069851A KR20150142090A KR 20150142090 A KR20150142090 A KR 20150142090A KR 1020140069851 A KR1020140069851 A KR 1020140069851A KR 20140069851 A KR20140069851 A KR 20140069851A KR 20150142090 A KR20150142090 A KR 20150142090A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
adhesive
die bonding
silver particles
weight
die
Prior art date
Application number
KR1020140069851A
Other languages
English (en)
Inventor
김윤진
조진우
Original Assignee
전자부품연구원
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 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020140069851A priority Critical patent/KR20150142090A/ko
Publication of KR20150142090A publication Critical patent/KR20150142090A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48257Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Landscapes

  • Die Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은 다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조에 관한 것으로, 230℃ 이하에서 소결 및 본딩되어 고방열성과 고전도성을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 다이 본딩 구조는 배선기판, 배선기판 위에 탑재되는 LED 칩, 및 LED 칩과 배선기판 사이에 개재되어 LED 칩을 배선기판 위에 접합하는 다이 본딩용 접착제로 형성된 접착층을 포함한다. 이때 접착층의 다이 본딩용 접착제는 다각형 형태의 판상 구조의 은 입자, 용매 및 분산제를 함유하되 바인더를 함유하지 않는 무바인더형 접착제이다.

Description

다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조{Adhesives for die bonding and die bonding structure using the same}
본 발명은 다이 본딩용 접착제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 230℃ 이하에서 소결 및 본딩되어 고방열성과 고전도성을 제공하는 다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조에 관한 것이다.
웨이퍼 제조 공정을 통해 제조된 다이(Die, 또는 칩)는 다이 본딩(die bonding) 공정을 통하여 리드 프레임(lead frame), 인쇄회로기판, 세라믹 기판 등과 같은 배선기판에 접합하게 된다. 이때 다이를 배선기판에 접합하는 접합 부재로 다이 본딩용 접착제가 사용된다.
다이 중 LED 칩의 본딩에 사용되는 접착제는 LED 칩을 배선기판에 접합하여 LED 칩과 배선기판 간에 접착층을 형성한다. 접착층은 LED 칩에서 발생한 열을 배선기판을 통하여 배출하여 접합 온도(junction temperature)를 결정한다.
LED 칩 본딩용 접착제는 기본적으로 고 접착성, 고 열전도도, 고 신뢰성 특성이 요구되며, 공정 편리성(feasibility)을 위해 최적화 된 점도, 전도성, 유리전이 온도 등이 요구된다.
이러한 LED 칩 본딩용 접착제로는 처음에는 LED 칩이 저출력일 때 에폭시(epoxy)계 접착제가 주로 사용되다가, LED 칩의 출력 향상에 따라 에폭시-실리콘 하이브리드(epoxy-silicone hybrid) 형태로 발전되었으며, 최근 들어 고신뢰성 및 고출력화의 가속으로 점차 실리콘 접착제 계열로 이동하는 중이다.
또한 LED 칩 본딩용 접착제는 접착 성능을 유지하면서 열전도도를 개선하기 위하여 에폭시/실리콘 수지에 은(Ag) 입자와 같은 금속 소재, AlN와 같은 무기소재, 그래핀과 같은 탄소나노소재를 필러 형태로 혼합한 접착제에 대한 기술 개발이 진행되고 있다.
고출력 LED 패키지에는 은 입자와 에폭시 수지를 혼합한 은 페이스트 소재가 널리 사용 중에 있다. 은 페이스트 접착제는 열전도도가 최대 20W/mK 수준이고, 접착 성능이 통상적인 실리콘 및 에폭시 수지를 이용한 접착제와 동등한 수준이다.
이러한 은 페이스트 소재의 접착제의 경우, 은 자체의 열전도성은 뛰어나지만, 은 입자 사이에 채워 있는 에폭시 수지로 인해서 열전도도에 한계를 보이고 있다.
또한 은 페이스트 접착제는 바인더를 포함하기 때문에, LED 칩을 배선기판에 접합한 이후에, 300℃ 이상의 고온에서 소결하기 때문에, 고온 소결 과정에서 LED 칩의 성능이 저하되고 배선기판에서 절연층이 파괴되는 등의 문제점을 안고 있다.
한국등록특허 제10-102381호(2011.03.14.)
따라서 본 발명의 목적은 230℃ 이하에서 소결 및 본딩되어 고방열성과 고전도성을 제공하는 다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다각형 형태(polygonal shape)의 판상 구조의 은 입자, 용매 및 분산제를 함유하되 바인더를 함유하지 않는 다이 본딩용 접착제를 제공한다.
본 발명에 따른 다이 본딩용 접착제는 상기 다각형 형태의 판상 구조의 은 입자 70 내지 80 중량%, 상기 용매 17 내지 20 중량% 및 상기 분산제 0.3 내지 1 중량%를 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 다이 본딩용 접착제에 있어서, 상기 은 입자는 순수 은 입자 또는 순수 은 입자의 표면에 스테릭산이 0.1 내지 1 중량%가 코팅된 코팅 은 입자를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다이 본딩용 접착제에 있어서, 상기 은 입자는 두께가 30nm 이하이고, 직경이 500nm 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 다이 본딩용 접착제는, 폴리실록산 또는 실란 1 내지 3 중량%를 더 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 다이 본딩용 접착제는, 입자 크기가 500nm 이하인 구형의 은 입자 1 내지 10 중량%를 더 함유할 수 있다.
본 발명은 또한, 배선기판, 상기 배선기판 위에 탑재되는 LED 칩, 및 상기 LED 칩과 상기 배선기판 사이에 개재되어 상기 LED 칩을 상기 배선기판 위에 접합하는 다이 본딩용 접착제로 형성된 접착층을 포함하는 다이 본딩 구조를 제공한다. 이때 상기 접착층의 다이 본딩용 접착제는 다각형 형태의 판상 구조의 은 입자, 용매 및 분산제를 함유한다.
본 발명에 따른 다이 본딩 구조에 있어서, 상기 다이 본딩용 접착제는 상기 다각형 형태의 판상 구조의 은 입자 70 내지 80 중량%, 상기 용매 17 내지 20 중량% 및 상기 분산제 0.3 내지 1 중량%를 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 다이 본딩 구조에 있어서, 상기 은 입자는 두께가 30nm 이하이고 직경이 500nm 이하이고, 순수 은 입자 또는 순수 은 입자의 표면에 스테릭산이 0.1 내지 1 중량%가 코팅된 코팅 은 입자를 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 다이 본딩 구조에 있어서, 상기 접착층의 다이 본딩용 접착제는 폴리실록산 또는 실란 1 내지 3 중량%와, 입자 크기가 500nm 이하인 구형의 은 입자 1 내지 10 중량%를 더 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 다이 본딩용 접착제는 다각형 형태의 판상 구조의 은 입자와 용매를 함유하되 바인더를 함유하지 않는 무바인더형 다이 본딩용 접착제이기 때문에, 230℃ 이하에서 소결 및 본딩이 가능하면서, 고방열성과 고전도성을 제공한다.
이와 같이 본 발명에 따른 다이 본딩용 접착제는 230℃ 이하의 낮은 온도에서 소결 및 본딩이 가능하기 때문에, 다이에 작용하는 열적 스트레스를 최소화하여 다이를 포함하는 반도체 소자의 수명을 연장하고, 성능을 유지 및 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 다이 본딩용 접착제는 실리콘 소재와 유사한 열팽창계수를 갖기 때문에, 다이를 배선기판에 본딩한 이후에 열팽창계수의 차이에 따른 크랙이나 박리 현상을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩용 접착제를 이용한 실장된 LED 칩을 구비하는 LED 패키지를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 다이 본딩용 접착제의 SEM 사진이다.
도 3은 일반적인 다이 본딩용 은-에폭시 접착제를 보여주는 SEM 사진이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이 본딩용 접착제를 이용한 실장된 LED 칩을 구비하는 LED 패키지를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 패키지(100)는 접착층(30)을 매개로 리드 프레임(10)에 LED 칩(20)이 접합된 다이 본딩 구조를 포함한다. 이러한 LED 패키지(100)는 리드 프레임(10), LED 칩(20), 접착층(30), 본딩 와이어(40), 하우징(50) 및 투명 봉지재(60)를 포함한다.
리드 프레임(10)은 LED 칩(20)이 실장되는 배선기판으로, LED 칩(20)이 접착층(30)을 매개로 접합되는 다이 패드(12)와, 다이 패드(12) 주위에 형성된 리드(14)를 포함한다. 하우징(50) 밖으로 돌출된 리드(14) 부분은 LED 패키지(100)를 메인 보드와 같은 외부 기기와 전기적으로 연결할 수 있는 외부 접속 단자로 사용된다.
한편 본 실시예에서는 배선기판으로 리드 프레임(10)을 개시하였지만, 그 외 인쇄회로기판, 세라믹 기판 등 다양한 소재의 배선기판이 사용될 수 있다.
LED 칩(20)은 리드 프레임(10)의 다이 패드(12)에 접착층(30)을 매개로 접합된다.
접착층(30)은 다각형 형태(polygonal shape)의 판상 구조의 은 입자와 용매를 함유하는 전기전도성을 갖는 다이 본딩용 접착제를 이용하여 형성한다. 이러한 다이 본딩용 접착제는 액상 형태로 제공되며, 디스펜싱(dispensing) 또는 스탬핑(stamping) 방법으로 리드 프레임(10)의 다이 패드(12)에 도포될 수 있다. 도포된 다이 본딩용 접착제의 소결을 통하여 접착층(30)을 형성한다.
다이 본딩 방법은 리드 프레임(10)의 다이 패드(12)에 다이 본딩용 접착제를 도포한 이후에, LED 칩(20)을 탑재한다. 그리고 LED 칩(20)에 일정 압력과 열을 인가하면, 용매는 제거되고 은 입자는 소결되어 LED 칩(20)을 다이 패드(12)에 접합하는 접착층(30)을 형성한다. 이때 다이 본딩 공정의 소결은 230℃ 이하의 저온에서 30분 이내로 수행될 수 있다. 본 실시예에 따른 다이 본딩용 접착제에 대해서는 후술하도록 하겠습니다.
본딩 와이어(40)는 LED 칩(20)과 리드 프레임(10)의 리드(14)를 전기적으로 연결한다. 본딩 와이어(40)의 소재로는 금 또는 알루미늄이 사용될 수 있다.
하우징(50)은 LED 칩(20)이 실장된 공간이 외부로 노출되게 포켓(51)이 형성되게 리드 프레임(10)을 둘러싼다. 하우징(50) 밖으로 돌출된 리드 프레임(10)의 리드(14)는 LED 패키지(100)의 외부 접속 단자로 사용된다. 하우징(50)의 포켓(51)에 다이 패드(12), LED 칩(20), 본딩 와이어(40) 및 본딩 와이어(40)로 연결된 리드(14) 부분이 노출된다.
그리고 투명 봉지재(60)는 하우징(50)의 포켓(51)에 충전되어 LED 칩(20)과 본딩 와이어(40)를 외부 환경으로부터 보호하고, LED 칩(20)에서 발생되는 광을 외부로 출력할 수 있는 창을 제공한다. 이러한 투명 봉지재(60)로는 에폭시계 또는 실리콘계의 투명 수지가 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 다이 본딩용 접착제는 다각형 형태(polygonal shape)의 판상 구조의 은 입자, 용매 및 분산제를 함유하되 바인더를 함유하지 않는 무바인더형 접착제이다. 예컨대 다이 본딩용 접착제는 다각형 형태의 판상 구조의 은 입자 70 내지 80 중량%, 용매 17 내지 20 중량% 및 분산제 0.3 내지 1 중량%를 함유할 수 있다.
이때 은 입자로는 순수 은 입자 또는 순수 은 입자의 표면에 스테릭산이 0.1 내지 1 중량%가 코팅된 코팅 은 입자를 사용할 수 있다. 은 입자는 두께가 30nm 이하이고, 직경이 500nm 이하의 형태를 가질 수 있다.
표면에 스테릭산을 코팅한 코팅 은 입자는 순수 은 입자에 비해서 소결 온도를 낮출 수 있다. 예컨대 순수 은 입자가 포함된 다이 본딩용 접착제는 대략 230℃에서 30분 이내에 소결이 가능하고, 코팅 은 입자는 대략 150℃에서 30분 이내에 소결이 가능하다.
용매로는 230℃ 이하의 저온에서 은 입자 간의 융합(welding)을 용이하게 하고, 디스펜싱 또는 스탬핑이 될 수 있도록 유동성을 제공한다. 즉 용매는 저온 소결을 유도하는 일종의 플럭스 기능을 함께 수행한다. 용매로는 다이 본딩용 접착제의 가사기간을 2 내지 3 시간 정도 유지할 수 있는 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대 다이 본딩용 접착제의 가사시간이 1 시간 미만인 경우, 다이 본딩 공정 중 디스펜서의 용기에 담긴 다이 본딩용 접착제가 용기 안이나 디스펜싱되는 부분에서 경화되는 문제가 발생될 수 있다. 반대로 다이 본딩용 접착제의 가사기간이 3 시간을 초과하는 경우, 다이 본딩용 접착제를 디스펜싱 후 소결하는 과정에서 용매가 접착층에서 제거되지 않고 잔류하여 본딩 불량을 야기할 수 있기 때문이다.
이러한 조건을 만족하는 용매로는, 예컨대 프로볼-12-미리스테이트-13-아세테이트(phorbol-12-myristate-13-acetate; PMA), 부틸 카비톨 아세테이트(buty cabitol acetate; BCA), a-터피놀(a-Terpinol), 텍사놀(Texonol), 디프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Di-propylene glycol) monomethyl ether) 또는 부틸 카비톨(butly cabitol)이 사용될 수 있다.
은 입자는 미소하기 때문에, 입자끼리 응집하기 쉽다. 그 때문에 입자를 분산시키기 위해 분산제가 사용된다. 분산제로는 은 입자 표면과 친화성을 가지는 동시에, 분산매(용매)에 대해서도 친화성을 가지는 것이면, 시판 범용의 것이어도 충분하다. 또한, 분산제는 단독의 종류 뿐만 아니라 병용 사용해도 상관없다.
이러한 성질을 가지는 분산제로서는, 지방산염(비누), α-술포 지방산 에스테르염(MES), 알킬벤젠술폰산염(ABS), 직쇄 알킬벤젠술폰산염(LAS), 알킬황산염(AS), 알킬에테르황산에스테르염(AES), 알킬황산트리에탄올과 같은 저분자 음이온성(아니온성) 화합물, 지방산 에탄올아미드, 폴리옥시에틸렌알킬에테르(AE), 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르(APE), 소르비톨, 소르비탄과 같은 저분자 비(非)이온계 화합물, 알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄클로라이드, 알킬피리디늄클로라이드와 같은 저분자 양이온성(카티온성) 화합물, 알킬카르복실베타인, 술포베타인, 레시틴과 같은 저분자 양성계(兩性系) 화합물이나, 나프탈렌술폰산염의 포르말린 축합물, 폴리스티렌 술폰산염, 폴리아크릴산염, 비닐 화합물과 카르복시산계 단량체의 공중합체염, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올 등으로 대표되는 고분자 수(水)계 분산제, 폴리아크릴산 부분 알킬에스테르, 폴리알킬렌폴리아민과 같은 고분자 비(非)수계 분산제, 폴리에틸렌이민, 아미노알킬메타크릴레이트 공중합체와 같은 고분자 카티온계 분산제가 대표적인 것이지만, 본 발명의 은 입자에 바람직하게 적용되는 것이면, 여기에 예시한 바와 같은 형태의 것 이외의 구조를 가지는 것을 배제하지 않는다.
본 실시예에 따른 다이 본딩용 접착제는 폴리실록산 또는 실란 1 내지 3 중량%를 더 포함할 수 있다. 다이 본딩용 접착제에 폴리실록산 또는 실란을 더 첨가함으로써, 배선기판과의 접착력을 증진시킬 수 있다. 이때 다이 본딩용 접착제의 용매로는 폴리실록산 또는 실란과 상용성이 용매를 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대 2종 이상의 용매를 혼합한 혼합 용매(co-solvent)가 사용될 수 있다. 예컨대 혼합 용매로는 BCA와 PMA가 사용될 수 있다.
그리고 본 실시예에 따른 다이 본딩용 접착제는 입자 크기가 500nm 이하인 구형의 은 입자 1 내지 10 중량%를 더 함유할 수 있다. 다각형 현채의 판상 구조의 은 입자만이 포함되어 있는 경우, 소결 시 은 입자의 급속한 소결로 인해 접착층에 공극(pore)이 발생될 수 있다. 이러한 접착층 내의 공극 발생을 억제하기 위해서, 다이 본딩용 접착제에 입자 크기가 500nm 이하인 구형의 은 입자 1 내지 10 중량%를 추가할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 다이 본딩용 접착제는 바인더를 포함하지 않고 다각형 형태의 판상 구조의 은 입자, 용매 및 분산제를 함유하되 바인더를 함유하지 않기 때문에, 230℃ 이하에서 소결 및 본딩이 가능하면서, 고방열성과 고전도성을 제공한다.
즉 무바인더형 다이 본딩용 접착제는 230℃ 이하의 낮은 온도에서 소결 및 본딩이 가능하기 때문에, 다이 예컨대 LED 칩(20)에 작용하는 열적 스트레스를 최소화하여 LED 칩(20)을 포함하는 반도체 소자인 LED 패키지(100)의 수명을 연장하고, 성능을 유지 및 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 다이 본딩용 접착제는 바인더를 포함하지 않기 때문에, 바인더로 인한 열전도도의 저감을 해소할 수 있고, 소결 중 발생하는 공극을 최소화할 수 있고, 접착층(30)의 완전 금속화(fully metalization)를 유도하여 100W/K 이상의 열전도도를 제공할 수 있다.
그리고 본 실시예에 따른 다이 본딩용 접착제는 실리콘 소재와 유사한 열팽창계수를 갖기 때문에, 다이를 배선기판에 본딩한 이후에 열팽창계수의 차이에 따른 크랙이나 박리 현상을 억제할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 다이 본딩용 접착제의 특성을 평가하기 위해서 실시예 및 비교예에 따른 다이 본딩용 접착제를 제조하였다.
[실시예 및 비교예]
다각형의 판상 구조의 은 분말(스테릭산 0.5% 표면 코팅)을 BCA/PMA의 혼합 용매에 첨가하여 충분히 습윤 및 분산시켰다. 분산제로는 BYK111(빅케미ㅇ재팬(주)사제) 등의 분산제를 은 분 대비 0.4 중량%를 첨가하였다. 이후 비드 밀(bead mill), 롤 밀(roll mill) 등을 이용하여 충분히 교반시킴으로써, 다이 본딩용 접착제를 제조하였다.
조성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
다각형의 판상 은 분말 80 80 70 70 80 70
구형 은 분말 0 0 10 10 0 10
BCA 10 9 10 9 9 9
PMA 9.6 8.6 9.6 8.6 5.6 5.6
폴리실록산 0 2 0 2 0 0
분산제 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
에폭시 0 0 0 0 5 5
실시예 1 내지 4에 따른 다이 본딩용 접착제에는 에폭시(바인더)를 포함하지 않으며, 비교예 1 및 2에 따른 다이 본딩용 접착제는 에폭시를 포함한다. 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2의 다이 본딩용 접착제의 조성비는 표 1과 같다. 표 1에서 각 성분의 단위는 중량%이다.
이후 제조된 다이 본딩용 접착제를 실리콘 기판 위에 디스펜싱한 후 밀도(g/㎤), 접착강도(N) 및 열전도도(W/mk)를 측정하였다. 측정 결과는 표 2와 같다. 이때 밀도는 일반적인 밀도 측정기를 이용하여 측정하였다. 접착강도는 다이 본딩용 접착제를 매개로 실리콘 기판에 접합된 LED 칩을 측면으로 밀어서 전단 강도(shear strength)를 측정하였으며, 이때의 LED 칩 사이즈는 1.5mm x 1.5mm 이었다. 그리고 열전도도는 레이저 플래쉬 방법(Laser flash method; ULVAC TC-7000)으로 측정하였다.
특성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
밀도 9.2 8.9 9.7 9.4 7.2 7.9
열전도도 170 187 210 226 70 86
접착력(N) 45 48 46 52 42 45
실시예 1 및 3에 따른 다이 본딩용 접착제는 실리콘 기판에 디스펜싱한 후 230℃에서 소결된다.
실시예 2 및 4에 따른 다이 본딩용 접착제는, 다각형의 판상 은 분말에 폴리실록산이 코팅되어 있기 때문에, 실리콘 기판에 디스펜싱한 후 150℃에서 소결된다. 즉 다각형의 판상 은 분말에 코팅된 폴리실콘산은 은 분말의 소결 온도를 낮추는 기능을 하는 것을 확인할 수 있다.
비교예 1 및 2에 따른 다이 본딩용 접착제는 에폭시를 포함하기 때문에, 300℃에서 소결이 이루어진다.
표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 4에 따른 다이 본딩용 접착제는, 비교예 1 및 2와 비교할 때, 8.9 내지 9.7의 상대적으로 높은 밀도를 갖고 있음을 확인할 수 있다. 이것은 도 2의 SEM 사진으로부터 확인할 수 있다. 여기서 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 다이 본딩용 접착제의 SEM 사진이다.
도 3은 일반적인 다이 본딩용 은-에폭시 접착제를 보여주는 SEM 사진이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예 1에 따른 다이 본딩용 접착제는 일반적으로 사용되는 은-에폭시 접착제에 비해서도 밀도가 높은 것을 확인할 수 있다.
이로 인해 실시예 1 내지 4에 따른 다이 본딩용 접착제는, 비교예 1 및 2와 비교할 때, 170 내지 226 W/mk의 상대적으로 높은 열전도도를 갖고 있음을 알 수 있다. 특히 실시예 3 및 4의 다이 본딩용 접착제는, 실시예 1 및 2와 비교하여, 구형의 은 분말을 더 함유하기 때문에, 좀 더 양호한 열전도도 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
또한 실시예 1 내지 4에 따른 다이 본딩용 접착제는, 비교예 1 및 2와 비교할 때, 45 내지 52 N의 상대적으로 높은 접착력을 갖고 있음을 확인할 수 있다. 특히 실시예 2 및 4의 다이 본딩용 접착제는, 실시예 1 및 3과 비교하여, 폴리실록산을 더 함유하기 때문에, 좀 더 양호한 접착력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 리드 프레임
12 : 다이 패드
14 : 리드
20 : LED 칩
30 : 접착층
40 : 본딩 와이어
50 : 하우징
51 : 포켓
60 : 투명 봉지재
100 : LED 패키지

Claims (10)

  1. 다각형 형태(polygonal shape)의 판상 구조의 은 입자, 용매 및 분산제를 함유하되 바인더를 함유하지 않는 다이 본딩용 접착제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다각형 형태의 판상 구조의 은 입자 70 내지 80 중량%, 상기 용매 17 내지 20 중량% 및 상기 분산제 0.3 내지 1 중량%를 함유하는 다이 본딩용 접착제.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 은 입자는 순수 은 입자 또는 순수 은 입자의 표면에 스테릭산이 0.1 내지 1 중량%가 코팅된 코팅 은 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩용 접착제.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 은 입자는 두께가 30nm 이하이고, 직경이 500nm 이하인 것을 특징으로 하는 다이 본딩용 접착제.
  5. 제2항에 있어서,
    폴리실록산 또는 실란 1 내지 3 중량%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩용 접착제.
  6. 제5항에 있어서,
    입자 크기가 500nm 이하인 구형의 은 입자 1 내지 10 중량%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩용 접착제.
  7. 배선기판;
    상기 배선기판 위에 탑재되는 LED 칩;
    상기 LED 칩과 상기 배선기판 사이에 개재되어 상기 LED 칩을 상기 배선기판 위에 접합하는 다이 본딩용 접착제로 형성된 접착층;을 포함하며,
    상기 접착층의 다이 본딩용 접착제는 다각형 형태(polygonal shape)의 판상 구조의 은 입자, 용매 및 분산제를 함유하되 바인더를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 구조.
  8. 제7항에 있어서, 상기 접착층의 다이 본딩용 접착제는,
    상기 다각형 형태의 판상 구조의 은 입자 70 내지 80 중량%, 상기 용매 17 내지 20 중량% 및 상기 분산제 0.3 내지 1 중량%를 함유하는 다이 본딩 구조.
  9. 제8항에 있어서, 상기 은 입자는,
    두께가 30nm 이하이고 직경이 500nm 이하이고,
    순수 은 입자 또는 순수 은 입자의 표면에 스테릭산이 0.1 내지 1 중량%가 코팅된 코팅 은 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 구조.
  10. 제8항에 있어서, 상기 접착층의 다이 본딩용 접착제는,
    폴리실록산 또는 실란 1 내지 3 중량%와, 입자 크기가 500nm 이하인 구형의 은 입자 1 내지 10 중량%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 다이 본딩 구조.
KR1020140069851A 2014-06-10 2014-06-10 다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조 KR20150142090A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140069851A KR20150142090A (ko) 2014-06-10 2014-06-10 다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140069851A KR20150142090A (ko) 2014-06-10 2014-06-10 다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150142090A true KR20150142090A (ko) 2015-12-22

Family

ID=55081462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140069851A KR20150142090A (ko) 2014-06-10 2014-06-10 다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150142090A (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063374A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Kyocera Chemical Corp ダイボンディングペースト
JP2009001250A (ja) * 2007-06-25 2009-01-08 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両の暖機運転制御方法
KR20110044744A (ko) * 2008-08-13 2011-04-29 스미토모덴키고교가부시키가이샤 도전성 접착제 및 그것을 이용한 led 기판
JP2013041683A (ja) * 2011-08-11 2013-02-28 Tamura Seisakusho Co Ltd 導電性材料
KR20130120578A (ko) * 2012-04-26 2013-11-05 전자부품연구원 무소결 세라믹 하이브리드 기판의 층간 접속을 위한 도전성 비아 페이스트 및 그 제조방법
KR20140047442A (ko) * 2012-10-12 2014-04-22 주식회사 네패스 열 전달 페이스트 및 이를 이용한 전자 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063374A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Kyocera Chemical Corp ダイボンディングペースト
JP2009001250A (ja) * 2007-06-25 2009-01-08 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両の暖機運転制御方法
KR20110044744A (ko) * 2008-08-13 2011-04-29 스미토모덴키고교가부시키가이샤 도전성 접착제 및 그것을 이용한 led 기판
JP2013041683A (ja) * 2011-08-11 2013-02-28 Tamura Seisakusho Co Ltd 導電性材料
KR20130120578A (ko) * 2012-04-26 2013-11-05 전자부품연구원 무소결 세라믹 하이브리드 기판의 층간 접속을 위한 도전성 비아 페이스트 및 그 제조방법
KR20140047442A (ko) * 2012-10-12 2014-04-22 주식회사 네패스 열 전달 페이스트 및 이를 이용한 전자 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI509630B (zh) A method of manufacturing a conductive material, a conductive material obtained by the method, an electronic device containing the conductive material, and a light-emitting device
TWI411691B (zh) 金屬熱界面材料以及散熱裝置
WO2014057902A1 (ja) 半導体装置、セラミックス回路基板及び半導体装置の製造方法
TWI711670B (zh) 高性能、熱傳導性之表面安裝(晶粒附接)黏著劑
US11133445B2 (en) Resin composition for circuit board, and metal-base circuit board in which same is used
TW201526181A (zh) 散熱器
Kuramoto et al. New silver paste for die-attaching ceramic light-emitting diode packages
JPWO2019111978A1 (ja) 窒化物系セラミックス樹脂複合体
US20130328200A1 (en) Direct bonded copper substrate and power semiconductor module
JP5417861B2 (ja) 導電性材料、その製造方法、導電性材料を含む電子機器、発光装置
JP2015120621A (ja) ガラスセラミックス組成物、発光素子用基板、および発光装置
US9941235B2 (en) Power module substrate with Ag underlayer and power module
KR20150142090A (ko) 다이 본딩용 접착제 및 그를 이용한 다이 본딩 구조
JP6346518B2 (ja) 放熱性基板
WO2023024571A1 (zh) 复合导热材料和电子设备
CN102683548A (zh) 半导体组件
KR101682480B1 (ko) 방열기능이 구비된 조명 장치
CN106415822A (zh) 半导体封装体及其制造方法
KR20190085349A (ko) 엘이디 다이 본딩용 접착제 조성물
JP6215150B2 (ja) 放熱性基板
JPWO2015025347A1 (ja) 電子回路基板、それを用いた半導体装置及びその製造方法
CN207938645U (zh) 陶瓷白光贴附式led光源
JP2018101768A (ja) 複合部材
JP7024377B2 (ja) 放熱シートとその製造方法および放熱シートの使用方法
JP2013030662A (ja) パワー半導体用絶縁基板、その製造方法及びパワー半導体モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment