KR20160144714A - Sealing Film for Semiconductor Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자용 봉지 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크랙이 발생되지 않고 반도체 패키지의 휘는 현상을 최소화하여 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있는 봉지 필름에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sealing film for a semiconductor device, and more particularly, to a sealing film capable of improving reliability and yield by minimizing bending of a semiconductor package without generating cracks.
최근 반도체 소자의 발전에 따라 반도체 패키지의 소형화, 박형화, 경량화, 고속화, 다기능화, 고성능화가 진행되고 높은 신뢰성의 요구가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 추세에 따라 종전 패키지 방식인 LOC(lead on chip), QFP(quad flat package) 등의 패키지에 비해, 소형화, 경량화, 고속화를 목적으로 하는 플립 칩(flip chip), WL-CSP(wafer level-chip size package), TSV(through silicon via) 등이 개발되고 있다.In recent years, along with the development of semiconductor devices, miniaturization, thinness, light weight, high speed, versatility and high performance of semiconductor packages have been progressed and demands for high reliability have been increasing. In this trend, flip chip and WL-CSP (wafer-level chip) are used for the purpose of miniaturization, light weight and high speed compared with packages such as LOC (lead on chip) and QFP (quad flat package) chip size package, and through silicon via (TSV).
기존의 반도체 패키지는 반도체 소자를 실장한 기재, 즉 인쇄회로기판(PCB) 또는 리드 프레임을 금형에 고정하고, 금형 내에 용융된 봉지용 에폭시 수지를 충전하여 봉지하는 방법인 트랜스퍼 성형법으로 제작되어 왔다. 그러나, 이 방법에서는 패키지의 박형화에 한계가 있고 트랜스퍼 성형시 수지의 유동 압력에 의하여 미세회로가 손상될 우려가 있다. 또한, 성형시 와이어 스위핑(wire sweeping), 기포의 잔존(void trap), 충전(cavity filling) 불량 등과 같이 성형물의 품질 저하 문제가 발생할 수 있기 때문에 필름 형태의 봉지재를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법이 제안되었다.Conventional semiconductor packages have been manufactured by a transfer molding method in which a substrate on which semiconductor elements are mounted, that is, a printed circuit board (PCB) or a lead frame is fixed to a metal mold, and a molten encapsulating epoxy resin is filled in the metal mold and sealed. However, in this method, there is a limit to the thinning of the package, and there is a possibility that the microcircuit is damaged by the flow pressure of the resin during transfer molding. In addition, since the quality of a molded product may be deteriorated due to wire sweeping, void trap, and poor cavity filling during molding, a semiconductor device may be manufactured using a film- A method has been proposed.
한국공개특허 제10-2009-0027612호는 유리전이온도(Tg)가 -50 내지 50℃인 고분자, 예컨대 아크릴계 수지와 에폭시 수지를 포함하는 수지 성분, 필러 및 착색제를 함유하는 수지층을 갖는 봉지용 필름으로서, 상기 수지층의 열경화 점탄성 점도가 10,000 내지 100,000Pa·s를 만족하는 봉지용 필름을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0027612 discloses a resin composition comprising a polymer having a glass transition temperature (Tg) of -50 to 50 캜, for example, a resin component containing an acrylic resin and an epoxy resin, a resin layer containing a filler and a colorant Discloses a sealing film wherein the resin layer has a thermosetting viscoelastic viscosity of 10,000 to 100,000 Pa · s.
이와 같이 필름 형태의 봉지재를 사용하여 반도체 소자를 제작할 경우 박막화는 가능하지만, 레이저 마킹시 수지층상에 크랙이 발생하고 외부 열에 의해 패키지가 쉽게 휘는 현상이 발생할 수 있다. When a semiconductor device is manufactured using a film-like encapsulant, it is possible to form a thin film, but a crack may be generated on the resin layer during laser marking, and the package may easily bend due to external heat.
본 발명은 크랙이 발생하지 않고 외부 열에 의한 반도체 패키지의 휘는 현상 없어 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자용 봉지 필름을 제공한다.The present invention provides a semiconductor device encapsulation film capable of improving reliability and yield without occurrence of cracking and no bending of a semiconductor package due to external heat.
본 발명은 또한 상기 봉지 필름을 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다.The present invention also provides a semiconductor device encapsulated using the encapsulation film.
한편으로, 본 발명은 기재 필름의 어느 한 면에 봉지층이 형성되어 있고, 상기 봉지층의 경화 후 저장 탄성율이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa이며, 경화 후 유리전이온도가 180℃ 내지 220℃인, 반도체 소자용 봉지 필름을 제공한다. On the other hand, the present invention provides a semiconductor device having a base film on which an encapsulating layer is formed, a storage elastic modulus after curing of the encapsulation layer is 20,000 MPa to 30,000 MPa, and a glass transition temperature after curing is 180 to 220 占 폚. A sealing film for a device is provided.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 봉지층은 폴리우레탄 수지, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 및 충진제를 포함하는 봉지층-형성 조성물로부터 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sealing layer may be formed from a sealing layer-forming composition comprising a polyurethane resin, a phenoxy resin, an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, and a filler.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 봉지 필름은 상기 봉지층상에 보호 필름을 추가로 적층하여 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the sealing film may further include a protective film laminated on the sealing layer.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 봉지 필름을 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a semiconductor device encapsulated using the encapsulation film.
본 발명의 반도체 소자용 봉지 필름은 봉지층이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa의 경화 후 저장 탄성율 및 180℃ 내지 220℃의 경화 후 유리전이온도를 만족함으로써, 봉지층상에 크랙이 발생하지 않고 외부 열에 의해 최종 반도체 패키지가 휘는 현상이 일어나지 않아 신뢰성 및 수율을 향상시킬 수 있다.The sealing film for a semiconductor device of the present invention is characterized in that the sealing layer satisfies a storage elastic modulus after curing of 20,000 MPa to 30,000 MPa and a glass transition temperature after curing of 180 DEG C to 220 DEG C so that cracks do not occur on the sealing layer, The semiconductor package does not bend and the reliability and yield can be improved.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 소자용 봉지 필름은 기재 필름의 어느 한 면에 봉지층이 형성되어 있고, 상기 봉지층의 경화 후 저장 탄성율이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa이며, 경화 후 유리전이온도가 180℃ 내지 220℃이다.
The encapsulating film for a semiconductor device according to one embodiment of the present invention is characterized in that a sealing layer is formed on one surface of a base film and a storage elastic modulus after curing of the encapsulating layer is 20,000 MPa to 30,000 MPa and a glass transition temperature 180 ° C to 220 ° C.
상기 저장 탄성율 및 상기 유리전이온도는 봉지층을 경화한 후 측정한 값을 의미하며, 특히 저장 탄성율은 35℃에서 측정한 값이다. 본 발명에서, 봉지층의 저장 탄성율 및 유리전이온도를 측정하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 후술하는 실험예에 제시된 방법으로 측정할 수 있다.The storage elastic modulus and the glass transition temperature refer to values measured after curing the encapsulating layer. The storage elastic modulus is a value measured at 35 캜. In the present invention, the method of measuring the storage elastic modulus and the glass transition temperature of the encapsulating layer is not particularly limited and can be measured, for example, by the method described in Experimental Examples described later.
본 발명의 일 실시형태에서는, 봉지층의 경화 후 저장 탄성율을 20,000 MPa 내지 30,000 Mpa로, 경화 후 유리전이온도를 180℃ 내지 220℃로 조절함으로써, 우수한 반도체 신뢰성과 내열충격성을 나타내도록 할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, excellent storage stability and thermal shock resistance can be achieved by controlling the storage elastic modulus after curing of the sealing layer to 20,000 MPa to 30,000 MPa and the glass transition temperature after curing to 180 to 220 deg. .
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 봉지층은 경화 후 저장 탄성율이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa이며, 경화 후 유리전이온도가 180℃ 내지 220℃인 특성을 만족하기 위해서, 폴리우레탄 수지, 페녹시 수지, 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 및 충진제를 포함하는 봉지층-형성 조성물로부터 형성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the encapsulating layer is formed of a polyurethane resin, a phenoxy resin, a phenol resin, or a combination thereof in order to satisfy a property that a storage modulus after curing is 20,000 MPa to 30,000 MPa and a glass transition temperature after curing is 180 ° C to 220 ° C, An epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, and a filler.
상기 성분들 중에서 폴리우레탄 수지와 페녹시 수지는 봉지층이 필름 형태로 형성될 수 있도록 다른 수지들과 상호 결합력을 부여하며, 상기 봉지층 내에 균일하게 분포되어 필름 형태가 부스러지는 것을 방지하는 역할을 한다. 특히, 페녹시 수지는 봉지층의 경화 후 저장 탄성율을 상승시킬 수 있다.Among the above components, the polyurethane resin and the phenoxy resin provide mutual bonding force with other resins so that the sealing layer can be formed in a film form, and are distributed uniformly in the sealing layer to prevent the film form from being broken do. Particularly, the phenoxy resin can increase the storage elastic modulus after curing of the sealing layer.
상기 폴리우레탄 수지는 이소시아네이트기(-N=C=O)를 가지는 폴리이소시아네이트와 수산기(-OH)를 갖는 고분자인 폴리에테르, 폴리에스테르 또는 폴리올을 반응시켜 얻을 수 있다. 이러한 폴리우레탄 수지의 상업적으로 이용가능한 예로는 UR-1350, UR-1370, UR-1400, UR-1410, UR-2300, UR-4125, UR-4800, UR-8200 (도요보) 등을 들 수 있으며, 이중에서, 예를 들어, 상대적으로 경도가 높은 폴리에스테르와의 반응에 의해 제조된 것이 상술한 바와 같은 범위의 저장 탄성율 및 유리전이온도를 달성할 수 있다. The polyurethane resin can be obtained by reacting a polyisocyanate having an isocyanate group (-N═C═O) with a polyether, polyester or polyol which is a polymer having a hydroxyl group (-OH). Commercially available examples of such polyurethane resins include UR-1350, UR-1370, UR-1400, UR-1410, UR-2300, UR-4125, UR-4800 and UR-8200 In which, for example, a polyester produced by the reaction with a relatively harder polyester can achieve a storage elastic modulus and a glass transition temperature in the range as described above.
또한, 상기 폴리우레탄 수지는 중량평균분자량이 15,000 내지 50,000이고, 유리전이온도가 50℃ 내지 120℃일 수 있다. 폴리우레탄 수지의 중량평균분자량이 15,000 미만인 경우 수지의 점도가 낮아져 소프트해지므로 필름상 구성이 어려울 수 있고, 봉지층의 취성이 나빠지게 되어 작은 충격에도 부스러지는 현상이 발생할 수 있으며, 상기 중량평균분자량이 50,000을 초과하면 점도가 너무 높아져 필름 제조 자체에 어려움이 있을 수 있다. 한편, 유리전이온도가 50℃ 미만인 경우에는 경화후 저장 탄성율이 급격히 감소할 수 있고, 120℃를 초과할 경우에는 반도체 패키지 공정에서 봉지재와 기판과의 부착력이 감소할 수 있다.The polyurethane resin may have a weight average molecular weight of 15,000 to 50,000 and a glass transition temperature of 50 to 120 ° C. When the weight average molecular weight of the polyurethane resin is less than 15,000, the viscosity of the resin is lowered and softened, so that it may be difficult to form the film, and the brittleness of the sealing layer may be deteriorated, When the number average molecular weight is more than 50,000, the viscosity becomes too high, which may make the film manufacture itself difficult. On the other hand, when the glass transition temperature is less than 50 캜, the storage modulus after curing may be drastically reduced. If the glass transition temperature is more than 120 캜, the adhesion between the sealing material and the substrate may be decreased.
상기 페녹시 수지의 상업적으로 이용가능한 예로는 PKHA, PKHB, PKHC, PKHH, PKHJ, PKFE, PKHP(이상 인켐 제품), YP-50, YP-55, YP-70(이상 국도화학 제품) 등을 들 수 있다.Examples of commercially available examples of the phenoxy resin include PKHA, PKHB, PKHC, PKHH, PKHJ, PKFE, PKHP (manufactured by Inkem), YP-50, YP-55 and YP- .
또한, 상기 페녹시 수지는 중량평균분자량이 20,000 내지 80,000이고, 유리전이온도가 80℃ 내지 130℃일 수 있다. 페녹시 수지의 중량평균분자량이 20,000 미만인 경우, 코팅성을 향상시키는 효과가 충분하지 않고, 봉지층의 취성이 나빠지게 되어 작은 충격에도 부스러지는 현상이 발생할 수 있고, 80,000을 초과할 경우, 페녹시 수지의 용해성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 유리전이온도가 80℃ 미만인 경우에는 본 발명에서 목적하는 경화 후 유리전이온도를 만족하지 못하게 될 수 있고, 130℃를 초과할 경우에는 반도체 패키지 공정에서 봉지재와 기판과의 부착력이 감소할 수 있다. The phenoxy resin may have a weight average molecular weight of 20,000 to 80,000 and a glass transition temperature of 80 to 130 ° C. When the weight average molecular weight of the phenoxy resin is less than 20,000, the effect of improving the coating property is not sufficient and the brittleness of the sealing layer is deteriorated, and even a small impact may be broken. When the weight average molecular weight is more than 80,000, The solubility of the resin may be lowered. On the other hand, if the glass transition temperature is lower than 80 캜, the glass transition temperature after curing may not be satisfied. If the glass transition temperature is higher than 130 캜, adhesion between the encapsulant and the substrate may decrease .
이러한 폴리우레탄 수지와 페녹시 수지를 합한 함량은 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 5 내지 20중량%의 범위일 수 있다. 이들의 합한 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 봉지층의 취성이 나빠지게 되어 필름을 형성하지 못하게 되고, 20 중량%를 초과할 경우에는 본 발명에서 목적하는 경화 후 저장 탄성율을 달성하기 어려울 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지와 페녹시 수지는 각각에 대하여 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
The content of the polyurethane resin and the phenoxy resin may be in the range of 5 to 20% by weight based on the total weight of the encapsulation layer-forming composition. When the total content of these components is less than 5% by weight, the brittleness of the encapsulation layer is deteriorated and the film can not be formed. When the content is more than 20% by weight, it may be difficult to achieve the desired storage elastic modulus after curing in the present invention. The polyurethane resin and the phenoxy resin may be used alone or in combination of two or more.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 봉지층에 사용되는 에폭시 수지는 열에 의해 경화제와 반응하여 경화되며, 경화 후 삼차원 망상구조를 가짐으로써 피착제에 강하고 견고하게 접착하는 성질과 내열성을 봉지층에 부여할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the epoxy resin used in the encapsulating layer reacts with the curing agent by heat to cure, and after the curing has a three-dimensional network structure, the epoxy resin is strongly and firmly adhered to the adherend and imparts heat resistance to the encapsulating layer can do.
상기 에폭시 수지는 일반적으로 용융 특성을 연화점을 기준으로 구분하며, 일 예에서 고체상 에폭시 수지의 적정 연화점은 20℃ 내지 100℃ 일 수 있으며, 혹은 또 다른 예에서는 20℃ 내지 70℃일 수 있다. 상기 연화점이 20℃ 미만일 경우 상온에서 플로우성이 높아져 봉지 필름을 기판에 접합할 때 블리딩(bleeding)이 발생할 수 있고, 연화점이 100℃를 초과하는 경우 봉지 필름을 접합할 때 PCB 기판이나 칩 상부에 대한 충전(cavity filling) 효과가 떨어지므로 접착력 문제가 발생할 수 있다.The epoxy resin generally has a melting characteristic based on the softening point. In one example, the optimum softening point of the solid epoxy resin may be 20 ° C to 100 ° C, or in another example, 20 ° C to 70 ° C. If the softening point is less than 20 ° C, the flow property may increase at room temperature, and bleeding may occur when the sealing film is bonded to the substrate. When the softening point exceeds 100 ° C, The cavity filling effect is lowered, which may cause adhesion problems.
이러한 에폭시 수지의 예로는 당해 분야에서 통상적으로 사용되고 있는, 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 비스페놀S형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 지방족 쇄상 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀A 노볼락형 에폭시 수지, 바이페놀의 디글리시딜에테르화물, 나프탈렌디올의 디글리시딜에테르화물, 알코올류의 디글리시딜에테르화물 및 이들의 알킬 치환체, 할로겐화물 또는 수소첨가물, 다관능 에폭시 수지, 복소환 함유 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상업적으로 이용가능한 에폭시 수지의 예로는 에피코트807, 에피코트815, 에피코트825, 에피코트827, 에피코트828, 에피코트834, 에피코트1001, 에피코트1002, 에피코트1003, 에피코트1055, 에피코트1004, 에피코트1004AF, 에피코트1007, 에피코트1009, 에피코트1003F, 에피코트1004F(이상 모멘티브 스페셜티 케미칼스(Momentive Specialty Chemicals)의 제품), YD-011, YD-012, YD-013K, YD-014, YD-017, YD-112, YD-113, YD-114, YD-15, YD-127, YD-128(이상 국도화학의 제품), SE-187, SE187P(이상 신아T&C의 제품) 등의 비스페놀F형 에폭시 수지, EPPN-201, EPPN-501, EPPN-501HY, EPPN-502, EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1012, EOCN-1020, EOCN-1025, EOCN-1027(이상 니뽄화약의 제품) 등의 크레졸 노볼락형 에폭시 수지를 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. Examples of such epoxy resins include bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, aliphatic chain epoxy resins, phenol novolak type epoxy resins, Novolak type epoxy resins, bisphenol A novolak type epoxy resins, diglycidyl ether compounds of biphenol, diglycidyl ether compounds of naphthalene diol, diglycidyl ether compounds of alcohols and their alkyl substituents, halogen Cargo or hydrogenated products, polyfunctional epoxy resins, and heterocyclic ring-containing epoxy resins. These resins may be used alone or in combination of two or more. Examples of commercially available epoxy resins include Epikote 807, Epikote 815, Epikote 825, Epikote 827, Epikote 828, Epikote 834, Epikote 1001, Epikote 1002, Epikote 1003, Epikote 1055, (Available from Momentive Specialty Chemicals), YD-011, YD-012, YD-013K, and YC-1003F, YD-014, YD-017, YD-112, YD-113, YD-114, YD-15, YD-127 and YD- EPPN-501, EPPN-501HY, EPPN-502, EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1012, EOCN-1020, EOCN-1025 and EOCN -1027 (manufactured by Nippon Ink and Chemicals, Incorporated), and the like. These epoxy resins can be used alone or in combination of two or more.
상기 에폭시 수지는 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 5 내지 50중량%의 양으로 사용할 수 있으며, 특히 5 내지 20중량%의 양으로 사용할 수 있다.
The epoxy resin may be used in an amount of 5 to 50% by weight, particularly 5 to 20% by weight, based on the total weight of the sealing layer-forming composition.
본 발명에서 사용가능한 경화제는 특별한 제한은 없으며, 아민류, 폴리아미드, 산무수물, 폴리설피드, 삼불화붕소, 비스페놀류, 페놀노볼락 수지, 비스페놀A 노볼락 수지 또는 크레졸 노볼락 수지 등의 페놀 수지 등을 들 수 있다. 특히, 내습성이 뛰어난 페놀 노볼락 수지, 비스페놀A 노볼락 수지 또는 크레졸 노볼락 수지 등의 페놀 수지가 사용될 수 있다. 상기 페놀 수지의 구체적인 예로는 프라이오펜 LF-2882, 프라이오펜 LF2882, 프라이오펜 LF4871, 프라이오펜 TD-2090, 프라이오펜 TD-2149, 프라이오펜 VH-4150, 프라이오펜 VH-4170, 페놀라이트 LA-1256, 페놀라이트 LA-3018, 페놀라이트 LA-7052(이상 DIC의 제품) 등을 들 수 있다. The curing agent usable in the present invention is not particularly limited and includes phenol resins such as amines, polyamides, acid anhydrides, polysulfides, boron trifluoride, bisphenols, phenol novolac resins, bisphenol A novolac resins, And the like. Particularly, a phenol resin such as phenol novolac resin, bisphenol A novolac resin or cresol novolak resin having excellent moisture resistance can be used. Specific examples of the phenol resin include phenol resins such as Pliophen LF-2882, Pliophen LF2882, Pliophen LF4871, Pliophen TD-2090, Pliophen TD-2149, Pliophen VH-4150, Pliophen VH-4170, Phenolite LA-1256 , Phenolite LA-3018, phenolite LA-7052 (manufactured by DIC), and the like.
상기 경화제는 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 1 내지 20 중량%의 양으로 사용할 수 있다.
The curing agent may be used in an amount of 1 to 20% by weight based on the total weight of the sealing layer-forming composition.
또한, 상기 봉지층에 사용되는 경화촉진제는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 경화촉진제로서 2-메틸이미다졸, 2,4-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물, 트리에틸아민, 벤질디메틸아민, 메틸벤질디메틸아민, 2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7 등의 3차 아민 화합물, 및 트리페닐포스핀, 트리메틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 트리(p-메틸페닐)포스핀, 트리(노닐 페닐)포스핀 등의 유기 포스핀 화합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서는 내습성 및 열시경도가 우수한 유기 포스핀류를 사용할 수 있다. 이들 경화촉진제는 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 경화촉진제는 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%의 양으로 사용할 수 있다.
The curing accelerator used in the encapsulating layer is not particularly limited as long as it is commonly used in the art. For example, curing accelerators such as 2-methylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, Imidazole compounds such as triethylamine, benzyldimethylamine, methylbenzyldimethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, triethylphosphine, tributyl Tertiary amine compounds such as phosphine, phosphine, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, and tertiary amine compounds such as triphenylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, tributylphosphine, tri p-methylphenyl) phosphine, tri (nonylphenyl) phosphine, and the like can be used. For example, in one embodiment, organophosphines having excellent moisture resistance and hot hardness can be used. These curing accelerators may be used alone or in combination of two or more. The curing accelerator may be used in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the sealing layer-forming composition.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 봉지층에 사용되는 충진제는 봉지 필름의 강도를 향상시키고 흡습량을 낮추기 위한 성분으로, 본 발명에서 사용가능한 충진제는 특별한 제한은 없으며, 실리카, 실리카 나이트라이드, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 등의 무기 충진제를 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 충진제의 형태 또한 특별히 제한되지 않으며, 각상 및 구상 형태의 충진제가 모두 사용될 수 있다. 구체적으로, 고순도의 실리카 충진제, 예컨대 천연 실리카, 합성 실리카, 용융 실리카 등을 사용할 수 있다. 또한, 충진제의 입경은 150㎛ 이하일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the filler used in the encapsulating layer is a component for improving the strength of the encapsulating film and lowering the moisture absorption amount. The filler usable in the present invention is not particularly limited, and silica, silica nitride, alumina , Aluminum nitride, and boron nitride may be used alone or in combination of two or more. The form of the filler is also not particularly limited, and fillers of each phase and spherical form may be used. Specifically, a high purity silica filler such as natural silica, synthetic silica, fused silica and the like can be used. The particle diameter of the filler may be 150 탆 or less.
상기 충진제는 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 70 내지 95 중량%, 특히 80 내지 90 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 충진제의 함량이 70 중량% 미만인 경우, 흡습량 증가로 강도가 저하되고, 리플로우 솔더링 과정후 밀착성이 떨어질 수 있으며, 충진제의 함량이 95 중량%를 초과하면 점도 증가 및 유동성 저하로 PCB 또는 상부 칩의 충전(cavity filling)이 불량해질 수 있다.
The filler may be used in an amount of 70 to 95% by weight, particularly 80 to 90% by weight, based on the total weight of the encapsulating layer-forming composition. When the content of the filler is less than 70% by weight, the strength is lowered and the adhesion after the reflow soldering process may be lowered by increasing the moisture absorption amount. When the content of the filler exceeds 95% by weight, The filling of the cavity may become poor.
상기 봉지층-형성 조성물은 그 목적을 벗어나지 않는 범위에서 반도체 소자용 봉지재에 일반적으로 사용되는 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다. 예컨대, 사용되는 수지 성분들과 무기 충진제 간에 결합력을 부여하는 (실란) 커플링제, 카본블랙, 산화철, 벵갈라 등의 착색제, 하이드로탈사이트계의 이온포착제, 장쇄지방산, 장쇄지방산의 금속염, 파라핀 왁스, 카누바 왁스 등의 이형제, 개질제 및 변성 실리콘 수지, 변성 폴리부타디엔 등의 저응력화제 중에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 봉지층-형성 조성물의 전체 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%의 범위로 포함할 수 있다.
The encapsulating layer-forming composition may additionally include additives commonly used in encapsulants for semiconductor devices, without departing from the scope of the invention. (Silane) coupling agents which give a bonding force between the resin components to be used and inorganic fillers, coloring agents such as carbon black, iron oxide, and spinach, hydrotalcite ion capturing agents, long chain fatty acids, metal salts of long chain fatty acids, paraffin wax , A canoe bar wax, a modifier, and a low-stressing agent such as a modified silicone resin and a modified polybutadiene in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the encapsulating layer-forming composition have.
본 발명에 따른 반도체 소자용 봉지 필름은 상술한 바와 같은 성분들과 아세톤, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 에틸아세테이트 등과 같은 용제를 당해 분야에 통상적인 방법, 예를 들어 고속 교반기, 비드밀 등의 혼합 장비를 사용하여 실온 내지 적정 온도에서 균일하게 혼합하여 얻은 봉지층-형성 용액을 기재 필름상에 도포하고, 오븐에서의 건조를 통해 사용된 용제를 제거하여, B 스테이지의 봉지층을 형성함으로써 제조될 수 있다.The sealing film for a semiconductor device according to the present invention can be produced by mixing the above-described components and a solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, toluene, ethyl acetate or the like by a conventional method in the art, for example, a mixing device such as a high- For example, by applying a sealing layer-forming solution obtained by uniformly mixing at room temperature to an appropriate temperature using a solvent, such as water, at a temperature from room temperature to an appropriate temperature, onto a base film, and removing the used solvent through drying in an oven to form a B- have.
이와 같이 형성된 상기 봉지층의 두께는 특별한 제한이 없으며, 통상 5 내지 500㎛, 특히 5 내지 300㎛일 수 있다.
The thickness of the encapsulating layer thus formed is not particularly limited, and may be generally from 5 to 500 탆, particularly from 5 to 300 탆.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 소자용 봉지 필름은 필요에 따라 상기 봉지층상에 보호 필름을 추가로 적층하여 포함할 수 있다.The encapsulation film for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention may further include a protective film laminated on the encapsulation layer as necessary.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기재 필름과 보호 필름의 재질은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리에테르아미드 필름, 폴리아미드 필름, 폴리아미드이미드 필름, 폴리이미드 필름 등이 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the material of the base film and the protective film is not particularly limited, and examples thereof include a polyethylene terephthalate film, a polyester film, a polypropylene film, a polymethylpentene film, a polyether amide film, Polyamide imide film, polyimide film and the like can be used.
아울러, 상기 기재 필름 및 보호 필름으로는 실리콘계, 불소계 등의 이형제가 도포된 이형 필름이 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 이형 필름은 0.30N/25mm이하의 이형력을 갖는 것이 바람직하며, 기재 필름의 박리강도는 보호 필름의 박리강도보다 강해야 한다. 그렇지 못할 경우, 보호 필름 박리시 기재 필름과 봉지층이 들뜨는 불량이 발생할 수 있다. 상기 이형 필름은 10 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 이형 필름의 두께가 10㎛ 미만인 경우 열에 의해 필름이 변형될 수 있고, 100㎛를 초과하는 경우 코팅 공정시 장력이 과하게 걸려 봉지 필름을 롤 상태로 권취하기 어려운 문제가 있을 수 있다.
In addition, as the base film and the protective film, a release film coated with a releasing agent such as a silicone type or a fluorine type can be used. The release film usable in the present invention preferably has a releasing force of 0.30 N / 25 mm or less, and the peel strength of the base film should be stronger than the peel strength of the protective film. Otherwise, when the protective film is peeled off, the base film and the encapsulation layer may be loose. The release film may have a thickness of 10 to 100 탆. When the thickness of the release film is less than 10 mu m, the film may be deformed by heat. When the thickness of the release film is more than 100 mu m, the tension may be excessively applied during the coating process.
본 발명의 일 실시형태는 상기 봉지 필름을 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다. An embodiment of the present invention provides a semiconductor device encapsulated using the encapsulation film.
본 발명의 일 실시형태에 따른 봉지 필름은 반도체 기판의 전극면에 봉지층이 접하도록(보호 필름을 포함하는 경우에는 보호 필름을 분리한 후) 롤 라미네이터를 이용하여 라미네이트하여 반도체 기판상의 전극을 봉지한다. 라미네이트 공정에 있어서 라미네이트 온도는 반도체 기판에 부하를 주지 않고 작업성 면에서 180℃ 이하, 특히 140℃ 이하일 수 있다.The encapsulation film according to an embodiment of the present invention is formed by laminating an electrode on a semiconductor substrate such that the encapsulation layer is in contact with the encapsulation layer (after separating the protective film if a protective film is included) using a roll laminator, do. In the lamination process, the lamination temperature may be 180 占 폚 or lower, particularly 140 占 폚 or lower in terms of workability without placing a load on the semiconductor substrate.
또한, 본 발명의 봉지 필름에 의한 봉지는 상술한 필름 라미네이트에 의한 방법에 한정하지 않고, 반도체 기판에 봉지 필름을 열압착 혹은 진공 압착하는 방법, 반도체 소자에 직접 봉지 필름을 히트 프레스로 접착하는 방법 등을 사용할 수도 있다. 또한 압착 조건 등은 사용하는 봉지 필름의 종류, 반도체 기판 혹은 소자의 형상에 따라서 다르다.The encapsulation with the encapsulation film of the present invention is not limited to the above-mentioned method using the film laminate, but a method of thermally pressing or vacuum-pressing the encapsulation film on the semiconductor substrate, a method of directly bonding the encapsulation film to the semiconductor element by heat press Etc. may be used. The pressing conditions and the like are different depending on the type of the encapsulating film to be used and the shape of the semiconductor substrate or the element.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 봉지 필름을 이용하여 반도체 기판상의 전극을 봉지한 다음, 봉지 필름의 기재 필름을 박리할 수도 있다.According to one embodiment of the present invention, the encapsulation film may be used to encapsulate the electrode on the semiconductor substrate, and then the base film of the encapsulation film may be peeled off.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 반도체 소자는 트랜지스터, 다이오드, 마이크로프로세서, 반도체 메모리 등일 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the semiconductor device may be a transistor, a diode, a microprocessor, a semiconductor memory, or the like.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, Comparative Examples and Experimental Examples. It should be apparent to those skilled in the art that these examples, comparative examples and experimental examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1 내지 4 및 1 to 4 and 비교예Comparative Example 1 내지 4: 반도체 소자용 봉지 필름의 제조 1 to 4: Manufacture of encapsulating film for semiconductor device
하기 표 1에 제시한 바와 같은 조성으로 각 성분을 혼합한 후(단위: 중량%), 희석 용제인 메틸에틸케톤에 희석하여 봉지층-형성 용액을 제조하였다. 상기 용액을 실리콘 이형처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름상에 도포한 후, 건조 오븐에서 80℃에서 3분 동안, 그리고 120℃에서 5분 동안 두 차례 건조시켜 희석용으로 첨가한 용제를 휘발시킴으로써 봉지층을 형성하여, 봉지층 두께가 200㎛인 B-스테이지의 반도체 소자용 봉지 필름을 제조하였다.Each component was mixed with the composition shown in the following Table 1 (unit: wt%) and diluted with methyl ethyl ketone as a diluting solvent to prepare a sealing layer-forming solution. The solution was applied onto a silicone-treated polyethylene terephthalate film, dried twice at 80 캜 for 3 minutes and then at 120 캜 for 5 minutes in a drying oven to volatilize the solvent added for dilution, To prepare a B-stage encapsulating film for a semiconductor device having a sealing layer thickness of 200 mu m.
폴리우레탄 수지: Toyobo, UR-1400 (Mw 40,000, Tg 83℃)Polyurethane resin: Toyobo, UR-1400 (Mw 40,000, Tg 83 캜)
페녹시 수지: Inchem, PKHH (Mw 52,000, Tg 92℃)Phenoxy resin: Inchem, PKHH (Mw 52,000, Tg 92 캜)
아크릴 수지: Nagase Chemtex, SG-708L (Mw 700,000, Tg 4℃)Acrylic resin: Nagase Chemtex, SG-708L (Mw 700,000, Tg 4 ° C)
에폭시 수지 1: Nippon Kayaku, EPPN-501HYEpoxy resin 1: Nippon Kayaku, EPPN-501HY
에폭시 수지 2: DIC, HP-7200Epoxy resin 2: DIC, HP-7200
경화제: Meiwa Kasei, MEH-7800SSHardener: Meiwa Kasei, MEH-7800SS
경화촉진제: Hokko Chemical, TPPCuring accelerator: Hokko Chemical, TPP
충진제: Denka Denki Kagaku Kogyo, FB-945 (용융 실리카)Filler: Denka Denki Kagaku Kogyo, FB-945 (fused silica)
착색제: Mitsubishi Chemical, MA-600
Colorant: Mitsubishi Chemical, MA-600
실험예Experimental Example 1: 저장 1: Save 탄성율Modulus of elasticity , 유리전이온도, 반도체 신뢰성 및 , Glass transition temperature, semiconductor reliability, and 내열충격성Thermal shock resistance 평가 evaluation
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 반도체 소자용 봉지 필름의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
The properties of the encapsulating films for semiconductor devices prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were measured by the following methods, and the results are shown in Table 2 below.
(1) 저장 (1) Save 탄성율Modulus of elasticity
형성된 봉지층을 170℃에서 1시간 동안 경화한 후 0.5mm×5mm×2mm 크기로 절단하여 시편을 제작한 후, 동적기계분석기 (Perkin Elmer, DMA8000)를 이용하여 주파수 1Hz, 승온 속도 10℃/min의 조건으로 35℃에서의 저장 탄성율을 측정하였다.
The encapsulating layer thus formed was cured at 170 ° C. for 1 hour and cut into 0.5 mm × 5 mm × 2 mm pieces to prepare specimens. Using a dynamic mechanical analyzer (Perkin Elmer, DMA8000), the frequency was 1 Hz and the rate of temperature increase was 10 ° C./min The storage modulus at 35 ° C was measured.
(2) 유리전이온도(2) Glass transition temperature
형성된 봉지층을 170℃에서 1시간 동안 경화한 후 0.2mm×5mm×8mm 크기로 절단하여 시편을 제작한 후, 열적기계분석기 (TA Instrument, Q400)를 이용하여 0.05N의 힘(force), 승온 속도 10℃/min의 조건으로 유리전이온도를 측정하였다.
The encapsulating layer thus formed was cured at 170 ° C. for 1 hour and cut into a size of 0.2 mm × 5 mm × 8 mm to prepare a specimen. The specimen was subjected to a force of 0.05 N using a thermal mechanical analyzer (TA Instrument, Q400) The glass transition temperature was measured at a rate of 10 캜 / min.
(3) 반도체 신뢰성(3) semiconductor reliability
제조된 봉지 필름의 적용시 반도체 패키지의 신뢰성을 평가하기 위하여, 반도체 칩이 접착된 PCB 기판 상단에 봉지층을 130℃ 롤 라미네이터를 이용하여 적층하고 가열 오븐에서 175℃에서 4시간 동안 경화하여 시편을 제작하였다. 상기 시편을 85℃/85%RH 조건하에서 48시간 동안 방치하여 흡습 처리한 후 적외선 리플로우(IR reflow) 공정(260℃, 10초, 3회)을 실시하고, SAM (scanning acoustic microscopy)를 이용하여 다음과 같이 반도체 신뢰성을 확인하였다.
In order to evaluate the reliability of the semiconductor package when the manufactured encapsulant film was applied, an encapsulating layer was laminated on the top of the PCB substrate on which the semiconductor chips were bonded using a 130 ° C roll laminator and cured at 175 ° C for 4 hours in a heating oven, Respectively. The specimens were subjected to an IR reflow process (260 ° C, 10 seconds, 3 times) after being subjected to moisture absorption treatment under the condition of 85 ° C / 85% RH for 48 hours and then subjected to scanning acoustic microscopy The reliability of the semiconductor is confirmed as follows.
<평가 기준> <Evaluation Criteria>
○: 계면에서의 박리 면적이 칩 면적의 5% 이하: The peeling area at the interface is 5% or less of the chip area
△: 계면에서의 박리 면적이 칩 면적의 5 내지 30%DELTA: Peeling area at the interface is 5 to 30%
X: 계면에서의 박리 면적이 칩 면적의 30% 이상
X: At least 30% of the chip area
(4) 내열 (4) heat resistance 충격성Impact
상기 반도체 신뢰성의 평가시에 제작된 반도체 시편 10개에 대해서, -55℃/30min ↔ 125℃/30min을 1 사이클로 하는 온도 사이클 평가를 1,000회 실시하여, 봉지층에 크랙 발생 유/무를 조사하였다. 시험된 총 10개의 시편 중 봉지층에 크랙이 발생한 시편의 수로서 내열 충격성을 평가하였다.10 semiconductor specimens produced at the time of evaluating the semiconductor reliability were subjected to a temperature cycle evaluation of one cycle consisting of -55 占 폚 / 30min 占 125 占 폚 / 30min for 1,000 times to examine the occurrence of cracks in the sealing layer. Thermal shock resistance was evaluated as the number of specimens cracked in the encapsulating layer among 10 specimens tested.
(MPa, 35℃)Storage modulus
(MPa, 35 DEG C)
(℃)Glass transition temperature
(° C)
상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자용 봉지 필름은 봉지층이 20,000 MPa 내지 30,000 MPa의 경화 후 저장 탄성율 및 180℃ 내지 220℃의 경화 후 유리전이온도를 만족함으로써, 크랙이 전혀 발생하지 않았고 반도체 패키지의 신뢰성 또한 우수한 반면, 경화 후 저장 탄성율 및 유리전이온도가 상기한 바와 같은 범위를 벗어나는 비교예의 경우에는 일부 시편에서 크랙이 발생하고 신뢰성 또한 불량하였다.
As can be seen from Table 2, the sealing film for a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the sealing layer satisfies the storage modulus after curing of 20,000 MPa to 30,000 MPa and the glass transition temperature after curing at 180 to 220 ° C, And the reliability of the semiconductor package is excellent. On the other hand, in the comparative example in which the storage elastic modulus and the glass transition temperature after curing are out of the above range, some specimens were cracked and the reliability was also poor.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Do. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. Accordingly, the actual scope of the invention is defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (8)
상기 폴리우레탄 수지 및 상기 페녹시 수지의 합한 함량이 5 내지 20 중량% 인 봉지 필름.The method according to claim 2, wherein, with respect to the total weight of the sealing layer-forming composition,
Wherein the total content of the polyurethane resin and the phenoxy resin is 5 to 20% by weight.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |