KR20230059251A - Die attach paste for power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticle and preparing method thereof - Google Patents

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Abstract

높은 열전도도, 낮은 열적/전기적 계면 저항을 나타내면서도 열적/물리적 충격흡수가 가능하여 전력반도체 패키지의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트 및 그의 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트는 은(Ag) 플레이크 입자; 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크; 및 응력완화제, 경화제 및 촉매제를 포함하는 유기 비이클;을 포함한다. Die attach paste for power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticles capable of absorbing thermal/physical shock while exhibiting high thermal conductivity and low thermal/electrical interface resistance and thus improving bonding reliability of power semiconductor package, and manufacturing thereof A method is disclosed. A die attach paste for a power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticles according to the present invention includes silver (Ag) flake particles; silver nano-ink containing spherical silver nano-particles; and an organic vehicle including a stress reliever, a curing agent, and a catalyst.

Description

바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트 및 그의 제조방법{Die attach paste for power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticle and preparing method thereof}Die attach paste for power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticle and preparing method thereof

본 발명은 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 열전도도, 낮은 열적/전기적 계면 저항을 나타내면서도 열적/물리적 충격흡수가 가능하여 전력반도체 패키지의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a die attach paste for a power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticles and a method for manufacturing the same, and more particularly, it exhibits high thermal conductivity and low thermal/electrical interface resistance while absorbing thermal/physical shock. A die attach paste for a power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticles capable of improving bonding reliability of a power semiconductor package and a method for manufacturing the same.

전력반도체(power semiconductor)는 전기자동차, ESS, 신재생 에너지 등의 시장 확대로, 고전압, 고전류, 고주파, 고온의 극한 환경에서도 신뢰성을 충족할 수 있는 신개념의 패키지 소재 및 공정 기술 개발을 필요로 하고 있다. 특히, 차세대 전력반도체인 SiC의 경우, Si 대비 절연 파괴 전계 강도 및 밴드 갭 특성이 우수하며, 열전도도가 Si 대비 약 3배 이상 우수하고, 300℃ 이상의 녹는점을 가지고 있기 때문에, Si 전력반도체가 일반적으로 150℃이하에서만 사용되는 것에 비하여 높은 작동온도에서도 안정적으로 작동하는 장점을 가지고 있다. As the power semiconductor market expands to electric vehicles, ESS, and renewable energy, it is necessary to develop new concept package materials and process technologies that can meet reliability in extreme environments of high voltage, high current, high frequency, and high temperature. there is. In particular, in the case of SiC, a next-generation power semiconductor, it has excellent dielectric breakdown field strength and band gap characteristics compared to Si, thermal conductivity about 3 times better than Si, and a melting point of 300 ° C or higher. It has the advantage of operating stably even at high operating temperatures compared to those that are generally used only at 150 ° C or lower.

이러한 SiC 전력반도체의 우수한 물성을 최대한 발휘하기 위해서는, 높은 접착력, 높은 방열성, 반복적인 열적/물리적 충격에 대한 내구성, 높은 작동온도에서도 재용융되지 않아야 하는 기본 성능을 모두 충족시키는 다이 어태치 페이스트 칩 본딩제의 개발이 필수적이다.In order to maximize the excellent physical properties of these SiC power semiconductors, die attach paste chip bonding that satisfies all of the basic performances of high adhesion, high heat dissipation, durability against repeated thermal/physical shock, and no remelting even at high operating temperatures The development of rituals is essential.

일반적인 무연솔더합금의 경우, 용융 온도가 약 170℃ 정도로 낮아, 녹는점이 전력반도체의 작동온도에 가깝다. 따라서, 전력반도체의 작동에 따라 무연솔더접합부의 열적/기계적/야금학적 문제가 발생하며, 특히 솔더의 낮은 전기전도성 및 열전도성, 그리고 낮은 항복강도와 비탄성 변형으로 인해, 무연솔더합금은 변형 및 하중에 대한 피로파괴에 취약하다. In the case of a general lead-free solder alloy, the melting temperature is as low as about 170 ° C., and the melting point is close to the operating temperature of the power semiconductor. Therefore, thermal/mechanical/metallurgical problems of lead-free solder joints occur according to the operation of power semiconductors. vulnerable to fatigue failure.

이에 따라, 비(非)솔더 솔루션인 은(Ag) 소결형 다이 어태치 페이스트 기술이 주목받고 있다. 도 1은 종래의 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트를 적용한 중대형 전력반도체 패키지의 열충격테스트 후의 SEM이미지이다. 은 소결형 다이어태치 페이스트는 고방열(100W/mK 이상) 특성을 나타내지만 주로 소형 반도체 다이(die) 본딩이 타겟이기 때문에, 이를 중대형 다이 본딩에 그대로 적용할 경우, 높은 모듈러스(20GPa 이상)로 인해 외부 열 충격 시 본딩 영역에서의 다이 박리나 크랙 등의 심각한 기계적 문제가 발생한다. Accordingly, silver (Ag) sintered die attach paste technology, which is a non-solder solution, is attracting attention. 1 is a SEM image after a thermal shock test of a mid- to large-sized power semiconductor package to which a conventional die attach paste for a power semiconductor package is applied. Silver sintered die-attach paste exhibits high heat dissipation (100W/mK or more), but since it is mainly targeted for small-sized semiconductor die bonding, when it is applied as it is to medium or large-sized die bonding, it has high modulus (20GPa or more). In case of external thermal shock, serious mechanical problems such as die peeling or cracking in the bonding area occur.

다이 박리 또는 크랙을 제어하기 위한 해결방법으로는 전력반도체 패키지 내부 구성 층들의 열팽창계수(CTE)를 모두 동일하게 매칭시키는 방법이 있다. 그러나, 서로 다른 재료의 구성층의 열팽창계수를 일치시키는 것은 불가능하므로, 소결된 다이 어태치 페이스트의 박리나 크랙을 방지할 수 있는 기술에 대한 개발이 요청된다. As a solution for controlling die separation or cracking, there is a method of identically matching the coefficients of thermal expansion (CTE) of all internal constituent layers of the power semiconductor package. However, since it is impossible to match the coefficients of thermal expansion of constituent layers of different materials, development of a technology capable of preventing peeling or cracking of the sintered die attach paste is required.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 높은 열전도도, 낮은 열적/전기적 계면 저항을 나타내면서도 열적/물리적 충격흡수가 가능하여 전력반도체 패키지의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다. The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to improve the bonding reliability of a power semiconductor package by absorbing thermal / physical shock while exhibiting high thermal conductivity and low thermal / electrical interface resistance. It is to provide a die attach paste for a power semiconductor package containing modal silver nanoparticles and a manufacturing method thereof.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트는 은(Ag) 플레이크 입자; 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크; 및 응력완화제, 경화제 및 촉매제를 포함하는 유기 비이클;을 포함한다. In order to achieve the above object, a die attach paste for a power semiconductor package including bimodal silver nanoparticles according to an aspect of the present invention includes silver (Ag) flake particles; silver nano-ink containing spherical silver nano-particles; and an organic vehicle including a stress reliever, a curing agent, and a catalyst.

은나노잉크는 구형 은나노입자, 폴리비닐피롤리돈 및 에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다.The silver nano-ink may include spherical silver nano-particles, polyvinylpyrrolidone, and ethylene glycol.

구형 은나노입자는 폴리비닐피롤리돈으로 표면 코팅된 것일 수 있다.The spherical silver nanoparticles may be surface-coated with polyvinylpyrrolidone.

구형 은나노입자는 제1구형 은나노입자 및 제1구형 은나노입자보다 크기가 큰 제2구형 은나노입자를 포함할 수 있다. 이 때, 제1구형 은나노입자의 크기는 10 내지 80nm이고, 제2구형 은나노입자의 크기는 100 내지 500nm일 수 있다.The spherical silver nanoparticles may include first spherical silver nanoparticles and second spherical silver nanoparticles larger than the first spherical silver nanoparticles. In this case, the size of the first spherical silver nanoparticles may be 10 to 80 nm, and the size of the second spherical silver nanoparticles may be 100 to 500 nm.

응력완화제는 폴리메틸실세스퀴옥산(Polymethylsilsesquioxane)입자, 폴리알킬렌 글리콜(Polyalkylene glycol) 및 우레탄 변성 에폭시를 포함할 수 있다.The stress reliever may include polymethylsilsesquioxane particles, polyalkylene glycol, and urethane-modified epoxy.

폴리메틸실세스퀴옥산 입자는 제1폴리메틸실세스퀴옥산 입자 및 입자 크기가 제1폴리메틸실세스퀴옥산 입자보다 더 작은 제2폴리메틸실세스퀴옥산 입자를 포함할 수 있다.The polymethylsilsesquioxane particles may include first polymethylsilsesquioxane particles and second polymethylsilsesquioxane particles having a smaller particle size than the first polymethylsilsesquioxane particles.

제1폴리메틸실세스퀴옥산 입자의 크기는 8 내지 13㎛이고, 제2폴리메틸실세스퀴옥산 입자의 크기는 4 내지 7㎛일 수 있다.The size of the first polymethylsilsesquioxane particle may be 8 to 13 μm, and the size of the second polymethylsilsesquioxane particle may be 4 to 7 μm.

은 플레이크 입자는 전체 다이 어태치 페이스트의 중량을 기준으로 하여 80 내지 85wt%로 포함되고, 은나노잉크는 전체 다이 어태치 페이스트의 중량을 기준으로 하여 0.8 내지 8.5wt%로 포함되며, 유기 비이클은 전체 다이 어태치 페이스트의 중량을 기준으로 하여 6.5 내지 19.2wt%로 포함될 수 있다. The silver flake particles are included in an amount of 80 to 85 wt% based on the weight of the entire die attach paste, the silver nano ink is included in an amount of 0.8 to 8.5 wt% based on the weight of the entire die attach paste, and the organic vehicle is included in the total weight of the die attach paste. It may be included in an amount of 6.5 to 19.2 wt% based on the weight of the die attach paste.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 응력완화제, 경화제 및 촉매제를 혼합하여 유기 비이클을 얻는 단계; 유기 비이클과 은 플레이크 입자를 혼합하는 단계; 및 혼합물에 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크를 투입하는 단계;를 포함하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, obtaining an organic vehicle by mixing a stress reliever, a curing agent and a catalyst; mixing the organic vehicle and the silver flake particles; and introducing silver nano-ink containing spherical silver nano-particles into the mixture.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 기판 상에, 은 플레이크 입자, 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크, 및 응력완화제, 경화제 및 촉매제를 포함하는 유기 비이클을 포함하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트로 전력반도체 소자를 실장시킬 영역에 다이 어태치 페이스트층을 형성하는 단계; 전력반도체 소자를 실장시킬 영역에 위치시키는 단계; 및 다이 어태치 페이스트층을 열처리하여 다이 어태치 페이스트를 소결시켜 접합층을 형성하는 단계;를 포함하는 전력반도체 소자 실장방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a power semiconductor including bimodal silver nanoparticles including silver flake particles, silver nanoink including spherical silver nanoparticles, and an organic vehicle including a stress reliever, a curing agent, and a catalyst, on a substrate forming a die attach paste layer in a region where a power semiconductor device is to be mounted with a die attach paste for a package; locating a power semiconductor device in an area to be mounted; and heat-treating the die attach paste layer to sinter the die attach paste layer to form a bonding layer.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 기판 상에, 은 플레이크 입자, 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크, 및 응력완화제, 경화제 및 촉매제를 포함하는 유기 비이클을 포함하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트로 전력반도체 소자를 실장시킬 영역에 다이 어태치 페이스트층을 형성하는 단계; 전력반도체 소자를 실장시킬 영역에 위치시키는 단계; 및 다이 어태치 페이스트층을 열처리하여 다이 어태치 페이스트를 소결시켜 접합층을 형성하는 단계;를 포함하는 전력반도체 소자 실장방법에 의해 전력반도체 소자가 기판에 실장된 전력반도체 소자 패키지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a power semiconductor including bimodal silver nanoparticles including silver flake particles, silver nanoink including spherical silver nanoparticles, and an organic vehicle including a stress reliever, a curing agent, and a catalyst, on a substrate forming a die attach paste layer in a region where a power semiconductor device is to be mounted with a die attach paste for a package; locating a power semiconductor device in an area to be mounted; and heat-treating the die attach paste layer to sinter the die attach paste to form a bonding layer.

본 발명에 따른 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트는 응력완화성분을 포함하여 사용된 전력반도체 패키지에서의 접합층의 모듈러스 제어가 가능하여 다이 박리나 크랙 등의 문제가 제거되어 접합층의 기계적 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다. The die attach paste for a power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticles according to the present invention contains a stress relieving component and can control the modulus of the bonding layer in the used power semiconductor package, thereby eliminating problems such as die detachment or cracking. This has the effect of improving the mechanical reliability of the bonding layer.

또한, 본 발명에 따른 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트는 방열필러인 은 플레이크 입자와 응력완화성분이 상분리되지 않고 균일하게 혼합 분산되어 다이 어태치 페이스트층의 소결시 응력완화성분 주변에 은 성분의 치밀한 소결이 가능하여 낮은 모듈러스 특성을 가지면서도 높은 열전도도를 갖는 우수한 성능의 전력반도체 패키지를 제조할 수 있는 효과가 있다. In addition, in the die attach paste for a power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticles according to the present invention, the silver flake particles, which are heat dissipating fillers, and the stress relieving component are not phase separated and are uniformly mixed and dispersed, thereby reducing stress during sintering of the die attach paste layer. It is possible to densely sinter the silver component around the relaxation component, so that a power semiconductor package with excellent performance having low modulus characteristics and high thermal conductivity can be manufactured.

아울러, 본 발명에 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트는 저온 소결이 가능한 바이모달 크기 분포의 은나노입자를 포함하여 마이크로미터 사이즈의 은 플레이크(Ag flake) 방열 필러 사이에 형성되는 공극에 구형의 바이모달 크기의 은나노입자가 위치함으로써, 170℃ 이하의 낮은 소결 온도에서도 방열 필러들의 치밀한 소결을 가능케 하여 고방열성 구현이 가능한 효과가 있다. In addition, the die attach paste for a power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticles according to the present invention includes silver nanoparticles having a bimodal size distribution capable of low temperature sintering and is formed between micrometer-sized silver flake (Ag flake) heat radiation fillers By positioning the spherical bimodal-sized silver nanoparticles in the pores, it is possible to achieve high heat dissipation by enabling dense sintering of the heat dissipating fillers even at a low sintering temperature of 170° C. or less.

도 1은 종래의 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트를 적용한 중대형전력반도체 패키지의 열충격테스트 후의 SEM이미지이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력반도체 패키지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트에 사용된 은나노잉크의 조성물 성분에 따른 물성표이고, 도 4a 내지 도 4c는 은나노잉크 내부 은나노입자의 입도 분포 그래프이며, 도 5는 은나노잉크 내부 은나노입자의 TEM 이미지이며, 도 6a 및 도 6b는 은나노잉크의 이미지이고, 도 6c는 은나노잉크 코팅막의 이미지이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 바이모달 은나노입자를 포함하는 다이 어태치 페이스트를 170℃에서 각각 15분, 30분, 45분 및 60분 소결한 소결체의 표면 SEM이미지들이고, 도 11은 다이 어태치 페이스트를 170℃에서 60분 소결한 소결체의 단면 SEM이미지이며, 도 12는 도 11의 확대도이다.
도 13은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트의 소결실험결과이다. 1 is a SEM image after a thermal shock test of a medium to large-sized power semiconductor package to which a conventional die attach paste for a power semiconductor package is applied.
2 is a cross-sectional view of a power semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
3 is a physical property table according to composition components of silver nano-ink used in a die attach paste for a power semiconductor package including bimodal silver nano-particles according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4C show silver nano-particles inside the silver nano-ink 5 is a TEM image of silver nanoparticles inside silver nanoink, FIGS. 6a and 6b are images of silver nanoink, and FIG. 6c is an image of a silver nanoink coating film.
7 to 10 are surface SEM images of a sintered body obtained by sintering a die attach paste containing bimodal silver nanoparticles according to another embodiment of the present invention at 170° C. for 15 minutes, 30 minutes, 45 minutes, and 60 minutes, respectively. 11 is a cross-sectional SEM image of a sintered body obtained by sintering the die attach paste at 170° C. for 60 minutes, and FIG. 12 is an enlarged view of FIG. 11 .
13 is a sintering test result of a die attach paste for a power semiconductor package according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. In the accompanying drawings, there may be components shown to have a specific pattern or have a predetermined thickness, but this is for convenience of description or distinction, so even if they have a specific pattern and predetermined thickness, the present invention is a feature of the illustrated component It is not limited to only

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력반도체 패키지의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a power semiconductor package according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트(이하 다이 어태치 페이스트라 한다)는 은(Ag) 플레이크 입자; 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크; 및 응력완화제, 경화제 및 촉매제를 포함하는 유기 비이클;을 포함하고, 본 발명의 다이 어태치 페이스트는 전력반도체 소자(120)를 기판(110)에 실장하거나, DBC(Direct Bonding Copper) 기판 등에 실장하는 경우와 같이 전력반도체 내에서 각 층간의 접합을 위해 사용될 수 있다. A die attach paste for a power semiconductor package including bimodal silver nanoparticles according to the present invention (hereinafter referred to as a die attach paste) includes silver (Ag) flake particles; silver nano-ink containing spherical silver nano-particles; and an organic vehicle including a stress reliever, a curing agent, and a catalyst; and, the die attach paste of the present invention is used to mount a power semiconductor device 120 on a substrate 110 or a Direct Bonding Copper (DBC) substrate. As in the case, it can be used for bonding between each layer in a power semiconductor.

도 2에서와 같이, 전력반도체 패키지(100)는 기판(110) 상에 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트로 소자를 실장시킬 영역에 다이 어태치 페이스트층을 형성하고, 전력반도체 소자(120)를 실장시킬 영역에 위치시킨 후, 다이 어태치 페이스트층을 열처리하여 다이 어태치 페이스트를 소결시켜 접합층(130)을 형성하여 제조될 수 있다. 이에 따라 본 실시예의 전력반도체 패키지(100)는 기판(110), 전력반도체 소자(120) 및 기판(110)과 전력반도체 소자(120) 사이의 접합층(130)을 포함한다. As shown in FIG. 2 , in the power semiconductor package 100 , a die attach paste layer is formed on a substrate 110 in a region where a device is to be mounted with a die attach paste for a power semiconductor package, and the power semiconductor device 120 is formed. After positioning the area to be mounted, the die attach paste layer may be heat-treated to sinter the die attach paste to form the bonding layer 130 . Accordingly, the power semiconductor package 100 of this embodiment includes a substrate 110, a power semiconductor device 120, and a bonding layer 130 between the substrate 110 and the power semiconductor device 120.

전력반도체(power semiconductor)는 전력을 변환하거나, 처리 및 제어하는 반도체이다. 전력반도체의 작동신뢰성을 위해서는 전력반도체 내부의 구성요소간 접합을 위한 본딩제의 성능 또한 우수해야 하는데, 특히, 중대형 반도체소자는 외부 열충격에 취약할 수 있어 소결타입의 본딩제(die attach paste)의 경우, 외부 열충격을 효과적으로 흡수할 필요가 있다. A power semiconductor is a semiconductor that converts, processes, and controls power. For the operational reliability of power semiconductors, the performance of the bonding agent for bonding between components inside the power semiconductor must also be excellent. In this case, it is necessary to effectively absorb external thermal shock.

은 소결형 다이 어태치 페이스트는 소결 후에 일정 모듈러스값을 나타내는데, 모듈러스값이 높을 수록 전력반도체 패키지(100) 내에서 전력반도체 소자(120)와 기판(110) 사이에 가해지는 외부 열충격에 약하다. 특히, 전력반도체 패키지(100)가 소형(3×3㎟ 이하)반도체 다이가 아닌 중대형 반도체 다이인 경우 외부열충격에 더욱 약하다. The silver sintered die attach paste exhibits a certain modulus value after sintering. The higher the modulus value, the weaker the external thermal shock applied between the power semiconductor device 120 and the substrate 110 within the power semiconductor package 100. In particular, when the power semiconductor package 100 is a mid- to large-sized semiconductor die rather than a small (3×3 mm 2 or less) semiconductor die, it is more vulnerable to external thermal shock.

본 발명에 따른 다이 어태치 페이스트에는 응력완화제가 포함되는데, 접합층(130)은 소결 후에도 응력완화제로 인하여 모듈러스값이 저감되어 열적/물리적 충격을 흡수할 수 있게 된다. 응력완화제로는 폴리메틸실세스퀴옥산 입자, MBS(methacrylate butadiene styrene) 계열의 고무입자, 아크릴 계열의 고무입자, 폴리알킬렌 글리콜 또는 변성 에폭시를 적어도 하나 이상 사용할 수 있다. The die attach paste according to the present invention includes a stress reliever, and the bonding layer 130 has a reduced modulus value due to the stress reliever even after sintering, so that it can absorb thermal/physical shock. As the stress reliever, at least one of polymethylsilsesquioxane particles, methacrylate butadiene styrene (MBS)-based rubber particles, acryl-based rubber particles, polyalkylene glycol, or modified epoxy may be used.

응력완화제는 소결 후의 접합층(130)의 모듈러스값이 저감되는 장점이 있으나, 열전도도값이 낮아진다. 이를 위해, 본 발명에서는 다이 어태치 페이스트에 포함되는 응력완화제로서 폴리메틸실세스퀴옥산(Polymethylsilsesquioxane)입자, 폴리알킬렌 글리콜(Polyalkylene glycol) 및 우레탄 변성 에폭시를 사용한다. The stress reliever has the advantage of reducing the modulus value of the bonding layer 130 after sintering, but lowers the thermal conductivity value. To this end, in the present invention, polymethylsilsesquioxane particles, polyalkylene glycol, and urethane-modified epoxy are used as stress relievers included in the die attach paste.

폴리메틸실세스퀴옥산 입자, 폴리알킬렌 글리콜 및 우레탄 변성 에폭시는 모두 페이스트 내에서 응력완화작용을 하나, 폴리메틸실세스퀴옥산 입자의 경우, 은 분말의 소결시 입자 주변에서 은 분말의 소결이 치밀해질 수 있어 비전도성의 응력완화제 사용으로 인한 열전도도 감소를 보상할 수 있고, 보다 낮은 온도에서의 소결로도 원하는 수준의 열전도도를 갖는 접합층을 얻을 수 있다. Polymethylsilsesquioxane particles, polyalkylene glycol, and urethane-modified epoxy all have a stress relieving effect in the paste, but in the case of polymethylsilsesquioxane particles, silver powder sintering around the particles during sintering of the polymethylsilsesquioxane particles Since it can be dense, it is possible to compensate for the decrease in thermal conductivity due to the use of a non-conductive stress reliever, and a bonding layer having a desired level of thermal conductivity can be obtained even when sintered at a lower temperature.

폴리메틸실세스퀴옥산 입자는 치밀한 밀도 구현을 위해 서로 다른 크기의 입자를 포함할 수 있다. 즉, 폴리메틸실세스퀴옥산 입자는 제1입자 및 입자 크기가 제1입자보다 더 작은 제2입자를 포함할 수 있다. 이 때, 제1입자의 크기는 8 내지 13㎛이고, 제2입자의 크기는 4 내지 7㎛일 수 있다. 폴리메틸실세스퀴옥산 입자는 제1입자 및 제2입자가 4 : 1의 비율로 포함될 수 있다. The polymethylsilsesquioxane particles may include particles of different sizes to realize a dense density. That is, the polymethylsilsesquioxane particles may include a first particle and a second particle having a smaller particle size than the first particle. At this time, the size of the first particle may be 8 to 13 μm, and the size of the second particle may be 4 to 7 μm. In the polymethylsilsesquioxane particles, the first particle and the second particle may be included in a ratio of 4:1.

폴리메틸실세스퀴옥산 입자는 전체 유기 비이클의 중량을 기준으로 하여 40 내지 65wt%, 바람직하게는 50 내지 60wt%로 포함될 수 있고, 폴리알킬렌 글리콜은 전체 유기 비이클의 중량을 기준으로 하여 5 내지 20wt%, 바람직하게는 10 내지 15wt%로 포함될 수 있으며, 우레탄 변성 에폭시는 전체 유기 비이클의 중량을 기준으로 하여 5 내지 20wt%, 바람직하게는 10 내지 15wt%로 포함될 수 있다.The polymethylsilsesquioxane particles may be included in an amount of 40 to 65 wt%, preferably 50 to 60 wt% based on the weight of the total organic vehicle, and the polyalkylene glycol may be included in an amount of 5 to 65 wt% based on the weight of the total organic vehicle. 20wt%, preferably 10 to 15wt%, and the urethane-modified epoxy may be included in 5 to 20wt%, preferably 10 to 15wt% based on the total weight of the organic vehicle.

폴리알킬렌 글리콜으로는 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르(Polypropylene glycol diglycidyl ether)가 사용될 수 있다. As the polyalkylene glycol, polypropylene glycol diglycidyl ether may be used.

경화제는 다이 어태치 페이스트의 경화를 위한 것으로서, 전체 유기 비이클의 중량을 기준으로 하여 5 내지 10wt%로 포함될 수 있다. The curing agent is for curing the die attach paste and may be included in an amount of 5 to 10 wt% based on the total weight of the organic vehicle.

촉매제는 다이 어태치 페이스트의 촉매로서, 전체 유기 비이클의 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 1wt%로 포함될 수 있다. The catalyst is a catalyst of the die attach paste and may be included in an amount of 0.5 to 1 wt% based on the total weight of the organic vehicle.

본 발명에서 은 분말은 은 플레이크(Ag flake) 입자 및 구형 은나노입자를 포함한다. 본 발명에 따른 다이 어태치 페이스트는 은 소결형 다이 어태치 페이스트로서, 가열로 인한 은 플레이크 입자의 소결에 의해 기판(110) 상에 전력반도체 소자(120)를 접합한다. In the present invention, the silver powder includes silver flake particles and spherical silver nanoparticles. The die attach paste according to the present invention is a silver sintered die attach paste, and bonds the power semiconductor device 120 to the substrate 110 by sintering silver flake particles due to heating.

은 플레이크 입자는 편상형 입자이므로 소결시 열전도 패스 형성이 용이하다. 그러나, 은 플레이크 입자는 일반적으로 크기가 1㎛ 이상이므로, 다이 어태치 페이스트 내 분산이 균일하게 되어 있는 경우에도 소결시 공극이 발생될 수 있다. 공극의 발생은 열전도도를 낮추게 된다. Since the silver flake particles are flake-shaped particles, it is easy to form a heat conduction pass during sintering. However, since silver flake particles generally have a size of 1 μm or more, voids may be generated during sintering even when the dispersion in the die attach paste is uniform. The generation of air gaps lowers the thermal conductivity.

본 발명에 따른 다이 어태치 페이스트는 은 플레이크 입자 이외에 은나노잉크를 포함한다. 은나노잉크는 나노사이즈의 구형 은나노입자를 포함한다. 구형 은나노입자는 제1구형 은나노입자 및 제1구형 은나노입자보다 크기가 큰 제2구형 은나노입자를 포함할 수 있다. 이 때, 제1구형 은나노입자의 크기는 10 내지 80nm이고, 제2구형 은나노입자의 크기는 100 내지 500nm일 수 있다.The die attach paste according to the present invention includes silver nano-ink in addition to silver flake particles. The silver nano-ink includes nano-sized spherical silver nano-particles. The spherical silver nanoparticles may include first spherical silver nanoparticles and second spherical silver nanoparticles larger than the first spherical silver nanoparticles. In this case, the size of the first spherical silver nanoparticles may be 10 to 80 nm, and the size of the second spherical silver nanoparticles may be 100 to 500 nm.

구형 은나노입자는 은 플레이크 입자 사이의 공극을 채울 수 있다. 특히, 바이모달 은나노입자, 즉 크기가 서로 다른 구형 은나노입자를 포함하여 은 플레이크 입자와 은 플레이크 입자간의 공극이나 폴리메틸실세스퀴옥산 입자와의 공극 사이를 효과적으로 채워 더욱 치밀한 소결상태를 얻어 열전도도를 향상시킬 수 있다. 특히, 구형 은나노입자는 자체 소결온도가 130℃로 낮아 다이 어태치 페이스트에 포함되어 보다 낮은 온도의 소결공정으로부터 원하는 열전도도를 얻을 수 있도록 한다. Spherical silver nanoparticles can fill the voids between the silver flake particles. In particular, by including bimodal silver nanoparticles, that is, spherical silver nanoparticles of different sizes, effectively filling the voids between silver flake particles or voids between polymethylsilsesquioxane particles to obtain a more dense sintered state, thereby increasing thermal conductivity. can improve In particular, since the spherical silver nanoparticles have a low sintering temperature of 130° C., they are included in the die attach paste so that desired thermal conductivity can be obtained from a sintering process at a lower temperature.

은나노잉크는 구형 은나노입자, 폴리비닐피롤리돈 및 에틸렌 글리콜을 포함할 수 있는데, 구형 은나노입자는 폴리비닐피롤리돈으로 표면 코팅된 것일 수 있다. The silver nano-ink may include spherical silver nano-particles, polyvinylpyrrolidone, and ethylene glycol, and the spherical silver nano-particles may be surface-coated with polyvinylpyrrolidone.

폴리메틸실세스퀴옥산 입자는 표면에 메틸관능기를 가지는데, 메틸 관능기는 탄소원자와 수소원자의 전기음성도 차이에 의해 최외곽의 수소원자가 부분적으로 양전하를 띄게 된다. 구형 은나노입자는 은나노잉크에 포함된 캡핑제인 폴리비닐피롤리돈에 의해 캡핑되어 있는데, 폴리비닐피롤리돈의 산소원자의 비결합전자에 의해 부분적으로 음전하를 띄게 된다. Polymethylsilsesquioxane particles have a methyl functional group on the surface, and the outermost hydrogen atom of the methyl functional group is partially positively charged due to a difference in electronegativity between a carbon atom and a hydrogen atom. Spherical silver nanoparticles are capped with polyvinylpyrrolidone, a capping agent included in silver nanoink, and are partially negatively charged by unbonded electrons of oxygen atoms of polyvinylpyrrolidone.

이에 따라, 폴리메틸실세스퀴옥산 입자 표면의 양전하와 폴리비닐피롤리돈의 음전하의 정전기적 인력에 의해, 구형 은나노입자들은 은 플레이크 입자와의 계면 뿐만 아니라, 폴리메틸실세스퀴옥산 입자와의 계면에도 위치하게 된다. 소결 후, 구형 은나노입자는 폴리메틸실세스퀴옥산 입자 및 은 플레이크 입자 간의 치밀한 넥킹(necking) 및 소결(sintering)을 가능하게 하여, 열전도 패스를 형성하는 은 플레이크 입자의 함량이 낮아도 높은 열전도도를 얻을 수 있게 한다. Accordingly, by the electrostatic attraction between the positive charge on the surface of the polymethylsilsesquioxane particle and the negative charge on the polyvinylpyrrolidone, the spherical silver nanoparticles form an interface with the polymethylsilsesquioxane particle as well as the interface with the silver flake particle. It is also located at the interface. After sintering, the spherical silver nanoparticles enable precise necking and sintering between the polymethylsilsesquioxane particles and the silver flake particles, resulting in high thermal conductivity even when the content of the silver flake particles forming the heat conduction path is low. enable you to get

은 플레이크 입자는 전체 다이 어태치 페이스트의 중량을 기준으로 하여 80 내지 85wt%로 포함되고, 은나노잉크는 전체 다이 어태치 페이스트의 중량을 기준으로 하여 0.8 내지 8.5wt%로 포함되며, 유기 비이클은 전체 다이 어태치 페이스트의 중량을 기준으로 하여 6.5 내지 19.2wt%로 포함될 수 있다. The silver flake particles are included in an amount of 80 to 85 wt% based on the weight of the entire die attach paste, the silver nano ink is included in an amount of 0.8 to 8.5 wt% based on the weight of the entire die attach paste, and the organic vehicle is included in the total weight of the die attach paste. It may be included in an amount of 6.5 to 19.2 wt% based on the weight of the die attach paste.

본 발명의 다이 어태치 페이스트는 응력완화제, 경화제 및 촉매제를 혼합하여 유기 비이클을 얻는 단계; 유기 비이클과 은 플레이크 입자를 혼합하는 단계; 및 혼합물에 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크를 투입하는 단계;를 수행하여 제조될 수 있다. 제조된 다이 어태치 페이스트는 프린팅 타입의 다이 어태치 페이스트로 사용가능하다.The die attach paste of the present invention comprises the steps of obtaining an organic vehicle by mixing a stress reliever, a curing agent and a catalyst; mixing the organic vehicle and the silver flake particles; and adding silver nano-ink containing spherical silver nano-particles to the mixture. The prepared die attach paste can be used as a printing type die attach paste.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples.

<실시예><Example>

[다이 어태치 페이스트 제조][Manufacture of die attach paste]

본 발명에 따른 다이 어태치 페이스트는 은 플레이크 입자, 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크 및 유기 비이클을 포함한다. The die attach paste according to the present invention includes silver flake particles, silver nano-ink including spherical silver nano-particles, and an organic vehicle.

은 플레이크 입자는 Tokusen사의 LM1 silver flake를 사용하였으며, 은 플레이크 입자는 80 내지 85wt%, 은나노잉크는 0.8 내지 8.5wt%, 유기 비이클은 6.5 내지 19.2wt%를 사용하였다. 은나노잉크는 은 함량이 90 내지 94wt%로서, 제1구형 은나노입자(10 내지 80nm급), 제2구형 은나노입자(100 내지 500nm급), 폴리비닐피롤리돈(PVP, Polyvinylpyrrolidone), 에틸렌 글리콜(EG, ethylene glycol)을 포함한다. 이 때, 점도 조절을 위해 디(프로필렌 글리콜) 부틸 에테르(Di(propylene glycol) butyl ether)를 희석제로 사용하여 원하는 유동성 및 인쇄성을 확보할 수 있다. As the silver flake particles, Tokusen's LM1 silver flake was used, and 80 to 85 wt% of silver flake particles, 0.8 to 8.5 wt% of silver nano ink, and 6.5 to 19.2 wt% of organic vehicle were used. The silver nano ink has a silver content of 90 to 94 wt%, and includes first spherical silver nanoparticles (10 to 80 nm class), second spherical silver nanoparticles (100 to 500 nm class), polyvinylpyrrolidone (PVP, Polyvinylpyrrolidone), ethylene glycol ( EG, ethylene glycol). At this time, desired fluidity and printability may be secured by using di(propylene glycol) butyl ether as a diluent for viscosity control.

유기 비이클은 응력완화제로서 우레탄 변성 에폭시(국도화학사제, UME-330) 13.0wt%, 제1폴리메틸실세스퀴옥산 입자(E+560, d=10㎛, ABC Nanotech사제) 12.0wt%, 제2폴리메틸실세스퀴옥산 입자(E+710 급, d=6㎛, ABC Nanotech사제) 48.0wt% 및 폴리프로필렌 글리콜 디글리시딜 에테르(Sigma-aldrich사제, Mw=380) 18.3wt%, 경화제로서 MNA(methyl nadic anhydride, sigma-aldrich사제) 8.4wt%, 촉매제로서 2E4MZ(2-Ethyl-4-methylimidazole, sigma-aldrich사제) 0.3wt%를 사용하였다. The organic vehicle is a stress reliever, urethane-modified epoxy (manufactured by Kukdo Chemical Co., Ltd., UME-330) 13.0wt%, first polymethylsilsesquioxane particles (E + 560, d = 10㎛, manufactured by ABC Nanotech) 12.0wt%, 2Polymethylsilsesquioxane particles (E + 710 grade, d = 6㎛, manufactured by ABC Nanotech) 48.0wt% and polypropylene glycol diglycidyl ether (manufactured by Sigma-aldrich, M w = 380) 18.3wt%, 8.4 wt% of MNA (methyl nadic anhydride, manufactured by Sigma-Aldrich) was used as a curing agent, and 0.3 wt% of 2E4MZ (2-Ethyl-4-methylimidazole, manufactured by Sigma-Aldrich) was used as a catalyst.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트에 사용된 은나노잉크의 조성물 성분에 따른 물성표이고, 도 4a 내지 도 4c는 은나노잉크 내부 은나노입자의 입도 분포 그래프이며, 도 5는 은나노잉크 내부 은나노입자의 TEM 이미지이며, 도 6a 및 도 6b는 은나노잉크의 이미지이고, 도 6c는 은나노잉크 코팅막의 이미지이다. 3 is a physical property table according to composition components of silver nano-ink used in a die attach paste for a power semiconductor package including bimodal silver nano-particles according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4C show silver nano-particles inside the silver nano-ink 5 is a TEM image of silver nanoparticles inside silver nanoink, FIGS. 6a and 6b are images of silver nanoink, and FIG. 6c is an image of a silver nanoink coating film.

도 3을 참조하면, 은나노잉크 1, 2 및 3번 모두 130℃의 소성온도에서 소결이 가능함을 알 수 있고, 도 4a 내지 도 5에서는 은나노잉크에 2종류의 구형 은나노입자가 분포되어 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that silver nano ink Nos. 1, 2 and 3 can be sintered at a firing temperature of 130° C., and in FIGS. 4A to 5, it can be seen that two types of spherical silver nanoparticles are distributed in the silver nano ink. can

제조된 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트는 170℃ 이하 온도에서 60분간 열처리하여 경화/소결시켜 전력반도체 패키지에서의 접합층의 상태로 제조하여 평가하였다. The prepared die attach paste for a power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticles was cured/sintered by heat treatment at a temperature of 170° C. or lower for 60 minutes, and then prepared as a bonding layer in a power semiconductor package and evaluated.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 바이모달 은나노입자를 포함하는 다이 어태치 페이스트를 170℃에서 각각 15분, 30분, 45분 및 60분 소결한 소결체의 표면 SEM이미지들이고, 도 11은 다이 어태치 페이스트를 170℃에서 60분 소결한 소결체의 단면 SEM이미지이며, 도 12는 도 11의 확대도이다. 7 to 10 are surface SEM images of a sintered body obtained by sintering a die attach paste containing bimodal silver nanoparticles according to another embodiment of the present invention at 170° C. for 15 minutes, 30 minutes, 45 minutes, and 60 minutes, respectively. 11 is a cross-sectional SEM image of a sintered body obtained by sintering the die attach paste at 170° C. for 60 minutes, and FIG. 12 is an enlarged view of FIG. 11 .

도 7 내지 도 10을 참조하면, 다이 어태치 페이스트의 소결시간이 증가함에 따라 소결정도가 증가됨을 알 수 있고, 특히 60분을 소결한 소결체인 도 10에는 은 플레이크 입자 및 구형 은나노입자가 소결되어 열전도 패스 형성이 양호함을 알 수 있다. Referring to FIGS. 7 to 10, it can be seen that the sintered crystallinity increases as the sintering time of the die attach paste increases. It can be seen that the formation of the heat conduction pass is good.

도 11을 참조하면 구형의 폴리메틸실세스퀴옥산 입자가 은 플레이크 입자 및 구형 은나노입자가 소결된 은 매트릭스 내부에 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다. 확대도인 도 12에서는 폴리메틸실세스퀴옥산 입자 사이에 은 플레이크 입자 및 구형 은나노입자가 소결되어 형성된 은 매트릭스가 나타나 있다. 은 플레이크 입자 사이의 공극에 구형 은나노입자가 충진되고, 폴리메틸실세스퀴옥산 입자 근처에도 구형 은나노입자가 배치되어 치밀한 소결체가 형성되어 열전도 패스가 우수하게 형성되었음을 알 수 있다. Referring to FIG. 11 , it can be seen that spherical polymethylsilsesquioxane particles are uniformly dispersed in a silver matrix in which silver flake particles and spherical silver nanoparticles are sintered. 12, which is an enlarged view, shows a silver matrix formed by sintering silver flake particles and spherical silver nanoparticles between polymethylsilsesquioxane particles. It can be seen that the pores between the silver flake particles were filled with spherical silver nano-particles, and the spherical silver nano-particles were also disposed near the polymethylsilsesquioxane particles to form a dense sintered body, thereby providing an excellent heat conduction path.

도 13은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트의 소결실험결과이다. 도 13에는 실시예로서 은 플레이크 입자의 함량과 은나노잉크의 함량만을 각각 달리하면서 다른 조건은 동일하게 하여 제조된 다이 어태치 페이스트를 소결하여 모듈러스(storage modulus) 및 열전도도를 측정한 실험결과가 나타나있다. 13 is a sintering test result of a die attach paste for a power semiconductor package according to another embodiment of the present invention. FIG. 13 shows the experimental results of measuring the storage modulus and thermal conductivity by sintering the die attach paste prepared under the same conditions while varying only the content of silver flake particles and the content of silver nano-ink as an example. there is.

바이모달 은나노입자가 도입된 경우, 은 플레이크 입자의 함량이 81wt% 이상에서 100W/mK 이상의 높은 열전도도를 나타내었으며, 은 플레이크 입자의 함량이 85wt% 이하의 경우는 10GPa 이하의 낮은 상온 모듈러스 값을 나타내었다. 본 기술에서는 바이모달 은나노입자를 도입함으로써, 기존의 190℃의 소결온도보다 낮은 소결온도인 170℃에서도 60W/mK 이상의 양호한 열전도도를 유지한 것을 확인할 수 있다. 아울러, 낮은 은 플레이크 입자 함량(81 내지 85wt%)에서도 100W/mK 내외의 높은 열전도도를 유지하면서도, 상온 모듈러스 값이 10GPa 이하를 나타냄으로써, 열전도도는 유지하면서 모듈러스는 효과적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. When bimodal silver nanoparticles were introduced, high thermal conductivity of 100W/mK or more was exhibited when the content of silver flake particles was 81wt% or more, and when the content of silver flake particles was 85wt% or less, low room temperature modulus value of 10GPa or less was obtained. showed up In this technology, by introducing bimodal silver nanoparticles, it can be confirmed that good thermal conductivity of 60 W/mK or more is maintained even at a sintering temperature of 170° C., which is lower than the conventional sintering temperature of 190° C. In addition, while maintaining high thermal conductivity around 100W/mK even at a low silver flake particle content (81 to 85 wt%), the room temperature modulus value was 10 GPa or less, so it was confirmed that the modulus was effectively reduced while maintaining the thermal conductivity. .

본 발명과 같이 응력완화제를 포함하고, 은 플레이크 입자의 열전도 패스 형성을 보조하는 바이모달 구형 은나노입자를 포함하는 다이 어태치 페이스트를 사용하여 전력반도체 패키지를 제조하면, 다이 어태치 페이스트 내의 응력완화성분에 기인하여 모듈러스 저하가 가능하여 우수한 열적/물리적 충격 흡수 특성을 나타내면서도, 바이모달 은나노입자에 의해 높은 열전도도 및 낮은 열적/전기적 계면 저항을 나타내어 소형 전력반도체 패키지뿐만 아니라 중대형 전력반도체 패키지에 널리 사용될 수 있다. When a power semiconductor package is manufactured using a die attach paste including a stress reliever and bimodal spherical silver nanoparticles assisting in forming a thermal conduction path of silver flake particles as in the present invention, the stress relief component in the die attach paste Due to this, it is possible to lower the modulus and exhibit excellent thermal/physical shock absorption characteristics, while exhibiting high thermal conductivity and low thermal/electrical interface resistance by bimodal silver nanoparticles, which can be widely used in not only small power semiconductor packages but also medium and large power semiconductor packages. can

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, those skilled in the art can add, change, delete, or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention can be variously modified and changed by the like, and this will also be said to be included within the scope of the present invention.

100: 전력반도체 패키지
110: 기판
120: 전력반도체 소자
130: 접합층100: power semiconductor package
110: substrate
120: power semiconductor device
130: bonding layer

Claims (12)

은(Ag) 플레이크 입자;
구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크; 및
응력완화제, 경화제 및 촉매제를 포함하는 유기 비이클;을 포함하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트.silver (Ag) flake particles;
silver nano-ink containing spherical silver nano-particles; and
A die attach paste for a power semiconductor package comprising bimodal silver nanoparticles comprising: an organic vehicle comprising a stress reliever, a curing agent, and a catalyst. 청구항 1에 있어서,
은나노잉크는 구형 은나노입자, 폴리비닐피롤리돈 및 에틸렌 글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트.The method of claim 1,
A die attach paste for a power semiconductor package comprising bimodal silver nanoparticles, characterized in that the silver nanoink includes spherical silver nanoparticles, polyvinylpyrrolidone and ethylene glycol. 청구항 2에 있어서,
구형 은나노입자는 폴리비닐피롤리돈으로 표면 코팅된 것을 특징으로 하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트.The method of claim 2,
A die attach paste for a power semiconductor package comprising bimodal silver nanoparticles, characterized in that the spherical silver nanoparticles are surface coated with polyvinylpyrrolidone. 청구항 1에 있어서,
구형 은나노입자는 제1구형 은나노입자 및 제1구형 은나노입자보다 크기가 큰 제2구형 은나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트.The method of claim 1,
A die attach paste for a power semiconductor package comprising bimodal silver nanoparticles, characterized in that the spherical silver nanoparticles include first spherical silver nanoparticles and second spherical silver nanoparticles having a larger size than the first spherical silver nanoparticles. 청구항 4에 있어서,
제1구형 은나노입자의 크기는 10 내지 80nm이고,
제2구형 은나노입자의 크기는 100 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트.The method of claim 4,
The size of the first spherical silver nanoparticles is 10 to 80 nm,
A die attach paste for a power semiconductor package comprising bimodal silver nanoparticles, characterized in that the size of the second spherical silver nanoparticles is 100 to 500 nm. 청구항 1에 있어서,
응력완화제는 폴리메틸실세스퀴옥산(Polymethylsilsesquioxane)입자, 폴리알킬렌 글리콜(Polyalkylene glycol) 및 우레탄 변성 에폭시를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트.The method of claim 1,
A die attach paste for a power semiconductor package containing bimodal silver nanoparticles, characterized in that the stress reliever includes polymethylsilsesquioxane particles, polyalkylene glycol, and urethane-modified epoxy. 청구항 6에 있어서,
폴리메틸실세스퀴옥산 입자는 제1폴리메틸실세스퀴옥산 입자 및 입자 크기가 제1폴리메틸실세스퀴옥산 입자보다 더 작은 제2폴리메틸실세스퀴옥산 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트.The method of claim 6,
The polymethylsilsesquioxane particles are characterized in that they include first polymethylsilsesquioxane particles and second polymethylsilsesquioxane particles having a particle size smaller than that of the first polymethylsilsesquioxane particles. A die attach paste for power semiconductor packages containing modal silver nanoparticles. 청구항 7에 있어서,
제1폴리메틸실세스퀴옥산 입자의 크기는 8 내지 13㎛이고,
제2폴리메틸실세스퀴옥산 입자의 크기는 4 내지 7㎛인 것을 특징으로 하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트.The method of claim 7,
The size of the first polymethylsilsesquioxane particles is 8 to 13 μm,
A die attach paste for a power semiconductor package comprising bimodal silver nanoparticles, characterized in that the size of the second polymethylsilsesquioxane particle is 4 to 7 μm. 청구항 1에 있어서,
은 플레이크 입자는 전체 다이 어태치 페이스트의 중량을 기준으로 하여 80 내지 85wt%로 포함되고,
은나노잉크는 전체 다이 어태치 페이스트의 중량을 기준으로 하여 0.8 내지 8.5wt%로 포함되며,
유기 비이클은 전체 다이 어태치 페이스트의 중량을 기준으로 하여 6.5 내지 19.2wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트.The method of claim 1,
The silver flake particles are included in 80 to 85 wt% based on the weight of the total die attach paste,
The silver nano ink is included in an amount of 0.8 to 8.5 wt% based on the weight of the total die attach paste,
A die attach paste for a power semiconductor package comprising bimodal silver nanoparticles, characterized in that the organic vehicle is included in an amount of 6.5 to 19.2 wt% based on the weight of the total die attach paste. 응력완화제, 경화제 및 촉매제를 혼합하여 유기 비이클을 얻는 단계;
유기 비이클과 은 플레이크 입자를 혼합하는 단계; 및
혼합물에 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크를 투입하는 단계;를 포함하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트제조방법.obtaining an organic vehicle by mixing a stress reliever, a curing agent and a catalyst;
mixing the organic vehicle and the silver flake particles; and
A method for manufacturing a die attach paste for a power semiconductor package comprising bimodal silver nanoparticles, comprising: injecting silver nanoink containing spherical silver nanoparticles into the mixture. 기판 상에,
은 플레이크 입자, 구형 은나노입자를 포함하는 은나노잉크, 및 응력완화제, 경화제 및 촉매제를 포함하는 유기 비이클을 포함하는 바이모달 은나노입자를 포함하는 전력반도체 패키지용 다이 어태치 페이스트로 전력반도체 소자를 실장시킬 영역에 다이 어태치 페이스트층을 형성하는 단계;
전력반도체 소자를 실장시킬 영역에 위치시키는 단계; 및
다이 어태치 페이스트층을 열처리하여 다이 어태치 페이스트를 소결시켜 접합층을 형성하는 단계;를 포함하는 전력반도체 소자 실장방법.on the board,
A die attach paste for a power semiconductor package comprising silver flake particles, silver nano ink including spherical silver nanoparticles, and bimodal silver nanoparticles including an organic vehicle including a stress reliever, a curing agent, and a catalyst to mount a power semiconductor device. forming a die attach paste layer in the region;
locating a power semiconductor device in an area to be mounted; and
A power semiconductor device mounting method comprising: heat-treating the die attach paste layer to sinter the die attach paste layer to form a bonding layer. 청구항 11의 전력반도체 소자 실장방법에 의해 전력반도체 소자가 기판에 실장된 전력반도체 소자 패키지.
A power semiconductor device package in which the power semiconductor device is mounted on a substrate by the power semiconductor device mounting method of claim 11.
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