KR102000006B1 - 열경화성 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 열경화성 수지 조성물은 막 형성 공정과 수지 조성물 부착 공정과 탑재 공정과 리플로우 공정을 구비하는 패키지 부품의 접합 방법에 사용하는 열경화성 수지 조성물로서, 에폭시 수지와 유기산과 틱소제를 함유하며, 상기 에폭시 수지는 다이머산형 에폭시 수지를 함유하는 것을 특징으로 한다.

Description

열경화성 수지 조성물{THERMOSETTING RESIN COMPOSITION}

본 발명은 땜납 볼을 갖는 패키지 부품의 접합 방법에 사용하는 열경화성 수지 조성물에 관한 것이다.

전자 기기의 소형화 및 박형화에 따라 땜납 볼을 갖는 패키지 부품(소위 볼 그리드 어레이 패키지: BGA 패키지)이 사용되고 있다. 그리고 이와 같은 BGA 패키지에 있어서도 최적 피치의 것이 요구되고 있지만 최적 피치의 BGA 패키지를 실장 기판에 접합하는 경우에는 땜납 볼만으로는 접합 부분의 강도가 약하다는 문제가 있다. 그 때문에 통상은 언더필재를 BGA 패키지와 실장 기판의 사이에 충전하고 경화시킴으로써 접합 부분을 보강하고 있다. 그러나 언더필재를 충전하고 경화시키기 위해서는 손이 많이 가기 때문에 생산 비용의 점에서 문제가 있다.

한편, 실장 기판 상에 플럭스제를 함유하는 접착제를 미리 인쇄해 두고, 인쇄 부분에 패키지 부품을 실장하는 방법이 제안되어 있다(문헌 1: 일본 특허 공개 평 4-280443호 공보 참조).

그러나 문헌 1에 기재된 접착제를 사용하는 방법에 있어서도 접착제의 인쇄 공정을 별도로 행할 필요가 있고, 손이 많이 감과 아울러 특별한 설비가 필요하게 되기 때문에 생산 비용의 점에서 문제가 있다.

그래서 본 발명자들은 일본 특허 출원 2011-144328에 있어서 간편한 방법에 의해 땜납 볼을 갖는 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도를 확보하는 것이 가능한 패키지 부품의 접합 방법을 제안하고 있다. 본 발명은 이 패키지 부품의 접합 방법에 적합하게 사용할 수 있는 열경화성 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 이하와 같은 열경화성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 열경화성 수지 조성물은 열경화성 수지 조성물로 이루어지며, 두께가 땜납 볼의 높이 치수에 대하여 20% 이상 90% 이하인 수지 조성물막을 형성하는 막 형성 공정과, 패키지 부품의 땜납 볼을 상기 수지 조성물막 중에 침지시켜서 상기 열경화성 수지 조성물을 상기 땜납 볼에 부착시키는 수지 조성물 부착 공정과, 상기 열경화성 수지 조성물이 부착된 패키지 부품을 실장 기판의 접합용 랜드 상에 탑재하는 탑재 공정과, 상기 패키지 부품이 탑재된 실장 기판을 가열함으로써 상기 땜납 볼을 용융시켜 상기 땜납 볼을 상기 실장 기판의 접합용 랜드에 접합하는 리플로우 공정을 구비하는 패키지 부품의 접합 방법에 사용하는 열경화성 수지 조성물로서, 에폭시 수지와 유기산과 틱소제를 함유하고, 상기 에폭시 수지는 다이머산형 에폭시 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물은 에폭시 수지 경화제를 더 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물은 단관능 글리시딜기 함유 화합물을 더 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물에 있어서는 두께가 0.2㎜인 막을 형성했을 경우에 있어서의 점성력(tack force)이 2N/㎡ 이상 14N/㎡ 이하이고, 온도 40℃에 있어서의 점도가 20㎩·s 이상 3000㎩·s 이하이며, 온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온했을 경우에 있어서의 최저 점도가 1㎩·s 이하이고, 또한 온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온한 후의 땜납 융점에 있어서의 점도가 10000㎩·s 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 패키지 부품의 접합 방법에 있어서는 이하 설명하는 바와 같이 간편한 방법에 의해 땜납 볼을 갖는 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도를 확보하는 것이 가능해진다.

즉, 본 발명에 관한 패키지 부품의 접합 방법에 있어서는 땜납 볼을 갖는 패키지 부품을 실장 기판에 탑재하기 전에 상기 패키지 부품의 땜납 볼을 소정 두께의 수지 조성물막 중에 침지시켜서 열경화성 수지 조성물을 상기 땜납 볼에 부착시키고 있다. 이와 같이 함으로써 상기 패키지 부품의 땜납 볼에만 상기 열경화성 수지 조성물을 부착시킬 수 있고, 상기 열경화성 수지 조성물의 부착량을 균일하게 할 수도 있다. 그 때문에 상기 패키지 부품에 있어서의 상기 열경화성 수지 조성물의 부착량이 지나치게 많기 때문에 패키지 부품을 수지 조성물막으로부터 떼어낼 수 없다는 문제가 발생할 우려는 없고, 한편으로 상기 패키지 부품에 있어서의 상기 열경화성 수지 조성물의 부착량이 지나치게 적기 때문에 상기 패키지 부품과 상기 실장 기판의 접합 강도를 확보할 수 없다는 문제가 발생할 우려는 없다.

또한, 본 발명에 관한 패키지 부품의 접합 방법에 있어서는 상기 열경화성 수지 조성물이 부착된 패키지 부품을 상기 실장 기판에 탑재한 후에 리플로우 공정을 행하고 있다. 이와 같이 리플로우 공정에서의 열을 이용하여 상기 열경화성 수지 조성물을 상기 땜납 볼에 웨트 스프레딩(wet spreading)함과 아울러 상기 열경화성 수지 조성물이 웨트 스프레딩 후에는 상기 열경화성 수지 조성물을 경화시킴으로써 상기 패키지 부품과 상기 실장 기판의 접합 강도를 확보할 수 있다.

이와 같이 해서 언더필재 등을 사용하여 접합 부분을 보강하지 않는 경우에도 간편한 방법에 의해 땜납 볼을 갖는 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도를 확보하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명자들은 본 발명에 관한 패키지 부품의 접합 방법에 있어서는 리플로우 공정에 있어서 열경화성 수지 조성물에 과도한 열 이력이 걸리는 경우에는 상기 패키지 부품과 상기 실장 기판의 접합 강도를 확보할 수 없어진다는 과제를 발견했다. 그리고 이 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 한 결과 리플로우 공정에 있어서 열경화성 수지 조성물에 과도한 열 이력이 걸리는 경우에도 상기 패키지 부품과 상기 실장 기판의 접합 강도를 확보할 수 있는 열경화성 수지 조성물을 발명하기에 이르렀다.

본 발명에 의하면 리플로우 공정에 있어서 열경화성 수지 조성물에 과도한 열 이력이 걸리는 경우에도 상기 패키지 부품과 상기 실장 기판의 접합 강도를 확보할 수 있고, 상기 패키지 부품의 접합 방법에 적합하게 사용할 수 있는 열경화성 수지 조성물을 제공한다.

도 1은 본 발명에 사용하는 패키지 부품 및 수지 조성물막을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 있어서 패키지 부품의 땜납 볼을 수지 조성물막에 침지한 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 있어서 열경화성 수지 조성물을 부착시킨 패키지 부품을 실장 기판에 탑재하기 전의 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 있어서 열경화성 수지 조성물을 부착시킨 패키지 부품을 실장 기판에 탑재하고, 리플로우 공정을 실시한 후의 상태를 나타내는 개략도이다.

우선 본 발명에 관한 패키지 부품의 접합 방법의 실시형태를 도면에 의거해서 설명한다. 도 1~도 4는 본 발명에 관한 패키지 부품의 접합 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 관한 패키지 부품의 접합 방법은 도 1~도 4에 나타내는 바와 같이 땜납 볼(11)을 갖는 패키지 부품(1)을 실장 기판(2)에 접합시키는 패키지 부품의 접합 방법이며, 이하 설명하는 막 형성 공정, 수지 조성물 부착 공정, 탑재 공정, 및 리플로우 공정을 구비하는 방법이다.

패키지 부품(1)은 땜납 볼(11)을 갖는 패키지 부품이며, 패키지 기판(12)의 한쪽 면에 있어서의 랜드(13) 상에 땜납 볼(11)을 갖는 것이다. 상기 땜납 볼의 직경은 특별히 한정되지 않지만 예를 들면 0.1㎜ 이상 0.8㎜ 이하인 것이 바람직하고, 0.2㎜ 이상 0.7㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 땜납 볼의 직경이 상기 하한 미만인 경우에는 땜납 볼이 지나치게 작기 때문에 패키지 부품을 실장 기판에 접합하는 것이 곤란해지는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하는 경우에는 땜납 볼에 의한 접합만으로도 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도를 확보할 수 있기 때문에 본 발명의 패키지 부품의 접합 방법을 채용할 필요는 없다. 또한, 상기 땜납 볼의 피치는 특별히 한정되지 않지만 0.2㎜ 이상 1.5㎜ 이하인 것이 바람직하고, 0.4㎜ 이상 1.3㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 땜납 볼의 피치가 상기 하한 미만인 경우에는 패키지 부품을 실장하는 것이 곤란할 뿐만 아니라 열경화성 수지 조성물의 부착량의 제어가 어렵기 때문에 과도한 부착에 의한 땜납 볼의 접합 불량이 되기 쉬운 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하는 경우에는 땜납 볼에 의한 접합만으로도 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도를 확보할 수 있기 때문에 패키지 부품의 접합 방법을 채용할 필요는 없다.

패키지 부품(1)의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 패키지 부품(1)의 한 변의 길이가 5㎜ 이상 30㎜ 이하가 되는 크기인 것이 바람직하다. 또한, 패키지 부품(1)당 땜납 볼의 수는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 200개 이상 1000개 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 사용하는 땜납은 특별히 한정되지 않고, 공지의 땜납을 적당하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 사용하는 땜납의 융점도 특별히 한정되지 않지만 통상은 130℃ 이상 250℃ 이하인 것이 바람직하다.

막 형성 공정에 있어서는 도 1에 나타내는 바와 같이 두께(T)가 땜납 볼의 높이 치수(H)에 대하여 20% 이상 90% 이하인 수지 조성물막(3)을 형성한다. 수지 조성물막의 두께(T)가 상기 하한 미만에서는 패키지 부품에 부착되는 열경화성 수지 조성물의 부착량이 부족하기 때문에 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도가 불충분하게 되고, 한편 상기 상한을 초과하면 패키지 부품에 부착되는 열경화성 수지 조성물의 부착량이 지나치게 많기 때문에 패키지 부품을 수지 조성물막으로부터 뗄 수 없다는 문제가 생길 우려가 있다.

수지 조성물막(3)을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만 열경화성 수지 조성물을 지지체(4) 상에 도포함으로써 도 1에 나타내는 바와 같은 수지 조성물막(3)을 형성하는 방법을 채용할 수 있다. 이와 같은 경우에 사용하는 도포 장치로서는, 예를 들면 롤 코터, 커튼 코터, 스프레이 코터, 딥 코터, 바 코터, 애플리케이터, 스크린 인쇄기, 다이 코터, 립 코터, 콤마 코터, 그라비어 코터를 들 수 있다. 이들 중에서도 막두께의 균일성 및 칩 마운트 장치로의 적용의 용이함이라는 관점으로부터 롤 코터, 다이 코터가 보다 바람직하고, 롤 코터가 특히 바람직하다.

수지 조성물 부착 공정에 있어서는 도 2에 나타내는 바와 같이 패키지 부품(1)이 땜납 볼(11)을 수지 조성물막(3) 중에 침지시켜서 열경화성 수지 조성물을 땜납 볼(11)에 부착시킨다.

패키지 부품(1)의 땜납 볼(11)을 수지 조성물막(3) 중에 침지시키는 경우에는 땜납 볼(11)이 지지체(4)에 접촉하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 수지 조성물막(3)의 두께가 균일하기 때문에 땜납 볼(11)에 부착하는 열경화성 수지 조성물의 부착량을 균일하게 할 수 있다.

탑재 공정에 있어서는 도 3에 나타내는 바와 같이 열경화성 수지 조성물(31)이 부착된 패키지 부품(1)을 실장 기판(2)의 접합용 랜드(21) 상에 탑재한다.

실장 기판(2)은 절연 기재(22)와 절연 기재(22) 상에 형성된 접합용 랜드(21)를 구비하는 것이다. 그리고 이 접합용 랜드(21) 상에 패키지 부품(1) 등 각종 부품을 탑재한다.

탑재 공정에 사용하는 장치로서는 공지의 칩 마운트 장치를 적당하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는 탑재 공정 전에 수지 조성물 부착 공정을 실시할 필요가 있다. 그 때문에 탑재 공정에 사용하는 장치로서는 부품을 픽업하고나서 실장 기판(2)에 탑재하기까지의 사이에 수지 조성물 부착 공정을 실시하는 것이 가능한 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

접합용 랜드(21)의 재질로서는 공지의 도전성 재료(구리, 은 등)를 적당하게 사용할 수 있다. 또한, 절연 기재(22)로서는 공지의 절연 기재(유리 에폭시 기재, 폴리이미드 기재 등)를 적당하게 사용할 수 있다.

리플로우 공정에 있어서는 패키지 부품(1)이 탑재된 실장 기판(2)을 가열함으로써 땜납 볼(11)을 용융시켜 도 4에 나타내는 바와 같이 땜납 볼(11)을 실장 기판의 접합용 랜드(21)에 접합한다.

리플로우 공정에 사용하는 장치로서는 공지의 리플로우로를 적당하게 사용할 수 있다.

리플로우 공정에 있어서의 가열 온도는 땜납의 융점에 따라 다르기 때문에 한정되지 않지만, 예를 들면 땜납의 융점보다 10℃ 이상 높은 것이 바람직하고, 땜납의 융점보다 15℃ 이상 높은 것이 보다 바람직하다.

리플로우 공정에 있어서의 승온 속도는 0.2℃/초 이상 2.0℃/초 이하인 것이 바람직하고, 0.4℃/초 이상 1.8℃/초 이하인 것이 보다 바람직하다. 승온 속도가 상기 하한 미만에서는 땜납이 용융하기 전에 열경화성 수지 조성물(32)이 경화되어버릴 우려가 있고, 한편 상기 상한을 초과하면 열경화성 수지 조성물(32)의 웨트 스프레딩이 불충분하게 되는 경향이 있다.

이상과 같은 실시형태에 의하면 다음과 같은 효과가 얻어진다.

즉, 패키지 부품(1)이 땜납 볼(11)에만 열경화성 수지 조성물(31)을 부착시킬 수 있고, 열경화성 수지 조성물(31)의 부착량을 균일하게 할 수도 있다. 그 때문에 패키지 부품(1)에 있어서의 열경화성 수지 조성물(31)의 부착량이 지나치게 많기 때문에 패키지 부품(1)을 수지 조성물막(3)으로부터 뗄 수 없다는 문제가 생길 우려는 없고, 한편 패키지 부품(1)에 있어서의 열경화성 수지 조성물(31)의 부착량이 지나치게 적기 때문에 패키지 부품(1)과 실장 기판(2)의 접합 강도를 확보할 수 없다는 문제가 생길 우려는 없다.

또한, 리플로우 공정에서의 열을 이용해서 도 3에 나타내는 바와 같이 패키지 부품(1)이 땜납 볼(11)에 부착된 부착 후의 열경화성 수지 조성물(31)을 땜납 볼(11)에 웨트 스프레딩을 행함과 아울러 열경화성 수지 조성물(31)이 웨트 스프레딩된 후에는 열경화성 수지 조성물(31)을 경화시켜서 도 4에 나타내는 바와 같은 경화 후의 열경화성 수지 조성물(32)로 함으로써 패키지 부품(1)과 실장 기판(2)의 접합 강도를 확보할 수 있다.

이와 같이 해서 언더필재 등을 사용하여 접합 부분을 보강하지 않는 경우에도 간편한 방법에 의해 땜납 볼(11)을 갖는 패키지 부품(1)과 실장 기판(2)의 접합 강도를 확보하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 상기 탑재 공정 전에 실장 기판(2)의 접합용 랜드(21) 상에 솔더 페이스트(도시하지 않음)를 인쇄하는 솔더 페이스트 인쇄 공정을 더 실시해도 좋다. 이와 같은 인쇄 공정에 의해 땜납 볼(11)을 갖는 패키지 부품(1)과 실장 기판(2)의 접합 강도를 더 향상시킬 수 있다.

이와 같은 경우에 사용하는 솔더 페이스트로서는 공지의 솔더 페이스트를 적당하게 사용할 수 있다.

이어서 본 발명의 열경화성 수지 조성물에 관하여 설명한다. 즉, 본 발명의 열경화성 수지 조성물은 상기 패키지 부품의 접합 방법에 사용하는 열경화성 수지 조성물이며, 에폭시 수지와 유기산과 틱소제를 함유하고, 또한 상기 에폭시 수지는 다이머산형 에폭시 수지를 함유하는 것이다.

본 발명에 사용하는 에폭시 수지는 다이머산형 에폭시 수지를 함유할 필요가 있다. 다이머산형 에폭시 수지로서는 에폭시 수지와 다이머산의 중축합물 등을 들 수 있고, 예를 들면 MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION제의 jER872, Nippon Steel Chemical Co., Ltd.제의 YD-171, YD-172를 들 수 있다. 열경화성 수지 조성물이 상기 다이머산형 에폭시 수지를 함유하지 않는 경우에는 리플로우 공정에 있어서 열경화성 수지 조성물에 과도한 열 이력이 걸리는 경우에 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도를 확보할 수 없다.

상기 다이머산형 에폭시 수지의 함유량으로서는 열경화성 수지 조성물 100질량%에 대하여 5질량% 이상 30질량% 이하인 것이 바람직하고, 10질량% 이상 20질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 다이머산형 에폭시 수지의 함유량이 상기 하한 미만에서는 리플로우 공정에 있어서 열경화성 수지 조성물에 과도한 열 이력이 걸리는 경우의 접합 강도가 저하되는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면 열경화성 수지 조성물에 의해 땜납 접합이 저해되기 쉬워져 땜납 볼에 의한 접합을 하기 어려워지는 경향이 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 다이머산형 에폭시 수지와 이외의 에폭시 수지를 병용하는 것이 바람직하다.

상기 다이머산형 이외의 에폭시 수지로서는 공지의 에폭시 수지를 적당하게 사용할 수 있다. 상기 다이머산형 이외의 에폭시 수지로서는, 예를 들면 비스페놀A형, 비스페놀F형, 비페닐형, 나프탈렌형, 크레졸노볼락형, 페놀노볼락형, 에스테르형 등의 에폭시 수지를 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. 또한, 이들 에폭시 수지는 상온에서 액상인 것을 함유하는 것이 바람직하고, 상온에서 고형인 것을 사용할 경우에는 상온에서 액상인 것과 병용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 에폭시 수지형 중에서도 경화물이 낙하 충격에 대하여 유효하고, 또한 땜납의 융점 시까지에 있어서의 리플로우 처리 과정에 있어서 웨트 스프레딩성이 양호한 관점으로부터 나프탈렌형, 액상 비스페놀A형, 액상 비스페놀F형, 액상 수첨 타입의 비스페놀A형이 바람직하다.

상기 다이머산형 이외의 에폭시 수지의 함유량으로서는 열경화성 수지 조성물 100질량%에 대하여 20질량% 이상 80질량% 이하인 것이 바람직하고, 30질량% 이상 60질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 에폭시 수지의 함유량이 상기 하한 미만에서는 패키지 부품을 고착시키기 위해서 충분한 강도가 얻어지지 않기 때문에 낙하 충격에 대한 내성이 저하하는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면 열경화성 수지 조성물 중의 유기산 및 틱소제의 함유량이 감소하고, 에폭시 수지를 경화시키는 속도가 지연됨과 아울러 리플로우 과정에 있어서 패키지 부품이 위치 어긋남을 일으켜 도통 불량이 되기 쉬운 경향이 있다.

본 발명에 사용하는 유기산으로서는 공지의 유기산을 적당하게 사용할 수 있다. 이와 같은 유기산 중에서도 에폭시 수지와의 용해성이 우수하다는 관점 및 보관 중에 있어서 결정의 석출이 일어나기 어렵다는 관점으로부터 알킬렌기를 갖는 이염기산을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 알킬렌기를 갖는 이염기산으로서는, 예를 들면 아디프산, 2,5-디에틸아디프산, 2,4-디에틸글루타르산, 2,2-디에틸글루타르산, 3-메틸글루타르산, 2-에틸-3-프로필글루타르산, 세바스산을 들 수 있다. 이들 중에서도 아디프산이 바람직하다.

상기 유기산의 함유량으로서는 열경화성 수지 조성물 100질량%에 대하여 1질량% 이상 25질량% 이하인 것이 바람직하고, 5질량% 이상 20질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 유기산의 함유량이 상기 하한 미만에서는 에폭시 수지를 경화시키는 속도가 지연됨으로써 경화 불량이 되는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면 열경화성 수지 조성물을 경화시켜서 이루어지는 경화막의 절연 신뢰성이 저하되는 경향이 있다.

본 발명에 사용하는 틱소제로서는 공지의 틱소제를 적당하게 사용할 수 있다. 이와 같은 틱소제로서는, 예를 들면 지방산 아마이드, 수첨 피마자유를 들 수 있다. 이들 중에서도 패키지 부품의 땜납 볼에 열경화성 수지 조성물을 부착시켜서 상기 부품을 접합용 랜드 상에 탑재했을 때의 부착성의 관점으로부터 지방산 아마이드가 바람직하다.

상기 틱소제의 함유량으로서는 열경화성 수지 조성물 100질량%에 대하여 0.5질량% 이상 10질량% 이하인 것이 바람직하고, 1질량% 이상 5질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 틱소제의 함유량이 상기 하한 미만에서는 틱소성이 얻어지지 않고, 패키지 부품의 땜납 볼을 수지 조성물막 중에 침지했을 때 열경화성 수지 조성물이 충분히 부착되지 않을 뿐만 아니라 접합용 랜드 상에 탑재했을 때의 상기 부품의 부착력도 저하되는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면 열경화성 수지 조성물이 땜납 볼 상에 웨트 스프레딩되기 어려워져 경화막의 절연 신뢰성이 저하되는 경향이 있다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물은 단관능 글리시딜기 함유 화합물을 더 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명의 열경화성 수지 조성물에 있어서는 상기 에폭시 수지의 일부 대신에 이와 같은 단관능 글리시딜기 함유 화합물을 사용함으로써 열경화성 수지 조성물의 경화성 등의 여러 가지 특성을 유지하면서 열경화성 수지 조성물에 있어서의 점도를 보다 적합한 범위로 조정할 수 있다.

본 발명에 사용하는 단관능 글리시딜기 함유 화합물로서는 공지의 단관능 글리시딜기 함유 화합물을 적당하게 사용할 수 있다. 이와 같은 단관능 글리시딜기 함유 화합물로서는, 예를 들면 메틸글리시딜에테르, 에틸글리시딜에테르, 부틸글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 데실글리시딜에테르, 스테아릴글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, 2-메틸옥틸글리시딜에테르, 메톡시폴리에틸렌글리콜모노글리시딜에테르, 에톡시폴리에틸렌글리콜모노글리시딜에테르, 부톡시폴리에틸렌글리콜모노글리시딜에테르, 페녹시폴리에틸렌글리콜모노글리시딜에테르, p-tert-부틸페닐글리시딜에테르, sec-부틸페닐글리시딜에테르, n-부틸페닐글리시딜에테르, 페닐페놀글리시딜에테르, 크레실글리시딜에테르, 디브로모크레실글리시딜에테르를 들 수 있다. 이들 단관능 글리시딜기 함유 화합물은 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. 또한, 이들 단관능 글리시딜기 함유 화합물 중에서도 점도를 조정하기 용이한 관점으로부터 페닐글리시딜에테르가 특히 바람직하다.

상기 단관능 글리시딜기 함유 화합물을 사용하는 경우 그 함유량으로서는 열경화성 수지 조성물 100질량%에 대하여 5질량% 이상 50질량% 이하인 것이 바람직하고, 10질량% 이상 40질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 단관능 글리시딜기 함유 화합물의 함유량이 상기 하한 미만에서는 열경화성 수지 조성물의 점도를 조정한다는 효과가 얻어지기 어려운 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면 열경화성 수지 조성물의 경화성 등의 여러 가지 특성이 저하되는 경향이 있다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물은 에폭시 수지 경화제를 더 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용하는 에폭시 수지경화제로서는 적당히 공지의 경화제를 사용할 수 있고, 예를 들면 이하와 같은 것을 사용할 수 있다.

잠재성 경화제로서는, 예를 들면 노바큐어 HX-3722, HX-3721, HX-3748, HX-3088, HX-3613, HX-3921HP, HX-3941HP(ASAHI KASEI EPOXY LTD.제, 상품명)를 들 수 있다.

지방족 폴리아민계 경화제로서는, 예를 들면 후지큐어 FXR-1020, FXR-1030, FXR-1050, FXR-1080(FUJIKASEI KOGYO CO., LTD.제, 상품명)을 들 수 있다.

에폭시 수지 아민 아닥트계 경화제로서는, 예를 들면 아미큐어 PN-23, PN-F, MY-24, VDH, UDH, PN-31, PN-40(Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc.제, 상품명), EH-3615S, EH-3293S, EH-3366S, EH-3842, EH-3670S, EH-3636AＳ, EH-4346S(ADEKA CORPORATION제, 상품명)를 들 수 있다.

이미다졸계 경화 촉진제로서는, 예를 들면 2P4MHZ, 2MZA, 2PZ, C11Z, C17Z, 2E4MZ, 2P4MZ, C11Z-CNS, 2PZ-CNZ(이상, 상품명)를 들 수 있다.

상기 에폭시 수지 경화제의 함유량으로서는 열경화성 수지 조성물 100질량%에 대하여 0.5질량% 이상 10질량% 이하인 것이 바람직하고, 1.5질량% 이상 8질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 경화제의 함유량이 상기 하한 미만에서는 열경화성 수지를 경화시키는 속도가 지연되기 쉬운 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면 반응성이 빨라져 열경화성 수지 조성물의 사용 시간이 짧아지는 경향이 있다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물은 필요에 따라서 상기 에폭시 수지, 상기 유기산, 상기 틱소제, 상기 단관능 글리시딜기 함유 화합물 및 상기 에폭시 수지 경화제 이외에 계면활성제, 커플링제, 소포제, 분말 표면 처리제, 반응 억제제, 침강 방지제 등의 첨가제를 함유하고 있어도 좋다. 이들 첨가제의 함유량으로서는 열경화성 수지 조성물 100질량%에 대하여 0.01질량% 이상 10질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.05질량% 이상 5질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 첨가제의 함유량이 상기 하한 미만에서는 각각의 첨가제의 효과를 나타내기 어려워지는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면 열경화성 수지 조성물에 의한 접합 강도가 저하되는 경향이 있다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물에 있어서는 두께가 0.2㎜인 막을 형성했을 경우에 있어서의 점성력이 2N/㎡ 이상 14N/㎡ 이하인 것이 바람직하고, 4N/㎡ 이상 12N/㎡ 이하인 것이 보다 바람직하다. 점성력이 상기 하한 미만에서는 패키지 부품을 랜드 상에 탑재했을 때 일시적으로 유지력이 저하되기 때문에 리플로우 공정 중에 위치 어긋남이 일어나기 쉬울 뿐만 아니라 열경화성 수지 조성물의 땜납 볼로의 부착량이 불충분해지기 때문에 충분한 접합 강도를 확보할 수 없게 되는 경향이 있고, 한편 상기 상한을 초과하면 패키지 부품에 열경화성 수지 조성물을 부착시키는 경우에 있어서 패키지 부품을 수지 조성물막으로부터 뗄 수 없다는 문제가 생기기 쉬워진다. 또한, 점성력은 JIS-Z3284에 기재된 방법에 의거해서 측정할 수 있고, 구체적으로는 점성력 시험기(마르코사제, 상품명 「TK-1」) 및 직경이 5.1㎜인 테스트 프로브를 사용하여 측정할 수 있다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물에 있어서는 온도 40℃에 있어서의 점도(레오미터 점도)가 20㎩·s 이상 3000㎩·ｓ이하인 것이 바람직하다. 온도 40℃에 있어서의 점도가 20㎩·ｓ 미만에서는 패키지 부품을 랜드 상에 탑재했을 때 일시적으로 유지력이 저하되기 때문에 리플로우 공정 중에 위치 어긋남을 일으키기 쉬울 뿐만 아니라 열경화성 수지 조성물의 땜납 볼로의 부착량이 불충분해지기 때문에 충분한 접합 강도를 확보할 수 없게 되는 경향이 있고, 한편 3000㎩·ｓ를 초과하면 패키지 부품에 열경화성 수지 조성물을 부착시킬 경우에 있어서 패키지 부품을 수지 조성물막으로부터 뗄 수 없다는 문제가 발생하기 쉬워진다. 또한, 열경화성 수지 조성물의 핸들링성, 및 땜납 볼을 갖는 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도의 관점으로부터 온도 40℃에 있어서의 점도는 50㎩·ｓ 이상 1000㎩·ｓ 이하인 것이 보다 바람직하고, 100㎩·ｓ 이상 500㎩·ｓ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서의 점도는 점탄성 측정 장치에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는 레오미터(HAAKE사제, 상품명 「MARS-Ⅲ」)를 사용하여 소정의 조건에 의해 점도를 측정할 수 있다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물에 있어서는 온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온했을 경우에 있어서의 최저 점도가 1㎩·ｓ 이하인 것이 바람직하다. 최저 점도가 1㎩·ｓ보다 높은 경우에서는 땜납 볼로의 열경화성 수지 조성물의 웨트 스프레딩이 불충분하게 되는 경향이 있다. 또한, 땜납 볼로의 열경화성 수지 조성물의 웨트 스프레딩의 관점으로부터 최저 점도가 0.1㎩·ｓ 이상 1㎩·ｓ 미만인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물에 있어서는 온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온한 후의 땜납의 융점에 있어서의 점도가 10000㎩·ｓ 이상인 것이 바람직하다. 점도가 10000㎩·ｓ 이상이면 열경화성 수지 조성물이 충분히 경화되어 있다고 판단할 수 있다. 또한, 이와 같이 해서 땜납의 융점에 있어서의 점도를 측정할 경우 점도를 안정되게 측정하기 위해서 열경화성 수지 조성물의 온도를 소정 시간(예를 들면, 10분간) 일정하게 유지한 후에 측정해도 좋다.

본 발명의 열경화성 수지 조성물에 있어서는 온도 25℃에 있어서의 브룩필드 점도(BF 점도)가 0.8×10³m㎩·ｓ 이상 100×10³m㎩·ｓ 이하인 것이 바람직하다. 땜납 볼을 갖는 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도의 관점으로부터는 온도 25℃에 있어서의 BF 점도는 0.8×10³m㎩·ｓ 이상 5×10³m㎩·ｓ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 열경화성 수지 조성물에 있어서는 틱소비는 특별히 제한되지 않지만 2 이상 4.5 이하인 것이 바람직하다.

실시예

이어서 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 더 상세하게 설명하지만 본 발명은 이들 예에 의해 조금도 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 및 비교예에서 사용한 재료를 이하에 나타낸다.

에폭시 수지 A: 비스페놀A형 에폭시 수지, 상품명 「EPICLON EXA-830LVP」, ADEKA CORPORATION제

에폭시 수지 B: 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 상품명 「ARALDITE CY-184」, HUNTSMAN CORPORATION제

에폭시 수지 C: 다이머산형 반고형 에폭시 수지, 상품명 「jER872」, MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION제

에폭시 수지 D: 나프탈렌형 에폭시 수지, 상품명 「EPICLON HP-4032D」, DIC CORPORATION제

단관능 글리시딜기 함유 화합물: 페닐글리시딜에테르, 상품명 「데나콜 EX-141」, Nagase EleX.CO.,LTD.제

에폭시 수지 경화제: 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 상품명 「큐어졸 2P4MHZ」, SHIKOKU CHEMICAL CO.제

틱소제: 고급 지방산 폴리아마이드, 상품명 「타렌 ＶA-79」, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.제

유기산: 아디프산, Kanto Denka Kogyo Co., Ltd.제

계면활성제: 상품명 「BYK 361N」, BIG CHEMICAL JAPAN CORPORATION제

소포제: 상품명 「플로렌 AC-303」, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.제

[실시예 1]

에폭시 수지 A 40질량%, 에폭시 수지 B 10질량%, 에폭시 수지 C 10질량%, 단관능 글리시딜기 함유 화합물 30질량%, 에폭시 수지 경화제 1질량%, 틱소제 2질량%, 유기산 5질량%, 계면활성제 1질량% 및 소포제 1질량%를 용기에 투입하고, 그라인딩기를 사용하여 혼합해서 열경화성 수지 조성물을 얻었다.

그리고 얻어진 열경화성 수지 조성물을 지지체 상에 애플리케이터(100㎛용)로 도포해서 수지 조성물막을 얻었다. 얻어진 수지 조성물막의 두께는 0.2㎜이었다.

이어서 칩 마운트 장치(YAMAHA CORPORATION제, 상품명 「YV100Xg-F」)를 사용하여 BGA 패키지(크기: 17㎜×17㎜, 땜납 볼의 높이: 0.3㎜, 땜납 볼 피치: 0.5㎜, 땜납의 융점: 217℃, 땜납의 조성: 96.5Sn/3Ag/0.5Cu)를 픽업하고, BGA 패키지의 땜납 볼을 얻어진 수지 조성물막 중에 침지시켜서 열경화성 수지 조성물을 땜납 볼에 부착시켰다. 또한, 땜납 볼의 높이 치수 100%에 대한 수지 조성물막의 두께의 비율은 67%이다. 그 후 열경화성 수지 조성물이 부착된 BGA 패키지를 실장 기판의 접합용 랜드 상에 탑재했다.

이어서 BGA 패키지를 탑재한 실장 기판을 리플로우로(TAMURA Corporation제, 상품명 「TNP」)에서 온도 240℃로 가열함으로써 땜납 볼을 용융시켜 BGA 패키지와 실장 기판을 접합했다.

[실시예 2~4]

표 1에 나타내는 조성에 따라 각 재료를 배합한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 해서 열경화성 수지 조성물을 얻었다. 또한, 얻어진 열경화성 수지 조성물을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 해서 BGA 패키지와 실장 기판을 접합했다.

[비교예 1~6]

표 2에 나타내는 조성에 따라 각 재료를 배합한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 해서 열경화성 수지 조성물을 얻었다. 또한, 얻어진 열경화성 수지 조성물을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 해서 BGA 패키지와 실장 기판을 접합했다.

<열경화성 수지 조성물 및 패키지 부품의 접합 부분의 평가>

열경화성 수지 조성물의 성능(점성력, 레오미터 점도, BF 점도, 틱소비), 패키지 부품의 탑재 시의 작업성 및 패키지 부품과 실장 기판의 접합 부분의 성능(저항값, 낙하 충격 횟수)을 이하와 같은 방법으로 평가 또는 측정했다. 얻어진 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다. 또한, 비교예 4 및 비교예 6에 대해서는 패키지 부품의 탑재 시의 작업성이 불합격이었기 때문에 패키지 부품과 실장 기판의 접합 부분의 성능은 측정할 수 없었다.

(i) 브룩필드 점도(BF 점도)

브룩필드사제의 점도계 RVT형을 사용하여 스핀들 회전수 50rpm에서 온도 25℃에 있어서의 열경화성 수지 조성물의 BF 점도를 측정했다.

(ⅱ) 틱소비

브룩필드사제의 점도계 RVT형을 사용하여 스핀들 회전수 5rpm에서 온도 25℃에 있어서의 열경화성 수지 조성물의 BF 점도(η5) 및 스핀들 회전수 50rpm에서 온도 25℃에 있어서의 열경화성 수지 조성물의 BF 점도(η50)를 각각 측정했다. 그리고 이들의 측정값으로부터 틱소비(η5/η50)를 산출했다.

(ⅲ) 점성력

점성력 시험기(마르코사제, 상품명 「TK-1」) 및 직경이 5.1㎜인 테스트 프로브를 사용하여 JISZ3284에 의거하여 수지 조성물막(두께: 0.2㎜)의 점성력을 측정했다.

(ⅳ) 레오미터 점도

레오미터(HAAKE사제, 상품명 「MARS-Ⅲ」)를 사용하여 온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온하면서 열경화성 수지 조성물의 점도를 측정했다. 얻어진 결과로부터 온도 40℃에 있어서의 점도, 온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온했을 경우에 있어서의 최저 점도 및 승온 후의 땜납의 융점에 있어서의 점도를 구했다.

(ⅴ) 패키지 부품의 탑재 시의 작업성

칩 마운트 장치(YAMAHA CORPORATION제, 상품명 「YV100Xg-F」)를 사용하여 패키지 부품의 땜납 볼을 수지 조성물막 중에 침지시킨 후에 수지 조성물막으로부터 패키지 부품을 떼어내는 것이 가능한지 아닌지를 평가했다. 수지 조성물막으로부터 패키지 부품을 떼어낼 수 있는 경우에는 「합격」이라고 판정하고, 수지 조성물막으로부터 패키지 부품을 벗길 수 없는 경우에는 「불합격」이라고 판정했다.

(ⅵ) 저항값

디지털 멀티미터(AGILENT TECHNOLOGIES,INC.제, 상품명 「34401A」)를 사용하여 패키지 부품과 실장 기판의 접합 부분에 있어서의 저항값을 측정했다. 또한, 저항값이 1000㏁ 이상이 된 것에 관해서는 「측정 불가」라고 판정했다.

(ⅶ) 리플로우 2회 후의 저항값

열경화성 수지 조성물을 사용하고, BGA 패키지를 탑재한 실장 기판을 리플로우로(TAMURA Corporation제, 상품명 「TNP」)에서 2회 연속으로 가열(온도: 240℃)함으로써 땜납 볼을 용융시켜 BGA 패키지와 실장 기판을 접합한 것을 시료로 했다. 얻어진 시료에 대해서 상기 기재된 저항값의 측정 방법과 마찬가지의 방법에 의해 저항값을 측정했다.

(ⅷ) 낙하 충격 회수

패키지 부품을 실장 기판에 접합한 것을 시료로 해서 다음과 같이 해서 낙하 충격 회수를 측정했다. 즉, 지그에 시료를 고정하고, 도통배선(저항값 측정용)을 접속함과 아울러 디지털 멀티미터AGILENT TECHNOLOGIES,INC.제, 상품명 「34401A」)를 사용하여 초기 저항값을 측정했다. 그리고 시료를 높이 100㎝에서 낙하시켜서 충격을 부여하고 있는 동안의 저항값을 측정한다는 작업을 반복했다. 낙하 중의 저항값이 초기 저항값의 4배가 될 때까지의 횟수를 낙하 충격 횟수라고 했다. 또한, 상기 저항값이 1000㏁ 이상인 것에 관해서는 「측정 불가」라고 판정했다.

표 1 및 표 2에 나타내는 결과로부터도 명백한 바와 같이 본 발명의 열경화성 수지 조성물을 사용했을 경우(실시예 1~8)에는 리플로우 공정을 2회 연속으로 행하는 것과 같은 과도한 열 이력이 걸리는 경우에도 패키지 부품과 실장 기판의 접합 강도를 확보할 수 있는 것이 확인되었다. 이에 대하여 다이머산형 에폭시 수지를 함유하지 않는 열경화성 수지 조성물을 사용했을 경우(비교예 1~7)에는 리플로우 2회 후의 저항값이 측정 불가이며, 패키지 부품과 실장 기판의 접합이 확보 가능하지 않은 것이 확인되었다.

Claims (5)

1. 열경화성 수지 조성물로 이루어지고, 두께가 땜납 볼의 높이 치수에 대하여 20% 이상 90% 이하인 수지 조성물막을 형성하는 막 형성 공정과,
   패키지 부품의 땜납 볼을 상기 수지 조성물막 중에 침지시켜서 상기 열경화성 수지 조성물을 상기 땜납 볼에 부착시키는 수지 조성물 부착 공정과,
   상기 열경화성 수지 조성물이 부착된 패키지 부품을 실장 기판의 접합용 랜드 상에 탑재하는 탑재 공정과,
   상기 패키지 부품이 탑재된 실장 기판을 가열함으로써 상기 땜납 볼을 용융시켜 상기 땜납 볼을 상기 실장 기판의 접합용 랜드에 접합하는 리플로우 공정을 구비하고,
   언더필재를 사용하여 접합 부분을 보강하지 않는, 패키지 부품의 접합 방법에 사용하는 열경화성 수지 조성물로서:
   에폭시 수지와 유기산과 틱소제를 함유하고,
   상기 에폭시 수지는 다이머산형 에폭시 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,
   에폭시 수지 경화제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 조성물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   단관능 글리시딜기 함유 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 조성물.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   두께가 0.2㎜인 막을 형성했을 경우에 있어서의 점성력이 2N/㎡ 이상 14N/㎡ 이하이고,
   온도 40℃에 있어서의 점도가 20㎩·ｓ 이상 3000㎩·ｓ 이하이며,
   온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온했을 경우에 있어서의 최저 점도가 1㎩·ｓ 이하이고, 또한
   온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온한 후의 땜납 융점에 있어서의 점도가 10000㎩·ｓ 이상인 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 조성물.
5. 제 3 항에 있어서,
   두께가 0.2㎜인 막을 형성했을 경우에 있어서의 점성력이 2N/㎡ 이상 14N/㎡ 이하이고,
   온도 40℃에 있어서의 점도가 20㎩·ｓ 이상 3000㎩·ｓ 이하이며,
   온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온했을 경우에 있어서의 최저 점도가 1㎩·ｓ 이하이고, 또한
   온도 40℃로부터 땜납의 융점까지 0.1℃/초의 승온 속도로 승온한 후의 땜납 융점에 있어서의 점도가 10000㎩·ｓ 이상인 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 조성물.

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