KR100515747B1 - 전자부품용 내열성 접착테이프 - Google Patents

전자부품용 내열성 접착테이프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자부품에 사용되는 접착테이프에 관한 것으로서, 전자부품에 사용되는 전자부품용 내열성 접착테이프에 있어서 : 내열성 필름(10); 및 카르복실기가 포함된 NBR, 페놀 노블락 수지, 페놀 노블락 수지 경화제로 이루어지며, 상기 내열성 필름(10)의 적어도 한 면 위에 도포 건조되는 접착층(20); 및 접착층(20) 표면에 박리성 필름(30)을 라미네이션함으로써 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 접착력이 우수하고 반도체 장치의 리드프레임 주변의 부품간이나 기타 전자부품들의 접착시 충분한 내열성 및 신뢰성을 갖고 작업성, 경시 안정성이 우수한 전자부품용 내열성 테이프를 제공할 수 있게 된다.

Description

전자부품용 내열성 접착테이프{Heat-resistance adhesive tape for electronic components}
본 발명은 전자부품에 사용되는 접착테이프에 관한 것으로, 특히 반도체 장치를 구성하는 리드프레임 고정용 접착테이프로 사용할 수 있는 전자부품용 내열성 접착테이프에 관한 것이다.
여기서 반도체 리드프레임(Lead frame)이란 반도체칩과 외부회로를 연결하기 위한 합금 틀을 말하며, 이는 도선(Lead)역할과 버팀대(Frame)의 역할을 수행하는 것으로서, 반도체 칩에 전기를 공급하고 이를 지지해 주는 역할을 한다.
리드프레임 고정용 접착테이프는 리드프레임의 리드를 고정하여 리드프레임 자체 및 반도체 조립공정 전체의 생산성 및 수율 향상을 목적으로 사용되며, 일반적으로 리드프레임 제조자에 의하여 리드프레임 상에 부착되고 반도체기구의 제조자에게 이송되어 반도체칩을 탑제한 후에 수지로 밀봉하게 되므로, 접착테이프는 반도체 기구의 패키지 내에 통합되게 된다. 따라서, 리드프레임 고정용 접착테이프는 반도체 수준에서의 일반적인 신뢰성 및 테이핑 시의 작업성 등은 물론, 테이핑 후의 접착력 및 반도체 장치의 조립공정에서의 가열에 견딜 수 있는 충분한 내열성을 갖추어야 한다.
종래에는 이와 같은 용도에 사용되는 접착 테이프로 폴리이미드 필름과 같은 베이스 필름 상에 폴리아크릴로니트릴 수지, 폴리아크릴레이트 수지 또는 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 등의 합성고무계 수지가 단독으로 되어 있거나, 다른 수지로 변경 또는 다른 수지와 혼합되어 이루어진 접착제가 도포되고 코팅과 건조단계를 거쳐 B단계로 전환된 접착테이프가 사용되고 있으나, 이는 내열성이 충분하지 않고, 리드프레임 위에 접착 고정하기 위해 가해지는 열과 압력이 매우 높아 리드프레임에 테이핑 시 리드의 변형 등을 일으키는 문제점과 테이핑 장치 등의 금속재료를 손상시키는 문제점을 가지고 있다.
또한 최근 반도체 장치 내부에 있어서 다(多)핀화나 방열성의 확보로 인하여 패키지 구조가 복잡해지고 여기에 사용되는 접착테이프 등의 유기재료에 대해서도 그 전기적, 물리적 특성이나 취급 특성에 대한 요구가 엄격해 지고 있는 추세이므로, 충분한 내열성 및 신뢰성을 갖고 접착력, 작업성, 경시 안정성이 우수한 전자 부품용 테이프의 개발이 필요하다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 국내 특허공개번호 특1991-6438호 "접착테이프"가 공개된 바 있다. 그러나 상기 특허공개번호 특1991-6438호는 개선된 전류누출특성을 가진 전자부품용 접착테이프를 제공함에 주목적이 있으며 접착제의 성분을 일반적인 아크릴로니트릴/부타디엔 공중합체와 레졸형 페놀수지로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 카르복실기가 포함된 NBR(Acrylonitrile Butadiene Rubber), 페놀 노블락(novolac) 수지, 페놀 노블락 수지 경화제로 이루어지며, 상기 내열성 필름의 적어도 한 면 위에 도포 건조되는 접착층으로 이루어진 접착층을 내열성 필름에 도포 건조하여, 충분한 내열성 및 신뢰성을 갖고 접착력, 작업성, 경시 안정성이 우수한 전자부품용 테이프를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 카르복실기가 포함된 NBR, 페놀 노블락 수지, 페놀 노블락 수지 경화제로 이루어지며, 상기 내열성 필름의 적어도 한 면 위에 도포 건조되는 접착층으로 이루어진 접착층을 내열성 필름에 도포 건조하고, 접착층 상부면에 박리성 필름을 라미네이션함으로써 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자부품용 내열성 접착테이프의 단면도로서, 내열성 필름(10)의 한 면에 카르복실기가 포함된 NBR 및 페놀 노블락 수지로 이루어진 접착층(20)이 형성되어 있고, 이 상부면에 박리성 필름(30)을 라미네이션하여 이루어져 있는 것을 도시한 것이다.
내열성 필름(10)은 폴리이미드, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르, 폴리파라벤산 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 내열성 필름을 사용할 수 있으며, 내열성 필름의 두께는 두께가 지나치게 얇거나 두꺼운 경우에는 접착테이프의 테이핑 작업시 펀칭이 곤란하므로 10~100㎛, 바람직하게는 20~50㎛의 범위로 한다.
접착층(20)은 NBR 100중량에 대하여 페놀 노블락 수지 50~300 중량%의 비율로 되어있고 여기에 고무가황제, 페놀 노블락 수지 경화제 및 기타 첨가제가 포함되어 구성되어 있다.
상기의 카르복실기가 포함된 NBR은 중량 평균 분자량이 5,000~200,000, 바람직하게는 10,000~200,000의 분자량을 갖는 것으로, 아크릴로니트릴 함유율이 10~60 중량%, 바람직하게는 20~50 중량% 이며, 카르복실기 함유율이 1~8 중량% 인 것으로 한다. 이 때, 중량 평균 분자량이 5,000보다 낮으면 열안정성이 불량해지고, 또 200,000보다 높아지면 용매에 대한 용해성이 나빠지며 용액제조시 점도가 증가하여 작업성이 불량해지고, 접착력 또한 저하된다. 또 아크릴로니트릴 함량이 10 중량% 보다 낮은 경우 용매 용해성이 낮아지며, 60 중량% 보다 높아지면 전기절연성이 불량해진다. 그리고, NBR에 카르복실기가 1~8 중량% 포함되어 NBR과 페놀 노블락 수지가 화학반응을 하게 되어 NBR과 페놀 노블락 수지와의 결합이 용이하게 되므로 접착력이 좋아진다.
상기의 페놀 노블락 수지는 NBR 100중량에 대하여 50~300 중량%, 바람직하게 100~200 중량%를 첨가한다. 페놀 노블락 수지의 함량이 300 중량% 보다 클 경우 접착이 불가능할 정도로 접착력이 저하되며, 50 중량% 보다 작을 경우 접착력이 저하되고 라미네이트 가공성이 불량해진다. 페놀 노블락 수지의 분자량은 200~800인 것이 바람직하며, 링 앤드 볼 방법(ring and ball method)에 의해 측정된 연화점이 70~150℃ 인 것을 사용할 수 있다. 연화점이나 분자량이 낮은 것을 쓰게 되면 테이핑 작업중 접착층이 흘러서 테이핑 툴이나 리드프레임의 원하지 않은 곳까지 접착층이 번지게 되어 테이핑 툴의 고장과 리드프레임의 불량이 야기되며, 연화점이나 분자량이 너무 높은 경우 테이핑을 하기 위해 높은 온도를 가해야 하므로 적정온도를 유지하는 것이 중요하다.
상기의 고무가황제로 산화아연을 NBR에 대하여 3~20 중량% 첨가하고, 페놀 노블락 수지 경화제로 헥사메틸렌 테트라아민 또는 헥사메톡시 메틸멜라민을 사용하거나 헥사메틸렌 테트라아민과 헥사메톡시 메틸멜라민을 함께 사용하며, 페놀 노블락 수지 100중량에 대하여 1~30 중량% 첨가하여 사용할 수 있다. 언급된 경화제는 부족하거나 과다한 경우 내용제성, 내열성, 전기저항 등이 저하되며 두가지 경화제 모두 페놀 노블락 수지의 경화 뿐만 아니라 NBR의 가황 촉진제, 금속 재료와의 접착력 증가 등의 역할도 하기 때문에 매우 유용하다.
상기 유기입자 및 무기입자는 페놀 노블락 수지 100중량에 대하여 5~200 중량%, 바람직하게는 20~100 중량% 이다. 첨가제 비율이 5 중량% 보다 작을 경우 입자효과가 미미하며, 200 중량% 보다 클 경우에는 입자의 분산이 어려워(입자 응집 현상) 접착력이 감소하고, 접착테이프의 외관도 불균일해지며, 라미네이트 등의 가공성도 저하된다. 입자의 지름은 0.1~10㎛인 것을 사용하며, 입자의 지름이 0.1㎛ 이하 및 10㎛ 이상인 입자를 사용했을 경우 접착력이 감소한다. 유기입자로는 아크릴, 나일론, 실리콘 입자 등을 사용할 수 있고, NBR이나 페놀 노블락 수지에 분산이 쉽기 때문에 많은 함량을 첨가할 수 있는 장점이 있다. 무기입자로는 구형 실리카를 사용할 수 있으며, 입자의 분산성 향상을 위해 실란 커플링제를 페놀 노블락 수지 100중량에 대하여 3~6 중량% 를 사용할 수 있다.
이상의 조성으로 이루어진 접착층(20)은 점도가 100~2000 cps, 바람직하게는 200~1000 cps 이고, 내열성 필름(10) 위에 건조 후의 두께가 10~30㎛ 가 되도록 도포하고 80~200℃에서 3~10분 동안 경화한 후에 박리성 필름(30)을 붙이는 과정을 거쳐 원하는 내열성 접착테이프를 얻는다.
상기의 박리성 필름(30)은 두께가 10~200㎛, 바람직하게는 25~100㎛인 것이 사용되며, 사용가능한 박리성 필름으로는 폴리프로필렌, 불소수지계 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 및 경우에 따라서는 이들에 실리콘 수지로 박리성을 부여한 것을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 전자부품용 내열성 접착테이프의 실시예와 성능 시험 결과이다. (◎ : 매우 좋음, ○ : 좋음, △ : 열등, × : 적용 불가능)
<실시예 1>
중량 평균 분자량이 600이며 연화점이 107℃인 페놀 노블락 수지 200중량, 헥사메틸렌 테트라아민 20중량, 헥사메톡시 메틸멜라민 20중량, 산화 아연 20중량을 넣고 다음과 같은 조건의 NBR을 사용하여, 메틸에틸케톤 용제를 이용하여 용액의 점도를 200 ~ 1000 cps로 맞춘다. 이 접착제 액을 충분히 교반한 후 두께가 50㎛ 인 폴리이미드 필름 위에 건조 후의 두께가 20㎛가 되도록 도포하고, 건조(170℃, 3분)한 후, 두께가 38㎛인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 라미네이트하여, 접착테이프를 제조하였다.
<실시예 2>
중량 평균 분자량이 600이며 연화점이 107℃인 페놀 노블락 수지 200중량, 헥사메틸렌 테트라아민 20중량, 헥사메톡시 메틸멜라민 20중량을 넣고, 중량 평균 분자량이 100,000인 NBR(아크릴로니트릴 함유율 27 중량%, 카르복실기 함유율 4중량%)과 산화아연의 중량을 다음과 같이 하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.
<실시예 3>
중량 평균 분자량이 100,000인 NBR(아크릴로니트릴 함유율 27 중량%, 카르복실기 함유율 4중량%) 200중량에, 중량 평균 분자량이 600이며 연화점이 107℃인 페놀 노블락 수지 200중량, 산화아연 20중량을 넣고, 페놀 노블락 수지 경화제를 다음과 같이 하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다. (HMTA : 헥사메틸렌 테트라아민, HMMM : 헥사메톡시 메틸멜라민)
<실시예 4>
중량 평균 분자량이 100,000인 NBR(아크릴로니트릴 함유율 27 중량%, 카르복실기 함유율 4중량%) 200중량에, 중량 평균 분자량이 600이며 연화점이 107℃인 페놀 노블락 수지 200중량, 산화아연 20중량과 헥사메틸렌 테트라아민 20중량, 헥사메톡시 메틸멜라민 20중량을 넣고, 아크릴 입자를 다음과 같이 하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.
상기의 접착테이프의 성능 시험결과는 다음의 방법으로 평가하였다.
[접착력 평가]
130℃로 고정되어 있는 프레스 위에 동박을 얹어 놓고, 실시예 및 비교예에서 제조된 접착 테이프를 10 kg/m2 의 압력으로 1초간 압착한 후, 인장강도 시험기를 이용하여 180°PEEL 강도를 측정하였다.
[열 분해 온도 평가]
160℃ 열풍오븐에서 30분 동안 경화시킨 후 DUPONT V 4.1C 2200 모델 TGA 이용해 질소 분위기 하에서 측정하였다.
[절연저항]
JIS6471에 의거하여 온도 40℃, 상대습도 90%에서 96시간 동안 방치한 후에 절연저항을 측정하였다.
기타 용매용해성, 점도, 외관상태, 라미네이트 가공성, 펀칭성은 육안 및 현미경으로 관찰한 결과이다.
상기 실시예 1에서는 NBR의 구성 조건을 변화시킴에 따른 접착테이프의 성능을 평가한 결과이다. NBR의 중량 평균 분자량이 5,000미만인 경우 접착력 뿐만 아니라 열분해 온도도 저하되었으며, NBR의 중량 평 균분자량이 250,000일 때는 접착력 및 용매용해성이 저하되고, 점도 역시 접착테이프에 부적절하게 됨을 알 수 있다. 또한 아크릴로니트릴 함유율이 NBR에 대하여 7 중량% 일 때에도 접착력과 용매용해성이 매우 저하되었으며, 점도 역시 접착테이프에 부적절한 상태가 되었으며, 68 중량% 일 때에는 전기절연성이 1013이 되어 전기절연성이 불량해짐을 보여주고 있다. 그리고 카르복실기가 포함되지 않은 NBR의 경우 접착력이 저하되었음을 알 수 있다.
상기 실시예 2에서는 일정 중량의 페놀 노블락 수지에 대하여 NBR 중량을 변화시킴으로서 페놀 노블락 수지의 중량% 에 따른 접착테이프의 성능을 평가한 것이다. 실험 결과에서 볼 수 있듯이, 페놀 노블락 수지가 400 중량% 인 때는 접착력이 매우 감소하였으며, 50 중량% 보다 작을수록 접착력이 저하되고 라미네이트 가공성 및 펀칭성이 불량해졌다.
상기 실시예 3에서는 페놀 노블락 수지 경화제의 중량만을 변화시킴으로서 이에 따른 접착테이프의 성능을 평가한 것으로서, 경화제가 40 중량% 일 때 접착력이 매우 저하되었음을 알 수 있다.
상기 실시예 4에서는 유기입자 중 아크릴 입자의 중량 및 지름을 변화시킴으로서 이에 따른 접착테이프의 성능을 평가한 것이다. 실험 결과에서 볼 수 있듯이, 페놀 노블락 수지에 대한 유기입자가 100 중량% 이상인 경우 접착력을 비롯하여 점도, 외관상태 및 라미네이트 가공성 등이 불량해졌으며, 유기입자의 지름이 0.1㎛이하 및 10㎛이상인 경우 역시 접착력이 감소하고 외관 및 라미네이트 가공성이 저하되었다.
상기 실시예들에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 전자부품용 내열성 접착테이프는 일반적인 전자부품용 테이프로서의 가능 접착력이 600~700(g/cm), 열 분해온도가 280℃임에 비하여 접착력이 우수하고 충분한 내열성 및 신뢰성을 지니고 있기 때문에 반도체 장치의 리드프레임 주변의 부품 간 또는 기타 전자부품들의 접착시 안전하고 우수한 성능을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 가능한 실시예에 따른 전자부품용 내열성 접착테이프의 단면도로서, 내열성 필름(10)의 양 면에 카르복실기가 포함된 NBR, 페놀 노블락 수지, 페놀 노블락 수지 경화제, 고무가황제, 유기입자 및 무기입자로 이루어진 접착층(20)이 형성되어 있고, 각 접착층(20) 표면에 박리성 필름(30)을 라미네이션하여 이루어져 있는 것을 도시한 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 접착력이 우수하고 반도체 장치의 리드프레임 주변의 부품간이나 기타 전자부품들의 접착시 충분한 내열성 및 신뢰성을 갖고 작업성, 경시 안정성이 우수한 전자부품용 테이프를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자부품용 내열성 접착테이프의 단면도.
도 2는 본 발명의 가능예에 따른 전자부품용 내열성 접착테이프의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 내열성 필름
20 : 접착층
30 : 박리성 필름

Claims (8)

  1. 전자부품에 사용되는 전자부품용 내열성 접착테이프에 있어서: 내열성 필름(10); 및 카르복실기가 포함된 NBR, 페놀 노블락 수지, 페놀 노블락 수지 경화제로 이루어지되, 상기 페놀 노블락 수지의 분자량이 200∼800이고 링 앤드 볼 방법(ring and ball method)에 의해 측정된 연화점이 70∼150℃이며, 상기 내열성 필름(10)의 적어도 한 면 위에 도포 건조되는 접착층(20);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 내열성 접착테이프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접착층(20) 구성요소 중 NBR에 대하여 페놀 노블락 수지가 50~300 중량% 첨가되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전자부품용 내열성 접착테이프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접착층(20) 구성요소 중 NBR은 아크릴로니트릴을 10~60 중량% 포함하고 카르복실기를 1~8 중량% 포함하며 중량 평균 분자량이 5,000~200,000인 것을 특징으로 하는 전자부품용 내열성 접착테이프.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 접착층(20) 구성요소 중 페놀 노블락 수지 경화제로 헥사메틸렌 테트라아민과 헥사메톡시 메틸멜라민이 함께 사용되며, 페놀 노블락 수지에 대하여 페놀 노블락 수지 경화제 1~30중량%가 첨가되는 것을 특징으로 하는 전자부품용 내열성 접착테이프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 접착층(20) 구성요소 중 NBR에 대하여 고무가황제 3~20 중량%가 첨가되는 것을 특징으로 하는 전자부품용 내열성 접착테이프.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접착층(20) 구성요소 중 지름이 각각 0.1 ~ 10 ㎛인 유기입자와 무기입자가 상기 페놀 노블락 수지에 대하여 5~200 중량% 첨가되는 것을 특징으로 하는 전자부품용 내열성 접착테이프.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착층(20) 표면에 박리성 필름(30)이 라미네이션된 것을 특징으로 하는 전자부품용 내열성 접착테이프.
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