KR100530519B1

KR100530519B1 - 전자부품용 접착테이프의 제조방법

Info

Publication number: KR100530519B1
Application number: KR1019980004799A
Authority: KR
Inventors: 진화일; 임대우; 김정락
Original assignee: 주식회사 새 한
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 2006-04-21
Also published as: KR19990070130A

Abstract

본 발명은 반도체 장치에서 리드, 다이패드, 방열판, 반도체 칩 등의 리드프레임 주변의 부품들간의 접착에 사용되는 내열성을 지닌 전자부품용 접착테이프에 관한 것으로서, 기존의 접착테이프에 비해 접착력, 내열성, 신뢰성 등을 향상시키기 위해 안출된 것이다.

본 발명은 내열성 필름 한면 또는 양면에 중량평균분자량이 150,000∼1,500,000인 아크릴수지에 비스페놀 A계 에폭시 및 크레졸노볼락에폭시 혹은 페놀노볼락에폭시와 에폭시 경화제 및 무기 또는 유기입자로 된 충전제를 일정량 첨가하여 제조된 접착제를 사용해 도포, 건조시킴에 의해 접착층을 형성시키는 것을 특징으로 한 접착테이프에 관한 것으로서, 이와 같이 제조된 접착테이프는 접착력, 내열성 등의 제반물성이 향상되어 특히 반도체 칩 등의 전자부품으로 사용할 때 매우 유용하다.

Description

전자부품용 접착테이프의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF ADHESIVE TAPES FOR THE ELECTRONIC PARTS}

본 발명은 반도체 장치에서 리드, 다이패드, 방열판, 반도체 칩 등과 같은 리드프레임 주변의 부품들의 접착에 사용할 수 있는 전자 부품용 내열성 접착테이프에 관한 것이다.

기존에 수지패키지형 반도체 장치에 있어서 사용되는 접착테이프에는, 리드프레임 고정용 접착테이프, TAB테이프 등이 있는데, 리드프레임 고정용 접착테이프의 경우에 있어서는, 리드프레임의 리드를 고정하여 리드프레임 자체 및 반도체 조립 공정 전체의 수율 및 생산성 향상을 목적으로 사용되며, 일반적으로 리드프레임 메이커에서 리드프레임 상에 접착되고 반도체 메이커는 이것을 이용하여 반도체 칩을 탑재한 후에 수지로 패키징한다. 리드프레임 고정용 접착테이프는 반도체 수준에서의 일반적인 신뢰성 및 테이핑시의 작업성 등은 물론, 테이핑 후의 접착력 및 반도체 장치의 조립공정에서의 가열에 견딜 수 있는 충분한 내열성을 갖추어야 한다.

이와 같은 용도에 사용되는 기존의 접착테이프로는, 예를들어, 폴리이미드 필름 등의 내열성 지지 필름상에, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트 혹은 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 등의 합성 고무계 수지 등을 단독 혹은 또 다른 수지로 변형한 것 또는 다른 수지와 혼합한 접착제를 도포한 것이 사용되고 있다.

또한 근래들어 반도체 장치 내부에 있어서도 다핀화나 방열성의 확보로 인하여 패키지 구조가 복잡화하고, 그중에 사용되는 접착테이프 등의 유기재료에 대해서도 그 전기적, 물리적 특성이나 취급특성에 대한 요구가 엄격해 지고 있는 실정이다.

예를들면, 수지밀봉형 반도체 장치에서 리드핀의 고정에 있어서, 종래의 접착테이프를 사용한 경우에는 내열성이나 전기적 신뢰성이 충분치 않은 경우가 있고, 히트싱크와 리드핀을 접착시키거나 반도체칩과 리드핀을 절연테이프로 접합시키는 경우, 그 테이핑 온도나 압력, 경화조건 등이 엄격하고 리드프레임 등의 금속재료를 손상시킬 우려가 있고 저코스트화하기 어려운 등의 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 비교적 저온에서 접착, 경화할 수 있고 충분한 내열성, 신뢰성 등을 갖는 전자부품용 접착테이프를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 내열성 필름의 한면 또는 양면에, 중량평균분자량이 150,000∼1,500,000인 아크릴수지로서 유리전이 온도가 -10∼70℃ 범위내에 있고 관능기로서 카르복실기, 아민기, 글리시딜기, 술폰기, 알콜기, 아미노기중 1종류 이상의 관능기를 가진 것에 에폭시수지로서 비스페놀A계 에폭시를 아크릴수지 100중량부에 대하여 50∼600중량부와 크레졸노볼락에폭시 혹은 페놀노볼락에폭시를 상기 아크릴수지 100중량부에 대하여 30∼200 중량부 첨가하고, 에폭시수지의 경화제로서 전기적 특성과 내열특성이 뛰어난 방향족디아민계 혹은 산무수물계 경화제를 에폭시수지 100중량부에 대하여 5∼30중량부로 첨가하며, 충전제로서 무기 또는 유기성분의 입자를 아크릴수지 100중량부에 대하여 1∼10중량부를 첨가하여 제조된 접착제를 도포건조하여 제조하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프에 관한 것이다.

이하에서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용되는 아크릴수지는 중량평균분자량이 150,000∼1,500,000의 분자량을 가지는 것으로, 단량체 조성비는 아크릴로니트릴 10∼60중량 %, 탄소수가 2∼12개인 알킬기를 가진 알킬아크릴레이트 20∼70중량 % 및 이중결합과 카르복실기, 알콜기, 아민기, 술폰기, 아미노기중 1개 이상의 관능기를 가진 단량체를 0.1∼20중량 % 범위에서 합성된다. 이 아크릴수지는 유화중합에 의하여 합성하며, 강알카리를 사용하여 수지를 침전시킨 후에 물을 제거하고 용제에 녹여서 사용한다.

이때 중량평균분자량이 150,000 보다 낮으면 열안정성이 불량해지고 내열성이 저하하며, 1,500,000 보다 높아지면 용매에 대한 용해성이 나빠지며 용액제조시에 점도가 증가하여 접착제로 사용하였을 경우에 작업성이 불량해지고 접착성이 저하된다. 또, 아크릴로니트릴 함유율이 10중량 % 보다 낮아지면 내열성, 내화학성이 저하되고, 60중량 % 보다 높아지면 접착력이 불량해진다. 관능기를 가진 단량체가 0.1 중량 % 보다 낮아지면 접착력, 내열성이 저하되고, 20중량 % 보다 높으면 용액상태에서의 안정성이 떨어져 작업성이 나빠진다.

본 발명에 사용되는 에폭시수지의 경우 비스페놀A계 에폭시는 아크릴수지 100중량부에 대하여 50∼600중량부(보다 바람직하게는 100∼200중량부)이며, 크레졸노볼락에폭시는 성분 아크릴수지 100중량부에 대하여 30∼200중량부(보다 좋기로는 50∼100중량부)로 구성된 에폭시 수지를 사용한다. 이 경우에 있어서, 비스페놀A계 에폭시를 50중량부 미만 사용한 경우는 접착력이 저하되며, 과다하게 사용한 경우는 내열성이 저하되고, 크레졸노볼락에폭시가 30중량부 미만일때는 내열성이 나빠지며, 과다하게 사용하면 접착력이 떨어진다.

본 발명에서 에폭시경화제는 에폭시 함량에 대하여 적합한 양이 들어가야 되며 부족하거나 과다한 경우는 내용제성, 내열성, 전기저항 등이 저하된다. 경화제는 전기적 특성과 내열성, 내약품성이 우수한 산무수물계나 방향족디아민의 경화제를 사용하고, 경화반응을 촉진하기 위하여 경화촉진제를 사용할 수 있다.

무기 또는 유기입자의 경우에는 아크릴수지 100중량부에 대하여 1∼100중량부가 첨가되는 것이 좋으며, 이 보다 부족한 경우에는 점착성이 과다하여 작업성이 저하되며 과다한 경우에는 접착력이 떨어진다. 이때 사용할 수 있는 무기충전제로는 산화아연, 실리카, 알루미나 및 지리콘분말 등을 포함하며, 유기충전제로는 아크릴, 나일론 및 실리콘을 들 수 있다.

이상과 같은 조성으로 준비된 접착제는 점도가 100∼2000cps(더욱 좋기로는 300∼1000cps)의 범위가 적합하다.

본 발명에서는 상기와 같은 접착제를 내열성 필름위에 건조후의 두께가 10∼50㎛이 되도록 도포하고 80∼120℃에서 1∼20분 동안 건조한 후 박리성 필름을 붙이고 80∼120℃에서 5∼30분 동안 반경화시키는 과정을 거쳐 원하는 내열성 접착테이프를 제조한다.

이때 사용될 수 있는 내열성 필름으로는 예를들면, 폴리이미드, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르, 폴리파라벤산, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 내열성 수지 필름 등이 사용될 수 있으나, 특히 폴리이미드수지 필름이 바람직하다.

내열성 필름의 두께는 5∼100㎛(보다 바람직하게는 10∼75㎛)의 범위로 설정하는 것이 바람직하며, 두께가 지나치게 얇은 경우에는 접착테이프가 부드러워 취급하기 곤란하며, 지나치게 두꺼운 경우에는 접착테이프의 펀칭성이 곤란해지므로 상기 범위가 바람직하다.

박리성 필름의 경우 두께가 10∼200㎛, 바람직하게는 25∼150㎛의 것이 사용되며, 사용 가능한 박리성 필름으로는 폴리프로필렌 필름, 불소수지계 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 종이 및 경우에 따라 이들에 실리콘 수지로 박리성을 부여한 것을 사용할 수 있다.

이하에서 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

아크릴로니트릴 30중량부, 부틸아크릴레이트 65중량부, 메타아크릴산 5중량부를 증류수, 유화제와 함께 혼합하여 단량체 혼합액을 만들었다. 중합개시제로서 KPS를 증류수에 녹여서 70℃까지 온도를 상승시킨 후 교반하면서 미리준비한 단량체 혼합액을 3.5시간 동안 적하시키고 그후에 다시 70℃에서 4.5시간 동안 숙성 반응을 진행하였다. 반응을 마치고 온도를 상온으로 냉각시킨 후에 10% NaOH 용액을 투입하여 수지를 침전시켰다. 침전된 수지를 걸른 후에 3∼4회 수세한 뒤에 진공오븐에서 60℃로 건조하였다. 결과로 얻은 아크릴수지의 중량평균분자량은 1,200,000 이었다.

상기와 같이 얻은 아크릴수지 100중량부를 메틸에틸케톤에 녹여 15중량 % 용액을 제조한 후, 비스페놀A계 에폭시(에폭시 당량 400) 150중량부, 크레졸노볼락에폭시(에폭시 당량 200) 80중량부, 디아미노디페닐설폰 25중량부, 산화아연 6중량부를 첨가하고, 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800∼1000cps로 맞추었다.

이 접착제를 이용하여 두께가 50㎛인 폴리이미드 필름(상품명 : KAPTON, DUPONT사 제조)위에 건조후의 두께가 20㎛이 되도록 도포하고, 건조(120℃, 5분)한후, 두께가 38㎛ 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 라미네이트하여 접착테이프를 제조하였다.

[실시예 2]

아크릴로니트릴 30중량부, 부틸아크릴레이트 65중량부, 글리시딜아크릴레이트 5중량부를 증류수, 유화제와 함께 혼합하여 단량체 혼합액을 만들었다. 중합개시제로서 KPS를 증류수에 녹여서 70℃까지 온도를 상승시킨후 교반하면서 미리준비한 단량체 혼합액을 3.5시간 동안 적하시키고 그후에 다시 70℃에서 4.5시간 동안 숙성반응을 진행하였다. 반응을 마치고 온도를 상온으로 냉각시킨 후에 10% NaOH 용액을 투입하여 수지를 침전시켰다. 침전된 수지를 걸른 후에 3∼4회 수세한 뒤에 진공오븐에서 60℃로 건조하였다. 결과로 얻은 아크릴수지의 중량평균분자량은 1,200,000 이었다.

아크릴수지 100중량부에 비스페놀 A계 에폭시 200중량부, 크레졸노볼락에폭시 100중량부, 디아미노디페닐설폰 30중량부, 산화아연 10중량부를 첨가하여 실시예 1과 같이 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800∼1000cps로 맞춘 다음 이 접착제를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

[비교예 1]

아크릴로니트릴 35중량부, 부틸아크릴레이트 65중량부를 증류수, 유화제와 함께 혼합하여 단량체 혼합액을 만들었다. 중합개시제로서 KPS를 증류수에 녹여서 70℃까지 온도를 상승시킨 후 교반하면서 미리준비한 단량체 혼합액을 3.5시간 동안 적하시키고 그후에 다시 70℃에서 4.5시간 동안 숙성반응을 진행하였다. 반응을 마치고 온도를 상온으로 냉각시킨 후에 10% NaOH 용액을 투입하여 수지를 침전시켰다. 침전된 수지를 걸른 후에 3∼4회 수세한 뒤에 진공오븐에서 60℃로 건조하였다. 결과로 얻은 아크릴수지의 중량평균분자량은 1,400,000 이었다.

상기와 같이 얻은 아크릴수지 100중량부를 메틸에틸케톤에 녹여 15중량 % 용액을 제조한 후, 비스페놀A계 에폭시(에폭시 당량 400) 150중량부, 크레졸노볼락에폭시(에폭시 당량 200) 80중량부, 디아미노디페닐설폰 25중량부, 산화아연 6중량부를 첨가하고, 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800∼1000cps로 맞추었다. 이 접착제를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

[비교예 2]

아크릴로니트릴 7중량부, 부틸아크릴레이트 80중량부, 글리시딜아크릴레이트 5중량부, 하이드록시에틸메타아크릴레이트 8중량부를 증류수, 유화제와 함께 혼합하여 단량체 혼합액을 만들었다. 중합개시제로서 KPS를 증류수에 녹여서 70℃까지 온도를 상승시킨 후 교반하면서 미리 준비한 단량체 혼합액을 3.5시간 동안 적하시키고 그후에 다시 70℃에서 4.5시간 동안 숙성반응을 진행하였다. 반응을 마치고 온도를 상온으로 냉각시킨 후에 10% NaOH 용액을 투입하여 수지를 침전시켰다. 침전된 수지를 걸른 후에 3∼4회 수세한 뒤에 진공오븐에서 60℃로 건조하였다. 결과로 얻은 아크릴수지의 중량평균분자량은 1,400,000 이었다.

[비교예 3]

아크릴로니트릴 30중량부, 부틸아크릴레이트 65중량부, 글리시딜아크릴레이트 5중량부를 증류수, 유화제와 함께 혼합하여 단량체 혼합액을 만들었다. 중합개시제로서 KPS를 증류수에 녹여서 70℃까지 온도를 상승시킨 후 교반하면서 미리준비한 단량체 혼합액을 3.5시간 동안 적하시키고 그 후에 다시 70℃에서 4.5시간 동안 숙성반응을 진행하였다. 반응을 마치고 온도를 상온으로 냉각시킨 후에 10% NaOH 용액을 투입하여 수지를 침전시켰다. 침전된 수지를 걸른 후에 3∼4회 수세한 뒤에 진공오븐에서 60℃로 건조하였다. 결과로 얻은 아크릴수지의 중량평균분자량은 1,200,000 이었다. 상기 아크릴수지 100중량부에 비스페놀A계 에폭시 100중량부, 크레졸노볼락에폭시 20중량부, 디아미노디페닐설폰 10중량부, 산화아연 8중량부를 첨가하여 실시예 1과 같이 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800∼1000cps로 맞추었다. 이 접착제를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 접착테이프의 특성은 다음의 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

접착력

150℃로 유지되고 있는 열판 위에 동박을 얹어 놓고, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 TAPE를 5kg/㎠의 압력으로 0.5초간 압착한 후, 175℃ 열풍온븐에서 1시간 동안 경화시킨 후 인장강도시험기를 이용하여 T-PEEL 강도를 측정

열분해온도

DuPONT V4.1C 2200 모델 TGA 이용 측정

흡습율

23℃ 물에 24시간 동안 담근 후 무게변화 측정

평가항목	접착력(g/cm)	열분해온도(℃)	흡습율(%)
실시예1	860	370	1.8
실시예2	740	395	1.6
실시예3	920	395	1.7
비교예1	430	350	1.2
비교예2	420	320	1.9
비교예3	750	315	1.7

상기 실시예 및 비교예에서도 확인되듯이 본 발명에 따라 제조된 접착테이프는 기존에 비해 접착력이 증대되고 내열성, 경시안정성 등의 제반물성도 우수한 특성을 나타내기 때문에 반도체 칩 등과 같은 전자부품 등에 적용시 특히 유용한 효과를 얻을 수 있다.

Claims

유리전이온도가 -10～70℃ 범위에 있고, 카르복실기, 아민기, 글리시딜기, 술폰기, 알콜기 및 아미노기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 관능기를 가진 아크릴수지 100 중량부;에 대하여, 비스페놀A계 에폭시 50～600 중량부; 및 크레졸노볼락에폭시 또는 페놀노볼락에폭시 30～200 중량부;를 첨가하고, 에폭시 수지의 경화제로서 방향족 디아민계 또는 산무수물계 경화제 5～30 중량부;를 첨가하며, 충전제로서 무기 또는 유기입자 1～10 중량부;를 첨가하여 접착제를 제조하고,

상기 접착제를 내열성 필름의 한면 또는 양면에 도포 및 건조하여 접착층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 아크릴수지가 아크릴로니트릴 10～60중량%; 탄소수 2～12인 알킬기를 가진 알킬아크릴레이트 35～70중량%; 및 이중결합과 카르복실기, 알콜기, 아민기, 술폰기 및 아미노기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 관능기를 가진 단량체 5～20중량%;로 이루어진 것을 특징으로 하는, 상기 전자부품용 접착테이프의 제조방법.