KR100625054B1

KR100625054B1 - 내열성 접착테이프

Info

Publication number: KR100625054B1
Application number: KR1020000023907A
Authority: KR
Inventors: 황용하; 노향우; 장원석
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2006-09-18
Also published as: KR20010103195A

Abstract

본 발명은 반도체 패키징 분야에 사용되는 내열성 접착 테이프에 관한 것으로서, 페놀수지, 실리콘에폭시수지 및 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체를 일정비로 혼합하여 이루어진 내열접착층이 구비된 것으로, 이는 저온경화가 가능하며 테이핑시의 온도에서 탁월한 접착력 및 내열성을 보이고 실리콘 칩에도 접착성을 나타내어 납프레임 고정용 뿐만 아니라 리드온칩 공정에도 사용가능한 접착테이프에 관한 것이다.

페놀수지*실리콘에폭시수지*아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체*접착층*납프레임고정용*접착테이프

Description

내열성 접착테이프{Thermally stable adhesive tape}

본 발명은 반도체 패키징 분야에 사용되는 내열성 접착 테이프에 관한 것으로서, 저온경화가 가능하며 테이핑시의 온도에서 탁월한 접착력 및 내열성을 보이고 실리콘 칩에도 접착성을 나타내어 납프레임 고정용 뿐만 아니라 리드온칩 공정에도 사용가능한 접착테이프에 관한 것이다.

여러 전자 부품들의 소형화,고집적화, 박형화 추세가 이루어지고 있는 가운데, 이들 소재 및 부품들의 경박단소화를 이루기 위해 공정의 단순화를 위한 재료를 사용하거나 재료 자체를 박막화하여 사용하기도 한다.

반도체 패키징 분야도 이러한 요구에 있어서 예외는 아니어서 내부 납핀의 파인 피치(fine pitch)화, 박막화, 다핀화의 경향이 나타나며 각 핀의 위치 설정의 정확도에 관한 보다 엄격한 요건을 초래하였다.

한편, 수지 봉지형 반도체 기구에 사용되는 접착 테이프는 납 프레임을 고정시키기 위한 테이프, 다이패드 고정 테이프, 티에이비 테이프, 리드온칩 테이프 등이 있다. 이중 납 프레임 고정용 접착 테이프는 납 프레임 메이커에서 일정한 온 도, 압력, 시간 하에 펀칭되어 납 프레임상에 접착되고, 반도체 메이커가 이를 이용해 반도체 칩을 납 프레임 위에 탑제한 후 에폭시 등으로 패키징한다. 따라서, 접착 테이프가 반도체 패키지 내에 내장되므로 접착 테이프는 반도체 공정의 일반적 신뢰도 및 테이핑시의 작업성, 그리고 반도체 전체 조립절차에서 견딜 수 있는 충분한 내열성 및 접착력을 가져야 한다. 접착 테이프는 내열성 필름에 일정한 두께의 접착층을 도포한 후 그 위에 보호필름을 라미함으로써 얻어진다.

리드온칩 테이프는 반도체 패키징 중 리드와 칩을 동시에 지지시키는 리드온칩(LOC) 공정에 사용되는 양면 접착 테이프로 보통은 납프레임 고정용 테이프와 크게 다르지 않겠지만, 납핀에 대한 접착성 뿐만 아니라 실리콘 칩에도 접착성을 가져야 한다는 점에서 약간은 다른 특성을 갖고 있다.

종래에 납프레임 고정용 접착 테이프로는 예를들어 폴리이미드, 폴리파라페닐렌 설파이드, 폴리에테르 이미드 등 고내열성 필름 위에 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체 등의 합성 고무계 수지를 단독 또는 혼합 사용해서 접착제로 사용했다.

이들 접착테이프의 경우 내열성 및 접착강도가 약한 문제점이 있었다.

국내 특허공개 제93-9213호에서는 접착층이 아크릴로니트릴/부타디엔 공중합체 100중량부, 페놀수지 100∼500중량부의 혼합비를 갖는 접착제 조성을 보이고 있다.

그리고, 국내 특허공개 제98-16625호에 의하면 아크릴로니트릴, 탄소수 2∼10인 알킬기를 갖는 아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산 및 히드록시에틸아크 릴레이트 또는 히드록시에틸 메타크릴레이트로 구성된 단량체로 제조된 아크릴 수지와, 비스페놀계 에폭시 및 크레졸노볼락계 에폭시로 구성된 에폭시 수지와 경화제 및 실리콘 수지로 구성된 접착제 조성물이 개시되어 있다.

일본특허공개 평6-326158호에는 열경화성 수지로 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지를, 엘라스토머로 아크릴로니트릴/부타디엔 공중합체, 폴리아미드, 아크릴, 폴리우레탄, 폴리올레핀의 경화 조성물을 개시되어 있다.

그리고, 일본특허공개 평7-74213호에서는 종래의 에폭시 수지 등의 염소 이온 불순물로 인해서 전기저항이 작아 절연노화가 일어나는 문제를 폴리아미드 수지와 비스말레이미드 수지를 첨가하여 개스 염소 이온농도를 200ppm 이하로 낮추었다.

또한, 일본특허공개 평6-172524호에는 전기전자 부품에 사용가능한 가용성 폴리이미드 수지에 대하여 개시되어 있다.

상기와 같은 조성물등은 상온에서 내열성이나 접착력은 양호하지만 고온에서의 접착력은 불량하여, 실제 에폭시 몰딩 조건의 온도에서도 접착력을 유지해야 후공정에서 불량이 발생하지 않는다.

본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저온 경화성이 우수하며 테이핑시의 온도에서 탁월한 접착력 및 내열성을 보이고 실리콘 칩에도 접착성을 나타내어 리드프레임 고정용 뿐만 아니라 리드온칩 공정에도 사용 가능한 접착테이프를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 접착테이프는 내열성 베이스 필름의 적어도 일면에 페놀수지, 실리콘 에폭시 및 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체로 이루어진 내열접착층을 포함하는 것임을 그 특징으로 한다.

본 발명의 내열성 접착테이프는 내열성 베이스 필름, 내열접착층, 보호필름층의 세 층으로 구성되어 있으며, 접착층이 베이스 필름의 한쪽 또는 양쪽에 도포된다.

접착층이 베이스 필름의 한쪽에 도포되어 있으면 리드프레임 고정용으로, 양쪽에 도포되어 있으면 리드온칩 테이프로 사용한다.

본 발명에서 내열성 베이스 필름은 폴리에테르이미드, 폴리파라페닐렌 설파이드, 폴리이미드, 폴리에테르케톤 필름 및 에폭시 수지-유리직물, 에폭시 수지-폴리이미드-유리직물과 같은 복합 내열성 베이스 필름 등이 사용될 수 있으나, 내열성 측면이나 구리 합금과의 열팽창계수의 차이가 가장 작은 폴리이미드 필름이 바람직하며 기타 다른 접착테이프로 납 프레임의 납 핀을 고정시키면 내부 납이 200℃ 이상의 가공온도 조건하에서 옆으로 이동하여 서로 붙거나 단락할 가능성이 있다. 베이스 필름의 두께는 10∼300㎛, 바람직하게는 25∼200㎛가 적당하다.

본 발명의 접착테이프에 있어서, 접착층을 구성하는 바인더는 페놀 수지와 실리콘 에폭시, 그리고 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체의 혼합물이다. 특히, 실 리콘과의 접착력 강화를 위해서는 실리콘 에폭시의 사용이 필수적이다.

페놀 수지는 여러 종류가 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 노볼락계 수지를 사용하며 분자량은 10,000 내지 1,000,000, 더욱 바람직하게는 50,000 내지 500,000이다. 만일 분자량이 50,000 미만이면 분자량을 갖는 것은 접착층 표면이 끈적끈적해지고 내열성이 약하며 500,000보다 크면 겔화 현상이 나타나 코팅이 불가능하게 된다.

본 발명 접착층에서 사용되는 실리콘에폭시는 실록산 구조를 말단에 가지고 있는 에폭시 수지로, 분자량이 20,000 내지 1,000,000, 더욱 바람직하게는 100,000 내지 500,000인 것으로, 만일 분자량이 100,000 미만이면 내열성이 떨어지며 실리콘과의 접착력이 없고, 500,000보다 크면 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체와의 상용성이 떨어지며 유동성이 떨어지는 경향이 있다.

아크릴로니트릴-부타디엔 고무성분으로는 니트릴기의 함량이 5∼50중량%, 바람직하게는 10 내지 35중량%인 것으로, 니트릴기의 함량이 10중량% 미만이면 반응성이 적어 경화가 불충분하며 35중량% 초과면 접착층의 유동성이 감소되어 고온에서의 접착력이 감소된다. 분자량은 10,000 내지 500,000, 바람직하게는 50,000 내지 300,000인 니트릴 고무를 사용할 수 있다.

이와같은 접착층을 구성하는 세가지 성분의 혼합비는 페놀수지 100중량부에 대하여 실리콘에폭시 수지 100 내지 1,000중량부, 바람직하게는 200 내지 500중량부이다. 아크릴로니트릴-부타디엔 수지는 10중량부 내지 50중량부, 바람직하게는 25 내지 40중량부이다.

다시말해, 페놀수지, 실리콘에폭시수지, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체의 중량비가 1:2∼5:0.25∼0.4인 것이 바람직하다.

만일, 실리콘에폭시 수지가 200중량부 미만이면 접착력은 높으나 내열성이 저하되어 에폭시 몰딩 조건하에서 열에 의해 분해가 일어나 패키지의 불량의 원인이 되며, 500중량부 초과면 실리콘에 대한 접착성은 우수하나 납핀에 대한 접착성이 불량하고 테이핑 작업온도 및 고온에서 접착력이 현저히 떨어진다.

아크릴로니트릴-부타디엔은 페놀수지 100중량부에 대하여 25중량부 미만이면 역시 내열성이 떨어지고 40중량부 초과면 경화의 진행도가 많아 상온 및 몰딩조건의 고온에서의 접착력이 현저히 감소된다.

이러한 바인더 성분들은 세 성분이 상기의 혼합비대로 혼합되었을 때 본 발명의 효과를 나타내며, 이 세성분 중 어느 한 성분이라도 혼합되지 않으면 본 발명의 효과를 수득하지 못한다.

본 발명의 접착층은 상기한 페놀수지, 실리콘에폭시와 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 이외에 가황제, 경화촉진제 또는 난연제를 포함한다.

이들 첨가제는 모두 비이온계이어야 하며, 불순물의 함량이 극히 낮은 것이어야 한다.

가황제는 고무성분의 열에 의한 자기가교 성능을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로서, 황, 디메틸퍼옥사이드 등을 사용하는 데, 그함량은 0.01 내지 1중량부, 바람직하게는 0.05 내지 0.50중량부이다. 만일, 그 첨가량이 0.05중량부 미만이면 저온경화 효과가 거의 일어나지 않으며 0.50중량부 초과면 경화효과가 더 이상 커 지지 않는다.

경화제로는 4-아미노페닐설폰, 11-메틸이미다졸 등과 같이 이미 에폭시 경화제로 잘 알려진 화합물을 사용할 수 있으며, 그 함량은 0.01 내지 1중량부, 바람직하게는 0.02 내지 0.50중량부이다. 만일 그 함량이 0.02중량부 미만이면 경화개선이 미미하고 0.50중량부 초과면 더 이상의 경화효과가 없다.

경화촉진제로는 아연 화합물을 사용하며, 이들의 가황제와 복합체를 이루어 경화의 상승효과를 나타내기도 한다. 예로는, 아연, 산화아연, 황화아연 등이 사용되며 첨가량은 0.01 내지 1중량부, 바람직하게는 0.02 내지 0.80중량부이다. 만일 그 함량이 0.02중량부 미만이면 경화정도의 개선효과가 없고 0.80중량부 초과면 더 이상의 상승 효과가 없어 경제적 측면에서 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명에서는 접착층의 난연성을 향상시키기 위해 인계 난연제를 첨가할 수 있다. 난연제의 구조는 9,10-디하이드로-9-옥사-10-포프라페난트렌-10-옥사이드, 3-하이드록시페닐 포리피닐 프로판산, 디페닐-1,2-디-하이드록시에틸포스핀산 등의 인 포함 화합물들이며, 이들의 첨가량은 0.01 내지 20중량부, 바람직하게는 0.02 내지 10중량부이다. 만일, 그 함량이 0.02중량부 미만이면 난연성의 개선효과가 없고 10중량부 초과면 접착력을 떨어뜨리며 가격적인 면에서도 장점이 없다.

상술한 바인더 및 첨가제들을 메틸에틸케톤이나 톨루엔, 사이클로헥산, 에틸아세테이트, 자일렌 등의 용매에 녹인 후 90℃에서 1시간 예비경화시켜 저온 경화성을 향상시킨다. 혼합용액의 점도는 100 내지 10,000cps, 바람직하게는 500 내지 5,000cps로, 이 범위내에서만 콤마 코팅이 가능하며 이 경우 코팅에 의해 건조 및 B-단계 후의 수득한 접착층의 피복 두께는 2내지 50㎛, 바람직하게는 10 내지 30㎛이다.

상기와 같은 접착층을 베이스 필름의 적어도 일면에 도포하고, 그 상층에 보호층을 도포하는바, 보호층은 후공정에 사용하기에 편리하도록 제공될 수 있다.

보호층으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 불소 수지필름 등을 사용할 수 있으며, 끈적거리는 경우엔 실리콘 수지를 사용한 이형필름으로 박리 특성을 부여할 수 있으며, 이 경우 접착층으로서의 실리콘의 전사가 없어야 한다. 실리콘의 접착층으로서의 전사가 발생하면 접착력이 우선 떨어지며 몰딩시 불순물로 작용할 수 있기 때문이다. 따라서, 부득이하게 이형필름을 사용하는 경우는 밀착력이 우수하고 실리콘 전사가 전혀 일어나지 않는 이형필름을 사용해야 한다. 보호층의 두께는 1∼200㎛, 바람직하게는 12∼50㎛이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

페놀수지 CKA-908((주)코오롱유화 제품) 50g, 실리콘에폭시 EW Silikoftal(고형분 함량 80%, Tego사) 100g, 니트릴기 함량 27%인 Nipol-34(Nippon Zeon사) 20g을 200g의 메틸에틸케톤에 용해시킨 후, 4-아미노페닐설폰 0.2g, 황 0.5g, 산화아연 0.5g, 3-하이드록시페닐 포스피닐 프로판산 5g을 첨가하였다. 이 혼합용액을 90℃로 1시간 동안 교반시킨 후, 상온에서 3시간 동안 방치하였다.

방치한 용액을 Apical NPI(폴리이미드 필름, Kaeka사) 50㎛ 두께의 필름의 한쪽 또는 양쪽면에 콤마 나이프를 사용하여 코팅하고, 100℃에서 3분간 경화시켜 피복두께 21±2㎛의 접착테이프를 제조한 다음, MLCC용 38㎛ 두께의 PET 이형필름(ML01, (주)코오롱 제품)에 라미네이션하였다.

실시예 2

페놀수지 BKA-3315((주)코오롱유화 제품) 50g, 실리콘에폭시 EW Silikoftal(고형분 함량 80%, Tego사) 200g, 니트릴기 함량 33%인 Nipol-33(Nippon Zeon사) 20g을 100g의 메틸에틸케톤에 용해시킨 후, 4-아미노페닐설폰 0.2g, 황 0.5g, 산화아연 0.5g, 3-하이드록시페닐 포스피닐 프로판산 1g을 첨가하였다. 이 혼합용액을 90℃로 1시간 동안 교반시킨 후, 상온에서 3시간 동안 방치하였다.

방치한 용액을 Apical NPI(폴리이미드 필름, Kaeka사) 50㎛ 두께의 필름의 한쪽 또는 양쪽면에 콤마 나이프를 사용하여 코팅하고, 100℃에서 3분간 경화시켜 피복두께 24±1㎛의 접착테이프를 제조한 다음, MLCC용 38㎛ 두께의 PET 이형필름(ML01, (주)코오롱 제품)에 라미네이션하였다.

비교예 1

페놀수지 CKA-908((주)코오롱유화 제품) 50g, 니트릴기 함량 27%인 Nipol-34(Nippon Zeon사) 20g을 80g의 메틸에틸케톤에 용해시킨 후, 4-아미노페닐설폰 0.2g, 황 0.5g, 산화아연 0.5g, 3-하이드록시페닐 포스피닐 프로판산 1g을 첨가하였다. 이 혼합용액을 90℃로 1시간 동안 교반시킨 후, 상온에서 3시간 동안 방치하였다.

방치한 용액을 Apical NPI(폴리이미드 필름, Kaeka사) 50㎛ 두께의 필름의 한쪽 또는 양쪽면에 콤마 나이프를 사용하여 코팅하고, 140℃에서 3분간 경화시켜 피복두께 20±2㎛의 접착테이프를 제조한 다음, MLCC용 38㎛ 두께의 PET 이형필름(ML01, (주)코오롱 제품)에 라미네이션하였다.

비교예 2

페놀수지 CKA-908((주)코오롱유화 제품) 50g, 니트릴기 함량 40%인 Nipol-20(Nippon Zeon사) 20g, 실리콘에폭시 EW Silikoftal(고형분 함량 80%, Tego사) 100g을 80g의 메틸에틸케톤에 용해시킨 후, 황 0.5g, 산화아연 0.5g, 3-하이드록시페닐 포스피닐 프로판산 1g을 첨가하였다. 이 혼합용액을 90℃로 1시간 동안 교반시킨 후, 상온에서 3시간 동안 방치하였다.

방치한 용액을 Apical NPI(폴리이미드 필름, Kaeka사) 50㎛ 두께의 필름의 한쪽 또는 양쪽면에 콤마 나이프를 사용하여 코팅하고, 140℃에서 3분간 경화시켜 피복두께 23±3㎛의 접착테이프를 제조한 다음, MLCC용 38㎛ 두께의 PET 이형필름(ML01, (주)코오롱 제품)에 라미네이션하였다.

비교예 3

페놀수지 CKA-908((주)코오롱유화 제품) 50g, 니트릴기 함량 27%인 Nipol-34(Nippon Zeon사) 20g, 실리콘에폭시 EW Silikoftal(고형분 함량 80%, Tego사) 10g을 80g의 메틸에틸케톤에 용해시킨 후, 황 0.5g, 산화아연 0.5g, 3-하이드록시페닐 포스피닐 프로판산 1g을 첨가하였다. 이 혼합용액을 90℃로 1시간 동안 교반시킨 후, 상온에서 3시간 동안 방치하였다.

방치한 용액을 Apical NPI(폴리이미드 필름, Kaeka사) 50㎛ 두께의 필름의 한쪽 또는 양쪽면에 콤마 나이프를 사용하여 코팅하고, 140℃에서 3분간 경화시켜 피복두께 18±3㎛의 접착테이프를 제조한 다음, MLCC용 38㎛ 두께의 PET 이형필름(ML01, (주)코오롱 제품)에 라미네이션하였다.

실험예

삭제

상기 실시예 1∼2 및 비교예 1∼4에서 얻어진 접착테이프에 대하여 접착특성, 내열특성, 절연성을 평가하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

각 평가방법은 다음과 같다.

(1)접착특성

코팅 제조된 접착테이프를 100mm×100mm의 크기로 자른 후, 표준형의 동박의 한쪽면에 핫 스탬핑 머신을 사용하여 4기압 하에서 각각 120℃, 180℃, 200℃, 300

그 다음, 얻어진 시편을 만능시험기(Instron 4303, Instron사 제품)에 걸고 100mm/min의 속도로 당겨 동박과 필름 접착층 사이의 박리력을 측정하였다. 동일한 방법으로 지름 4인치의 미러웨이퍼에 부착하여 24시간 방치후 박리력을 측정하였다.

(2)내열특성

다음의 두가지 방법을 사용하였다; ①TGA(Thermogravimetric Analysis)에 의해 300℃ 잔존량을 측정하였다. ②SYBRON Thermolyne 47900 Furnace에 동박 접착된 샘플을 넣고 300℃, 3분간 두어 접착 표면의 깨짐 정도를 관찰하여 전혀 변화가 없으면 양호, 조금이라도 이상이 있으면 보통, 접착층이 탄 정도가 심하면 불량으로 평가하였다.

(3)절연성

코팅 제조된 접착 테이프를 항온 항습 조건하에서 24℃, 45% RH 하에서 24시간 방치하였다. 그후 High Current Measurement Unit Keithley 238로 100V 전압을 걸어 전류량을 측정하였다.

			실 시 예		비 교 예
			1	2	1	2	3
접착력 (g/cm)	동박	120℃	80	70	22	24	7
		200℃	250	265	212	231	90
		300℃	280	290	190	155	77
	웨이퍼	상온	95	88	21	34	28
내열성	300℃ Residue(%)		97	98	93	94	94
내열성	Furnace Test		양호	양호	보통	보통	보통
절연성	전류값(A)		2×10^-12	3×10^-12	5×10^-11	2×10^-11	8×10^-12

상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에 따라 페놀수지, 실리콘에폭시수지 및 아 크릴로니트릴-부타디엔 공중합체를 일정비로 혼합하여 이루어진 접착층을 구비한 접착테이프의 경우 테이핑시의 온도에서 탁월한 접착력을 발휘하며 내열성이 우수하고 실리콘 칩에서도 접착성을 나타내며 절연성이 우수함을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 페놀수지, 실리콘에폭시 수지 및 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체를 일정비로 혼합한 접착층을 베이스 필름의 적어도 일면에 도포하여 제조된 접착테이프는 저온경화성이 우수하여 테이핑시의 온도에서 탁월한 접착력과 내열성을 보이고 실리콘 칩에도 접착성을 나타냄으로 리드프레임 고정용 뿐만 아니라 리드온칩 공정에서도 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

페놀수지, 실리콘에폭시 수지 및 니트릴기 함량 10 내지 35중량%인 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체가 1:2∼5:0.25∼0.4의 중량비로 혼합하여 이루어진 내열접착층을 내열성 베이스 필름의 적어도 일면에 도포하여 제조된 내열성 접착테이프.
제 1 항에 있어서, 내열접착층은 가황제, 경화촉진제 또는 난연제를 추가로 포함하는 것임을 특징으로 하는 내열성 접착테이프.
제 1 항에 있어서, 내열접착층은 두께가 10∼30㎛인 것임을 특징으로 하는 내열성 접착테이프.
삭제
삭제