KR100827057B1 - 다이 접착용 페이스트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다이 접착용 페이스트 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 다이 접착용 페이스트 조성물은, 페이스트 조성물 전체 중량 대비 입자크기가 10 내지 20 ㎚이고, BET 표면적이 100±50 ㎡/g인 무기 필러 5 내지 8 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 요변성(thixotropic index)을 개선하여 페이스트 인쇄시 dog-ear, 잔류물 등과 같은 수율 저하 요인을 개선할 수 있고, 동시에 반도체 칩 접착용 접착제로 사용하기에 적합하며, 반도체 패키지 제품에 대한 우수한 공정성을 나타낼 수 있는 장점이 있다.
다이 접착용 페이스트, 무기 필러, 요변성, dog-ear, 잔류물

Description

다이 접착용 페이스트 조성물 {Die adhesive paste composition}
본 발명은 다이 접착용 페이스트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페이스트 조성물에 요변성(thixotropic index)을 개선시킬 수 있는 무기 필러를 첨가함으로써 페이스트 인쇄시 dog-ear, 잔류물 등과 같은 수율 저하 요인을 개선할 수 있고, 동시에 반도체 칩 접착용 접착제로 사용하기에 적합하며, 반도체 패키지 제품에 대한 우수한 공정성을 나타낼 수 있는 다이 접착용 페이스트 조성물에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 패키징 공정에 있어서, 칩을 적층하거나 PCB 또는 리드-프레임(Lead-frame)과 같은 지지부재에 접착할 때 사용되는 접착제로써 다이 접착 페이스트가 널리 사용되고 있다. 하지만, 지지부재에 도포된 종래 페이스트를 이용하여 인쇄공정을 진행함에 있어서, 요변성이 낮은 재료는 dog-ear, 잔류물(residue) 등과 같은 불량을 발생시킴으로써 어셈블리(assembly) 업체의 수율을 감소시키는 요인이 된다는 문제점이 있었다.
따라서, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 노력이 관련 업계에서 지속되어 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출되었다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 요변성(thixotropic index)을 개선하여 페이스트 인쇄시 dog-ear, 잔류물 등과 같은 수율 저하 요인을 개선하고, 동시에 반도체 칩 접착용 접착제로 사용하기에 적합하며, 반도체 패키지 제품에 대한 우수한 공정성을 나타내게 함에 있으며, 이러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 다이 접착용 페이스트 조성물을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위한 다이 접착용 페이스트 조성물은, 페이스트 조성물 전체 중량 대비 입자크기가 10 내지 20 ㎚이고, BET 표면적이 100±50 ㎡/g인 무기 필러 5 내지 8 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무기 필러는, 소수성(hydrophobic) 실리카인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에서는 요변성(thixotropic index)을 개선시킬 수 있는 무기 필러를 다이 접착용 페이스트 조성물에 첨가한 결과, 페이스트 인쇄시 dog-ear, 잔류물(residue) 등과 같은 수율 저하의 요인을 개선할 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 다이 접착용 페이스트 조성물은 페이스트 조성물 전체 중량 대비 무기 필러 5 내지 8 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무기 필러는 입자크기, BET 표면적 등을 조절함으로써 최종 페이스트의 점도, 요변성 및 신뢰성을 조절할 수 있다.
상기 무기 필러는 소수성(hydrophobic) 실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 시판되고 있는 Degussa(주)의 Aerosil Ry200, Aerosil Ry200s 또는 Aerosil Rx200 등을 사용할 수 있다.
상기 무기 필러의 입자크기는 10 내지 20 ㎚인 것이 바람직하며, 상기 입자크기 범위에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 요변성 개선이 용이하지 않아 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 서로 뭉치는 경향 때문에 균일한 페이스트 구현이 용이하지 않아 바람직하지 않다.
또한 상기 무기 필러의 BET 표면적은 100±50 ㎡/g인 것이 바람직하다. 상기 BET 표면적 범위에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 요변성 개선이 용이하지 않아 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 서로 뭉치는 경향 때문에 균일한 페이스트 구현이 용이하지 않아 바람직하지 않다.
상기와 같은 무기 필러는 다이 접착용 페이스트 조성물 전체 중량 대비 5 내지 8 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 무기 필러의 함량 범위에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 필러로써의 강인화(toughening) 효과가 감소하여 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 점착력이 저하되어 신뢰성 저하를 초래하여 바람직하지 않다.
상기와 같은 무기 필러를 포함하는 다이 접착용 페이스트 조성물은 상기 무기 필러 이외에 분자량이 50,000 이상인 고무, 범용 고상 및 액상 에폭시 수지, 가요제, 아크릴레이트, 열 개시제 및 경화제를 포함할 수 있다.
상기 분자량이 50,000 이상인 고무는 페이스트 조성물의 점도를 조절하는 작용을 한다.
상기 분자량이 50,000 이상인 고무는 액상 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔, 글리시딜 아크릴레이트, 스타이렌 부타디엔 고무 또는 아크릴로니트릴 고무 등을 사용할 수 있다.
상기 분자량이 50,000 이상인 고무는 그 함량을 함으로써 최종 페이스트 조성물의 점도를 조절할 수 있으며, 따라서 그 함량은 범용 고상 및 액상 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 15 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 분자량이 50,000 이상인 고무의 함량범위에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 고무의 분자량이 적정수준보다 증가하여 신뢰성 및 공정성이 감소되어 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 고무의 분자량이 적정수준보다 증가되어 신뢰성 및 공정성이 감소되어 바람직하지 않다.
상기 범용 고상 및 액상 에폭시 수지는 취급성을 위한 택성 조절과 가요성을 위해 사용되며, 고상 및 액상의 비율이 1.0 내지 3.0인 것이 바람직하다. 상기 고 상 및 액상의 비율이 상기 범위를 벗어날 경우에는수지 점도, 테크니스(tackness) 및 점착성이 다이 다이싱 필름의 신뢰성과 제조에 있어 적합하지 않아 바람직하지 않다.
상기 범용 고상 및 액상 에폭시 수지는 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 또는 페녹시계 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
상기 가요제는 고무와 에폭시의 상용성을 향상시키는 작용을 한다.
상기 가요제로는 에폭시-말단화된 부타디엔 고무(epoxy terminated butadiene rubber, ETBN), 카르복실-말단화된 부타디엔 고무(carboxyl terminated butadiene rubber, CTBN) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 가요제는 범용 고상 및 액상 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 가요제의 함량범위에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 수지내 에폭시 수지와 고무간 계면활성제로서의 역할을 하지 못하게 되어 상분리 현상이 발생하여 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 수지내 잔존하는 미반응 에폭시 및 고무로 인한 다이 접착 불량, 신뢰성 및 공정성 감소를 유발하여 바람직하지 않다.
상기 아크릴레이트는 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene Glycol Diacrylate, TPGDA), 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Dipropylene glycol diacrylate, DPGDA), 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(trimethylol propane triacrylate, TMPTA) 또는 헥산디올 디아크릴레이트(hexanediol diacrylate, HDDA) 등을 사용할 수 있다.
상기 아크릴레이트는 범용 고상 및 액상 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 3 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 아크릴레이트의 함량범위에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 B-스태징이 제데로 진행되지 않아 끈기(tack)가 증가하여 칩 접착이 용이하지 않으며, 보관성 또한 저하되어 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 끈기(tack)가 감소하여 칩 접착이 용이하지 않아 바람직하지 않다.
상기 열 개시제는 퍼옥사이드(peroxide), 하이드로퍼옥사이드(hydroperoxide), 퍼옥시디카르보네이트(peroxydicarbonates), 퍼옥시에스테르(peroxyesters) 또는 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide) 등을 사용할 수 있다.
상기 열 개시제는 범용 고상 및 액상 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 열 개시제의 함량범위에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 B-스태징이 제대로 진행되지 않아 끈기(tack)가 증가하여 칩 접착이 용이하지 않으며, 보관성 또한 저하되어 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 끈기(tack) 값이 감소하여 칩 접착이 용이하지 않아 바람직하지 않다.
상기 경화제는 잠재성 경화제로서, 아민계 경화제, 퍼옥사이드계 경화제 또는 페놀계 경화제 등을 사용할 수 있다.
상기 경화제는 범용 고상 및 액상 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 경화제의 함량범위에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 에폭시 당량에 못미치는 함량으로 경화율이 낮아지게 되며 신뢰성 저하가 발생되므로 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 에폭시 당량을 초과하는 함량으로 다이 접착 불량 및 공정성 저하가 발생되어 바람직하지 않다.
상기와 같은 성분으로 이루어지는 다이 접착용 페이스트 조성물에는 반응성 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 반응성 용매는 메틸 카비톨(methyl carbitol), 에톡시트리글리콜(ethoxytriglycol), 메틸 프로파졸(methyl propasol), 프로필 디프로파졸(propyl dipropasol) 또는 부틸 카르비톨(butyl carbitol) 등을 사용할 수 있다.
상기 반응성 용매는 그 함량을 조절함으로써 B-스태징 경화율 및 최종 페이스트 점도를 조절할 수 있으며, 따라서 상기 반응성 용매는 범용 고상 및 액상 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 반응성 용매의 함량범위에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 수지의 점도가 너무 높아 공정성 저하를 초래함으로 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 수지의 점도가 너무 높아 공정성 저하 및 B-스태징 경화율 저하를 초래함으로 바람직하지 않다.
상기와 같이 본 발명은, 다이 접착용 페이스트 조성물에 소수성의 무기 필러를 첨가하여 요변성을 향상시킴으로써 페이스트 인쇄시 dog-ear, 잔류물 등과 같은 불량을 방지할 수 있으며, 이로써 수율 저하를 막을 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예와 이에 대비되는 비교예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
제조실시예
아크릴로니트릴 고무(AN rubber) 25 중량부, 에폭시-말단화된 부타디엔 고무(ETBN) 30 중량부, 고상/액상 비스페놀 A 수지 100 중량부 및 HDDA 5 중량부를 에톡시트리글리콜에 용해시켰다. 상기 혼합액에 입자크기와 비표면적이 각각 하기 표 1 및 표 2와 같은 무기 필러를 각각 8 중량부를 첨가하여 균일하게 혼합한 후, 열 개시제로 벤조일 퍼옥사이드 3 중량부 및 잠재성 아민계 경화제 3 중량부를 첨가하여 페이스트를 제조하였다. 이때, 비교에 1 및 비교예 3에서는 Aerosol Rx300을, 실시예 1 및 실시예 2에서는 Aerosol Rx 200을, 비교예 2 및 비교예 4에서는 AerosilNax 50을 사용하였다. 상기 페이스트를 기재 위에 프린팅하고 B-스태징시켰다. 이때, 페이스트의 B-스태징 온도는 90∼130 ℃으로 하여 30∼60 분 동안 실시하였다.
상기 페이스트의 요변성(thixotropic index)은 프린팅 전 브룩필드(brookfield) 점도계로 측정하였으며, 잔류물과 Dog-ear은 B-스태징 이후 전자현미경과 알파스텝을 사용하여 측정하였다.
하기 표 1에서 실시예 1과 비교예 1 및 2의 무기 필러의 BET 비표면적은 100±50 ㎡/g이다.
구분 실시예 1 비교예 1 비교예 2
무기 필러의 입자크기 (㎚) 12 7 25
잔류물 (%) 10 5 21
요변성 5 5.9 2
Dog-ear (㎚) 15 10 30
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 무기 필러의 입자크기가 10∼20 ㎚인 실시예 1의 경우 잔류물과 Dog-ear이 가장 적었으며, 요변성이 우수함을 확인할 수 있었다.
하기 표 2에서 실시예 2와 비교예 3 및 4의 무기 필러의 입자크기는 10 내지 20 ㎚이다.
구분 실시예 2 비교예 3 비교예 4
무기 필러의 BET 표면적 (㎡/g) 100 200 30
잔류물 (%) 12 7 25
요변성 5.2 7 2.5
Dog-ear (㎚) 20 9 35
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 무기 필러의 BET 표면적이 100±50 ㎡/g인 실시예 3의 경우 잔류물과 Dog-ear이 가장 적었으며, 요변성이 우수함을 확인할 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따르면 요변성(thixotropic index)을 개선하여 페이스트 인쇄시 dog-ear, 잔류물 등과 같은 수율 저하 요인을 개선할 수 있고, 동시에 반도체 칩 접착용 접착제로 사용하기에 적합하며, 반도체 패키지 제품에 대한 우수한 공정성을 나타낼 수 있다.

Claims (11)

  1. 범용 고상 및 액상 에폭시 수지를 포함하여 이루어지는 다이 접착용 페이스트 조성물에 있어서,
    상기 범용 고상 및 액상 에폭시 수지 100 중량부에 대해,
    분자량이 50,000 이상인 고무 15 내지 30 중량부;
    가요제 10 내지 30 중량부;
    아크릴레이트 5 내지 10 중량부;
    무기 필러 5 내지 8 중량부;
    열 개시제 2 내지 5 중량부; 및
    경화제 1 내지 5 중량부;를 포함하여 이루어지는 조성물 전체 중량 대비 5 내지 8 중량부의 함량으로 포함되며, 그 입자 크기가 10 내지 20 ㎚이고, BET 표면적이 100±50 ㎡/g이며, 소수성(hydrophobic) 실리카인 무기필러를 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 다이 접착용 페이스트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분자량이 50,000 이상인 고무는, 액상 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔, 글리시딜 아크릴레이트, 스타이렌 부타디엔 고무 및 아크릴로니트릴 고무로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 임의로 선택된 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다이 접착용 페이스트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 범용 고상 및 액상 에폭시 수지는, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 및 페녹시계 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 단일물 또는 이들 중 임의로 선택된 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으 로 하는 다이 접착용 페이스트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 범용 고상 및 액상 에폭시 수지는, 고상 및 액상의 비율이 1.0 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 다이 접착용 페이스트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가요제는, 에폭시-말단화된 부타디엔 고무(epoxy terminated butadiene rubber, ETBN), 카르복실-말단화된 부타디엔 고무(carboxyl terminated butadiene rubber, CTBN) 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다이 접착용 페이스트 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트는, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene Glycol Diacrylate, TPGDA), 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Dipropylene glycol diacrylate, DPGDA), 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(trimethylol propane triacrylate, TMPTA) 및 헥산디올 디아크릴레이트(hexanediol diacrylate, HDDA)로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 임으로 선택된 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다이 접착용 페이스트 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는, 아민계 경화제, 퍼옥사이드계 경화제 및 페놀계 경화제로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 임의로 선택된 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다이 접착용 페이스트 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다이 접착용 페이스트 조성물은, 범용 고상 및 액상 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부의 반응성 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이 접착용 페이스트 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반응성 용매는, 메틸 카비톨(methyl carbitol), 에톡시트리글리콜(ethoxytriglycol), 메틸 프로파졸(methyl propasol), 프로필 디프로파졸(propyl dipropasol) 및 부틸 카르비톨(butyl carbitol)로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 임의로 선택된 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 다이 접착용 페이스트 조성물.
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