KR100942356B1 - 고 신뢰성 반도체 조립용 접착 필름 조성물 및 이에 의한접착 필름 - Google Patents

고 신뢰성 반도체 조립용 접착 필름 조성물 및 이에 의한접착 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회로 설계된 반도체 웨이퍼(wafer)를 PCB기판이나 리드프레임과 같은 지지부재에 적층하는 공정에서 사용하는 반도체 조립용 접착필름용 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 조성물에 의하면, 열가소성 수지와 구형 충진제를 사용하여 다이어태치 공정에서 발생하는 보이드(void)를 최소함으로써 신뢰성이 향상된 반도체 조립용 접착필름을 제공할 수 있다.
저점도, 보이드, 열가소성수지, 구형 충진제, 엘라스토머 수지

Description

고 신뢰성 반도체 조립용 접착 필름 조성물 및 이에 의한 접착 필름{HIGH RELIABILITY ADHESIVE FILM COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR ASSEMBLY AND ADHESIVE FILM USING THE SAME}
본 발명은 반도체 웨이퍼를 반도체소자로 절단 분리하는 다이싱(dicing) 공정과 상기의 분리된 칩을 PCB기판이나 리드프레임에 부착하는 공정에 사용되는 반도체 조립용 접착필름 조성물 및 이에 의한 접착필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열가소성 수지와 구형 충진제를 사용하여 프리큐어(pre-cure)시 보이드 발생을 감소시켜 신뢰성을 향상시킨 반도체 조립용 접착필름 조성물 및 이에 의한 접착필름에 관한 것이다.
종래 반도체 소자와 소자 또는 지지 부재의 접합에는 실버 페이스트(paste)가 주로 사용되어 왔으나, 최근의 반도체 소자의 소형화, 대용량화 경향에 따라 이에 사용되는 지지 부재 또한 소형화와 세밀화가 요구되고 있다. 근래에 많이 사용되었던 은 페이스트는 돌출 또는 반도체 소자의 경사에 기인하는 와이어 본딩(wire bonding)시의 이상발생, 기포발생 및 두께의 제어가 어려운 점 등의 단점이 있었다. 따라서, 최근에는 은 페이스트를 대신하여 접착 필름이 주로 사용되고 있는 추세이다.
반도체 조립에 사용되는 접착 필름은 주로 다이싱 필름(dicing film)과 함께 사용된다. 상기 다이싱 필름은 일련의 반도체 칩 제조공정에서의 다이싱 공정에서 반도체 웨이퍼를 고정하기 위해 사용되는 필름을 말한다. 다이싱 공정은 반도체 웨이퍼로부터 개개의 칩으로 절단하는 공정으로서, 상기 다이싱 공정에 연속해서 익스팬드공정, 픽업공정 및 마운팅 공정이 수행된다.
이러한 다이싱 필름은 통상 염화비닐이나 폴리올레핀 구조의 기재 필름 위에 자외선 경화형 또는 일반 경화형의 점착제를 코팅하고 그 위에 PET재질의 커버필름을 접착하는 것으로 구성된다. 한편, 일반적인 반도체 조립용 접착 필름의 사용법은 반도체 웨이퍼(wafer)에 접착 필름을 부착하고 여기에 상기와 같은 구성을 갖는 다이싱 필름을 커버필름이 제거된 다이싱 필름에 겹쳐 바른 뒤 다이싱 공정에 따라 조각화하는 것이다.
최근에는 다이싱 다이본딩용 반도체 조립용 접착제로서 PET 커버필름을 제거한 다이싱 필름과 접착 필름을 서로 합지시켜 하나의 필름으로 만든 뒤 그 위에 반도체 웨이퍼를 부착하고 다이싱 공정에 따라 조각화하는 추세이다. 하지만 이러한 경우 기존의 다이싱(Dicing)만을 목적으로 한 다이싱 필름(Dicing film)과는 달리 픽업 공정(pick-up)시 다이(Die)와 다이접착 필름(die adhesive film)을 동시에 떨어뜨려야 한다는 어려움을 안고 있으며, 반도체 웨이퍼 후면에 다이접착 필름을 접 착시키는 과정에서 거친 표면으로 인하여 기포가 발생할 수 있다. 이는 조립 후 칩과 계면사이에 보이드(Void)가 잔존하여 신뢰성과정에서 소자의 불량을 초래한다.
또한, 반도체 칩을 많이 적층하기 위해서는 1차 칩 다이어태치공정 후 90℃ 내지 150℃조건에서 1시간 내지 2시간정도 열을 가하여 적층된 1차 칩을 고정한다. 2차 칩 적층부터는 이러한 과정을 반복과정으로 칩을 적층한다.
일반적으로, 반도체 조립용 접착 필름이 고 신뢰도를 발휘하게 하기 위하여 적층된 웨이퍼사이의 보이드(void)가 완전히 제거되어야 한다. 만약 보이드(void)가 완전히 제거되지 않으면 EMC 몰딩 공정에서 PCB 기판의 스웰링(swelling ; 배부름 현상)이 발생되거나 소자내의 터짐(explosion)으로 인하여 적층된 웨이퍼 간의 단선을 초래할 수 있다. 이러한 신뢰도 불량에 기인하는 보이드(void)는 반도체 조립 공정의 초기 단계인 다이어태치 단계에서 가장 많이 발생된다. 다이어태치 공정은 접착 필름과 라미네이션된 웨이퍼를 다이싱 후에 적층하는 단계로서 반도체 조립용 접착필름이 다이어태치 온도에서 유동성이 낮을 경우 다량의 보이드가 발생한다. 다이어태치후 다량의 보이드가 발생이 되면 프리큐어(pre-cure) 후에도 보이드(void)가 제거되지 않고 웨이퍼 중간에 트랩(trap)되어 EMC 몰딩 공정에서도 보이드(void)가 잔존하여 신뢰성 불량을 초래한다.
본 발명에 의한 조성물은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 다이어태치시 초기 보이드를 최소화하기 위해서 열가소성 수지와 구형 실리카를 사용하여 다이어태치온도에서의 점도를 낮추고 유동성을 증가시켜 프리큐어(pre-cure)시 잔존하는 보이드(void)를 제거하는 것이다.
본 발명의 하나의 양상은 0℃ 내지 90℃ 범위의 연화온도(softening point)를 가지며, 중량 평균 분자량이 200 내지 10,000의 범위인 열가소성수지 5 내지 40 중량부 ; 구형 충진제 0.1 내지 50 중량부 ; 수산기, 카르복시기 또는 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지 5 내지 60중량부 ; 에폭시계 수지 5 내지 60중량부 ; 페놀형 에폭시 수지 경화제 5 내지 30중량부 ; 포스핀계, 보론계, 이미다졸계 경화촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 경화촉매 0.01 내지 5중량부 ; 및 실란 커플링제 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물에 관계한다.
본 발명의 다른 양상은 상기 조성물에 의해 형성된 반도체 조립용 접착 필름으로서, 상기 접착필름의 다이어태치 온도에서 점도가 1.0 X 105 P 이하이고, 다이어태치시 초기 보이드(void)가 칩 면적 대비 10%이하이고, 및 프리큐어(pre-cure) 후에 보이드(void)가 5% 이하로 제거된 반도체 조립용 접착 필름에 관계한다.
본 발명의 구현예들의 반도체 조립용 접착 필름용 조성물은 연화점이 0℃ 내지 90℃ 범위, 평균 분자량이 200 내지 10,000의 범위인 열가소성수지는 다이어태치온도에서 급격히 점도가 낮아져 흐름성이 증가하게 되고 직경이 넓은 0.1㎛ 내지 15㎛인 구형 충진제를 사용할 시 직경이 좁은 충진제를 사용할 때보다 열가소성수지의 흐름을 더욱 용이하게 하여 다이어태치 공정에서 높은 유동성으로 인한 거친 표면을 메우는 효과가 우수하여 발생하는 보이드(void)를 최소화하고 프리큐어(pre-cure)후에도 접착필름과 지지부재 사이에 존재하는 보이드가 제거된 후 경화가 완전하게 진행되기 때문에 외부환경에 의한 수분침투와 같은 환경적인 요인의 침투가 어려워 높은 신뢰성을 확보하는 효과가 있다.
이하에서 본 발명의 구현예들에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 반도체 조립용 접착 필름 조성물은 열가소성수지, 구형 충진제, 수산기, 카르복시기 또는 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지, 에폭시계 수지, 페놀형 에폭시 수지 경화제, 포스핀계, 보론계, 이미다졸계 경화촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 경화촉매 및 실란 커플링제를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물을 제공한다.
열가소성 수지
본 발명의 구현예들에서 사용 가능한 상기 열가소성수지는 바인더 및 필름형성수지로써 상온에서는 고상으로 존재하면서 다이어태치 온도인 60 내지 130℃사이에서 급격한 점도변화 특성을 나타내는 수지가 바람직하다.
본 발명의 구현예들에서 사용 가능한 상기 열가소성 수지는 접착 필름 형성 및 계면접착 증진에 도움을 주는 수지로서 0℃ 내지 90℃ 범위의 연화온도(softening point)를 가지며, 중량 평균 분자량이 200 내지 10,000의 범위인 것이 바람직하다. 열가소성 수지가 상기 범위 내의 연화점 및 중량평균분자량을 갖게 되면, 상온에서는 고상상태를 유지하나 다이어태치 공정 시에는 특정온도에서 유동성을 부여하여 접착필름의 보이드(void) 발생을 억제할 수 있다.
이러한 열가소성 수지로는 아크릴로나이트릴계, 부타디엔계, 아크릴계, 우레탄계, 폴리아미드계, 올레핀계 및 실리콘계 수지 등, 자세하게는 폴리비닐부티랄, 폴리비닐 포르말, 폴리에스테르, 페놀수지, 에폭시수지, 페녹시 수지, 아크릴계 중합성 수지 등을 사용할 수 있고, 이 또한 라디칼 중합성 물질일 수 있다.
구체적으로 상기 아크릴계 중합형 수지는 에틸, 메틸, 프로필, 부틸, 헥실, 옥실, 도데실, 라우릴 아크릴레이트 및 메타 아크릴레이트와 이의 변성으로 이루어진 아크릴레이트, 아크릴릭 에시드, 메타 아크릴릭 에시드, 메틸 메타아크릴레이트, 비닐 아세테이트 및 이로부터 변성된 아크릴 모노머 등으로부터 선택된 1종 이상의 아크릴 모노머를 중합하여 만든 러버상 고분자 아크릴 수지이다.
상기 열가소성 수지는 이방 전도성 필름용 조성물 전체에 대하여 5 내지 40중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량부 범위 가 좋다. 열가소성 수지가 5 중량부 미만인 경우는 흐름성이 개선에 효과가 없고, 80중량부 초과의 경우는 필름 도막 형성이 어려운 문제가 있다.
충진제
본 발명에서 사용할 수 있는 충진제는 필요에 따라 무기 또는 유기 충진제를 사용할 수 있으며, 무기충진제로서는 금속성분인 금가루, 은가루, 동분, 니켈을 사용할 수 있고, 비금속성분인 알루미나, 수산화 일미늄, 수산화 마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 실리카, 질화 붕소, 이산화티타늄, 유리, 산화철, 세라믹 등을 사용할 수 있고, 유기충진제로서는 카본, 고무계 필러, 폴리머계 등을 사용할 수 있다.
상기 충진제는 유동성 측면에서 보다 유리한 구형을 사용하는 것이 좋다.
상기 구형 충진제의 크기는 직경이 0.1㎛ 내지 15㎛의 범위가 바람직하다. 상기 구형 충진제의 입자가 15㎛초과일 경우 반도체 와이어(wire)간의 충돌로 인하여 회로손상의 가능성이 있고, 0.1㎛ 미만인 경우에는 접착시트에 유동성을 갖게 하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 구현예들에서 상기 충진제의 사용량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 0.1 내지 50중량부인 것이 바람직하고, 10 내지 40 중량부인 것이 보다 바람직하다. 50 중량부 초과일 경우에는 필름의 인장강도가 저하될 수 있고, 0.1 미만일 경우에는 충진제 첨가에 의한 보강효과가 작으며 접착시트에 유 동성을 갖게 하기 어려운 문제가 있다.
연화점이 0℃ 내지 90℃ 범위, 평균 분자량이 200 내지 10,000의 범위인 열가소성수지는 다이어태치온도에서 급격히 점도가 낮아져 흐름성이 증가하게 되고 직경이 넓은 0.1㎛ 내지 15㎛인 구형 충진제를 사용할 시 직경이 좁은 무정형 충진제를 사용할 때보다 열가소성수지의 흐름을 더욱 용이하게 하여 다이어태치 공정에서 높은 유동성으로 인한 거친 표면을 메우는 효과가 우수하여 발생하는 보이드(void)를 최소화하고 프리큐어(pre-cure)후에도 접착필름과 지지부재 사이에 존재하는 보이드가 제거된 후 경화가 완전하게 진행되기 때문에 외부환경에 의한 수분침투와 같은 환경적인 요인의 침투가 어려워 높은 신뢰성을 확보하는 효과가 있다.
엘라스토머 수지
본 발명에서 사용될 수 있는 수산기 또는 카르복시기, 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지로는 필름 형성에 필요한 고무 성분으로서, 수산기 또는 카르복실기를 함유하거나 에폭시기를 함유하는 고무이며 중량 평균 분자량이 50,000 내지 5,000,000의 범위인 것이 바람직하고 초기 다이어태치시 보이드를 감소시키기 위하여 분자량이 낮은 50,000 ~ 500,000 인 것이 보다 바람직하다. 이러한 엘라스토머 수지로는 예를 들면, 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)계, 부타디엔(Butadiene)계, 스티렌(Styrene)계, 아크릴(Acryl)계, 이소프렌(Isoprene)계, 에틸렌(Ethylene)계, 프로필렌(Propylene)계, 폴리우레탄계 및 실리콘(silicone)계 엘 라스토머로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 엘라스토머 수지의 함량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 5 내지 60 중량부인 것이 바람직하다. 나아가서는 20 내지 40중량부인 것이 바람직하다. 상기 엘라스토머 수지의 함량이 5중량부 미만일 경우에는 필름형성이 어렵고 60 중량부 초과인 경우에는 초기 다이어태치시 보이드가 다량 발생할 수 있다.
에폭시계 수지
본 발명에서 사용될 수 있는 상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량은 130 내지 5000g/eq이 바람직하고 나아가서는 150 내지 1200g/eq이 보다 바람직하다. 에폭시수지는 경화 및 접착 작용을 나타내는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 필름의 형상을 고려하면 고상 혹은 고상에 근접한 에폭시로서, 하나 이상의 관능기를 가지고 있는 에폭시 수지가 바람직하다.
상기 고상 에폭시계 수지로는 특별히 제한되지는 않으나 예를 들면, 비스페놀계, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계, 다관능 에폭시, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시 및 이들의 유도체가 있다. 현재 시판되고 있는 제품으로서는 비스페놀계로서는 국도화학의 YD-011, YD-019 등이 있고, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계로서는 국도화학의 YDCN-500-1P, YDCN-500-2P, YDCN-500-4P, YDCN-500-5P, YDCN-500-7P, YDCN-500-8P, YDCN-500-10P, YDCN-500-80P, YDCN-500-90P이 있고 다관능 에폭시 수지로서는 유카 쉘에폭시 주식회사 Epon 1031S, 시바스페샬리티케미칼주식회사의 아랄디이토 0163이 있으며 이것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 구현예들에서 상기 에폭시 수지의 함량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 5 내지 60중량부인 것이 바람직하다. 상기 에폭시 수지의 함량이 5 중량부 미만일 경우 경화부 부족으로 인하여 신뢰성이 저하되고 60 중량부 초과인 경우 필름의 형성에 어려움이 있다.
페놀형 에폭시 수지 경화제
본 발명에서 사용할 수 있는 상기 페놀 경화제는 수산기 당량 100g/eq 이상을 가지면 특별히 제한은 없다. 또한, 페놀성 수산기를 1분자 중에 2개 이상 가지는 화합물로서 흡습시의 내전해부식성이 우수한 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S계 경화제 수지 및 페놀 노볼락 수지, 비스페놀 A계 노볼락수지 또는 크레졸 노볼락, 자일록계 등의 페놀계 수지가 바람직하다.
이러한 페놀형 에폭시 수지 경화제로서 현재 시판되고 있는 제품의 예를 들면, 단순 페놀계의 경화제로는 메이화플라스틱산업주식회사의 HF-1M, HF-3M, HF-4M, HF-45 등이 있고 파라 자일렌계열의 메이화플라스틱산업주식회사의 MEH-78004S, MEH-7800SS, MEH-7800S, MEH-7800M, MEH-7800H, MEH-7800HH, MEH-78003H, 코오롱 유화주식회사의 KPH-F3065, 비페닐 계열의 메이화플라스틱산업주식회사의 MEH-7851SS, MEH-7851S, MEH7851M, MEH-7851H, MEH-78513H, MEH-78514H, 코오롱유화주식회사의 KPH-F4500, 트리페닐메틸계의 메이화플라스틱산업주식회사의 MEH-7500, MEH-75003S, MEH-7500SS, MEH-7500S, MEH-7500H 등을 들 수 있고, 이것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 구현예들에서 상기 페놀형 에폭시 수지 경화제의 함량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 5 내지 30중량부인 것이 바람직하다.
상기 페놀형 에폭시 수지 경화제의 에폭시대비 페놀의 당량비는 0.8 내지 1.3 이하가 바람직하다. 상기 범위내의 당량비를 가지면 접착필름과 지지부재 사이의 전단 접착력에 대해 좋다.
경화촉매
본 발명의 구현예들에서 사용할 수 있는 경화촉매는 경화속도를 조절하는 첨가제로써 포스핀 또는 보론계 경화촉매와 이미다졸계의 촉매를 사용할 수 있다.
본 발명의 구현예들에서 사용할 수 있는 포스핀계 경화촉매는 트리페닐포스핀(Triphenylphosphine), 트리-o-토일포스핀(Tri-o-tolylphosphine), 트리-m-토일포스핀(Tri-m-tolylphosphine), 트리-p-토일포스핀(Tri-p-tolylphosphine)등이 있고 보론계 경화촉매로는 페닐보로닉산(Phenyl boronic acid), 4-메틸페닐보로닉산(4-Methylphenyl boronic acid), 4-메톡시페닐보로닉산(4-Methoxyphenyl boronic acid), 4-트리프루오로메톡시페닐보로닉산(4-Trifluoromethoxyphenyl boronic acid), 4-tert-부톡시페닐보로닉산(4-tert-Butoxyphenyl boronic acid)등이 있고 이미다졸계 촉매로는 현재 시판되는 것으로서 사국화학의 2P4MZ, 2PHZ-PW, 2MA-OK, 2MZ, 호코케미칼(HOKO Chemicals)의 EMZ-K, 멜라민(melamine), 디시안디아마이드(dicyandiamide)등을 들 수 있고 이것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 경화촉매 함량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 5중량부인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 경화촉매의 함량이 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 3중량부인 것이 바람직하다. 5 중량부를 초과하는 경우 저장안정성이 떨어질 가능성이 있다.
본 발명에서 실란 커플링제는 조성물 배합시 실리카와 같은 무기물질의 표면과 접착 필름의 수지들간의 접착력을 증진시키기 위한 접착증진제로서 특별히 제한은 없고 통상적으로 사용되는 실란 커플링제를 사용할 수 있다. 바람직하게는 에폭시 함유 실란 또는 머캡토 함유 실란인 것이 좋다. 예를 들면, 에폭시가 함유된 2-(3,4 에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 아민기가 함유된 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 머켑토가 함유된 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-머켑토프로필트리에톡시실란을 예시할 수 있으 며, 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 실란 커플링제의 함량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 나아가서는 0.3 내지 3중량부가 바람직하다. 상기 실란 커플링제의 함량이 10 중량부 이상일 경우 접착력이 저하되고 필름의 인장강도가 저하될 수 있다.
유기용매
본 발명의 구현예들의 반도체 조립용 접착 필름 조성물은 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 반도체조립용 접착 필름 조성물의 점도를 낮게 하여 필름 제조를 용이하게 하는 것으로서, 특별히 제한되지는 않으나, 톨루엔, 자일렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 벤젠, 아세톤, 메틸에틸키톤, 테트라히드로 퓨란, 디메틸포름알데히드, 시클로헥사논 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 구현예들에서 상기 유기 용매는 반도체 조립용 접착 필름용 조성물 전체에서 나머지 성분들의 함량을 제외한 잔량으로서 포함하며, 바람직하게는 5 내지 60 중량부이다.
본 발명은 상기 조성물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 접착필름을 포함한다. 본 발명의 일구현예에 의한 상기 접착필름은 다이어태치 온도에서 점도가 1.0 X 105 P 이하이고, 다이어태치시 초기 보이드(void)가 칩 면적 대비 10%이하이고, 및 프리큐어(pre-cure) 후에 보이드(void)가 5% 이하로 제거된다.
상기 열가소성수지와 구형 충진제를 포함하여 다이어태치시의 점도를 낮추고 유동성을 증가시키는 반도체 조립용 접착 필름 조성물을 함유함으로써, 60℃ 내지 130℃에서 유동성이 증가하여 PCB 혹은 웨이퍼 기판과 같은 거친 표면을 메우는 효과가 우수하여 발생하는 보이드(void)를 최소화하기 때문에 높은 접착성과 신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 조립용 접착 필름을 제공할 수 있다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나. 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1-4 , 비교예 1-3]
고속 교반봉을 포함하는 1L 원통형 플라스크에 하기의 성분을 첨가하고 20분간 4000rpm에서 고속으로 분산하여 조성물을 제조한 뒤 50um 캡슐 필터를 이용하여 여과한 뒤 어플리케이터로 40um 두께로 코팅하여 접착 필름을 제조하였으며, 60℃에서 20분 건조한 뒤 90 ℃에서 20분간 건조한 후 실온에서 1일간 보관하였다.
[실시예 1]
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 연화온도(Sp) 20 ℃) 40 중량부(고형분 60%),
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 중량부(고형분 20%),
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 40 중량부(고형분 40%) 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 중량부(고형분 25%),
(d) 고형분 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 40 중량부(고형분 20%),
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 중량부, 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 중량부(고형분 100%)
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 중량부(고형분 100%) 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-303, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 중량부(고형분 100%),
(g) 구형실리카 (SO-31R, 제조원: 아드마텍, 직경 3㎛) 25 중량부(고형분 100%).
[실시예 2]
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 연화온도(Sp) 20℃) 60 중량부(고형분 60%),
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 중량 부(고형분 20%),
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 40 중량부(고형분 40%) 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 중량부(고형분 25%),
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 40 중량부(고형분 20%),
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 중량부(고형분 100%), 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 중량부(고형분 100%)
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 중량부(고형분 100%) 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-303, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 중량부(고형분 100%),
(g) 구형실리카 (SO-31R, 제조원: 아드마텍, 직경 3㎛) 25 중량부(고형분 100%).
[실시예 3]
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 연화온도(Sp) 20℃) 40 중량부(고형분 60%),
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 중량부(고형분 20%),
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 40 중량부(고형분 40%) 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 중량부(고형분 25%),
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 40 중량부(고형분 20%),
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 중량부(고형분 100%), 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 중량부(고형분 100%)
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 중량부(고형분 100%) 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-303, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 중량부(고형분 100%),
(g) 구형실리카 (SO-31R, 제조원: 아드마텍, 직경 3㎛) 40 중량부(고형분 100%).
[실시예 4]
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 연화온도(Sp) 20℃) 60 중량부(고형분 60%),
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 중량부(고형분 20%),
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 40 중량부(고형 분 40%) 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 중량부(고형분 25%),
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 40 중량부(고형분 20%),
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 중량부(고형분 100%), 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 중량부(고형분 100%)
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 중량부(고형분 100%) 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-303, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 중량부(고형분 100%),
(g) 구형실리카 (SO-31R, 제조원: 아드마텍, 직경 3㎛) 40 중량부(고형분 100%).
비교예에서는 직경이 16nm인 무정형 실리카를 포함한 접착필름과 비교하기 위하여 실시예 1과 2의 구형실리카를 직경이 16nm인 무정형 실리카로 대체하여 사용하였으며 연화점이 높은 열가소성수지를 포함한 접착필름과 비교하기 위하여 고연화점의 열가소성수지로 대체하여 사용하였다.
[비교예 1]
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 연화온도 ( Sp ) 20 ℃) 40 중량부(고형분 60%),
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 중량부(고형분 20%),
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 40 중량부(고형분 40%) 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 중량부(고형분 25%),
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 40 중량부(고형분 20%),
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 중량부(고형분 100%), 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 중량부(고형분 100%)
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 중량부(고형분 100%) 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-303, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 중량부(고형분 100%),
(g) 무정형실리카 (Aerosil 200, 제조원: Degusa, 직경 16nm) 25 중량부(고형분 100%).
[비교예 2]
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 연화온도(Sp) 20℃) 40 중량부(고형분 60%),
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 150 중량부(고형분 20%),
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 40 중량부(고형분 40%) 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 25 중량부(고형분 25%),
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 40 중량부(고형분 20%),
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 중량부(고형분 100%), 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 중량부(고형분 100%)
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 중량부(고형분 100%) 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-303, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 중량부(고형분 100%),
(g) 구형실리카 (SO-31R, 제조원: 아드마텍, 직경 3㎛) 90 중량부(고형분 100%).
[비교예 3]
(a) 폴리에스터 수지 (UE-3600, 제조원: UNITIKA, Mw 20,000 연화온도(Sp) 117℃) 40 중량부(고형분 60%),
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 중량 부(고형분 20%),
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 40 중량부(고형분 40%) 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 중량부(고형분 25%),
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 40 중량부(고형분 20%),
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 중량부(고형분 100%), 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 중량부(고형분 100%)
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 중량부 (고형분 100%)및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-303, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 중량부(고형분 100%),
(g) 구형실리카 (SO-31R, 제조원: 아드마텍, 직경 3㎛) 40 중량부(고형분 100%).
<실시예 및 비교예에서 제조된 도전 필름의 물성 평가>
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에 의해 제조된 반도체 조립용 접착 필름의 물성을 다음과 같이 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 점도측정: 필름의 점도를 측정하기 위하여 각각의 필름을 60℃에서 합지 하고 지름이 8mm로 원형 컷팅하였다. 이때 두께는 400 ~ 440um정도이다. 점도측정범위는 30℃에서 130℃까지 측정하였고 승온조건은 5℃/분이다. 표 1에는 다이 어태치 온도에서 흐름성을 가늠하는 100℃, 120℃에서의 에타(Eta) 값을 제시하였다.
(2) 보이드측정 : 두께가 525um인 웨이퍼를 10mm x 10mm 크기로 자른 뒤 접착 필름과 함께 60도 조건에서 라미네이션(Lamination)하고 접착부분만 남기고 절단하였다. 온도가 120℃인 열판 위에 두께가 370um이고 크기가 18mm x 18mm인 PCB기판을 놓고 그 위에 접착제가 라미네이션된 웨이퍼를 1초 동안 500gf의 힘으로 압착한 후 보이드 상태(attach후)를 관찰하고 125℃에서 프리큐어 후 보이드 상태(pre-cure후)를 관찰하였다. 각 단계에서 보이드 상태는 초음파 검사법인 TAMI-scan을 이용하였다.
(3) 내리플로우 시험: 제조된 필름을 이산화막으로 코팅되어 있는 두께 100um 웨이퍼에 마운팅한 후에 각각 8㎜ X 8㎜ 크기와 10㎜ X 10㎜ 크기로 자른 후 MCP 페키지에 2층으로 부착한 후에 제일모직 EMC(제품명 SG-8500BC)를 이용하여 175℃에서 60초간 몰딩한 후에 175℃에서 2hr동안 후경화하였다. 상기와 같이 제작된 시험편은 85℃/85RH% 조건 하에서 168시간 흡습 시킨 후 최고온도 260℃의 리플로우를 3회 실시한 후 시험편의 박리, 크랙을 SAT(Scanning Acoustic Tomograph)로 조사하여 결과를 [표3] 내지 [표4]에 표시하였다. 시험편이 박리가 15%이상과 크랙이 발생할 경우 불량으로 판정하였다.
Figure 112007086657924-pat00001
상기 표 1을 통해서 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4에서 보는 바와 같이 열가소성 수지와 구형 충진제를 사용한 경우 다이어태치온도에서 점도가 낮아 다이어태치 후에 보이드(void)가 차지하는 면적이 낮게 나타나고 유동성 증가로 프리큐어(Pre-cure)후에도 보이드(void)가 차지하는 면적이 감소함을 볼 수 있다. 반면에 비교예에서 보는 바와 같이 직경이 좁은 무정형 충진제를 사용한 경우, 구형 충진제를 60중량부 이상 사용한 경우, 고연화점의 열가소성 수지를 사용한 경우 접착필름의 다이어태치 온도에서의 점도는 높고 다이어태치 시에 다량의 보이드(void)가 발생하였으며 프리큐어(Pre-cure) 후에도 보이드(void)가 거의 제거되지 않았으며 반도체 칩에 존재하는 많은 보이드(void)는 EMC 몰딩 공정에서 PCB 기판의 스웰링(swelling ; 배부름 현상)을 발생하거나 소자내의 터짐(explosion)으로 인하여 박리 또는 크랙이 발생하였음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 0℃ 내지 90℃ 범위의 연화온도(softening point)를 가지며, 중량 평균 분자량이 200 내지 10,000의 범위인 열가소성수지 5 내지 40 중량부;
    직경이 0.1㎛ 내지 15㎛ 범위를 갖는 구형 충진제 0.1 내지 50 중량부;
    수산기, 카르복시기 또는 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지 5 내지 60중량부;
    에폭시계 수지 5 내지 60중량부;
    페놀형 에폭시 수지 경화제 5 내지 30중량부;
    포스핀계, 보론계, 이미다졸계 경화촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 경화촉매 0.01 내지 5중량부; 및
    실란 커플링제 0.01 내지 10중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  2. 제 1항 에 있어서, 상기 조성물이 전체 조성물 대비 유기 용매 5 내지 60 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착필름 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 폴리비닐부티랄, 폴리비닐 포르말, 폴리에스테르, 페놀수지, 에폭시수지, 페녹시 수지, 아크릴계 중합성 수지 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 구형 충진제는 금속 또는 비금속성분의 무기 충진제인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 수산기, 카르복시기 또는 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지는 중량 평균 분자량이 50,000 내지 500,000 범위 내인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 에폭시계 수지는 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락계 에폭시, o-크레졸 노볼락계 에폭시, 다관능 에폭시수지, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 페놀형 에폭시 수지 경화제는 페놀성 수산기를 1분자 중에 2개 이상 가지는 화합물로서 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S계 경화제 수지 및 페놀 노볼락 수지, 비스페놀 A계 노볼락수지 또는 크레졸 노볼락, 자일록계 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 페놀형 에폭시 수지 경화제의 에폭시 대비 페놀의 당량비가 0.8 내지 1.3인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 경화촉매는 포스핀 또는 보론계 경화촉매와 이미다졸계의 촉매 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 실란 커플링제는 에폭시, 아민 함유 실란 또는 머캡토 함유 실란인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 조성물에 의해 형성된 반도체 조립용 접착 필름.
  12. 삭제
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