KR100945635B1 - 반도체 조립용 접착 필름 조성물, 이에 의한 접착 필름 및이를 포함하는 다이싱 다이본드 필름 - Google Patents

반도체 조립용 접착 필름 조성물, 이에 의한 접착 필름 및이를 포함하는 다이싱 다이본드 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 조립용 접착필름 조성물, 이에 의한 접착 필름 및 이를 포함하는 다이싱 다이본드 필름에 관한 것으로, 본 발명에 따른 조성물은 변성 실리콘 오일, 열가소성수지, 충진제, 수산기, 카르복시기 또는 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지, 에폭시계 수지, 페놀형 에폭시 수지 경화제, 포스핀계, 보론계, 이미다졸계 경화촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질 및 실란 커플링제를 포함하며, 특히 변성 실리콘 오일을 첨가함으로써 픽업 공정시 발생하는 필름 사이의 고착화를 방지하고 점착 필름과의 필강도를 낮게 하여 제조 공정시 칩의 픽업 성공률이 높아지므로 우수한 공정성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 조립용 접착필름을 제공할 수 있다.
반도체 조립용 접착필름, 필강도, 고착화, 텍, 변성 실리콘 오일, 페놀형 경화제, 에폭시수지

Description

반도체 조립용 접착 필름 조성물, 이에 의한 접착 필름 및 이를 포함하는 다이싱 다이본드 필름{BONDING FILM COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR ASSEMBLY, BONDING FILM THEREFROM, AND DICING DIE BOND FILM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 반도체 접착 필름용 조성물, 이에 의한 접착 필름 및 이를 포함하는 다이싱 다이본드 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변성 실리콘 오일을 첨가하여 이형력이 우수한 필름을 제조함을써, 필강도를 감소시키고 고착화 현상을 제거하여 제조 공정시 칩의 픽업 성공률을 높혀 우수한 공정성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 조립용 접착필름 조성물, 이에 의한 접착 필름 및 이를 포함하는 다이싱 다이본드 필름에 관한 것이다.
종래 반도체 소자와 소자 혹은 지지 부재의 접합에 실버페이스트(paste)가 주로 사용되어 왔으나, 최근 반도체 소자의 소형화, 대용량화 경향에 따라 이에 사용되는 지지부재 또한 소형화와 세밀화가 요구되고 있다. 근래에 많이 사용되었던 실버페이스트는 돌출 또는 반도체 소자의 경사에서 기인하는 와이어 본딩(wire bonding)시의 이상발생, 기포 발생 및 두께의 제어가 어려운 점 등의 단점이 있었다. 따라서, 최근에는 실버페이스트를 대신하여 접착필름이 주로 사용되고 있는 추세이다.
반도체 조립에 사용되는 접착필름은 주로 다이싱 필름(dicing film)과 함께 사용되며, 다이싱 필름은 일련의 반도체 칩 제조공정 중 다이싱 공정에서 반도체 웨이퍼를 고정하기 위해 사용되는 필름을 말한다. 다이싱 공정이란 반도체 웨이퍼로부터 개개의 칩으로 절단하는 공정을 말하며, 상기 다이싱 공정에 이어서 익스팬드후 다이를 PCB나 리드프레임에 부착하는 다이어태치 공정, 금선이나 알루미늄 선 등으로 와이어를 칩과 접속단자에 연결하는 와이어본딩 공정, 다이어태치 후 오븐에서 접착부재를 일정부분 경화시켜 고정시키는 오븐경화공정 등이 수행된다.
상기 다이싱 필름은 통상 염화비닐이나 폴리올레핀 구조의 기재 필름 위에 자외선 경화형 혹은 일반 경화형의 점착제를 코팅하고 그 위에 PET재질의 커버필름을 접착하는 것으로써 구성된다. 한편, 일반적인 반도체 조립용 접착필름의 사용법은 반도체 웨이퍼에 접착필름을 부착하고 여기에 상기와 같은 구성을 갖는 다이싱 필름을 커버필름이 제거된 다이싱 필름에 겹쳐 바른 뒤 다이싱 공정에 따라 조각화하는 것이다.
한편 최근에는 미리 PET 커버필름을 제거한 다이싱 필름과 필름상 접착필름을 서로 합지시켜 하나의 필름으로 만든 다이싱 다이본드 필름 위에 반도체 웨이퍼를 부착하고 다이싱 공정에 따라 조각화 하는 경향이 있다. 하지만 이러한 경우 기존의 다이싱만을 목적으로 한 다이싱 필름과는 달리 픽업 공정 시 다이(Die)와 다이접착필름(die adhesive film)을 동시에 떨어뜨려야 한다는 어려움을 안고 있다.
또한, 반도체 조립용 접착필름이 고 신뢰도를 발휘하게 하기 위하여 접착필름 조성물에서 경화부의 함량을 증가시키는데 경화부의 함량이 증가할 경우 상온에서 오랜 시간을 방치 했을 때 필름상 접착필름층과 다이싱 필름의 점착제층 간의 상호작용으로 접착필름층과 점착제 층간의 부착력이 높아져서 픽업 공정에서 픽업 성공률이 낮아지는 단점이 있다. 또한 픽업 공정에서 필름 사이의 고착화(픽업 공정시 두 개 이상의 다이가 연속하여 들려지는 현상)가 발생하여 픽업 성공률이 낮아지는 현상이 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로,
본 발명의 하나의 목적은 변성 실리콘 오일을 첨가함으로써 접착필름의 이형력을 증가시켜 필름 사이의 고착화를 방지하고 필강도(peel strength)를 낮게 하여 제조 공정시 칩의 픽업 성공률을 증가시켜 우수한 공정성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 조립용 접착필름 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명의 조성물을 이용하여 제조되는 반도체 조립용 접착 필름 및 이를 포함하는 다이싱 다이본드 필름을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 변성 실리콘 오일, 열가소성수지, 충진제, 수산기, 카르복시기 또는 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지, 에폭시계 수지, 페놀형 에폭시 수지 경화제, 포스핀계, 보론계, 이미다졸계 경화촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질 및 실란 커플링제를 포함하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물에 관계한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 반도체 조립용 접착 필름 조성물에서, 상기 실리콘 변성 오일은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식1]
Figure 112007090901886-pat00001
상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 2 인 1가의 탄화수소기, R2는 유기 관능기, R3는 탄소수 1 내지 2 인 1가의 탄화수소기 또는 유기 관능기를 나타내고, 복수개의 R1은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, R2가 복수개인 경우는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 복수개의 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, m,n은 분자량 범위 안에서 0 을 포함한 자연수이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 반도체용 접착필름 조성물은, 변성 실리콘 오일 0.01 내지 3 중량%; 열가소성수지 5 내지 40 중량%; 충진제 0.1 내지 60 중량%; 수산기, 카르복시기 또는 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지 5 내지 80 중량%; 에폭시계 수지 3 내지 60 중량%; 페놀 경화제 3 내지 30 중량% ; 포스핀계, 보론계, 이미다졸계 경화촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 경화촉매 0.01 내지 5 중량%; 및 실란 커플링제 0.01 내지 10 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 조성물을 구성하는 각 성분에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
변성 실리콘 오일
본 발명의 구현 예들에서 사용 가능한 상기 변성 실리콘 오일은, 표면장력이 작고 퍼지는 성질이 있으므로 다이싱 공정 후 픽업 공정시 발생하는 필름 사이의 고착화를 방지하고 접착 필름의 이형력을 증진시키는 동시에 측쇄 또는 말단에 부여된 유기 관능기로 인하여 접착성 저하 또한 방지할 수 있다.
본 발명의 구현 예들에서 사용되는 변성 실리콘 오일은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식1]
Figure 112007090901886-pat00002
상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 2 인 1가의 탄화수소기, R2는 유기 관능기, R3는 탄소수 1 내지 2 인 1가의 탄화수소기 또는 유기 관능기를 나타내고, 복수개의 R1은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, R2가 복수개인 경우는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 복수개의 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, m,n은 분자량 범위 안에서 0 을 포함한 자연수이다.
본 발명의 일구현예에 따른 상기 변성 실리콘 오일은, 측쇄 또는 말단에 무기재료와 반응하는 알콕시기 및 유기 중합체와 반응하는 유기 관능기를 갖는 쇄상 폴리실록산 화합물인 것이 바람직하다. 이때 상기 변성 실리콘 오일은, 25℃에서의 비중이 바람직하게는 0.7 내지 1.3g/cm3, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1.1g/cm3 인 것이 좋다. 또한 유기관능기 당량은 바람직하게는 50 내지 5000, 더욱 바람직하게는 100 내지 1000인 것이 좋다.
본 발명의 일 구현예에 다른 상기 변성 실리콘 오일 함량은, 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 3 중량%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.01 내지 2 중량%인 것이 좋다. 상기 변성 실리콘 오일의 함량이 3 중량% 이상일 경우 웨이퍼와 접착 필름과의 접착성이 저하되고 접착 필름의 마운팅성도 저하될 수 있다.
열가소성 수지
본 발명의 일구현예에 따른 조성물에서, 상기 열가소성수지는 바인더 및 필름형성수지로써 상온에서는 고상으로 존재하면서 다이어태치 온도인 60 내지 130℃사이에서 급격한 점도변화 특성을 나타내는 수지가 바람직하다.
또한 상기 열가소성 수지는 0℃ 내지 90℃ 범위의 연화온도(softening point)를 가지며, 중량평균 분자량이 200 내지 10,000의 범위인 것이 바람직하다. 열가소성 수지가 상기 범위 내의 연화점 및 중량평균 분자량을 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, 페놀 수지, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 아크릴계 중합성 수지 등을 사용할 수 있고, 이 또한 라디칼 중합성 물질일 수 있다.
상기 열가소성 수지는 반도체 조립용 접착필름 조성물 전체에 대하여 5 내지 40 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량% 범위인 것이 좋다. 열가소성 수지 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 흐름성 개선에 효과가 없고, 40 중량% 초과의 경우에는 필름 도막 형성이 어려운 문제가 있다.
충진제
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 조성물은 틱소트로픽성을 발현하여 용융점도를 조절하기 위하여 충진제를 포함한다. 상기 충진제는 필요에 따라 무기 또는 유기 충진제를 사용할 수 있다. 무기 충진제로는 금속성분인 금가루, 은가루, 동분, 니켈을 사용할 수 있고, 비금속성분인 알루미나, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 실리카, 질화 붕소, 이산화티타늄, 유리, 산화철, 세라믹 등을 사용할 수 있고, 유기 충진제로서는 카본, 고무계 필러, 폴리머계 등을 사용할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 충진제의 형상과 크기는 특별히 제한되지 않으나, 통상적으로 무기 필러 중에서는 구형 실리카와 무정형 실리카가 주로 사용되고 그 크기는 평균입경 5nm 내지 10μm인 것이 바람직하고, 5nm 내지 3μm인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 구현예들에서 상기 충진제의 사용량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 0.1 내지 60 중량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 40 중량%인 것이 좋다. 60 중량% 초과일 경우에는 필름의 인장강도가 저하될 수 있고, 0.1 중량% 미만일 경우에는 충진제 첨가에 의한 보강효과가 작으며 접착시트에 유동성을 갖게 하기 어려운 문제가 있다.
엘라스토머 수지
본 발명의 일구현예에 따른 조성물에서, 상기 수산기 또는 카르복시기, 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지는 필름 형성에 필요한 고무 성분으로서, 바람직하게는 중량평균 분자량이 50,000 내지 5,000,000, 더욱 바람직하게는 초기 다이어태치시 보이드를 감소시키기 위하여 분자량이 50,000 ~ 500,000 의 낮은 범위인 것이 좋다.
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 엘라스토머로 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 80 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 60 중량%인 것이 좋다. 상기 엘라스토머 수지의 함량이 5 중량% 이하일 경우에는 필름형성이 어렵고 80 중량% 이상인 경우에는 초기 다이어태치시 보이드가 다량 발생할 수 있다.
에폭시계 수지
본 발명의 일구현예에 따른 조성물에서, 상기 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. 본 발명에서 사용될 수 있는 상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량은 바람직하게는 130 내지 5000g/eq, 더욱 바람직하게는 150 내지 1200g/eq 인 것이 좋다.
상기 고상 에폭시계 수지의 구체적인 예로는, 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 유도체 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 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.
상기 에폭시 수지의 함량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 3 내지 60 중량%인 것이 바람직하다. 상기 에폭시 수지의 함량이 3 중량% 이하일 경우 경화부 부족으로 인하여 신뢰성이 저하되고, 60 중량% 이상인 경우 필름의 형성에 어려움이 있다.
페놀 경화제
본 발명의 일구현예에 따른 조성물에서, 상기 페놀 경화제는 수산기 당량 100g/eq 이상을 가지면 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 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 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 페놀 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 경화제의 함량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 3 내지 30 중량%인 것이 바람직하다.
상기 페놀 경화제의 에폭시 대비 페놀의 당량비는 0.8 내지 1.4 이하가 바람직한데, 상기 범위내의 당량비를 가지면 접착필름과 지지부재 사이의 전단 접착력 에 대해 좋다.
경화촉매
본 발명의 일구현예에 따른 조성물에서, 상기 경화촉매는 경화속도를 조절하는 첨가제로써 포스핀 또는 보론계 경화촉매와 이미다졸계의 촉매를 사용할 수 있다.
본 발명의 구현예들에서 사용할 수 있는 포스핀계 경화촉매의 예로는 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 있는데, 이것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 경화촉매 함량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 5 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 3중량%인 것이 좋다. 경화촉매 함량이 5 중량% 이상일 경우에는 저장안정성이 떨어질 가능성이 있다.
실란 커플링제
본 발명의 일구현예에 따른 조성물에서, 상기 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.
그 구체적인 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-머켑토프로필트리에톡시실란 등을 예시할 수 있으며, 이를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 실란 커플링제의 함량은 반도체 조립용 접착 필름 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 10 중량%인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.3 내지 3 중량%인 것이 좋다. 상기 실란 커플링제의 함량이 10 중량% 이상일 경우에는 접착력이 저하되고 필름의 인장강도가 저하될 수 있다.
유기용매
본 발명의 일구현예에 따른 상기 들의 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 용매를 제외한 나머지 성분 100 중량부에 대하여 5 내지 60 중량부인 것이 좋다.
본 발명의 다른 양상은, 상기 조성물을 이용하여 제조되는 반도체 조립용 접착필름 및 이를 포함하는 다이싱 다이 본드 필름에 관한 것이다. 본 발명의 일구현예에 따른 상기 다이싱 다이 본드 필름은 기재 필름상에 점착제층과 접착필름층이 순차로 적층된 것으로, 접착필름층으로 본 발명에 따른 상기 조성물을 사용하는 것 외에는 통상의 다이싱 다이 본드 필름과 동일한 방법에 의하여 제조할 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]
고속 교반봉을 포함하는 1L 원통형 플라스크에 하기의 성분을 첨가하고 20분간 4000rpm에서 고속으로 분산하여 조성물을 제조한 뒤 50μm 캡슐 필터를 이용하여 여과한 뒤 어플리케이터로 40μm 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 Tg 20℃) 60 g,
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 g,
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 20 g 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 g,
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 16 g,
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 g, 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 g
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 g 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-403, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 g,
(g) 무정형실리카 (Aerosil 200, 제조원: Degusa, 직경 16nm) 40 g.
(h) 변성 실리콘 오일 (X-22-343, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.1 g.
실시예 2
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 Tg 20℃) 60 g,
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 g,
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 20 g 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 g,
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 16 g,
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 g, 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 g
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 g 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-403, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 g,
(g) 무정형실리카 (Aerosil 200, 제조원: Degusa, 직경 16nm) 40 g.
(h) 변성 실리콘 오일 (X-22-343, 제조원: 신에쯔주식회사) 1 g.
실시예 3
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 Tg 20℃) 60 g,
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 g,
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 20 g 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 g,
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 16 g,
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 g, 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 g
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 g 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-403, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 g,
(g) 무정형실리카 (Aerosil 200, 제조원: Degusa, 직경 16nm) 40 g.
(h) 변성 실리콘 오일 (KF-8010, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.1 g.
실시예 4
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 Tg 20℃) 60 g,
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 g,
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 20 g 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 g,
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 16 g,
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 g, 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 g
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 g 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-403, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 g,
(g) 무정형실리카 (Aerosil 200, 제조원: Degusa, 직경 16nm) 40 g.
(h) 변성 실리콘 오일 (KF-8010, 제조원: 신에쯔주식회사) 1 g.
[ 비교예 1-4]
비교예에서는 변성 실리콘 오일을 포함하지 않은 접착필름과 비교하기 위하여 비교예1과 3에서는 변성 실리콘 오일을 첨가하지 않았으며, 과량 투입시의 접착필름과 비교하기 위하여 비교예 2와 4에서는 변성 실리콘 오일을 과량 첨가한 것 외에는 실시예 1-4의 방법과 동일한 방법으로 접착필름을 제조하였다.
비교예 1
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 Tg 20℃) 60 g,
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 g,
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 20 g 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 g,
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 16 g,
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 g, 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치) 2 g,
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 g 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-403, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 g,
(g) 무정형실리카 (Aerosil 200, 제조원: Degusa, 직경 16nm) 40 g.
비교예 2
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 Tg 20℃) 60 g,
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 g,
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 20 g 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 g,
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 16 g,
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 g, 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 g
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 g 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-403, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 g,
(g) 무정형실리카 (Aerosil 200, 제조원: Degusa, 직경 16nm) 40 g.
(h) 변성 실리콘 오일 (X-22-343, 제조원: 신에쯔주식회사) 14 g.
비교예 3
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 Tg 20℃) 60 g,
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 g,
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 20 g 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 g,
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 16 g,
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 g, 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치) 2 g,
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 g 및 에 폭시 실란 커플링제 (KBM-403, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 g,
(g) 무정형실리카 (Aerosil 200, 제조원: Degusa, 직경 16nm) 40 g.
비교예 4
(a) 폴리에스터 수지 (AR-LTW, 제조원: 대구사, Mw 2,300 Tg 20℃) 60 g,
(b) 에폭시함유 엘라스토머 수지 (SG-80H, 제조원: 후지쿠라 화학) 200 g,
(c) 비스페놀 A계 에폭시 수지 (YD-011, 제조원: 국도화학) 20 g 및 크레졸 노볼락과 비페닐계로 이루어진 에폭시 수지 (CER-1020, 제조원: 닛폰가야쿠) 30 g,
(d) 비페닐계 페놀경화제 (KPH-F4500, 제조원:코오롱유화) 16 g,
(e) 이미다졸계 경화촉매 (2P4MHZ, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 제조원: 사국화학) 0.16 g, 멜라민 (제조원: 시그마 알드리치), 2 g
(f) 머켑토 실란 커플링제 (KBM-803, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.3 g 및 에폭시 실란 커플링제 (KBM-403, 제조원: 신에쯔주식회사) 0.2 g,
(g) 무정형실리카 (Aerosil 200, 제조원: Degusa, 직경 16nm) 40 g.
(h) 변성 실리콘 오일 (KF-8010, 제조원: 신에쯔주식회사) 14 g.
시험예 : 접착 필름의 물성 평가
상기 실시예 1-4 및 비교예 1-4에 의해 제조된 반도체 조립용 접착 필름의 물성을 평가하기 위하여 고착화 시험, 필강도 시험, 택 시험 및 다이쉐어강도를 다음과 같이 실시하고 그 결과를 하기 [표1], [표2]에 나타내었다.
(1) 고착화 시험:
접착필름 사이의 고착화 현상을 확인하기 위하여 접착필름을 20mm X 20mm 으로 조각화하여 코팅면끼리 겹친 후 20℃의 물에 2분간 침수 하고 30℃의 오븐에 6시간 동안 방치한 후 겹쳐진 접착필름을 떼어 보았다. 접착필름이 떼어지면 양호, 떼어지지 않으면 불량으로 판정하였다.그 결과를 [표1], [표2]에 나타내었다.
(2) 180도 필강도 측정 (접착층과 PSA층사이 ):
접착층과 PSA층 사이의 부착력을 측정하기 위하여 각각의 필름을 상온(25℃)에서 다이싱 필름과 합지한 후 1시간 방치하고 그 후 크기가 15mm X 70mm 인 직사각형 필름을 이용하여 30mm/min의 속도로 180도 필측정 (180°Peel Strength)을 측정하였다. 다이싱 필름은 당사에서 제작한 것으로 100μm의 폴리올레핀필름에 10μm의 자외선 경화형 점착제를 코팅하였다. 다이싱 필름의 택 값(Tack value)은 각각 자외선 경화 전에는 130gf이고, 자외선 경화 후에는 60gf이다. 또한 재질이 스테인레스(SUS 304)인 시편에서는 180도 필 값이 자외선 경화 전에는 0.0055N/mm이고, 자외선 경화 후에는 0.0010N/mm이다.
(3) 웨이퍼필 측정 (접착층과 웨이퍼사이 180도 필강도 ):
웨이퍼와 접착층 사이의 부착력을 측정하기 위하여 각각의 필름을 상온(25℃)에서 다이싱 필름과 합지한 후 1시간 방치하고 그 후 크기가 25mm X 70mm 이고 두께가 720㎛인 웨이퍼를 이용하고 60℃, 롤압력 0.2MPa, 속도 20m/s2에서 웨이퍼 라미네이션한 뒤 180도 필측정 (180°Peel Strength)을 측정하였다. 다이싱 필름은 당사에서 제작한 것으로 100um의 폴리올레핀필름에 10um의 자외선 경화형 점착제를 코팅하였다. 다이싱 필름의 택 값(Tack value)은 각각 자외선 경화 전에는 130gf이고, 자외선 경화 후에는 60gf이다. 또한 재질이 스테인레스(SUS 304)인 시편에서는 180도 필 값이 자외선 경화 전에는 0.0055N/mm이고, 자외선 경화 후에는 0.0010N/mm이다.
(4) 다이쉐어 강도( Die Shear Strength ):
이산화막으로 코팅되어 있는 두께 530um 웨이퍼를 사용하여 5㎜ X 5㎜ 크기로 자른 후 접착필름과 함께 60도 조건에서 라미네이션(Lamination)하고 접착부분만 남기고 절단하였다. 10㎜ X 10㎜ 크기의 하부칩에 5㎜ X 5㎜ 크기인 상부칩을 올려 놓은 후 온도가 100℃인 핫플레이트 위에서 1kgf의 힘으로 1초 동안 눌러서 붙인 뒤에 175℃에서 2hr동안 경화하였다. 상기와 같이 제작된 시험편은 85℃/85RH% 조건 하에서 168시간 흡습 시킨 후 최고온도 260℃의 리플로우를 3회 실시한 후, 250도에서 100μm/sec속도로 상부칩의 다이쉐어강도를 측정하여 [표1] 내지 [표2]에 나타내었다.
(5) 픽업( Pick up ) 평가:
다이 본더(Die Bonder, 모델명 : SDB-10M, 제조원 : 삼성전자)를 이용하여 픽업을 실시한 후 측정 결과를 [표1] 내지 [표2]에 나타내었다. 웨이퍼의 두께는 80㎛이며, 칩 크기는 10mm × 10mm로 절단하였으며, 자외선 경화 후 연신 길이(Expanding length)는 5mm, 핀(Pin)의 올려 주는 높이(Stroke height)는 0.4mm에서 픽업을 실시하였다. 픽업 강도(Pick up force)는 100gf이며 픽업 시간(Pick up time)은 300ms에서 측정하였다.
비교항목 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
고착화 시험 양호 양호 양호 양호
필강도 UV전 (단위:N/25mm) UV후 1.3242 0.0524 1.2546 0.0508 1.3326 0.0603 1.3000 0.0494
웨이퍼필(단위:N/25mm) 1.2090 1.0300 1.1923 0.9806
다이쉐어값 (단위:kgf/chip) 12.4 11.7 11.3 11
픽업 (단위:성공률,%) 100% 100% 100% 100%
비교항목 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
고착화 시험 불량 양호 불량 양호
필강도 UV전 (단위:N/25mm) UV후 1.1193 0.0905 0.7521 0.0329 1.2100 0.1163 0.6930 0.0397
웨이퍼필(단위:N/25mm) 1.3122 0.1463 1.2780 0.0911
다이쉐어값 (단위:kgf/chip) 12 5 11.9 3
픽업 (단위:성공률,%) 85% (고착발생) 접착제박리 발생 75% (고착발생) 접착제박리 발생
상기 [표1], [표2]를 통해서 나타난 바와 같이, 변성 실리콘 오일을 첨가하여 제조한 접착필름의 경우(실시예 1-4)가 변성 실리콘 오일을 미첨가한 것 (비교예 1 및 3) 보다 고착화에 유리하고 이형력이 우수하여 픽업에 유리한 것을 알 수 있으며 범위내의 변성 실리콘 오일을 첨가할 경우 다이쉐어 값이 저하되지 않으므로 신뢰성을 확보 할 수 있다.
또한, 비교예 2 및 4와 같이 변성 실리콘 오일의 함량이 과량이면 웨이퍼와 접착제 사이의 마운팅성이 저하되고 필강도 저하로 인하여 픽업 공정시 접착 필름이 웨이퍼와 박리되는 문제가 발생 할 수 있으며 다이쉐어 값도 낮아지게 되어 신뢰성을 확보할 수 없는 것을 알 수 있다. 또한 변성 실리콘 오일을 사용하지 않을 경우 고착이 발생하고 이형력이 저하되어 픽업에 불리하게 작용한 것을 알 수 있다.

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 변성 실리콘 오일 0.01 내지 3 중량%; 수산기 또는 카르복시기, 에폭시기를 함유하는 엘라스토머 수지 5 내지 80 중량%; 열가소성 수지 5 내지 40 중량%; 에폭시계 수지 3 내지 60 중량%; 페놀 경화제 3 내지 30 중량%; 포스핀계, 보론계, 이미다졸계 경화촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 경화촉매 0.01 내지 5 중량%; 실란 커플링제 0.01 내지 10 중량% 및 충진제 0.1 내지 60 중량%를 포함하는 반도체 조립용 접착필름 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112009073180989-pat00003
    상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 2 인 1가의 탄화수소기, R2는 유기 관능기, R3는 탄소수 1 내지 2 인 1가의 탄화수소기 또는 유기 관능기를 나타내고, 복수개의 R1은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, R2가 복수개인 경우는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 복수개의 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, m,n은 분자량 범위 안에서 0 을 포함한 자연수이다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 변성 실리콘 오일은 측쇄 또는 말단에 무기재료와 반응하는 알콕시기 및 유기 중합체와 반응하는 유기 관능기를 갖는 쇄상 폴리실록산 화합물인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착필름 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 변성 실리콘 오일은 25℃에서의 비중이 0.7 내지 1.3g/cm3이고, 유기관능기 당량은 50 내지 5000 인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착필름 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 연화온도가 0℃ 내지 90℃ 이고, 중량평균 분자량이 200 내지 10,000인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착필름 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 충진제는 무기 충진제로서 구형 또는 무정형이고, 그 크기는 5nm 내지 10μm 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착필름 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 수산기, 카르복시기 또는 에폭시기를 함유하는 엘라 스토머 수지는 중량평균 분자량이 50,000 내지 500,000 범위 내인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  8. 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.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 페놀 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.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 페놀 경화제의 에폭시 대비 페놀의 당량비가 0.8 내지 1.4인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  11. 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.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 실란 커플링제는 에폭시, 아민 함유 실란 또는 머캡토 함유 실란인 것을 특징으로 하는 반도체 조립용 접착 필름 조성물.
  13. 제 1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제 12항 중의 어느 한 항에 의한 조성물을 포함하는 반도체 조립용 접착 필름.
  14. 제 13항의 반도체 조립용 접착 필름을 포함하여 이루어지는 다이싱 다이본드 필름.
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