KR101045262B1

KR101045262B1 - 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물 및 이를 이용한 접착 필름

Info

Publication number: KR101045262B1
Application number: KR1020090128327A
Authority: KR
Inventors: 편아람; 조재현; 송기태
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-29
Also published as: CN102167963A; US8623512B2; US20110152394A1; TWI473869B; CN102167963B; TW201130941A

Abstract

본 발명은 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 유리전이온도를 갖는 고분자 수지 및 액상 에폭시 수지를 포함함으로써 저온 탄성률의 증가로 저온 개별화 및 절단성이 용이하고, 경화 후 고온 탄성률의 저하로 기판 매입성 및 접착 신뢰성을 확보할 수 있는 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물에 관한 것이다.

유리전이온도, 스텔스 다이싱, 반도체용 접착 조성물

Description

스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물 및 이를 이용한 접착 필름 {SEMICONDUCTOR ADHESIVE COMPOSITION FOR STEALTH DICING AND ADHESIVE FILM USING IT}

본 발명은 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 유리전이온도(Tg)를 갖는 고분자 수지 및 액상 에폭시 수지를 포함함으로써 저온 탄성률의 증가로 저온 개별화 및 절단성이 용이하고, 경화 후 고온 탄성률의 저하로 기판 매입성 및 접착 신뢰성을 확보할 수 있는 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물에 관한 것이다.

종래 반도체 소자와 소자 혹은 지지 부재의 접합에는 은 페이스트(paste)가 주로 사용 되어 왔으나, 최근 반도체 소자의 소형화, 대용량화 경향에 따라 이에 사용되는 지지 부재 또한 소형화와 세밀화가 요구되고 있다. 종래에 많이 사용되었던 은 페이스트는 돌출 또는 반도체 소자의 경사에 기인하는 와이어 본딩(wire bonding)시의 이상발생, 기포발생, 두께의 제어가 어려운 점 등의 단점이 있었다. 따라서, 최근에는 은 페이스트를 대신하여 접착필름이 주로 사용되고 있는 추세이다.

반도체 조립에 사용되는 접착필름은 주로 다이싱 필름(dicing film)과 함께 사용되며, 상기 다이싱 필름은 다이싱 공정에서 반도체 웨이퍼를 고정하기 위해 사용되는 필름을 말한다. 다이싱 공정은 반도체 웨이퍼로부터 개개의 칩으로 절단하는 공정으로서, 상기 다이싱 공정에 연속해서 익스팬드 공정, 픽업공정 및 마운팅 공정이 수행된다.

이러한 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 웨이퍼(wafer)에 접착필름을 부착하고, 여기에 상기와 같은 구성을 갖는 다이싱 필름을 커버필름이 제거된 상태에서 겹쳐 바른 뒤 다이싱 공정에 따라 조각화하는 것이다.

최근에는 다이싱 다이 본딩용 반도체 조립용 접착제로서 PET 커버필름을 제거한 다이싱 필름과 접착필름을 서로 합지시켜 하나의 필름으로 만든 뒤, 그 위에 반도체 웨이퍼를 부착하고 다이싱 공정에 따라 조각화 하는 경향이다. 다이싱 공정시에는 다이아몬드 블레이드(diamond blade)를 이용한 절단 방법이 있고, 이에 더하여 웨이퍼 내부에 레이저를 집광시켜 선택적으로 개질부를 형성하고, 그 뒤 -10 ~ 0℃의 저온에서 물리적인 인장을 통해 선택적 개질부 라인을 따라 웨이퍼를 접착층과 함께 개별화하는 스텔스 다이싱(stealth dicing) 방법, 그리고 웨이퍼의 일부를 다이아몬드 블레이드로 절단한 후 접착필름을 부착하여 -10 ~ 0℃의 저온에서 물리적인 인장을 통해 절단 라인을 따라 웨이퍼를 접착층과 함께 개별화하는 방법이 있다.

하지만 이러한 경우 딱딱한 무기물인 웨이퍼에 비해 유연한 유기물의 접착필름의 개별화가 상대적으로 어려워지는 약점이 있다. 이러한 약점을 보완하기 위해 유기물인 접착 필름에 무기 충진제를 첨가하거나 유리전이온도(Tg)가 높은 고분자 수지를 함유함으로써 개별화를 용이하게 하였다.

한편, 저온 개별화를 용이하게 하기 위한 저온 탄성률 증가를 목적으로 무기 충진제를 첨가하고, 유리전이온도가 높은 고분자 수지를 사용하게 되는데, 이는 필름의 고온 유동성의 저하와 경화 후 탄성률을 증가시킴으로써 기판 요철에 대한 매입성, 웨이퍼 부착 후 기포제거의 어려움이 발생할 수 있게 되고, 결국에는 접착 신뢰성이 저하되는 단점이 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 특정 유리전이온도(Tg)를 갖는 고분자 수지 및 액상 에폭시 수지를 사용함으로써 저온 탄성률이 증가되어 저온 개별화 및 절단성이 용이하고, 경화 후 고온 탄성률이 저하되어 기판 매입성 및 접착 신뢰성이 높은 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 구체적으로, 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함하는 에폭시계 수지, 페놀형 에폭시 수지 경화제, 무기 필러, 경화촉매 및 실란 커플링제를 포함하는 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 접착 조성물로 형성된 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 필름을 제공하는 것이다.

하나의 양태로서, 본 발명은 a) 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지; b) 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함하는 에폭시계 수지; c) 페놀형 에폭시 수지 경화제; d) 무기 필러; e) 경화촉매; 및 f) 실란 커플링제를 포함하는 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물은 저온에서도 칩 개별화가 가능하면서 접착 신뢰성을 향상시키기 위해, 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지 및 액상 에폭시 수지를 포함함을 특징으로 하며, 이외에도 페놀형 에폭시 수지 경화제, 무기 필러, 경화촉매 및 커플링제를 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 접착 조성물의 구성성분은 a) 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지 100 중량부; b) 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함하는 에폭시계 수지 1 내지 20 중량부; c) 페놀형 에폭시 수지 경화제 1 내지 20 중량부; d) 무기 필러 10 내지 80 중량부; e) 경화촉매 0.1 내지 20 중량부; 및 f) 실란 커플링제 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.

a) 고분자 수지

본 발명에서 사용되는 고분자 수지는 저온 탄성률 증가 및 경화 후의 고온 탄성률 저하를 위해, 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 유리전이온도가 5 ~ 25℃인 고분자 수지, 가장 바람직하게는 7 ~ 20℃인 고분자 수지이다. 고분자 수지의 유리전이온도가 상기 범위보다 낮은 경우에는 조성물이 유동성이 좋아져서 기판 매입성이나 보이드 제거 능력은 좋아질 수 있지만 저온 탄성률이 낮아져 저온 분할성이 악화되고, 조성물의 내열성이 약해 고온 접착력 및 신뢰성이 낮아지는 단점이 있다. 또한, 고분자 수지의 유리전이온도가 상기 범위보다 높은 경우에는 저온 분할성, 고온 접착력 및 신뢰성은 좋지만, 보이드 제거 능력이 저하되는 문제점이 있다.

상기 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지로는 중량평균분자량이 50,000 내지 5,000,000인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 고분자 수지의 종류로는 폴리이미드 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 부타디엔 고무, 아크릴 고무, (메타)아크릴 수지, 우레탄 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리 에테르 이미드 수지, 페녹시 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 변성 폴리페닐렌 에테르 수지 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 관능성 모노머를 포함하는 고분자 성분, 예를 들어 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트 등의 관능성 모노머를 함유하는 에폭시기 함유 (메타)아크릴 공중합체를 사용할 수도 있다. 상기 에폭시기 함유 (메타)아크릴 공중합체로는 (메타)아크릴 에스테르 공중합체, 아크릴 고무 등이 사용 가능하다.

b) 에폭시계 수지

본 발명에서 사용되는 에폭시계 수지는 경화 및 접착 작용을 하는 것으로서, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 모두 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에서 액상 에폭시 수지는 상온에서 액상 형태의 에폭시 수지이면 특별히 제한되지 않으나, 융점(Tm)이 -70 ~ 0℃인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비스페놀A형 액상 에폭시 수지, 비스페놀F형 액상 에폭시 수지, 3관능성 이상의 다관능성 액상 에폭시 수지, 고무변성 액상 에폭시 수지, 우레탄 변성 액상 에폭시 수지, 아크릴 변성 액상 에폭시 수지 및 감광성 액상 에폭시 수지를 단독 또 는 혼합하여 이용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 비스페놀A형 액상 에폭시 수지이다.

또한, 본 발명에서 고상 에폭시 수지는 상온에서 고상 또는 고상에 근접한 에폭시로서 하나 이상의 관능기를 가지고 있는 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 연화점(Sp)이 30 ~ 100℃인 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계 에폭시, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계 에폭시, 다관능 에폭시, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시 및 이들의 유도체를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 크레졸 노볼락계 에폭시 수지이지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

이러한 에폭시계 수지로서 현재 시판되고 있는 제품에는 비스페놀계로서는 국도화학의 YD-017H, YD-020, YD020-L, YD-014, YD-014ER, YD-013K, YD-019K, YD-019, YD-017R, YD-017, YD-012, YD-011H, YD-011S, YD-011, YDF-2004, YDF-2001 등이 있고, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계로서는 유카 쉘 에폭시 주식회사의 체피코트 152, 에피코트 154, 일본화약주식회사의 EPPN-201, 다우케미컬의 DN-483, 국도화학의 YDPN-641, YDPN-638A80, YDPN-638, YDPN-637, YDPN-644, YDPN-631 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-500-80PCA60, YDCN-500-80PBC60, YDCN-500-90P, YDCN-500-90PA75 등이 있고 일본화약주식회사의 EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1012, EOCN- 1025, EOCN-1027, 독도화학주식회사의 YDCN-701, YDCN-702, YDCN-703, YDCN-704, 대일본 잉크화학의 에피클론 N-665-EXP 등이 있고, 비스페놀계 노볼락 에폭시로는 국도화학의 KBPN-110, KBPN-120, KBPN-115 등이 있고, 다관능 에폭시 수지로서는 유카 쉘 에폭시 주식회사 Epon 1031S, 시바스페샬리티케미칼주식회사의 아랄디이토 0163, 나가섭씨온도화성 주식회사의 데타콜 EX-611, 데타콜 EX-614, 데타콜 EX-614B, 데타콜 EX-622, 데타콜 EX-512, 데타콜 EX-521, 데타콜 EX-421, 데타콜 EX-411, 데타콜 EX-321, 국도화학의 EP-5200R, KD-1012, EP-5100R, KD-1011, KDT-4400A70, KDT-4400, YH-434L, YH-434, YH-300 등이 있으며, 아민계 에폭시 수지로서는 유카 쉘 에폭시 주식회사 에피코트 604, 독도화학주식회사의 YH-434, 미쓰비시가스화학 주식회사의 TETRAD-X, TETRAD-C, 스미토모화학주식회사의 ELM-120 등이 있고, 복소환 함유 에폭시 수지로는 시바스페샬리티케미칼주식회사의 PT-810, 치환형 에폭시 수지로는 UCC사의 ERL-4234, ERL-4299, ERL-4221, ERL-4206, 나프톨계 에폭시로는 대일본 잉크화학의 에피클론 HP-4032, 에피클론 HP-4032D, 에피클론 HP-4700, 에피클론 4701 등이 있고, 이것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 에폭시계 수지는 고분자 성분 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1 중량부 미만일 경우에는 경화부 부족으로 인하여 신뢰성이 저하되고, 20 중량부를 초과할 경우에는 필름의 인장강도가 떨어질 수 있다.

또한, 상기 액상 에폭시 수지는 전체 에폭시계 수지 100% 함량을 기준으로 5 ~ 40%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 ~ 30%로 포함된다. 액상 에폭시 수지가 포함됨으로써, 승온 환경 하에서 상온 근처부터 점도 하강이 일어나 기판 매입성이 좋아져 보이드 제거 능력이 향상되는 특징을 가진다. 본 발명의 액상 에폭시 수지는 전체 에폭시계 수지 중 상기 범위의 함량으로 포함될 때, 접착 조성물의 점도 및 탄성률에 악영향을 주지 않으면서 보이드 제거 능력을 최대로 증대시킬 수 있다. 특히, 이러한 에폭시 수지 사용에 의한 점도 하강 효과는 상기한 본 발명의 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지를 함께 사용하는 경우에만 달성되는 특징이 있다.

c) 페놀형 에폭시 수지 경화제

본 발명에 사용되는 상기 페놀형 에폭시 수지 경화제는 당업계에서 통상 사용되는 것이면 그 종류가 특별히 제한되지 않으나, 페놀성 수산기를 1 분자 중에 2개 이상 가지는 화합물로서 흡습시의 내전해부식성이 우수한 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S 등의 비스페놀계 수지; 페놀 노볼락계 수지; 비스페놀 A계 노볼락 수지; 자일록계, 크레졸계 노볼락, 비페닐계 등의 페놀계 수지 등을 사용할 수 있다. 이러한 페놀형 에폭시 수지 경화제로서 현재 시판되고 있는 제품의 예로는, 단순 페놀계의 경화제로 메이화플라스틱산업주식회사의 H-1, H-4, 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 등이 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 페놀형 에폭시 수지 경화제는 고분자 성분 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1 중량부 미만일 경우에는 경화부 부족으로 인하여 신뢰성이 저하되고, 20 중량부를 초과할 경우에는 필름의 인장강도가 떨어질 수 있다.

d) 무기 필러

본 발명에 사용되는 상기 무기 필러는 금속성분인 금분, 은분, 동분, 니켈을 사용할 수 있고, 비금속성분인 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 실리카, 질화붕소, 이산화티타늄, 유리, 산화철, 세라믹 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리카이다.

상기 무기 필러의 형상과 크기는 특별히 제한되지 않으나, 통상적으로 무기 필러 중에서는 구형 실리카와 무정형 실리카가 주로 사용되고, 그 크기는 5㎚ 내지 20㎛인 것이 바람직하다.

상기 무기 필러는 고분자 성분 100 중량부에 대하여 10 내지 80 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 10 중량부 미만일 경우에는 충진제 첨가에 의 한 저온 분할성 향상효과가 작을 수 있고, 80 중량부를 초과할 경우에는 필름형성이 어려워지고 피착제에 대한 접착성이 저하될 수 있다.

e) 경화촉매

본 발명에 사용되는 상기 경화촉매는 반도체 공정 동안에 에폭시 수지가 완전히 경화될 수 있도록 경화시간을 단축시키는 촉매로서, 그 종류는 특별히 제한되지 않으나, 멜라민계, 이미다졸계, 트리페닐포스핀계 촉매 등을 사용할 수 있다. 현재 시판되고 있는 제품의 예로는, 이미다졸계로서 아지노모토 정밀기술주식회사의 PN-23, PN-40, 사국화학주식회사의 2P4MZ, 2MA-OK, 2MAOK-PW, 2P4MHZ 등이 있고, 호코케미칼사(HOKKO CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD)의 TPP-K, TPP-MK 등이 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 경화촉매는 고분자 성분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부로 포함되는 것이 좋다. 그 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 에폭시 수지의 가교가 불충분하여 내열성이 저하되는 경향이 있고, 20 중량부를 초과할 경우에는 보존 안정성이 저하될 수 있다.

f) 실란 커플링제

본 발명에 사용되는 상기 실란 커플링제는 조성물 배합시 실리카와 같은 무기물질의 표면과 유기물질간의 화학적 결합으로 인한 접착력을 증진시키기 위한 접착증진제의 작용을 한다.

상기 커플링제는 통상적으로 사용되는 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 에폭시가 함유된 2-(3,4 에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 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, 머캅토가 함유된 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 커플링제는 고분자 성분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 좋다. 그 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 접착 신뢰성이 낮아질 수 있으며, 10 중량부를 초과할 경우에는 마찬가지로 접착 신뢰성이 저하되며 다이 어태치 후 기포 발생 등의 문제가 발생할 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 접착 조성물은 유기용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유기용매는 반도체용 접착 조성물의 점도를 낮게 하여 필름의 제조가 용이하도록 하며, 구체적으로 톨루엔, 자일렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로 퓨란, 디메틸포름알데히드, 시클로헥사논 등을 사용할 수 있다.

상기 유기용매는 고분자 성분 100 중량부에 대하여 20 내지 500 중량부로 포함되는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 반도체용 접착 조성물은 이온성 불순물을 흡착하고 흡습시의 절연 신뢰성을 구현하기 위하여 이온포착제를 추가로 포함할 수 있다.

상기 이온포착제로는 트리아진 티올(Triazin thiol)화합물, 지르코늄계(Zirconium), 안티몬 비스무트계(Antimon bismuth), 마그네슘 알루미늄계(magnesium aluminium) 화합물 등을 사용할 수 있으며, 그 함량은 고분자 성분 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되는 것이 좋다. 상기 이온포착제가 과다할 경우 그 자체로써 불순물이 될 수 있고 경제성이 떨어질 수 있다.

또 다른 양태로서, 본 발명은 상기한 접착 조성물로 형성된 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 필름에 관한 것이다.

상기와 같이 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 및 액상 에폭시 수지를 포함하는 에폭시계 수지를 포함하는 본 발명의 접착 조성물을 도포하여 형성시킨 반도체용 접착 필름은 경화전 일래스틱 모듈러스가 0℃에서 2000 ~ 2500MPa이며, 경화후 일래스틱 모듈러스가 175℃에서 1.5 ~ 2.5MPa이며, 어태치 보이드 및 몰딩 보이드 면적이 5% 미만으로 형성됨을 특징으로 한다. 따라서, 저온에서의 탄성률 증가로 스텔스 다이싱에 이어지는 저온 익스팬션에 의한 분할성이 우수하고, 상온 및 고온에서의 유동성이 향상되어 웨이퍼에 대한 기포 제거능력과 경화 후 탄성률의 감소로 인한 기포 제거능력, 접착신뢰성이 향상되기 때문에 높은 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물은 저온 탄성률의 증가로 저온 개별화 및 절단성이 용이하고 또한 경화 후 고온 탄성률의 저하로 기판 매입성 및 접착 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 레이저 스텔스 다이싱시 웨이퍼 내부의 부분 개질 후 저온(-10 ~ 0℃)에서의 익스팬딩에 의한 웨이퍼 개별화가 용이한 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예 1 ~ 4, 비교예 1 ~ 6. 접착 필름 제조

고속 교반봉을 포함하는 1L 원통형 플라스크에 하기 표 1에 기재된 성분을 첨가하고 10분간 2000 rpm에서 저속으로, 그리고 30분간 5000rpm에서 고속으로 분 산하여 접착 필름용 조성물을 제조하였다. 이후, 각 조성물을 50㎛ 캡슐 필터를 이용하여 여과한 뒤 어플리케이터로 20㎛ 두께로 코팅하여 접착 필름을 제조하였으며, 90℃에서 10분 건조한 뒤 110 ℃에서 5분간 건조한 후 실온에서 1일간 보관하였다.

하기 표 1에 기재된 성분은 다음과 같다.

(a). 에폭시기 함유 고분자 수지

(a1) KLS-1045DR, Tg=38℃, 고형분 20%, 제조원: 후지쿠라화학

(a2) KLS-1062DR, Tg=16℃, 고형분 20%, 제조원: 후지쿠라화학

(a3) SG-PT-85, Tg=7℃, 고형분 15%, 제조원: 나가세

(a4) SG-PT-31, Tg=0℃, 고형분 15%, 제조원: 나가세

(b). 크레졸 노볼락계 에폭시 수지 (YDCN-500-10P, 제조원: 국도화학)

(c). 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지 (YD-128, 제조원: 국도화학)

(d). 페놀 노블락 페놀형 경화수지 (HF-4M, 제조원:메이와 플라스틱산업주식회사)

(e). 포스핀계 경화촉매(TPP-K, TPP, 또는 TPP-MK 제조원: 메이화플라스틱산업주식회사)

(f). 에폭시 실란 커플링제 (KBM-303, 제조원: 신에쯔주식회사)

(g). 무정형 실리카 (A200, 제조원: Degussa)

(h). 구형 실리카 (SC-2500SQ, 제조원: 아드마텍스(Admatechs))

(i). 싸이클로헥사논 (CCH, 제조원: 삼전화학)

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6
(a1) KLS-1045DR					125	125
(a2) KLS-1062DR	125	125							125
(a3)SG-PT-85			166.7	166.7						166.7
(a4)SG-PT-31							166.7	166.7
(b) YDCN-500-10P	3	1.5	3	1.5	3	1.5	3	1.5	4.5	4.5
(c)YD-128	1.5	3	1.5	3	1.5	3	1.5	3
(d)HF-4M	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
(e)TPP-MK	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
(f)KBM-303	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
(g)A200	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
(h)SC-2500SQ	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5	12.5
(i)CCH	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50

실험예 . 접착 필름의 점도, 탄성률, 접착력, 저온 분할성 , 보이드 제거 능력 측정

상기 실시예1 ~ 4 및 비교예1 ~ 6에서 제조된 접착 필름을 이용하여 하기와 같은 방법으로 실험하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

하기 실험에서 저온 분할성의 가능 정도를 0℃ 일래스틱 모듈러스로 가늠할 수 있는데, 실시예1 ~ 4와 같이 2000이상의 E'값을 갖게 되면 0℃에서 저온 분할이 이루어지게 하는 탄성력을 갖게 되므로 분할이 가능하게 되지만, 그 이하가 된다면 탄성력 부족으로 인한 필름간 분할이 가능하지 않게 된다. 경화 전 용융점도의 값으로 어태치 보이드(attach void)를, 경화 후 일래스틱 모듈러스로 몰딩 보이드(molding void) 제거 가능성을 가늠할 수 있게 되는데, 값의 크고 작음에 따라 각각의 물성의 양호 정도를 판별할 수 있게 된다.

구체적 실험방법은 다음과 같다.

(1) 경화 전 용융점도측정: 필름의 점도를 측정하기 위하여 각각의 필름을 여러 겹(20겹) 60℃에서 합지하고 지름이 8mm로 원형 컷팅하였다. 이때 두께는 400 ~ 450㎛ 정도이다. 점도측정범위는 30℃에서 130℃까지 측정하였고 승온조건은 5℃/분이다. 표 2에는 필름의 웨이퍼 마운팅 시(60℃)와 픽업 후 다이 어태치 온도에서 흐름성을 가늠하는 120℃에서의 에타(Eta) 값을 제시하였다.

(2) 경화 전 일래스틱 모듈러스(Elastic Modulus)측정: 필름의 경화 전 일래스틱 모듈러스를 측정하기 위하여 각각의 필름을 여러 겹(20겹) 60℃에서 합지하고 7.0mm x 15mm로 컷팅하였다. 이때 두께는 400 ~ 450㎛ 정도이다. 측정온도범위는 -30℃에서 150℃까지 측정하였고 승온조건은 4℃/분, 진동수는 10Hz이다. 측정은 DMA(Dynamic Mechanical Analyzer)이고 TA사 장비 모델명: Q800을 이용하였다. 저온 분할성을 가늠하는 0℃ E'값을 제시하였다.

(3) 경화 후 일래스틱 모듈러스(Elastic Modulus)측정: 필름의 경화 후 일래스틱 모듈러스를 측정하기 위하여 각각의 필름을 여러 겹(20겹) 60℃에서 합지하고 175℃ 2시간 완전경화 하였다. 샘플은 7.0mm x 15mm로 컷팅하였다. 이때 두께는 400 ~ 450㎛ 정도이다. 측정온도범위는 -30℃에서 300℃까지 측정하였고 승온조건은 4℃/분, 진동수는 10Hz이다. 측정은 DMA(Dynamic Mechanical Analyzer)이고 TA사 장비 모델명: Q800을 이용하였다. 경화 후 몰딩시 보이드 제거 가능성 및 접착 신뢰성을 가늠하는 175℃ E'값을 제시하였다.

(4) 접착력: 이산화 막으로 코팅되어있는 두께 725㎛ 웨이퍼를 5mm x 5mm 크기로 자른 뒤 접착 필름과 함께 60도 조건에서 라미네이션(Lamination)하고 접착부분만 남기고 절단하였다. 온도가 120℃인 열판 위에 동일한 두께 725㎛인 10mm x 10mm 크기 웨이퍼를 놓고 그 위에 접착제가 라미네이션된 웨이퍼 조각을 1.0초 동안 1.0 kgf의 힘으로 압착한 뒤, 125℃에서 1시간 및 175℃에서 2시간을 경화한 후, PCT조건 (121℃／100％RH) 8시간, IR-reflow 3회 실시 후 250℃에서의 전단 파괴 강도를 측정했다.

(5) 저온 분할성: 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 각각의 접착 필름을 광폭코팅한 후, 다이싱 테이프(dicing tape)에 라미네이션한 후, 1일간 방치하였다. 50㎛의 웨이퍼에 상기의 라미네이션된 필름을 다시 라미네이션한 후, 링 프레임에 장착하여 웨이퍼의 중심부 30㎛을 레이저를 이용해 개질부를 형성하였다. 이때 칩의 크기는 10mm×10㎜로 다이싱 하였고 0℃로 온도를 고정시킨 상태에서 웨이퍼 링 익스팬젼을 실시하였다. 이때 조각화된 웨이퍼별로 분할이 잘 이루어지는지에 따라 표시하였다.

(6) 보이드(Void) 측정: 이산화 막으로 코팅되어있는 두께 725㎛ 웨이퍼를 5mm x 5mm 크기로 자른 뒤 접착 필름과 함께 60℃ 조건에서 라미네이션(Lamination)하고 접착부분만 남기고 절단하였다. 온도가 100℃인 열판 위에 두께 1mm인 10mm x 10mm 크기 PCB를 놓고 그 위에 접착제가 라미네이션된 웨이퍼 조각을 1.0초 동안 1.0 kgf의 힘으로 압착한 뒤 SAT(Scanning Acoustic Tomograph)로 조사하여 어태치 보이드(attach void)의 양호수준을 평가하였다. 평가 후 몰딩시 보이드 제거 정도를 살피기 위해 125℃에서 4시간 경화한 후 175℃에서 1MPa의 힘으로 18초 동안 시편에 압력을 가한 후 SAT로 몰딩 보이드(molding void)의 양호수준을 평가하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6
경화전 용융점도 at 60℃(×10⁶P)	4.3	4.0	3.9	3.7	6.5	6.1	3.2	2.8	4.7	4.2
경화전 용융점도 at 120℃(×10⁶P)	3.0	2.5	2.4	2.0	4.5	4.2	1.9	1.6	3.5	2.6
경화전 일래스틱 모듈러스 at 0℃(MPa)	2368	2215	2139	2054	3061	2853	1664	1541	2479	2375
경화후 일래스틱 모듈러스 at 175℃(MPa)	2.2	2	1.7	1.5	5.6	5.5	1	0.8	3.5	2.5
접착력 (kgf/chip)	12	12	12	12	13	13	5	4	12	11
저온 분할성 at 0℃	○	○	○	○	○	○	×	×	○	○
Attach void	○	○	○	○	×	×	○	○	△	△
Molding void	○	○	○	○	×	×	○	○	△	○
* void의 ○는 void면적이 5%미만, ×는 void면적이 30 %초과, △는 void 면적이 5~30 %존재하는 경우임

상기 표 2에 나타난 바와 같이 실시예 1-4는 적어도 Tg가 16℃인 고분자와 액상 에폭시, 혹은 Tg가 7℃인 고분자와 액상 에폭시를 함유하고 있으며 보이드 제거 정도 및 접착력, 저온 분할성이 모두 양호한 것을 확인할 수 있다.

접착력의 경우 모두 10kgf이상의 높은 접착력을 보이는 반면 비교예 3,4의 경우처럼 고분자 수지의 Tg가 매우 낮은 경우(0℃) 접착력이 매우 낮음을 알 수 있다. 고분자 수지의 Tg가 낮을수록 수지 조성물의 유동성이 좋아져 기판 매입성이나 보이드 제거 능력이 좋아지게 되지만 수지 조성물 전체의 내열성이 악화되기 때문에 고온에서의 접착력 혹은 신뢰성이 취약하게 되는 약점이 생길 수 있다.

또한, Tg가 낮은 고분자 수지를 쓰게 되는 경우에는 상대적으로 일래스틱 모듈러스가 낮아지게 되기 때문에 저온에서의 분할성이 악화된다. 반대로 비교예 1,2와 같이 고분자 수지의 Tg가 높은 경우 수지 조성물의 접착력 또는 신뢰성의 향상이 가능해 지고 저온 분할성이 탁월해지는 한편 보이드 제거 측면에서의 물성에서는 큰 약점을 보이고 있다. 고분자 수지의 Tg가 높아지게 되면 수지 조성물 전체의 점도 및 일래스틱 모듈러스가 경화 전, 후 모두 상승하게 되고 이에 따른 유동성의 악화로 인해 기판 및 하부 웨이퍼에 대한 매입성 또는 보이드 제거 능력이 저하되게 된다. 따라서 적정한 범위의 Tg를 갖는 고분자 수지의 사용이 매우 중요하다 할 수 있겠다.

여기에 더해, 액상 에폭시를 사용한 경우를 살펴보면 각각의 실시예 및 비교예를 볼 때 액상 에폭시가 첨가된 실시예 및 비교예의 경우 점도 및 경화 전, 후 일래스틱 모듈러스가 다소 낮아지는 특성을 발견할 수 있다. 적절한 범위의 액상 에폭시의 사용으로 점도를 조절하여 접착력과 일래스틱 모듈러스의 큰 변화 없이 보이드 제거 능력에 큰 효과를 볼 수 있다.

비교예 5,6의 경우 실시예1-4에서 액상 에폭시를 사용하지 않은 경우인데, 접착력 및 저온 분할성은 큰 차이 없이 우수한 편이나 보이드 제거 능력에 있어서 다소 열세인 것을 알 수 있다.

또한, 액상 에폭시는 전체 에폭시 수지 100% 함량을 기준으로 30%정도만 사용하여도(실시예1, 3) 보이드 제거 능력에 큰 효과를 볼 수 있다. 이는 액상 에폭시가 첨가될 경우 승온 환경 하에서 수지 조성물이 상온 근처부터 점도 하강이 크게 이루어지기 때문에 어태치 공정에서의 기판 매입성이 매우 뛰어나게 되어 보이드 제거 능력이 향상되기 때문이다. 어태치 공정에서 보이드가 없이 접착이 이루어지게 되면 몰딩 시 추가적인 보이드 제거가 필요없기 때문에 신뢰성 향상에도 큰 효과를 볼 수 있다. 다만, 이러한 액상 에폭시의 효과가 발현되기 위해서는 적정한 범위의 Tg를 갖는 고분자 수지를 사용하는 경우에 한한다. 고분자 수지의 Tg가 너무 높게 되면 그 효과가 미비하게 되고 고분자 수지의 Tg가 너무 낮게 되어도 마찬가지로 액상 에폭시 사용에 의한 점도 하강 효과가 크지 않게 된다.

Claims

a) 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지 100 중량부;

b) 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함하는 에폭시계 수지 1 내지 20 중량부;

c) 페놀형 에폭시 수지 경화제 1 내지 20 중량부;

d) 무기 필러 10 내지 80 중량부;

e) 경화촉매 0.1 내지 20 중량부; 및

f) 실란 커플링제 0.1 내지 10 중량부;

를 포함하는 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
삭제
제1항에 있어서,

상기 액상 에폭시 수지는 전체 에폭시계 수지 100% 함량을 기준으로 5 ~ 40%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지는 중량평균분자량이 50,000 내지 5,000,000인 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지는 폴리이미드 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 부타디엔 고무, 아크릴 고무, (메타)아크릴 수지, 우레탄 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리 에테르 이미드 수지, 페녹시 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 변성 폴리페닐렌 에테르 수지, 글리시딜 아크릴레이트를 함유하는 에폭시기 함유 (메타)아크릴 공중합체 및 글리시딜 메타크릴레이트를 함유하는 에폭시기 함유 (메타)아크릴 공중합체 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 액상 에폭시 수지는 비스페놀 A형 액상 에폭시 수지, 비스페놀F형 액상 에폭시 수지, 3관능성 이상의 다관능성 액상 에폭시 수지, 고무변성 액상 에폭시 수지, 우레탄 변성 액상 에폭시 수지, 아크릴 변성 액상 에폭시 수지 및 감광성 액상 에폭시 수지 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 고상 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계 에폭시, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계 에폭시, 다관능 에폭시, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시 및 이들의 유도체 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 페놀형 에폭시 수지 경화제는 비스페놀계 수지, 페놀 노볼락계 수지, 비스페놀 A계 노볼락 수지 및 페놀계 수지 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 무기 필러는 금분, 은분, 동분, 니켈, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마 그네슘, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 실리카, 질화붕소, 이산화티타늄, 유리, 산화철 및 세라믹 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 경화촉매는 멜라민계 촉매, 이미다졸계 촉매 및 트리페닐포스핀계 촉매 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 실란 커플링제는 에폭시가 함유된 2-(3,4 에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 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, 머캅토가 함유된 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란 및 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 접착 조성물은 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 500 중량부의 유기용매를 더 포함하는 것을 특징으로, 하는 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항에 있어서,

상기 접착 조성물은 트리아진 티올 화합물, 지르코늄계, 안티몬 비스무트계 및 마그네슘 알루미늄계 화합물 중 선택된 어느 하나 이상의 이온포착제를 상기 유리전이온도가 5 ℃ 이상 30℃미만인 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 조성물.
제1항의 접착 조성물로 형성된 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 필름.
제14항에 있어서, 상기 접착 필름은 경화전 일래스틱 모듈러스가 0℃에서 2000 ~ 2500MPa이며, 경화후 일래스틱 모듈러스가 175℃에서 1.5 ~ 2.5MPa인 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 필름.
제14항에 있어서, 상기 접착 필름은 어태치 보이드 및 몰딩 보이드 면적이 5% 미만으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 스텔스 다이싱용 반도체용 접착 필름.