KR101076118B1 - 레진 블리드 아웃 방지제 및 레진 블리드 아웃 방지 방법 - Google Patents

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닛코킨조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

배수 처리의 부하가 작고, 저응력 타입의 다이본딩 수지를 이용한 경우에 있어서도, 다이본딩 강도나, 어셈블리 특성에 악영향을 주지 않으며, 변색방지 처리나 봉공처리 효과를 손상시키는 일이 없는 레진 블리드 아웃 방지제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
하기 일반식으로 표시되는 인산 에스테르를 함유하는 것을 특징으로 하는 레진 블리드 아웃 방지제.
O=P(O-(R2-O)n-R1)m(OH)3-m
(식 중, R1은 탄소수 4∼30의 포화 혹은 불포화 탄화수소기를 표시하고, R2는 저급 알킬렌기를 표시하며, n은 0∼10의 정수, m은 1∼3의 정수를 표시한다.)

Description

레진 블리드 아웃 방지제 및 레진 블리드 아웃 방지 방법{RESIN-BLEEDOUT PREVENTING AGENT AND METHOD FOR PREVENTING RESIN-BLEEDOUT}
본 발명은, 리드 프레임이나 프린트 배선판 등의 반도체 배선기재와 IC칩을 수지에 의해서 접착 고정하는 다이본딩 공정에 있어서의 레진 블리드 아웃 방지제 및 방지 방법에 관한 것이다.
반도체 칩과 리드 프레임이나 프린트 배선판 등의 기재는, 통상 다이본딩수지에 의해서 접착 고정되어 있다. 기재의 접착면은, 금, 은, 팔라듐, 동, 니켈 등의 도금이 실시되어 있는 것이 일반적이지만, 표면 거칠기가 너무 크거나 표면이 도금 첨가제, 변색방지제, 봉공처리제 등의 유기물로 오염되어 있으면, 다이본딩 공정에 있어서의 다이본딩 수지 도포시에, 수지 또는 첨가제의 스며나옴(레진 블리드 아웃(RBO))이 발생한다. 이 RBO는, 다이본딩 강도를 저하시키거나 그 후의 공정인 와이어 본딩이나 몰딩에 악영향을 준다.
종래, RBO를 방지하기 위해서, 접착면의 도금면의 표면 거칠기를 작게 하고, 모세관 현상을 억제하거나, 표면을 세정하여 오염물을 없애거나 하였다. 그러나, 접착면의 표면 거칠기는, 다이본딩 강도나, 어셈블리 머신의 화상인식능력에 영향을 주기 때문에, 항상 작게 할 수는 없다. 또한, 표면을 세정하는 경우, 변색방지 피막이나 봉공처리 피막까지, 이탈해 버리는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 카르본산, 티올 등을 주성분으로 하는 용액에 기재를 침지하여, 1∼수분자 정도의 유기 피막을 흡착시킴으로써, 기재면의 표면 거칠기를 바꾸거나, 변색방지 피막이나 봉공처리 피막을 세정 박리하는 일 없이, 또한, 흡착하는 유기피막이 매우 얇기 때문에, 와이어본딩성, 몰딩성등의 어셈블리 특성에 악영향을 주지 않고, RBO를 방지할 수 있는 것이 특허문헌 1에 나타나 있다.
또한, 게다가 본 발명자들이 검토를 진행시킨 결과, 극성기를 갖는 플루오르 알킬 화합물이 특허문헌 1의 카르본산, 티올 화합물 등 보다 RBO 방지효과가 높은 것을 밝혔다(특허문헌 2).
그러나, 플루오르 알킬 화합물은 불소를 포함하기 때문에, 배수가 문제가 되는 경우가 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개공보 평성11-195662호
특허문헌 2 : 일본 특허출원 2007-52890호
[발명이 해결하고자 하는 과제]
본 발명은, 배수처리의 부하가 작고, 저응력 타입의 다이본딩 수지를 이용한 경우에 있어서도, 다이본딩 강도나, 어셈블리 특성에 악영향을 주지 않으며, 변색방지 처리나 봉공처리 효과를 손상시키는 일이 없는 레진 블리드 아웃 방지제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명자들은, 열심히 연구를 실시한 결과, 레진 블리드 아웃 방지제를 함유하는 용액에 기재를 침지하고, 도금면의 표면에 유기 피막을 흡착시키는 것에 의해서 레진 블리드 아웃을 방지하는 공정으로, 불소를 포함한 화합물보다 배수 처리의 부하가 작고, 저응력 타입의 다이본딩 수지를 이용한 경우에 있어서도, 다이본딩 강도나, 어셈블리 특성에 악영향을 주지 않으며, 변색방지 처리나 봉공처리 효과를 손상시키는 일이 없는 레진 블리드 아웃 방지 효과를 갖는 유기 화합물을 발견하여, 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명은 다음과 같다.
(1) 하기 일반식으로 표시되는 인산 에스테르를 함유하는 것을 특징으로 하는 레진 블리드 아웃 방지제.
[화학식 1]
O=P(O-(R2-O)n-R1)m(OH)3-m
(식 중, R1은 탄소수 4∼30의 포화 혹은 불포화 탄화수소기를 표시하고, R2는 저급 알킬렌기를 표시하며, n은 0∼10의 정수, m은 1∼3의 정수를 표시한다.)
(2) 상기 인산 에스테르의 R1이 탄소수 8∼20의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 중의 어느 하나이고, R2가 에틸렌기이고, n은 1∼6의 정수, m은 1∼3의 정수인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 레진 블리드 아웃 방지제.
(3) 또한, 테트라졸 유도체, 트리아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 티아졸 유도체 중의 어느 하나를 포함한 함질소 복소환상 화합물계의 변색방지제를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 레진 블리드 아웃 방지제.
(4) 상기 (1)∼(3) 중의 어느 한 항에 기재된 레진 블리드 아웃 방지제를 이용하여 레진 블리드 아웃 방지 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 레진 블리드 아웃 방지 방법.
(5) 상기 (1)∼(3) 중의 어느 한 항에 기재된 레진 블리드 아웃 방지제를 이용하여 레진 블리드 아웃 방지 처리되어, 상기 레진 블리드 아웃 방지제의 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 기재.
[발명의 효과]
본 발명의 레진 블리드 아웃 방지제를 이용하여 리드 프레임, 프린트 배선판 등의 반도체 배선기재 표면에 레진 블리드 아웃 방지 기능을 갖는 유기 화합물을 흡착시키는 레진 블리드 아웃 방지 처리를 실시하는 것에 의해서, 변색방지 효과나 봉공처리 효과를 손상시키는 일 없이 다이본딩 공정에 있어서의 레진 블리드 아웃을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 와이어본딩성이나 몰딩성 등의 어셈블리 특성에도 악영향을 주는 일이 없다. 게다가 비불소계의 레진 블리드 아웃 방지제이기 때문에, 배수 처리의 부하가 작다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
본 발명의 레진 블리드 아웃 방지제는, 하기 식으로 표시되는 인산 에스테르를 함유한다.
[화학식 2]
O=P(O-(R2-O)n-R1)m(OH)3-m
(식 중, R1은 탄소수 4∼30의 포화 혹은 불포화 탄화수소기를 표시하고, R2는 저급 알킬렌기를 표시하며, n은 0∼10의 정수, m은 1∼3의 정수를 표시한다.)
R1은 탄소수 4∼30의 포화 혹은 불포화 탄화수소기를 표시한다. 그 중에서도 탄소수 8∼20의 포화 혹은 불포화 탄화수소기가 바람직하다. 탄소수가 너무 적으면 레진 블리드 아웃 방지 효과가 낮고, 너무 많으면 몰딩성(몰딩 수지의 밀착성)을 저하시킨다.
포화 혹은 불포화 탄화수소기로서는, 이중 결합, 삼중 결합을 2개 이상 가지고 있어도 좋고, 또한, 직쇄 형상이더라도, 측쇄를 가지고 있어도 좋다. 또한, 환상 탄화수소기나 방향족 탄화수소기가 주쇄에 연결되어 있어도 좋지만, 직쇄 형상의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기가 바람직하고, 직쇄 형상의 알킬기가 특히 바람직하다. 알케닐기, 알키닐기에 있어서는, 이중 결합, 삼중 결합의 위치는 특별히 제한이 없다.
R2는 탄소수 1∼4의 저급 알킬렌기를 나타내고, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기가 바람직하며, 특히 에틸렌기가 바람직하다.
n은 0∼10의 정수를 표시하고, 1∼6의 정수가 바람직하다.
m은 1∼3의 정수를 표시한다. 상기 인산 에스테르는, 모노에스테르, 디에스테르, 트리에스테르의 모두가 유용하고, 혼합물로서 얻어지는 경우는 단리할 필요는 없고, 혼합물로서 이용할 수 있다. 또한, m이 복수의 경우, R1, R2, 및, n은 달라도 좋다.
본 발명의 레진 블리드 아웃 방지제는, 물 등의 용매에 용해시켜, 레진 블리드 아웃 방지제 용액으로서 이용한다. 상기 레진 블리드 아웃 방지제 용액중의 상기 인산 에스테르의 농도는 1㎎/L∼100g/L가 바람직하고, 10㎎/L∼10g/L가 보다 바람직하다. 상기 농도가 1㎎/L 미만에서는 RBO 방지효과가 약하고, 100g/L를 넘어도 효과가 포화되어, 그 이상의 효과를 기대할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
게다가 본 발명의 레진 블리드 아웃 방지제는, 금속의 산화 변색방지제를 함유할 수 있다. 상기 변색방지제로서는, 구체적으로는 공지의 변색방지제를 사용할 수 있지만, 특히 테트라졸 유도체, 트리아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 티아졸 유도체 중의 어느 하나를 포함한 함질소 복소환상 화합물계의 변색방지제가 바람직하다.
이들 변색방지제로서는, 예를 들면, 테트라졸, 벤조트리아졸, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 메르캅토벤조티아졸 등을 들 수 있다.
상기 변색방지제는, 레진 블리드 아웃 방지제 용액 중 1㎎/L∼100g/L 함유하는 것이 바람직하고, 10㎎/L∼10g/L가 보다 바람직하다. 1㎎/L 미만에서는 변색방지 효과가 약하고, 100g/L를 넘어도 효과가 포화되어, 그 이상의 효과를 기대할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
변색방지제를 함유시키는 것에 의해, 레진 블리드 아웃 방지 효과와 함께 변색방지 효과를 동시에 부여할 수 있다.
용매로서 물을 이용하는 경우, 상기 인산 에스테르가 물에 녹기 어려운 경우에는, 필요에 따라서 알코올, 케톤 등의 유기용제를 첨가할 수 있다. 첨가하는 양은, 상기 인산 에스테르가 물에 녹는데 필요한 농도이면 좋지만, 통상 0.1g/L∼200g/L가 바람직하고, 1g/L∼50g/L가 보다 바람직하다. 첨가하는 양이 너무 적으면 용해성이 낮고, 또한 너무 많아도 상기 인산 에스테르를 용해하는 효과는 변하지 않기 때문에 바람직하지 않다.
게다가, 상기 인산 에스테르가 물에 녹기 어려운 경우에는, 필요에 따라서, 음이온계, 양이온계, 비이온계의 계면활성제 중의 어느 하나, 또는 이들 혼합물을 1㎍/L∼10g/L, 바람직하게는 10㎍/L∼1g/L 첨가해도 좋다. 첨가하는 양이 너무 적으면 용해성이 낮고, 또한 너무 많아도 상기 인산 에스테르를 용해하는 효과는 변하지 않기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 레진 블리드 아웃 방지제 용액중에는, 액의 pH 완충성을 향상시키고 싶은 경우는, 필요에 따라서, 인산계, 붕산계, 유기산계의 pH 완충제를 0.1g/L∼200g/L, 바람직하게는 1∼50g/L 첨가해도 좋다. 0.1g/L 미만에서는 pH 완충 효과가 낮고, 200g/L를 넘어도 효과가 포화하여, 그 이상의 효과를 기대할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 레진 블리드 아웃 방지제 용액 중에 금속의 용출이 있는 경우는 필요에 따라서, 금속 은폐제를 사용할 수 있다. 이 금속 은폐제로서는, 기본적으로는 공지의 것을 사용할 수 있지만, 특히 아민계, 아미노카르본산계, 카르본산계의 착화제가 바람직하고, 0.1g/L∼200g/L, 바람직하게는 1g/L∼50g/L 첨가해도 좋다. 0.1g/L 미만이면 금속의 착화력이 낮고, 200g/L를 넘어도 효과가 포화되어, 그 이상의 효과를 기대할 수 없기 때문에 바람직하지 않다.
레진 블리드 아웃 방지제 용액의 pH는 특별히 한정할 필요는 없지만, 통상은 pH1∼14의 사이이고, pH2∼12에서 처리하는 것이 바람직하다. 이 범위를 일탈하면, 소재의 데미지가 크고, 레진 블리드 아웃 방지 효과가 낮다.
또한, 레진 블리드 아웃 방지제 용액의 온도는, 수용액으로 실시할 수 있는 온도 범위에서 가능하지만, 통상 5∼90℃, 바람직하게는 10∼60℃로 한다. 온도가 너무 낮으면 레진 블리드 아웃 효과가 낮고, 90℃를 넘어도 작업성이 나빠질 뿐으로, 온도를 높이는 메리트가 없다.
게다가, 레진 블리드 아웃 방지제 용액에서의 처리시간은, 0.1초∼300초에서 효과를 보고 적절히 조정하면 좋고, 작업의 재현성과 효율을 고려하면 1초∼60초가 바람직하다. 0.1초 미만이면, 레진 블리드 아웃 방지의 효과가 낮고, 또한 작업의 재현성이 어려워지며, 300초를 넘어도 효과가 포화하고, 또한 작업 효율이 낮아진다.
또한, 본 발명의 레진 블리드 아웃 방지방법은, 레진 블리드 아웃 방지제 용액에 배선기재를 침지하든지, 또는 레진 블리드 아웃 방지제 용액을 기재에 샤워, 스프레이 등에 의해 살포하든지, 스핀 코터 등에 의해 도포하는 등 접촉시킨 후, 세면, 건조하면 좋다.
배선기재로서는, 리드 프레임이나 프린트 배선판 등의 반도체 배선기재를 들 수 있고, 레진 블리드 아웃 방지 처리를 실시하는 기재의 표면은, 금, 은, 팔라듐, 강철, 니켈 등의 도금이 실시되어 있는 것이 바람직하다.
상기와 같은 레진 블리드 아웃 방지 처리를 실시하는 것에 의해서, 배선기재 표면의 도금면에는 상기 인산 에스테르가 흡착하여, 1∼수분자 정도의 두께의 인산 에스테르로 이루어지는 피막이 형성된다. 그 때문에, 도금면과 다이본딩 수지와의 접촉각을 증가시켜, 다이본딩 수지의 스며나옴을 억제하는 것이 가능해진다. 한편, 흡착하는 인산 에스테르의 피막은 매우 얇기 때문에, 와이어본딩성, 몰딩성 등의 어셈블리 특성에는 악영향을 주지 않는다. 또한, 변색방지 효과나 봉공처리 효과를 손상시키는 일도 없다. 상기의 방법에 의해서 레진 블리드 아웃 방지 처리를 실시하여, 상기 방지제의 피막을 형성한 배선기재, 및 그것을 이용한 반도체 패키지도 본 발명에 포함된다.
본 발명의 레진 블리드 아웃 방지 처리를 실시한 후에 이용하는 다이본딩 수지로서 유효한 다이본딩 수지로서는, 저응력 타입의 다이본딩 수지이더라도 좋고, 에폭시 수지, 아크릴계 수지 등을 들 수 있고, 에폭시 수지가 바람직하다.
도 1은, 실시예의 내(耐)레진 블리드 아웃성 평가에 있어서의 레진 블리드 아웃량의 측정 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼6, 비교예 1∼2
구리합금(Cu:97.7%-Sn:2.0%-Ni:0.2%-P:0.03%)제 리드 프레임 기재에 밀착성 향상을 위해서 베이스로서 구리 스트라이크 도금을 실시한 후, 리드 프레임 전체면에 은도금, 금도금, 동도금 중의 어느 하나를 실시하였다. 그 후 표 1에 기재한 레진 블리드 아웃 방지제 처리를 침지에 의해 행하였다.
이들 기재에 대해서, 다이본딩을 실시하여, 내(耐)레진 블리드 아웃성(내RBO성), 와이어본딩성(W/B성), 몰딩성, 내변색성의 평가를 실시하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1중, 욕(浴)조성에 있어서의 '-'는 첨가하지 않는 것을 나타내고, 평가에 있어서의 '-'은 평가대상 외(外)인 것을 나타낸다.
한편, 표 1중, R1, R2, n은, 상기 일반식으로 표시되는 인산 에스테르에 있어서의 R1, R2, n을 나타내고, 인산 에스테르는, 모노에스테르와 디에스테르의 1:1혼합물을 이용하였다. 이용한 인산 에스테르의 R1의 알킬기, 알케닐기는 모두 직쇄 형상이고, 실시예 5, 6에 있어서의 알케닐기는, 중앙에 이중결합을 갖는 10-에이코세닐기(10-eicosenyl), 11-도코세닐기(11-docosenyl)이다.
내(耐)레진 블리드 아웃성의 평가는 이하의 방법으로 실시하였다.
시판의 저응력 다이본딩용 에폭시 수지(에이블 본드 8340, 에이블 스틱사제)를 레진 블리드 아웃 방지 처리를 실시한 도금면에 도포 후, 대기중, 실온에서 2시간 방치하였다. 다음에, 대기 중 핫 플레이트에서, 175℃, 1시간 열경화한 후, 에폭시 수지 도포부를 금속 현미경(100배)으로 관찰하여, 도 1에 나타내는 바와 같이 가장 레진 블리드 아웃이 격심한 부분의 스며나온 양(RBO량)을 측정하여, 이하와 같이 평가하였다.
○ : 10㎛ 미만
△ : 10㎛ 이상 50㎛ 미만
× : 50㎛ 이상
와이어본딩성의 평가는 이하의 방법으로 실시하였다.
25㎛의 금 와이어를 이용하여, 초음파 병용 열압착 방식(온도: 200℃, 하중: 50g, 시간: 10ms)으로 와이어본딩을 실시하여, 풀 테스터(Pull Tester)로 풀 강도를 측정하여, 이하와 같이 평가하였다.
○ : 10gf 이상
× : 10gf 미만
몰딩 특성의 평가는 이하의 방법으로 실시하였다.
시판의 몰딩용 에폭시 수지(스미토모 베이크라이트제 EME-6300)를 레진 블리드 아웃 방지 처리를 실시한 도금면에 도포한 후, 175℃, 5시간 가열 경화하여, 그 후, 밀착성(전단강도)을 측정하여, 이하와 같이 평가하였다.
○ : 20㎏f/㎠ 이상
△ : 10㎏f/㎠ 이상 20㎏f/㎠ 미만
× : 10㎏f/㎠ 미만
내변색성의 평가는, 이하의 방법으로 실시하였다.
40℃, 습도 90%에서 96시간 가습 후, 외관 관찰을 실시하여, 이하와 같이 평 가하였다.
○ : 변색이 없다
× : 변색이 있다
[표 1-1]

실시예
1 2 3 4
기재, 또는 도금표면








욕 조성
주성분 R1 C6H13 C8H17 C12H25 C16H33
R2 - - CH2CH2 CH2CH2
n 0 0 2 2
농도 0.5g/L 0.5g/L 0.5g/L 0.5g/L
변색방지제 - - -
메르캅토
벤조티아졸
:0.1g/L
용제 - - - 이소프로필
알코올:5g/L
pH완충제 사붕산칼륨
:1g/L
- 피로인산칼륨:1g/L -
착화제 - 에틸렌디아민4초산4Na:
1g/L
- -
계면활성제 - 옥시에틸렌노닐페닐에테르:
1㎎/L
- -

처리조건
pH 9.0 9.0 9.0 9.0
처리온도(℃) 25 25 25 25
처리시간(s) 10 10 10 10

평가결과
RBO성
W/B성
몰딩성
내변색성
[표 1-2]

실시예 비교예
5 6 1 2
기재, 또는 도금표면





욕 조성







주성분 R1 C20H39 C22H43 C3H7 C32H65
R2 CH2CH2 CH2CH2 - CH2CH2
n 3 4 0 8
농도 0.5g/L 0.5g/L 0.5g/L 0.5g/L
변색방지제 - 벤조트리아졸:0.1g/L - -
용제 이소프로필
알코올:
10g/L
이소프로필
알코올:
10g/L
- 이소프로필
알코올:
10g/L
pH완충제 인산칼륨:
1g/L
- - -
착화제 - 에틸렌디아민4초산4Na:
1g/L
- -
계면활성제 - - - -

처리조건
pH 9.0 9.0 9.0 9.0
처리온도(℃) 25 25 25 25
처리시간(s) 10 10 10 10

평가결과

RBO성 ×
W/B성 - ×
몰딩성 ×
내변색성

Claims (7)

  1. 하기 일반식으로 표시되는 인산 에스테르를 함유하는 것을 특징으로 하는 레진 블리드 아웃 방지제.
    [화학식 1]
    O=P(O-(R2-O)n-R1)m(OH)3-m
    (식 중, R1은 탄소수 8∼20의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 중의 어느 하나이고, R2는 에틸렌기이고, n은 1∼6의 정수, m은 1 또는 2이다.)
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 테트라졸 유도체, 트리아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 티아졸 유도체 중의 어느 하나를 포함한 함질소 복소환상 화합물계의 변색방지제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 레진 블리드 아웃 방지제.
  4. 제 1 항에 기재된 레진 블리드 아웃 방지제를 이용하여 레진 블리드 아웃 방지처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 레진 블리드 아웃 방지 방법.
  5. 제 1 항에 기재된 레진 블리드 아웃 방지제를 이용하여 레진 블리드 아웃 방지 처리되어, 상기 레진 블리드 아웃 방지제의 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 기재.
  6. 제 3 항에 기재된 레진 블리드 아웃 방지제를 이용하여 레진 블리드 아웃 방지처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 레진 블리드 아웃 방지 방법.
  7. 제 3 항에 기재된 레진 블리드 아웃 방지제를 이용하여 레진 블리드 아웃 방지 처리되어, 상기 레진 블리드 아웃 방지제의 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 기재.
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