KR101251200B1 - 접착제 조성물, 접착 필름, 다이싱 다이본딩 필름, 반도체 웨이퍼 및 반도체 장치 - Google Patents

접착제 조성물, 접착 필름, 다이싱 다이본딩 필름, 반도체 웨이퍼 및 반도체 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접착제 조성물 및 그 용도에 관한 것이다. 본 발명의 접착제 조성물은, 필러로서 알루미나 또는 층상 규산염을 사용하여, 기존 대비 월등히 적은 양의 필러를 사용하면서도, 기존과 동등 이상의 효과를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 필요에 따라서, 특정 구조의 열가소성 수지를 조성물에 도입함으로써, 유리전이온도를 낮게 설정하는 경우에도 접착제에 탁월한 탄성 특성을 부여할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 접착제는 우수한 고온 접착성을 나타내면서, 버의 발생도 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 접착제는, 고온의 와이이 본딩 또는 몰딩 공정 시에 다이 밀림 불량을 방지할 수 있고, 탁월한 부착성 및 작업성으로 인해 우수한 신뢰성을 가지는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
접착제 조성물, 알루미나, 층상 규산염, 열가소성 수지, 내부 얽힘, 내부 가교, 겔 함량

Description

접착제 조성물, 접착 필름, 다이싱 다이본딩 필름, 반도체 웨이퍼 및 반도체 장치{Adhesive composition, adhesive film, dicing die bonding film, semiconductor wafer and semiconductor device}
본 발명은 접착제 조성물, 접착 필름, 다이싱 다이본딩 필름, 반도체 웨이퍼 및 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 칩의 제조 공정은 일반적으로 웨이퍼에 미세한 패턴을 형성하고, 연마하여 패키징(packaging)하는 공정을 포함한다.
패키징 공정은 반도체 칩의 불량을 검사하는 웨이퍼 검사 공정; 웨이퍼를 절단하여 낱개의 칩으로 분리하는 다이싱 공정; 분리된 칩을 회로 필름(circuit film) 또는 리드 프레임의 탑재판에 부착시키는 다이본딩 공정; 반도체 칩 상에 구비된 칩 패드와 회로 필름 또는 리드 프레임의 회로 패턴을 와이어와 같은 전기적 접속 수단으로 연결하는 와이어 본딩 공정; 반도체 칩의 내부 회로와 그 외의 부품을 보호하기 위해 봉지재로 외부를 감싸는 몰딩 공정; 리드와 리드를 연결하고 있 는 댐바를 절단하는 트림 공정; 리드를 원하는 형태로 구부리는 포밍 공정; 및 완성된 패키지의 불량을 검사하는 완성품 검사공정 등을 포함한다.
다이싱 공정에서는 웨이퍼를 다이아몬드 휠 등을 사용하여 소정의 두께로 커팅하게 된다. 이때 웨이퍼를 고정시켜 주기 위해 웨이퍼 후면에 다이싱 필름을 적절한 조건에서 라미네이트한 후, 공정을 진행한다.
또한, 다이싱된 개개의 칩을 회로기판에 부착하기 위해서 다이본딩 필름(접착 필름)이 사용된다.
상기와 같은 다이본딩 필름 등에 사용되는 접착제에는 물성 확보 측면에서 필러가 첨가된다. 필러는 열전도성을 향상시키고, 난연성, 표면 경도 및 용융 점도를 조절하며, 부식성 및 내식성을 개선하는 역할을 할 수 있다.
접착제에 필러를 첨가함에 있어서, 그 함량 및 입경을 적절히 제어하는 것은 매우 중요하다. 예를 들어, 첨가되는 필러의 함량이 지나치게 높아지면, 저장 탄성률이 지나치게 상승하여, 접착성이 저하되고, 보이드(void)가 발생하는 문제가 있는 반면, 너무 적게 첨가되면, 픽업성 등의 물성이 저하된다.
또한, 필러의 크기가 지나치게 작아지면, 분산성 및 취급성이 떨어지게 되고, 반대로 지나치게 커지면, 흐름성이 악화되며, 매립성이 떨어질 우려가 매우 크다.
접착 필름에 포함되는 필러로서, 가장 범용되고 있는 소재는 실리카이며, 상기 실리카는 불순물이 적고, 절연성이 우수하며, 배선 부식이 적다는 장점을 가진다.
하지만, 실리카 등의 기존의 필러를 사용하여, 목적하는 물성을 구현하기 위해서는, 전체 배합물 내에서 필러의 함량이 상대적으로 많아져야 하는 문제가 있다. 따라서, 실리카 등의 사용은 제품의 가격 상승의 원인이 될 뿐만 아니라, 코팅액의 분산성 등의 물성의 악화를 유발한다는 단점이 있다.
한국 공개특허 제2007-0004100호는, 가교성 관능기를 포함하는 특정 고분자량 성분 및 에폭시 수지를 포함하는 접착제 조성물에, 실리카 또는 알루미늄 등의 필러를 특정 함량으로 배합하여, 다이싱 시에 발생하는 수지 부스러기를 용이하게 제거할 수 있도록 하는 기술을 개시한다.
또한, 일본 공개특허 제2006-218241호는, 에폭시계 접착제에 특정 입경의 구상 실리카를 배합하여, 접착제의 저흡수 성능을 개선하고, 선팽창 계수를 감소시키는 기술을 개시하고 있다.
그러나, 상기 기술에서도 실질적으로 필러 성분인 실리카 등의 양이 상대적으로 많기 때문에, 상술한 바와 같은 문제의 근본적인 해결책은 될 수 없다.
본 발명은 접착제 조성물, 접착 필름, 다이싱 다이본딩 필름, 반도체 웨이퍼 및 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 에폭시 수지 및 필러를 포함하고,
상기 필러가 알루미나 또는 층상 규산염인 접착제 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 기재 필름; 및 상기 기재 필름상에 형성되고, 본 발명에 따른 접착제 조성물의 경화물을 함유하는 접착층을 포함하는 접착 필름을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 다이싱 테이프; 및 상기 다이싱 테이프의 일면에 형성되고, 본 발명에 따른 접착제 조성물의 경화물을 함유하는 접착부를 포함하는 다이싱 다이본딩 필름을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 다이싱 다이본딩 필름의 접착부가 웨이퍼의 일면에 부착되어 있고, 다이싱 테이프가 웨이퍼 링 프레임에 고정되어 있는 반도체 웨이퍼를 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 배선 기판; 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있으며, 본 발명에 따른 접착제 조성물의 경화물을 함유하는 접착층; 및 상기 접착층 상에 탑재된 반도체 칩을 포함하는 반도체 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 기존 필러로서 범용되는 실리카에 비하여, 월등히 적은 양의 필러로도, 기존과 동등 이상의 효과를 구현하면서, 접착제 조성물의 분산성을 높이고, 신뢰성, 픽업성 및 흐름성 등의 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 필요에 따라서, 특정 구조의 열가소성 수지를 도입함으로써, 접착제 제조 시 유리전이온도를 낮게 설정하는 경우에도 탁월한 탄성 특성을 구현할 수 있고, 이에 따라 우수한 고온 접착성을 나타내면서, 공정 시에 버(burr)의 발생을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 고온의 와이이 본딩 또는 몰딩 공정 시에 다이 밀림 불량을 방지할 수 있고, 접착제의 탁월한 부착성 및 작업성으로 인해 우수한 신뢰성을 가지는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
본 발명은, 에폭시 수지; 및 필러를 포함하고,
상기 필러가 알루미나 또는 층상 규산염인 접착제 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 접착제 조성물을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용되는 에폭시 수지의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않 고, 이 분야에서 공지된 일반적인 접착제용 에폭시 수지가 사용될 수 있다. 본 발명에서는 예를 들면, 예를 들면, 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 함유하고, 유리전이온도가 약 50℃ 이상이며, 중량평균분자량이 300 내지 2,000인 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 경화 공정 후에 탁월한 접착력, 내열성 및 기계적 강도를 부여할 수 있다는 관점에서 골격을 이루는 주쇄 내에 방향족 구조의 반복 단위를 포함하는 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 에폭시 수지는 또한 경화 전 자체 연화점이 50℃ 내지 100℃인 것이 바람직하다. 연화점이 50℃ 미만이면, 접착 필름의 A-스테이지 상태의 탄성율이 저하되거나, 택 특성이 지나치게 커져 취급성이 악화될 우려가 있고, 100℃를 초과하면, 웨이퍼에 대한 부착성이 저하되어, 다이싱 시 칩 비산 등의 문제가 발생할 우려가 있다.
본 발명에서는 평균 에폭시 당량이 180 내지 1,000인 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 에폭시 수지의 에폭시 당량이 180 미만이면, 가교 밀도가 지나치게 높아져서, 접착 필름이 전체적으로 딱딱한 성질을 나타낼 우려가 있고, 1,000을 초과하면, 내열성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 에폭시 수지의 예로는, 비스페놀 A 에폭시 수지 또는 비스페놀 F 에폭시 수지 등의 이관능성 에폭시 수지; 또는 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 또는 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 3개 이상의 관능기를 가지는 다관능성 에폭시 수지의 일종 또는 이종 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 특히 상기 에폭시 수지로서 이관능성 에폭시 수지 및 다관능성 에폭시 수지의 혼합 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 사용하는 용어 「다관능성 에폭시 수지」는 3개 이상의 관능기를 가지는 에폭시 수지를 의미한다. 즉, 일반적으로 이관능성 에폭시 수지는 유연성 및 고온에서의 흐름성 등은 우수하나, 내열성 및 경화 속도가 떨어지는 반면, 관능기가 3개 이상인 다관능성 에폭시 수지는 경화 속도가 빠르고, 높은 가교 밀도로 인해 탁월한 내열성을 보이나, 유연성 및 흐름성이 떨어진다. 따라서, 상기 두 종류의 수지를 적절히 혼합, 사용함으로 해서, 접착층의 탄성률 및 택(tack) 특성을 제어하면서도, 다이싱 공정 시에 칩의 비산이나 버의 발생을 억제할 수 있다.
상기와 같이 이종의 수지를 혼합 사용할 경우에, 이관능성 에폭시 수지는 다관능성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 50 중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 10 중량부 미만이면, 택이 낮아져 고온에서의 접착력이 저하될 우려가 있고, 50 중량부를 초과하면, 취급성이 저하되거나, 다이싱 공정 시에 버의 발생이 증가할 우려가 있다.
본 발명의 접착제 조성물은, 전술한 에폭시 수지와 함께, 필러로서 알루미나 또는 층상 규산염을 포함한다.
본 발명에서는, 필러로서 상기와 같은 특징적인 물질을 사용함으로 해서, 기 존 대비 월등히 적은 양의 필러를 사용하면서도, 기존과 동등 이상의 효과를 구현하면서, 접착제 조성물의 분산성을 높이고, 신뢰성 및 픽업성을 유지하며, 흐름성 등의 특성도 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 전술한 알루미나 또는 층상 규산염을 각각 단독으로 접착제 조성물에 포함시킬 수도 있고, 필요에 따라서는 양자를 혼합하여 접착제 조성물에 포함시킬 수도 있다. 본 발명에서는 상기 필러 중 층상 규산염을 사용하는 것이 보다 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용할 수 있는 상기 알루미나의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, α-알루미나, γ-알루미나, 디아스포어(diaspore)(α-Al2O3·H2O), 베아이트(boehmite)(γ-Al2O3·H2O), 히드라질라이트(hydragillite)(γ-Al2O3·3H2O) 및 바이어라이트(bayerite)(Al2O3·3H2O)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에서 사용하는 용어 「층상 규산염」은 점토계 광물로서, 실리콘, 알루미늄, 마그네슘 및 산소 등의 성분으로 구성된 판상의 실리케이트가 층층이 쌓여 이루어진 무기 화합물을 의미한다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에서는 상기 층상 규산염에 포함되는 개개의 소판(platelet)은 그 두께가 0.5 nm 내지 5 nm이며, 세로 길이가 25 nm 내지 2,000 nm이고, 가로세로의 비 (aspect ratio)가 50 내지 2000인 것이 바람직하다. 상기에서 사용된 용어 「소판」은 층상 규산염을 구성하는 개개의 층(layer)을 의미하는데, 상기 소판의 형태를 전술한 범위 내로 유지함으로써, 층상 규산염의 접착제 조성물 내에서의 분산성 및 상용성 등의 물성을 우수하게 유지할 수 있다.
상기와 같은 층상 규산염은 자연계로부터 수득되거나, 공지의 원료 등으로부터 용이하게 합성할 수 있고, 합성 시 종류 및 순도 등의 물성을 용이하게 제어할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 층상 규산염의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면 천연 층상 규산염, 합성 층상 규산염 및 유기 개질된 (organically modified) 층상 규산염인 유기점토(organoclay) 등의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있다.
상기에서 천연 또는 합성 층상 규산염의 예로는, 미카(mica), 플루오로미카(fluoromica), 파이로필라이트(pyrophyllite), 해록석(glauconite), 질석(vermiculite), 세피올라이트(sepiolite), 알로폰(allophone), 이모골라이트(imogolite), 탈크(talc), 일라이트(illite), 소복카이트(sobockite), 스빈포다이트(svinfordite), 카올리나이트(kaolinite), 디크석(dickite), 나크라이트(nacrite), 아녹사이트(anauxite), 견운모(sericite), 레디카이트(ledikite), 몬트로나이트(montronite), 메타할로사이트(metahalloysite), 사문석점토(serpentine clay), 온석면(chrysotile), 안티고라이트(antigorite), 애타풀자이트(attapulgite), 팔리고스카이트(palygorskite), 목절 점토(Kibushi clay), 와목 점토(gairome clay), 히신게라이트(hisingerite), 녹니석(chlorite), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 소디움 몬모릴로나이트(sodium montmorillonite), 마그네슘 몬모릴로나이트(magnesium montmorillonite), 칼슘 몬모릴로나이트(calcium montmorillonite), 논트로나이트(nontronite), 벤토나이트(bentonite), 베이델라이트(beidellite), 헥토라이트(hectorite), 소디움 헥토라이트(sodium hectorite), 사포나이트(saponite), 사우코나이트(sauconite), 플루오로헥토라이트(fluorohectorite), 스테벤사이트(stevensite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 마가다이트(magadiite), 켄야이트(kenyaite), 할로사이트(halloysite), 히드로탈사이트(hydrotalcite), 스멕타이트(smectite) 또는 스멕타이트형(smectite-type) 층상 규산염 등을 들 수 있고, 상기 중에서 미카(mica), 플루오로미카(fluoromica), 질석(vermiculite), 카올리나이트(kaolinite), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 소디움 몬모릴로나이트(sodium montmorillonite), 마그네슘 몬모릴로나이트 (magnesium montmorillonite), 칼슘 몬모릴로나이트(calcium montmorillonite), 헥토라이트(hectorite), 소디움 헥토라이트(sodium hectorite), 사포나이트(saponite), 마가다이트(magadiite), 켄야이트(kenyaite), 스멕타이트(smectite) 또는 스멕타이트형(smectite-type) 층상 규산염의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 층상 규산염은 자연계에서 천연 상태로 수득하거나, 또는 이 분야에서 공지된 일반적인 방법을 통하여 합성될 수 있다.
특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에서는 고분자 수지와의 상용성 등의 관점에서, 전술한 각각의 층상 규산염이 유기적으로 개질된 유기 점토를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 점토는 미작용화된 점토(unfunctionalized clay)를 하나 이상의 유기화제(intercalant)와 상호작용시켜 제조한 스멕타이트 또는 스멕타 이트형 점토를 의미한다. 이 때 사용되는 유기화제의 종류는 일반적으로 중성 또는 이온성 유기 화합물이다. 상기에서 중성 유기 화합물의 예로는, 아미드, 에스테르, 락탐, 니트릴, 우레아, 카보네이트, 포스페이트, 포스포네이트, 술페이트, 술포네이트 또는 니트로 화합물과 같은 극성 화합물의 모노머성, 올리고머성 또는 폴리머성 화합물을 들 수 있다. 이와 같은 중성 유기 화합물은 점토의 전하 균형 이온(charge balancing ion)을 완전히 대체하지 않고, 수소 결합을 통하여 점토의 층 사이로 삽입될 수 있다. 또한, 이온성 유기 화합물의 예로는, 암모늄(1급, 2급, 3급 또는 4급), 포스포늄(phosphonium), 술포니움(sulfonium) 유도체, 방향족 또는 지방족 아민, 포스핀 및 술파이드 등의 오늄 화합물(onium compound); 및 4급 질소 원자와 결합한 하나 이상의 장쇄 지방족기(ex. 옥타데실, 미리스틸, 또는 올레일)를 갖는 4급 암모늄 이온 등의 오늄 이온과 같은 양이온성 계면활성제를 들 수 있다. 상기와 같은 유기점토들은 클로이사이트(Cloisite; Southern Clay Product(제); 층상 마그네슘 알루미늄 실리케이트로부터 유도)[ex. Cloisite 6A, Cloisite 15A 및 Cloisite 20A 등], 클래이톤(Claytone; Southern Clay Product(제); 천연 소디움 벤토나이트로부터 유도) [ex. Claytone HY 및 Claytone AF 등] 및 나노머(Nanomer) (Nanocor(제)) 등의 상표명으로 유통되고 있다.
본 발명에서 상기 알루미나 또는 층상 규산염은 평균 크기(ex. 평균 입경)가 0.1 nm 내지 20 ㎛, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있다. 본 발명에서 알루미나 또는 층상 규산염의 평균 크기가 0.1 nm 미만이면, 조성물 내에서의 분산성 및 취급성이 악화될 우려가 있고, 20 ㎛를 초과하면, 흐름성 및 매립성 등이 저하 될 우려가 있다.
본 발명에서 상기와 같은 알루미나 또는 층상 규산염은, 전술한 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 내지 150 중량부, 바람직하게는 1 중량부 내지 100 중량부, 보다 바람직하게는 5 중량부 내지 50 중량부, 더욱 바람직하게는 10 중량부 내지 30 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 알루미나 또는 층상 규산염의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 필러의 첨가로 인한 물성 개선 효과가 미미할 우려가 있고, 150 중량부를 초과하면, 조성물 내에서의 분산성이나 상용성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 전술한 성분과 함께, 열가소성 수지 및 경화제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 열가소성 수지는 고분자량으로 경화 공정 전에는 부서짐이 없이 필름상으로 유지될 수 있고, 경화 공정 중에는 에폭시 수지 및/또는 경화제와 반응(ex. 가교 반응)하며, 반응 후에도 점탄성을 유지할 수 있는 것이라면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 열가소성 수지는 필름상으로 형성되기 전인 바니쉬 상태에서 에폭시 수지와 상용성을 가져, 상분리 등이 유발되지 않는 등의 저장 안정성이 필요하다.
본 발명에서는 특히, 상기 열가소성 수지로서, 「내부 가교 구조」 또는 「내부 얽힘 구조」를 가지는 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 용어 「내부 가교 구조」는 열가소성 수지가 자체적으 로 함유하는 가교성 관능기의 일부가 서로 가교 반응(self-crosslinking)하여, 가교 구조를 이루고, 나머지 일부는 미반응 상태로 존재하는 경우를 의미한다. 상기 미반응 관능기는 조성물을 구성하는 다른 성분(ex. 에폭시 수지 또는 경화제 등)과 건조 시에 반응할 수 있도록 존재한다. 구체적으로, 예를 들어, 상기 열가소성 수지에 에폭시 수지와 상용성이 우수하고, 경화제와 반응을 유도할 수 있는 관능기로서 글리시딜기를 함유시키고, 또한 접착성을 부여하기 위하여 카복실기를 추가로 함유시킬 경우, 열가소성 수지의 구조 중 카복실기 및 글리시딜 관능기의 일부는 바니쉬 제조 후 건조 과정에서, 에폭시 수지 및 경화제와 경화 반응이 일어나, 건조 직후 겔(gel)을 형성함으로써, 접착 필름의 탄성 특성을 개선할 수 있다.
이와 같은 내부 가교 구조의 열가소성 수지는, 중합 반응 시에 내부 가교가 이루어질 수 있도록 서로 반응할 수 있는 관능기를 가지는 이종 이상의 단량체의 쌍(ex. 글리시딜기 함유 단량체 및 카복실기 함유 단량체)을 동시에 사용하고, 적절한 내부 가교가 이루어지도록 중합 반응 시간을 제어함으로써, 제조될 수 있다. 이 때 이 분야의 평균적 기술자는 목적하는 열가소성 수지의 가교도 및 미반응 관능기의 함량 등에 따라 적절한 반응 조건 및 단량체를 용이하게 설정할 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 용어 「내부 얽힘 구조」는 충분히 긴 사슬을 갖는 열가소성 수지가 화학적 결합을 통해서가 아니라, 물리적 상호 작용 등에 의해 서로 얽혀 있는 상태(entanglement)를 의미한다. 이와 같은 내구 얽힘 구조의 열가소성 수지는, 예를 들면, 중합체 내에 서로 반응할 수 있는 관능기의 쌍을 포함시키지 않고, 즉 중합체 내에 포함된 관능기가 서로 반응하지 않도록 제어하고, 용제로의 희석 시간을 제어하여 제조할 수 있다. 상기에서 중합체는, 예를 들면, 용액 중합, 광 중합, 벌크 중합, 유화 중합 또는 현탁 중합 등의 방법으로 제조할 수 있다. 본 발명에서는 예를 들면, 내부 얽힘 구조의 열가소성 수지를 제조하기 위하여, 현탁 중합법을 사용할 수 있다. 현탁 중합 시에는, 비활성 매질 내에 단량체를 분산시킨 상태에서 중합 반응을 진행하며, 반응 완료 후에는 중합체가 비드(bead) 형상으로 수득된다.
통상적으로, 중합체를 제조한 후에, 제조된 중합체를 코팅 가능한 용액으로 제조하기 위하여, 용제에 희석하게 되는데, 이 과정에서 충분한 용해를 위해서는 대략적으로 3일 내지 10일의 시간이 소요된다. 이 때, 중합체 내의 관능기가 서로 반응하지 않도록 제어하고, 또한 중합체의 용해 시간을 충분히 짧게 유지하면, 용제가 중합체(ex. 중합체 비드)까지 침투하기는 하지만, 중합체 자체는 얽혀 있는 상태를 유지하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 일 태양에서는, 열가소성 수지의 용제로의 희석 시간을 5 시간 이상, 3일 미만, 바람직하게는 8 시간 내지 2일, 보다 바람직하게는 약 10 시간 내지 24 시간으로 제어함으로써 제조할 수 있다. 상기 희석 시간이 5 시간 미만이면, 용제가 비드 내부로 충분히 침투하지 못하여 비균일상의 수지 용액이 얻어질 우려가 있고, 3일 이상이면, 열가소성 수지의 얽힘이 완전히 풀어져 버려 적절한 물성을 만족시킬 수 없게된다..
본 발명에서 사용되는 상기 내부 가교 또는 내부 얽힘 구조의 열가소성 수지는 경화 전 자체 유리전이온도가 -30℃ 내지 50℃, 바람직하게는, -20℃ 내지 40 ℃, 보다 바람직하게는, -10℃ 내지 20℃일 수 있다. 유리전이온도가 -30℃ 미만이면, 필름 형성 시에 흐름성이 지나치게 높아져서, 취급성이 악화될 우려가 있고, 50℃를 초과하면, 웨이퍼에 접착필름을 부착하는 통상적인 온도인 60℃ 부근에서 부착력이 떨어져서 다이싱 공정 중 칩이 비산하거나, 접착제와 칩 사이에 세척수가 침투하여 반도체 패키지의 신뢰성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 내구 가교 또는 내부 얽힘 구조의 열가소성 수지는 또한 중량평균분자량(Mw)이 10만 내지 250만, 바람직하게는 10만 내지 150만일 수 있다. 열가소성 수지의 중량평균분자량이 10만 미만이면, 접착 필름의 강도가 떨어져 취급성 및 내열성이 악화되거나, 반도체용 기판의 회로 충진 시 흐름성 제어가 어려워질 우려가 있다. 또한, 중량평균분자량이 250만을 초과하면, 접착층의 탄성율이 지나치게 높아지고, 흐름성이 떨어져, 접착 필름의 회로 충진성 및 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 한편, 상기에서 열가소성 수지가 내부 얽힘 구조를 가질 경우에는, 중량평균분자량이 약 50만 이상인 것이 바람직하다. 상기 중량평균분자량이 50만 미만이면, 수지의 사슬 길이가 짧아져서, 얽힘 구조가 효율적으로 형성되지 않을 우려가 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 열가소성 수지의 구체적인 종류는 전술한 물성을 갖는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에서는, 예를 들면, 상기 열가소성 수지로서, 글리시딜기, 히드록시기, 카복실기 또는 질소 함유 관능기(ex. 니트릴기)로부터 선택된 하나 이상의 관능기를 포함하는 수지를 사용할 수 있다. 본 발명의 일 태양에서는, 후술하는 에폭시 수지와의 상용성 및 접착 특성 등의 측면에서, 상기 중 글리시딜기 및/또는 카복실기를 함유하는 수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 태양에서는, 상기 열가소성 수지가 (메타)아크릴산 에스테르 단량체 및 전술한 관능기를 함유하는 단량체(이하, 「관능기 함유 단량체」로 호칭될 수 있다.)의 공중합체일 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 알킬 (메타)아크릴레이트일 수 있다. 이 때, 알킬기에 포함되는 탄소수가 지나치게 장쇄가 될 경우 점착제의 응집력이 저하되고, 유리전이온도 및 점착성 조절이 어려워질 우려가 있으므로, 탄소수가 1 내지 14, 바람직하게는 1 내지 12인 알킬기를 갖는 알킬 (메타)아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 단량체의 예로는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트 및 테트라데실 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열가소성 수지에 포함되는 관능기 함유 단량체의 종류 역시 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 글리시딜기 함유 단량체, 히드록시기 함유 단량체, 카 복시기 함유 단량체 및 질소 함유 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다. 이 때 내부 가교 구조를 갖는 열가소성 수지의 제조를 위해서는 서로 반응할 수 있는 가교성 관능기 함유 단량체가 동시에 포함되는 것이 바람직하다. 이와 같은 자기 가교가 가능한 가교성 관능기의 세트는 글리시딜기와 카복실기; 또는 글리시딜기와 히드록시기 등의 세트를 들 수 있다.
상기에서 글리시딜기 함유 단량체의 예로는 글리시딜 (메타)아크릴레이트, 에폭시알킬 (메타)아크릴레이트(단, 상기에서 알킬은 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있다.) 또는 에폭시시클로알킬알킬 (메타)아크릴레이트(ex. 3,4-에폭시시클로헥실메틸 (메타)아크릴레이트) 등을 들 수 있고, 히드록시기 함유 단량체의 예로는, 글리세롤 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있으며; 카복실기 함유 단량체의 예로는 (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물 등을 들 수 있고; 질소 함유 단량체의 예로는 (메타)아크릴로니트릴, (메타)아크릴아미드, N-메틸 (메타)아크릴아미드 또는 N-메틸롤 (메타)아크릴아미드 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 성분을 포함하는 열가소성 수지 내에서 관능기 함유 단량체의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니나, 전체 수지 100 중량부에 대하여 관능기가 0.5 중량부 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 중량부 내지 15 중량부의 양으로 포함되도록 함유되는 것이 바람직하다. 상기 가교성 관능기의 함량이 0.5 중량부 미만이면, 접착 특성이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면, 작업성 및/또는 보관 안정성이 저하될 우려가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 열가소성 수지는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 50 중량부 내지 1,000 중량부, 바람직하게는 100 중량부 내지 500 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 열가소성 수지의 함량이 50 중량부 미만이면, 필름의 강성이 지나치게 높아져서, 작업성 및 신뢰성이 저하될 우려가 있고, 1,000 중량부를 초과하면, 필름의 내열성 및 취급성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 경화제는 전술한 에폭시 수지 및/또는 열가소성 수지와 가교 구조를 형성할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 일 태양에서, 상기 경화제는 전술한 에폭시 수지 및 열가소성 수지와 모두 반응하여 가교 구조를 형성할 수 있다. 이와 같은 경화제는 조성물 내에서 소프트 세그먼트(soft segment)를 이루는 열가소성 수지 및 하드 세그먼트(hard segment)를 이루는 에폭시 수지와 각각 가교 구조를 이루어 내열성을 향상시키는 동시에 상기 성분들의 계면에서 연결고리 역할을 하여 반도체 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 경화제로는 다관능성 페놀 수지를 사용할 수 있으며, 수산기 당 량이 100 내지 1,000인 다관능성 페놀 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 페놀 수지의 수산기 당량이 100 미만이면, 에폭시 수지와의 경화물이 딱딱한 성질을 가져 반도체 패키지의 완충 특성이 저하될 우려가 있으며, 수산기 당량이 1,000을 초과하면, 가교 밀도가 저하되어 조성물의 내열성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 태양에서, 경화제는 연화점이 50℃ 내지 150℃일 수 있다. 경화제의 연화점이 50℃ 미만이며, 택 특성의 증가로 인해, 취급성 및/또는 내열성이 저하될 우려가 있고, 150℃를 초과하면, 접착 필름의 경도가 지나치게 높아져, 웨이퍼와의 부착력을 저하되거나, 다이싱 시 칩의 비산 등의 불량을 일어날 우려가 있다.
위와 같은 페놀 수지의 예로는 비스페놀 A 수지, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 A 노볼락 수지, 페놀 아랄킬 수지, 멀티펑션 노볼락 수지, 디시클로펜타디엔 페놀 노볼락 수지, 아미노 트리아진 페놀 노볼락 수지, 폴리부타디엔 페놀 노볼락 수지 또는 비페닐 타입 수지 등을 들 수 있고, 상기 중 일종 또는 이종 이상의 혼합을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 경화제는 에폭시 수지의 에폭시 당량 대비 0.4 당량비 내지 2 당량비, 바람직하게는 0.8 당량비 내지 1.2 당량비의 양으로 조성물 내에 포함되는 것이 바람직하다. 경화제가 0.4 당량비 미만으로 포함되면, 경화 후 미반응 에폭시가 증가하여 유리전이온도 및 내열성이 저하되거나, 미반응 에폭시기의 반응을 위해 장시간 동안 고온 상태를 유지하여야 할 우려가 있다. 또한, 경화제가 2 당량비를 초과하여 포함되면, 미반응 수산기로 인해 조성물의 흡습율, 저장 안정성 및/또는 유전특성 등이 악화될 우려가 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 전술한 성분에 추가로 경화촉진제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함할 수 있다.
상기에서 경화 촉진제의 종류는 특별한 제한이 없고, 조성물의 경화 반응 시간의 조절 정도를 고려하여 적절히 선택될 수 있으며, 그 예로는 3급 아민, 이미다졸 화합물, 4급 암모늄 또는 트리페닐 포스핀(TPP)의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있다.
상기 커플링제는 접착 필름 및 웨이퍼 사이의 밀착성, 및/또는 접착 성분 및 필러의 결합성 향상을 위해 첨가되는 것으로, 경화 반응 시에 커플링제의 유기 관능기는 수지 성분과 반응하여 내열성을 손상시키지 않으면서도, 접착성, 밀착성 및 내습열 특성을 향상시킬 수 있다. 사용될 수 있는 커플링제의 예로는 실란계 커플링제, 티탄계 커플링제 및 알루미늄계 커플링제의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있고, 비용 대비 효과가 높다는 점에서 실란계 커플링제를 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 성분을 포함하는 본 발명의 접착제 조성물은, 하기 일반식 1의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
[일반식 1]
X = 5% 내지 20%
상기 일반식 1에서 X는 상기 접착제 조성물을 110℃의 온도에서 3분 동안 건조한 후에 측정한 겔(gel) 함량을 나타낸다.
본 발명에서는 알루미나 또는 층상 규산염 등을 포함하는 각 성분을 블렌딩하여 접착제 조성물을 제조하고, 이를 소정 조건에서 건조한 후에 측정된 겔 함량(예를 들면, 조성물을 기재 등으로 코팅한 직후의 겔 함량)을 전술한 범위로 제어함으로써, 열가소성 수지의 유리전이온도를 낮게 유지하면서도 우수한 탄성 특성을 유지할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용어 「겔(gel)」은 상기 접착제 조성물을 건조시킨 후, 침투성이 큰 용매인 테트라히드로푸란(THF)에 침지하고, 25℃에서 20 시간 동안 유지하였을 때, 완전히 용해하지 않고 팽윤된 상태로 존재하는 성분을 의미한다.
이와 같은 조성물의 겔 함량은, 예를 들면, 하기의 방법으로 측정할 수 있다. 우선, 각 성분을 블렌딩하여 조성물을 제조한 후, 이를 약 110℃의 온도에서, 약 3분 동안 건조한다. 그 후, 상기 건조물을 소정량(중량: W2) 채취하여 바구니 형태의 300 메쉬 SUS(중량: W1)에 넣고, THF에 침지시켜, 25℃에서 20 시간 동안 유지한다. 이 때 SUS 메쉬는 THF에 전체가 잠기지 않고, 상기 건조물만이 잠길 정도로 침지시키는 것이 바람직하다. 상기 과정을 거쳐, THF에서 SUS 메쉬를 꺼내고, THF가 모두 휘발될 수 있도록 충분히 건조하면, SUS 메쉬 내에는 용해되지 못하고, 팽윤된 건조물의 성분(SUS 메쉬 중량 + 팽윤된 건조물 성분의 중량 = W3)만이 존재 한다. 상기와 같은 과정을 거쳐 측정된 각 중량을 하기 일반식 2에 따라 계산하면, 조성물의 겔 함량을 구할 수 있다.
[일반식 2]
Figure 112009050979520-pat00001
본 발명의 접착제 조성물은 전술한 바와 같이 측정한 겔 함량이 5% 내지 20%, 바람직하게는 5% 이상, 20% 미만, 보다 바람직하게는 5% 내지 15%일 수 있다. 상기한 바와 같은 겔 함량은, 예를 들면, 본 발명에 따른 특징적인 열가소성 수지, 즉 내부 가교 또는 내부 얽힘 구조의 열가소성 수지를 사용함으로써, 달성할 수 있다. 본 발명에서, 조성물의 겔 함량이 5% 미만이면, 조성물의 탄성 특성이 저하되어, 반도체 공정이 버(burr) 발생 문제가 생기거나, 고온 전단력 저하로 인해 다이 밀림 등의 불량이 발생할 우려가 있다. 또한, 겔 함량이 20%를 초과하면, 회로 충진성 등이 떨어지거나, 접착 특성이 지나치게 저하되어 반도체 패키지의 신뢰성이 저하될 우려가 있다.
본 발명은 또한 기재 필름; 및 상기 기재 필름 상에 형성되고, 전술한 본 발명에 따른 접착제 조성물의 경화물을 함유하는 접착층을 포함하는 접착필름에 관한 것이다.
본 발명에서 사용하는 용어 「접착제 조성물의 경화물」은 본 발명의 접착제 조성물이 건조 과정 등의 경화 프로세스를 거쳐 접착제의 형태로 존재하는 상태를 의미한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 접착 필름을 나타내는 도면이다. 본 발명의 접착 필름은 도 1에 나타난 바와 같이, 기재 필름(10) 및 상기 기재필름(10)상에 형성된 접착층(20)을 포함할 수 있다. 그러나, 상기 도 1에 나타난 필름은 본 발명의 일 태양에 불과하며, 본 발명에서는 경우에 따라서 기재 필름의 양면에 접착층을 형성하여 양면 접착 필름을 구성할 수도 있고, 경우에 따라서는 기재 필름을 사용하지 않고, 접착제만을 필름상으로 형성하여 접착 필름을 구성할 수 있다.
본 발명에서 접착 필름에 포함되는 기재 필름의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리테트라플로오루에틸렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 염화비닐 공중합체 필름 또는 폴리이미드 필름 등의 플라스틱 필름이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 태양에서 상기 기재 필름의 표면은 이형 처리가 수행되어 있을 수 있다. 이형 처리에 사용될 수 있는 이형제의 예로는 알키드계, 실리콘계, 불소계, 불포화 에스테르계, 폴리올레핀계 또는 왁스계 이형제 등을 들 수 있으며, 이 중 알키드계, 실리콘계 또는 불소계 이형제를 사용하는 것이 내열성 측면에서 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기재 필름의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 통상적으로 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 200 ㎛로 설정된다. 상기 두께가 10 ㎛보다 작으면, 건조 공정 시 기재 필름의 변형이 쉽게 일어나 접착층에 불균일한 외관을 초 래할 우려가 있고, 500 ㎛를 초과하면, 경제성이 떨어진다.
본 발명의 접착 필름에서 접착층은 본 발명에 따른 접착제 조성물을 함유하고, 이에 따라 유리전이온도를 낮게 설정하더라도, 탁월한 탄성 특성 및 고온 접착성을 나타낼 수 있다. 본 발명에서 상기 접착층의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 가열 경화 후 5 ㎛ 내지 200 ㎛인 것이 바람직하고, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 두께가 5 ㎛ 미만이면, 고온에서의 응력 완화 효과 및 매립성이 저하될 우려가 있고, 200 ㎛를 초과하면, 경제성이 떨어진다.
이상과 같은 본 발명의 접착 필름을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다.
예를 들면, 본 발명의 접착 필름은, 본 발명의 접착제 조성물을 용제에 용해 또는 분산하여 수지 바니쉬를 제조하는 제 1 단계; 상기 수지 바니쉬를 기재 필름에 도포하는 제 2 단계; 및
상기 수지 바니쉬가 도포된 기재 필름을 가열하여 용제를 제거하는 제 3 단계를 통하여 제조될 수 있다.
본 발명의 제 1 단계에서 수지 바니쉬를 제조하기 위한 용제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 메틸에틸케톤(MEK), 아세톤, 톨루엔, 디메틸포름아마이드(DMF), 메틸셀로솔브(MCS), 테트라히드로퓨란(THF) 또는 N-메틸피로리돈(NMP)의 일종 또는 이종 이상과 같은 통상의 용제를 사용할 수 있다. 또한, 기재 필름의 내열성을 고려하여, 저비점 용제를 사용하는 것이 바람직하나, 도막 균일성 향상의 관점에서 고비점 용제를 사용할 수도 있다.
상기 제 1 단계에서는 또한 공정 시간의 단축이나, 접착 필름 내의 분산성 향상의 관점에서 필러를 사용할 수도 있으며, 이 경우 상기 제 1 단계는, (i) 용제, 필러 및 커플링제를 혼합하는 단계; (ii) 상기 (i) 단계의 혼합물에 에폭시 수지 및 페놀수지를 첨가하여 혼합하는 단계; 및
(iii) 상기 (ii) 단계의 혼합물에 열가소성 수지 및 경화 촉진제를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기에서 필러의 예로는 볼 밀(Ball Mill), 비드 밀(Bead Mill), 3개 롤(roll) 또는 고속 분산기의 단독 또는 상기 중 2종 이상을 조합한 것을 들 수 있다. 볼이나 비드의 재질로는 글라스, 알루미나 또는 지르코늄 등이 있고, 입자의 분산성 측면에서는 지르코늄 재질의 볼이나 비드가 바람직하다.
상기 제 2 단계에서 기재 필름에 수지 바니쉬를 도포하는 방법으로는 공지의 방법들이 제한 없이 사용될 수 있고, 예를 들면, 나이프 코트법, 롤 코트법, 스프레이 코트법, 그라비아 코트법, 커튼 코트법, 콤마 코트법 또는 립 코트법 등을 사용할 수 있다.
상기 제 3 단계에서는 수지 바니쉬가 도포된 기재 필름을 가열하여 접착 필름을 제조하는데, 상기 가열은 70℃ 내지 250℃의 온도에서 1분 내지 10분 동안 수행하는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 또한 다이싱 테이프; 및 상기 다이싱 테이프의 일면에 형성되고, 본 발명에 따른 상기 접착제 조성물의 경화물을 함유하는 접착부를 포함하는 다이 싱 다이본딩 필름에 관한 것이다.
첨부된 도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 다이싱 다이본딩 필름의 단면도를 나타낸다. 첨부된 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 다이싱 다이본딩 필름은, 다이싱 테이프(30) 및 상기 다이싱 테이프(30)의 일면에 형성되고, 전술한 접착제 조성물의 경화물을 함유하는 접착부(40)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 상기 다이싱 다이본딩 필름의 접착부(40)는, 도 3에 나타난 바와 같이, 전술한 본 발명에 따른 접착 필름이고,
다이싱 테이프(3)는 기재 필름(50); 및 상기 기재 필름 상에 형성되어 있는 점착층(60)을 포함할 수 있다.
이 때 다이싱 테이프의 기재 필름으로는 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리테트라플루오루에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리우레탄 필름, 에틸렌비닐아세톤 필름, 에틸렌-프로필렌 공중합체 필름, 에틸렌-아크릴산 에틸 공중합체 필름 또는 에틸렌-아크릴산 메틸 공중합체 필름 등을 사용할 수 있고, 필요에 따라서 상기 기재 필름의 표면에는 프라이머 처리, 코로나 처리, 에칭 처리 또는 UV 처리 등이 되어 있을 수 있다. 또한 픽업 고정 시에 자외선 조사에 의해 점착제를 경화시키고자 할 경우에는, 광투과성이 있는 기재 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 다이싱 테이프의 기재 필름의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 취급성 및 패키징 공정 효율성 등을 고려하여, 60 ㎛ 내지 160 ㎛인 것이 바람직하며, 80 ㎛ 내지 120 ㎛인 것이 보다 바람직하다.
다이싱 테이프의 점착층(60)으로는 통상적인 자외선 경화형 또는 열 경화형 점착제를 사용할 수 있다. 자외선 경화형 점착제를 사용할 경우에는 기재 필름 측으로부터 자외선을 조사하여, 점착제의 응집력 및 유리전이온도를 올려 점착력을 저하시키고, 열 경화형 점착제의 경우는 온도를 가하여 점착력을 저하시킨다.
상기와 같은 본 발명에 따른 다이싱 다이본딩 필름의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 다이싱 테이프와 접착 필름을 핫 롤 라미네이트법 또는 프레스법으로 적층하여 제조할 수 있고, 연속 공정 가능성 및 효율 측면에서 핫 롤라미네이트법이 보다 바람직하다. 이 때 상기 핫 롤라미네이트 공정은 10℃ 내지 100℃의 온도에서 0.1 kgf/cm2 내지 10 kgf/cm2의 압력으로 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 또한, 전술한 본 발명에 따른 다이싱 다이본딩 필름의 접착부가 웨이퍼의 일 면에 부착되어 있고, 상기 다이싱 다이본딩 필름의 다이싱 테이프가 웨이퍼 링 프레임에 고정되어 있는 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.
상기와 같은 반도체 웨이퍼는 반도체 웨이퍼의 이면에 다이싱 다이본딩 필름의 접착 필름을 0℃ 내지 180℃의 온도에서 웨이퍼 이면에 라미네이션하고, 다이싱 테이프를 웨이퍼 링 프레임에 고정시켜 제조할 수 있다.
본 발명은, 또한 도 4에 나타난 바와 같이, 배선 기판(2); 상기 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있으며, 본 발명에 따른 접착제 조성물의 경화물을 포함하는 접착층(20); 및 상기 접착층 상에 탑재된 반도체 칩(1)을 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 반도체 장치는 이 분야에서 공지되어 있는 다양한 방식을 적용하여 제조될 수 있으며, 그 제조 공정의 일 태양을 설명하면 다음과 같다.
우선, 상술한 다이싱 다이본딩 필름이 부착된 반도체 웨이퍼를 다이싱 기기를 이용하여 완전히 절단하여 개개의 칩으로 분할한다. 그 후, 다이싱 테이프가 자외선 경화 점착제이면 기재 측에서 자외선을 조사하여 경화시키고, 열 경화 점착제이면 온도를 올려서 점착제를 경화시킨다. 상기와 같이 자외선 또는 열에 의해 경화된 점착제는 접착제와의 밀착력이 저하되어서 후 공정에서 칩의 픽업이 쉬워지게 된다. 이 때 필요에 따라서, 다이싱 다이본딩 필름을 인장할 수 있다. 이와 같은 익스팬딩 공정을 실시하게 되면 칩간의 간격이 확정되어 픽업이 용이해지고, 접착층과 점착제 층 사이에 어긋남이 발생하여 픽업성이 향상된다. 계속하여 칩 픽업을 실시한다. 이 때 반도체 웨이퍼 및 다이싱 다이본딩 필름의 점착층은 서로 박리되어 접착제층만이 부착된 칩을 얻을 수 있다. 수득한 상기 접착제층이 부착된 칩을 반도체용 기판에 부착한다. 칩의 부착 온도는 통상 100℃ 내지 180℃이며, 부착 시간은 0.5초 내지 3초, 부착 압력은 0.5 kgf/cm2 내지 2kgf/cm2이다.
상기 공정을 진행한 후에 와이어 본딩과 몰딩 공정을 거쳐 반도체 장치가 얻어진다.
반도체 장치의 제조방법은 상기 공정에 한정되는 것이 아니고, 임의의 공정 을 포함시킬 수도 있고, 공정의 순서를 바꿀 수도 있다. 예컨대, 점착층 경화 → 다이싱→ 익스팬딩 공정으로 진행할 수도 있고, 다이싱 → 익스팬딩 → 점착층 경화 공정으로도 진행할 수 있다. 칩 부착 공정 이후에 추가로 가열 또는 냉각 공정을 포함할 수도 있다.
이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
크레졸 노볼락형 에폭시 수지(연화점: 70℃, 일본화약(제), EOCN-1020) 25 중량부, 비스페놀 F형 에폭시 수지(에폭시 당량: 170, 국도화학(제), YDF-170) 25 중량부, 페놀 노볼락 수지(수산기 당량: 106, 코오롱(제), KPH-F2001) 50 중량부, 경화 촉진제로서 2-페닐-4-메틸 이미다졸(2P4MHZ) 0.4 중량부 및 필러로서 클로이사이트 15A(cloisite 15A)(Southernclay product Inc.(제), 평균입경 2 ㎛ 내지 13 ㎛) 10 중량부를 혼합한 조성물을 메틸에틸케톤(MEK)에 교반 혼합하여 수지 바니쉬를 제조하였다. 수지 바니쉬의 제조 과정에서는, 각 첨가제의 균일한 혼합을 위한 밀링(milling) 과정을 수행하였다. 즉, 상기 성분을 포함하는 수지 바니쉬의 부피 대비 약 1/2 부피의 지르코늄 볼밀을 상기 바니쉬에 첨가하고, 12 시간 이상 밀링 하여, 각 성분을 균일하게 혼합시켰다. 이어서, 여과 단계를 통해 볼밀을 제거한 후, 내부 가교 구조를 가지는 열가소성 수지(NA-15M, 나가세 켐텍스(제); 중량평균분자량 85만, 유리전이온도 15℃)를 40 중량부 첨가하여, 최종 수지 바니쉬를 제조하였다. 제조된 수지 바니쉬를 두께 38 ㎛의 기재 필름(이형 처리된 폴리에스테르 필름; RS-21G, SKC(제))에 도포하고, 110℃에서 3분 동안 건조하여, 도막 두께가 20 ㎛인 접착 필름을 제작하였다. 이어서 제조된 접착 필름에 다이싱 테이프(스리온텍(제) 6360-00)와 라미네이트하여 반도체용 점접착 필름(다이싱 다이본딩 필름)을 제작하였다.
실시예 2.
필러로서, 클로이사이트 15A 대신 알루미나(ASFP-20, Denka(제)) 40 중량부를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 점접착 필름을 제조하였다.
비교예 1.
필러로서, 클로이사이트 15A 대신 실리카(SFP-30MHE, Denka(제)) 100 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 점접착 필름을 제조하였다.
비교예 2.
필러, 클로이사이트 15A 대신 실리카(SFP-30MHE, Denka(제)) 10 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 점접착 필름을 제조하였다.
비교예 3.
필러를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 점접착 필름을 제조하였다.
비교예 4.
열가소성 수지를 첨가하지 않고, 필러로서, 클로이사이트 15A 대신 실리카(SFP-30MHE, Denka(제)) 100 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 점접착 필름을 제조하였다.
상기 제조된 점접착 필름에 대하여, 하기 방법으로 물성을 평가하였다.
1. DSC T g 측정
접착 필름을 B-스테이지 상태로 유지하고, DSC(TA Instrument)를 이용하여, 280℃까지 5 내지 10 ℃/min의 속도로 승온시켜 경화시킨 후에, 다시 상온으로 냉각한 다음, 추가로 250℃까지 승온시켜 유리전이온도(Tg)를 측정하였다.
2. 흐름성 측정
B-스테이지 상태의 접착 필름을 폴리이미드 필름(두께; 25 ㎛)과 50℃에서 라미네이트하고, 25 mm × 25 mm의 크기로 커팅하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편을 2장의 슬라이드 글라스(가로 × 세로 × 두께: 50 mm × 50 mm × 1 mm)의 사이에 위치시키고, 열압착기(STN(제))를 이용하여, 150℃의 온도 및 0.5 kg의 하중으로 1초간 누른 후, 흘러나오는 접착액의 길이를 광학 현미경으로 측정하여, 흐름성을 하기 기준으로 평가하였다.
<흐름성 평가 기준>
○: 흘러나온 접착액의 길이가 400 ㎛ 이상
△: 흘러나온 접착액의 길이가 300 ㎛ 내지 400 ㎛
×: 흘러나온 접착액의 길이가 300 ㎛ 이하
3. 신뢰성 평가
실시예 및 비교예의 필름의 신뢰성은 하기 단계를 거쳐 평가하였다.
<신뢰성 평가 절차>
(1) [Dicing] WBL(Wafer Backside Lamination)이 라미네이트되어 있는 5 mm × 5 mm 크기의 다이(두께: 200㎛) 준비
(2) [Tape mounting] (1)의 라미체를 정렬틀을 이용하여 웨이퍼에 배열(이 때, 정렬틀은 T/M 상에 위치)
(3) [Die attach] 핫 프레스 상에 (3)의 라미체를 위치시키고, 쿠션을 올려 놓은 후, 150℃ 및 20 Kgf의 조건에서 10초 동안 유지
(4) [Pre cure] (3)의 라미체에 대하여 150℃의 조건에서 30분 동안 경화(cure) 실시(cure cycle은 ↑30 min→150℃/30 min→↓30 min)
(5) [Molding] (4)의 라미체를 쿠션에 올려 놓고, 170℃ 및 200 Kgf의 조건에서 5분 동안 유지
(6) [Post cure] (5)의 라미체를 170℃의 조건에서 5 시간 동안 경화(cure) 실시
(7) PCT 테스트 실시(72hrs/144hrs, 121℃, 2 atm, 100%)
<신뢰성 평가 기준>
○: 상기와 같은 평가를 2차까지 실시하여 통과되는 경우
△: 상기와 같은 평가를 1차까지 통과하는 경우
×: 통과하지 못하는 경우
4. 픽업성 평가
픽업성은 하기의 단계를 거쳐 평가하였다.
<픽업성 평가 절차>
(1) 웨이퍼를 웨이퍼 링 프레임의 중앙에 오도록 Tape mounter에 위치 시킴
(2) 보호 필름을 제거한 PWBL(Dicing 필름 포함)을 롤을 이용하여 lamination
(3) 웨이퍼 링 프레임을 다이싱 장비에 위치시킨 후 진공으로 고정
(4) Cut depth 70 ㎛, Feeding rate 20 mm/min, Rpm 40k, 5X5mm로 다이싱
(5) 칩 비산, 칩 크랙 유무와 다이 측면의 버 발생 유무를 확인
(6) (5) 단계 후, 웨이퍼 뒷면에 다이싱 필름면으로 UV 혹은 열을 가하여 경화
(7) 경화후 칩의 박리가 효율적으로 수행되는지를 확인
<평가 기준>
○: (5)번 공정 후, 칩이 떨어지지 않으면서 (7)번 공정에서 칩이 모두 효과적으로 떨어지는 경우
△: (5)번 공정 후 또는 (7)번 공정에서 1개 이상 및 9개 이하의 칩에 문제가 발생(ex. (7)번 공정 후 효율적인 박리가 이루어지지 않는 경우 등)하는 경우
×: (5)번 공정 후 또는 (7)번 공정에서 10개 이상의 칩에 문제가 발생(ex. (7)번 공정 후 효율적인 박리가 이루어지지 않는 경우 등)하는 경우
5. 코팅성 평가
접착제 조성물의 코팅 후에, 코팅 외관이 우수하고, 핀홀(pin hole) 및 두께 불균일 현상이 발생하지 않으며, 상분리 현상이 발생하지 않고, 이형 필름의 박리시에 문제가 일어나지 않는 경우를 ○로, 상기 중 하나 이상의 문제가 발생하는 경 우를 ×로 평가하였다.
상기와 같은 측정 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
[표 1]
Tg(℃) 코팅성 픽업성 신뢰성 흐름성
실시예 1 140 ○ ○ ○ ○
실시예 2 132 ○ △ ○ ○
비교예 1 140 × ○ ○ ×
비교예 2 131 ○ × × △
비교예 3 125 ○ × × ×
비교예 4 158 × × × ×
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 층상 규산염 또는 알루미나를 필러로서 사용한 경우, 코팅성, 픽업성, 신뢰성 및 흐름성의 측면에서 모두 우수한 효과가 나타났다.
반면, 필러로서 실리카를 다량 포함하는 비교예 1의 경우, 코팅성 및 흐름성 측면에서 열악한 효과를 나타내었고, 소량의 실리카를 포함하는 비교예 2의 경우, 픽업성 및 신뢰성 측면에서 효과가 떨어졌다. 또한, 필러를 포함하지 않는 비교예 3의 경우, 픽업성, 신뢰성 및 흐름성 측면에서 열악한 결과가 나타났으며, 필러로서 실리카를 포함하고, 열가소성 수지를 포함하지 않은 비교예 4의 경우, 코팅성, 픽업성, 신뢰성 및 흐름성 특성이 모두 현격히 떨어짐을 확인할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 접착 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 다이싱 다이본딩 필름의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 태양에 따른 반도체 장치의 단면도이다.
<도면 부호의 설명>
1: 반도체 칩 2: 배선 기판
10: 기재 필름 20: 접착층
30: 다이싱 테이프 40: 접착부
50: 기재 필름 60: 점착층

Claims (21)

  1. 에폭시 수지, 열가소성 수지; 및 필러를 포함하고,
    상기 열가소성 수지가 내부 가교 구조 또는 내부 얽힘 구조를 가지며, 상기 필러가 알루미나 또는 층상 규산염인 접착제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 에폭시 수지는 경화 전 자체 연화점이 50℃ 내지 100℃인 접착제 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 에폭시 수지는 이관능성 에폭시 수지 및 다관능성 에폭시 수지의 혼합 수지인 접착제 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 이관능성 에폭시 수지는 다관능성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 50 중량부의 양으로 포함되는 접착제 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 알루미나가 a-알루미나, γ-알루미나, 디아스포어, 베아이트, 히드라질라이트 및 바이어라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 접착제 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 층상 규산염이 미카, 플루오로미카, 파이로필라이트, 해록석, 질석, 세피올라이트, 알로폰, 이모골라이트, 탈크, 일라이트, 소복카이트, 스빈포다이트, 카올리나이트, 디크석, 나크라이트, 아녹사이트, 견운모, 레디카이트, 몬트로나이트, 메타할로사이트, 사문석점토, 온석면, 안티고라이트, 애타풀자이트, 팔리고스카이트, 목절 점토, 와목 점토, 히신게라이트, 녹니석, 몬모릴로나이트, 소디움 몬모릴로나이트, 마그네슘 몬모릴로나이트, 칼슘 몬모릴로나이트, 논트로나이트, 벤토나이트, 베이델라이트, 헥토라이트, 소디움 헥토라이트, 사포나이트, 사우코나이트, 플루오로헥토라이트, 스테벤사이트, 볼콘스코이트, 마가다이트, 켄야이트, 할로사이트, 히드로탈사이트, 스멕타이트 및 스멕타이트형 층상 규산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 접착제 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 층상 규산염이 유기 점토인 접착제 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 알루미나 또는 층상 규산염은 평균 크기가 0.1 nm 내지 20 ㎛인 접착제 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 알루미나 또는 층상 규산염은, 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 내지 150 중량부의 양으로 포함되는 접착제 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 경화제를 추가로 포함하는 접착제 조성물.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 열가소성 수지는 경화 전 자체 유리전이온도가 -30℃ 내지 50℃인 접착제 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서, 열가소성 수지는 중량평균분자량이 10만 내지 250만인 접착제 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서, 열가소성 수지는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 50 중량부 내지 1,000 중량부의 양으로 포함되는 접착제 조성물.
  15. 제 1 항에 있어서, 경화제가 수산기 당량이 100 내지 1,000인 다관능성 페놀 수지인 접착제 조성물.
  16. 제 1 항에 있어서, 경화제는 에폭시 수지의 에폭시 당량 대비 0.4 당량비 내지 2 당량비의 양으로 포함되는 접착제 조성물.
  17. 제 1 항에 있어서, 하기 일반식 1의 조건을 만족하는 접착제 조성물:
    [일반식 1]
    X = 5% 내지 20%
    상기 일반식 1에서 X는 상기 접착제 조성물을 110℃의 온도에서 3분 동안 건조한 후에 측정한 겔 함량을 나타낸다.
  18. 기재 필름; 및 상기 기재 필름 상에 형성되고, 제 1 항 내지 제 10 항 및 제 12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 접착제 조성물의 경화물을 함유하는 접착층을 포함하는 접착필름.
  19. 다이싱 테이프; 및 상기 다이싱 테이프의 일면에 형성되고, 제 1 항 내지 제 10 항 및 제 12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 접착제 조성물의 경화물을 함유하는 접착부를 포함하는 다이싱 다이본딩 필름.
  20. 제 19 항에 따른 다이싱 다이본딩 필름의 접착부가 웨이퍼의 일 면에 부착되어 있고,
    상기 다이싱 다이본딩 필름의 다이싱 테이프가 웨이퍼 링 프레임에 고정되어 있는 반도체 웨이퍼.
  21. 배선 기판; 상기 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있으며, 제 1 항 내지 제 10 항 및 제 12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 접착제 조성물의 경화물을 포함하는 접착층; 및
    상기 접착층 상에 탑재된 반도체 칩을 포함하는 반도체 장치.
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