KR101481710B1 - 전자부품용 점착 조성물 및 그를 이용한 전자부품용 점착 테이프 - Google Patents

전자부품용 점착 조성물 및 그를 이용한 전자부품용 점착 테이프 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 페녹시 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 모성분으로 포함하는 페녹시계 점착제 조성물에 있어서, 상기 페녹시 수지 100중량부에 대하여, (a) 방향족 1차 아민 1 내지 10중량부; (b) 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체 5 내지 30중량부; 및 (c) 삼차 아민계 경화촉진제 0.5 내지 3중량부를 추가 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 점착제 조성물 및 그를 이용한 전자부품용 점착 테이프를 제공한다. 상기 전자부품용 점착 조성물이 기재필름 상에 도포된 후, 방향족 1차 아민과 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 열처리 반응을 통해 이미드 구조가 형성된 점착제층으로 이루어진 전자부품용 전자부품용 점착 테이프는 고온에서 밀착력이 향상되고, 밀봉수지 봉지공정 단계에서의 수지 노출을 바람직하게 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 박리 시 부착 표면에 잔류물이 남지 않는 효과를 갖는다.

Description

전자부품용 점착 조성물 및 그를 이용한 전자부품용 점착 테이프{ADHESIVE COMPOSITION FOR ELECTRONIC COMPONENTS AND ADHESIVE TAPE USING THE SAME}
본 발명은 전자부품용 점착 조성물 및 그를 이용한 전자부품용 점착 테이프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페녹시 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 모성분으로 포함하는 페녹시계 점착 조성물에 방향족 1차 아민과 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체를 추가 성분으로 포함시켜, 열처리 반응을 통해 이미드 구조가 형성됨으로써, 밀착력이 향상되고, 밀봉수지 봉지공정 단계에서의 수지 노출을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 디테이핑 공정 후에 점착 잔사를 남기지 않는 전자부품용 점착 조성물 및 그를 이용한 전자부품용 점착 테이프에 관한 것이다.
마이크로 전자 소자는 리드프레임(lead frame) 또는 패키지 기판(package substrate)과 같은 인쇄회로 기판(printed circuit board)에 전기적으로 연결되며, 상기 리드프레임 또는 패키지 기판상에 지지된 집적 회로 부품을 포함한다. 가정용, 산업용을 불문하고 소형 경량화 고기능화가 요구되고 있는 전자제품의 경향에 따라, 집적회로 부품의 실장 면적을 줄이면서도 신호 입출력(input-output) 단자의 수를 늘리는 방법이 요구되고 있다.
따라서 리드프레임을 사용하는 패키지의 경우 종래에는 길게 나온 리드를 통하여 회로기판과 연결되는 표면 실장 패키지 방식(gull-wing SO format 또는 QFP (quad-flat-package)을 반도체 패키지에 사용하였으나, 근래에는 리드가 길게 나와 있지 않고 다이 주위의 랜드 형태로 패키지 바닥 쪽으로 노출되어 있어서 직접 회로기판에 땜질(soldering)이 가능한 QFN(quad flat no-lead package) 방식을 주로 사용한다(특허문헌 1 참조).
그러나, QFN 방식의 경우, 패키지 바닥에 리드프레임과 밀봉수지 표면이 공존하는 계면이 생성 되므로, 일반적인 금속 몰딩틀을 이용시에 밀봉수지가 리드프레임과 몰딩틀 사이로 쉽게 새어 들어가서 랜드부 표면이나 다이패드 표면을 수지로 오염시키는 문제를 발생시킬 수 있다.
따라서, 전자부품용 점착 테이프를 리드프레임에 라미네이션 시킨 후 QFN 제조 공정 및 밀봉수지 봉지공정(EMC molding)을 거치게 함으로써 밀봉수지의 누출을 막음으로써, 블리드-아웃(bleed-out) 또는 플래쉬(flash) 등을 방지 하는 것이 일반적이다(특허문헌 2 참조).
상기 QFN 형태의 반도체 패키지의 제조 공정은 전자부품용 점착 테이프를 리드프레임의 일면에 접착하는 테이핑 공정(tape lamination), 리드프레임의 다이패드에 반도체 소자를 접착하는 다이 접착 공정(die attach), 반도체 소자와 리드프레임의 랜드부를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 공정(wire bonding), 다이 접착 공정과 와이어 본딩 공정을 거친 리드프레임을 몰딩틀 안에서 밀봉수지를 사용하여 봉지하는 밀봉수지 봉지 공정(EMC molding), 봉지된 리드프레임으로부터 점착테이프를 떼어내는 디테이핑(detaping) 공정으로 구성되어 있다.
상기의 반도체 장치 제조 공정에 사용되는 전자부품용 점착 테이프는 테이핑 공정을 거치는 동안 외관상 기포의 형성 없이 리드프레임에 밀착되어야 하고, 다이 접착 공정 및 와이어 본딩 공정을 거치는 동안 고온에서 일정 시간 이상 물리적, 화학적 변화가 없어야 한다.
또한, 밀봉수지 봉지공정에서는 테이프가 리드프레임에 밀착된 상태를 잘 유지하여 그 계면 사이로 밀봉수지 누출로 인해 리드프레임 표면을 오염시키지 않아야 하고, 디테이핑 공정 후에는 밀봉수지 및 리드프레임 표면에 점착 잔사를 남기지 않아야 한다.
상기의 반도체 장치 제조 공정에 사용되는 전자부품용 점착 테이프는 폴리이미드필름 등의 내열성 기재에 내열성 점착제가 도포된 형태가 일반적이다. 또한, 내열성 점착제는 실리콘계 수지 및 아크릴계 수지 등이 널리 알려져 있으며, 최근에는 페녹시 수지를 이용하는 방법이 제안되고 있다.
또한, 고온에서 높은 기계적 강도를 확보하기 위하여 가소성 폴리이미드 수지를 추가적으로 이용하는 방법도 널리 사용 중이다(특허문헌 3 참조).
상기 가소성 폴리이미드 수지를 추가적으로 이용하는 방법은 다이 접착 공정, 와이어 본딩 공정 및 밀봉수지 봉지 공정의 130 내지 250℃의 고온에서 리드프레임과 밀착하여 기계적 강도를 충분히 발휘할 수 있으나, 리드프레임에 부착 시키기 위해서 240℃ 이상의 고온에서 가소성 폴리이미드 수지를 연화시켜야 하는 문제가 있다.
이와 같이 고온에서 가소성 폴리이미드 수지를 추가적으로 이용하는 전자부품용 점착 테이프는 리드프레임과 부착 함으로써, 테이핑 공정 후 리드프레임의 열 팽창, 수축을 통해 와페이지(warpage)가 발생한다. 와페이지는 리드프레임의 디자인에 따라 발생 정도가 다르나 통상적으로 와페이지가 발생한다면 상기 뒤이은 다이 접착 공정 및 와이어 본딩 공정에서 반도체 소자와 리드프레임의 정확한 연결을 방해한다.
더불어, 일반적으로 이미드화 반응을 위하여 디메틸 아세트아마이드(N,N-dimethylethanamide, DMAC) 및 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone, NMP)과 같은 고비점(high boiling point) 용매를 사용해야만 하고, 점착제층의 높은 이미드화율을 달성하기 위하여 약 200℃의 온도에서 가열해야만 한다(특허문헌 4 참조). 따라서 기재필름에 점착제를 코팅(coating)하고 드라잉(drying)하는 공정에서 비용이 증가하는 단점이 있다.
한편, 상기 가소성 폴리이미드를 제외한 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 포함하는 점착 재료들은 낮은 유리 전이 온도 때문에 다이 접착 공정, 와이어 본딩 공정 및 밀봉수지 공정의 높은 온도에서 연화되는 문제점이 초래된다.
특히, 통상 200℃ 이상의 온도를 이용하는 와이어 본딩 공정에서 와이어 본딩 방해와 통상 170℃ 이상의 온도를 이용하는 밀봉수지 공정에서 밀봉수지 누출로 인해 밀봉수지의 블리드-아웃이나 플래쉬가 초래된다.
더불어 폴리이미드 필름과 점착제층 사이에 이질적 특성으로 인해, 디테이핑 공정 후에 밀봉수지 및 리드프레임 표면에 점착 잔사가 남게 되는 문제점이 있다.
그 밖에도 플라즈마 처리, 코로나 처리를 하는 방법이 이용되고 있으나, 또한 역시 효과가 미미한 실정이다.
이에, 본 발명자들은 종래의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 점착 조성물 내에 이미드 구조를 형성 시킬 수 있는 첨가제를 추가하면 상술한 문제점을 해결할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
대한민국 특허출원 제10-2011-0003456호 대한민국 특허출원 제10-2011-0003456호 대한민국 특허출원 제10-2002-7005557호 대한민국 특허출원 제10-2002-7005557호
본 발명의 목적은 고온에서 기계적인 강도가 형성되는 효과를 갖는 페녹시 수지 계열의 전자부품용 점착 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 블리드-아웃 또는 플래쉬를 방지할 수 있고, 디테이핑 공정 후에 점착 잔사를 남기지 않는 전자부품용 점착 테이프를 제공하는 것이다
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자부품용 점착 조성물은 페녹시 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 모성분으로 포함하는 페녹시계 점착 조성물에 있어서,
상기 페녹시 수지 100중량부에 대하여,
(a) 방향족 1차 아민 1 내지 10중량부;
(b) 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체 5 내지 30중량부; 및
(c) 삼차 아민계 경화촉진제 0.5 내지 3중량부;
를 추가 성분으로 포함한다.
상기 모성분은 페녹시 수지 100 중량부에 대하여; 열경화제 5 내지 20 중량부;
에너지선 경화형 아크릴 수지 5 내지 30 중량부; 및 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 100 중량부 대비 광개시제 0.5 내지 10 중량부를 포함한다.
상기 페녹시 수지가 중량평균 분자량이 20,000 내지 100,000인 것이 바람직하다.
상기 방향족 1차 아민은 당량이 30 내지 150인 디아민(diamine)이 바람직하다.
또한, 상기 방향족 1차 아민은 메타페닐렌 디아민(meta phenylene diamine), 디아미노 디페닐 설폰(diamino diphenyl sulfone) 및 디아미노디페닐 메탄(4,4`-diaminodiphenyl methane)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 방향족 1차 아민이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:
[화학식 1]
Figure 112013079067984-pat00001
상기 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 비닐아세테이트-말레익언하이드라이드(vinyl acetate-maleic anhydride) 공중합체 또는 스타이렌-말레익언하이드라이드(styrene-maleic anhydride) 공중합체인 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 하기 화학식 2로 표시되는 스타이렌-말레익언하이드라이드(styrene-maleic anhydride) 공중합체이다.
[화학식 2]
Figure 112013079067984-pat00002
상기 식에서, x는 4 내지 8이고, n은 6 내지 8이다.
상기 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 수평균분자량이 3,000 내지 10,000 인 것이 바람직하다. 상기 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체/방향족 1차 아민의 몰 당량비가 0.6 내지 1.4 범위인 것이 바람직하다.
상기 삼차 아민계 경화 촉진제가 디메틸피페리딘(N, N-dimethylpiperidine), 피페리딘(piperidine), 트리에틸렌디아민(triethylenediamine), 트리스디메틸아미노메틸페놀(2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol), 벤질디메틸아민(Benzyldimethylamine), 디메틸아미노메틸페놀(2-(dimethylaminomethyl)phenol), 헥사메틸메톡시멜라민(hexamethylmethoxymelamine, HMMM), 메틸이미다졸(2-methylimidazole) 및 에틸메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 전자부품용 점착 테이프는 상기 전자부품용 점착 조성물이 기재필름 상에 도포된 후, 방향족 1차 아민과 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 열처리 반응을 통해 이미드 구조가 형성된 점착제층을 포함한다.
상기 기재필름은 폴리에스터, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 프리아세틸셀룰로스, 폴리에테르아미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 필름으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 전자부품용 점착 테이프의 유리전이온도가 100 내지 200℃인 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 전자부품용 점착 테이프가 180℃에서의 점착력이 1 N/unit lead frame 내지 15 N/unit lead frame으로 유지되는 점착력인 것이 바람직하다.
본 발명의 전자부품용 점착 조성물은 이미드 구조를 형성시킬 수 있는 추가 성분을 포함하고 있다.
따라서 상기 전자부품용 점착 조성물이 기재필름 상에 도포된 후, 열처리 반응을 통해 이미드 구조가 형성된 점착제층으로 이루어진 전자부품용 점착 테이프가 고온의 밀봉수지 봉지공정에서 리드프레임 사이의 밀착력이 향상되어 수지 누출을 바람직하게 방지할 수 있으므로 블리드-아웃 또는 플래쉬 방지 및 디테이핑 공정시 리드프레임 및 밀봉수지 표면에 잔류물이 점착되지 않고 박리가 가능한 전자부품용 점착 테이프를 제공할 수 있다.
본 발명에서는 페녹시 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 모성분으로 포함하는 페녹시계 점착 조성물에 있어서,
상기 페녹시 수지 100중량부에 대하여,
(a) 방향족 1차 아민 1 내지 10중량부;
(b) 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체 5 내지 30중량부; 및
(c) 삼차 아민계 경화촉진제 0.5 내지 3중량부;
를 추가 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 점착제 조성물을 제공한다.
상기 모성분을 구성하는 페녹시 수지의 바람직한 일례로는 비스페놀 A형 페녹시, 비스페놀A형/비스 페놀 F형 페녹시, 브롬계 페녹시, 인계 페녹시, 비스페놀 A형/비스페놀 S형 페녹시 및 카프로락톤 변성 페녹시 등을 예로 들 수 있고, 더욱 바람직하게는, 내열성, 친환경성, 경화제 상용성, 경화 속도면에서 비스페놀 A형 페녹시 수지이다.
또한, 상기 페녹시 수지의 중량평균분자량은 20,000 내지 100,000인 것이 바람직하고, 이 경우 내부 응집력의 증가로 인한 내열성 향상으로 디테이핑시 점착제 잔사 문제를 최소화 할 수 있다. 중량평균분자량이 20,000 미만인 경우 내부 응집력이 떨어져서 요구되는 내열 특성이 구현되지 않고, 중량평균분자량이 100,000을 초과할 경우 고점도에서 오는 작업성의 저하나 코팅 후에도 코팅면이 불균일 하고, 다른 원료들과의 혼합이 어려운 문제가 생길 수 있다.
상기 페녹시 수지를 용해할 수 있는 유기 용매 종류에는 케톤계, 알코올계, 글라이콜 에테르계, 에스테르계가 있다. 그 중에서 몇 가지 예로는 사이클로헥사논, 메틸에틸케톤, 벤질알코올, 다이에틸렌글라이콜 알킬에테르, 페녹시프로판올, 프로필렌글라이콜 메틸에테르아세테이트, 테트라하이드로퓨란, N-메틸피롤리돈 등이 있으며, 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 페녹시 수지는 유기 용매 100중량부에 대해 5 내지 40중량부를 용해하여 사용하는 것이 적당하고, 20 내지 35중량부가 더 바람직하다.
상기 모성분을 구성하는 열경화제로는 관능기로서 수산기를 가질 수 있다. 열경화제로는 멜라민, 우레아-포름알데히드, 이소시아네이트 관능성예비중합체, 페놀경화제, 아미노계 경화제 등을 예로 들 수 있다.
상기 열경화제는 상기 페녹시 수지 100중량비 대비, 5 내지 20중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 열경화제의 양이 5중량부 미만이면, 가교 구조가 충분히 형성되지 못하여 점착 층이 물러져서 라이네이션시에 리드프레임이 점착제층으로 깊숙이 파고 들어가고 리드프레임에 의해서 밀린 점착이 리드프레임의 다이패드 또는 랜드부 주위로 올라옴으로써 수지 밀봉 공정시에 밀봉수지와 리드 프리엠 사이에 끼어서 디테이핑시에 점착 잔사를 일으킬 수 있다. 열경화제 양이 20 중량부를 초과하면, 점착제층의 점착력이 너무 떨어져서 디라미네이션(delamination) 문제를 일으킬 수 있다.
페녹시 수지의 과다한 경화 수축을 조절하면서 내열성을 보존하기 위해서 에너지선 경화형 아크릴 수지를 사용한다. 상기 모성분을 구성하는 에너지선 경화형 아크릴 수지로서는 탄소-탄소 이중 결합을 가진 아크릴 고분자, 아크릴 올리고머, 아크릴 모노머 등이 가능하고, 적어도 하나 이상의 불포화 결합을 가지고 있다. 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지의 바람직한 일례로는 에폭시 아크릴레이트, 아로마틱 우레탄아크릴레이트, 알리파틱 우레탄아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 아크릴아크릴레이트 등이 있으며, 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지는 상기 페녹시 수지 100중량부 대비, 5 내지 30중량부를 포함한다. 5중량부 미만이면, 경화 반응(가교)의 속도가 감소하고, 유리전이 온도가 낮아지며, 따라서 내열성이 저하될 우려가 있으며, 30중량부를 초과하면, 점착제층의 유연성과 점착력이 낮아지는 단점이 있다.
상기 모성분을 구성하는 광개시제의 바람직한 일례로는 벤조 페논계, 치오산톤계, 알파 하이드록시 케톤계, 알파 아미노 케톤계, 페닐 글리옥실레이트계, 알아크릴 포스파인계 등이 있다. 광개시제는 단독으로 사용될 수도 있으나, 점착제층의 두께나 에너지선의 세기 등에 따라 고른 가교 구조의 형성을 위하여 광개시제의 효율 및 특성에 따라 2종 이상이 혼합되어 사용 될 수도 있다.
상기 광개시제는 에너지선 경화형 아크릴 수지 100중량부 대비 상기 광개시제 0.5 내지 10중량부를 포함한다. 0.5중량부 미만인 경우 에너지 경화 반응의 개시하기에 불충분하여 반응이 완결되지 않을 우려가 있고 10중량부를 초과하면, 점착제 배합과정의 안정성을 해치게 되며, 점착제 표면이 브리틀해지고 점착력이 낮아 지는 단점이 있다.
또한, 상기 추가 성분을 구성하는 방향족 1차 아민은 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체와 경화 반응이 가능하다면 어느 것이든 무방하다.
그의 바람직한 일례로는 메타페닐렌 디아민(meta phenylene diamine), 디아미노 디페닐 설폰(diamino diphenyl sulfone), 디아미노디페닐 메탄(4,4`-diaminodiphenyl methan) 등의 방향족 디아민이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 방향족 1차 아민이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이 더욱 바람직하다:
[화학식 1]
Figure 112013079067984-pat00003
방향족을 사용하는 이유는 경화 후, 기계적 강도 및 내열성을 확보하기 위해서 이고, 다관능성 아민을 사용하는 이유는 아미드 결합의 가교 망상 구조(network structure)를 형성하기 위해서이다.
이에 바람직하게는, 방향족으로서 당량이 30 내지 150인 디아민을 포함하고 있는 방향족 1차 아민을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 방향족 1차 아민의 당량이 30 미만이면, 전자부품용 점착 조성물이 기재필름 상에 도포되어 건조할 때 반응성의 상승으로 인해 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체의 관능기가 아닌 점착 조성물의 다른 성분과 반응할 우려가 있고, 당량이 150을 초과하면, 최종 경화물의 가교 밀도가 저하되어 내열성이 저하된다.
또한, 상기 방향족 1차 아민의 중량 비율의 관점에서 전체 전자부품용 점착 조성물의 고형 성분 중 1 내지 10중량부가 함유되는 것이 바람직하다. 이때, 전체 고형분 중 1중량부 미만이면, 다이 접착(die-attach) 공정 및 와이어 본딩(wire bonding) 공정 후 이미드화율이 저하되는 문제가 있고, 10중량부를 초과할 경우, 점착력이 저하되어 테이핑 공정에서 리드프레임 표면에 부착하기 어려울 우려가 있다. 또한, 미반응 아민 관능기가 일반적으로 에폭시 성분으로 구성되는 밀봉수지제와 반응으로 상호간에 접착력을 필요 이상으로 높여 디테이핑 공정 후 밀봉수지제 표면에 점착 잔사가 남게 되는 문제가 있다.
상기 추가 성분을 구성하는 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체의 바람직한 일례로는 비닐아세테이트-말레익언하이드라이드(vinyl acetate-maleic anhydride) 공중합체 또는 스타이렌-말레익언하이드라이드(styrene-maleic anhydride) 공중합체 인 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 하기 화학식 2로 표시되는 스타이렌-말레익언하이드라이드(styrene-maleic anhydride) 공중합체이다:
[화학식 2]
Figure 112013079067984-pat00004
상기 식에서, x는 4 내지 8이고, n은 6 내지 8이다.
상기 스타이렌-말레익언하이드라이드(styrene-maleic anhydride) 공중합체는 비슷한 분자량을 가진 경화제 중에서도 부피가 큰 측쇄 구조를 갖는 고분자 사슬의 입체 장애(steric hindrance) 효과로 인하여 사슬간 얽힘을 잘 형성함으로써, 고온에서의 접착제 유동성을 제어하는 데에 효과적이다.
하기 화학식 3은 상기 화학식 1과 화학식 2를 열처리 반응을 통해서 형성되는 이미드화 반응의 중간 생성물이고, 하기 화학식 4은 최종 생성물이다:
[화학식 3]
Figure 112013079067984-pat00005
상기 식에서, x는 4 내지 8이고, n은 6 내지 8이다.
[화학식 4]
Figure 112013079067984-pat00006
상기 식에서, x는 4 내지 8이고, n은 6 내지 8이다.
또한, 가교 밀도를 높이고 높은 접착력을 달성하기 위해서 수평균분자량이 3,000 내지 10,000 범위의 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체인 것이 바람직하다. 일반적으로 수평균분자량 3,000 내지 10,000 범위의 언하이드라이드는 다른 고분자와의 공중합을 통하여 분자량을 높여야 한다. 사용되는 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체의 수평균 분자량이 3,000 미만인 경우 점착제 층 형성 후 브리틀하게 되어 점착력이 저하될 우려가 있으며, 또한, 저분자 사용에 의하여 분자간 얽힘이 저하되고 이어서 와이어 본딩 등의 고온 공정에서 리드프레임이 열변형 할 때 리드프레임과 점착제층이 박리 될 우려가 있다. 분자량이 10,000을 초과할 경우 점착제 배합과정에서 용해성이 떨어져, 가공에 어려움이 있고 경화반응 속도 저하의 우려가 있다.
더불어, 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체/방향족 1차 아민의 몰 당량비는 0.6 내지 1.4 범위인 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어날 경우 미반응 아민 관능기 내지 언하이드라이드 관능기가 발생할 우려가 높아지고 이와 같은 미반응 관능기가 점착 표면에서 밀봉수지제와의 접착력을 필요 이상으로 높여 디테이핑 시 점착 잔사를 남길 수 있다. 상기 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체/방향족 1차 아민의 몰 당량비가 0.6 미만이면, 1차 경화 후 아민이 과량으로 남게 되고 1.4를 초과하면, 언하이드라이드 치환기가 과량으로 남게 되는데 상기 두 화학종은 모두 밀봉수지제인 에폭시와 고온에서 경화 반응이 진행되므로 밀봉수지상에 점착 잔사가 남을 우려가 크다.
상기 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체의 함량이 전체 점착 조성물의 고형 성분 중 5 내지 30중량부가 바람직하다. 이때, 5중량부 미만이면, 다이 접착 및 와이어 본딩 공정 후 이미드화율이 저하되는 문제가 있으며, 30중량부를 초과하면, 점착력이 저하되어 테이핑 공정에서 리드프레임 표면에 부착하기 어려울 수가 있다. 또한, 상기 방향족 1차 아민과 마찬가지로 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 30중량부를 초과하면, 밀봉수지제와 반응하여 밀봉수지제와의 접착력을 필요 이상으로 높여 디테이핑 공정 후에 밀봉수지제 표면에 점착 잔사가 남게 되는 문제를 유발할 수 있다.
상기 추가 성분을 구성하는 삼차 아민계 경화촉진제의 바람직한 일례로는 디메틸피페리딘(N, N-dimethylpiperidine), 피페리딘(piperidine), 트리에틸렌디아민(triethylenediamine), 트리스디메틸아미노메틸페놀(2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol), 벤질디메틸아민(Benzyldimethylamine), 디메틸아미노메틸페놀(dimethylaminomethyl)phenol),헥사메틸메톡시멜라민(hexamethylmethoxymelamine, HMMM)과 삼차 아민의 일종으로서 메틸이미다졸(2-methylimidazole) 및 에틸메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 삼차 아민계 경화촉진제는 상기 방향족 1차 아민과 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체의 이미드화 반응을 촉진하기 위한 촉매이다.
또한, 상기 삼차 아민계 경화 촉진제는 전체 점착 조성물의 고형 성분 중 0.5 내지 3중량부가 바람직하다. 전체 고형분 중 0.5중량부 미만일 때, 이미드화율이 떨어질 우려가 있고, 3중량부를 초과할 경우 점착 성분과 밀봉수지 성분과의 접착력을 필요 이상으로 높일 우려가 있다.
이상의 조성을 특징으로 하는 본 발명의 전자부품용 점착 조성물은 높은 유리전이온도가 부여되므로 고온에서 기계적인 강도가 향상된다.
본 발명에서는 상기 전자부품 점착 조성물이 기재필름 상에 도포된 후, 방향족 1차 아민과 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 열처리 반응을 통해 이미드 구조가 형성된 점착제층으로 이루어진 전자부품용 점착 테이프를 제공한다.
상기 기재필름은 폴리에스터, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 프리아세틸셀룰로스, 폴리에테르아미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 필름일 수 있다.
본 발명에서 상기 점착 조성물의 도포방법은 롤코팅, 그라비아코팅, 마이크로그라비아 코팅, 바코팅, 나이프코팅, 나이프코팅 등 당업계 공지의 코팅법 중에서 적절한 것을 선택될 수 있다.
상기 방향족 1차 아민과 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 상기 열처리 반응은 170℃의 다이 접착 공정에서 2시간 이상, 200 내지 250℃의 와이어 본딩 공정에서 이미드 구조가 형성된다.
본 발명의 전자부품용 점착 테이프는 리드프레임의 일면에 점착하는 테이핑 공정, 고온 공정으로서 리드프레임의 다이패드에 반도체 소자를 점착하는 다이 접착 공정, 반도체 소자와 리드프레임의 랜드부를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 공정, 다이 접착 공정과 와이어 본딩 공정을 거친 리드프레임을 몰딩틀 안에서 밀봉수지를 이용하여 봉지하는 밀봉수지 봉지 공정 및 봉지된 리드프레임으로부터 전자부품용 점착 테이프를 떼어내는 디페이핑 공정 과정으로 이루어진다.
상기 전자부품용 점착 테이프의 유리전이온도가 100 내지 200℃이고, 180℃에서의 리드프레임에 대한 1N/unit lead frame 내지 15N/unit lead frame으로 유지되는 점착력을 가진다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 전자부품용 점착 조성물 제조
페녹시 수지(국도화학, YP50: 중량평균 분자량 60,000~80,000) 100g, 메틸에틸케톤 300g, 열경화제로서 이소시아네이트계 열경화제(다우코닝, CE138) 15g, 에너지선 경화형 아크릴 수지로서 알리파틱 폴리우레탄 아크릴레이트(일본합성, UV7600B80) 20g, 광개시제로서 알아크릴 포스파인계(CYTEC, DAROCUR TPO) 2 g, (a) 방향족 1차 아민으로서, 디아미노 디페닐 설폰(다우코닝, CE138 : 당량 62.1) 6g, (b) 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체로서, 스타이렌-말레익언하이드라이드(크레이밸리, SMA-EF40: 수평균 분자량 4500) 23g 및 (c) 3차 아민계 경화촉진제로서, 트리에틸렌디아민 1g를 6시간 동안 교반 하여 전자부품용 점착 조성물을 제조하였다. 상기와 같이 제작하였을 때 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체/방향족 1차 아민의 몰 당량비는 0.93이다.
<실시예 2> 전자부품용 점착 테이프 제작
25㎛ 두께의 폴리이미드 기재필름(LN, 코오롱)상에, 상기 실시예 1에서 제조된 전자부품용 점착 조성물을 3㎛ 두께로 도포한 후, 150℃ 건조기에서 3분간 방치하였다. 그 후 자외선을 조사하여 3㎛ 두께의 점착제층이 형성된 전자부품용 점착 테이프를 제작하였다.
<실시예 3> 전자부품용 점착 테이프 제작
25㎛ 두께의 이형필름(도레이첨단소재주식회사, 상품명 XD5BR) 상에, 상기 실시예 1에서 제조된 전자부품용 점착 조성물을 3㎛ 두께로 도포한 후, 150℃ 건조기에서 3분간 방치하고, 자외선을 조사하여 3㎛ 두께의 점착제층을 제작하였다. 그 후 상기 점착제층을 박리하고, 170℃ 컨벡션 오븐에서 90분, 200℃에서 30분 방치하였다.
<비교예 1> 전자부품용 점착 조성물 제조
페녹시 수지(국도화학, YP50) 100g, 메틸에틸케톤 300g, 열경화제로서 이소시아네이트계 열경화제(다우코닝, CE138) 15g, 에너지선 경화형 아크릴 수지로서 알리파틱 폴리우레탄 아크릴레이트(일본합성, UV7600B80) 20g, 광개시제로서 알아크릴 포스파인계(CYTEC, DAROCUR TPO) 2 g을 6시간 동안 교반 하여 전자부품용 점착 조성물을 제조하였다.
<비교예 2> 전자부품용 점착 테이프 제작
25㎛ 두께의 폴리이미드 기재필름(LN, 코오롱)상에, 상기 비교예 1에서 제조된 전자부품용 점착 조성물을 3㎛ 두께로 도포한 후, 150℃ 건조기에서 3분간 방치하였다. 그 후 자외선을 조사하여 3㎛ 두께의 점착제층이 형성된 전자부품용 전자부품용 점착 테이프를 제작하였다.
<비교예 3> 전자부품용 점착 조성물 제조
아크릴 수지(삼원, AT5100) 100g, 에틸아세테이트 320g, 이소시아네이트계 열경화제(다우코닝, CE138) 10g, 에너지선 경화형 화합물로서 알리파틱 폴리우레탄아크릴레이트(일본합성, UV7600B80) 25g, 알아크릴 포스파인계 광개시제(CYTEC, DAROCUR TPO) 1g를 1시간 동안 교반하여 전자부품용 점착 조성물을 제조하였다.
<비교예 4> 전자부품용 점착 테이프 제작
25㎛ 두께의 폴리이미드 기재필름(LN, 코오롱)상에, 상기 비교예 3에서 제조된 전자부품용 점착 조성물을 3㎛ 두께로 도포한 후, 150℃ 건조기에서 3분간 방치하였다. 그 후 자외선을 조사하여 3㎛ 두께의 점착제층이 형성된 전자부품용 점착 테이프를 제작하였다.
<비교예 5>
점착제층으로서 가소성 폴리이미드 수지로 제작된 반도체 점착 필름의 상용품(도레이첨단소재주식회사, LOC302: 폴리이미드 기재필름 상에 열가소성 폴리이미드 점착제층이 도포된 제품)을 사용한 것을 제외하고는 실시예들에서와 동일하게 평가하였다.
<실험예 1> 리드프레임에 대한 상온 및 180℃에서의 점착력 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제작된 전자부품용 점착 테이프를 상온과 180℃로 세팅된 Ni/Pd 재질의 동일한 디자인의 QFN 리드프레임 상단에 배치하고, 프레스의 상판 및 하판 온도를 각각 240℃, 150℃로 한 뒤 6MPa의 압력으로 12초 동안 프레스 하여 부착하였다.
점착력은 만능시험기를 이용하여 측정한 180°박리강도 값으로 나타내었다. 180℃ 에서의 점착력은 다이 접착 공정과 와이어 본딩 공정을 모사하기 위하여 컨벡션 오븐을 이용하여 각각 170℃에서 90분, 200℃에서 30분 열처리하고, 만능시험기에 장착된 오븐을 이용하여 180℃까지 승온시킨 후 측정하였다. 이하의 표 1은 리드프레임에 대한 상온 및 180℃에서의 점착력 평가 결과이다.
시험항목 실시예 2 비교예 2 비교예 4 비교예 5
리드프레임에 대한 상온에서의 점착력 (N/unit lead frame) 0.5 0.4 거의
없음		 부착
불가능
리드프레임에 대한 180℃에서의 점착력 (N/unit lead frame) 10 2 거의
없음		 부착
불가능
본 발명의 실시예 및 비교예에서 제작된 전자부품용 점착 테이프에 대한 점착력 평가 결과를 실시한 결과, 실시예 2의 부착 조건에서 가소성 폴리이미드 수지로 구성된 점착제층을 갖는 비교예 5의 경우 부착하는 것이 불가능 했으며, 상온 점착력의 경우 비교예 2 및 비교예 4 대비 실시예 2가 근소하게 높았으며, 180℃에서의 점착력은 5배 이상 높았다.
<실험예 2> 밀봉수지의 유출 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제작된 전자부품용 점착 테이프와 리드프레임에 부착시킨 후, 다이 접착 공정과 와이어 본딩 공정을 모사하기 위하여 컨벡션 오븐을 이용하여 각각 170℃에서 90분, 200℃에서 30분 열처리하였다. 이어서 180℃에서 3분간 봉지수지를 밀봉한 후, 5분간 상온 방치하였다. 그런 다음 전자부품용 점착 테이프를 제거한 후 리드프레임의 전자부품용 점착 테이프가 제거된 면을 현미경으로 관찰하여 리드프레임 상의 밀봉수지 유출 여부를 확인하였다. 이하의 표 2는 밀봉수지 유출 유무에 대한 평가 결과이다.
시험항목 실시예 2 비교예 2 비교예 4 비교예 5
밀봉수지 유출 ○ × × 부착 자체가 불가능
○ : 잔류물 없음
△ : 패키지 1000개당 잔류물 10개 이하
× : 패키지 100개당 잔류물 10개 이상
본 발명의 전자부품용 점착 테이프에 대한 밀봉수지의 유출 유무 평가 결과를 실시한 결과, 밀봉수지의 유출이 억제된 결과를 확인할 수 있었다.
<실험예 3> 리드프레임 또는 밀봉수지 표면에 남은 점착 잔사 여부 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제작된 전자부품용 점착 테이프와 리드프레임에 부착시킨 후, 다이 접착 공정과 와이어 본딩 공정을 모사하기 위하여 컨벡션 오븐을 이용하여 각각 170℃에서 90분, 200℃에서 30분 열처리하였다. 이어서 밀봉수지를 이용하여 180℃, 3분의 조건으로 몰딩틀 안에서 봉지 하였다. 디테이핑은 만능시험기에 장착된 오븐의 온도를 160℃까지 상승시킨 뒤 봉지된 리드프레임을 넣고 분당 1,000mm의 속도로 실시하였으며, 전자부품용 점착 테이프가 박리된 뒤 리드프레임 표면과 밀봉수지 표면을 관찰하였다. 이하의 표 3은 리드프레임 또는 밀봉수지 표면에 남은 점착 잔사 유무에 대한 평가 결과이다.
시험항목 실시예 2 비교예 2 비교예 4 비교예 5
리드프레임 표면에
남은 점착 잔사		 ○ × × 부착 자체가 불가능
밀봉수지 표면에
남은 점착 잔사		 ○ × × 부착 자체가 불가능
○ : 잔류물 없음
△ : 패키지 1000개당 잔류물 10개 이하
× : 패키지 100개당 잔류물 10개 이상
본 발명의 전자부품용 전자부품용 점착 테이프에 대한 리드프레임 또는 밀봉수지 표면에 남은 점착잔사 유무 평가를 실시한 결과, 표 3의 리드프레임 또는 밀봉수지 표면에 남은 점착잔사 여부 평가결과로부터, 비교예 2 및 비교예 4는 리드프레임과 밀봉수지 표면에 모두 점착의 잔사가 남았으나, 실시예 2는 깨끗하게 박리되었다.
<실험예 4> 유리전이온도(Tg) 측정 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제작된 전자부품용 점착 테이프를 DMA(dynamic mechanical analyzer; 동적기계분석기)를 이용하여 single cantileve 모드 설정 및 승온속도 10℃/min 측정하였다.
시험항목 실시예 2 비교예 2 비교예 4 비교예 5
유리전이온도(℃) 176 158 120 부착 자체가 불가능
본 발명의 점착 조성물이 기재필름 상에 도포된 후, 열처리 반응을 통해 이미드 구조가 형성된 전자부품용 점착 테이프의 유리전이온도 측정 결과, 실시예 2의 유리전이온도가 비교예들에 비하여 현저하게 높은 것으로 확인되었다. 이로부터, 실시예 점착테이프의 고온에서의 기계적인 강도가 높다는 점을 확인할 수 있다.
<실험예 5> 적외선 분광광도계 측정 (이미드화 반응 결과 확인)
상기 실시예 3에서 제작된 전자부품용 점착 테이프의 점착제층을 적외선 분광광도계를 이용하여 적외선 흡수를 관찰하였다.
전자 부품용 점착 테이프 적외선 흡수 측정
700cm -1
(이미드 링 진동)		 1780cm -1
(이미드 카보닐 비대칭 진동)		 1730cm -1
(이미드 카보닐 대칭 진동)
본 발명의 전자부품용 점착 테이프에 대한 적외선 분광광도계 측정 결과를 실시한 결과, 실시예 3에서 이미드 구조의 형성을 확인하였다. 상기 이미드화 반응을 통해 유리전이온도가 상승하므로 고온(180℃)에서 리드프레임과의 밀착력이 향상되어 밀봉수지의 유출을 방지하는 특성을 획득하였음이 검증되었다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
본 발명의 전자부품용 점착 조성물이 기재필름 상에 도포된 후, 열처리 반응을 통해 이미드 구조가 형성된 점착제층으로 이루어진 전자부품용 점착 테이프는 반도체 패키지 조립체 내에서 조립체 구성 부품간의 접합, 충진 및 절연층 역할을 할 수 있다.

Claims (15)

  1. 페녹시 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 모성분으로 포함하는 페녹시계 점착 조성물에 있어서,
    상기 페녹시 수지 100중량부에 대하여,
    (a) 메타페닐렌 디아민(meta phenylene diamine), 디아미노 디페닐 설폰(diamino diphenyl sulfone) 및 디아미노디페닐 메탄(4,4`-diaminodiphenyl methan)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 방향족 1차 아민 1 내지 10중량부;
    (b) 비닐아세테이트-말레익언하이드라이드(vinyl acetate-maleic anhydride) 공중합체 또는 스타이렌-말레익언하이드라이드(styrene-maleic anhydride) 공중합체에서 선택되는 하나 이상의 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체 5 내지 30중량부; 및
    (c) 삼차 아민계 경화촉진제 0.5 내지 3중량부;를
    추가 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하고, QFN(quad flat no-lead package) 방식 마이크로 전자소자 실장에 적용되는, 전자부품용 점착 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모성분은
    페녹시 수지 100 중량부에 대하여; 열경화제 5 내지 20중량부;
    에너지선 경화형 아크릴 수지 5 내지 30중량부; 및
    상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 100중량부 대비 광개시제 0.5 내지 10중량부;로 이루어지는 상기 전자부품용 점착 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 페녹시 수지가 중량평균 분자량이 20,000 내지 100,000인 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방향족 1차 아민은 당량이 30 내지 150인 디아민(diamine)인 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 방향족 1차 아민이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112013079067984-pat00007
    .
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 하기 화학식 2로 표시되는 스타이렌-말레익언하이드라이드(styrene-maleic anhydride) 공중합체인 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 조성물:
    [화학식 2]
    Figure 112013079067984-pat00008

    상기 식에서, x는 4 내지 8이고, n은 6 내지 8이다.
  9. 제1항에 있어서, 상기 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체는 수평균분자량이 3,000 내지 10,000 범위인 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체/방향족 1차 아민의 몰 당량비는 0.6 내지 1.4 범위인 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 삼차 아민계 경화 촉진제는 디메틸피페리딘(N, N-dimethylpiperidine), 피페리딘(piperidine), 트리에틸렌디아민(triethylenediamine), 트리스디메틸아미노메틸페놀(2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol), 벤질디메틸아민(Benzyldimethylamine), 디메틸아미노메틸페놀(2-(dimethylaminomethyl)phenol), 헥사메틸메톡시멜라민(hexamethylmethoxymelamine, HMMM), 메틸이미다졸(2-methylimidazole) 및 에틸메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 조성물.
  12. 제1항 내지 제4항, 제6항 및 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 점착 조성물이 기재필름 상에 도포된 후, 방향족 1차 아민과 언하이드라이드 치환기를 갖는 중합체가 열처리 반응을 통해 이미드 구조가 형성된 점착제층으로 이루어진 전자부품용 점착 테이프.
  13. 제12항에 있어서, 상기 기재필름이 폴리에스터, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 프리아세틸셀룰로스, 폴리에테르아미드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 필름인 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 테이프.
  14. 제12항에 있어서, 상기 전자부품용 점착 테이프의 유리전이온도가 100 내지 200℃인 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 테이프.
  15. 제12항에 있어서, 상기 전자부품용 점착 테이프가 180℃에서의 리드프레임에 대한 1 N/unit lead frame 내지 15 N/unit lead frame으로 유지되는 점착력을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 전자부품용 점착 테이프.
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