KR101580818B1 - 몰드 클리닝 컴파운드 및 반도체 패키징 금형의 클리닝 방법 - Google Patents

몰드 클리닝 컴파운드 및 반도체 패키징 금형의 클리닝 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 패키징 금형의 클리닝 컴파운드로서, 상기 컴파운드는 구상 또는 원통상인 것인 몰드 클리닝 컴파운드 및 이를 사용한 몰드 클리닝 방법이 제공된다.

Description

몰드 클리닝 컴파운드 및 반도체 패키징 금형의 클리닝 방법 {Mold cleaning compound and method for cleaning semiconductor packaging mold}
본 명세서에 개시된 기술은 몰드 클리닝 컴파운드 및 반도체 패키징 금형의 클리닝 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 간편하고 효율적으로 반도체 패키징 금형을 클리닝할 수 있는 몰드 클리닝 컴파운드 및 반도체 패키징 금형의 클리닝 방법에 관한 것이다.
고도로 발전된 반도체 박막 기술에 의해 생산된 고집적 반도체 소자는 습도, 온도 등의 외부 환경에 매우 민감하게 반응하고, 또한 외부 충격을 견디는 내충격성이 양호하지 못하므로, 반도체 소자를 보호함과 동시에 반도체 소자와 외부 기기의 신호 입출력이 가능하도록 반도체 소자를 패키징하게 된다.
통상적으로, 이러한 반도체 소자는 리드 프레임에 반도체 칩을 어태치하는 다이 어태치(die attach) 공정, 반도체 칩과 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩(wire bonding) 공정, 전기적으로 연결된 와이어를 보호하기 위한 몰딩(molding) 공정 등을 거쳐 패키징된다.
상기 공정중 몰딩 공정에서는 주로 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy compound, 이하 EMC라 한다) 등의 플라스틱 부재를 이용한다. 상기 EMC는 반도체 칩을 봉지시켜 반도체 회로를 외부의 충격 및 오염 물질로부터 보호하는 역할을 하는 플라스틱 재료로서 반도체의 생산성 및 신뢰성에 중대한 영향을 미치므로 반도체 제조 공정에서 큰 비중을 차지하고 있다.
상기 반도체 칩의 몰딩은 파우더 형태의 EMC를 압축하여 이루어진다. 구체적으로, 상기 몰딩 공정에서는 원하는 패키지의 두께에 맞추어 내부에 캐비티(cavity)가 형성된 상부 금형과 하부 금형 내부로 상기 파우더 형태의 EMC가 채워지는데, 상기 몰딩 공정이 종료된 후 몰드 내부에 오염물이 적층하게 되고, 상기 오염물에 의해 EMC의 표면이 얼룩으로 더러워져 외관불량을 야기하거나, 성형물 자체가 몰드 표면에 달라붙게 되어 연속적인 작업이 어렵다.
상기 오염물로는 에폭시 수지의 잔류물이나 산화된 여러 가지 왁스 등이 대표적이다. 또한, 상기 EMC는 성형성, 내열성, 내습성, 접착성 등의 다양한 물성을 충족시키기 위해, 에폭시 수지 외에 경화제, 결합제, 착색제 등의 다양한 첨가제가 혼합된 혼합물로 이루어져 이러한 첨가제도 오염물(soils, 이하 고형분 찌꺼기라 한다)의 주류를 이루고 있다. 이에 따라, 반도체 후공정에서는 하루에 적어도 1회 또는 2회 이상 정기적으로 몰드를 청소하고 있다.
몰드를 청소하는 대표적인 방법은 열경화성 수지 또는 고무를 베이스로 한 몰드 클리닝 컴파운드 시트를 이용하는 시트 클리닝(Sheet Cleaning)을 진행하는 것으로, 구체적으로는 열이 가해져 있는 반도체 성형 몰드 사이에 몰드 클리닝 컴파운드 시트를 투입하고, 반복적으로 압착(compression)하여 몰드 내의 오염물을 제거한다. 상기 몰드 클리닝 컴파운드 시트는 평판 형태를 갖고 잘 찢어지도록 칼금을 넣어 공급되고, 사용자는 적당한 두께와 길이의 시트를 찢어서 세정 대상 금형에 적용하게 되는데, 고무에 칼금이 넣어져있더라도 미가류 고무의 특성상 당길 때 잘 안 끊기고 늘어나는 성질이 있어 매끄럽게 끊기 어렵고, 반도체 패키징 몰드의 종류가 다양하므로 몇 가지 두께와 길이를 갖는 시트를 몇 장씩 적층하더라도 무수한 몰드 종류를 맞출 수 없는데다 필요보다 어느 정도 과량을 투입할 수밖에 없으므로 시트 손실이 심하고, 두꺼운 금형에 시트를 적층하여야 하는 등 작업성이 불량한 단점을 갖는다.
또한, 반도체 제품의 고집적화, 박형화 등의 다변화 추세에 따라 몰딩 재료로서 변성 에폭시 수지 등의 점도 높은 재료가 사용되고, 몰드 또한 초박형 혹은 매트릭스형 등이 사용되므로, 몰드 내의 오염도가 심해지고 있다.
또한, 반도체 패키징은 크게 프레스 성형, 싱글 캐비티 트랜스퍼 성형, 멀티 캐비티 트랜스터 성형, 인젝션 성형 등으로, 즉 생산성과 정밀성을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다.
최근에는 상기 트랜스퍼 성형과 인젝션 성형이 혼용되고 있으며, 각 금형의 클리닝을 위하여 고무를 시트 형태로 적용하고 있다. 이 경우 고무에 칼금을 넣더라도 미가류 고무의 당기면 잘 안 끊기고 늘어나는 특성상 매끄럽게 끊기 어렵고, 몇 가지 두께와 길이의 시트만으로는 무수한 금형 사이즈를 맞출 수 없어 과량의 고무 투입이 불가피하므로 재료 손실이 심하며, 심지어 두꺼운 금형은 몇 장씩 겹치게 되는 등 작업성도 불량하였다. 이뿐 아니라 트랜스퍼 성형시 금형 내부만 세정할 뿐 트랜스퍼 성형기의 포트(Pot)와 게이트(Gate), 러너(Runner) 등의 청소는 불가능하고, 인젝션 성형시에도 인젝션 실린더 내부와 노즐의 청소는 불가능하였다.
따라서, 상술한 단점을 극복하고 클리닝 특성을 효율성있고 간편하게 향상시킬 대체 몰드 클리닝 컴파운드의 개발 필요성이 꾸준히 제기되고 있다.
유럽특허등록 제0 687 539 B1호
이에 본 발명자는 트랜스퍼 성형에서 몰드 클리닝 컴파운드를 성형기의 포트(Pot)에 붓고 프레스를 닫으면 포트에서 러너를 통하여 금형 내부(게이트)로 전달되므로 전 구간의 청소가 가능해지고, 인젝션 성형시에도 상기 클리닝 컴파운드를 성형기의 호퍼(Hopper)에 부어 사출하면 사출기 실린더와 노즐, 나아가 금형 전부가 일시에 청소될 뿐 아니라, 정확한 양을 트랜스퍼 또는 사출해낼 수 있어 재료의 손실도 줄일 수 있고, 고무의 상온 끈적거림도 해결할 수 있는 연구를 계속하고, 본 명세서에 개시된 기술을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 명세서에 개시된 기술은 반도체 패키징 금형을 클리닝할 수 있는 몰드 클리닝 컴파운드를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 몰드 클리닝 컴파운드를 사용하여 간편하고 효율적으로 반도체 패키징 금형을 클리닝하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 일 구현예에 따르면, 반도체 패키징 금형의 클리닝 컴파운드로서, 상기 컴파운드는 구상 또는 원통상인 몰드 클리닝 컴파운드를 제공한다.
본 명세서에 개시된 기술의 다른 구현예에 따르면, 상술한 몰드 클리닝 컴파운드를 봉지 공정이 완료된 트랜스퍼 성형기의 포트에 붓고 프레스를 닫는 단계;
공급된 몰드 클리닝 컴파운드가 포트로부터 러너를 통하여 금형 내부로 전달되면서 불순물을 흡착시키는 단계; 및
상기 불순물 흡착으로 클리닝된 컴파운드를 취출하는 단계를 포함하는 반도체 패키징 금형의 클리닝 방법을 제공한다.
본 명세서에 개시된 기술의 또 다른 구현예에 따르면, 상술한 몰드 클리닝 컴파운드를 봉지 공정이 완료된 인젝션 성형기의 호퍼(Hopper)에 붓고 사출하는 단계;
공급된 몰드 클리닝 컴파운드가 사출기의 실린더와 노즐을 포함하여 금형 전부를 일시에 전달되면서 불순물을 흡착시키는 단계; 및
상기 불순물 흡착으로 클리닝된 컴파운드를 몰드로부터 취출하는 단계를 포함하는 반도체 패키징 금형의 클리닝 방법을 제공한다.
본 명세서에 개시된 기술은 기존 시트 클리닝 방법을 대체하고 간편하고 효율적으로 반도체 패키징 금형을 클리닝할 수 있는 몰드 클리닝 컴파운드와, 이를 클리닝 대상 트랜스퍼 성형 혹은 인젝션 성형의 몰드에 공급함으로써 몰드의 전 구간을 일시에 클리닝하되, 고무의 상온 끈적거림을 해소할 뿐 아니라 클리닝 컴파운드 내 엉킴을 해결하고 작업성과 클리닝 성능이 개선된 반도체 패키징 금형을 클리닝 방법을 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 명세서에 개시된 기술에 대해 상세하게 설명한다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 구현예에 따른 몰드 클리닝 컴파운드는, 반도체 패키징 금형의 클리닝 컴파운드로서, 상기 컴파운드는 구상 또는 원통상일 수 있다.
상기 구상 또는 원통상은 기존 몰드 클리닝 컴파운드 시트 대체재로서 제공되는 것으로, 시트 형태 대신 구상 또는 원통상의 형태로 제공함에 따라 클리닝을 필요로 하는 몰드의 타입, 두께 등에 구애받지 않고 컴파운드의 손실 없이 필요한 함량만큼을 제공할 수 있는 잇점을 갖는다.
상기 용어 “구상”은 달리 특정하지 않는 한, 정형 또는 비정형의 구상이고, 직경이 30mm 이하, 혹은 직경이 1 내지 30mm의 펠렛일 수 있다(상기 비정형의 구상에서 직경은 평균 직경을 의미한다). 상기 구상은 바람직하게는 직경이 2 내지 20mm인 것일 수 있다.
상기 직경이 1mm 미만에서는 작업시 클리닝 대상 몰드의 하부 금형상에 과도한 충진횟수를 부여하게 되므로 작업성 측면에서 바람직하지 않을 수 있고, 30mm 초과시엔 기존 시트 클리닝 방법 대비 본 명세서에 개시된 기술에서 달성하고자 하는 미세한 사용량 조절을 도모할 수 없어 역시 바람직하지 않을 수 있다.
상기 용어 “원통상”은 달리 특정하지 않는 한, 그 단면이 정형 또는 비정형의 원형이고, 지름이 30mm 이하이고 높이가 30mm 이하, 혹은 지름이 1 내지 30mm이고 높이가 1 내지 30mm의 펠렛일 수 있다(여기서 비정형일 때 지름은 평균 지름을 의미한다). 상기 원통상은 바람직하게는 상기 지름이 2 내지 20mm이고, 높이가 2 내지 20mm일 수 있고, 보다 바람직하게는, 지름이 2 내지 10mm이고 높이가 2 내지 20mm일 수 있다.
상기 직경이 1mm 미만에서는 작업시 클리닝 대상 몰드의 하부 금형 상에 과도한 충진 횟수를 부여하게 되므로 작업성 측면에서 바람직하지 않을 수 있고, 30mm 초과시엔 기존 시트 클리닝 방법 대비 본 명세서에 개시된 기술에서 달성하고자 하는 미세한 사용량 조절을 도모할 수 없어 역시 바람직하지 않을 수 있다.
상기 컴파운드는 가교성 주재와 퍼옥사이드계 가교제를 포함하는 것이 바람직한데, 이는 퍼옥사이드계 가교제로 가교시켜 전체 강도를 올림으로써 컴파운드의 고형분 찌꺼기의 흡착력을 높일 수 있기 때문이다.
상기 가교성 주재는 고무 또는 상온 점착성 저감제를 단독 사용할 수 있으며, 고무를 상술한 구상 또는 원통상으로 가공시 고무 자체가 갖는 상온 끈적거림(점착성)에 의해 달라붙는 특성을 고려하여 상온 점착성 저감제를 배합하여 사용할 수도 있다.
상기 상온 점착성 저감제는 퍼옥사이드계 가교제로 가교될 수 있는 종류들을 사용할 수 있고, 일례로 가교성 열가소성 고무 또는 DSC 융점이 140℃ 이하인 가교성 수지를 단독 또는 복합 혼합한 것일 수 있다.
여기서 가교성 열가소성 고무는 퍼옥사이드계 가교제로 가교될 수 있는 종류들로서, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록(SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록(SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록(SEPS), 스티렌-이소프렌-스티렌 블록(SIS) 등의 스티렌-부타디엔계 블록 공중합체, 폴리부타디엔계 열가소성 고무(12-PB), 클로린화 폴리에틸렌 고무(CPE) 및 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
여기서 가교성 수지 또한 퍼옥사이드계 가교제로 가교될 수 있고, 동시에 DSC 융점이 140℃ 이하, 혹은 35 내지 140℃ 범위를 갖는 수지로서, 에틸렌 중합체 및 에틸렌 공중합체 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 일례로 35도씨 미만이면 뜨거운 여름에 조성물 중 가교성 수지가 녹아 전체 조성물 컴파운드가 보관 중 펠렛끼리 들러붙을 우려가 있다.
여기서 에틸렌 중합체는 일례로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등일 수 있다.
여기서 에틸렌 공중합체는 i) 에틸렌, 및 ii) C3-C10 알파 올레핀, C3-C20 모노카르복시산의 C1-C12 알킬 에스테르, 불포화 C3-C20 모노 또는 디카르복시산, 불포화 C4-C8 디카르복시산의 무수물 및 포화 C2-C18 카르복시산의 비닐 에스테르 중에서 선택된 1종 이상의 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체이거나 그 공중합체의 이오노머(ionomer)일 수 있다.
상기 에틸렌 공중합체는 구체적인 예로, 에틸렌 비닐아세테이트(Ethylene Vinylacetate, EVA), 에틸렌 부틸아크릴레이트(Ethylene Butylacrylate, EBA), 에틸렌 메타크릴레이트(Ethylene Methacrylate), 에틸렌 에틸아크릴레이트(Ethylene Ethylacerylate, EEA), 에틸렌 메틸메타크릴레이트(Ethylene Methylmethacrylate, EMMA), 에틸렌 부텐 공중합체(Ethylene Butene Copolymer, EB-Co), 에틸렌 옥텐 공중합체(Ethylene Octene Copolymer, EO-Co) 등을 들 수 있다.
상기 상온 점착성 저감제는 상기 가교제 주재를 구성하는 전체 성분의 최소 5 wt% 이상, 최대 100 wt%로 포함될 수 있다.
상기 상온 점착성 저감제는 상기 가교제 주재를 구성하는 전체 성분의 5 내지 40 wt%, 혹은 5 내지 20 wt%로 포함되는 경우 고무의 상온 점착성 저감 효과를 발휘할 수 있다.
나아가 상기 가교성 열가소성 고무와 가교성 수지는 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 고무는 천연 고무, 합성 고무 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 특히 퍼옥사이드계 가교제로 가교가능한 종류라면 바람직하다.
여기서 천연 고무는 일반 천연고무 또는 변성 천연고무일 수 있다. 상기 천연고무는 폴리이소프렌으로서 시스-1,4-폴리이소프렌을 주성분으로 포함하지만, 요구 특성에 따라서는 트란스-1,4-폴리이소프렌을 포함할 수도 있다. 따라서 상기 천연고무에는 시스-1,4-폴리이소프렌을 주체로 포함하는 천연고무 외에, 남미산 사포타과의 고무의 일종인 발라타 등, 트란스-1,4-이소프렌을 주체로 포함하는 천연고무도 포함할 수 있다. 상기 변성 천연고무는 에폭시화 천연고무(ENR). 탈단백 천연고무(DPNR), 수소화 천연고무 등을 들 수 있다. 상기 천연고무는 크레이프 고무(crepe rubber), 시트 고무(sheet rubber), 스킴 고무(skim rubber) 등일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
상기 합성 고무는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 에틸렌-프로필렌 디엔 고무(EPDM), 이소부틸렌-이소프렌 고무(IIR) 및 실리콘 고무를 포함하는 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 퍼옥사이드계 가교제는 퍼옥사이드 작용기를 갖고 상기 고무와 상온 점착성 저감제를 모두 퍼옥사이드 가교시킬 수 있는 종류를 사용하며, 그 함량은 가교성 주재 100 중량부 기준으로 0.5 내지 10 중량부, 혹은 1 내지 5 중량부일 수 있고, 상기 범위 내에서 고무와 상온 점착성 저감제를 함께 가교함에 따라 강도를 보강하고 클리닝시 고형분 찌꺼기의 흡착력을 높일 수 있다.
상기 퍼옥사이드계 가교제는 일례로, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)사이클로헥산, t-부틸퍼옥시 말레산, t-부틸퍼옥시레이트, t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸헥사노에이트, 시클로헥사논 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 아릴 카보네이트, t-부틸퍼옥시 이소프로필 카보네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)옥탄, t-부틸퍼옥시 아세테이트, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, t-부틸퍼옥시벤조에이트, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 디-t-부틸퍼옥시 이소프탈레이트, 메틸에틸케톤 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, α,α'-비스(t-부틸퍼옥시-m-이소프로필) 벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 디-이소프로필벤젠 하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
나아가 세정제, 세정보조제 및 흡착제 중 1 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 세정제는 일례로, 아미노 알콜 또는 아미노 알콜과 유기산 또는 무기산을 반응(중화)시켜 조제된 아미노 알콜염을 사용할 수 있다. 아미노 알콜염으로 함으로써, 클리닝 도중 아미노 알콜은 염으로서 고정되어 아미노 알콜의 휘발이 방지될 뿐 아니라 통상의 몰드 클리닝 온도(165℃ 이상、최대 200℃ 이하)에서 아미노 알콜로 분해하여 소정의 몰드 클리닝 효과를 발휘할 수 있다. 상기 아미노 알콜염은 미리 염으로서 제조한 것을 배합하여도 좋고, 아미노 알콜과 유기산 또는 무기산을 단독 배합해 반응시킴으로써 아미노 알콜염으로서 제조할 수도 있다.
여기서 아미노 알콜은, 일례로 모노에탄올 아민, 디에탄올 아민, 트리에탄올아민, N-메틸 에탄올아민, N,N-디메틸 에탄올아민, N,N-디부틸 에탄올아민, N,N-디에틸 에탄올아민, N-메틸-N,N-디에탄올 아민, 2-아미노-2-메틸 프로판올, 3-아미노 프로판올 및 2-아미노 프로판올로 구성되는 그룹으로부터 선택한 적어도 1종이며, 바람직하게는, 모노에탄올 아민, 디에탄올 아민, 2-아미노-2-메틸 프로판올, 3-아미노 프로판올 및 2-아미노 프로판올로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
여기서 유기산은 일례로 포름산, 초산, 프로피온산, 낙산, 이소낙산, 길초산, 이소길초산, 피발산, 크로톤산, 카프로산, 카프릴산, 카프린산, 라우린산, 미리스틴산, 팔미트산, 스테아린산, 옥살산, 말론산, 호박산, 주석산, 글루타르산, 아디프산(adipic acid), 피멜산, 수베르산(suberic acid), 아데라인산, 세바스산, 안식향산, 프탈산 및 이소프탈산 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
여기서 무기산은 일례로, 염산 또는 초산을 이용할 수 있다.
상기 세정제는 상기 가교성 주재 100 중량부 기준으로, 1.0 내지 30 중량부, 혹은 3.0 내지 25 중량부로 사용할 수 있고, 이 범위 내에서 충분한 몰드 클리닝 효과를 제공할 뿐 아니라, 몰드 클리닝 후 몰드 클리닝 컴파운드를 몰드로부터 취출시 끊어지거나 잔류하지 않고 깨끗하게 떼어진다.
상기 세정보조제는 일례로, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 글리콜 에테르, 및 글리콜 에스테르로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로서, 상기 가교성 주재 100 중량부 기준으로, 1.0 내지 30 중량부, 혹은 3.0 내지 25 중량부로 사용할 수 있고, 이 범위 내에서 과잉의 글리콜류가 몰드 표현에 남는 문제 없이 충분한 금형 세정 효과를 제공할 수 있다.
상기 흡착제는 카본 블랙, 실리카, 활성 알루미나, 활성 탄소, 마그네슘 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 벤토나이트 및 규조토로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로서, 상기 가교성 주재 100 중량부 기준으로, 10 내지 90 중량부, 혹은 20 내지 70 중량부 범위 내로 사용할 수 있고, 이 범위 내에서 오염물인 고형분 찌꺼기를 몰드 표면으로부터 잘 벗겨낼 뿐 아니라, 몰드 클리닝후 컴파운드의 취출시 복잡한 형상의 몰드에서는 도중에 몰드에 잔류하는 현상이 흔하므로 충분한 보강성을 부여할 수 있다.
상기 몰드 클리닝 컴파운드는 스코치성, 세정 흡착력, 세정성, 세정제 적합성이 모두 우수할 뿐 아니라 수중 펠렛타이징, 건식 단면 절삭 펠렛타이징, 수중 스트랜드 펠렛타이징이 모두 용이한 특성을 제공할 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 구현예에 따른 몰드 클리닝 컴파운드는 필요에 따라 스테아린산 또는 에틸렌 비스스테아라미드와 같은 연화제, 산화아연 등의 가교조제가 반응에 악영향을 미치지 않는 범위 내에서 더 함유될 수 있다. 일례로, 상기 고분자 기재 100 중량부에 대하여, 상기 연화제는 0.1 내지 5 중량부, 혹은 0.1 내지 3 중량부 범위 내로 더 포함될 수 있고, 상기 가교조제는 0.5 내지 8 중량부, 혹은 3 내지 7 중량부 범위 내로 더 포함될 수 있다.
기존의 시트 클리닝 방법 대신 본 명세서에 개시된 기술에 따른 몰드 클리닝 컴파운드를 사용한 트랜스터 몰드의 클리닝 방법은 일례로 다음과 같이 수행될 수 있다:
우선, 상기 몰드 클리닝 컴파운드를 봉지 공정이 완료된 트랜스퍼 성형기의 포트에 붓고 프레스를 닫는다. 여기서 컴파운드의 사용 함량은 다양한 몰드 형상에 대하여 숙련된 기술자에 의해 최적화될 수 있다.
공급된 몰드 클리닝 컴파운드가 포트로부터 러너를 통하여 금형 내부로 전달되면서 불순물을 흡착시킨다. 여기서 가압은 165℃ 이상, 최대 200℃의 가온 조건하에 수행할 수 있다.
특히, 펠렛 형태로 사용함으로써 정확한 양을 트랜스퍼할 뿐 아니라 재료의 손실도 줄이는 잇점을 함께 제공하게 된다.
상기 불순물 흡착으로 클리닝된 컴파운드를 몰드로부터 취출한다. 이때 몰드의 전 구간에 걸쳐 어떠한 잔류물도 없이 깨끗한 취출을 수행할 수 있다.
나아가, 본 명세서에 개시된 클리닝 컴파운드를 사용한 인젝션 몰드의 클리닝 방법은 일례로 다음과 같이 수행될 수 있다:
우선, 상기 몰드 클리닝 컴파운드를 봉지 공정이 완료된 인젝션 성형기의 호퍼(Hopper)에 붓고 사출한다. 여기서 컴파운드의 사용 함량은 다양한 몰드 형상에 대하여 숙련된 기술자에 의해 최적화될 수 있다.
공급된 몰드 클리닝 컴파운드가 사출기의 실린더와 노즐, 나아가 금형 전부를 일시에 전달되면서 불순물을 흡착시킨다. 여기서 가압은 165℃ 이상, 최대 200℃의 가온 조건하에 수행한 것일 수 있다. 특히, 펠렛 형태로 사용함으로써 정확한 양을 사출할 뿐 아니라 재료의 손실도 줄이는 잇점을 함께 제공하게 된다.
상기 불순물 흡착으로 클리닝된 컴파운드를 몰드로부터 취출한다. 이때 몰드의 전 구간에 걸쳐 어떠한 잔류물도 없이 깨끗한 취출을 수행할 수 있다.
이하 본 명세서에 개시된 기술을 다양한 실시예를 통하여 설명하고자 하나 본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상이 하기 실시예에 의해 국한되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
< 실시예 1-7, 비교예 1-6>
고무 원료
고무1(천연 고무): 하이 시스-부타디엔 러버
고무2(합성 고무): 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)
상온 점착성 저감제 원료
가교성* 열가소성 고무1: 스티렌-부타디엔계 블록 공중합체(LG Ghem, LG401: 스티렌 20wt%, 밀도 0.93 kg/cc, 경도 57 Shore A)
가교성* 열가소성 고무2: 폴리부타디엔계 열가소성 고무(12-PB) (JSR, RB820: 밀도: 0.91g/cc, DSC 융점 95℃)
비가교성* 열가소성 고무1: 열가소성 폴리우레탄(TPU) (동성하이켐, 5075A: 경도 75 Shore A, 연화점 75℃)
가교성* 수지1: 에틸렌비닐아세테이트(EVA) (Hanhwa Chem, EVA 1317: 비닐 아세테이트 21wt%, MI 2.5, DSC 융점 81℃)
가교성* 수지2: 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) (LG Chem, BE0350: 밀도: 0.96 g/cc, DSC 융점 134℃)
가교성* 수지3: 에틸렌 프로필렌 공중합체 (LyondellbaseII, CA02A: 경도 75 Shore A, DSC 융점 141℃)
비가교성* 수지1: 랜덤 프로필렌 공중합체 (LG Chem, SEETEC R6400: DSC 융점 134℃)
*상기 가교성/비가교성은 퍼옥사이드계 가교제와의 가교성 유무에 기초한다.
첨가제
DCP: 디큐밀 퍼옥사이드 가교제
세정제: 2-아미노-2-메틸-1-프로판올
세정보조제: 디에틸렌 글리콜
흡착제: 수화 실리카(Hydrated Silica) Zeosil 45
< 몰드 클리닝 컴파운드 제조( 실시예 1-7, 비교예 1-6)>
하기 표 1,2에 개시한 조성에 따라 용량 1L의 니더(Kneader)에 고무와 상온 점착성 저감제로서 가교성(혹은 비가교성) 열가소성 고무, 가교성(혹은 비가교성) 수지를 배합하고 5분간 혼합하였다. 혼합 후 상기 가교성 주재 100 중량부에 대하여 흡착제 60 중량부, 세정제 20 중량부, 세정보조제 20 중량부, 가교제(DCP) 2.0 중량부, 스테아린산 연화제 1.0 중량부 및 아연화 가교조제로서 산화아연 5.0 중량부를 추가투입하고 1분 동안 더 혼합한 뒤 반응을 종결하고, Open Mill에서 총 15종의 시트상 혼합물을 수득하였다.
수득된 시트상 혼합물에 대하여 다음과 같은 펠렛타이징 실험을 수행하고 측정 결과를 하기 표 1,2에 함께 정리하였다.
수중 절삭(Underwater Cutting): 수중 절삭시 다이에서 엉켜 절삭이 안 되거나, 절삭이 되더라도 절삭후 냉각시켜 30g을 봉투에 넣고 40℃ 오븐에 넣어 1kg 추로 누른 채 24시간 재치후 꺼냈을 때 구상 펠렛끼리 달라붙어있으면 불량(X)으로 평가하였다.
건식 단면 절삭(Dry Face Cutting): 건식 단면절삭(Dry Face Cutting)시 펠렛끼리 엉키지 않도록 탈크 분말을 뿌린 다음 30g을 봉투에 넣고 40℃ 오븐에 넣어 1kg 추로 누른 채 24시간 재치후 꺼냈을 때 원통상 펠렛끼리 달라붙어 있으면 불량(X)으로 평가하였다.
결과 수득된 펠렛에 대하여 이하의 시험 방식에 따라 측정한 물성 측정 결과를 하기 표 1,2에 정리하였다.
<시험방식>
스코치(Scorch) 특성: 각 클리닝 컴파운드의 용융지수를 130℃, 10.0Kg 조건으로 측정하였으며, 측정치가 1.0g/10min 미만일 때 스코치성이 불량한 것(X)으로 평가하였다.
세정흡착력: 바닥에 직경 1mm x 높이 2mm의 구멍이 가로세로 5mm 간격으로 배열된 10cm X 10cm X 5mm 사이즈 금형을 트랜스퍼 성형기에 장착하고, 클리닝 컴파운드를 70g 성형기의 포트에 붓고 가압하여 175℃에서 10분간 가류시킨 뒤 탈형하였으며, 완전히 탈형되면 우수(○)로, 구멍에 한 개라도 안 빠지고 박혀 있으면 불량(X)으로 평가하였다.
세정성: 10cm X 10cm X 5mm의 금형을 트랜스퍼 성형기에 장착하고 EMC(Epoxy Molding Compound)로 10회 성형 후 실시예 비교예의 조성물로 청소를 하여 청소하고 빼낸 세정제 조성물 성형품의 색깔과 청소된 금형의 표면의 색깔을 육안으로 관찰하고 성형품이 금형의 때로 많이 오염되고 금형의 표면이 깨끗할수록 우수(O) 그 반대의 경우를 불량(X)으로 평가하였다.
세정제 적합성: 절삭성은 수중절삭 단면절삭 둘 중 한가지라도 양호하면 적합, 둘 다 불량이면 부적합으로 표시하였다. 스코치성, 세정흡착력과 세정성이 모두 양호하면 적합, 한가지라도 불량하면 부적합으로 표기하였다.
실시예 구분 1 ２ ３ ４ ５ ６ ７
고무1** 40 40 40 40 45 45 30
고무2** 40 40 40 40 45 45 30
가교성열가소성고무1** 20 10
가교성열가소성고무2** 20
비가교성열가소성고무1**
가교성수지1** 20 10 40
가교성수지2** 20
가교성수지3**
비가교성수지1**
스테아린산*** 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
아연화*** 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
DCP*** 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
세정제*** 20 20 20 20 20 20 20
세정보조제*** 20 20 20 20 20 20 20
흡착제*** 60 60 60 60 60 60 60
수중 절삭 ○ ○ ○ ○ X X ○
단면 절삭 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
스코치성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
세정 흡착력 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
세정성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
세정제 적합성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
(***의 함량은 **의 함량 총 100 중량부 기준으로 한 중량부이다.)
비교예 구분 1 ２ ３ ４ ５ ６
고무1** 100 50 40 40 40
고무2** 100 50 40 40 40
가교성열가소성고무1**
가교성열가소성고무2**
비가교성열가소성고무1** 20
가교성수지1**
가교성수지2**
가교성수지3** 20
비가교성수지1** 20
스테아린산*** 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
아연화*** 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
DCP*** 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
세정제*** 20 20 20 20 20 20
세정보조제*** 20 20 20 20 20 20
흡착제*** 60 60 60 60 60 60
수중 절삭 X X X ○ ○ X
단면 절삭 X X X ○ ○ ○
스코치성 ○ ○ ○ ○ X ○
세정 흡착력 ○ ○ ○ X ○ X
세정성 ○ ○ ○ X ○ X
세정제 적합성 X X X X X X
(***의 함량은 **의 함량 총 100 중량부 기준으로 한 중량부이다.)
상기 표 1 및 2에서 보듯이, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 실시예 1 내지 7에서는 수중 절삭 또는 단면 절삭에 의해 구상 또는 원통상의 펠릿을 제조하며, 스코치 특성, 세정 흡착력, 세정성, 세정제 적합성 면에서 모두 바람직하였다. ·
반면, 가교성 열가소성 고무 또는 가교성 수지와 같은 상온 점착성 저감제를 전혀 사용하지 않은 비교예 1 내지 4, 6에서는 세정제 적합성 면에서 모두 바람직하지 않았고, 세정 흡착력과 세정성 측면에서도 일부 바람직하지 않았다.
또한, 가교성 수지를 사용하더라도 DSC 융점이 140℃를 초과한 비교예 5에서는 스코치성과 세정제 적합성이 바람직하지 않은 것을 확인하였다.
따라서 상기 표 1, 2의 결과로부터 본 명세서에 개시된 기술의 몰드 클리닝 컴파운드는 상온 점착성 저감제의 사용에 따라 수중 절삭, 단면 절삭시 펠렛의 엉킴을 효과적으로 해결하고, 스코치 특성, 세정 흡착력, 세정성과 세정제 적합성 측면에서 탁월한 개선을 제공하는 장점이 있다.
<추가 실험예 1 내지 3>
추가 실험예로서, 상기 실시예 1에서 하기 표 3에 따른 조성을 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 반복하고 수중 절삭과 단면 절삭 가부, 펠렛의 형상 및 물성 측정 결과를 하기 표 3에 함께 나타내었다.
추가 실험예 구분 1 ２ 3
고무1** 48 48
고무2** 48 48
가교성열가소성고무1** 4
가교성열가소성고무2**
비가교성열가소성고무1**
가교성수지1** 4 100
가교성수지2**
가교성수지3**
비가교성수지1**
스테아린산*** 1.0 1.0 1.0
아연화*** 5.0 5.0 5.0
DCP*** 2.0 2.0 2.0
세정제*** 20 20 20
세정보조제*** 20 20 20
흡착제*** 60 60 40
수중 절삭 X X O
단면 절삭 X X O
스코치성 ○ ○ ○
세정 흡착력 ○ ○ ○
세정성 ○ ○ ○
세정제 적합성 X X ○
(***의 함량은 **의 함량 총 100 중량부 기준으로 한 중량부이다.)
상기 표 3에서 보듯이, 추가 실험예의 경우 상온 점착성 저감제를 사용하더라도 충분한 함량을 적용하지 않으면 수중 절삭, 단면 절삭과 세정제 적합성 측면에서 바람직하지 않은 결과를 보였고, 공중합체 가교성수지-1을 단독 사용한 경우 바람직한 결과를 보이는 것을 추가로 확인할 수 있었다.

Claims (20)

  1. 반도체 패키징 금형의 클리닝 컴파운드로서,
    상기 컴파운드는 퍼옥사이드계 가교제로 가교될 수 있는 가교성 주재와 퍼옥사이드계 가교제를 포함하되,
    상기 가교성 주재는 천연 고무 및 합성 고무로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 고무;와 가교성 열가소성 고무 및 DSC 융점이 140℃ 이하인 가교성 수지로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상의 상온 점착성 저감제;를 포함하고,
    상기 컴파운드는 직경이 1 내지 30mm인 정형 또는 비정형의 구상의 펠렛이거나, 단면이 정형 또는 비정형의 원형이면서 지름이 1 내지 30mm이고 높이가 1 내지 30mm 이하인 원통형의 펠렛인 몰드 클리닝 컴파운드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 가교성 열가소성 고무는 스티렌-부타디엔계 블록 공중합체, 폴리부타디엔계 열가소성 고무(12-PB), 클로린화 폴리에틸렌 고무(CPE) 및 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머(TPO)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 몰드 클리닝 컴파운드.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 가교성 수지는 DSC 융점이 140℃ 이하 범위를 갖는 에틸렌 (공)중합체인 몰드 클리닝 컴파운드.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 상온 점착성 저감제는 상기 가교제 주재를 구성하는 전체 성분의 5 내지 100wt%인 몰드 클리닝 컴파운드.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 고무는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 에틸렌-프로필렌 디엔 고무(EPDM), 이소부틸렌-이소프렌 고무(IIR) 및 실리콘 고무를 포함하는 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 몰드 클리닝 컴파운드.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 퍼옥사이드계 가교제는 가교성 주재 100 중량부 기준으로 0.5 내지 10 중량부인 몰드 클리닝 컴파운드.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 퍼옥사이드계 가교제는 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)사이클로헥산, t-부틸퍼옥시 말레산, t-부틸퍼옥시레이트, t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸헥사노에이트, 시클로헥사논 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 아릴 카보네이트, t-부틸퍼옥시 이소프로필 카보네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)옥탄, t-부틸퍼옥시 아세테이트, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, t-부틸퍼옥시벤조에이트, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발레레이트, 디-t-부틸퍼옥시 이소프탈레이트, 메틸에틸케톤 퍼옥사이드, 디쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, α,α'-비스(t-부틸퍼옥시-m-이소프로필) 벤젠, t-부틸 쿠밀 퍼옥사이드, 디-이소프로필벤젠 하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 몰드 클리닝 컴파운드.
  13. 제1 항에 있어서,
    세정제, 세정보조제 및 흡착제 중 1 이상의 첨가제를 더 포함하는 몰드 클리닝 컴파운드.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 세정제는 아미노 알콜 또는 아미노 알콜과 유기산 또는 무기산을 반응시켜 조제된 아미노 알콜염이고, 상기 가교성 주재 100 중량부 기준으로, 1.0 내지 30 중량부인 몰드 클리닝 컴파운드.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 아미노 알콜은, 모노에탄올 아민, 디에탄올 아민, 트리에탄올아민, N-메틸 에탄올아민, N,N-디메틸 에탄올아민, N,N-디부틸 에탄올아민, N,N-디에틸 에탄올아민, N-메틸-N,N-디에탄올 아민, 2-아미노-2-메틸 프로판올, 3-아미노 프로판올, 및 2-아미노 프로판올로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 몰드 클리닝 컴파운드.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 유기산은 포름산, 초산, 프로피온산, 낙산, 이소낙산, 길초산, 이소길초산, 피발산, 크로톤산, 카프로산, 카프릴산, 카프린산, 라우린산, 미리스틴산, 팔미트산, 스테아린산, 옥살산, 말론산, 호박산, 주석산, 글루타르산, 아디프산(adipic acid), 피멜산, 수베르산(suberic acid), 아데 라인산, 세바스산, 안식향산, 프탈산 및 이소프탈산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이고,
    상기 무기산은 염산 또는 초산인 몰드 클리닝 컴파운드.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 세정보조제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 글리콜 에테르 및 글리콜 에스테르로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로서, 상기 가교성 주재 100 중량부 기준으로, 1.0 내지 30 중량부인 몰드 클리닝 컴파운드.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 흡착제는 카본 블랙, 실리카, 활성 알루미나, 활성 탄소, 마그네슘 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 벤토나이트 및 규조토로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상으로서, 상기 가교성 주재 100 중량부 기준으로, 10 내지 90 중량부인 몰드 클리닝 컴파운드.
  19. 제1 항, 및 제7 항 내지 제18 항 중 어느 한 항의 몰드 클리닝 컴파운드를 봉지 공정이 완료된 트랜스퍼 성형기의 포트에 붓고 프레스를 닫는 단계;
    공급된 몰드 클리닝 컴파운드가 포트로부터 러너를 통하여 금형 내부로 전달되면서 불순물을 흡착시키는 단계; 및
    상기 불순물 흡착으로 클리닝된 컴파운드를 취출하는 단계를 포함하는 반도체 패키징 금형의 클리닝 방법
  20. 제1 항, 및 제7 항 내지 제18 항 중 어느 한 항의 몰드 클리닝 컴파운드를 봉지 공정이 완료된 인젝션 성형기의 호퍼(Hopper)에 붓고 사출하는 단계;
    공급된 몰드 클리닝 컴파운드가 사출기의 실린더와 노즐을 포함하여 금형 전부로 일시에 전달되면서 불순물을 흡착시키는 단계; 및
    상기 불순물 흡착으로 클리닝된 컴파운드를 몰드로부터 취출하는 단계를 포함하는 반도체 패키징 금형의 클리닝 방법.
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