KR101637006B1 - 전자부품용 접착테이프 조성물 - Google Patents

전자부품용 접착테이프 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자부품용 접착테이프 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접착력 및 작업성이 우수하고, 반도체 장치의 리드프레임 주변의 부품 간 전자부품의 접착시 충분한 내열성을 지니고 산, 염기 처리시 리드프레임 및 접착제의 부식을 방지하고, 고온에서 작업시 우수한 신뢰성을 지니는 전자부품용 접착테이프 조성물에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 전자부품용 접착테이프 조성물은 아크릴계 고분자 100중량부에 대해 에폭시 수지 1 내지 200중량부, 페녹시 수지 0.1 내지 100중량부, 부식억제제 0.01 내지 10중량부 및 경화제 5 내지 20중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
접착제 조성물, 부식 억제제, 접착 테이프, 페녹시 수지

Description

전자부품용 접착테이프 조성물{ADHESIVE TAPE COMPOSITION FOR ELECTRONIC COMPONENTS}
본 발명은 전자부품용 접착테이프 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접착력 및 작업성이 우수하고, 반도체 장치의 리드프레임 주변의 부품 간 전자부품의 접착시 충분한 내열성을 지니고 산, 염기 처리시 리드프레임 및 접착제의 부식을 방지하고, 고온에서 작업시 우수한 신뢰성을 지니는 전자부품용 접착테이프 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 전자 제품의 크기가 점차 작아지고 성능은 향상되고 있는 현 상황은 기술의 다각화, 다변화를 통해서 이루어진 것이다. 이를 위해서는 기술의 집약화와 소형화가 중요한 요인으로 작용할 수 있으며 결론적으로 부품의 소형화와 복잡화를 이루어내야 한다. 이를 만족시키기 위해서 반도체의 소형화와 박형화가 하나의 중요한 기술이 되며, 반도체 구조를 이루고 있는 구조물들의 집약화 및 박형화가 중요하다. 또한, 이러한 기술을 적용하기 위해서는 소형 디바이스에 필요한 전기적, 열적 및 내화학적 신뢰성이 우수해야 한다.
이를 위해서, 반도체를 구성하는 기반이 되는 리드 프레임, 점착 테이프, 접 착테이프 등이 전기적, 화학적, 열적 특성을 견딜 수 있어야 하며, 특히 접착 테이프의 경우는 리드프레임에 접착 후 추가 공정으로 화학물질 처리가 가능하기 때문에 리드 프레임과의 결속력 또한 좋아야 한다.
한편, 반도체 패키징 공정에서 금속의 사용은 리드프레임과 금 와이어 등이 쓰여지며, 특히 리드프레임의 경우 공정상에서 산, 염기 등의 처리가 불가피한 경우 이에 의한 리드프레임의 부식, 접착테이프의 산화에 의한 떨어짐 등의 불량이 발생할 수 있고, 와이어 본딩 공정에서 고온에 의한 리드프레임의 산화, 부식 및 접착테이프의 산화로 인한 리드프레임 오염이 생겨 불량을 초래하는 문제점을 가지고 있다. 이를 막기 위해서는 접착 테이프 및 리드 프레임에 부식억제제 등을 통해 제품의 신뢰성을 높여야 한다.
종래의 전자부품용 접착 테이프는 카르복실기가 포함된 NBR에 다관능성 에폭시 수지 및 다관능성 페놀수지, 경화제, 고무 가교제를 포함하는 첨가제를 폴리이미드 필름과 같은 내열성 베이스 필름 상에 도포하여 제품을 얻었다(한국특허10-0635053).
그러나, 상기의 종래의 조성들은 접착 테이프의 내열성에 대한 향상은 가져 왔으나, 산, 염기에 대한 내화학성 및 공정상에서 발생하는 열에 대한 내열성이 부족하여 공정상에서 불량을 초래하는 문제점이 있었는바, 이를 해결하기 위한 방안이 절실한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 접착력 및 작업성이 우수하고, 반도체 장치의 리드프레임 주변의 부품 간 전자부품의 접착시 충분한 내열성을 지니고 산, 염기 처리시 리드프레임 및 접착제의 부식을 방지하고, 고온에서 작업시 우수한 신뢰성을 지니는 전자부품용 접착테이프 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.
상기 목적은, 아크릴계 고분자 100중량부에 대해 에폭시 수지 1 내지 200중량부, 페녹시 수지 0.1 내지 100중량부, 부식억제제 0.01 내지 10중량부 및 경화제 5 내지 20중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프 조성물에 의해 달성된다.
여기서, 상기 페녹시 수지는 YP-50, YP-50S, YP-55 등의 비스페놀 A형, YP-70 등의 비스페놀 F형, YPB등의 브롬계 페녹시, ERF-001등의 인계 페녹시, 비스페놀 S형, PKHB, PKHC, PKHH, PKHJ, PKFE, PKHP-200, PKHS-30, PKHM-30, LER 유도체, SER-10, SER-25, LEN-HB등의 페녹시 유도체 중 선택된 1종 이상의 페녹시 수지인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 부식억제제는 1,10-페나티오딘, 페노티아진, 벤조트리아 졸, 벤즈이미다졸, 메르캅토벤조티아졸, 디시안디아마이드, 3-이소프로필아미노-1-부틴, 프로파르길 퀴놀리늄 브로마이드, 3-벨질아미노-1-부틴, 디프로파르길 에테르, 디프로파르길 티오에테르, 프로파르길 카프로에이트, 디아니모헵탄, 페나트롤린, 아민, 디아민, 트리아민, 헥사메틸렌이미드, 데카메틸렌이미드, 헥사메틸렌이민벤조에이트, 헥사메틸렌이민-3,5-디니트로벤조에이트, 헥사메틸렌테트라민, d-옥시미노-b-비닐 퀴누클리딘, 아닐린, 6-N-에틸 퓨린, 1-에틸아미노-2-옥타데실이미다졸린, 모르폴린, 에탄올아민, 아미노페놀, 2-하이드록시퀴놀린, 6-하이드록시퀴놀린, 8-하이드록시퀴놀린, 피리딘과 그의 유도체, 퀴놀린과 그의 유도체, 아크리딘, 이미다졸과 그의 유도체, 톨루이딘, 메르캅탄, 티오페놀과 그의 유도체, 설파이드, 설폭사이드, 티오포스페이트, 티오유레아, 및 피페리딘 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기존의 접착제 조성물에 비해서 리드프레임의 산화에 의한 영향이 현저히 적으며, 우수한 접착력과 높은 내열성, 탁월한 전기적 신뢰성을 갖는 등의 효과를 가진다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 접착테이프 조성물을 이용하여 제조한 테이프의 단면도이고 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자부품용 접착테이프 조성물을 이용하여 제조한 테이프의 단면도이다.
본 발명에 따른 전자부품용 접착테이프 조성물은 아크릴계 고분자 100중량부에 대해 에폭시 수지 1내지 200중량부, 페녹시 수지 0.1내지 100중량부, 부식억제제 0.01내지 10중량부 및 경화제 5 내지 20중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용된 상기 아크릴계 고분자는 아크릴로 니트릴-부타디엔 공중합체 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴산 삼원공중합체로서, 중량평균분자량이 2,000~2,000,000이며, 사슬 말단에 카르복실기 1~20%를 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우 공중합체와 다른 수지, 그리고 접착기재와의 결합이 용이하게 되므로 접착이 용이하게 된다. 분자량이 2,000보다 낮으면 열안정성이 불안해지고 2,000,000보다 높아지면 용매에 대한 용해도가 낮아지게 되어 도포 작업에 대한 작업성이 떨어지게 되고, 접착력 또한 낮아지게 된다.
본 발명에 사용되는 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형, F형 및 페놀 노블락, 크레졸 노블락, 비스페놀 A-노블락, 다이크로로펜타디엔 노볼락, 트리페놀메탄의 트리글리시딜이써, 트리글리시딜 파라 아미노페놀, 테트라글리시딜 메틸렌 다이아닐린, 3,4 에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사클로헥산 카르볼실레이트 중 선택된 1종 이상의 에폭시 수지를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시 수지는 아크릴계 고분자 100중량부에 대하여 1내지 200중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 만일 에폭시 수지의 첨가량이 1 중량부 미만일 경우에 는 경화 후 접착제 구조가 충분히 딱딱하지 않아 열적 내구성이 낮으며, 200중량부를 초과일 경우에는 경화 후 접착제 구조가 너무 딱딱하여 부러지거나 충분한 접착력이 나오지 않기 때문이다.
본 발명에 사용되는 페녹시 수지는 YP-50, YP-50S, YP-55 등의 비스페놀 A형, YP-70 등의 비스페놀 F형, YPB등의 브롬계 페녹시, ERF-001등의 인계 페녹시, 비스페놀 S형, PKHB, PKHC, PKHH, PKHJ, PKFE, PKHP-200, PKHS-30, PKHM-30, LER 유도체, SER-10, SER-25, LEN-HB등의 페녹시 유도체 중 선택된 1종 이상의 페녹시 수지인 것이 바람직하다. 이러한 페녹시 수지의 함량은 에폭시 수지 100중량부에 대해 0.1 내지 200중량부를 첨가한다. 바람직하게는 0.1 내지 100중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 상기 부식억제제는 질소 함유 화합물 및 산소 함유 화합물과 같은, 비공유 전자쌍을 갖는 화합물을 의미하는 것으로, 금속과 결합할 수 있으며, 전기화학 반응에서의 음극에서 금속의 반응을 억제한다. 상기 부식 억제제로는, 1,10-페나티오딘, 페노티아진, 벤조트리아졸, 벤즈이미다졸, 메르캅토벤조티아졸, 디시안디아마이드, 3-이소프로필아미노-1-부틴, 프로파르길 퀴놀리늄 브로마이드, 3-벨질아미노-1-부틴, 디프로파르길 에테르, 디프로파르길 티오에테르, 프로파르길 카프로에이트, 디아니모헵탄, 페나트롤린, 아민, 디아민, 트리아민, 헥사메틸렌이미드, 데카메틸렌이미드, 헥사메틸렌이민벤조에이트, 헥사메틸렌이민-3,5-디니트로벤조에이트, 헥사메틸렌테트라민, d-옥시미노-b-비닐 퀴누클리딘, 아닐린, 6-N-에틸 퓨린, 1-에틸아미노-2-옥타데실이미다졸린, 모르폴린, 에탄올아민, 아미 노페놀, 2-하이드록시퀴놀린, 6-하이드록시퀴놀린, 8-하이드록시퀴놀린, 피리딘과 그의 유도체, 퀴놀린과 그의 유도체, 아크리딘, 이미다졸과 그의 유도체, 톨루이딘, 메르캅탄, 티오페놀과 그의 유도체, 설파이드, 설폭사이드, 티오포스페이트, 티오유레아, 및 피페리딘 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 부식억제제는 아크릴계 고분자 100중량 대비 0.01 내지 10중량부를 첨가할 수 있으며, 바람직하게는 0.01 내지1중량부로 하는 것이 바람직하다.  
본 발명에서 사용되는 상기 경화제는 다이에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라민, 메탄 다이아민, N-아미노에틸 피페라진, m-자일렌 다이아민, 이소포론 다이아민, 비스(4-아미노-3-메틸사이크로헥실)메탄, 메타 페닐렌 다이아민, 4,4-다이메틸아닐린, 다이아미노 다이페닐 설폰, 다이메틸아미노메틸페놀, 트리스(다이메틸아미노메틸)페놀, 벤질 다이메틸아민 피페리딘, 1,8-다이아자비에도(5,4,0)운데신, 도데시닐 숙시닉 안하이드라이드, 메틸 테트라하이드로프탈릭 안하이드라이드, 메틸 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드, 메틸 히믹 안하이드라이드, 트리알킬 테트라하이드로프탈릭 안하이드라이드, 메틸사이클로헥산다이카르복실릭 안하이드라이드, 프탈릭 안하이드라이드, 트리메틸릭 안하이드라이드, 파이로멜리틱 안하이드라이드(Pyromellitic anhydride), 벤조페놀 테트라카르복실릭 안하이드라이드, 에틸렌글리콜 비스 트리메틸릭 안하이드라이드, 클로렌딕 안하이드라이드, 1,8-나프탈릭 안하이드라이드, 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드, 벤조익 안하이드라이드, 아이소부틸릭 안하이드라이드, 아세틱 안하이드라이드, 말레익 안하이드라이드, 숙시닉 안하이드라이드 등의 카르복실 산 안하이드라이드, 치환된 우레아, 티 올과 그 유도체, 다이시안다이아미드, 2-에틸-4-메틸 이미다졸 중 1개 이상을 사용하는 것으로 한다. 상기 경화제는 아크릴계 고분자 100중량 대비 5 내지20중량부로 하는 것 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 전자부품용 접착테이프 조성물에는 기타 첨가제로서, 에폭시 경화를 도와주는 페놀 수지 0 내지 10중량부 및 필러 0 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전자부품용 접착테이프 조성물은 유기용매를 포함하며, 상기 유기 용매는 상기 접착제 조성물의 용해 및 코팅을 위해 점도를 낮추는데 사용된다. 상기 유기 용매로는 아세톤, 메틸에틸 케톤, 사이클로 헥산온, 메틸 아이소부틸 케톤, 1-메틸-2-피롤리돈, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 톨루엔, 크실렌, γ-부티로락톤, 글리시딜 에테르, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, 아크릴레이트, 디에틸 글리콜, 모노에틸 글리콜 등 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 전자부품용 접착테이프 조성물이 도포될 내열성 필름은 폴리 이미드, 폴리 페닐렌술피드, 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 등의 내열성 필름을 사용할 수 있으며, 이중 폴리 이미드 필름을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 내열성 필름의 두께는 10㎛ 내지 150㎛로 하는 것이 바람직하다. 10㎛보다 얇으면 테이프 절단시 테이프가 깨끗하게 잘리지 않게 되고, 150㎛보다 두꺼운 경우에는 반도체 페키징에 사용하기 부 적합하게 된다.
이하, 실시예와 비교예를 통해 보다 상세히 설명한다.
[실시예 1]
아크릴계 고분자(아크릴로니트릴 함량 18 중량%, 카르복실기 함량 3중량% 포함) 150중량부에 노블락 에폭시 수지 100중량부, 페녹시 수지 50중량부, 경화제로 다이시안 디아미드 10중량부, 숙시닉 안하이드라이드 0.1중량부를 첨가하고, 페놀 수지 5 중량부, 부식억제제 8-하이드록시퀴놀린을 0.1 중량부 및 아세톤 용제를 사용하여 용액의 점도를 100~2000cps로 맞춘 다음, 이 접착제 액을 충분히 교반한 후 두께가 50㎛인 폴리이미드 필름 위에 건조 후 이 접착제 층의 두께가 20㎛가 되도록 도포하고, 160℃에서 10분 건조한 후, 두께가 38㎛인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 라미네이트하여 접착테이프를 제조하였다.
[비교예 1~5]
하기 표 1에서와 같은 성분이 들어 있는 접착제 조성물을 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 같은 접착테이프를 제조하였다.
[표 1]
  실시예
1
비교예
1
비교예
2
비교예
3
비교예
4
비교예
5
비교예
6
아크릴계고분자 150 - - - - - -
노블락 에폭시 100 - - - - - -
페녹시 50 50 0 50 50 10 100
경화제1 10 - - - - - -
경화제2 0.1 - - - - - -
페놀 5 - - - - - -
부식억제제 0.1 0 0 0.5 1 0.1 0.1
하기의 여러 실험을 통해 상기 실시예와 비교예에 따른 접착테이프의 특성을 평가하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[특성 평가 방법]
(1) 접착력 평가
리드 프레임 펀칭 장비를 이용하여 히터 블록의 온도를 120~200℃로 정한 후 접착테이프를 테이핑 한다. 이 때, 압력은 2~6kg/cm2, dwell time은 0.2~0.5초로 하여 진행한다. 테이핑된 리드프레임은 푸시풀 게이지(push-pull gauge)를 이용하여 접착강도를 측정한다. 평가에 사용된 리드프레임은 쿼드플렛 패키지용 128핀 제품으로 접착력 스펙은 30gf/pin이다.
(2) 산화방지 시험
접착 테이프가 테이핑된 리드프레임을 200~400℃, 바람직하게는 240~350℃로 세팅된 핫플레이트위에 올려 놓고 5~20분간 방치한 후 3M사의 점착 테이프(no. 810)를 붙였다 떼어 내어 육안 확인시 이물질이 묻어 나는 지 확인한다.
(3) 내화학 시험
접착 테이프가 테이핑된 리드프레임을 30℃로 유지된 두 개의 욕조에 15%의 메탄설폰산 용액에 1분간 담근 후 빼내어 20g/L의 수산환나트륨 용액에 2분간 담근다. 욕조에서 빼낸 리드프레임은 푸시 풀 게이지를 이용하여 접착력을 측정한다. 측정시 접착력이 25gf/pin이상 이어야 한다.
(4) 내열성 시험
접착제 조성물을 열중량분석기(TGA)를 통해서 열분해 온도를 측정한다.
[표 2]
  접착력(gf) 열분해온도(℃) 산화방지시험 내화학시험 후 접착력(gf)
실시예1 53 406 O 49
비교예1 38 405 X 18
비교예2 21 370 X 9
비교예3 34 403 O 29
비교예4 30 405 O 28
비교예5 32 398 O 30
비교예6 29 413 O 23
 상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 접착테이프는 비교예의 접착테이프보다 내열성, 산화방지 및 내화학성 면에서 우수한 효과가 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
 
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자부품용 접착테이프 조성물을 이용하여 제조한 테이프의 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자부품용 접착테이프 조성물을 이용하여 제조한 테이프의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1 : 내열성 필름 2 : 접착제 조성물 층
3 : 박리성 필름

Claims (3)

  1. 전자부품용 접착테이프 조성물에 있어서,
    아크릴계 고분자 150중량부에 대해 에폭시 수지 100중량부, 페녹시 수지 50중량부, 페놀 수지 5 중량부, 부식억제제 8-하이드록시퀴놀린 0.1중량부 및 경화제 10.1중량부를 포함하되,
    상기 아크릴계 고분자는 중량평균분자량이 2,000~2,000,000이고, 사슬 말단에 카르복실기 3%를 함유하는 아크릴로 니트릴-부타디엔 공중합체 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴산 삼원공중합체이고,
    상기 경화제는 다이시안 디아미드 10중량부와 숙시닉 안하이드라이드 0.1중량부를 함께 사용하는 것을 특징으로 하는, 전자부품용 접착테이프 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페녹시 수지는 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 브롬계 페녹시, 인계 페녹시, 비스페놀 S형, 페녹시 유도체 중 선택된 1종 이상의 페녹시 수지인 것을 특징으로 하는, 전자부품용 접착테이프 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기의 부식억제제는 1,10-페나티오딘, 페노티아진, 벤조트리아졸, 벤즈이미다졸, 메르캅토벤조티아졸, 디시안디아마이드, 3-이소프로필아미노-1-부틴, 프로파르길 퀴놀리늄 브로마이드, 3-벨질아미노-1-부틴, 디프로파르길 에테르, 디프로파르길 티오에테르, 프로파르길 카프로에이트, 디아니모헵탄, 페나트롤린, 아민, 디아민, 트리아민, 헥사메틸렌이미드, 데카메틸렌이미드, 헥사메틸렌이민벤조에이트, 헥사메틸렌이민-3,5-디니트로벤조에이트, 헥사메틸렌테트라민, d-옥시미노-b-비닐 퀴누클리딘, 아닐린, 6-N-에틸 퓨린, 1-에틸아미노-2-옥타데실이미다졸린, 모르폴린, 에탄올아민, 아미노페놀, 2-하이드록시퀴놀린, 6-하이드록시퀴놀린, 8-하이드록시퀴놀린, 피리딘과 그의 유도체, 퀴놀린과 그의 유도체, 아크리딘, 이미다졸과 그의 유도체, 톨루이딘, 메르캅탄, 티오페놀과 그의 유도체, 설파이드, 설폭사이드, 티오포스페이트, 티오유레아, 및 피페리딘 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자부품용 접착테이프 조성물.
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