KR101753158B1 - 비전도성 접착필름용 조성물 및 이를 포함하는 비전도성 접착필름 - Google Patents

비전도성 접착필름용 조성물 및 이를 포함하는 비전도성 접착필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비전도성 접착필름용 조성물 및 이를 포함하는 비전도성 접착필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보다 향상된 경화속도를 가져 칩간 본딩, 칩과 기판의 본딩과정에서 레진플로우가 최소화되며, 생산성이 향상되는 동시에 범프 충진성, 반도체 웨이퍼와의 밀착력이 향상되고, 상온경시성이 우수하며, 반도체 제품에서 요구되는 내열성이 발현되는 비전도성 접착필름용 조성물 및 이를 포함하는 비전도성 접착필름에 관한 것이다.

Description

비전도성 접착필름용 조성물 및 이를 포함하는 비전도성 접착필름{Composition for non-conductive film and non-conductive film including the same}
본 발명은 비전도성 접착필름용 조성물 및 이를 포함하는 비전도성 접착필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보다 향상된 경화속도를 가져 칩간 본딩, 칩과 기판의 본딩과정에서 레진플로우가 최소화되며, 생산성이 향상되는 동시에 범프 충진성, 반도체 웨이퍼와의 밀착력이 향상되고, 상온경시성이 우수하며, 반도체 제품에서 요구되는 내열성이 발현되는 비전도성 접착필름용 조성물 및 이를 포함하는 비전도성 접착필름에 관한 것이다.
최근 휴대기기를 비롯한 전자기기의 소형화 및 박형화 되고 있으며, 이에 맞추어 반도체산업 역시 고용량화, 초고속화되면서 극소형화, 박형화 되는 추세로 발전해 나가고 있다. 상기와 같은 반도체 산업에 요구되는 니즈를 충족시키기 위해 차세대 IC 기판(substrate), 인쇄회로기판(PCB), 플렉서블 디스플레이 기판(Flexible display substrate)등에 있어 반도체 장치의 고집적화, 고미세화, 고성능화를 위한 방법들이 연구 및 개발 개발되고 있고 이러한 경향에 따라 대한민국 등록특허 제1030497호도 플렉서블 디스플레이 기판에 대해 개시하고 있다. 상기 반도체 장치의 제조방법에서는 규소, 갈륨, 비소 등으로 이루어지는 반도체용 웨이퍼에 점착시트(다이싱시트)를 접착하고, 다이싱에 의해 개개의 반도체소자로 절단분리(개편화)한 후, 엑스팬딩(expanding), 개편화한 반도체소자의 픽업을 실시하고, 그 다음에 반도체소자를 금속리드프레임, 테이프기판 및 유기경질기판 등에 다이본딩 하는 반도체 장치의 조립공정으로 이송된다.
한편, 반도체 장치의 경박단소화(輕薄短小化)의 기술혁신은 눈부시게 발전되어 여러 가지 패키지 구조가 제창되어 제품화되고 있다. 그 중 일예가 여러 개의 반도체 칩(chip)을 수직구조로 적층시키고, 적층된 반도체 칩들에 수십, 수백개의 미세구멍을 타공하여 전도체를 충진시켜 상단 칩에서부터 하단 칩까지 전기적으로 연결하는 멀티칩 패키징 제품들이 개발되고 있다. 이와 같은 구조의 멀티칩 패키징 제품은 종래의 와이어본딩 멀티칩 패키징 제품에 비해 칩간 신호전달 거리가 짧아 처리속도의 증가, 전력소모를 감소시킨다. 이에따라 고밀도, 고용량, 고성능, 저전력제품으로 구현이 보다 용이할 수 있어 최근에 반도체 패키징 구조로 매우 각광받고 있다.
구체적으로 도 1은 다수개의 홀이 형성되고, 상기 홀에 범프(301) 및 숄더(302)가 형성된 반도체칩(300)을 복수개로 준비(도1(a))하여 이를 적층, 열압착시켜 인접하는 반도체 칩(100/200, 200/300)의 범프간을 서로 도통시킨 멀티칩 패키징(도 1(b))을 나타낸다. 이와 같은 구조는 도 1b와 같이 반도체 칩간 거리가 매우 짧고, 칩간 연결밀도를 매우 높일 수 있어서 더욱 더 처리속도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 1b와 같이 상/하부 칩간에는 범프로 인하여 빈 공간(S)이 형성되는데, 빈공간(S)에 존재하는 공기에 범프가 노출되어 산화될 수 있고, 칩 간 범프만으로 접착된 상태임에 따라서 쉽게 칩간 분리가 발생할 수 있어서 이를 방지하고, 범프 접합부분의 보강이나 신뢰성 향상 등의 목적으로 반도체 칩과 칩사이 및/또는 멀티칩의 하부와 기판사이의 틈을 수지 조성물로 봉지하는 것이 일반적이었다.
상기 봉지는 구체적으로 칩과 칩을 접속한 후 언더필(Underfill) 액상 수지를 칩과 칩사이 및/또는 멀티칩의 하부와 기판과의 간극에 주입하여 칩과 칩의 접속 부분을 고정하는 방법을 사용하여 왔다. 그러나 언더필 액상 수지 주입 공정을 진행할 때, 모세관 현상에 의해 반도체 칩과 칩의 범프 사이 사이에 액상 언더필 수지가 흘려 들어가더라도 수지가 충분히 퍼지지 않아 미충전부가 생기거나 또는 과도하게 액상 언더필 수지가 밀려나와 기판이나 멀티칩을 오염시키는 등 공정 조건이 까다로운 문제점이 있었다. 또한, 플럭스 세정공정이 필요하게 되기 때문에, 공정이 길어지고 세정 폐액의 처리문제 등 환경문제가 발생하며, 봉지를 모세관현상으로 실시하기 때문에 봉지시간이 길어져 생산성에 문제가 있었다. 나아가 반도체 칩을 기판에 수직방향으로 입체적으로 적층 시킬 경우 액상 수지를 소자의 적층 시마다 소자 위에 도포 또는 소자와 소자간 사이 공간에 주입시켜야 하나 이 공정 역시 복잡하고 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 최근에는 비전도성 접착 필름(NCF: Non Conductive Film)의 필름상 수지를 이용하여 칩과 기판을 접속하는 방법이 개발되고 있다.
상기 필름상 수지 재료는 일괄 도포법(Lamination)을 적용하여 반도체 칩 혹은 웨이퍼 상에 합지 후 다이싱(dicing) 공정을 통해 개편화된 칩의 크기와 동일한 크기로 쉽게 잘라낼 수 있다. 또한 소자를 기판에 수직방향으로 입체적으로 적층시키는 패키지의 경우에도 액상 수지재료를 사용한 경우에 비해 공정이 간소화되고 용이하게 적층시킬 수 있다는 장점이 있다.
상기 비전도성 접착필름을 이용한 경우 종래의 액상 언더필 수지를 통한 봉지과정에서 발생하는 많은 문제점을 개선하였지만, 현재까지 개발된 비전도성 접착필름은 필름형상임에 따라 범프 충진성, 밀착력 등이 부족하여 범프 접합불량이 빈번히 발생하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해 과도한 압력을 가해 비전도성 접착필름을 범프를 포함하는 반도체 웨이퍼에 합지시킬 경우 범프손상을 유발하는 문제가 있다. 또한, 열경화성 접착필름의 경화속도가 지연될 경우 용융된 접착성분이 칩과 칩 또는 칩과 기판 사이를 빠져나와 멀티칩 패키징을 오염시키는 문제가 있다. 나아가, 느린 경화속도는 칩간 본딩시간을 연장시킴에 따라 생산성이 현저히 감소하는 문제가 있다. 더불어, 광경화 또는 저온 열경화형 비전도성 접착필름은 범프접합이 낮은 온도에서 수행됨에 따라서 범프간 접합 불량이 발생할 수 있는 문제가 있다. 또한, 저온에서 열경화 시 접착필름의 경시성이 현저히 감소하는 문제가 있다.
이에 따라 경화속도가 레진플로우가 적절히 발생할 수 있도록 조절됨으로써 멀티칩 및/또는 기판의 오염을 방지하고, 생산성을 향상시키는 동시에 밀착력이 향상되어 보이드 발생이 최소화되고, 상온 경시성이 우수하고, 내열성이 담보되는 비전도성 접착필름의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 보다 향상된 경화속도를 가져 칩간 본딩, 칩과 기판의 본딩과정에서 레진플로우가 적절히 조절되며, 생산성이 향상되는 동시에 범프 충진성, 반도체 웨이퍼와의 밀착력이 향상되고, 상온경시성이 우수하며, 반도체 제품에서 요구되는 내열성이 발현되는 비전도성 접착필름용 조성물, 이를 이용한 비전도성 접착필름 및 비전도성 접착필름을 포함하는 반도체 적층체를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 에폭시 성분을 포함하는 제1 열경화부 및 아크릴 성분을 포함하는 제2열경화부를 포함하는 열경화성부; 및 열가소성부;를 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 에폭시 성분은 글리시딜에테르형 에폭시 성분, 글리시딜 아민형 에폭시 성분, 글리시딜에스테르형 에폭시 성분, 나프탈렌계 에폭시 성분 및 지환족계 에폭시 성분 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 아크릴 성분은 비닐기를 2개 이상 포함하는 다관능성 아크릴모노머를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 열가소성부는 에폭시기를 포함하는 아크릴 단량체를 포함하여 공중합된 아크릴 공중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2열경화부는 10시간 반감기 온도가 100℃ 이상인 제2경화성분을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 제2경화성분은 10시간 반감기 온도가 100 ~ 160℃일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 110 ~ 150℃일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 열경화성부의 에폭시성분 및 아크릴성분 중량 총합 100 중량부에 대해 열가소성 수지가 30 ~ 100 중량부 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 아크릴 성분은 에폭시 성분 100 중량부에 대하여 70 ~ 120 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 에폭시 성분은 성상이 25℃에서 고상인 에폭시 성분을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1열경화부는 성상이 25℃에서 고상인 제1경화성분을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 에폭시 성분은 성상이 25℃에서 액상인 에폭시 성분을 불포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 조성물은 무기 충전제, 유기 미립자 및 실란커플링제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 무기충전제는 제1열경화부의 에폭시성분 및 제2경화부의 아크릴 성분 중량 총합 100 중량부에 대해 50 ~ 150 중량부로 조성물 내 포함될 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 비전도성 접착필름용 조성물을 포함하는 비전도성 접착필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 비전도성 접착필름용 조성물이 건조된 접착층; 및 상기 접착층의 적어도 일면에 형성된 이형부재;을 포함하는 비전도성 접착필름을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착층은 하기 수학식 1에 따른 멜팅구간이 90℃ 이하일 수 있고, 보다 바람직하게는 50 ~ 90℃일 수 있다.
[수학식 1]
멜팅구간(ΔT) = TA(℃)- TB(℃)
상기 TA 는 용융점도가 80,000 Pa·S일 때 온도(℃)이고, 상기 TB는 용융점도가 20,000 Pa·S일 때 온도(℃)임.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 비전도성 접착필름이 포함되어 경화된 반도체 적층체를 제공한다.
이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다.
본 발명에서 사용한 용어로써, (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트와 메타크릴레이트를 포함하는 의미이다.
본 발명의 비전도성 접착필름용 조성물은 향상된 경화속도를 가져 칩간 본딩, 칩과 기판의 본딩과정에서 레진플로우가 적절히 조절되며, 생산성이 매우 향상된다. 또한, 접합필름의 범프 충진성, 반도체 웨이퍼와의 밀착력이 향상되고, 높은 유리전이 온도를 가져 반도체 제품에서 요구되는 내열성을 발현함으로써 반도체 제품에 사용 적합하고, 상온 택키(tacky)에 의한 범프간 보이드 발생이 최소화되며, 웨이퍼상에 필름 부착력이 향상되어 웨이퍼 디라미네이션이 방지됨에 따라 각종 반도체 및 이를 포함하는 전기전자 제품에 널리 활용될 수 있다.
도 1은 다수이 반도체 칩을 수직하여 적층 및 접합시켜 제조된 멀티칩 패캐지의 부분단면모식도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 비전도성 접착필름의 단면모식도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 비전도성 접착필름의 단면모식도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예에 비전도성 접착필름의 단면모식도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 비전도성 접착필름의 사진,
도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 비전도성 접착필름의 사진, 그리고,
도 7은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 반도체 적층체의 단면모식도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 비전도성 접착필름용 조성물은 열경화성부 및 열가소성부를 포함한다.
상기 열경화성부는 비전도성 접착필름의 내열성, 칩간 접합신뢰성, 접착성 등을 담보하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 열가소성부는 필름형성성을 향상시키고, 탄성을 통해 밀착력을 증대시키며, 칩간 접합신뢰성 등을 담보하는 기능을 수행한다.
상기 열경화성부는 에폭시 성분을 포함하는 제1 열경화부 및 아크릴 성분을 포함하는 제2열경화부를 포함한다.
먼저, 제1열경화부에 대해 설명한다.
상기 제1열경화부는 에폭시성분을 포함하고, 상기 에폭시 성분을 경화시키는 제1경화성성분을 더 포함할 수 있다.
상기 에폭시 성분은 비전도성 접착필름을 제조하는데 사용되는 공지된 에폭시 성분의 경우 제한없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적 예로써, 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 선형 지방족형(linear Aliphatic) 에폭시 수지, 지환족형(cyclo Aliphatic) 에폭시 수지, 복소환 함유 에폭시 수지, 치환형 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시수지 및 이들의 유도체를 포함하며, 2관능성 또는 다관능성 수지일 수 있고 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
더 구체적으로 상기 글리시딜에테르형 에폭시 수지는 페놀류의 글리시딜에테르와 알코올류의 글리시딜에테르를 포함하며, 상기 페놀류의 글리시딜 에테르로 비스페놀 A형, 비스페놀 B형, 비스페놀AD형, 비스페놀 S형, 비스페놀 F형 및 레조르시놀 등과 같은 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac) 에폭시, 아르알킬페놀 노볼락, 테르펜페놀 노볼락과 같은 페놀계 노볼락 및 o-크레졸 노볼락(Cresolnovolac) 에폭시와 같은 크레졸 노볼락계 에폭시 수지 등이 있고, 이들을 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다. 바람직하게는 제1 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시 수지일 수 있으며, 보다 바람직하게는 비스페놀 F형의 에폭시 수지일 수 있고, 이 경우 다른 종류의 에폭시 수지를 포함하는 경우에 비해 보다 더 우수한 물성을 수득할 수 있는 이점이 있다.
상기 글리시딜 아민형 에폭시 수지로 디글리시딜아닐린, 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실릴렌디아민, 1,3-비스(디글리시딜아미노메틸)시클로헥산, 글리시딜에테르와 글리시딜아민의 양구조를 겸비한 트리글리시딜-m-아미노페놀, 트리글리시딜-p-아미노페놀 등이 있으며, 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
상기 글리시딜에스테르형 에폭시수지로 p-하이드록시벤조산, β-하이드록시나프토에산과 같은 하이드록시카본산과 프탈산, 테레프탈산과 같은 폴리카본산 등에 의한 에폭시 수지일 수 있으며, 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다. 상기 선형 지방족형 에폭시 수지로 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메탄올, 글리세린, 트리메틸올에탄, 티리메틸올프로판, 펜타에리트리롤, 도데카히드로 비스페놀 A, 도데카히드로 비스페놀 F, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등에 의한 글리시딜 에테르일 수 있으며, 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
상기 지환족계형 에폭시 수지로 적어도 하나의 지환식 고리를 갖는 폴리올의 폴리글리시딜 에테르류, 또는 시클로헥센 고리 또는 시클로펜텐 고리를 포함하는 화합물들을 산화제에 의해 에폭시드화함으로써 얻어진 시클로헥센 산화물 또는 시클로펜텐 산화물을 포함할 수 있으나 이들로만 제한되지 않는다. 일예로 상기 지환족계 에폭시 수지는 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥실 카르복실레이트, 3,4-에폭시-1-메틸시클로헥실-3,4-에폭시-1-메틸헥산 카르복실레이트, 6-메틸-3,4-에폭시시클로헥실메틸-6-메틸-3,4-에폭시시클로헥산 카르복실레이트, 3,4-에폭시-3-메틸시클로헥실메틸-3,4-에폭시-3-메틸시클로헥산 카르복실레이트, 3,4-에폭시-5-메틸시클로헥실메틸-3,4-에폭시-5-메틸시클로헥산 카르복실레이트, 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트, 메틸렌-비스(3,4-에폭시시클로헥산), 2,2-비스(3,4-에폭시시클로헥실)프로판, 디시클로펜타디엔 디에폭시드, 에틸렌-비스(3,4-에폭시시클로헥산 카르복실레이트), 디옥틸 에폭시헥사히드로프탈레이트 및 디-2-에틸헥실 에폭시헥사히드로프탈레이트 등을 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
나프탈렌계 에폭시 수지는 1,2-디글리시딜나프탈렌, 1,5-디글리시딜나프탈렌, 1,6-디글리시딜나프탈렌, 1,7-디글리시딜나프탈렌, 2,7-디글리시딜나프탈렌, 트리글리시딜나프탈렌, 1,2,5,6-테트라글리시딜나프탈렌 등의 나프탈렌골격을 갖는 에폭시 수지일 수 있으며, 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
상기 열거한 것 외에 트리글리시딜이소시아누레이트, 또한 분자 내에 복수의 2중 결합을 갖는 화합물을 산화하여 얻어지는 분자내에 에폭시시클로헥산환을 갖는 에폭시수지 등일 수 있다.
한편, 상기 에폭시 성분은 후술하는 제2열경화부의 아크릴성분으로 인한 접착필름의 택키 증가를 방지하기 위하여 25℃에서 성상이 고상인 에폭시 성분을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 에폭시 성분은 25℃에서 성상이 액상이 에폭시 성분을 포함하지 않을 수 있다. 만일 성상이 액상이 성분을 포함하는 경우 접착필름의 택키 증가에 따라 웨이퍼와 접착필름 간에 보이드 발생이 증가할 수 있는 문제가 있고, 이로 인해 칩간 접합 신뢰성 저하를 초래할 수 있다. 또한, 경화속도도 후술하는 제2열경화부를 포함함에도 불구하고 고상의 에폭시 성분을 사용하는 경우에 대비하여 저하될 수 있는 문제가 있다. 다만, 성상이 액상이 에폭시 성분이 포함되는 경우에도 그 함량이 에폭시 성분 전체 중량에서 5중량% 미만으로 사용함이 바람직하다.
또한, 상기 제1열경화부에 더 포함되는 제1경화성분은 상술한 에폭시 성분을 경화시키는데 사용되는 공지된 경화성분의 경우 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민 등의 지방족 아민류, 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐술폰, 아조메틸페놀 등의 방향족 아민류, 페놀노볼락수지, 오르토크레졸노볼락 수지, 나프톨노볼락수지, 페놀아랄킬수지 등의 다가 히드록시화합물, 및 이들의 변성물, 무수 프탈산, 무수 말레산, 무수 헥사히드로프탈산, 무수 피로멜리트산 등의 산무수물계 경화제, 디시안디아미드, 이미다졸, BF3-아민착체, 구아니딘 유도체 등의 잠재성 경화제를 들 수 있고 이들이 단독 또는 2 종 이상 병용하여 사용될 수 있다.
또한, 상술한 제1경화성분 중에서도 바람직하게는 25℃에서 성상이 고상이 경화성분을 포함할 수 있다. 성상이 액상인 경화성분을 사용하는 경우 후술하는 제2열경화부에 아크릴 성분과 함께 접착필름의 택키를 증가시켜 웨이퍼와 접착필름 간에 보이드 발생이 증가할 수 있는 문제가 있고, 이로 인해 칩간 접합 신뢰성 저하를 초래할 수 있다. 또한, 액상의 제1경화성분은 경화속도를 목적하는 수준까지 향상시키지 못하는 문제가 있을 수 있다. 이에 따라서 더욱 바람직하게는 상기 제1경화성분은 25℃에서 성상이 고상인 성분을 사용하고, 성상이 액상이 성분이 포함되는 경우에도 그 함량이 제1경화성분 전체 중량에서 5중량% 미만으로 사용함이 바람직하다.
상기 제1경화성분은 상기 에폭시 성분 100 중량부에 대하여 10 ~ 100 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 선택되는 에폭시 성분 및 경화성분의 종류에 따라 변경될 수 있다.
다음으로 상기 제1열경화부는 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화촉진제는 경화 속도나 경화물의 물성 등을 조정하기 위한 역할을 하며, 상기 경화 촉진제로서 에폭시 성분을 포함하는 통상적인 비전도성 접착필름에 사용되는 경화촉진제는 제한없이 사용할 수 있으나, 비제한적인 예로써, 이미다졸계 경화 촉진제, 3급 아민계 경화 촉진제 등을 들 수 있고, 그 중에서도 경화 속도나 경화물의 물성 등의 조정이 용이한 이미다졸계 경화 촉진제가 바람직하게 이용된다. 이들 경화 촉진제는, 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 이미다졸계 경화 촉진제로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 이미다졸의 1 위치를 시아노에틸기로보호한 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸이나, 이소시아누르산으로 염기성을 보호한 상품명 「2MA-0K」(시꼬꾸 가세이고교사 제조) 등을 들 수 있다. 이들 이미다졸계 경화 촉진제는, 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
산무수물계 경화제와, 예를 들면 이미다졸계 경화 촉진제 등의 경화 촉진제를 병용할 경우, 산무수물계 경화제의 첨가량을 에폭시기에 대하여 이론적으로 필요한 당량 이하로 하는 것이 바람직하다. 산무수물계 경화제의 첨가량이 필요 이상으로 과잉이면, 본 발명에 따른 조성물의 경화물로부터 수분에 의해 염소 이온이 용출되기 쉬워질 우려가 있다. 예를 들면, 본 발명의 조성물의 경화물로부터 가열수로 용출 성분을 추출하였을 때, 추출수의 pH가 4 내지 5 정도까지 낮아지고, 에폭시 수지로부터 방출된 염소 이온이 다량으로 용출되어 버릴 경우가 있다.
또한, 아민계 경화제와, 예를 들면 이미다졸계 경화 촉진제 등의 경화 촉진제를 병용할 경우도, 아민계 경화제의 첨가량을 에폭시기에 대하여 이론적으로 필요한 당량 이하로 하는 것이 바람직하다. 아민물계 경화제의 첨가량이 필요 이상으로 과잉이면 본 발명의 조성물의 경화물로부터 수분에 의해 염소 이온이 용출되기 쉬워질 우려가 있다. 예를 들면, 본 발명의 조성물의 경화물로부터 가열수로 용출 성분을 추출하였을 때, 추출수의 pH가 염기성이 되고, 역시 에폭시 수지로부터 방출된 염소 이온이 다량으로 용출되어 버릴 경우가 있다.
상기 경화촉진제는 상기 에폭시 성분 100 중량부에 대하여 10 ~ 50 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 선택되는 에폭시 성분, 경화성분 및 경화촉진제의 종류에 따라 변경될 수 있다.
다음으로 제2열경화부에 대해 설명한다.
상기 제2열경화부는 아크릴 성분을 포함하며, 이를 통해 제1열경화부 보다 고온에서의 빠르게 경화하는 동시에 제1열경화부의 경화속도를 함께 증가시켜 접착필름이 더욱 향상된 경화속도를 가지며, 짧은 멜팅구간에 따른 레진플로우의 과다발생을 현저히 방지할 수 있다.
열경화부에 에폭시성분만을 포함하는 비전도성 접착필름의 경우 고온에서 경화속도가 너무 느려 생산성이 현저히 저하되는 문제가 있다. 또한, 고온으로 장시간 열처리함에 따라 용융상태의 지속시간이 증가되며, 동시에 경화시 가해지는 압력에 의해서 용융된 접착필름 조성물이 칩간 사이를 빠져나와 반도체 패키지의 측면, 기판을 오염시키는 문제점이 있다. 그러나 비전도성 접착필름 조성물이 제2열경화부로써, 아크릴 성분을 포함하는 경우 경화속도를 더욱 향상시키고, 멜팅구간이 짧아지는 동시에 레진플로우가 현저히 줄어들어 우수한 품질의 반도체 패키지를 구현할 수 있는 이점이 있다.
상기 아크릴 성분은 공지된 아크릴 단량체를 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 아크릴 단량체는 고온에서 더욱 빠른 경화속도 발현 및 상술한 제1경화부의 경화속도를 증가시키기 위하여 상기 비닐기를 2개 이상 포함하는 다관능성 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다. 이 경우, 사용될 수 있는 다관능성 아크릴레이트의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 예를 들면, 1,4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아디페이트(neopentylglycol adipate) 디(메타)아크릴레이트, 히드록시피발산(hydroxyl puivalic acid) 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(dicyclopentanyl) 디(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디시클로펜테닐 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 디(메타)아크릴레이트, 디(메타)아크릴록시 에틸 이소시아누레이트, 알릴(allyl)화 시클로헥실디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올 디(메타)아크릴레이트, 디메틸올 디시클로펜탄 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 헥사히드로프탈산 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 변성 트리메틸프로판 디(메타)아크릴레이트, 아다만탄(adamantane) 디(메타)아크릴레이트 또는 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌(fluorine) 등과 같은 2관능성 아크릴레이트; 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 3 관능형 우레탄 (메타)아크릴레이트 또는 트리스(메타)아크릴옥시에틸이소시아누레이트 등의 3관능형 아크릴레이트; 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트 또는 펜타에리트리톨 테트라(메타)아크릴레이트 등의 4관능형 아크릴레이트; 프로피온산 변성 디펜타에리트리톨 펜타(메타)아크릴레이트 등의 5관능형 아크릴레이트; 및 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트 또는 우레탄 (메타)아크릴레이트(ex. 이소시아네이트 단량체 및 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트의 반응물 등의 6관능형 아크릴레이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다만, 바람직하게는 트리시클로데칸디메탄올 디아크릴레이트, 트리스아크릴옥시에틸이소시아누레이트 및 카프로락톤 변성 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트를 1 종 또는 2 종이상 병합하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 아크릴 성분을 모노머가 아닌 올리고머 상태로 투입 시 용융 점도가 매우 높아지게 되어 범프 충진성이 저하되고 흐름성에 문제가 발생할 수 있어서 상기 아크릴 성분은 모노머 상태로 포함됨이 바람직하다.
상기 제2 경화부의 아크릴 성분은 상술한 제1경화부의 에폭수 수지 100 중량부에 대하여 70 ~ 120 중량부로 포함될 수 있다. 만일 상기 아크릴 성분이 70 중량부 미만으로 구비되는 경우 목적하는 수준의 경화속도 향상이 어려울 수 있고, 이에 따라 경화시간이 연장되어 생산성이 저하될 수 있다. 이에 경화시간을 단축시킬 경우 보이드가 현저히 발생할 수 있다. 또한, 280℃ 이상의 고온으로 경화가 요구되며, 고온으로 장시간 경화함에 따라서 레진플로우 과다발생, 패키지 및/또는 기판의 오염 발생의 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 상기 아크릴 성분이 120 중량부를 초과하여 포함되는 경우 경화가 너무 빠르게 진행되어 경시성에 문제가 있을 수 있으며, 상온 택(tack)이 심해져 웨이퍼와 합지 후 디라미네이션이 발생할 수 있고, 이때 가점착으로 보이드가 발생할 수 있으며, 발생된 보이드는 상온 택으로 인하여 외부로 빠져나오지 못할 수 있다. 또한, 접착필름의 경화속도가 과도하게 빨라짐에 따라서 범프접합이 되기 전에 접착필름의 경화가 완료됨에 따라서 범프접합을 위해서는 본딩 압력을 높여야 하고, 이로 인하여 범프에 데미지가 증가하는 문제점이 있을 수 있다.
또한, 상기 제2 열경화부는 상술한 아크릴 성분을 경화시키기 위한 제2경화성분을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 경화성분은 아크릴 모노머를 경화시키기 위해 사용되는 공지된 성분인 경우 제한없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 퍼옥사이드계, 아조계 등을 1 종 이상 병용할 수 있다.
구체적으로 상기 퍼옥사이드계 성분은 t-부틸 퍼옥시라우레이트, 1,1,3,3-t-메틸부틸퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일 퍼옥시)헥산, 1-사이클로헥실-1-메틸에틸 퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(m-톨루오일퍼옥시)헥산, t-부틸 퍼옥시 이소프로필 모노카보네이트, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥실 모노카보네이트, t-헥실 퍼옥시 벤조에이트, t-부틸 퍼옥시 아세테이트, 디큐밀 퍼옥사이드, 2,5,-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시) 헥산, t-부틸 큐밀 퍼옥사이드, t-헥실 퍼옥시 네오데카노에이트, t-헥실 퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시-2-2-에틸헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시 이소부틸레이트, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)사이클로헥산, t-헥실 퍼옥시이소프로필 모노카보네이트, t-부틸 퍼옥시-3,5,5-트리메틸 헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시 피발레이트, 큐밀 퍼옥시 네오데카노에이트, 디-iso-프로필 벤젠 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, iso-부틸 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 옥타노일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 라우릴 퍼옥사이드, 스테아로일 퍼옥사이드, 숙신 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥시 톨루엔, 1,1,3,3-테트라메틸 부틸 퍼옥시 네오데카노에이트, 1-사이클로헥실-1-메틸 에틸 퍼옥시 노에데카노에이트, 디-n-프로필 퍼옥시 디카보네이트, 디-iso-프로필 퍼옥시 카보네이트, 비스(4-t-부틸 사이클로헥실) 퍼옥시 디카보네이트, 디-2-에톡시 메톡시 퍼옥시 디카보네이트, 디(2-에틸헥실 퍼옥시) 디카보네이트, 디메톡시 부틸 퍼옥시 디카보네이트, 디(3-메틸-3-메톡시 부틸 퍼옥시) 디카보네이트, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시) 사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-(t-부틸 퍼옥시) 사이클로도데칸, 2,2-비스(t-부틸 퍼옥시)데칸, t-부틸 트리메틸 실릴 퍼옥사이드, 비스(t-부틸) 디메틸 실릴 퍼옥사이드, t-부틸 트리알릴 실릴 퍼옥사이드, 비스(t-부틸) 디알릴 실릴 퍼옥사이드 및 트리스(t-부틸) 아릴 실릴 퍼옥사이드 등에서 단독 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
또한, 상기 아조계 성분은 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴), 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트), 2,2'-아조비스(N-사이클로헥실-2-메틸 프로피오네미드), 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸 부틸로니트릴), 2,2'-아조비스[N-(2-프로페닐)-2-메틸프로피오네미드],2,2'-아조비스(N-부틸-2-메틸 프로피오네미드), 2,2'-아조비스[N-(2-프로페닐)-2-메틸 프로피오네미드], 1,1'-
아조비스(사이클로헥산-1-카보니트릴), 1-[(시아노-1-메틸에틸)아조] 포름아미드 등을 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.
바람직하게는 상기 제2경화성분은 10시간 반감기 온도가 100℃ 이상인 것을 사용할 수 있다. 만일 상기 제2 경화성분의 10시간 반감기 온도가 100℃ 미만인 것을 사용할 경우 접착필름의 제조시에 건조공정만으로 경화가 진행되는 문제점이 있을 수 있다. 다만, 높은 10시간 반감기 온도에 따른 경화개시온도 상승 및 이로 인한 경화속도의 저하를 방지하기 위하여 상기 제2 경화성분은 10시간 반감기 온도가 110 ~ 150 ℃ 일 수 있다.
상기 제2경화성분은 상기 아크릴 성분 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 만일 제2경화성분이 1중량부 미만으로 구비되는 경우 아크릴 성분의 경화 정도가 미흡하거나, 또는 아크릴 성분이 분자량이 매우 작은 단분자들로만 경화가 이루어짐에 따라서 웨이퍼에 적용 시에 보이드가 발생하여 반도체 신뢰성에 문제를 초래할 수 있으며, 만일 20 중량부를 초과하여 포함되는 경우 과도한 경화반응이 진행되어 접착층의 수축율이 현저히 증가함에 따라서 웨이퍼의 휨 문제가 발생할 수 있다.
다음으로 상기 열가소성부에 대해 설명한다.
상기 열가소성부는 필름 형성성을 양호하게 하는 역할을 하며, 상기. 필름형성성이란 접착제 조성물을 필름상으로 한 경우에 쉽게 찢어지거나, 깨어지거나, 달라붙거나 하지 않는 기계특성을 나타내는 것이다. 통상의 상태(예를 들면, 상온)에서 필름으로서의 취급이 용이하면, 필름형성성이 양호하다고 할 수 있다. 또한, 상기 열가소성부는 비전도성 접착필름의 유연성, 경화물의 기계적 강도나 내열성, 반도체 소자와의 신뢰성 등 비전도성 접착필름의 물성을 향상시키는 기능을 담당한다.
이를 위하여 상기 열가소성부는 바람직하게는 에폭시기를 포함하는 아크릴 단량체를 포함하여 공중합된 아크릴 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 아크릴 공중합체는 말단 및/또는 측쇄(펜던트위치)에 에폭시기를 가질 수 있으며, 상기 아크릴 공중합체에 포함될 수 있는 에폭시기를 포함하는 아크릴 단량체는 당업계의 공지 관용의 것을 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 2,3-에폭시프로필 아크릴레이트(2,3-epoxypropyl acrylate) 및 2,3-에폭시프로필 메타크릴레이트(2,3-epoxypropyl methacrylate) 중 적어도 하나 이상의 단량체일 수 있으며, 보다 바람직하게는 2,3-에폭시프로필 메타크릴레이트(2,3-epoxypropyl methacrylate)일 수 있고, 이를 통해 보다 향상된 비전도성 접착필름의 물성을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 에폭시기를 포함하는 아크릴 단량체는 공중합체내에 1 ~ 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 단량체가 10 중량%를 초과하여 포함될 경우 에폭시기 자체의 응집력에 의해 비교적 저분자량(10,000 미만)의 아크릴 수지밖에 얻을 수 없어 필름형성성이 저하되고, 경화물의 유연성이 충분히 향상되지 않아 범프 접합 신뢰성이 저하되는 등의 비전도성 접착필름으로 목적하는 물성의 구현이 어려운 문제점이 있다. 또한, 만일 상기 단량체가 1 중량% 미만으로 포함될 경우 고분자량의 아크릴 수지를 수득할 수 있지만 극한 점도의 상승 및/또는 겔화의 우려가 있어 경화물의 기계적 강도나 내열성이 불충해지고, 범프보이드가 발생하는 등 범프 접합 신뢰성이 저하되고, 목적하는 비전도성 접착필름 물성의 구현이 어려운 문제점이 있을 수 있다.
상기 아크릴 공중합체는 에폭시기를 포함하는 아크릴 단량체 이외에 탄소수 30 이하, 특히 탄소수 4∼18의 직쇄 또는 분기의 알킬기를 갖는 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르의 1종 또는 2종 이상을 성분으로 하는 단량체를 더 포함할 수 있다. 상기 알킬기로서는, 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, 이소부틸기, 아밀기, 이소아밀기, 헥실기, 헵틸기, 시클로헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 이소옥틸기, 노닐기, 이소노닐기, 데실기, 이소데실기, 운데실기, 라우릴기, 트리데실기, 테트라데실기, 스테아릴기, 옥타데실기, 또는 도데실기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 아크릴 공중합체는 단량체로써 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시에틸아크릴레이트, 카르복시펜틸아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산 또는 클로톤산 등과 같은 카르복실기 함유 단량체, 무수 말레산 또는 무수 이타콘산 등과 같은 산무수물 단량체, (메트)아크릴산2-하이드록시에틸, (메트)아크릴산2-하이드록시프로필, (메트)아크릴산4-하이드록시부틸, (메트)아크릴산6-하이드록시헥실, (메트)아크릴산8-하이드록시옥틸, (메트)아크릴산10-하이드록시데실, (메트)아크릴산12-하이드록시라우릴 또는 (4-하이드록시메틸시클로헥실)-메틸아크릴레이트 등과 같은 하이드록실기 함유 단량체, 스티렌술폰산, 알릴술폰산, 2-(메트)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, (메트)아크릴아미드프로판술폰산, 술포프로필(메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴로일옥시나프탈렌술폰산 등과 같은 술폰산기 함유 단량체, 또는 2-히드록시에틸아크릴로일포스페이트 등과 같은 인산기 함유 단량체를 포함할 수도 있다. 또한, 고무계 단량체로 부타디엔, 스티렌, 아크릴로니트릴 등의 단량체를 포함할 수도 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 아크릴공중합체는 에폭시기를 포함하는 아크릴단량체 100 중량부에 대해 상기 탄소수 4∼18의 직쇄 또는 분기의 알킬기를 갖는 아크릴산의 에스테르 단량체 및/또는 탄소수 4∼18의 직쇄 또는 분기의 알킬기를 갖는 메타크릴산의 에스테르 단량체 1000 ~ 4000 중량부, 상기 고무계 단량체 100 ~ 1000 중량부, 상기 히드록시기 함유하는 아크릴산 또는 메타크릴산 단량체 0 ~ 200 중량부로 공중합되어 제조된 공중합체일 수 있고, 에폭시기를 포함하는 아크릴단량체 이외에 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산2-하이드록시에틸 중 적어도 4개의 단량체가 더 포함되어 공중합된 공중합체일 수 있다.
상기 에폭시기를 포함하는 아크릴 공중합체의 중량평균 분자량은 10만~ 120만일 수 있고, 바람직하게는 중량평균 분자량이 30만 ~ 80만 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 40만 ~ 75만일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 유연성을 향상시킬 수 있는 동시에 경화물의 강도, 유연성을 균형시킬 수 있고, 경화물의 플로우성이 양호해지기 때문에 충진성이 좋아져 범프 접합 신뢰성이 향상되는 등 목적하는 비전도성 접착필름의 물성 구현에 매우 바람직할 수 있다. 상기 중량 평균 분자량이란, 겔투과 크로마토그래피로 측정하고, 표준 폴리스티렌 검량선을 이용하여 환산한 값을 나타낸다. 만일 분자량이 10만 미만인 경우 필름형성성이 저하되고, 경화물의 유연성이 충분히 향상되지 않아 범프접합 신뢰성이 저하되는 등 목적하는 비전도성 접착필름의 구현에 어려움이 있는 문제점이 있다. 또한, 분자량이 120만 을 초과하는 경우 수지 흐름성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상기 아크릴 공중합체는 유리전이 온도가 -30 ~ 80℃일 수 있다. 보다 바람직하게는 유리전이 온도가 -10 ~ 50℃, 보다 더 바람직하게는 0 ~ 30℃일 수 있다. 만일 유리전이 온도가 -30℃ 미만인 경우 실온에서의 필름형성성이 저하되고, 택키(Tacky)가 강하여 점착성을 나타내며, 웨이퍼 합지시 가점착에 의한 보이드가 발생할 문제점이 있을 수 있고, 만일 유리전이 온도가 80℃를 초과하면 실온에서 뻣뻣하여 유연성이 현저히 저하됨에 따라 비전도성 필름을 반도체웨이퍼에 첩부할 때의 범프 데미지가 발생하기 쉬워지고, 범프충진성이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 또한,
또한, 상기 아크릴 공중합체는 150℃에서 점도 1,000 ~ 50,000Pa.s 일 수 있다. 다만, 보다 향상된 물성의 구현을 위해 150℃에서 점도는 3,000 ~ 30,000 Pa.s인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5,000 ~ 15,000Pa.s일 수 있다. 만일 150℃에서 점도가 1,000 cps 미만인 경우 저온에서의 필름형성성이 저하되고, 택키(Tacky)가 강하여 웨이퍼 합지시 가점착에 의한 보이드가 발생할 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 150℃에서 점도 50,000 Pa.s를 초과하는 경우 유동성이 현저히 저하됨에 따라 범프 충진성이 현저히 저하되고, 범프데미지가 발생할 수 있는 등 범프접합 신뢰성이 현저히 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상술한 에폭시기를 포함하는 아크릴 공중합체는 열가소성 수지에 30 ~ 100 중량% 포함될 수 있다. 만일 에폭시기를 포함하는 아크릴 공중합체가 30중량%미만으로 포함되는 경우 상술한 열경화부와 함께 병용될 때 비전도성 접착필름의 유연성, 경화물의 기계적 강도나 내열성, 반도체 소자와의 신뢰성 등 비전도성 접착필름의 물성 향상이 미미할 수 있다.
또한, 상기 열가소성부는 폴리에스테르수지, 폴리에테르수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐포르말 수지, 페녹시 수지, 폴리히드록시폴리에테르 수지, 폴리스티렌 수지, 부타디엔 수지, 아크릴로니트릴부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌 수지, 스티렌부타디엔 공중합체의 단독 또는 2종 이상을 병용하여 더 포함할 수 있다. 다만, 바람직하게는 페녹시를 더 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 페녹시의 중량평균 분자량은 1만 ~ 10만일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 2만 ~ 6만일 수 있으며, 이러한 분자량 범위를 만족할 경우 목적하는 비전도성 접착필름의 물성 구현에 보다 더 유리할 수 있다.
상술한 에폭시기를 포함하는 아크릴 단량체를 포함하는 아크릴공중합체를 포함하는 열가소성 수지는 상술한 열경화부의 에폭시 성분 및 아크릴 성분 중량 총합 100 중량부에 대하여 30 ~ 100 중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는 후술할 열경화성 수지 100 중량부에 대해 40 ~ 80 중량부, 보다 바람직하게는 50 ~ 70중량부로 포함될 수 있다. 만일 열가소성 수지가 열경화성 수지에 대해 30중량부 미만으로 포함될 경우 필름형성성이 저하되거나 필름조성물이 지지기재 옆으로 배어져 나오는 문제점이 있으며, 100 중량부를 초과하여 포함되면, 열압착시 유동성이 저하되어 범프와 전극 사이에서의 충진성이 저하되는 되는 등 범프접합 신뢰성이 현저히 저하됨에 따라 목적하는 비전도성 접착필름을 구현할 수 없는 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 비전도성 접착필름 조성물은 상술한 열경화부 및 열가소성부 이외에 무기 충전제, 유기 미립자 및 실란커플링제를 더 포함할 수 있다.
상기 무기 충전제는 열전도성의 향상, 저장 탄성률의 조절 등을 가능하게 하며, 상기 무기 충전제는 통상적으로 비전도성 접착필름 조성물에 포함되는 무기 충전제를 사용할 수 있으나, 이에 대한 비제한적 예로써, 실리카, 클레이, 석고, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화알루미나, 산화바륨, 탄화규소, 질화규소 등의 세라믹류 등을 포함하는 여러 가지의 무기분말을 들 수있 다. 이들은, 단독 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 실리카가 바람직하다. 상기 무기충전제의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 구상인 입자를 사용할 수 있다. 상기 무기 충전제의 평균 입경은, 0.01 ㎛∼ 0.5 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.01 ㎛∼0.3 ㎛의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 만일 상기 평균입경이 0.01 ㎛ 미만인 경우 무기 충전제가 응집하기 쉬워진 결과 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있으며, 상기 평균입경이 0.5㎛를 초과하는 경우 경화물의 투명도가 저하되어 반도체 소자 표면의 위치 맞춤 마크 인식이 어려워져 작업성이 현저히 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 또한 본 발명에서는, 평균 입경이 서로 상이한 무기 충전제끼리를 조합하여 사용하여도 좋다.
한편, 상술한 열경화부에 아크릴 성분을 포함함에 따라서 발생할 수 있는 접착필름의 택키발생을 감소시키기 위하여 상기 무기충전제는 바람직하게는 열경화부의 에폭시성분 및 아크릴 성분 중량 총합 100 중량부에 대해 50 ~ 150 중량부, 보다 바람직하게는 90 ~ 130 중량부로 포함될 수 있다. 만일 상기 무기충전제의 함량이 10중량부 미만일 경우 접착필름의 택키가 증가하여 칩간 접합 신뢰성이 저하될 수 있는 문제가 있다. 또한, 상기 무기충전제의 함량이 150 중량부를 초과할 경우 열경화부의 함량이 상대적으로 낮아지게 되어 열경화 성능이 저해되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 유기 미립자는 본 발명의 조성물에 따른 경화물에 있어서, 유연하고 우수한 응력완화성을 발휘하는 역할을 한다. 상기 유기 미립자의 종류는 특별히 한정하지 않으며 통상적으로 비전도성 접착필름에 사용하는 유기 미립자는 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 유기 미립자에 대한 비제한적 예로써, 코어쉘 구조의 유기 미립자를 사용할 수 있으며, 더 구체적으로 코어(심재)와 쉘(외피)의 유리 전이 온도가 차이가 있는 코어 쉘 구조의 고무 입자가 사용될 수 있다. 이러한 고무 입자를 함유시킴으로써 경화물은 매트릭스 수지인 에폭시 수지에 대하여 고무 성분이 안정적인 상분리 구조를 형성시킬 수 있다. 상기 고무 입자는 2층 이상의 복층 구조를 포함하는 코어 쉘 구조의 입자일 수 있고, 3층 이상의 복층 구조를 포함할 수 있으며, 상기 3층 이상의 복층 구조를 포함하는 코어 쉘 구조의 입자인 경우 쉘은 최외피를 의미한다. 또한, 상기 고무 입자의 쉘은 에폭시 수지와 비상용이거나 또는 약간의 가교에 의한 겔화가 이루어지고 에폭시 수지에 용해되지 않는 것이 바람직하다. 이러한 고무 입자를 구성하는 수지 성분으로서는, 코어는 통상적으로 알릴계 수지가 바람직하게 사용된다. 이들 수지 성분은 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다. 또한, 고무 입자의 쉘은 에폭시 수지 중의 에폭시기와 반응하는 관능기를 가질 수도 있다. 에폭시기와 반응하는 관능기로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 아미노기, 우레탄기, 이미드기, 수산기, 카르복실기, 에폭시기 등을 들 수 있다. 이들 에폭시기와 반응하는 관능기는, 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다. 상기 고무 입자는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 평균 입경이 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 고무 입자의 평균 입경이30 ㎛를 초과하면 본 발명의 조성물 경화물의 응력 완화성이 충분히 향상되지 않는 경우가 있다.
상기 유기미립자는 열경화부의 에폭시성분 및 아크릴 성분 중량 총합 100 중량부에 대하여 1 ~ 50 중량부로 포함되는 것이 좋으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 실란커플링제는 피접착물에 대한 밀착성을 더욱 높이는 역할을 하며, 통상적으로 비전도성 접착필름용 조성물에 사용되는 실란커플링제는 제한없이 사용할 수 있다. 이에 대한 비제한적 예로써, 아미노 실란 커플링제, 에폭시 실란 커플링제, 우레이도 실란 커플링제, 이소시아네이트 실란 커플링제, 비닐 실란 커플링제, 아크릴 실란 커플링제, 케티민 실란 커플링제 등을 들 수 있고, 바람직하게는 에폭시 실란 커플링제일 수 있다. 이들 실란 커플링제는 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다. 상기 피접착물에 대한 밀착성을 향상시키는 커플링제로 상기의 실린커플링제 이외에 티탄 커플링제, 알루미늄 커플링제 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 실란커플링제는 열경화부의 에폭시성분 및 아크릴 성분 중량 총합 100 중량부에 대하여 1 ~ 30 중량부를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 물질들 이외에 본 발명에 따른 비전도성 접착필름용 조성물에는 필요에 따라 pH 조정제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제, 용제 등의 각종 첨가제의 1 종류 또는 2 종류 이상이 첨가될 수도 있다.
상기 pH 조정제로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 실리카 등의 산성 충전제나 탄산칼슘 등의 알칼리성충전제 등을 들 수 있다. 이들 pH 조정제는, 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 이온 포착제로서는, 이온성 불순물의 양을 저감시킬 수 있는 것이면 좋고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 알루미노 규산염, 함수산화티탄, 함수산화비스마스, 인산지르코늄, 인산티탄, 하이드로탈사이트, 몰리브도인산암모늄, 헥사시아노아연, 유기계 이온 교환 수지 등을 들 수 있으며, 이들 이온 포착제는, 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상술한 비전도성 접착필름용 조성물은 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 용제는 통상적으로 비전도성 접착필름용 조성물에 사용되는 용제의 경우 제한없이 사용될 수 있으며, 이에 대한 비제한적 예로써, 아세톤, 메틸에틸케톤 (MEK), 메틸이소부틸케톤 (MIBK), 시클로헥사논 등의 케톤류, 메틸셀로솔브, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 아세트산부틸셀로솔브 등의 에테르류일 수 있다. 상기 용제의 사용량은 특별히 한정하는 것은 아니나 상술한 열경화성 수지 100 중량부에 대해 10 ∼ 500 중량부가 바람직하다.
본원발명은 이상으로 상술한 비전도성 접착필름용 조성물을 포함하는 반도체용 비전도성 접착필름을 포함한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 비전도성 접착필름의 단면모식도로써, 시트기재(1)와 본 발명의 비전도성 접착필름용 조성물을 포함하는 접착제층(2)을 포함할 수 있다.
상기 시트기재(1)의 경우 지지기재와 점착제층을 포함할 수 있고, 상기 지지기재에 대한 비제한적 예로써, 내열성이나 내약품성이 뛰어난 수지 필름 및 수지 필름을 구성하는 수지를 가교 처리한 가교 필름, 또는 상기 수지 필름의 표면에 실리콘 수지 등을 도포해 박리 처리한 필름 등을 이용할 수 있다.
또한, 수지 필름을 구성하는 수지로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리부타디엔과 같은 폴리올레핀, 염화비닐, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌 아세트산비닐 공중합체, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리우레탄 등을 사용할 수 있다.
또한, 시트 기재(1)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 3㎛ 이상, 500㎛ 이하가 바람직하고, 3㎛ 이상, 100㎛ 이하가 보다 바람직하며, 10㎛ 이상, 75㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다.
한편, 접착제층(2)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 3㎛ 이상, 100㎛ 이하가 바람직하고, 특히 10㎛ 이상, 75㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 시트 기재(1) 및 접착제층(2)의 두께가 각각 상기 하한값 미만이면 반도체용 필름(10)으로서의 효과가 저하하는 경우가 있고, 상기 상한값을 넘으면 제품의 제조가 어렵고 두께 정밀도가 저하하는 경우가 있다.
다음으로 반도체용 비전도성 접착필름(10)의 제조 방법에 대해 간단하게 설명한다. 하기에 설명할 비전도성 접착필름의 제조방법은 일실시예일 뿐이며, 본 발명의 반도체용 비전도성 접착필름이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 비전도성 접착필름의 단면모식도로써, 먼저 도 3과 같은 접착필름의 제조방법에 대해 설명한다.
도 3에서 접착제층(2)은 본 발명에 따른 비전도성 접착필름용 조성물을 폴리에스테르 시트 등의 박리기재(21) 상에 도포하고 소정의 온도에서 건조함으로써 얻어진다. 박리기재(21) 상에 형성된 접착제층(2)의 접착제층(2) 측만을 하프 컷 함으로써, 접착제층(2)을 반도체용웨이퍼와 거의 동일한형상, 예를들면 원형 모양으로 할 수있다. 이 경우, 접착제층(2) 및 박리기재(21)로 이루어진 접착필름이 얻어진다. 상기 접착제층(2)상에 시트기재(1)의 점착제층이 접하도록 시트기재(1)를 적층함으로써 도 3과 같은 반도체용 비전도성 접착필름이 제조될 수 있다.
상기 도 3과 같은 접착필름의 제조방법은 박리기재 상에 비전도성 접착필름용 조성물을 도포하여 건조시킨 후 시트기재를 적층하는 순서로 접착필름을 제조하였으나, 박리기재가 아닌 시트기재상에 비전도성 접착필름용 조성물을 도포하여 건조시킨 후 박리기재를 적층할 수 도 있으며, 박리기재를 적층시키지 않는 경우 도 2와 같은 접착필름을 제조할 수 있다.
이때, 접착필름에서 접착필름용 조성물이 건조된 접착층은 하기 수학식 1에 따른 멜팅구간이 90℃ 이하일 수 있고, 보다 바람직하게는 50 ~ 90℃일 수 있다.
[수학식 1]
멜팅구간(ΔT) = TA(℃)- TB(℃)
상기 TA 는 용융점도가 80,000 Pa·S일 때 온도(℃)이고, 상기 TB는 용융점도가 20,000 Pa·S일 때 온도(℃)임.
멜팅구간이 길다는 것은 접착필름을 이용하여 후술하는 반도체 적층체를 제조하는 공정에서 경화를 위하여 열을 가하는 시간이 연장됨을 의미하고, 연장된 시간이 과도할 경우 레진플로우가 발생할 우려가 있음에 따라서 멜팅구간이 90℃ 이하인 것이 바람직하다. 다만, 멜팅구간이 50℃ 미만으로 짧아질 경우 경화속도의 조절이 어려워 범프데미지의 발생 등 목적하는 물성을 달성하기 어려울 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 도 4와 같은 반도체용 비전도성 접착필름을 제조할 수도 있는데, 도 4는 박리기재(21), 박리기재(21) 상에 형성된 이형필름(11) 또는 UV 또는 Non UV 이형층(11)과 그 위에 형성된 접착제층(2) 및 시트기재(1)를 포함하고 있다. 상기 이형필름은 시트기재(1)와 접착제층(2) 사이의 박리가 용이해져 반도체 웨이퍼의 취급성을 향상시킬 수 있다.
이러한 비전도성 접착필름의 제조방법은 먼저, 접착제층(2)으로 본 발명에 따른 비전도성 접착필름용 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트필름 등의 이형필름상에 도포하고 소정의 온도에서 건조 후에, 폴리에스테르시트 등의 박리기재(21)를 상기 건조된 접착제층(2)상에 라미네이트한 후, 이형필름 및 접착제층(2) 측만을 하프 컷함으로써, 이형필름 및 접착제층(2)을 반도체용 웨이퍼와 거의 동일한 형상, 예를 들면 원형모양으로 할 수있다. 이 경우, 이형필름, 접착제층(2) 및 박리기재(21)로 구성되는 접착필름이 얻어지고 이형필름 상에 시트기재(1)를 적층함으로써, 도 3과 같은 비전도성 접착필름을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명은 본 발명에 따른 반도체용 비전도성 접착필름을 포함하여 경화된 반도체 적층체를 포함한다.
상기 반도체 적층체는 반도체용 비전도성 접착필름과 반도체용 웨이퍼를 포함하며, 다이싱되어 있는지 여부는 불문한다.
구체적으로 도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 반도체 적층체의 단면모식도로써, 반도체용 웨이퍼(30)의 기능면(30a)에 비전도성 접착필름(10)의 접착제층(2)이 접하도록 비전도성 접착필름(10)이 적층되어 있다. 상기 반도체용 웨이퍼(30)의 기능면(30a)에는 땜납범프(미도시)가 형성되어 있을 수 있다.
상기와 같은 반도체 적층체는 다이싱공정을 거쳐 개개의 반도체 소자로 절단 분리(개편화)한 후, 엑스팬딩(expanding), 개편화한 반도체 소자의 픽업을 거쳐 기판상에 탑재되고 이후 접착제층(2)을 가열함을 통해 경화시켜 반도체 소자가 기판상에 적층된 반도체 장치로 제조될 수 있다.
또한, 다른 일구현예로써, 상기 기판상에 적층된 반도체 소자(제1 소자) 상에 또 다른 본 발명에 따른 반도체 적층체(반도체 소자, 제2 소자)를 입체적으로 적층시켜 반도체 장치를 구현할 수도 있다. 상기 제1 소자와 제2 소자 각각의 기능면과 그 이면은 본딩 와이어를 통해 연결될 수 있으나 전기신호의 전달거리를 짧게 함으로써 응답속도를 향상시키기 위해 각 소자의 두께방향으로 관통하는 도체부가 형성될 수 있으며 이를 통해 각 소자의 기능면과 이면 사이에서의 전기신호를 교환하는 것이 가능할 수 있다. 또한, 상기 제1 소자와 제2 소자는 납땜범프를 통해 전기적으로 접속될 수 있고, 제1소자와 제2 소자 사이에는 제1 소자 또는 제2 소자 중 어느 한 개의 소자에 포함되어 있는 비전도성 접착필름의 접착제층이 위치할 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
먼저, 열경화부로 제1열경화부 에폭시성분(고상, 지환족계, EHPE3150, DAICEL사) 100 중량부에 대하여 제2열경화부로 관능기로 비닐기를 포함하는 2관능성 아크릴성분(M200, 미원스페셜티케미컬)를 100 중량부 투입하였다. 상기 에폭시성분 및 아크릴성분 중량 총합 100 중량부 기준으로 열가소성부로 에폭시기를 포함하는 아크릴 단량체로 2,3-에폭시프로필 메타크릴레이트(2,3-epoxypropyl methacrylate)를 공중합체 내 25중량%로 포함하는 중량평균 분자량이 약70만인 아크릴공중합체(KW197CHM, 네가미사)를30중량부 및 용제로서 메틸에틸케톤을 상기 에폭시성분 및 아크릴성분 중량 총합 100 중량부 기준으로 10중량부를 투입한 후 교반기를 사용하여 혼합하였다. 상기 혼합물에 상기 에폭시성분 100 중량부 기준으로 경화제로 산무수물 경화제(B4500, DIC사) 60중량부, 경화촉진제로 이미다졸계(2PZ-CN, Shikoku사) 5.7 중량부 투입하였다. 또한, 상기 아크릴성분 100 중량부 기준하여 아크릴 경화제(Perbutyl-Z, 제조사)를 2중량부 투입하였다. 또한, 상기 에폭시성분 및 아크릴성분 중량 총합 100 중량부 기준으로 무기충전제로 입경 100nm의 구상 실리카(SGSO100, 석경AT사) 123 중량부, 실란커플링제로(KBM403, 신에츠사) 4.0 중량부를 투입하고 2시간 동안 상온에서 교반하여 비전도성 접착필름용 조성물을 얻었다. 상기 조성물을 공극직경이 10㎛ 캡슐 필터를 이용하여 필터링 후, 두께가 38㎛인 기재필름(SG31, SKC)에 콤마코터를 이용하여 도포하고, 100℃ 5분간 건조하여 메틸에틸케톤이 제거된 두께 20㎛의 하기 표 1과 같은 비전도성 접착필름을 얻었다.
<실시예 2 내지 12>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1 내지 표 3과 같이 비전도성 접착필름용 조성물의 조성비 등을 변경하여 하기 표 1 내지 표 3과 같은 비전도성 접착필름을 얻었다.
<비교예 1 내지 2>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 4와 같이 비전도성 접착필름용 조성물의 조성비 등을 변경하여 하기 표 4와 같은 비전도성 접착필름을 얻었다.
<실험예 1>
실시예 및 비교예를 통해 제조된 비전도성 접착필름에 대해 하기 물성을 측정하여 표 1 내지 4에 나타내었다.
1. 유리전이 온도 및 ΔT 측정
유리전이온도 및 ΔT 는 시차열분석기(DSC)를 이용하여 측정하였다.
이‹š, ΔT는 시차열분석기(DSC)를 이용하여 측정(조건: 30 ~ 300(10℃/min))하였으며, Peak Temperature에서 Onset Temperature를 뺀 값을 ΔT 값으로 판단하였다.
2. 용융점도 측정
비전도성 접착필름을 600㎛ 두께, 2.0㎝×2.0㎝로 샘플링하여 레오미터(Rheometer)를 이용하여, 50 ~ 200(10℃/min)으로 측정하였다. 한편, 측정값의 가장 낮은 수치의 점도값을 최저 용융점도로 판단하였다.
3. 상온 택(tack) 평가
비전도성 접착 필름을 3㎝×3㎝ 크기로 시료를 채취하여 프로브텍(Probe Tack) 측정장비를 이용하여 tack 측정을 하였으며, 이 때 프로브(probe)의 직경은 5㎜이며, 측정 조건은 load 200g·f의 힘으로 10초 동안 유지한 후 10㎜/sec로 풀링(pulling)하여 택(tack) 측정을 하였다.
이 때, 택(tack) 결과가 10g·f 이상이면 택(tack)이 과다하여 공정성에 문제가 있다고 판단하여 × 표시하였고 10g·f 이하이면 공정성에 있어 문제가 없다 판단하여 ○표시하였다.
<실험예 2>
실시예 및 비교예를 통해 제조된 비전도성 접착필름을을 직경이 8인치이고, 두께가500㎛인양면에 Sn/Ag 재질의 범프(높이 60 μm, 피치 150 μm)를 갖는 실리콘 웨이퍼의 제1면(기판 및 반도체 소자가 접속되는면)에 비전도성 접착필름 중 접착제층(도 1의 2)이 맞닿게 한 후 진공 라미네이터를 이용하여 라미네이트 속도 0.1 mm/min, 압력 0.3 Mpa, 온도 70℃의 조건으로 합지하여 비전도성 접착필름이 접착된 반도체 웨이퍼를 제조하였다. 이후 제조된 비전도성 접착필름이 접착된 반도체 웨이퍼에 대하여 보이드 발생여부를 측정 후 표 1 내지 4에 나타내었다.
보이드(void) 발생여부는 구체적으로 광학현미경으로 표면을 관찰하고, 보이드가 없는 경우 ×, 보이드가 발생한 경우 ○로 표시하였다.
<실험예 3>
실시예 및 비교예를 통해 제조된 비전도성 접착필름을을 이용하여 실험예 1의 절차에 의해 제조된 비전도성 부착된 반도체 웨이퍼에 대해 하기의 절차에 따라 다이싱 공정 후 디라미네이션(delamination)이 발생했는지 여부를 확인하여 하기 표 1 내지 표 4에 나타내었다.
상기 디라미네이션 평가방법은 비전도성 접착필름의 부착력을 평가하기 위해 다이싱 공정을 마치고 픽업되기 전의 반도체 웨이퍼를 광학현미경으로 표면 관찰하고, 디라미네이션이 없는 경우 ×, 디라미네이션이 발생한 경우 ○로 표시하였다.
<실험예 4>
실시예 및 비교예를 통해 제조된 비전도성 접착필름을을 이용하여 실험예 2의 절차에 의해 제조된 비전도성 부착된 반도체 웨이퍼에 대해 실험예 3의 절차에 따라 다이싱 공정 후 다이싱된 비전도성 접착필름이 접착된 반도체 웨이퍼를 픽업하여 Sn/Ag 소재로 되어 있는 솔더가 형성된 에폭시 소재의 두께 0.195 mm인 회로기판에 플립 칩 본더를 이용하여 위치맞춤을 실시한 후에 접합온도을 250℃ 및 접합압력 40 N으로 가한 후 3초, 8초 또는 13초간 본딩시간을 각각 다르게 열압착하여 반도체 장치를 제조하였다. 제조된 반도체 장치에 대하여 하기 물성을 평가하여 하기 표 1 내지 표 4에 나타내었다.
1. 범프 접합성
제조된 반도체 장치를 크로스 섹션(cross-section)하여 범프 접합성을 확인하였으며, 범프 10개당 조인트 불량이 없는 경우 ×, 조인트 불량 2개 미만인 경우 △, 조인트 불량이 2개 이상인 경우 ○로 표시하였다.
2. 칩 본딩 후 보이드 발생여부
반도체 장치를 초음파 탐상 장치(SAT)로 관찰하여 보이드가 없는 경우 ×, 보이드가 발생한 경우 ○로 표시하였다.
3. 범프 데미지 발생여부
본딩시간 3초에서 광학현미경으로 표면을 관찰하고, 범프 데미지가 없는 경우 ×, 범프 데미지가 발생한 경우 ○로 표시하였다.
Figure 112016041211987-pat00001
Figure 112016041211987-pat00002
Figure 112016041211987-pat00003
상기 표 1내지 3에서 확인할 수 있듯이,
제2열경화부의 아크릴성분 이 본 발명의 바람직한 범위 미만으로 포함된 실시예 2의 경우 상온에서의 택키는 문제가 없었으나 경화속도가 실시예 1보다 저하되어 본딩시간 8초에도 범프접합에 불량이 있었으며, 8 ~ 13초 사이의 본딩시간을 소요해야 범프접합성 및 보이드에 문제가 발생하지 않아 본딩시간이 8초를 초과하여 현저히 연장된 것을 확인할 수 있다. 또한, 멜팅구간이 다소 연장된 것으로 확인되어 레진플로우의 발생우려가 있음을 예상할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 범위를 초과하여 제2열경화부의 아크릴 성분이 구비된 실시예 5의 경우 상온 택키가 현저히 증가하고, 본딩 후 범프데미지가 발생했음을 확인할 수 있다. 이는 경화속도가 과도하여 빠른 경화에 따라 범프접합시 가해지는 압력으로 범프에 데미지가 발생한 것으로 예상할 수 있다.
이에 반하여 본 발명의 바람직한 아크릴성분의 함량을 만족하는 실시예 1, 3, 4의 경우 실시예 2, 4에 비하여 모든 물성에서 우수한 것을 확인할 수 있다.
한편, 실시예 6의 경우 에폭시성분으로 성상이 액상인 성분을 사용함에 따라서 상온택키가 좋지 않음을 확인할 수 있다. 또한, 본딩 후 범프데미지도 발생했음을 확인할 수 있다. 또한, 에폭시의 성상이 반고상인 실시예 7의 경우 상온택 및 경화속도가 저하된 것을 확인할 수 있다.
또한, 에폭시 및 제1경화성분의 성상이 모두 액상인 실시예 8인 경우 상온택이 발생하여 공정성에 문제가 있고, 반도체 웨이퍼 합지후 범프보이드가 발생했음을 확인할 수 있고, 경화속도도 현저히 저하된 것을 확인할 수 있다.
또한, 에폭시 성상이 고상인 경우에도 제1경화성분에 액상을 혼합한 실시예 9 역시 실시예 8보다는 경화속도가 상승되었으나 상온택의 문제 및 경화속도의 저하문제는 실시예 1에 비하여 현저한 것을 확인할 수 있다.
또한, 아크릴성분의 관능기수가 1개인 실시예 10의 경우 경화속도가 실시예 1보다 저하된 것을 확인할 수 있다.
또한, 제2경화성분의 반감기온도가 100℃ 미만인 실시예 11의 경우 다이싱 공정 후 디라미네이션이 발생한 것을 확인할 수 있고, 범프데미지도 발생한 것을 확인할 수 있다.
한편, 제2경화부를 불포함하는 비교예 1은 실시예 1보다 경화속도가 현저히 저하된 것을 확인할 수 있고, 멜팅구간이 길어서 레진플로우가 발생할 우려가 크다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 2의 경우 제1열경화부를 포함하고 있지 않아서 경화속도가 빠르나 그 정도가 과하여 경화조절이 어려움에 따라서 범프데미지도 발생한 것을 확인할 수 있고, 상온 택키도 발생한 것을 확인할 수 있다.

Claims (16)

  1. 에폭시 성분을 포함하는 제1 열경화부 및 아크릴 성분을 포함하는 제2열경화부를 포함하고, 상기 아크릴 성분은 에폭시 성분 100 중량부에 대하여 70 ~ 120 중량부로 포함되는 열경화성부; 및 열가소성부;를 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 성분은 글리시딜에테르형 에폭시 성분, 글리시딜 아민형 에폭시 성분, 글리시딜에스테르형 에폭시 성분, 나프탈렌계 에폭시 성분 및 지환족계 에폭시 성분 중 1 종 이상을 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴 성분은 비닐기를 2개 이상 포함하는 다관능성 아크릴모노머를 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성부는 에폭시기를 포함하는 아크릴 단량체를 포함하여 공중합된 아크릴 공중합체를 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2열경화부는 10시간 반감기 온도가 100℃ 이상인 제2경화성분을 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열경화성부의 에폭시성분 및 아크릴성분 중량 총합 100 중량부에 대해 열가소성 수지가 30 ~ 100 중량부 포함되는 비전도성 접착필름용 조성물.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 성분은 성상이 고상인 에폭시 성분을 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1열경화부는 성상이 25℃에서 고상인 제1경화성분을 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 에폭시 성분은 성상이 25℃에서 액상인 에폭시 성분을 불포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제2열경화부는 아크릴 성분 100 중량부에 대하여 제2경화성분을 1 ~ 20중량부로 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 제1열경화부의 에폭시성분 및 제2경화부의 아크릴 성분 중량 총합 100 중량부에 대해 무기충전제를 50 ~ 150 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연성이 향상된 비전도성 접착필름용 조성물.
  13. 제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 비전도성 접착필름용 조성물을 포함하는 비전도성 접착필름.
  14. 제1항 내지 제6항 및 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 비전도성 접착필름용 조성물이 건조된 접착층; 및
    상기 접착층의 적어도 일면에 형성된 이형부재;를 포함하는 비전도성 접착필름.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 접착층은 하기 수학식 1에 따른 멜팅구간이 90℃ 이하인 비전도성 접착필름:
    [수학식 1]
    멜팅구간(ΔT) = TA(℃)- TB(℃)
    상기 TA 는 용융점도가 80,000 Pa·S일 때 온도(℃)이고, 상기 TB는 용융점도가 20,000 Pa·S일 때 온도(℃)임.
  16. 제14항에 따른 비전도성 접착필름이 포함되어 열경화된 반도체 적층체.
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