KR101773711B1 - 비전도성 접착필름용 조성물 및 비전도성 접착필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 25℃에서 액상인 제1 에폭시 수지(A), 25℃에서 고상인 제2 에폭시 수지(B), 페녹시 수지(C), 경화제(D) 및 열산발생제(E)를 포함하고, 상기 25℃에서 액상인 제1 에폭시 수지(A)의 함량이 전체 성분의 총 중량을 기준으로 45 내지 55중량%인 비전도성 접착필름용 조성물 및 이로 형성되는 접착제층을 포함하는 비전도성 접착필름을 제공한다. 본 발명에 따른 비전도성 접착필름은 우수한 접착 강도를 가지고 웨이퍼-수준 공정 적용시에 깨끗한 다이싱 에지를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 소자에 적용된 후 우수한 전기적 특성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

비전도성 접착필름용 조성물 및 비전도성 접착필름{Composition for Nonconductive Adhesive Film and Nonconductive Adhesive Film}

본 발명은 비전도성 접착필름용 조성물 및 비전도성 접착필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 접착 강도를 가지고 웨이퍼-수준 공정 적용시에 깨끗한 다이싱 에지를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 소자에 적용된 후 우수한 전기적 특성 및 신뢰성을 확보한 비전도성 접착필름용 조성물 및 이를 이용한 비전도성 접착필름에 관한 것이다.

전자 패키징 기술은 최종전자 제품의 성능, 크기, 가격 및 신뢰성 등을 결정하는 매우 중요한 기술이다. 칩을 기판에 실장하는 기술 중의 하나인 플립 칩(Flip Chip) 방식의 전자 패키징 기술은 현재 스마트카드(Smart Cards), LCD, PDP 등의 디스플레이 패키징(Display Packaging), 컴퓨터, 휴대용 전화기, 통신시스템 등에 그 활용 범위를 넓혀 가고 있다.

플립 칩 방식은 반도체 칩의 전극 패드와 리드 프레임의 내부 리드를 금선 와이어를 통해 전기적으로 연결시키는 기존의 와이어 본딩 방식과는 달리, 반도체 칩과 같은 전자소자에 배치된 전극과 인쇄회로기판의 접속단자를 직접 연결시키는 본딩 기술이다.

플립 칩 방식의 본딩 기술을 이용한 패키징 방법 중의 하나가 비전도성 필름(nonconductive film, NCF)을 이용하는 것이다. 비전도성 필름은 언더필(underfill) 기능이 부가된 접착필름이다. 이러한 비전도성 접착필름은 라미네이션(lamination)을 통해 반도체 개별 칩에 적용한 후 플립 칩 본더(flip chip bonder)를 사용하여 열압착에 의해 기판(substrate)에 본딩시킬 수 있다. 이를 단일 칩 본딩 공정이라 한다. 또 다른 방식으로서, 비전도성 접착필름을 라미네이션을 통해 웨이퍼 상에 적용한 후 다이싱(dicing) 공정을 통해 개별화된 칩으로 잘라낸 다음 플립 칩 본더를 사용하여 열압착에 의해 기판에 본딩시킬 수 있다. 이를 웨이퍼-수준 공정(wafer-level process)이라 한다.

상기 비전도성 접착필름은 플럭스(flux)의 잔존 및 기포의 잔존(void trap) 문제를 해결할 수 있으며, 공정 단계를 간소화할 수 있는 장점을 갖는다.

그러나, 비전도성 접착필름을 이용한 웨이퍼-수준 공정을 수행하는 경우 웨이퍼를 개별 칩으로 다이싱하는 도중 비전도성 접착필름이 디라미네이션(delamination)되거나 끌리는 현상(dragging)이 발생할 수 있다.

한편, 종래 비전도성 필름은 일반적으로 수지 성분과 함께 실리카 입자와 같은 충진제를 포함한다. 이러한 충진제는 비전도성 필름에 일정한 강도와 안정성을 부여하는 역할을 하여 비전도성 필름의 신뢰성, 나아가 플립 칩 본딩 구조의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 이러한 충진제는 플립칩 본딩시 수지 성분과 달리 잘 밀려나지 않아 결국 금속 범프와 금속 패드 사이에 일부가 잔류할 수 있다. 이는 결과적으로 칩과 기판간의 물리적 및/또는 전기적 접속 불량의 원인이 될 수 있으며 전자소자의 전기적 특성에도 영향을 미칠 수 있다.

이에, 웨이퍼-수준 공정 적용시에 깨끗한 다이싱 에지를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 충진제 없이도 우수한 접착 강도를 가지고 소자 적용시 우수한 전기적 특성과 신뢰성을 확보한 비전도성 접착필름의 개발이 요구된다.

대한민국 등록특허 제10-1376190호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 한 목적은 우수한 접착 강도를 가지고 웨이퍼-수준 공정 적용시에 깨끗한 다이싱 에지를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 소자에 적용된 후 우수한 전기적 특성 및 신뢰성을 확보한 비전도성 접착필름용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 비전도성 접착필름용 조성물로 형성되는 접착제층을 포함하는 비전도성 접착필름을 제공하는 것이다.

한편으로, 본 발명은 25℃에서 액상인 제1 에폭시 수지(A), 25℃에서 고상인 제2 에폭시 수지(B), 페녹시 수지(C), 경화제(D) 및 열산발생제(E)를 포함하고, 상기 25℃에서 액상인 제1 에폭시 수지(A)의 함량이 전체 성분의 총 중량을 기준으로 45 내지 55중량%인 비전도성 접착필름용 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 비전도성 접착필름용 조성물은 경화촉진제를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 비전도성 접착필름용 조성물은 전체 성분의 총 중량을 기준으로, 상기 제1 에폭시 수지(A)의 함량은 45 내지 55중량%이고, 제2 에폭시 수지(B)의 함량은 10 내지 20중량%이고, 페녹시 수지(C)의 함량은 25 내지 35중량%일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 에폭시 수지(A)는 연화점이 10℃ 이하인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 에폭시 수지(B)는 연화점이 30℃ 이상인 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 페녹시 수지(C)는 50 내지 200℃의 유리전이온도를 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열산발생제(F)는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.

[화학식 1]

상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C₁-C₆의 알킬기, C₂-C₆의 알케닐기, C₂-C₆의 알키닐기, C₃-C₁₀의 사이클로알킬기 또는 아릴기이다.

다른 한편으로, 본 발명은 상기 비전도성 접착필름용 조성물로 형성되는 접착제층을 포함하는 비전도성 접착필름을 제공한다.

본 발명에 따른 비전도성 접착필름용 조성물은 25℃에서 액상인 제1 에폭시 수지(A), 25℃에서 고상인 제2 에폭시 수지(B), 페녹시 수지(C), 경화제(D) 및 열산발생제(E)를 포함하고, 상기 25℃에서 액상인 제1 에폭시 수지(A)의 함량이 전체 성분의 총 중량을 기준으로 45 내지 55중량%로 조절됨으로써 우수한 접착 강도를 가지고 웨이퍼-수준 공정 적용시에 깨끗한 다이싱 에지를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 소자에 적용된 후 우수한 전기적 특성 및 신뢰성을 확보한 비전도성 접착필름을 제공할 수 있다.

도 1은 실시예 1 및 비교예 1 내지 2의 비전도성 접착필름을 대상으로 한 접착강도 평가 결과를 나타낸다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1 내지 2의 비전도성 접착필름을 대상으로 한 연신특성 평가 결과를 나타낸다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1 내지 2의 비전도성 접착필름을 대상으로 한 웨이퍼다이싱 평가 결과를 나타낸다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시형태는 25℃에서 액상인 제1 에폭시 수지(A), 25℃에서 고상인 제2 에폭시 수지(B), 페녹시 수지(C), 경화제(D) 및 열산발생제(E)를 포함하고, 상기 25℃에서 액상인 제1 에폭시 수지(A)의 함량이 전체 성분의 총 중량을 기준으로 45 내지 55중량%인 비전도성 접착필름용 조성물에 관한 것이다.

제1 에폭시 수지(A)

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제1 에폭시 수지(A)는 25℃에서 성상이 액상인 수지로서, 필름에 점착성(tackiness)을 부여하며 접착 강도(adhesion strength) 및 연신특성(elongation)의 정도를 결정하는 성분이다.

상기 제1 에폭시 수지(A)는 연화점이 10℃ 이하, 예를 들어 1 내지 10℃인 것일 수 있다.

상기 제1 에폭시 수지(A)는 25℃에서 그 성상이 액상이면 구체적인 에폭시 수지 종류는 특별히 한정되지 않는다. 이러한 액상 에폭시 수지에 대한 비제한적 예로서, 비스페놀A형 액상 에폭시 수지, 비스페놀F형 액상 에폭시 수지, 3관능성 이상의 다관능성 액상 에폭시 수지, 고무 변성 액상 에폭시 수지, 우레탄 변성 액상 에폭시 수지, 아크릴 변성 액상 에폭시 수지 및 감광성 액상 에폭시 수지가 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 제1 에폭시 수지(A)는 에폭시 당량이 100 내지 1500g/eq, 구체적으로 150 내지 800g/eq, 더욱 구체적으로 150 내지 400g/eq일 수 있다. 상기 범위에서 경화물의 접착성이 우수하고, 유리전이온도를 유지하며, 우수한 내열성을 가질 수 있다.

상기 제1 에폭시 수지(A)는 중량평균분자량이 100 내지 1,000 g/mol 인 것일 수 있다. 상기 범위에서 흐름성이 뛰어난 장점이 있다.

상기 제1 에폭시 수지(A)의 시판 제품의 예로는 YD-128, YD-128A, YD-128H, YD-127, YD-115, YD-114(이상, 국도화학) 등이 있다.

상기 제1 에폭시 수지(A)의 함량은 비전도성 접착필름용 조성물의 전체 성분의 총 중량을 기준으로 45 내지 55중량%, 예를 들어 48 내지 53 중량%일 수 있다. 상기 제1 에폭시 수지(A)의 함량이 45 중량% 미만인 경우 다이싱 도중 필름이 디라미네이션되거나 접착 강도가 저하될 수 있으며, 55 중량% 초과인 경우 다이싱 도중 필름이 끌리는 현상이 발생하거나 접착 강도가 저하될 수 있다.

제2 에폭시 수지(B)

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제2 에폭시 수지(B)는 25℃에서 성상이 고상인 수지로서, 필름에 강도(toughness) 및 성형성(film formability)을 부여하는 성분이다.

상기 제2 에폭시 수지(B)는 연화점이 30℃ 이상, 예를 들어 40 내지 200℃, 더욱 구체적으로 70 내지 160℃인 것일 수 있다.

상기 제2 에폭시 수지(B)는 25℃에서 그 성상이 고상이면 구체적인 에폭시 수지 종류는 특별히 한정되지 않는다. 이러한 고상 에폭시 수지에 대한 비제한적 예로서, 비스페놀계 고상 에폭시, 페놀 노볼락(phenol novolac)계 고상 에폭시, o-크레졸 노볼락(o-cresol novolac)계 고상 에폭시, 비스페놀 노볼락계 고상 에폭시, 다관능 고상 에폭시, 아민계 고상 에폭시, 복소환 함유 고상 에폭시, 치환형 고상 에폭시, 나프톨계 고상 에폭시 등이 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 제2 에폭시 수지(B)의 시판 제품의 예로는 비스페놀계 고상 에폭시로 YD-017H, YD-020, YD020-L, YD-014, YD-014ER, YD-013K, YD-019K, YD-019, YD-017R, YD-017, YD-012, YD-011H, YD-011S, YD-011, YDF-2004, YDF-2001(이상, 국도화학) 등이 있고, 페놀 노볼락계 고상 에폭시로 체피코트 152, 에피코트 154(이상, 유카 쉘 에폭시 주식회사), EPPN-201(일본화약주식회사), DN-483(다우케미컬), YDPN-641, YDPN-638A80, YDPN-638, YDPN-637, YDPN-644, YDPN-631(이상, 국도화학) 등이 있고, o-크레졸 노볼락계 고상 에폭시로 YDCN-500-1P, YDCN-500-2P, YDCN-500-4P, YDCN-500-5P, YDCN-500-7P, YDCN-500-8P, YDCN-500-10P, YDCN-500-80P, YDCN-500-80PCA60, YDCN-500-80PBC60, YDCN-500-90P, YDCN-500-90PA75(이상, 국도화학), EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1012, EOCN-1025, EOCN-1027(이상, 일본화약주식회사), YDCN-701, YDCN-702, YDCN-703, YDCN-704(이상, 독도화학주식회사), 에피클론 N-665-EXP(대일본 잉크화학) 등이 있고, 비스페놀 노볼락계 고상 에폭시로 KBPN-110, KBPN-120, KBPN-115(이상, 국도화학) 등이 있고, 다관능 고상 에폭시로 Epon 1031S(유카 쉘 에폭시 주식회사), 아랄디이토 0163(시바스페샬리티케미칼주식회사), 데타콜 EX-611, 데타콜 EX-614, 데타콜 EX-614B, 데타콜 EX-622, 데타콜 EX-512, 데타콜 EX-521, 데타콜 EX-421, 데타콜 EX-411, 데타콜 EX-321(이상, 나가섭씨온도화성 주식회사), EP-5200R, KD-1012, EP-5100R, KD-1011, KDT-4400A70, KDT-4400, YH-434L, YH-434, YH-300(이상, 국도화학) 등이 있으며, 아민계 고상 에폭시로 에피코트 604(유카 쉘 에폭시 주식회사), YH-434(독도화학주식회사), TETRAD-X, TETRAD-C(이상, 미쓰비시가스화학 주식회사), ELM-120(스미토모화학주식회사) 등이 있고, 복소환 함유 고상 에폭시로 PT-810(시바스페샬리티케미칼주식회사) 등이 있고, 치환형 고상 에폭시로 ERL-4234, ERL-4299, ERL-4221, ERL-4206(이상, UCC사) 등이 있고, 나프톨계 고상 에폭시로 에피클론 HP-4032, 에피클론 HP-4032D, 에피클론 HP-4700, 에피클론 4701(이상, 대일본 잉크화학) 등이 있고, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 제2 에폭시 수지(B)의 함량은 비전도성 접착필름용 조성물의 전체 성분의 총 중량을 기준으로 10 내지 20중량%, 예를 들어 12 내지 17중량%일 수 있다. 상기 제2 에폭시 수지(B)의 함량이 10중량% 미만인 경우 필름의 상온 점착성이 증가하게 되어 다이싱 중에 끌리는 단점이 있을 수 있고, 20중량% 초과인 경우 필름이 딱딱해져 웨이퍼 다이싱 중에 디라미네이션되는 단점이 있을 수 있다.

페녹시 수지(C)

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 페녹시 수지(C)는 B-stage의 필름, 즉 상온(25℃)에서 경화가 일어나지 않은 고체 상태의 필름을 형성하기 위한 성분이다.

상기 페녹시 수지(C)는 50 내지 200℃, 예를 들어 90 내지 150℃의 유리전이온도(Tg)를 갖는 것일 수 있다.

상기 페녹시 수지(C)는 중량평균분자량이 10,000 g/mol 이상, 예를 들어 100,000 내지 2,000,000g/mol일 수 있다.

상기 페녹시 수지(C)는 하기 화학식 2의 화합물을 포함할 수 있다:

[화학식 2]

상기 식에서, R₁ 내지 R₈은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, C₁-C₁₀의 알킬기, C₅-C₂₀의 사이클로알킬기, 아릴기 또는 니트로기이고,

R₉ 내지 R₁₄는 각각 독립적으로 수소 또는 히드록시기이고,

R₉ 내지 R₁₄ 중 적어도 하나 이상은 히드록시기이고,

X₁은 단일결합 또는 C₁-C₅의 알킬렌기이고,

Z는 히드록시기 또는 에폭시기이고,

n은 30-400의 정수이다.

본 명세서에서 사용되는 C₁-C₁₀의 알킬기는 탄소수 1 내지 10개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 1가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-노닐, n-데실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 C₅-C₂₀의 사이클로알킬기는 탄소수 5 내지 20개로 구성된 단순 또는 융합 고리형 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 아릴기는 아로메틱기와 헤테로아로메틱기 및 그들의 부분적으로 환원된 유도체를 모두 포함한다. 상기 아로메틱기는 5원 내지 15원의 단순 또는 융합 고리형이며, 헤테로아로메틱기는 산소, 황 또는 질소를 하나 이상 포함하는 아로메틱기를 의미한다. 대표적인 아릴기의 예로는 페닐, 나프틸, 피리디닐(pyridinyl), 푸라닐(furanyl), 티오페닐(thiophenyl), 인돌릴(indolyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 이미다졸리닐(imidazolinyl), 옥사졸릴(oxazolyl), 티아졸릴(thiazolyl), 테트라히드로나프틸 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 C₁-C₅의 알킬렌기는 탄소수 1 내지 5개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 2가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 페녹시 수지(C)의 시판 제품의 예로는 YP-50, YP-50EK35, YP-55, YP-70(이상, 국도화학) 등이 있다.

상기 페녹시 수지(C)의 함량은 비전도성 접착필름용 조성물의 전체 성분의 총 중량을 기준으로 25 내지 40중량%, 예를 들어 27 내지 35중량%일 수 있다. 상기 페녹시 수지(C)의 함량이 25중량% 미만인 경우 필름이 형성되는데 어려움이 있고 또한 다이싱 중에 필름의 버(burr)가 발생되는 단점이 있을 수 있고, 40중량% 초과인 경우 필름이 딱딱해져 필름과 웨이퍼의 라미네이션 공정에서 잘 붙지 않는 단점과 웨이퍼 다이싱 중에 디라미네이션되는 단점이 있을 수 있다.

경화제(D)

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 경화제(D)는 경화조건의 온도에서 상기 제1 에폭시 수지(A) 및 제2 에폭시 수지(B)를 경화시킬 수 있는 성분이다.

상기 경화제(D)는 경화조건의 온도에서 에폭시 수지를 경화시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 경화제(D)에 대한 비제한적 예로는, 디시안디아미드(dicyandiamide), 이미다졸, BF₃-아민 착체, 구아니딘 유도체 등의 잠재성 경화제, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민 등의 지방족 아민류, 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐술폰, 아조메틸페놀 등의 방향족 아민류, 페놀노볼락 수지, 오르토크레졸노볼락 수지, 나프톨노볼락 수지, 페놀아랄킬 수지 등의 다가 히드록시 화합물 및 이들의 변성물, 무수 프탈산, 무수 말레산, 무수 헥사히드로프탈산, 무수 피로멜리트산 등의 산무수물계 경화제 등이 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

특히, 다관능이고 당량적으로 첨가량이 소량일 수 있는 디시안디아미드와 같은 잠재성 경화제가 사용될 수 있으며, 이러한 경화제를 사용함으로써 본 발명의 비전도성 접착필름용 조성물을 이용하여 필름을 제조할 경우 경화 이전에는 상온에서 유연하고 취급성이 양호한 필름을 얻을 수 있다.

상기 경화제(D)는 에폭시 수지와의 당량비가 0.8 내지 1.5가 되도록 사용할 수 있으며, 특히 1.0 내지 1.4가 되도록 사용할 수 있다. 경화제의 사용량이 상기 범위를 벗어나면 미반응 에폭시 수지나 경화제가 잔류하게 되어 고온에서 열화되어 신뢰성이 저하될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 접착필름용 조성물은 경화촉진제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 경화촉진제는 경화속도나 경화물의 물성 등을 조절하는 역할을 하는 성분이다.

상기 경화촉진제는 경화조건의 온도에서 접착제 조성물의 경화시간을 단축시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 특히, 접착필름의 제조 온도 조건에서는 반응성이 낮고, 경화온도 범위에서는 반응성이 높은 경화촉진제를 사용할 수 있다. 이러한 경화촉진제에 대한 비제한적 예로는, 이미다졸계 경화촉진제, 3차 아민계 경화촉진제, 유기 포스핀계 경화촉진제, 요소 유도체계 경화촉진제 등이 있으며, 구체적으로 상기 이미다졸계 경화촉진제로는 2-메틸이미다졸, 2,4-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물 등을 예로 들 수 있고, 상기 3차 아민계 경화촉진제로는 트리에틸아민, 벤질디메틸아민, 메틸벤질디메틸아민, 2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7 등을 예로 들 수 있으며, 상기 유기 포스핀계 경화촉진제는 트리페닐포스핀, 트리메틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 트리(p-메틸페닐)포스핀, 트리(노닐페닐)포스핀 등을 예로 들 수 있고, 상기 요소 유도체계 경화촉진제는 N-4-클로로페닐-N',N'-디메틸요소(monuron) 등을 예로 들 수 있다. 이들 경화촉진제들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 경화촉진제의 함량은 비전도성 접착필름용 조성물의 전체 성분의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 1중량%, 예를 들어 0.002 내지 0.6중량%일 수 있다. 경화촉진제의 함량이 0.001중량% 미만인 경우 경화공정에서 충분한 경화도를 얻을 수 없을 수 있고, 1 중량% 초과인 경우 경화공정시 발생되는 열에 의해 일부 부반응이 발생될 수 있다.

열산발생제 (E)

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 열산발생제(E)는 패키징시 공기 중에 노출되는 금속 표면, 특히 금속 솔더(solder)의 산화를 방지하는 역할을 하는 성분이다.

상기 열산발생제(E)는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.

[화학식 1]

상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C₁-C₆의 알킬기, C₂-C₆의 알케닐기, C₂-C₆의 알키닐기, C₃-C₁₀의 사이클로알킬기 또는 아릴기이다.

본 명세서에서 사용되는 C₁-C₆의 알킬기는 탄소수 1 내지 6개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 1가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 C₂-C₆의 알케닐기는 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 탄소수 2 내지 6개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 에틸렌일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 C₂-C₆의 알키닐기는 하나 이상의 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 탄소수 2 내지 6개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소를 의미하며, 아세틸렌일, 프로핀일, 부틴일 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 C₃-C₁₀의 사이클로알킬기는 탄소수 3 내지 10개로 구성된 단순 또는 융합 고리형 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 열산발생제(E)의 시판 제품의 예로는 TAG-2713s(킹 인더스트리스) 등이 있다.

상기 열산발생제(E)의 함량은 비전도성 접착필름용 조성물의 전체 성분의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 10중량%, 예를 들어 1 내지 5중량%일 수 있다. 열산발생제(E)의 함량이 0.5중량% 미만인 경우 열산발생제의 효과가 미미할 수 있고, 10 중량% 초과인 경우 필름의 접착 강도가 저하될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 접착필름용 조성물은 상기한 성분들 이외에 비전도성 접착필름용 조성물에 통상적으로 사용되는 성분들, 예컨대, 아세톤, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 에틸아세테이트 등의 용제, 점착증진제, 커플링제, 대전방지제, 밀착력 증진제, 젖음성 향상제, 레벨링 증진제 등을 적절한 양으로 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 비전도성 접착필름용 조성물의 제조방법에는 특별한 제한이 없으며, 통상의 비전도성 접착필름용 조성물 제조용 장비를 사용하여 통상의 공정으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 비전도성 접착필름용 조성물의 성분들을 볼밀, 비드밀, 3롤 밀(3Roll mill), 바스켓 밀(Basket mill), 디노 밀(Dyno mill), 플레너터리(Planetary) 등의 혼합장비를 사용하여 실온 내지 적절히 승온된 온도에서 분산 및 혼합함으로써 본 발명의 비전도성 접착필름용 조성물을 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는 상술한 비전도성 접착필름용 조성물로 형성되는 접착제층을 포함하는 비전도성 접착필름에 관한 것이다.

본 발명에 따른 비전도성 접착필름은 상기 본 발명의 비전도성 접착필름용 조성물로 형성되는 접착제층 외에 필름구성상 필요에 따라 하나 이상의 기재(필름)층［이형(필름)층 또는 보호(필름)층이라고도 함］을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 비전도성 접착필름은 기재층 + 접착제층; 기재층 + 접착제층 + 기재층과 같은 층 구성을 가질 수 있다.

본 발명의 비전도성 접착필름에 포함 가능한 기재층 재질에는 특별한 제한이 없으며, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리올레핀계 또는 폴리비닐클로라이드계 물질과 같이 비전도성 접착필름의 기재필름으로서 통상 사용 가능한 것들을 활용할 수 있다.

본 발명의 비전도성 접착필름의 상기 접착제층 두께는 1 내지 100㎛, 특히 5 내지 50㎛일 수 있다. 접착제층 두께가 1㎛ 미만인 경우 접착필름의 제막성이 불량해질 수 있으며, 100㎛ 초과인 경우 필름의 잔류 용제량이 남아 있어 신뢰성에 문제가 발생할 수 있고 두께 균일성이 떨어지는 단점이 있을 수 있다.

본 발명의 비전도성 접착필름의 제조방법에는 특별한 제한이 없으며, 통상의 비전도성 접착필름 제조용 장비를 사용하여 통상의 공정으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 비전도성 접착필름용 조성물을, 필요에 따라 희석이 가능한 유기용제로 희석하여 도막제조가 용이한 적정 농도로 믹싱한 후 기재필름에 도포, 건조하는 방식으로 비전도성 접착필름을 제조할 수 있다. 상기 도포, 건조 방식으로는 바 코팅, 그라비아 코팅, 콤마 롤 코팅, 롤 리버스 코팅, 롤 나이퍼 코팅, 다이 코팅, 립 코팅 등 도막을 형성시킬 수 있는 방법이면 어떤 방식이든 제한 없이 사용 가능하다.

이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.

실시예 1 및 비교예 1 내지 2: 비전도성 접착필름용 조성물 및 비전도성 접착필름의 제조

하기 기재된 방법으로 비전도성 접착필름용 조성물 및 비전도성 접착필름을 제조하였다.

먼저, 하기 표 1에 제시한 바와 같은 조성으로 비전도성 접착필름용 조성물의 각 성분을 혼합한 후(단위: 중량%), 희석 용제인 메틸에틸케톤에 희석하고 2일 동안 볼밀링하여 접착제층 형성용 용액을 제조하였다.

상기 용액을 이형 필름으로서 화이트 폴리이미드 필름 상에 콤마 롤을 이용하여 도포한 후, 건조 오븐에서 85℃에서 3분 동안 건조시켜 용제를 휘발시킴으로써 접착제층을 형성하여, 접착제층 두께가 20㎜인 B-스테이지의 비전도성 접착필름을 제조하였다.

	제1 에폭시 수지(A)	제2 에폭시 수지(B)	페녹시 수지(C)	경화제(D)	경화촉진제(D-1)	열산발생제(E)
실시예1	50	15	29	3.5	0.5	2
비교예1	35	30	29	3.5	0.5	2
비교예2	60	5	29	3.5	0.5	2

제1 에폭시 수지(A): YD-128(비스페놀A형 액상 에폭시 수지, 국도화학)

제2 에폭시 수지(B): YDCN-500-90P(o-크레졸 노볼락계 고상 에폭시 수지, 국도화학)

페녹시 수지(C): YP-50(국도화학)

경화제(D): 디시안디아미드

경화촉진제(D-1): N-4-클로로페닐-N',N'-디메틸요소(monuron)

열산발생제(E): TAG-2713s(킹 인더스트리스)

실험예 1: 접착강도 평가

상기 실시예 및 비교예에서 수득한 각 필름을 720㎛ 웨이퍼(#2300 그라인딩 처리한 웨이퍼)에 80℃에서 40 Psi로 1분 동안 가압 압착하고, 20분 후, 다이 전단 테스트 장비(Die shear testing machine)를 사용하여 0.2 ㎜/min 조건으로 접착강도를 평가하였다.

실험예 2: 연신특성 평가

상기 실시예 및 비교예의 각 필름에 대한 연신특성(elongation, mm)을 수평 UTM(Universal testing machine)을 사용하여 5 ㎜/s의 조건으로 평가하였다.

실험예 3: 웨이퍼 다이싱 평가

다이싱 평가는 필름을 웨이퍼 상에 라미네이션시킨 후 다이싱하는 공정을 수행할 때 깨끗한 다이싱 면이 형성되는지 여부를 평가하였다.

먼저, 상기 실시예 및 비교예의 각 필름을 720㎛ 웨이퍼(#2300 그라인딩 처리한 웨이퍼)에 80℃에서 60 N으로 1분 동안 가압 압착하여 필름이 라미네이션된 웨이퍼를 얻었다. 상기 필름이 라미네이션된 웨이퍼를 다이아몬드 블레이드 다이싱 톱(dicing saw)을 이용하여20,000 rpm, 25 ㎜/s, 풀-컷(Full-cut)으로 다이싱을 수행하고 다이싱 면을 관찰하였다.

실험예 4: 전기적 특성 평가

10㎛ 두께의 Cu 필라(pillar)와 10㎛ 두께의 Sn-Ag 마이크로범프를 720㎛ 웨이퍼(#2300 그라인딩 처리한 웨이퍼) 상에 전기도금(electroplating)으로 형성시켰다. 상기 범프가 형성된 웨이퍼의 일면에 상기 실시예 및 비교예의 각 필름을 80℃에서 60 N으로 1분 동안 가압 압착하고, 다이아몬드 블레이드 다이싱 톱(dicing saw)을 이용하여 20,000 rpm, 25 ㎜/s, 풀-컷(Full-cut)으로 다이싱을 수행하여 상부 칩(본딩 칩)을 얻었다.

한편, 또 다른 720㎛ 웨이퍼(#2300 그라인딩 처리한 웨이퍼) 상에 Cu 및 Au 금속 패드를 전기증착시켜 기판 칩을 제조하였다.

상기 상부 칩(6 mm × 6 mm)과 기판 칩(13 mm × 13 mm)을 플립 칩 본더를 이용하여 배열하고 열압착시켜 본딩시켰다. 본딩시 온도는 250℃로 하고 압력은 60N으로 하였다.

상기와 같이 얻은 소자의 데이지 체인 저항(daisy chain resistance) 및 범프 접촉 저항(bump contact resistance)을 2 포인트 프로브와 4 포인트 프로브로 측정하였다.

실험예 5: 신뢰성 평가

상기 실험예 4에서 얻은 각각의 실시예 및 비교예의 필름별 전자소자에 대해 HTST(High Temp. Storage Test, 150℃) 및 고온/고습 테스트(85℃/85%RH)를 1000 시간까지 수행하였다. 상기 HTST 및 고온/고습 테스트는 데이지 체인 저항의 측정을 통해 데이지 체인 저항의 변화가 없는 경우 우수로 평가하고, 데이지 체인 저항이 기존 값 대비 200% 수준 이상으로 증가한 경우 나쁨으로 평가하였다.

상기와 같은 평가 방법으로 얻어진 결과를 하기 표 2에 정리하였다.

	접착강도 (Kn/㎠)	연신특성 (mm)	웨이퍼 다이싱 평가	데이지 체인 저항(W)	범프 접촉저항 (mW)	HTST	고온/고습 테스트
실시예1	0.31	0.27	깨끗함	12	3	우수	우수
비교예1	0.16	0.17	디라미네이션 발생	12	3	나쁨	나쁨
비교예2	0.13	0.91	끌림 현상 발생	12	3	나쁨	나쁨

실시예 1 및 비교예 1 내지 2의 필름을 대상으로 한 접착강도, 연신특성, 웨이퍼 다이싱 평가 결과를 각각 도 1 내지 도 3에 나타내었다.

상기 표 2의 전체적인 결과에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 비전도성 접착필름은 우수한 접착 강도를 가지고 웨이퍼-수준 공정 적용시에 깨끗한 다이싱 에지를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 소자에 적용된 후 우수한 전기적 특성 및 신뢰성을 갖는 것을 확인하였다. 반면, 비교예 1 내지 2의 비전도성 접착필름은 접착강도, 전기적 특성 및 신뢰성이 떨어지고, 특히 다이싱시 디라미네이션이나 끌림 현상이 발생하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 도 1 내지 도 3을 통해서도 확인할 수 있다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (8)

1. 25℃에서 액상인 제1 에폭시 수지(A), 25℃에서 고상인 제2 에폭시 수지(B), 페녹시 수지(C), 경화제(D) 및 열산발생제(E)를 포함하고, 전체 성분의 총 중량을 기준으로, 상기 제1 에폭시 수지(A)의 함량은 45 내지 55중량%이고, 제2 에폭시 수지(B)의 함량은 10 내지 20중량%인 비전도성 접착필름용 조성물.
2. 제1항에 있어서, 경화촉진제를 추가로 포함하는 비전도성 접착필름용 조성물.
3. 제1항에 있어서, 전체 성분의 총 중량을 기준으로, 상기 페녹시 수지(C)의 함량은 25 내지 35중량%인 비전도성 접착필름용 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 에폭시 수지(A)는 연화점이 10℃ 이하인 비전도성 접착필름용 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 에폭시 수지(B)는 연화점이 30℃ 이상인 비전도성 접착필름용 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 페녹시 수지(C)는 50 내지 200℃의 유리전이온도를 갖는 것인 비전도성 접착필름용 조성물.
7. 제1항에 있어서, 상기 열산발생제(E)는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 비전도성 접착필름용 조성물:
   [화학식 1]
   

   

   
   상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 C₁-C₆의 알킬기, C₂-C₆의 알케닐기, C₂-C₆의 알키닐기, C₃-C₁₀의 사이클로알킬기 또는 아릴기이다.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 비전도성 접착필름용 조성물로 형성되는 접착제층을 포함하는 비전도성 접착필름.

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