KR102048320B1

KR102048320B1 - 인쇄회로기판 및 ic 패키지용 수지 조성물, 및 이를 이용한 제품

Info

Publication number: KR102048320B1
Application number: KR1020180109017A
Authority: KR
Inventors: 정형미; 김기석; 이화영; 심지혜
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2020-01-08
Also published as: TWI688603B; KR20190129664A; TW201946968A

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 및 IC 패키지용 수지 조성물, 및 이를 이용한 제품에 관한 것이다.

Description

인쇄회로기판 및 IC 패키지용 수지 조성물, 및 이를 이용한 제품{Resin composition for printed circuit board and IC package, and product using the same}

전자기기의 고기능화, 고용량화 및 슬림화 추세에 따라, 전자기기의 인쇄회로기판도 박판화 및 미세패턴의 구현뿐 아니라, 기판 내 다양한 기능이 추가적으로 요구되어지고 있다.

이에 기존 V-press를 이용하여 구리 포일(copper foil)과 PPG를 일괄 적층하는 공법을 대신하여 절연필름을 라미네이션(lamination) 한 후 미세회로를 형성하는 공법으로 변화되고 있다.

이러한 새로운 공법의 도입을 위해서는 기존에 사용되고 있는 절연재료와는 차별화된 도금층과의 밀착력이 매우 우수한 신개념의 절연재료 개발이 요구되어진다. 특히 낙하 신뢰성 등 가혹한 환경에서의 신뢰성을 확보하기 위해서는 배선재료와의 밀착력이 향상되어야 한다. 이를 위해 필-강도(Peel-strength)가 우수한 절연재료가 요구된다.

또한, 인쇄회로기판을 기반으로 한 패널레벨패키지(Panel level package, PLP)에서 빌드업 소재를 후면 재배선층(ReDistribution Layer, RDL) 및 몰드 소재로 다양하게 사용하고 있으므로 PCB 및 PKG의 신뢰성을 확보할 수 있는 절연용 조성물에 대한 기술개발이 필요하다.

본 발명에 대한 배경기술로 대한민국 공개특허 제10-2018-0046849호(공개일자 2018.05.09)에는 인쇄회로기판용 감광성 절연필름에 대해 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 신뢰성, 열적 안정성 및 기계적 강도가 향상되고 배선층과의 밀착력이 개선된 인쇄회로기판 및/또는 IC 패키지용 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 포함하여, 신뢰성, 열적 안정성 및 기계적 강도가 향상되고 배선층과의 밀착력이 개선된 빌드업용 절연필름 또는 몰드 절연필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 포함하여, 신뢰성, 열적 안정성 및 기계적 강도가 향상된 인쇄회로기판 및/또는 IC 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.

일 측면에 따르면, 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, (a) 비스페놀 A형 에폭시수지 5 내지 20 중량부, 크레졸노볼락 에폭시수지 30 내지 60 중량부, 인계 난연 에폭시수지 20 내지 35 중량부, 및 고무변성형 에폭시수지 5 내지 30 중량부를 포함하는, 복합 에폭시계 수지; (b) 아미노 트리아진계 경화제; (c) 경화촉진제; (d) 무기충전제; 및 (e) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, 표면개선제 0.01 내지 5 중량부를 포함하는, 수지 조성물이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물은 인쇄회로기판 또는 IC 패키지용일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 복합 에폭시계 수지는, 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, (a) 비스페놀 A형 에폭시수지 5 내지 15 중량부, 크레졸노볼락 에폭시수지 50 내지 60 중량부, 인계 난연 에폭시수지 25 내지 35 중량부, 및 고무변성형 에폭시수지 5 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 비스페놀 A형 에폭시수지의 평균 에폭시수지 당량이 100 내지 700 g/eq일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 크레졸노볼락 에폭시수지의 평균 에폭시수지 당량이 100 내지 600 g/eq일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 인계 난연 에폭시수지의 평균 에폭시수지 당량이 400 내지 800 g/eq일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 고무변성형 에폭시수지의 평균 에폭시수지 당량이 100 내지 500 g/eq일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 아미노 트리아진계 경화제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지의 에폭시기의 혼합 당량에 대하여 0.2 내지 1.5 당량비로 포함될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 경화촉진제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 무기충전제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물은 소포제 및 점도증강제 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

다른 측면에 따르면, 상기 수지 조성물을 포함하는, 절연필름이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 절연필름은 100㎛ 이하의 두께를 가진 빌드업용 절연필름일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 절연필름은 100㎛ 이상의 두께를 가진 몰드 필름일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 절연필름은 인쇄회로기판의 빌드업층, 패널레벨패키지(Panel level package, PLP)의 몰드층 또는 재배선층(Redistribution Layer, RDL)에 적용될 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 절연필름을 포함하는 제품이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 제품은 인쇄회로기판 또는 IC 패키지일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 흡습율이 낮아 신뢰성이 우수하고, 열적 안정성 및 기계적 강도가 향상되고 배선층과의 밀착력이 개선된 인쇄회로기판 및/또는 IC 패키지용 수지 조성물을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물을 이용하여, 신뢰성, 열적 안정성 및 기계적 강도가 향상되고 배선층과의 밀착력이 개선된 빌드업용 절연필름 또는 몰드 절연필름을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물을 이용하여, 신뢰성, 열적 안정성 및 기계적 강도가 향상된 인쇄회로기판 또는 IC 패키지를 제공할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 절연필름을 이용하여 상대적으로 저렴한 설비의 사용이 가능하고, 공정시간을 단축하고, 기판 및 패키지의 생산용량을 효과적으로 증가시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 절연필름은 대면적 패키징에 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 조성물을 포함하는 패키지의 모식도이다. A는 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 조성물로 제조된 절연필름이 구비되는 부분을 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 수지 조성물 중 고무변성형 에폭시수지의 함량에 따른 절연필름의 인장강도 및 연신율의 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 수지 조성물 중 고무변성형 에폭시수지의 함량에 따른 절연필름의 필 강도의 변화를 나타낸 것이다.
도 4는 수지 조성물 중 아미노 트리아진계 경화제의 함량에 따른 절연필름의 흡습율 및 CTE의 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 수지 조성물 중 경화촉진제의 종류 및 함량에 따른 최저 점도를 나타낸 것이다.
도 6a 내지 도 6e는 수지 조성물 중 표면개선제의 함량에 따른 코팅 상태를 나타낸 사진이다.
도 7a 내지 도 7c는 수지 조성물 중 표면개선제의 함량에 따른 코팅 상태를 나타낸 사진이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

A. 수지 조성물

본 발명의 대표적인 구현예에 따른 인쇄회로기판 및/또는 IC 패키지용 수지 조성물은 복합 에폭시계 수지 100중량부에 대하여, (a) 비스페놀 A형 에폭시수지 5 내지 20 중량부, 크레졸노볼락 에폭시수지 30 내지 60 중량부, 인계 난연 에폭시수지 20 내지 35 중량부, 및 고무변성형 에폭시수지 5 내지 30 중량부를 포함하는, 복합 에폭시계 수지; (b) 아미노 트리아진계 경화제; (c) 경화촉진제; (d) 무기충전제; 및 (e) 표면개선제 0.01 내지 5 중량부를 포함한다.

(a) 복합 에폭시계 수지

비스페놀 A형 에폭시수지

복합 에폭시계 수지 중 비스페놀 A형 에폭시수지의 평균 에폭시 수지의 당량은 이에 한정하는 것은 아니나, 100 내지 700 g/eq일 수 있다. 상기 평균 에폭시수지 당량이 100 g/eq 미만이면 원하는 물성을 나타내기 어려울 수 있고, 700 g/eq을 초과하면 용매에 녹기 어려우며, 융점이 너무 높아질 수 있다.

또한, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부일 수 있다. 비스페놀 A형 에폭시 수지의 함량이 5 중량부 미만이면 배선재료와의 밀착력이 저하될 수 있고, 함량이 20 중량부를 초과할 경우, 열적 안정성 및 전기적 특성이 저하될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부가 적합할 수 있다.

크레졸노볼락 에폭시수지

복합 에폭시계 수지는 열적 안정성을 향상시키고, 내열성이 높은 경화물을 제공하기 위하여, 크레졸노볼락 에폭시수지를 포함한다. 상기 복합 에폭시계 수지 중 크레졸노볼락 에폭시수지의 평균 에폭시수지 당량은 이에 한정하는 것은 아니나, 100 내지 600 g/eq이 적합할 수 있다.

크레졸노볼락 에폭시수지의 함량은 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 60 중량부일 수 있다. 상기 크레졸노볼락 에폭시수지의 함량이 30 중량부 미만이면 원하는 물성을 얻기 어려울 수 있고, 함량이 60 중량부를 초과하면 오히려 전기적 또는 기계적 성질이 저하될 수 있다. 상기 크레졸노볼락 에폭시수지의 함량은 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 60 중량부, 40 내지 60 중량부, 50 내지 60 중량부일 수 있고, 50 내지 60 중량부가 적합할 수 있다.

인계 난연 에폭시수지

복합 에폭시계 수지는 난연성이 높은 경화물을 제공하기 위하여, 인계 난연 에폭시 수지를 포함한다. 상기 인계 난연 에폭시 수지는 이에 한정하는 것은 아니나, 평균 에폭시 수지 당량이 400 내지 800 g/eq인 것이 적합할 수 있다. 평균 에폭시 수지의 당량이 400 g/eq 미만이면 원하는 물성을 나타내기 어려울 수 있고, 800 g/eq 초과시 용매에 용해되기 어려울 뿐 아니나, 융점이 매우 높아질 수 있다.

인계 난연 에폭시 수지는 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 35 중량부 일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 인계 난연 에폭시 수지의 함량이 20 중량부 미만이면, 절연필름 내의 적합한 난연성을 부여하기 어렵고, 함량이 35 중량부를 초과할 경우, 기계적 강도가 저하될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 인계 난연 에폭시 수지는 20 내지 35 중량부, 25 내지 35 중량부가 적합할 수 있다.

고무변성형 에폭시수지

복합 에폭시계 수지는 고무변성형 에폭시수지를 포함한다. 상기 고무변성형 에폭시 함량이 증가함에 따라, 경화 후 필름의 기계적 물성과 밀착력에 영향을 줄 수 있다.

상기 고무변성형 에폭시수지는 이에 한정하는 것은 아니나, 평균 에폭시수지의 당량이 100 내지 500 g/eq이 적합할 수 있다. 평균 에폭시 수지 당량이 100 g/eq미만이면 원하는 물성을 나타내기 어려울 수 있고, 500 g/eq을 초과하면 용매에 녹기 어렵고 융점이 높아져 제어하기 어려울 수 있다.

복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 고무변성형 에폭시수지는 5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 고무변성형 에폭시 수지의 함량이 5 중량부 미만이면 절연필름의 기계적 안정성을 얻기 어렵고, 절연재료가 적용된 회로기판을 형성하기에 적합하지 않을 수 있다. 고무변성형 에폭시수지의 함량이 증가함에 따라 경화 후 필름의 인장강도(tensile strength), 연신율(elongation) 및 밀착력이 향상될 수 있으나, 30 중량부 초과 함유 시 밀착력 개선 효과가 크지 않을 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 고무변성형 에폭시수지는 5 내지 30 중량부, 5 내지 25 중량부, 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있고, 5 내지 20 중량부가 더 적합할 수 있다.

(b) 경화제

본원의 수지 조성물에 포함되는 경화제는 열팽창계수(CTE) 특성 및 경화밀도를 향상시키기 위하여 아미노 트리아진계 경화제를 사용할 수 있다. 본원에서는 종래 노볼락 경화제 사용시에 대비하여 기능기(functional group)이 많은 아미노 트리아진계 경화제를 사용하여, CTE를 낮추면서 흡습율을 제어할 수 있다.

상기 경화제는 이에 한정하는 것은 아니나, 상기 복합 에폭시계 수지의 에폭시기의 혼합 당량에 대하여 0.2 내지 1.5 당량비로 혼합될 수 있고, 0.2 내지 1.0 당량이 적합할 수 있고, 0.2 내지 0.8 당량이 더 적합할 수 있다. 목표 CTE 40ppm/℃를 만족하며 흡습율이 상승하지 않는 0.6 당량을 최적으로 선정할 수 있다. 상기 경화제의 당량비가 0.2 미만이면 조성물의 난연성이 저하될 수 있고, 1.5 초과이면 배선층과의 접착성이 저하되고 저장 안정성이 저하될 수 있다.

(c) 경화촉진제

본원의 수지 조성물에 포함되는 경화촉진제는 이에 한정하는 것은 아니나, 이미다졸계 화합물이 적합할 수 있고, 예를 들면, 2-에틸-4메틸 이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-알킬 이미다졸, 2-페닐 이미다졸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.

상기 경화촉진제는 이에 한정하는 것은 아니나, 상기 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 경화물의 최저 점도를 1,000 Pa·s 이하로 유지할 수 있어 공정 진행시 흐름성을 유발하므로 공정성을 향상시킬 수 있다.

경화촉진제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 경화속도가 현저하게 저하될 수 있고, 함량이 1 중량부를 초과하면 경화가 급속하게 일어나 원하는 물성을 얻기 어려울 수 있다.

(d) 무기충전제

본원의 수지 조성물에 포함되는 무기충전제는 이에 한정하는 것은 아니나, 바륨 티아튬 옥사이드(barium tiatanum oxide), 바륨 스트론튬 티타네이트(barium strontium titanate), 타타늄 옥사이드(titanium oxide), 리드 지르코늄 티타네이트(lead zirconium titanate), 리드 란타늄 지르코네이트 티타네이트(lead lanthanium zirconate titanate), 리드 마그네슘 니오베이트-리드 티아타네이트(lead magnesium niobate-lead tiatanate), 은, 니켈, 니켈-코팅 폴리머 스페어(nickel-coated polymer sphere), 금-코팅 폴리머 스페어(gold-coated polymer sphere), 틴 솔더(tinsolder), 그라파이트(graphite), 탄탈륨 니티드(tantalum nitides), 메탈 실리콘 니트라이드(metal siliconnitride), 카본블랙, 실리카, 크레이(clay), 알루미늄(aluminum), 및 알루미늄 보레이트(aluminum borate)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.

상기 무기충전제는 이에 한정하는 것은 아니나, 상기 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 무기충전제의 함량이 20 중량부 미만이면 원하는 기계적 물성의 향상을 기대하기 어려울 수 있고, 함량이 50 중량부를 초과하면 상분리가 일어날 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 무기충전제는 30 내지 45 중량부로 포함되는 것이 적합할 수 있다.

또한, 상기 무기충전제는 실란 커플링제로 표면 처리된 것이 더 적합할 수 있고, 서로 다른 크기와 형상의 충전제는 포함하는 것이 더 적합할 수 있다. 이에 한정하는 것은 아니나, 상기 실란 커플링제로는 아미노계, 에폭시계, 아크릴계, 비닐계 등의 다양한 종류가 제한 없이 사용될 수 있다

(e) 표면개선제

본원의 수지 조성물에 포함되는 표면개선제는 이에 한정하는 것은 아니나, 암모늄 계열, 아민계열, 이민계열, 아미드계열의 화합물 또는 이의 혼합물 중에서 선택될 수 있다. 상기 표면개선제는 상기 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 표면개선제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 수지 조성물이 캐리어 필름(Carrier Film) 또는 기판에 코팅될 때 표면의 디웨팅(Dewetting)이 발생될 수 있다. 또한, 5 중량부 초과이면 코팅 필름의 딤플(dimple)이 형성되며, 휘발성 저 분자물질에 의한 신뢰성 평가 시 계면 들뜸이 발생할 수 있다.

표면개선제는 이에 한정되는 것은 아니나, 폴리에테르 폴리디메틸실록산계 (Polyether modified dimethylpolysiloxane)이 적합할 수 있고, 예를 들어, BYK-345, BYK-348, BYK-346, BYK-UV3510, BYK-332, BYK-337 등을 들 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 실시예에서는 BYK-337를 사용하였다.

이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 수지 조성물의 코팅 및 필름화를 위하여, 본원의 수지 조성물은 비점이 다른 이종의 용매를 사용하며, 소포제 및 점도증강제 중 1종 이상을 포함하여 필름 형성을 용이하게 할 수 있다.

(f) 소포제

본원의 수지 조성물에 포함되는 소포제는 거품 발생을 억제하는 역할을 하며, 분산효과를 주어 흡습성을 높이는 역할을 한다. 거품을 발생할 경우, 그 거품이 기판 등에 묻어 이물성 불량을 유발하게 되는데 상기와 같은 소포제를 사용함으로써, 이러한 불량을 방지할 수 있다. 상기 소포제는 이에 한정하는 것은 아니나, 실리콘계, 비실리콘 폴리머계 등이 사용될 수 있다.

상기 소포제는 상기 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 소포제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 배선재료와의 밀착력 및 연신율이 저하될 수 있고, 함량이 5 중량부를 초과하면 원하는 기계적 물성을 얻기 어려울 수 있다.

(g) 점도증강제

고점도 절연 조성물을 형성하기 위하여 본원의 수지 조정물은 점도증강제를 포함할 수 있다. 상기 점도증강제는 무기 및/또는 유기 점도증강제로부터 선택될 수 있다.

상기 유기 점도증강제는 우레아 변성 폴리아마이드계, 왁스로, 요변성 수지, 셀룰로오스 에테르, 전분, 천연 히드로콜로이드, 합성 바이오폴리머, 폴리아크릴레이트, 알칼리-활성화 아크릴산 에멀젼, 지방산 알칸 아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

상기 무기 점도증강제는 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 비정질 실리카, 층상 실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 점도증강제는 실리카 등의 무기 점도증강제로부터 선택될 수 있다. 상기 실리카는 수지 조성물의 특성을 저해하지 않으면서도 침강을 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 점도증강제는 이에 한정하는 것은 아니나, 상기 복합에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 점도증강제의 함량이 0.01 중량부 미만이면 배선재료와의 밀착력이 저하될 수 있고, 함량이 5 중량부를 초과하면 원하는 기계적 물성을 얻기 어려울 수 있다.

(h) 용매

본원의 수지 조성물을 이용하여 코팅 및 필름 형성을 용이하게 하기 위하여, 비점이 다른 이종의 용매를 사용할 수 있다. 상기 수지 조성물은 2-메톡시 에탄올, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸렌 클로라이드(MC), 데메틸 포름 아마이드(DMF), 메틸셀로솔브(MCS) 등의 혼합용매에 용해시켜 사용할 수 있다.

B. 절연필름

본원의 수지 조성물을 이용하여 흡습성, 신뢰성, 열적 안정성 및 기계적 특성이 개선된 절연필름을 제조할 수 있다.

상기 절연필름은 인쇄회로기판의 빌드업층, PLP의 몰드층 및 후면 RDL에 적용될 수 있다.

상기 절연필름은 100㎛ 이하의 두께를 가진 빌드업용 절연필름일 수 있다. 이 경우, 본원의 표면개선제를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 100㎛ 이하의 두께의 필름을 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 상기 절연필름은 100㎛ 이상의 두께를 가진 몰드 필름일 수 있다. 이 경우, 본원의 표면개선제, 소포제, 및 점도증강제를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 100㎛ 이상의 두께의 필름을 용이하게 제조할 수 있다.

상기 절연필름의 최저점도(min. viscosity)는 1,000 Pa·s 이하일 수 있다(도 5). 이에 의해 절연필름을 이용한 기판 등의 제작 시 가공의 용이성을 확보할 수 있다.

C. 패키지

본원의 절연필름을 이용하여 흡습성, 신뢰성, 열적 안정성 및 기계적 특성이 개선된 인쇄회로기판 및 IC 패키지가 제공할 수 있다. 구체적으로, 본원의 절연필름은 인쇄회로기판의 빌드업층, PLP의 몰드 필름 및 후면 RDL에 활용될 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용한 예만을 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

실시예 1

수지 조성물의 제조

비스페놀 A형 에폭시수지(국도화학, YD011), 크레졸 노볼락 에폭시수지(국도화학, YDCN), 인계 에폭시 수지(국도화학, KDP550), 고무변성형 에폭시수지(TRUKTOL, Polydis 3616)를 포함하는 복합 에폭시계 수지와 아미노 트리아진계 경화제 (GUN EI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD, PS-6313), 및 경화촉진제를 포함하여 실시예 1의 수지 조성물을 제조하였다.

보다 구체적으로 살펴보면, 아미노 트리아진계 경화제는 상기 복합 에폭시계 수지의 0.6wt%로 하고, 300nm 내지 1.2㎛의 크기 분포를 가지는 구형의 실리카 슬러리를 첨가한 후, 300rpm에서 3시간 동안 교반하였다.

상기 혼합물에 경화촉진제 2E4MZ(2-에틸-4-메틸 이미다졸) 2.5g, 표면개선용 첨가제 BYK-337 92.89g 첨가하여 300rpm에서 1시간 추가 혼합 후 절연 수지 조성물을 제조하였다. 표 1에는 상기 절연 수지 조성물의 조성이 구체적으로 나타나 있다.

절연필름 및 경화물의 제조

상기 제조된 절연 수지 조성물을 PET 필름에 캐스팅하여 롤(roll)형태의 필름 제품으로 제조하였다. 제조된 제품을 405mm * 510mm의 크기로 약 100℃에서 라미네이션을 진행하였다. 라미네이션 후 약 110℃에서 30분간 경화시킨 후, 디스미어하여 조도를 형성한 후 전기도금 공정을 통하여 약 25㎛ 두께의 회로층을 형성하였다. 이 회로층을 190℃에서 1시간 경화하여 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 2

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 인계 난연 에폭시수지의 함량을 35중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 1

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 인계 난연 에폭시수지를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 2

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 인계 난연 에폭시수지의 함량을 15 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 3

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 고무변성형 에폭시수지의 함량을 5 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 4

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 고무변성형 에폭시수지의 함량을 15 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 5

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 고무변성형 에폭시수지의 함량을 30 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 3

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 고무변성형 에폭시수지를 첨가하지는 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 4

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 고무변성형 에폭시수지의 함량을 40 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 6

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 아미노 트리아진계 경화제를 복합 에폭시계 수지 총 함량 대비 0.2 당량으로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 7

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 아미노 트리아진계 경화제를 복합 에폭시계 수지 총 함량 대비 1.0 당량으로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 5

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 BPA 노볼락 수지 경화제(KBN4135)를 복합 에폭시계 수지 총 함량 대비 0.2 당량으로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 6

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 BPA 노볼락 수지 경화제(KBN4135)를 0.6 당량으로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 7

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 BPA 노볼락 수지 경화제(KBN4135)를 1.0 당량으로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 8

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 경화촉진제의 함량을 복합 에폭시계 수지 총 함량 대비 0.1 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 8

종래의 빌드업 필름(ABF Epoxy Film)을 이용하였다.

실시예 9

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 표면개선제의 함량을 복합 에폭시계 수지 총 함량 대비 0.1 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 10

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 표면개선제의 함량을 0.5 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 11

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 표면개선제의 함량을 1.0 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실시예 12

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 표면개선제의 함량을 5.0 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 9

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 표면개선제를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 10

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 표면개선제의 함량을 0.005 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

비교예 11

상기 실시예 1의 수지 조성물 중 표면개선제의 함량을 6 중량%로 첨가하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 과정으로 최종 경화물을 완성하였다.

실험예 1. 인계 난연 에폭시수지 함량에 따른 난연 시험

수지 조성물 중 인계 난연 에폭시수지 함량에 따른 난연 시험을 하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타난 바와 같이, 수지 조성물 중 인계 난연 에폭시수지의 함량이 20 중량% 이상인 실시예 1 및 실시예 2는 난연 시험에서 V-0로 적합한 것이 확인되었다. 이에 반해, 수지 조성물 중 인계 난연 에폭시수지의 함량이 15 중량% 이하인 비교예 1 및 2의 경우, 난연 시험에서 V-1로 부적합한 것으로 나타났다.

실험예 2. 고무변성형 에폭시수지의 함량에 따른 인장강도, 연신율 및 필 강도 측정

수지 조성물 중 고무변성형 에폭시수지의 함량을 달리하여 제조된 필름의 인장강도, 연신율 및 필 강도를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

하기 표 3, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 고무변성형 에폭시수지의 함량은 5 내지 30 중량% 범위 내에서 인장강도, 연신율, 및 필-강도가 우수한 것으로 나타났다.

실험예 3. 경화제의 종류 및 함량에 따른 흡습율(water absorption) 및 열팽창계수(CTE) 측정

하기와 같이, 본원에 의한 아미노 트리아진(aminotriazine)계 경화제와 종래 노볼락 경화제를 대비하여 흡습율 및 열팽창계수를 측정하고, 열팽창계수가 낮으면서 흡습율이 제어되는 조건을 설정하였다.

그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 나타난 바와 같이, 본원에 의한 아미노 트리아진계 경화제는 0.2 내지 1의 -OH 당량비를 가지는 경우(실시예 1, 실시예 6, 및 실시예 7)에 CTE가 낮으면서 흡습율이 제어될 수 있음을 확인하였다.

실험예 4. 신뢰성 평가 및 점도 측정 결과

디스미어 후 Cu 패턴과의 필-강도(Peel strength)를 측정하였다. 상기 실시예 1에 의한 경화물의 Cu 패턴과의 필-강도(Peel strength)는 0.898kgf/cm로 확인되었으며, 신뢰성 평가 결과 HAST 및 TC 신뢰성 기준을 모두 만족한 것으로 확인되었다. 하기 표 4에는 실시예 1에 따라 제조된 제품의 신뢰성 평가 결과가 나타나 있다.

또한, 절연필름의 공정성 평가를 위하여 점도계(ARES, TA Instrument)를 이용하여 본원의 실시예 1 및 실시예 8에 따른 절연필름의 점도를 측정한 결과 최저점도(min. viscosity)가 1,000 Pa·s 이하로 나타났다(도 5 참조). 이는 종래 빌드업 필름에 이용한 비교예 8의 최저 점도와 비교하면, 10배 이상의 차이를 보이며, 매우 낮은 수치인 것을 확인할 수 있었다.

실험예 5. 표면개선제의 함량에 따른 표면 코팅 시험

수지 조성물 중 표면개선제의 함량을 달리하여 표면 코팅 시험을 하였다. 그 결과를 도 6a 내지 도 7c에 나타내었다.

도 6a 내지 도 6e에 나타난 바와 같이, 수지 조성물 중 표면개선제의 함량을 0.1 내지 5 중량%로 하는 경우(실시예 9 내지 12)는 표면개선제가 포함되지 않은 비교예 9의 경우와 달리 표면 코팅이 매우 양호하게 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 도 7a에 나타난 바와 같이, 수지 조성물 중 표면개선제의 함량이 0.01 중량% 미만이면 습윤성(wettability)이 좋지 않아 조성물이 캐리어 필름(Carrier Film) 또는 기판에 코팅될 때 표면의 디웨팅(Dewetting)이 발생되었다.

도 7b에 나타난 바와 같이, 수지 조성물 중 표면개선제의 함량이 1.5 중량%인 실시예 1의 경우, 표면 코팅이 매우 양호하게 이루어졌다.

도 7c에 나타난 바와 같이, 표면개선제의 함량이 5 중량% 초과이면 코팅 필름의 딤플(dimple)이 형성되며, 습윤성을 조정하기 어렵고, 휘발성 저 분자물질에 의한 신뢰성 평가 시 계면 들뜸이 발생되었다.

한편, 본원에 의해 제조된 몰딩 재료는 흡습율이 낮아 Static humidity(85℃/85% RH 48hr후 Reflow 2회) 신뢰성이 우수한 것으로 확인되었다.

유전정접 특성(Df: Dissipation factor)은 0.003 tangent δ 미만으로 확인되었다.

상술한 바와 같이, 본원의 수지 조성물은 패키지 몰딩용으로 적합하며, 경화 후 함습도가 낮고 Cu에 대한 밀착력이 우수하여 패키지 몰딩 재료로 사용시 신뢰성이 우수하다. 또한, 유전정접 특성과 TC, 낙하(drop) 신뢰성 등 열적/기계적인 강도가 우수한 수지 조성물을 제공할 수 있다.

본원의 조성물을 이용하여 필름 타입 몰딩 재료 제작이 가능하며 기존 일반적인 절연재료 대비 매우 높은 두께로(>200㎛) 필름 형성이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 본원 수지 조성물을 기존 기판제조 공정에 활용할 수 있어, 외곽층에 빌드업 절연재료가 적용된 회로기판 또는 칩을 보호하는 패키지용 몰드 재료 또는 패키지 최외층을 보호하는 후면 코팅층(back side coating layer)으로 사용이 가능하며, 본원의 수지 조성물 적용시 우수한 신뢰성을 갖는 기판 및 패키지 제작이 가능하다.

한편, 과립 또는 액상 타입의 기존의 몰딩 재료 사용시에는 고가의 압축 몰딩(compression molding) 설비를 사용할 필요가 있고, 몰딩과 경화를 하나의 설비로 진행하기 때문에, 공정 시간이 많이 소요된다. 그러나 본 원에 의한 수지 조성물에 의해 제조된 필름 타입 몰딩 재료를 이용하면, 상대적으로 저렴한 라미네이션 설비 사용이 가능하고, 몰딩 후 컨벡션 오븐에서 따로 경화를 진행할 수 있어 공정 시간이 단축되고 최종 제품 생산능력을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다. 본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims

복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, (a) 비스페놀 A형 에폭시수지 5 내지 20 중량부, 크레졸노볼락 에폭시수지 30 내지 60 중량부, 인계 난연 에폭시수지 20 내지 35 중량부, 및 고무변성형 에폭시수지 5 내지 30 중량부를 포함하는, 복합 에폭시계 수지; (b) 아미노 트리아진계 경화제; (c) 경화촉진제; (d) 무기충전제; 및 (e) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, 표면개선제 0.01 내지 5 중량부를 포함하고,
상기 아미노 트리아진계 경화제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지의 에폭시기의 혼합 당량에 대하여 0.4 내지 1.0 당량비로 포함되고,
절연필름의 흡습율을 1.9% 이하이며 CTE를 40ppm/℃ 이하로 제어할 수 있는, 수지 조성물.
◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
인쇄회로기판 또는 IC 패키지용인, 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 복합 에폭시계 수지는 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, (a) 비스페놀 A형 에폭시수지 5 내지 15 중량부, 크레졸노볼락 에폭시수지 50 내지 60 중량부, 인계 난연 에폭시수지 25 내지 35 중량부, 및 고무변성형 에폭시수지 5 내지 20 중량부를 포함하는, 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 비스페놀 A형 에폭시수지의 평균 에폭시수지 당량이 100 내지 700 g/eq인, 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 크레졸노볼락 에폭시수지의 평균 에폭시수지 당량이 100 내지 600 g/eq인, 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 인계 난연 에폭시수지의 평균 에폭시수지 당량이 400 내지 800 g/eq인, 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 고무변성형 에폭시수지의 평균 에폭시수지 당량이 100 내지 500 g/eq인, 수지 조성물.
삭제
제1항에 있어서,
상기 경화촉진제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부로 포함되는, 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 무기충전제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 50 중량부로 포함되는, 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 수지 조성물은 소포제 및 점도증강제 중 1종 이상을 더 포함하는, 수지 조성물.
제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 수지 조성물을 포함하는, 절연필름.
◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제12항에 있어서,
상기 절연필름은 100㎛ 이하의 두께를 가진 빌드업용인, 절연필름.
◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제12항에 있어서,
상기 절연필름은 100㎛ 이상의 두께를 가진 몰드 필름인, 절연필름.
◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제12항에 있어서,
상기 절연필름은 인쇄회로기판의 빌드업층, 패널레벨패키지(Panel level package, PLP)의 몰드층 또는 재배선층(Redistribution Layer, RDL)에 적용되는, 절연필름.
◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제12항에 기재된 절연필름을 포함하는, 제품.
◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제16항에 있어서,
상기 제품은 인쇄회로기판 또는 IC 패키지인, 제품.