KR102051375B1 - 인쇄회로기판 및 ic 패키지용 수지 조성물, 및 이를 이용한 제품 - Google Patents

인쇄회로기판 및 ic 패키지용 수지 조성물, 및 이를 이용한 제품 Download PDF

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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}
본 발명은 인쇄회로기판 및 IC 패키지용 수지 조성물, 및 이를 이용한 제품에 관한 것이다.
전자산업의 급속한 디지털화, 네트워크화에 기반한 모바일화로 정보화 산업이 급격하게 성장하고 있는 가운데, 통신기기 및 모바일 기기의 고성능화에 대한 니즈도 점점 증가하고 있다. 또한 모바일 기기의 소형화 및 고성능화와 함께 다층 프린트 배선판 뿐만 아니라 이를 포함하는 패키지를 위한 재료의 고성능화도 함께 요구되어진다.
일반적으로 패키지용 몰딩 재료는 과립(Granule) 타입 또는 액상 타입이 주로 사용되고 있고 이를 이용하기 위해서는 고가의 압축 몰딩 설비가 필요하며 공정 진행 시간이 길어지는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 기존 인쇄회로용 절연재료와 같은 필름 타입의 몰딩 재료가 요구되어진다. 패키지용 몰딩 재료로 필름 타입 사용시 상대적으로 저렴한 진공 라미네이션(Lamination) 장비 활용이 가능하고 몰딩과 경화 공정을 분리하여 진행이 가능하기 때문에 공정 시간도 절감할 수 있다.
또한 인쇄회로기판을 기반으로 한 패널레벨패키지(Panel level package, PLP)에서는 빌드업 소재를 후면 재배선층(Redistribution Layer, RDL) 및 몰드 소재로 다양하게 활용이 가능하다.
따라서, PCB 및 PKG의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있고 두꺼운 필름 형성을 위한 절연용 조성물에 대한 기술개발이 필요하다.
본 발명에 대한 배경기술로 대한민국 공개특허 제10-2018-0046849(2018.05.09)호에는 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, (a) 비스페놀 A형 에폭시수지 5 내지 10 중량부, 나프탈렌 에폭시 수지 5 내지 10 중량부, 크레졸노볼락 에폭시수지 10 내지 40 중량부, 고무변성형 에폭시수지 10 초과 30 이하 중량부, 및 바이페닐 아랄킬 노볼락 수지 30 이상 50 미만 중량부를 포함하는, 복합 에폭시계 수지; (b) DCPD계(dicyclopentadiene type) 경화제, 및 바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제 및 자일록계 경화제를 포함하는 복합 경화제; (c) 경화촉진제; (d) 무기충전제; 및 (e) 증점제를 포함하는, 수지 조성물이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물은 (f) 열가소성 수지를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물은 인쇄회로기판 또는 IC 패키지용일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (b) 복합 경화제의 총 함량은 상기 복합 에폭시계 수지의 에폭시기의 혼합당량에 대하여 0.3 내지 1.5 당량비로 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (b) 복합 경화제 중 DCPD계: 바이페닐 아랄킬 노볼락계: 자일록계 경화제의 당량비 비율은 1:1:0.5 내지 1일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (b) 복합 경화제 중 DCPD계 경화제는 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (b) 복합 경화제 중 바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (b) 복합 경화제 중 자일록계 경화제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 (c) 경화촉진제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (d) 무기충전제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부로 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (f) 열가소성수지는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물은 표면조절제 및 소포제를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 수지 조성물을 포함하는 절연필름이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 절연필름은 인쇄회로기판의 빌드업층, 패널레벨패키지(Panel level package, PLP)의 몰드층 또는 재배선층(Redistribution Layer, RDL)에 적용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 절연필름은 200㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 절연필름은 경화 후 0.5 wt% 이하의 함습도를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 절연필름은 20 ppm/℃ 이하의 열팽창계수를 가질 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, 필름 캐스팅 시 두께 조절이 용이하고 200 ㎛ 이상의 두꺼운 절연 필름의 제작이 가능하며, 소형부터 대면적 제품까지 패키징에 이용 가능하다.
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 패키지 모식도이다. A는 본 발명의 실시예에 따른 수지 조성물로 제조된 절연필름이 구비되는 영역을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 조성물에서 증점제의 함량에 따른 점도 및 두께를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 열적 안정성 및 기계적 강도를 확인하기 위하여, 모듈의 신뢰성 평가 결과를 열사이클(Thermal cycle) 시험장치에서 1000 사이클 후, 대조구(Reference, a) 및 낮은 열팽창계수(CTE)를 가진 본 발명의 일 실시예 (b)를 비교하여 나타낸 것이다.
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 (a) 비스페놀 A형 에폭시수지 5 내지 10 중량부, 나프탈렌 에폭시 수지 5 내지 10 중량부, 크레졸노볼락 에폭시수지 10 내지 40 중량부, 고무변성형 에폭시수지 10 초과 30 이하 중량부, 및 바이페닐 아랄킬 노볼락 수지 30 이상 50 미만 중량부를 포함하는, 복합 에폭시계 수지; (b) DCPD계 경화제, 바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제 및 자일록계 경화제를 포함하는 복합 경화제; (c) 경화촉진제; (d) 열가소성수지 (e) 무기충전제; 및 (f) 증점제를 포함한다.
(a) 복합 에폭시계 수지
비스페놀 A 에폭시 수지 (DGEBF Type Epoxy Resin)
상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 복합 에폭시계 수지 중 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부일 수 있다. 비스페놀 A형 에폭시 수지의 함량이 5 중량부 미만이면 배선재료와의 밀착력이 저하될 수 있고, 함량이 10 중량부를 초과하면 열적 안정성 및 전기적 특성이 저하될 수 있다.
나프탈렌 에폭시 수지
복합 에폭시계 수지는 내열성 및 저열팽창특성, 흡습성이 낮은 경화물을 제공하기 위하여, 나프탈렌 에폭시 수지를 포함한다. 상기 복합 에폭시계 수지 중 나프탈렌 에폭시 수지는 복합 에폭시계 수지 총 중량에 대하여 5 내지 10 중량부일 수 있다. 나프탈렌 에폭시 수지가 5 중량부 미만이면 열적 안정성이 저하될 수 있고, 10 중량부 초과하면 열전도도나 내열적 특성에 문제가 생길 수 있다.
크레졸 노볼락 에폭시 수지
복합 에폭시계 수지는 열적 안정성을 향상시키고, 내열성 및 내습성이 높은 경화물을 제공하기 위하여, 크레졸 노볼락 에폭시 수지를 포함한다. 크레졸 노볼락 에폭시 수지의 함량은 복합 에폭시계 수지 총 중량에 대하여 10 내지 40 중량부일 수 있다. 상기 크레졸노볼락 에폭시 수지의 함량이 10 중량부 미만이면 원하는 물성을 나타내기 어렵고, 함량이 40 중량부를 초과하면 오히려 전기적 또는 기계적 특성이 저하될 수 있다.
고무변성형 에폭시 수지
복합 에폭시계 수지는 고무변성형 에폭시 수지를 포함한다. 상기 고무변성형 에폭시 수지는 복합 에폭시계 수지 총 중량에 대하여 10 초과 30 이하 중량부일 수 있다. 상기 고무변성형 에폭시 수지의 함량이 10 중량부 이하이면 절연필름의 기계적 안정성을 얻기 어렵고, 절연재료가 적용된 회로기판을 형성하기에 적합하지 않을 수 있고, 함량이 30 중량부 초과이면 배선층과의 밀착력 개선 효과가 크지 않을 수 있다.
바이페닐 아랄킬 노볼락 수지
복합 에폭시계 수지는 내열성이 우수한 경화물을 제공하기 위하여, 바이페닐 아랄킬 노볼락 수지를 포함한다. 바이페닐 아랄킬 노볼락 수지는 대칭적인 구조를 갖는 바이페닐로 인해 우수한 물성 및 결정성을 가질 수 있고, 특히 저용융점도, 저응력성 및 고접착성 등 다수의 우수한 물성을 가질 수 있다. 바이페닐 아랄킬 노볼락 수지는 복합에폭시 수지 총 중량에 대하여 30 이상 50 미만 중량부 일 수 있다. 바이페닐 아랄킬 노볼락 수지의 함량이 30 중량부 미만이면 절연필름 내의 적합한 내열성을 부여하기 어렵고, 함량이 50 중량부 이상이면 경화성이 저하되고, 배선층과의 접착성이 저하될 수 있다.
(b) 경화제
본원의 수지 조성물에 포함되는 경화제는 열팽창계수(CTE) 특성 및 경화밀도를 향상시키기 위하여, DCPD계 경화제, 바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제 및 자일록계 경화제를 포함하는 복합 경화제를 사용한다. 상기 복합 경화제는 각각의 경화제의 단점을 보완하여, 본원의 수지 조성물의 난연성, 배선층과의 접착성 등을 개선하는 작용효과를 달성할 수 있다. 상기 복합 경화제 중 DCPD계: 바이페닐 아랄킬 노볼락계: 자일록계 경화제의 비율은 이에 한정하는 것은 아니나, 1: 1: 0.5 내지 1의 비율이 적합할 수 있다. 상기 복합 경화제는 복합 에폭시계 수지의 에폭시기의 혼합 당량에 대하여 0.3 내지 1.5 당량비로 혼합될 수 있고, 0.8 당량이 가장 적합할 수 있다. 상기 복합 경화제의 당량비가 0.3 미만이면 수지 조성물의 난연성이 저하될 수 있고, 1.5 초과이면 배선층과의 접착성이 저하되고 저장 안정성이 저하될 수 있다.
DCPD계 경화제
본원의 수지 조성물은 경화성 조절이 용이하며, 우수한 기계적, 전기적 성질 및 내수성을 가지기 위해 DCPD계 (dicyclopentadiene type) 경화제를 포함한다. 상기 DCPD계 경화제는 이에 한정하는 것은 아니나, 복합 에폭시계 수지 총 중량에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 경화제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 경화성이 저하될 수 있고, 0.5 중량부를 초과하면 복합 경화제의 시너지 효과를 기대하기 어렵다.
바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제
본원의 수지 조성물은 내열성 요구를 만족시키기 위하여, 바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제를 포함한다. 상기 바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제는 이에 한정하는 것은 아니나, 복합 에폭시계 수지 총 중량에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 경화제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 배선과의 접착성의 저하되고, 0.5 중량부를 초과하면 복합 경화제의 시너지 효과를 기대하기 어렵다.
자일록계 경화제
본원의 수지 조성물은 경화속도를 조절하기 위하여, 자일록계 경화제를 포함한다. 상기 자일록계 경화제는 이에 한정하는 것은 아니나, 복합 에폭시계 수지 총 중량에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 경화제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 경화부의 부족으로 신뢰성이 저하되고, 0.5 중량부를 초과하면 경화속도가 조절되지 않아, 제거 정도가 저하되거나, 인장강도가 떨어질 수 있다.
(c) 경화촉진제
본원의 수지 조성물에 포함되는 경화촉진제는 이에 한정하는 것은 아니나, 이미다졸계 화합물일 수 있고, 예를 들면, 2-에틸-4메틸 이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-알킬 이미다졸, 2-페닐 이미다졸 및 이들의 하나 이상 선택될 수 있다. 상기 경화촉진제는 이에 한정하는 것은 아니나, 상기 복합에폭시 수지 총 중량에 대하여 0.1 내지 1 중량부로 포함될 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 총 중량에 대하여 30 중량부 내지 70 중량부로 포함될 수 있다. 무기충전제의 함량이 30 중량부 미만이면 원하는 기계적 물성의 향상을 기대하기 어려울 수 있고, 함량이 70 중량부를 초과하면 상분리가 일어날 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
상기 무기 충전제는 서로 다른 크기의 구형 충전제를 포함하는 인쇄회로기판용 난연성 무기충전제일 수 있다.
(e) 증점제
고점도 절연 조성물을 형성하기 위하여 본원의 수지 조성물은 증점제를 포함할 수 있다. 상기 증점제는 무기 및/또는 유기 증점제로부터 선택될 수 있다.
상기 유기 증점제는 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 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 무기 증점제는 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 비정질 실리카, 층상 실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 한정되는 것은 아니나, 증점제는 실리카 등의 무기 증점제로부터 선택될 수 있다. 상기 실리카는 수지 조성물의 특성을 저해하지 않으면서도 침강을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 증점제는 절연 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있고, 1 내지 3 중량부로 포함되는 것이 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 수지 조성물의 코팅 및 필름화를 위하여, 본원의 수지 조성물은 비점이 다른 이종의 용매를 사용하며, 열가소성 수지, 표면장력 조절제, 소포제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
(f) 열가소성 수지
본원의 수지 조성물의 열가소성 수지는 복합 에폭시계 수지 및 복합 경화제 총량에 대하여 5 내지 10 중량부를 포함한다. 함량이 5 중량부 미만이면 수지 조성물의 열가소성이 저하되고, 취성이 증가할 수 있고, 10 중량부를 초과하면 절연층의 열팽창계수가 증가하여 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 열가소성 수지의 구체 예로는, 폴리 비닐 아세탈 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 불소계 열가소성 수지 및 폴리아세탈 수지로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
(g) 표면조절제
본원의 수지 조성물에 포함되는 표면조절제는 이에 한정하는 것은 아니나, 암모늄 계열, 아민계열, 이민계열, 아미드계열의 화합물 또는 이의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
(h) 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.
(i) 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 절연필름의 두께는 200㎛ 이상의 두께를 가진 절연필름일 수 있다. 본원의 수지 조성물을 이용하는 경우, 필름 캐스팅시 두께 조절이 용이하고, 200㎛ 이상의 두께의 필름의 제작이 가능하여, 소형부터 대면적 제품까지 사용이 가능하다.
상기 절연필름은 이에 한정하는 것은 아니나, 경화 후 0.5 wt% 이하의 함습도를 가질 수 있다.
또한, 상기 절연필름의 20 ppm/℃ 이하의 열팽창계수를 가져, 열적 안정성이 우수한 패키지 제품을 제공할 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
수지 조성물의 제조
하기 표 1 및 2에 나타난 조성으로, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 나프탈렌 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 고무 변성형 에폭시 수지, 및 바이페닐 아랄킬 노볼락 에폭시 수지를 포함하는 복합 에폭시계 수지, DCPD계, 바이페닐 아랄킬 노볼락계 및 자일록계의 복합 경화제, 열가소성 수지, 경화촉진제, 무기 충전제, 및 유기 및/또는 무기 증점제를 포함하는 실시예 1 및 비교예 1 내지 7의 수지 조성물을 제조하였다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 복합 경화제는 상기 복합 에폭시계 수지의 0.8 당량으로 하고, 500nm 내지 5㎛의 크기 분포를 가지는 구형의 아미노 처리된 실리카 슬러리를 첨가한 후, 300rpm에서 3시간 동안 교반하였다.
상기 혼합물에 경화촉진제, 표면조절용 첨가제, 증점제를 첨가하여 1시간 추가 혼합하여 수지 조성물을 제조하였다. 표 1 및 표 2에는 실시예 1 및 비교예 1 내지 7의 상기 수지 조성물의 조성이 구체적으로 나타나 있다. 참고로 비교예 1 내지 4는 실시예 1과 비교하여 복합 에폭시계 수지의 조성만이 상이하고, 비교예 5 내지 7은 실시예 1과 비교하여 복합경화제의 조성만이 상이하다.
Figure 112018079373732-pat00001
Figure 112018079373732-pat00002
절연필름의 제조
상기 제조된 절연재료 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET film)에 200㎛ 이상의 두께로 캐스팅하여 롤(roll)형태의 필름 제품으로 제조하여 필름 타입의 몰딩 재료로 사용하였다.
실험예
물성 평가 및 신뢰성 평가 결과
제조된 몰딩 재료 물성 평가 시 Cu와의 밀착력은 0.5kgf/cm 이상으로 확인되었으며, 상기 필름을 패키지용 몰딩 재료로 사용할 경우, 패키지의 신뢰성 평가 결과 HAST 및 TC 신뢰성 기준을 모두 만족한 것으로 확인되었다
또한, 제조된 몰딩 재료는 흡습율이 낮아 Static humidity(85℃/85% RH 48hr후 Reflow 2회) 신뢰성이 우수한 것으로 확인되었다.
유전정접 특성(Df: Dissipation factor)은 0.01 tangent δ 미만으로 확인되었다.
하기 표 3에는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1 내지 4의 수지 조성물로 제조된 필름의 화학동 밀착력, 함습도 및 열팽창계수(CTE)가 나타나 있다. 하기 비교예 1 내지 4의 수지 조성물은 실시예 1과 비교해서 복합 에폭시계 수지 내의 각 에폭시계 수지의 함량에서만 차이가 있다.
Figure 112018079373732-pat00003
표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1 내지 4를 비교하면, 실시예 1에서만 화학동 밀착력이 0.5 kgf/cm 이상이면서, 함습도가 0.5 wt% 이하이고, 열팽창계수가 20 ppm/℃ 미만이었다.
실시예 1 및 비교예 2를 비교하면, 고무변성 에폭시 수지의 함량이 10 중량부 이하이거나 바이페닐 아랄킬 노볼락 수지의 함량이 50 중량부 이상이면 절연필름의 기계적 안정성을 얻기 어렵고 화학동 밀착력이 저하되는 것이 확인되었다.
하기 표 4에는 실시예 1 및 비교예 5 내지 7의 수지 조성물로 제조된 필름의 화학동 밀착력, 함습도 및 열팽창계수(CTE)가 나타나 있다. 하기 비교예 5 내지 7의 수지 조성물은 실시예 1과 비교해서 복합 경화제 중 각 경화제의 함량에서만 차이가 있다.
즉, 비교예 5 내지 7은 복합 경화제에서 DCPD계 경화제: 바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제: 자일록계 경화제의 당량비 비율이 1:1:0.5 내지 1인 범위를 벗어나는 조성을 가진 수지 조성물이다.
Figure 112018079373732-pat00004
표 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 5 내지 7을 비교하면, 실시예 1에서만 화학동 밀착력이 0.5 kgf/cm 이상이면서, 함습도가 0.5 wt% 이하이고, 열팽창계수가 20 ppm/℃ 미만이었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 조성물에서 증점제의 함량에 따른 점도 및 두께를 나타낸 것이다.
증점제 추가시 수지 조성의 점도 증가가 되며 약 1000 cps 이상의 점도에서 약 300㎛급의 두꺼운 필름 제조가 가능하다. 다만, 증점제 함량이 높을수록 필름 자체의 열적 및 기계적 물성은 감소할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 열적 안정성 및 기계적 강도를 확인하기 위하여, 모듈의 신뢰성 평가 결과를 열사이클(Thermal cycle) 시험장치에서 1000 사이클 후, 대조구(Reference, a) 및 낮은 열팽창계수(CTE)를 가진 본 발명의 실시예 (b)를 비교하여 나타낸 것이다. 모듈의 신뢰성 평가를 위해 신뢰성 챔버 내에서 저온(-55℃)과 고온(125℃) 조건에서 30분씩 유지하는 것을 1회 사이클로 하여 총 1000 사이클을 진행하였다. 이때 대조구인 High CTE Encapsulation 자재 사용시 CTE mis-matching으로 Encapsulation 자재와 수동소자 계면에서 Crack 및 Delamination 발생이 확인되었다. 반면에 본 발명의 실시예에 의한 Low CTE Encapsulation 자재 사용시 CTE mis-matching 감소로 Encapsulation 자재와 수동소자 계면에서 Crack 및 Delamination 발생은 확인되지 않았다.
상술한 바와 같이, 본원의 수지 조성물은 패키지 몰딩용으로 적합하며, 경화 후 함습도가 낮고, Cu에 대한 밀착력이 우수하여 패키기 몰딩 재료로 사용시 신뢰성이 우수하다. 또한, 유전정접 특성과 TC, 낙하(drop) 신뢰성 등 열적/기계적인 강도가 우수하다. 따라서, 리플로우 후 후면 재배선층 블리스터(blister)를 개선할 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, 본 발명은 이와 같은 조성물을 사용하여 기존 기판제조 공정을 활용하여 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 조성 적용시 우수한 신뢰성을 갖는 기판 및 패키지 제작이 가능하다.
나아가, 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 발명에 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 (17)

  1. (a) 비스페놀 A형 에폭시수지 5 내지 10 중량부, 나프탈렌 에폭시 수지 5 내지 10 중량부, 크레졸노볼락 에폭시수지 10 내지 40 중량부, 고무변성형 에폭시수지 10 초과 30 이하 중량부, 및 바이페닐 아랄킬 노볼락 수지 30 이상 50 미만 중량부를 포함하는, 복합 에폭시계 수지; (b) DCPD계(dicyclopentadiene type) 경화제, 바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제 및 자일록계 경화제를 포함하는 복합 경화제; (c) 경화촉진제; (d) 무기충전제; 및 (e) 증점제를 포함하며,
    상기 (b) 복합 경화제 중 DCPD계: 바이페닐 아랄킬 노볼락계: 자일록계 경화제의 당량비 비율은 1:1:0.5 내지 1인, 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    (f) 열가소성 수지를 더 포함하는, 수지 조성물.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    인쇄회로기판 또는 IC 패키지용인, 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    (b) 복합 경화제의 총 함량은 상기 복합 에폭시계 수지의 에폭시기의 혼합당량에 대하여 0.3 내지 1.5 당량비로 포함되는, 수지 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 복합 경화제 중 DCPD계 경화제는 상기 (a) 복합 에폭시계수지 총 중량에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부로 포함되는, 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 복합 경화제 중 바이페닐 아랄킬 노볼락계 경화제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부로 포함되는, 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 복합 경화제 중 자일록계 경화제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 0.5 중량부로 포함되는, 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 경화촉진제는 상기 (a) 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부로 포함되는, 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 무기충전제는 상기 복합 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부로 포함되는, 수지 조성물.
  11. 제1항 내지 제4항, 및 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 수지 조성물을 포함하는, 절연필름.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11항에 있어서,
    상기 절연필름은 인쇄회로기판의 빌드업층, 패널레벨패키지(Panel level package, PLP)의 몰드층, 또는 재배선층(Redistribution Layer, RDL)에 적용되는, 절연필름.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11항에 있어서,
    상기 절연필름은 200㎛ 이상의 두께를 가진, 절연필름.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11항에 있어서,
    상기 절연필름은 경화 후 0.5 wt% 이하의 함습도를 가진, 절연필름.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11항에 있어서,
    상기 절연필름은 20 ppm/℃ 이하의 열팽창계수를 가진, 절연필름.
  16. 제11항에 기재된 절연필름을 포함하는, 제품.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서,
    상기 제품은 인쇄회로기판 또는 IC 패키지인, 제품.
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