KR102218830B1 - 반도체용 비자외선형 점착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바인더 및 경화제를 포함하고, 상기 바인더는 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 및 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트를 포함하는 바인더 조성물로부터 제조되는, 반도체용 비자외선형 점착제 조성물에 관한 것이다.

Description

반도체용 비자외선형 점착제 조성물{NON-UV TYPE ADHESIVE COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체용 비자외선형 점착제 조성물에 관한 것이다.
반도체 제조공정에서 회로 설계된 웨이퍼(wafer)는 큰 직경을 갖는 크기에서 다이싱(dicing) 공정을 통해 작은 칩들로 분리되고, 분리된 각 칩들은 인쇄회로기판(Printed Circuit Boards, PCB)이나 리드 프레임(lead frame) 등의 지지 부재에 접착 공정을 통해 본딩되는 단계적 공정을 거친다.　
구체적으로, 통상적인 반도체 제조공정은 웨이퍼 이면에 다이싱 다이본딩 테이프를 마운팅하는 공정(마운팅 공정), 마운팅된 웨이퍼를 각각 일정한 크기의 칩 형태로 절단하는 공정(소잉 공정), 개별화된 칩 각각을 들어올리는 공정(픽업 공정) 및 들어올린 칩을 기판이나 다른 반도체 칩 상에 부착시키는 공정(다이본딩 공정)이 순차적으로 수행된다. 이후에, 에폭시 몰딩재(EMC, Epoxy Molding Compound)를 사용하여 반도체 패키지를 제조할 수 있다.
이러한 반도체 제조공정에서 사용되는 다이싱 다이본딩 필름은 다이싱 테이프와 다이본딩 필름을 일체화한 제품으로 웨이퍼를 개별 칩 형태로 절단하는 소잉(sawing) 공정에서 웨이퍼를 지지하는 기능(다이싱 테이프)과 다이본딩 공정에서 반도체를 기판에 접착하거나 복수의 반도체를 적층할 수 있는 접착 기능(다이본딩 필름)을 갖는다. 이러한 통상적인 다이싱 다이본딩 필름은 베이스 필름, 점착층 및 접착층으로 구성될 수 있으며, 픽업 공정시 점착층과 접착층을 분리하기 위한 자외선 노광 과정 유무에 따라 점착층을 자외선 경화형과 비자외선형으로 나눌 수 있다.
자외선 경화형 점착 조성물은 웨이퍼를 절단하는 다이싱 공정 후, 자외선을 조사하는 자외선 노광 과정을 통해 점착층을 경화시킴으로써, 접착층-점착층 사이의 계면 박리력을 저하시킨다. 이때, 경화된 점착층은 점착력이 저하되어 이후 진행되는 픽업 공정을 용이하게 할 수 있다.
반면에, 비자외선형 점착 조성물을 사용하여 제조된 다이싱 다이본딩 필름의 경우, 소잉 공정시 웨이퍼를 지지할 수 있는 정도의 점착력을 갖으면서도 별도의 자외선 노광 과정 없이 픽업 공정시 점착층과 접착층이 박리될 수 있다.
따라서, 다이싱 다이본딩 필름 내 점착층을 형성하는 점착 조성물로, 비자외선형 점착 조성물을 사용할 경우, 반도체 제조 공정 중 많은 공정 시간이 소요되는 자외선 노광 과정을 삭제하여, 생산성을 증대시킬 수 있고 제조비용을 절감할 수 있는 장점을 갖는다.
그러나, 이러한 비자외선형 점착 조성물은 픽업 공정시 접착층과 점착층이 분리됨으로써, 칩의 픽업성을 향상시키기 위하여 낮은 점착력을 갖게 되는데, 점착력이 너무 낮으면 소잉 공정 중 웨이퍼를 충분히 고정하지 못하여 링프레임에서 탈리되거나 절단된 칩이 비산되는 문제가 발생될 수 있다.
이에, 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 점착제 조성물의 점착력을 증가시키면 픽업 공정시 접착층과 점착층이 완전히 박리되지 못하여 픽업성이 저하되거나 픽업 공정의 불량이 발생될 수 있고, 접착층에 점착층이 잔사되어 반도체의 제품 신뢰도가 저하될 수 있다.
이에 대한 대안으로, 한국 등록특허 제1,455,610호(특허문헌 1)에는 수산기 함유 아크릴레이트 모노머와 폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트를 특정 함량으로 포함하여 링프레임과의 점착력이 향상된 비자외선형 다이싱 다이본딩 필름이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1은 친수성 폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트를 포함하여 소잉 공정시 투입되는 절삭수에 의해 점착력이 저하되어 링프레임 탈리 또는 절단된 칩이 비산되는 문제가 있었다.
따라서, 소잉 공정 중에는 링프레임 탈리 또는 칩이 비산되지 않고, 픽업 공정에서는 픽업성이 우수한 비자외선 경화형인 반도체용 점착제 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
한국 등록특허 제1,455,610호 (공개일: 2013.6.28.)
이에, 본 발명은 접착층에 대한 점착력보다 링프레임에 대한 점착력이 높으며, 작업성 및 픽업 성능이 좋은 점착제를 제조할 수 있는 비자외선형 점착제 조성물, 및 상기 점착제 조성물로부터 제조된 점착층을 포함하는 다이싱 다이본딩 필름을 제공하고자 한다.
본 발명은 바인더 및 경화제를 포함하고, 상기 바인더는 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 및 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트를 포함하는 바인더 조성물로부터 제조되는, 반도체용 비자외선형 점착제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 기재필름; 상기 점착제 조성물을 포함하는 점착층; 및 상기 점착층 상에 형성된 접착층;을 포함하는, 비자외선형 다이싱 다이본딩 필름을 제공한다.
본 발명에 따른 반도체용 비자외선형 점착제 조성물은 접착층에 대한 점착력보다 링프레임에 대한 점착력이 높은 점착층을 제조할 수 있다. 이로 인해, 상기 점착제 조성물로부터 제조된 점착층을 포함하는 다이싱 다이본딩 필름은 작업성 및 픽업 성능이 우수하다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "(메트)아크릴"은 "아크릴" 및/또는 "메타크릴"을 의미하고, "(메트)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및/또는 "메타크릴레이트"를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 수지의 '수산기가' 같은 작용기가는 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다.
또한, 수지의 '중량평균분자량'은 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다.
반도체용 비자외선형 점착제 조성물
본 발명에 따른 반도체용 비자외선형 점착제 조성물은 바인더 및 경화제를 포함한다.
이때, 상기 바인더는 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 및 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트를 포함하는 바인더 조성물로부터 제조된다.
바인더
바인더는 점착제 조성물의 주제로서, 제조되는 점착제의 점착력, 외관 특성 등의 물성을 조절하는 역할을 한다.
상기 바인더는 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 및 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 포함하는 바인더 조성물로부터 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 바인더는 상기 바인더 조성물 내 포함된 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 및 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트를 중합하여 제조될 수 있다.
이 때, 상기 바인더는 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 및 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트를 사용하여 50 내지 150 ℃에서 4 내지 10 시간 동안 중합반응을 통해 제조될 수 있다.
상기 바인더 조성물을 통해 제조된 바인더는 중량평균분자량(Mw)이 100,000 내지 800,000 g/mol이고, 수산기가(OHv)가 5 내지 290 mgKOH/g일 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더는 중량평균분자량이 150,000 내지 600,000 g/mol이고, 수산기가(OHv)가 50 내지 200 mgKOH/g일 수 있다. 상기 바인더의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 점착제의 안착성이 불량해지는 문제 및 점착제가 전사되는 문제를 방지할 수 있고, 수산기가가 상기 범위 내일 경우, 다이싱시 점착층의 점착력이 약해져 점착층이 링프레임으로부터 탈리되는 문제를 방지하는 효과가 있다. 또한, 상기 바인더 내 포함되는 고형분 함량을 특별히 제한하지는 않으나, 바인더 총 중량을 기준으로 10 내지 90 중량%의 고형분을 포함할 수 있다.
실리콘 변성 (메트)아크릴레이트
실리콘 변성 (메트)아크릴레이트는 제조된 점착층이 맞닿아 있는 재질에 따라 상이한 점착력을 가질 수 있도록 하는 것으로, 상기 점착층이 접착층보다 링프레임에 대한 점착력이 더 크게하는 역할을 한다.
상기 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트는 한쪽 말단에 (메트)아크릴레이트기를 갖는 실록산으로, 일 예로 한쪽 말단에 (메트)아크릴레이트기를 갖는 폴리디메틸실록산일 수 있다.
구체적으로, 상기 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다. 상기 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트로 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용할 경우, 접착층에 대한 점착력보다 링프레임에 대한 점착력이 커 픽업 공정시 작업성이 향상되는 효과가 있다.
Figure 112018131920458-pat00001
상기 화학식 1에서,
R1 및 R6 내지 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6의 탄화수소기이고,
R2 및 R4는 각각 독립적으로 C1-15의 지방족 탄화수소기, C3-15의 지환족 탄화수소기, 또는 C6-15의 방향족 탄화수소기이며,
R3 및 R5는 각각 독립적으로 -CaH2aO-이고,
a는 0 내지 4의 정수이며,
n은 3 내지 200의 정수이고,
m, l, o 및 p는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이다.
구체적으로, R1 및 R6 내지 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6의 알킬기이고, R2 및 R4는 각각 독립적으로 C1-15의 지방족 탄화수소기이며, R3 및 R5는 각각 독립적으로 -CaH2aO-이고, a는 0 내지 4의 정수이며, n은 3 내지 100의 정수이고, m, l, o 및 p는 각각 독립적으로 0 내지 8의 정수일 수 있다.
보다 구체적으로, R1 및 R6 내지 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이고, R2 및 R4는 각각 독립적으로 C1-5의 알킬기이며, R3 및 R5는 각각 독립적으로 -CaH2aO-이고, a는 0 내지 3의 정수이며, n은 3 내지 50의 정수이고, m, l, o 및 p는 각각 독립적으로 0 내지 6의 정수일 수 있다.
이때, 상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 또는 펜틸기, 헥실기일 수 있다.
상기 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트는 분자량은 240 내지 15,000 g/mol일 수 있다. 구체적으로, 상기 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트는 분자량은 240 내지 5,000 g/mol일 수 있다. 상기 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트의 분자량이 상기 범위 내일 경우, 픽업공정에서 제조된 점착층과 접착층 간의 픽업성을 향상시키고 점착층의 전사를 방지하며, 소잉 공정시 적절한 점착력을 발휘하게 하는 효과가 있다.
또한, 상기 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트는 바인더 고형분 100 중량부를 기준으로 1 내지 50 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트는 바인더 고형분 100 중량부 기준으로 3 내지 30 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있으며, 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트의 함량이 상기 범위 내일 경우, 링프레임에 대한 점착력을 접착층에 대한 점착력보다 높게 하는 효과가 있다.
경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트
경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트는 경화제와 반응하여 점착제 조성물을 가교시킴으로써 분자량을 증가시켜 제조되는 점착층의 전사를 방지하는 역할을 한다.
상기 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트는 사용하는 경화제의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 경화제로 에폭시계 화합물을 사용할 경우, 아미노기, 카르복실기 및 하이드록시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 관능기를 함유하는 (메트)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
다른 예로, 경화제로 아미노계 화합물을 사용할 경우, 클로로기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 하이드록시기 및 카르복실기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 관능기를 함유하는 (메트)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 경화제로 이소시아네이트계 화합물을 사용할 경우, 아미노기, 하이드록시기 및 카르복실기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 관능기를 함유하는 (메트)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 경화제로 메르캅토계 화합물을 사용할 경우, 이소시아네이트기를 관능기로 함유하는 (메트)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
또한, 경화제로 2종 이상의 상이한 화합물을 사용할 경우, 아미노기, 카르복실기, 하이드록시기, 클로로기, 에폭시기 및 이소시아네이트기 중 적어도 어느 하나 이상을 관능기로 포함하는 (메트)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
상기 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트는 바인더 고형분 100 중량부 기준으로 5 내지 60 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트는 바인더 고형분 100 중량부 기준으로 10 내지 50 중량부, 또는 15 내지 45 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트의 함량이 상기 범위 내일 경우, 점착제 조성물 제조시 합성반응의 안정성을 확보할 수 있으며, 반도체 제조공정 중 픽업공정시 제조된 점착층의 전사를 방지할 수 있다.
알킬기 함유 (메트)아크릴레이트
알킬기 함유 (메트)아크릴레이트는 바인더의 단량체로서, 제조되는 바인더의 유리전이온도(Tg) 등의 물성을 적절히 조절하는 역할을 한다.
상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트는 탄소수 1 내지 30의 알킬기를 포함하는 (메트)아크릴레이트일 수 있다. 구체적으로, 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트는 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트) 아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트 포스페이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 옥타데실(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 퍼프릴(메트)아크릴레이트 및 사이클로헥실(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트는 바인더 고형분 100 중량부 기준으로 10 내지 94 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트는 바인더 고형분 100 중량부 기준으로 30 내지 90 중량부, 또는 50 내지 85 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트의 함량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 점착층의 내수성이 향상되어 소잉 공정시 적절한 점착력을 가질 수 있다.
하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트
상기 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트가 하이드록시기를 포함하지 않을 경우, 상기 바인더 조성물은 하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트를 더 포함할 수 있다. 이때, 하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트는 이를 포함하는 점착제 조성물의 점착력을 조절하는 역할을 할 수 있다.
일 예로, 상기 하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트는 바인더 고형분 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 50 중량부의 함량으로 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 제조된 점착제 조성물의 점착력을 조절하기 위해 적절한 함량으로 선택되어 포함될 수 있다.
상기 하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트는 분자 내 1개 이상의 하이드록시기(-OH)를 포함하는 것으로, 예를 들어, 2-하이드록시 에틸 (메트)아크릴레이트, 4-하이드록시 부틸 (메트)아크릴레이트 및 하이드록시 프로필 (메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
경화제
경화제는 상기 바인더와 가교 반응하여 점착제 조성물을 경화시키는 역할을 한다.
상기 경화제는 이소시아네이트계, 에폭시계, 메르캅토계 및 아미노계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 경화제는 상기 언급한 바와 같이, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 내 포함되는 관능기에 따라 에폭시계 화합물, 아미노계 화합물, 이소시아네이트계 화합물, 또는 메르캅토계 화합물 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 경화제로 사용되는 이소시아네이트계 화합물은 통상적으로 점착제에 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용가능하며, 예를 들어, 내황변성 및 내후성이 우수한 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)를 들 수 있다.
나아가, 에폭시계 화합물은 통상적으로 점착제에 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용가능하며, 예를 들어, 비스페놀 A형 액상 에폭시, 비스페놀 F형 액상 에폭시, 다관능성 액상 에폭시, 고무 변성 액상 에폭시, 우레탄 변성 액상 에폭시, 아크릴 변성 액상 에폭시 및 감광성 액상 에폭시 등을 들 수 있다.
나아가, 상기 메르캅토계 화합물은 통상적으로 점착제에 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용가능하며, 예를 들어, 메르캅토기를 포함하는 친수성 수지일 수 있다.
또한, 상기 경화제는 유기 용제로 희석하여 별도 용기에 보관한 후 사용 직전에 충분히 교반하여 사용할 수 있다. 이때, 유기 용제는 점착제에 사용되는 통상적인 것이라면 특별히 제한하지 않는다.
한편, 상기 반도체용 비자외선형 점착제 조성물은 바인더 100 중량부에 대하여 경화제 0.05 내지 45 중량부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 반도체용 비자외선형 점착제 조성물은 바인더 100 중량부에 대하여 0.1 내지 25 중량부, 또는 0.1 내지 10 중량부의 경화제를 포함할 수 있다. 바인더의 함량이 상기 범위 내일 경우, 점착제의 점착력이 약해져 반도체 제조공정 중 소잉 공정에서 링프레임 지지력이 저하되거나, 개별의 칩이 분산되는 문제 및 픽업 공정에서 픽업 성공률이 저하되는 문제가 방지된다. 또한, 경화제의 함량이 상기 범위 내일 경우, 점착제의 안착성이 불량해지는 문제 및 소잉 공정 중 링프레임으로부터 다이싱 다이본딩 필름이 탈리되는 문제를 방지할 수 있다.
첨가제
본 발명의 비자외선형 점착제 조성물은 가소제, 소포제, 증점제, 분산제, 침강방지제 및 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 가소제는 점착제 조성물의 소성을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 상기 가소제는 예를 들어, 디-2-에틸헥실프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트, 디부틸프탈레이트 등의 프탈산에스테르계; 트리크레질포스페이트, 트리자일릴포스페이트, 트리페닐포스페이트 등의 인산에스테르계; 디-2-에틸헥실아디페이트, 디-2-에틸헥실세바케이트 등의 지방산 에스테르계; 에폭시화 대두유, 에폭시화 아마인유, 에폭시화 테트라히드로프탈레이트, 에폭시화 폴리부타디엔 등의 에폭시계; 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
상기 소포제는 점착층 제조시 발생되는 기포 발생을 억제하여 핀홀 또는 팝핑(popping) 등의 현상을 억제 내지 제거하는 역할을 한다. 또한, 상기 소포제는 점착제 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 소포제의 시판품으로는 BYK사의 BYK-011, BYK-015, BYK-072, Air Product사의 DF-21, Munzing사의 agitan 281 및 산노프코사의 Foamster-324 등을 들 수 있다.
상기 증점제는 점착제 조성물의 점도를 조절하여 작업성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 증점제는 예를 들어, 왁스, 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리우레탄(PU), 유동성 조정제, 및 열가소성 플라스틱(thermoplastic) 등을 들 수 있다.
상기 분산제는 점착제 조성물 내의 각 성분들의 분산성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 분산제는 통상적으로 점착제에 사용되는 분산제 또는 분산 안정제라면 특별히 제한하지 않으며, 분산제의 시판품으로는 BYK사의 DISPERBYK-110, DISPERBYK-180 및 DISPERBYK-199 등을 들 수 있다.
상기 침강방지제는 점착제 조성물을 구성하는 원료들의 침강을 막아 제조된 필름이 균일한 조성으로 형성되도록 하는 역할을 하며, 점착제에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 침강방지제는 스테아린산 알루미늄, 실리카, 오가노클레이, 폴리아마이드 등을 들 수 있다.
상기 용제는 점착제 조성물의 점도를 조절하여 작업성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 용제는 예를 들어, 톨루엔 및 자일렌 등의 방향족 탄화수소계 용제; 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸부틸케톤 및 에틸프로필케톤 등의 케톤계 용제; 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트 및 에틸에톡시프로피오네이트 등의 에스테르계 용제; 및 n-부탄올, 프로판올 및 1-메톡시-2-프로판올 등의 알코올계 용제; 등을 들 수 있다.
일 예로, 상기 첨가제는 바인더 100 중량부에 대하여 0.0001 내지 20 중량부로 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 비자외선형 점착제 조성물의 물성을 저해하지 않으면서도 기능을 향상시킬 수 있는 범위 내로 적절하게 선택되어 포함될 수 있다.
본 발명의 반도체용 비자외선형 점착제 조성물 내 포함되는 고형분 함량을 특별히 제한하지는 않으나, 조성물 총 중량을 기준으로 10 내지 60 중량%의 고형분을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 점착제 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로 20 내지 50 중량%의 고형분을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체용 비자외선형 점착제 조성물은 바인더로 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 및 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트를 포함하는 바인더 조성물로부터 제조된 바인더를 포함함으로써, 다이싱 다이본딩 필름의 점착층과 접착층 사이의 점착력보다 점착층과 링프레임 사이의 점착력이 더 크며, 이로 인해 반도체 제조공정의 작업성 및 픽업 성능이 우수한 점착층을 제공할 수 있다.
비자외선형 다이싱 다이본딩 필름
본 발명에 따른 비자외선형 다이싱 다이본딩 필름은 기재필름; 상술한 바와 같은 점착제 조성물을 포함하는 점착층; 및 상기 점착층 상에 형성된 접착층;을 포함한다. 구체적으로, 상기 다이싱 다이본딩 필름은 기재 필름, 점착층 및 접착층이 순서대로 적층된 형태일 수 있다.
이때, 상기 기재 필름은 통상적으로 다이싱 다이본딩 필름의 베이스 필름으로 사용할 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않는다. 예를 들어, 상기 기재 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-아이오노머 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 폴리부텐, 스틸렌의 공중합체 등으로 이루어진 필름을 들 수 있다.
접착층
접착층은 반도체 웨이퍼에 적층되어 절단된 칩을 기판 또는 다른 반도체 칩 상에 접착시키는 역할을 한다.
상기 접착층은 통상적으로 다이싱 다이본딩 필름에 사용될 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어 열가소성 수지, 에폭시 수지 및 경화제가 포함된 접착제 조성물로 제조될 수 있다.
또한, 상기 접착층의 두께는 통상적으로 다이싱 다이본딩 필름의 접착층에 적용될 수 있는 정도라면 특별히 제한하지 않는다.
점착층
상기 점착층은 접착층에 대한 점착력이 10 내지 80 gf/25mm이고, 링프레임에 대한 점착력이 15 내지 200 gf/25mm일 수 있다. 구체적으로, 상기 점착층은 접착층에 대한 점착력이 10 내지 50 gf/25mm이고, 링프레임에 대한 점착력이 20 내지 100 gf/25mm일 수 있다. 상기 점착층의 접착층에 대한 점착력이 상기 범위 내일 경우, 픽업 공정시 점착층이 전사되거나, 반도체 칩의 픽업이 어려운 문제를 방지할 수 있다. 또한, 상기 점착층의 링프레임에 대한 점착력이 상기 범위 내일 경우, 소잉 공정시 링프레임과 다이싱 다이본딩 필름이 탈리되거나, 절단된 칩들이 비산되는 문제 또는 링프레임에 점착제가 전사되는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 상기 점착층은 하기 수학식 1로 계산되는 α가 1.15 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 점착층은 하기 수학식 1로 계산되는 α가 1.15 내지 3.0, 또는 1.2 내지 2.0일 수 있다. α가 상기 범위 내일 경우, 점착층과 접착층 사이의 점착력과 점착층과 링프레임 사이의 점착력의 차이로 인하여 소잉 공정시 링프레임과 다이싱 다이본딩 필름이 탈리되거나, 픽업 공정시 픽업성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.
Figure 112018131920458-pat00002
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 다이싱 다이본딩 필름은 반도체 제조공정 중 자외선을 조사하는 노광 과정을 삭제할 수 있어, 생산성을 증대할 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있다. 나아가, 상기 다이싱 다이본딩 필름은 접착층에 대한 점착력보다 링프레임에 대한 점착력이 높으며, 작업성 및 픽업 성능이 우수하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
제조예 1 내지 4 바인더의 제조
표 1에 기재된 파트 1 내지 4의 성분별 함량을 사용하였으며, 구체적으로, 온도계 및 냉각기가 구비된 4구 플라스크에 질소 분위기 하에서 파트 1을 투입하고 환류 온도(78±2℃)까지 승온시켰다. 이후 파트 2와 파트 3을 각각 6시간 동안 균일하게 적가한 후 1시간 동안 유지했다. 이후 파트 4의 총량 중 반을 10분간 적가한 후 1시간 유지하고, 나머지 반을 10분간 적가한 후 2시간 동안 유지했다. 이후 60℃까지 냉각한 후 수득된 바인더의 고형분 함량, 수산기가, 색상 및 외관을 관찰 및 측정하였다.
이때, 사용되는 에틸아세테이트는 용제이고, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트는 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-HEMA)이고, 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트는 2-에틸 헥실 아크릴레이트(2-EHA)이고, 개시제로 아조비스메틸부티로니트릴(AMBN)을 사용하였다.
파트 원료 (중량부) 제조예 1 제조예 2 제조예3 제조예4
1 에틸아세테이트(EAc) 280 280 280 280
2 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트
Figure 112018131920458-pat00003

(25℃에서 점도: 27 mm2/s, 25℃에서 비중 : 0.96, 25℃에서 굴절률: 1.409,
Functional group equivalent weight : 2,3000 g/mol )		 20.0 - 2.0 280.0
2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트 (2-HEMA) 80.0 80.0 80.0 80.0
2-에틸 헥실 아크릴레이트 (2-EHA) 300.0 320.0 318.0 40.0
3 에틸아세테이트(EAc) 160 160 160 160
아조비스메틸부티로니트릴 (AMBN) 1.6 1.6 1.6 1.6
4 에틸아세테이트(EAc) 40 40 40 40
아조비스메틸부티로니트릴 (AMBN) 0.8 0.8 0.8 0.8
물성 고형분 함량(중량%) 45.5 45.5 45.5 45.5
수산기가(mgKOH/g) 86.3 86.3 86.3 86.3
중량평균분자량(g/mol) 450,000 400,000 410,000 500,000
색상 무색 무색 무색 무색
외관 Clear Clear Clear Clear
실시예 1 및 비교예 1 및 2. 점착제 조성물의 제조
표 2에 기재된 바와 같은 조성으로 각 성분들을 교반 혼합하여 점착제 조성물을 제조하였다. 이때 사용한 경화제는 이소시아네이트계 화합물인 헥사메틸렌 디이소사이네이트 삼량체(HDI)와 용제인 에틸아세테이트(EAc)를 1:1 중량비로 혼합한 것을 사용하였다.
(중량부) 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
제조예 1의 바인더 215.5 - - - - -
제조예 2의 바인더 - 215.5 208.9 - - -
제조예 3의 바인더 - - - 208.9 - -
제조예 4의 바인더 - - - - 218.8 219.8
경화제 4 4 10 10 1.0 0.1
시험예: 물성 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 점착제 조성물을 PET 필름에 10㎛의 두께로 코팅한 후, 105℃에서 3분 동안 건조하여 점착층을 제조하였다. 이후 기재 필름인 폴리올레핀 필름에 점착층을 전사한 후 PET 필름은 제거하고, 점착층 상에 접착층(제조사: KCC, 제품명: WB-350)을 합지한 후 35℃에서 3일 동안 에이징하여 다이싱 다이본딩 필름을 제조하였다.
다이싱 다이본딩 필름의 물성들 및 바인더 및 점착제 조성물의 고형분 함량을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 3에 나타냈다.
(1) 고형분 함량
바인더 또는 점착제 조성물 1.2g을 150℃에서 15분 동안 건조한 후 건조 전 및 후의 무게변화를 측정하고, 하기 수학식 2로 고형분 함량을 계산하였다.
Figure 112018131920458-pat00004
(2) 칩플라이
웨이퍼를 절단(sawing)하는 소잉 공정에서 점착제가 웨이퍼를 지지하지 못하여 웨이터가 이탈되는 문제의 발생 여부를 관찰하였다.
(3) 픽업 성공률
다이싱 다이본딩 필름에 웨이퍼를 마운팅하고 소잉 공정을 거쳤다. 이후 웨이퍼 중앙부의 칩 200개에 대하여 다이 본더 장치(SPA-300/Shinkawa)를 이용하여 픽업 성공률을 측정하였다.
(4) 전사
픽업 이후 접착층 이면에 점착제가 전사되어 묻어는 문제의 발생 유무를 관찰하였다.
(5) 접착층에 대한 점착력
점착력 측정은 한국 공업 규격 KS-A-01107(점착 테이프 및 점착 시트의 시험방법)의 8항에 따라 측정하였다. 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 다이싱 다이 본딩 필름을 2kg의 하중의 압축 롤러를 이용하여 300mm/분의 속도로 1회 왕복시켜 압착하였다. 압착 30분 경과 후, 시험편의 접은 부분을 180°로 뒤집어 25mm를 벗겨낸 후 인장 강도기(K-OPC/Kyung-Jin Hitech)의 위쪽 클립에 시험편을 놓고 접착층을 아래쪽 클립에 고정시키고, 300mm/분의 인장 속도로 당겨 벗겨질 때의 하중을 측정하였다.
(6) 링프레임에 대한 점착력
점착력 측정은 한국 공업 규격 KS-A-01107(점착 테이프 및 점착 시트의 시험 방법)의 8항에 따라 측정하였다. 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 다이싱 필름을 스테인레스 스틸(SUS)과 2kg의 하중의 압축 롤러를 이용하여 300mm/분의 속도로 1회 왕복시켜 압착하였다. 압착 30분 경과 후, 시험편의 접은 부분을 180°로 뒤집어 25mm를 벗겨낸 후 인장 강도기(K-OPC/Kyung-Jin Hitech)의 위쪽 클립에 시험편을 놓고 링프레임을 아래쪽 클립에 고정시키고, 300mm/분의 인장 속도로 당겨 벗겨질 때의 하중을 측정하였다.
(7) α
상기 항목 (3) 및 (4)에서 측정한 접착층에 대한 점착력 및 링프레임에 대한 점착력을 하기 수학식 1에 대입하여 α를 계산하였다.
[수학식 1]
Figure 112018131920458-pat00005
(8) 탈리율
다이싱 다이본딩 필름에 웨이퍼를 마운팅하고 다이싱 과정을 거친다. 이후 웨이퍼의 칩을 다이 본더 장치(SPA-300/Shinkawa)를 이용하여 픽업하는 과정을 진행했다. 이때, 상술한 바와 같은 웨이퍼 마운트 공정부터 픽업 공정까지 50회 진행시 탈리가 발생하는 탈리율을 측정하였다.
　 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
고형분 함량 45.6중량% 45.6중량% 45.5중량% 45.6중량% 45.5중량% 45.6중량%
칩플라이 미발생 미발생 미발생 미발생 발생 미발생
픽업 성공률 100.0% 84.0% 100.0% 100.0% - 100.0%
전사 미발생 미발생 미발생 미발생 - 발생
접착층에 대한 박리력 (gf/25mm) 24.3 86.1 23.8 21.3 5.3 30.5
링프레임에 대한 박리력 (gf/25mm) 29.4 83.5 18.9 18.8 8.1 38.4
α 1.21 0.97 0.79 0.88 1.53 1.26
탈리율 0% 0% 4% 2% 0% 0%
표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 점착제로부터 제조된 필름은 접착층에 대한 박리력보다 링프레임에 대한 박리력이 높아 픽업 성공률이 높고 링프레임 탈리율이 낮으며, 칩플라이 및 전사가 발생하지 않았다.
반면, 비교예 1의 점착제 조성물로부터 제조된 다이싱 다이본딩 필름은 박리력이 높아 픽업 성공률이 저하되는 문제가 있었고, 비교예 2, 3의 점착제 조성물로부터 제조된 다이싱 다이본딩 필름은 링프레임에 대한 박리력이 낮아 다이싱 과정 중 탈리현상이 발생되는 문제가 있었다.
또한, 비교예 4의 점착제로부터 제조된 필름은 접착층, 링프레임 모두에 대하여 박리력이 낮아 웨이퍼를 절단하는 소잉 공정에서 칩플라이(칩이 비산되는) 현상이 발생됨을 확인할 수 있었다. 나아가, 비교예 5의 점착제로부터 제조된 필름은 점착층의 박리력이 커, 칩 픽업 시 점착층이 접착층 이면에 전사되는 문제가 있었다.

Claims (7)

  1. 바인더 및 경화제를 포함하고,
    상기 바인더는 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트, 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 및 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트를 포함하는 바인더 조성물로부터 제조되는 것이며,
    상기 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트는 하기 화학식 1로 표시되는, 반도체용 비자외선형 점착제 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112020119982613-pat00008

    상기 화학식 1에서,
    R1 및 R6 내지 R10은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-6의 탄화수소기이고,
    R2 및 R4는 각각 독립적으로 C1-15의 지방족 탄화수소기, C3-15의 지환족 탄화수소기, 또는 C6-15의 방향족 탄화수소기이며,
    R3 및 R5는 각각 독립적으로 -CaH2aO-이고,
    a는 0 내지 4의 정수이며,
    n은 3 내지 200의 정수이고,
    m, l, o 및 p는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이다.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 조성물은 하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트를 더 포함하는, 반도체용 비자외선형 점착제 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더는 중량평균분자량이 100,000 내지 800,000 g/mol이고, 수산기가가 5 내지 290 mgKOH/g인, 반도체용 비자외선형 점착제 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 바인더 조성물은 바인더 고형분 100 중량부 기준으로 1 내지 50 중량부의 실리콘 변성 (메트)아크릴레이트, 5 내지 60 중량부의 경화제와 반응하는 관능기 함유 (메트)아크릴레이트 및 10 내지 94 중량부의 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 반도체용 비자외선형 점착제 조성물.
  6. 기재필름;
    청구항 1, 청구항 3 내지 5 중 어느 한 항의 점착제 조성물을 포함하는 점착층; 및
    상기 점착층 상에 형성된 접착층;을 포함하는, 비자외선형 다이싱 다이본딩 필름.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 점착층은 하기 수학식 1로 계산되는 α가 1.15 이상인, 비자외선형 다이싱 다이본딩 필름:
    [수학식 1]
    Figure 112020119982613-pat00007

    상기 수학식 1에서,
    링프레임에 대한 점착력 및 접착층에 대한 점착력은 한국 공업 규정 KS-A-01107의 8항에 따라 측정된 것이다.
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