KR102519212B1 - 반도체 접착용 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체용 접착 필름 - Google Patents

반도체 접착용 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체용 접착 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 평균입경이 상이한 무기필러를 포함하고 상기 무기필러의 함량을 조절하여 열전도도가 향상된 반도체 접착용 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체용 접착 필름을 제공하는 것이다.

Description

반도체 접착용 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체용 접착 필름{RESIN COMPOSITION FOR BONDING SEMICONDUCTOR AND ADHESIVE FILM FOR SEMICONDUCTOR USING THE SAME}
본 발명은 2020년 08월 19일에 한국특허청에 제출된 한국 특허출원 제10-2020-0104211호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 발명에 포함된다. 본 발명은 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름에 관한 것으로, 구체적으로 평균입경이 상이한 무기필러를 포함하고 상기 무기필러의 함량을 조절하여 열전도도가 향상된 반도체 접착용 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체용 접착 필름에 관한 것이다.
최근 전자기기의 소형화, 고기능화, 대용량화 추세가 확대되고 이에 따른 반도체 패키지의 고밀도화, 고집적화에 대한 필요성이 급격히 커짐에 따라 반도체 칩 크기가 점점 커지고 있으며 집적도 측면에서도 개선하기 위하여 칩을 다단으로 적층하는 스택패키지 방법이 점차로 증가하고 있다.
이와 같이 다단의 반도체 스택 패키지의 사용에 따라서 칩의 두께는 얇아지고 회로의 집적도는 높아지고 있는데, 칩 자체의 모듈러스는 낮아져서 제조 공정이나 최종 제품의 신뢰성에 문제점을 야기하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 반도체 패키징 과정에 사용되는 접착제의 물성을 강화시키는 방법들이 시도되어 왔다.
또한, 최근 반도체 칩의 두께가 얇아짐에 따라 기존의 블레이드 절삭 과정에서 칩이 손상되어 수율이 저하되는 문제가 있는데, 이를 해결하기 위하여 블레이드로 우선 반도체 칩을 절삭한 후 연마하는 제조 과정이 제시되고 있다. 이러한 제조 과정에서 접착제는 분단되어 있지 않으므로 레이저를 이용하여 접착제를 자른 후, 저온에서 기재필름의 익스펜딩 과정을 통하여 분단하고 있다. 또한 최근에는 칩 위의 회로를 보호하기 위하여 레이저를 이용하지 않고 오로지 저온 익스펜딩 과정과열 수축과정을 통하여 접착제를 분단하는 공정을 적용하고 있다.
한편, 최근 전자 기기 및 전자 부품이 경박 단소화되는 경향에 따라 전기 소자의 집적도가 높아지고 있으며, 전기 에너지로 작동하는 전기 소자의 발열량도 크게 증가하고 있다. 이에 따라, 전자기기 내부에서 발생된 열을 효과적으로 분산하여 발산시키는 방열 특성의 향상에 대한 요구가 높아지고 있다.
그러나, 기존에 개발된 방열 접착소재의 경우, 강한 반응성으로 인해 상온 보관 시 방열 접착소재 자체 또는 다이싱 테이프와의 반응이 자발적으로 일어남에 따라, 방열 접착소재의 점도가 상승하며, 다이싱 테이프와의 접착력이 증가하는 한계가 있었다.
방열 접착소재와 다이싱 테이프와의 접착력이 증가할 경우, 반도체 웨이퍼 마운팅(Wafer Mounting) 및 UV 조사 후 칩(Chip)을 픽업(Pick-up) 하는 공정에서 픽업(Pick-up)이 이루어지지 않아 반도체 후속 공정을 진행할 수가 없기 때문이다.
방열접착소재의 점도가 상승할 경우, 반도체 웨이퍼와의 웨팅(Wetting)성(젖음성)이 떨어지면서, 방열 FOD (Fill Over Die)의 경우 중요한 매립 특성이 현저하게 감소하는 문제도 발생하였다.
이에, 최적수준의 점도와 접착력 확보를 통해 상온에서 보관 안정성 구현이 가능하며, 우수한 열전도 특성을 구현할 수 있는 반도체 접착용 수지 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 평균입경이 상이한 무기필러를 포함하고 상기 무기필러의 함량을 조절하여 열전도도가 향상된 반도체 접착용 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체용 접착 필름을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 바인더 수지; 경화제; 및 평균입경이 상이한 2 종 이상의 무기필러;를 포함하는 반도체 접착용 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시상태는 상기 반도체 접착용 수지 조성물을 경화시킨 경화물을 포함하는 반도체용 접착 필름을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 접착용 수지 조성물은 상기 조성물의 안정성 증가로 무기필러의 분리가 일어나지 않고, 무기필러를 과량 포함할 수 있어 경화물의 밀도를 조절할 수 있으며, 열전도도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시상태에 따른 반도체용 접착 필름은 무기필러의 평균입경을 조절함으로써, 상기 반도체용 접착 필름의 두께를 감소시킬 수 있으며, 상기 필름의 열전도도 증가로 인하여 보관 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 무기필러의 평균 입경은 접착 필름을 도가니에 넣고, 대기 분위기 하에 700 ℃에서 2 시간 강열(强熱)하여 회화(灰化)시키고, 얻어진 회분을 순수 중에 분산시켜 10 분간 초음파 처리하고, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치(베크만쿨터사제, 「LS 13 320」; 습식법)를 이용하여 평균 입경을 구했다. 한편, 접착 시트의 조성으로서 충전재 이외는 유기 성분이고, 상기의 강열 처리에 의해 실질적으로 모든 유기 성분이 소실되기 때문에, 얻어지는 회분을 충전재로 간주하고 측정을 행했다.
본 명세서에 있어서, 비표면적은 BET 흡착법(다점법)에 의해 측정했다. 구체적으로는, Quantachrome제 4연식 비표면적·세공 분포 측정 장치 「NOVA-4200e형」을 이용하여, 상기 「충전재의 입도 분포 및 평균 입경의 측정」의 항에 따라서 얻어지는 회분을 110 ℃에서 6 시간 이상 진공 탈기한 후에, 질소 가스 중 77.35 K의 온도 하에서 측정했다.
본 명세서에서, 중량 평균 분자량은 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 의미한다. 상기 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 측정하는 과정에서는, 통상적으로 알려진 분석 장치와 시차 굴절 검출기(Refractive Index Detector) 등의 검출기 및 분석용 컬럼을 사용할 수 있으 며, 통상적으로 적용되는 온도 조건, 용매, flow rate를 적용할 수 있다. 상기 측정 조건의 구체적인 예를 들면, Polymer Laboratories PLgel MIX-B 300mm 길이 칼럼을 이용하여 Waters PL-GPC220 기기를 이용하여, 평가 온도는 160 ℃이며, 1,2,4-트리클로로벤젠을 용매로서 사용하였으며 유속은 1mL/min의 속도로, 샘플은 10mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 200 μL 의 양으로 공급하며, 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 의 값을 구할 수 있다. 폴리스티렌 표준품의 분자량은 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 / 700,000 / 2,000,000 / 4,000,000 / 10,000,000의 9종을 사용하였다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 바인더 수지; 경화제; 및 평균입경이 상이한 2 이상의 무기필러;를 포함하는 반도체 접착용 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 접착용 수지 조성물은 상기 조성물 자체의 안정성 증가로 무기필러의 분리가 일어나지 않고, 무기필러를 과량 포함할 수 있어 경화물의 밀도를 조절할 수 있으며, 열전도도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 바인더 수지를 포함한다. 상술한 것을 포함하는 바인더 수지를 포함함으로써, 향상된 경화 물성으로 반도체 칩의 신뢰성을 높일 수 있고 높은 내열성 및 접착력과 함께 향상된 기계적 물성을 구현할 뿐만 아니라 우수한 열전도 특성을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위와 방향족 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위(BzMA)를 포함할 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트계 수지가 방향족 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위(BzMA)를 포함함에 따라서, 상기 반도체 접착용 수지 조성물은 포함되는 성분들간의 보다 높은 상용성 및 결합력을 확보하고 높은 탄성을 가질 수 있으며, 상대적으로 향상된 초기 인장 모듈러스를 가질 수 있다. 또한, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지가 방향족 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위(BzMA)를 포함함에 따라서 무기필러의 분산성에 유리하게 작용되어 균일한 무기필러 분포와 더불어 무기필러 충진도를 높일 수 있다.
또한, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지가 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 포함함에 따라, 상기 반도체 접착용 수지 조성물로부터 합성된 반도체용 접착 필름은 보다 균일하고 견고한 내부 구조를 가지게 되어 극박 웨이퍼의 다단 적층시 높은 내충격성을 확보할 수 있으며 반도체 제조 이후 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지 중 방향족 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위의 함량은 2 중량% 내지 40 중량%일 수 있다. 구체적으로 상기 (메트)아크릴레이트계 수지 중 방향족 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위의 함량은 3 중량% 내지 30 중량% 또는 5 중량% 내지 25 중량%일 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트계 수지 중 방향족 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위의 함량이 너무 낮으면, 상기 에폭시 수지 또는 경화제와의 상용성 및 필러의 분산성이 증대되는 효과가 미미할 수 있으며 또한 최종 제조되는 접착 필름의 흡습성을 낮추는 효과가 미미하다. 상기 (메트)아크릴레이트계 수지 중 방향족 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위의 함량이 너무 높으면, 최종 제조되는 상기 반도체용 접착 필름의 접착력이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 방향족 작용기는 탄소수 6 내지 20의 아릴기(aryl); 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기 및 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기를 포함하는 아릴알킬렌기일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위는 에폭시 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬메틸 (메트)아크릴레이트 반복 단위를 포함할 수 있다. 상기 "에폭시 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬메틸"은 에폭시기가 결합된 탄소수 3 내지 30의 사이클로 알킬이 메틸기에 치환된 구조를 의미한다. 상기 에폭시 탄소수 3 내지 20의 사이클로알킬메틸 (메트)아크릴레이트의 일 예로 글리시딜 (메트)아크릴레이트 또는 3,4-에폭시시클로헥실메틸 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 반응성 작용기를 포함한 비닐계 반복 단위 및 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 작용기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 반복 단위를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반응성 작용기는 알코올, 아민, 카르복실산, 에폭사이드, 이미드, (메트)아크릴레이트, 니트릴, 노보넨, 올레핀, 폴리에틸렌글리콜, 싸이올 및 비닐기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지가 반응성 작용기를 포함한 비닐계 반복 단위 및 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 포함하는 (메트)아크릴레이트계 작용기로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 반복 단위를 더 포함하는 경우, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 0.1 중량% 내지 30 중량%, 5 중량% 내지 30 중량% 또는 10 중량% 내지 30 중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 -10 ℃ 내지 20 ℃, -5 ℃ 내지 15 ℃ 또는 5 ℃ 내지 15 ℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 또한, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 30000 g/mol 내지 1500000 g/mol, 50000 g/mol 내지 800000 g/mol 또는 50000 g/mol 내지 200000 g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상술한 유리 전이 온도 및 중량평균분자량을 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지를 사용함에 따라서 최종 제조되는 반도체용 접착 필름이 높은 접착력을 확보할 수 있고, 박막 필름 등의 형태로 제조하기가 용이하다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 분자량이 너무 낮은 경우, 상기 반도체용 접착 필름의 형성이 용이하지 않아서 재단성이 악화될 수 있으며, 이에 따라 패키지 제조 과정에서 픽업성이 저하될 수 있다. 또한 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 분자량이 과도하게 높은 경우, 상기 반도체용 접착 필름의 점도가 상승하여 고온의 유동성이 저하되어 웨이퍼 젖음성(wafer wetting)과 매립성이 저하되어 패키지 조립후 보이드가 잔존하여 신뢰성을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 수산기 당량이 0.15 eq/kg 이하, 0.01 eq/kg 내지 0.15 eq/kg, 0.01 eq/kg 내지 0.10 eq/kg 또는 0.01 eq/kg 내지 0.05 eq/kg일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에폭시 수지는 바이페닐계 에폭시 수지, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 및 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 고분자 수지일 수 있다. 상술한 것으로부터 에폭시 수지를 선택함으로써, 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 경화도를 조절하며 접착 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에폭시 수지의 연화점은 -50 ℃ 내지 100 ℃일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 연화점이 너무 낮으면 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 점착력이 높아져서 다이싱 후 칩 픽업성이 저하될 수 있으며, 상기 에폭시 수지의 연화점이 너무 높으면 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 고온에서의 유동성이 저하될 수 있고, 접착력이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에폭시 수지는 연화점이 상이한 2종 이상의 에폭시 수지를 조합하여 사용할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 에폭시 수지는 연화점이 상이한 2종 이상의 에폭시 수지를 조합하여 사용함으로써, 패키징 조립과정에서 충분한 유동성을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량은 100 g/eq 내지 300 g/eq일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 접착용 수지 조성물은 경화제를 포함한다. 구체적으로 상기 반도체 접착용 수지 조성물은 페놀 수지인 경화제를 포함할 수 있다. 상술한 것과 같이 반도체 접착용 수지 조성물이 경화제를 포함함으로써, 상기 조성물의 경화도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 페놀 수지는 80 g/eq 내지 400 g/eq의 수산기 당량, 90 g/eq 내지 250 g/eq의 수산기 당량, 100 g/eq 내지 178 g/eq의 수산기 당량 또는 210 g/eq 내지 240 g/eq 수산기 당량을 가질 수 있다. 상기 페놀 수지가 상술한 수산기 당량 범위를 가짐에 따라서, 낮은 함량에서도 경화도를 높여 우수한 접착력의 특성을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화제는 아민계 경화제 및 산무수물계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 경화제의 사용량은 최종 제조되는 접착 필름의 물성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 상기 에폭시 수지 100 중량부를 기준으로 10 중량부 내지 700 중량부 또는 30 중량부 내지 300 중량부로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 평균입경이 상이한 2 종 이상의 무기필러;를 포함한다. 구체적으로 상술한 것과 같이 평균입경이 상이한 2 종의 무기필러를 포함하는 것이 바람직하다. 상술한 것과 같이 평균입경이 상이한 2 종의 무기필러를 포함함으로써, 반도체 접착용 수지 조성물에 사용되어 전기 소자 등에서 발생하는 열을 빠르게 PCB 그라운드(PCB ground) 또는 힛 싱크(heat sink) 등으로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러의 함량은 70 중량% 내지 95 중량% 인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 무기필러의 함량은 73 중량% 내지 93 중량%, 75 중량% 내지 90 중량% 또는 78 중량% 내지 87 중량%일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 무기필러의 함량을 조절함으로써, 상기 반도체 접착용 수지 조성물로부터 형성된 반도체용 접착 필름의 열전도도를 향상시킬 수 있고, 상기 반도체 접착용 수지 조성물 내의 무기필러의 분산도를 향상시킬 수 있으며, 적절한 매립성을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러의 함량은 95 중량% 이상일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 무기필러의 함량을 조절함으로써, 상기 반도체 접착용 수지 조성물로부터 형성된 반도체용 접착 필름의 열전도도를 6.0 W/mK 이상으로 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러는 구형상인 것인 일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 무기필러의 형상을 구형상인 것으로 선택함으로써, 입경의 크기가 상이한 무기필러의 고충전을 가능하게 하며, 상기 반도체용 접착 필름의 두께를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러는 알루미나(Al2O3), 질화붕소(BN), 질화알미늄(AlN), 탄화규소(SiC), 산화마그네슘(MgO), 산화아연(ZnO), 수산화알미늄(Al(OH)3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 무기필러는 알루미나인 것이 바람직하다. 상술한 것으로부터 무기필러를 선택함으로써, 상기 반도체 접착용 수지 조성물 내의 무기필러의 분산도를 향상시킬 수 있으며, 반도체용 접착 필름의 열전도도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러는 평균입경이 3 ㎛ 내지 10 ㎛인 제1 무기필러 및 평균입경이 0.1 ㎛ 내지 1.0 ㎛인 제2 무기필러를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 무기필러는 평균입경이 3.5 ㎛ 내지 9.5 ㎛, 4.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛, 4.5 ㎛ 내지 8.5 ㎛, 5.0 ㎛ 내지 8.0 ㎛, 5.5 ㎛ 내지 7.5 ㎛ 또는 6.0 ㎛ 내지 7.0 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 제2 무기필러는 평균입경이 0.1 ㎛ 내지 1.0 ㎛, 0.2 ㎛ 내지 0.9 ㎛, 0.3 ㎛ 내지 0.8 ㎛, 0.4 ㎛ 내지 0.7 ㎛ 또는 0.5 ㎛ 내지 0.6 ㎛ 일 수 있다. 상술한 범위 내에서 제1 무기필러와 제2 무기필러의 평균입경을 조절함으로써, 고온에서의 유동성을 향상시킬 수 있으며, 반도체용 접착 필름의 박막화로 인하여 방열효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 무기필러의 비표면적은 2.0 m2/g 내지 4.0 m2/g인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 무기필러의 비표면적은 2.0 m2/g 내지 4.0 m2/g, 2.2 m2/g 내지 3.8 m2/g, 2.4 m2/g 내지 3.6 m2/g, 2.6 m2/g 내지 3.4 m2/g 또는 2.8 m2/g 내지 3.2 m2/g일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 무기필러의 비표면적은 7.5 m2/g 내지 14.0 m2/g인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 무기필러의 비표면적은 8.0 m2/g 내지 13.5 m2/g, 8.5 m2/g 내지 13.0 m2/g, 9.0 m2/g 내지 12.5 m2/g, 9.5 m2/g 내지 12.0 m2/g 또는 10.0 m2/g 내지 11.5 m2/g 일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 제1 무기필러 및 제2 무기필러의 비표면적을 조절함으로써, 상기 무기필러의 고충전이 가능하며, 상기 반도체용 접착 필름의 박막화가 가능하여 열전도도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러의 총 함량에 대하여 상기 제2 무기필러의 함량의 비는 1 중량% 내지 50 중량%인 것일 수 있다. 즉, 상기 무기필러의 총 무게에 대하여 상기 제2 무기필러의 총 무게의 비가 1 중량% 내지 50 중량%인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 무기필러의 총 함량에 대하여 상기 제2 무기필러의 함량의 비는 2 중량% 내지 49 중량%, 3 중량% 내지 48 중량%, 4 중량% 내지 47 중량% 5 중량% 내지 46 중량%, 7 중량% 내지 45 중량%, 8 중량% 내지 44 중량%, 9 중량% 내지 43 중량%, 10 중량% 내지 42 중량%, 11 중량% 내지 41 중량%, 12 중량% 내지 40 중량%, 15 중량% 내지 35 중량% 또는 20 중량% 내지 30 중량% 일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 무기필러의 총 함량에 대하여 상기 제2 무기필러의 함량의 비를 조절함으로써, 상기 무기필러를 고충전화하여 상기 반도체용 접착 필름에 상기 무기필러의 함량을 증가시킬 수 있으며, 열전도도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 접착용 수지 조성물은 고형분 함량이 80 중량% 이상 95 중량% 이하인 것일 수 있다. 상기 고형분은 상기 조성물 성분으로부터 확인되는 고형분의 중량 비율을 의미하는 것일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 고형분의 함량을 조절함으로써, 상기 반도체 접착용 수지 조성물로부터 형성된 반도체용 접착 필름의 열전도도를 6.0 W/mK 이상으로 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시상태에 따르면, 본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 접착용 수지 조성물을 경화시킨 경화물을 포함하는 반도체용 접착 필름을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시상태에 따른 반도체용 접착 필름은 무기필러의 평균입경을 조절함으로써, 상기 반도체용 접착 필름의 두께를 감소시킬 수 있으며, 상기 필름의 열전도도 증가 및 보관안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화물의 밀도는 2.0 g/m3 내지 3.5 g/m3 인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 경화물의 밀도는 2.1 g/m3 내지 3.4 g/m3, 2.2 g/m3 내지 3.3 g/m3, 2.3 g/m3 내지 3.2 g/m3, 2.4 g/m3 내지 3.1 g/m3 또는 2.5 g/m3 내지 3.0 g/m3 일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 경화물의 밀도를 조절함으로써, 상기 반도체용 접착 필름의 기계적 성질을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화물 중의 무기필러의 충진율은 60 부피% 내지 80 부피% 인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 경화물 중의 무기필러의 충진율은 62 부피% 내지 78 부피%, 64 부피% 내지 76 부피%, 66 부피% 내지 74 부피% 또는 68 부피% 내지 72 부피% 일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 경화물 중의 무기필러의 충진율을 조절함으로써, 상기 반도체용 접착 필름의 주께를 박막화할 수 있으며, 이를 통하여 상기 필름의 열전도도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체용 접착 필름의 열전도도는 3.0 W/mK 이상 6.0 W/mK 이하인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름의 열전도도는 3.5 W/mK 이상 5.7 W/mK 이하, 3.7 W/mK 이상 5.6 W/mK 이하, 3.8 W/mK 이상 5.5 W/mK 이하, 3.9 W/mK 이상 5.4 W/mK 이하, 4.0 W/mK 이상 5.3 W/mK 이하, 4.1 W/mK 이상 5.2 W/mK 이하, 4.2 W/mK 이상 5.1 W/mK 이하 또는 4.3 W/mK 이상 5.0 W/mK 이하일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 반도체용 접착 필름의 열전도도를 조절함으로써, 상기 반도체용 접착 필름의 보관안정성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 상기 무기필러의 표면처리를 통하여 열전도도를 향상시키며 또한 보관 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체용 접착 필름의 두께는 10 ㎛ 내지 30 ㎛인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 반도체용 접착 필름의 두께는 11 ㎛ 내지 29 ㎛, 12 ㎛ 내지 28 ㎛, 13 ㎛ 내지 27 ㎛, 14 ㎛ 내지 26 ㎛, 15 ㎛ 내지 25 ㎛ 또는 16 ㎛ 내지 24 ㎛ 일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 반도체용 접착 필름의 두께를 조절함으로써, 상기 반도체용 접착 필름의 휨이 발생하는 경우 반도체 칩과 접착되지 않는 것을 최소화할 수 있으며, 다이 어테치(Die attach)의 하중에 의하여 상기 필름이 과도하게 밀려나와 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체용 접착 필름은 반도체 칩의 다단적층 구조의 패키지에 적용되어 보다 안정적인 구조 및 우수한 내열성 및 내충격성 등의 기계적 물성을 구현하며, 또한 리플로우 균열 등을 방지할 수 있고, 특히 반도체 제조 과정에서 적용되는 고온 조건에 장시간 노출되어도 보이드(void)가 실질적으로 발생하지 않을 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 높은 파단 강도 및 낮은 파단 신율을 가져서 칼날을 이용한 웨이퍼 절단 방법뿐만 아니라 기타 비접촉식 접착제 절단 방법, 예를 들어 DBG(Dicing Before Grinding)에도 적용 가능하며, 또한 저온에서도 분단성이 우수하여 절단 후 실온에 방치하더라도 재점착 가능성이 낮아서 반도체 제조 공정의 신뢰성 및 효율을 높일 수 있다.
상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 접착 필름은 다이 본딩 필름 또는 다이싱 다이 본딩 필름 등의 형태로 가공될 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물을 도포 및 건조하는 방법을 통해 얻어질 수 있다. 상기 도포방법과 건조방법의 예는 크게 한정되지 않으며, 일반적인 필름 제조공정에서 널리 알려진 다양한 방법을 제한없이 적용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시상태에 따르면, 기재 필름; 상기 기재 필름 상에 형성되는 점착층; 및 상기 점착층상에 형성되고 상기 다른 구현예의 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층;을 포함하는 다이싱 다이본딩 필름이 제공될 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에 관한 구체적인 내용은 상기 다른 구현예에서 상술한 바와 같다.
한편, 상기 다이싱 다이본딩 필름에 포함되는 기재필름의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 이 분야에서 공지된 플라스틱 필름 또는 금속박 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재 필름은 저밀도 폴리에틸렌, 선형 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌의 랜덤 공중합체, 폴리프로필렌의 블록 공중합체, 호모폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐(polymethylpentene), 에틸렌-초산비닐 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-아이오노머 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 폴리부텐, 스틸렌의 공중합체 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 상기에서 2종 이상의 고분자가 혼합물이 포함되는 기재 필름의 의미는, 전술한 고분자들을 각각 포함한 필름이 2층 이상 적층된 구조의 필름 또는 전술한 고분자들이 2 이상 포함된 단일층이 필름을 모두 포함한다.
상기 기재 필름의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 통상 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 180 ㎛의 두께로 형성된다. 상기 두께가 10 ㎛ 미만이면, 다이싱 공정에서 절단 깊이(cut depth)의 조절이 불안해 질 우려가 있고, 200 ㎛를 초과 하면, 다이싱 공정에서 버(burr)가 다량 발생하게 되거나, 연신률이 떨어져서 익스펜딩 공정이 정확하게 이루어지지 않을 우려가 있다.
상기 기재필름에는 필요에 따라 매트처리, 코로나방전 처리, 프라이머 처리 또는 가교 처리 등의 관용적인 물리적 또는 화학적 처리를 가할 수 있다.
한편, 상기 점착층은 자외선 경화형 점착제 또는 열경화형 점착제를 포함할 수 있다. 자외선 경화형 점착제를 사용할 경우에는 기재 필름 측으로부터 자외선을 조사하여, 점착제의 응집력 및 유리전이온도를 올려 점착력을 저하시키고, 열 경화형 점착제의 경우는 온도를 가하여 점착력을 저하시킨다.
아울러, 상기 자외선 경화형 점착제는 (메트)아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 화합물, 광개시제 및 가교제를 포함할 수 있다.
상기에서 (메트)아크릴레이트계 수지는 중량평균분자량이 10만 g/mol 내지 150만 g/mol, 바람직하게는 20만 g/mol 내지 100만 g/mol일 수 있다. 중량평균분자량이 10만 g/mol 미만이면, 코팅성 또는 응집력이 저하되어, 박리 시에 피착체에 잔여물이 남거나, 또는 점착제 파괴 현상이 일어날 우려가 있다. 또한, 중량평균분자량이 150만 g/mol을 초과하면, 베이스 수지가 자외선 경화형 화합물의 반응을 방해하여, 박리력 감소가 효율적으로 이루어지지 않을 우려가 있다.
이러한 (메트)아크릴레이트계 수지는 예를 들면, (메트)아크릴산에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체의 공중합체일 수 있다. 이 때 (메트)아크릴산에스테르계 단량체의 예로는 알킬 (메트)아크릴레이트를 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 단량체로서, 펜틸 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, n-옥틸 (메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸 헥실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트 또는 데실(메트)아크릴레이트의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있다. 알킬의 탄소수가 큰 단량체를 사용할수록, 최종 공중합체의 유리전이온도가 낮아지므로, 목적하는 유리전이온도에 따라 적절한 단량체를 선택하면 된다.
또한, 가교성 관능기 함유 단량체의 예로는 히드록시기 함유 단량체, 카복실기 함유 단량체 또는 질소 함유 단량체의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있다. 이 때 히드록실기 함유 화합물의 예로는, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 카복실기 함유 화합물의 예로는, (메트)아크릴산 등을 들 수 있으며, 질소 함유 단량체의 예로는 (메트)아크릴로니트릴, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지에는 또한 상용성 등의 기타 기능성 향상의 관점에서, 초산비닐, 스틸렌 또는 아크릴로니트릴 탄소-탄소 이중결합함유 저분자량 화합물 등이 추가로 포함될 수 있다.
또한, 상기 자외선 경화형 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 중량평균분자량이 100 g/mol 내지 300,000 g/mol, 또는 500 g/mol 내지 100,000 g/mol인 다관능성 화합물(ex. 다관능성 우레탄 아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트 단량체 또는 올리고머 등)을 사용할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자는 목적하는 용도에 따른 적절한 화합물을 용이하게 선택할 수 있다.
상기 자외선 경화형 화합물의 함량은 전술한 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 5 중량부 내지 400 중량부, 바람직하게는 10 중량부 내지 200 중량부일 수 있다. 자외선 경화형 화합물의 함량이 5 중량부 미만이면, 경화 후 점착력 저하가 충분하지 않아 픽업성이 떨어질 우려가 있고, 400 중량부를 초과하면, 자외선 조사전 점착제의 응집력이 부족하거나, 이형 필름 등과의 박리가 용이하게 이루어지지 않을 우려가 있다.
상기 광개시제의 종류 역시 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 알려진 일반적인 개시제의 사용이 가능하며, 그 함량은 상기 자외선 경화형 화합물 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 광개시제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 자외선 조사에 의한 경화 반응이 부족해져 픽업성이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면 경화 과정에는 가교 반응이 짧은 단위로 일어나거나, 미반응 자외선 경화형 화합물이 발생하여 피착체 표면의 잔사에 원인이 되거나, 경화 후 박리력이 지나치게 낮아져 픽업성이 저하될 우려가 있다.
또한, 점착부에 포함되어 접착력 및 응집력을 부여하기 위한 가교제의 종류 역시 특별히 한정되지 않으며, 이소시아네이트계 화합물, 아지리딘계 화합물, 에폭시계 화합물 또는 금속 킬레이트계 화합물 등의 통상의 화합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 2 중량부 내지 40 중량부, 바람직하게는 2 중량부 내지 20 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 함량이 2 중량부 미만이면, 점착제의 응집력이 부족할 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면, 자외선 조사 전 점착력이 부족하여, 칩 비산 등이 일어날 우려가 있다.
상기 점착층에는 또한 로진 수지, 터펜(terpene) 수지, 페놀 수지, 스티렌 수지, 지방족 석유 수지, 방향족 석유 수지 또는 지방족 방향족 공중합 석유 수지 등의 점착 부여제가 더 포함될 수 있다.
상기와 같은 성분을 포함하는 점착층을 기재 필름 상에 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 기재 필름 상에 직접 본 발명의 점착제 조성물을 도포하여 점착층을 형성하는 방법 또는 박리성 기재 상에 일단 점착제 조성물을 도포하여 점착층을 제조하고, 상기 박리성 기재를 사용하여 점착제층을 기재 필름 상에 전사하는 방법 등을 사용할 수 있다.
이때 점착제 조성물을 도포 및 건조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 상기 각각의 성분을 포함하는 조성물을 그대로, 또는 적당한 유기용제에 희석하여 콤마 코터, 그라비아코터, 다이 코터 또는 리버스코터 등의 공지의 수단으로 도포한 후, 60 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 10 초 내지 30 분 동안 용제를 건조시키는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 상기 과정에서는 점착제의 충분한 가교 반응을 진행시키기 위한 에이징(aging) 공정을 추가적으로 수행할 수도 있다.
상기 점착층의 두께가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 10 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위일 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 접착층은 상기 점착층 상에 형성되며 상술한 구현예의 반도체용 접착 필름을 포함할 수 있다. 상기 반도체용 접착 필름에 관한 내용은 상기 다른 구현예에서 상술한 사항을 모두 포함한다.
상기 다이싱 다이본딩 필름은 또한, 상기 접착층 상에 형성된 이형필름을 추가로 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 이형필름의 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 염화비닐공중합체 필름 또는 폴리이미드 필름 등의 일종 또는 이종 이상의 플라스틱 필름을 들 수 있다.
상기와 같은 이형필름의 표면은 알킬드계, 실리콘계, 불소계, 불포화에스테르계, 폴리올레핀계 또는 왁스계등의 일종 또는 이종 이상으로 이형 처리되어 있을 수 있으며, 이중 특히 내열성을 가지는 알키드계, 실리콘계 또는 불소계 등의 이형제가 바람직하다.
이형필름은 통상 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 200 ㎛정도의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 다이싱 다이본딩 필름을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 기재필름상에 점착부, 접착부 및 이형 필름을 순차로 형성하는 방법, 또는 다이싱필름(기재필름+점착부) 및 다이본딩 필름 또는 접착부가 형성된 이형필름을 별도로 제조한 후, 이를 라미네이션 시키는 방법 등이 사용될 수 있다.
상기에서 라미네이션 방법은 특별히 한정되지 않으며, 핫롤라미네이트 또는 적층프레스법을 사용할 수 있고, 이중 연속공정 가능성 및 효율성 측면에서 핫롤라미네이트법이 바람직하다. 핫롤라미네이트법은 10 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 0.1 Kgf/㎠내지 10 Kgf/㎠의 압력으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 다이싱 다이본딩 필름에서, 기재 필름과 상기 다른 구현예의 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층 간의 접착력이 180 gf/25mm2이하, 또는 100 gf/25mm2 내지 180 gf/25mm2, 또는 100 gf/25mm2 내지 150 gf/25mm2, 또는 120 gf/25mm2 내지 140 gf/25mm2, 또는 125 gf/25mm2 내지 135 gf/25mm2 또는 129 gf/25mm2 내지 132 gf/25mm2일 수 있다. 이때의 접착력은, 상기 다이싱 다이본딩 필름을 40 ℃ 온도의 오븐에서 48 시간동안 보관한 후, 기재 필름과 접착 필름간의 박리력을 한국 공업 규격 KS-A-01107(점착 테이프 및 점착 시이트의 시험 방법)의 8항에 따라 측정할 수 있다.
상기 다이싱 다이본딩 필름에서, 기재 필름과 상기 다른 구현예의 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층 간의 접착력이 180 gf/25mm2 초과로 지나치게 증가하게 되면, 상온에서의 필름간 접착반응으로 인해 보관안정성이 감소하며, 자외선 조사 이후에도 상대적으로 높은 접착력이 유지되어 다이싱 후 칩 픽업성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 다이싱 다이본딩 필름에 UV를 조사한 이후, 기재 필름과 상기 다른 구현예의 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층 간의 접착력이 30 gf/25mm2 이하, 또는 1 gf/25mm2 내지 30 gf/25mm2, 또는 1 gf/25mm2 내지 20 gf/25mm2, 또는 5 gf/25mm2 내지 15 gf/25mm2, 또는 10 gf/25mm2 내지 15 gf/25mm2 또는 10 gf/25mm2 내지 13 gf/25mm2일 수 있다. UV를 조사한 이후의 접착력은, 상기 다이싱 다이본딩 필름을 70 mW/㎠의 조도를 가진 고압 수은등에서 5초간 조사하여 노광량 400 mJ/㎠ 로 조사한 후, 기재 필름과 접착 필름간의 박리력을 한국 공업 규격 KS-A-01107(점착 테이프 및 점착 시이트의 시험 방법)의 8항에 따라 측정할 수 있다.
상기 다이싱 다이본딩 필름에서, 기재 필름과 상기 다른 구현예의 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층 간의 접착력이 30 gf/25mm2 초과로 지나치게 증가하게 되면, 다이싱 후 칩 픽업성이 저하될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시상태에 따르면, 상기 다른 구현예의 다이싱 다이본딩 필름 및 상기 다이싱 다이본딩 필름의 적어도 일면에 적층된 웨이퍼를 포함하는 반도체 웨이퍼를 완전 분단 또는 분단 가능하게 부분 처리하는 전처리 단계; 및 상 기 전처리한 반도체 웨이퍼의 기재 필름에 자외선을 조사하고, 상기 반도체 웨이퍼의 분단에 의해 분리된 개별 칩들을 픽업하는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법이 제공될 수 있다.
상기 다이싱 다이본딩 필름에 관한 내용은 상기 다른 구현예에서 상술한 내용을 모두 포함한다.
상기 다이싱 방법의 세부 단계에 관한 내용을 제외하고, 통상적으로 알려진 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법에 사용되는 장치, 방법 등을 별 다른 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법은 상기 전처리 단계 이후 반도체 웨이퍼를 익스팬딩 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우 상기 익스펜딩한 반도체 웨이퍼의 기재 필름에 자외선을 조사하고, 상기 반도체 웨이퍼의 분단에 의해 분리된 개별 칩들을 픽업하는 과정이 후행된다.
상기 다이싱 필름을 포함한 다이싱 다이본딩 필름을 사용함에 따라서, 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정 중 발생할 수 있는 버(burr) 현상을 최소화하여 반도체 칩의 오염을 방지하고 반도체 칩의 신뢰도 및 수명을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
제조예 1(열가소성 수지)
톨루엔 100 g에 부틸 아크릴레이트 70 g, 아크릴로니트릴 15 g, 글리시딜 메타크릴레이트 5 g 및 벤질메타크릴레이트 10 g을 혼합하여 80 ℃에서 약 12시간 동안 반응하여 글리시딜기가 분지쇄로 도입된 아크릴레이트 수지(중량평균분자량 약 40만 g/mol, 유리전이온도 10 ℃)을 합성하였다.
[실시예 및 비교예: 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름의 제조]
실시예 1
에폭시 수지의 경화제인 페놀 수지 KA-1160(DIC사 제품, 크레졸 노볼락 수지, 수산기 당량 190 g/eq, 연화점: 65 ℃) 4g, 에폭시 수지 EOCN-103S(일본 화약 제품, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 에폭시 당량 214 g/eq, 연화점: 80 ℃) 2g, 액상 에폭시 수지 RE-310S(일본 화학 제품, 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 180 g/eq) 5g, 제1 무기필러로서 평균입경이 5 ㎛이고 비표면적이 2.0 m2/g인 구상 알루미나 약 11.7 g 및 제2 무기필러로서 평균입경이 0.5 ㎛이고 비표면적이 10.0 m2/g인 구상 알루미나 2 g을 메틸 에틸 케톤 용매하에서 밀링기를 이용하여 밀링하였다.
이후 이 혼합물에 상기 제조예의 열가소성 아크릴레이트 수지(Mw: 52만, 유리전이온도: 10℃) 4g, 실란 커플링제 A-187(GE 도시바 실리콘, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란) 0.1g, 경화 촉진제로 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole(2E4MZ-CN) 0.1 g, Trimesic Acid(TMA) 0.1 g를 넣고 2시간 동안 추가로 밀링하여 반도체 접착용 수지 조성물 용액(고형분 82.5 중량％ 농도)을 얻었다. 이 밀링액을 자동 도공기를 이용하여 필름두께가 20 ㎛의 반도체용 접착 필름을 얻었다.
실시예 2
실시예 1에서 상기 제1 무기필러로서 평균입경이 5 ㎛이고 비표면적이 2.0 m2/g인 구상 알루미나 약 12.5 g 및 제2 무기필러로서 평균입경이 0.5 ㎛이고 비표면적이 10.0 m2/g인 구상 알루미나 2.5 g을 첨가한 것과 고형분 87.5 중량％ 농도인 반도체 접착용 수지 조성물 용액을 얻은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 상기 제1 무기필러로서 평균입경이 5 ㎛이고 비표면적이 2.0 m2/g인 구상 알루미나 약 13.0 g 및 제2 무기필러로서 평균입경이 0.5 ㎛이고 비표면적이 10.0 m2/g인 구상 알루미나 2.7 g을 첨가한 것과 고형분 92.5 중량％ 농도인 반도체 접착용 수지 조성물 용액을 얻은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 제2 무기필러를 첨가하지 않고 제1 무기필러만을 약 13.7g을 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예 2
실시예 1에서 제1 무기필러를 첨가하지 않고 제2 무기필러만을 약 13.7g을 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예 3
실시예 1에서 제2 무기필러의 함량이 약 0.55 g 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예 4
실시예 1에서 상기 제1 무기필러로서 평균입경이 10 ㎛이고 비표면적이 2.0 m2/g 미만인 구상 알루미나를 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예 5
실시예 1에서 상기 제1 무기필러로서 평균입경이 1 ㎛ 내지 2 ㎛이고 비표면적이 4.0 m2/g 초과인 구상 알루미나를 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예 6
실시예 1에서 상기 제2 무기필러로서 평균입경이 1 ㎛ 내지 2 ㎛이고 비표면적이 7.5 m2/g 미만인 구상 알루미나를 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예 7
실시예 1에서 상기 제2 무기필러로서 평균입경이 약 100 nm이고 비표면적이 14.0 m2/g 초과인 구상 알루미나를 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
실험예 1(반도체용 접착 필름의 두께 측정)
상기 실시예 및 비교예에서 코팅으로 얻은 필름을 70 ℃ SUS ROLL열라미기를 통과시켜 표면을 평탄화하였다. 이후 상기 반도체용 접착 필름의 두께를 측정 장치(Mitutoyo社, Litematic VL-50) 를 이용하여 측정하였다.
실험예 2(반도체용 접착 필름의 열전도도 측정)
상기 실시예 및 비교예에서 코팅으로 얻은 필름을 70 ℃ SUS ROLL열라미기를 통과시켜 표면을 평탄화하였다. 상기 평단화된 반도체용 접착 필름을 고무롤 라미기를 이용하여 600 ㎛ 두께가 될 때까지 적층하였다. 이렇게 얻은 필름은 경화하여 최종적으로 경화필름을 얻었다. 그리고, 10mm*10mm단위로 시편을 제조하고 Lazer flash 방식의 열전도도기기 LFA467를 이용하여 열전도도를 측정하였다.
상기 실험예 1 및 실험예 2에 의하여 측정된 값을 하기의 표 1에 정리하였다.
반도체용 접착 필름의 두께
(㎛)		 반도체용 접착 필름의 열전도도
(W/mK)
실시예 1(고형분 82.5 중량%) 20 2.0
실시예 2(고형분 87.5 중량%) 20 3.0
실시예 3(고형분 92.5 중량%) 20 5.0
비교예 1(고형분 82.5 중량%) 20 1.8
비교예 2(고형분 82.5 중량%) 20 1.5
비교예 3(고형분 75 중량%) 20 1.8
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 3은 특정한 평균입경의 제1 무기입자 및 제2 무기입자를 각각 포함함으로써 반도체용 접착 필름의 두께를 15 ㎛ 내지 20 ㎛로 박막화할 수 있으며, 열전도도는 2.0 W/mK 내지 5.0 W/mK인 것을 확인하였다. 구체적으로 실시예 1 내지 3은 무기입자의 크기 및 함량을 조절함으로써, 열전도도를 향상시킬 수 있는 것을 확인하였다.
이에 비하여 비교예 1 내지 3는 특정한 평균입경의 제1 무기입자 및 제2 무기입자를 각각 모두 포함하지 않는 경우 또는 제1 무기입자와 제2 무기입자의 함량비를 만족하지 않는 경우, 반도체용 접착 필름을 박막화가 불가능하거나 열전도도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3(필름 코팅성 측정)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 4 내지 7의 제조과정에서 제조된 반도체 접착용 수지 조성물 용액의 코팅 전 점도를 “Brookfield DV3T” 모델을 이용해 Cone and Plate type을 사용하여 특정하였다. 구체적으로 상기 반도체 접착용 수지 조성물 용액 2 ml를 측정 용기에 넣은 후에 CPA-41 Cone으로 Cover를 씌운 후에 Shear rate 증가에 따른 점도값을 확인하며 상온(25 ℃), RPM 5 기준으로 500 cps 내지 10,000 cps 을 만족하는 경우 O로 판단하였으며, 이외는 X로 판단하였다.
실험예 4(웨이퍼 젖음성 측정)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 4 내지 7에서 각각 얻어진 접착 필름을 지름 22 ㎝의 원형으로 제조하였다. 이와 같이 제조된 원형 필름을 점착층이 코팅된 PO 필름에 라미하여 다이싱 다이본딩 필름을 제조하였다.
그리고, 이와는 별도로 80 ㎛ Wafer를 다이싱 필름에 라미네이트하고 8mm*8mm의 크기로 자른 이후, 마운팅 기기를 이용하여 70℃에서 분단된 웨이퍼와 접착필름 열라미를 실시하면서 접착필름의 미접착 여부를 판별하였다.
실험예 5(픽업 특성 측정)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 4 내지 7에서 각각 얻어진 접착 필름을 지름 22 ㎝의 원형으로 제조하였다. 이와 같이 제조된 원형 필름을 점착층이 코팅된 PO 필름에 라미하여 다이싱 다이본딩 필름을 제조하였다.
그리고, 이와는 별도로 80 ㎛ 웨이퍼(8인치)에 온도 70℃에서 마운팅한 후 칩 크기가 13.3mm x 9.1mm 가 되도록 하기 조건으로 다이싱을 실시하였다.
이어 다이싱된 샘플에 광량 150 mJ/cm2 (조도 70mW/cm2) 조건의 자외선을 다이싱 테이프의 기재면에 조사한 뒤, 다이싱 테이프를 박리하고 다시 합지하였다. 이후, 저온챔버와 열 수축장비를 이용하여 익스팬딩을 진행한 픽업측정샘플을 준비하였다.
상기 준비된 샘플을 SPA-400(SHINKAWA) 이용하여 하기의 기준으로 픽업을 시행하여 결과를 표 2에 나타내었다.
구체적으로 상기 픽업성 기준은 평가 시 모든 개별 칩이 픽업되는 니들 핀 높이를 측정하여 니들 핀 높이(needle pin height)가 0.5 mm이하에서 100 % 모두 픽업(웨이퍼에서 다이가 박리되는 것)을 O으로 평가하였으며, 상기 조건을 만족하지 못하는 경우 X로 평가하였다.
-다이싱 조건-
기기 : DFD-6361(DISCO)
블레이드 타입 : 27HEBB(DISCO)
커팅 블레이드 높이 (cut depth) : 80um
다이싱 스피드 : 15 mm/s
블레이드 회전수 : 45,000 rpm
-픽업 조건-
기기 : SPA-400(SHINKAWA)
익스펜딩 높이 : 5mm
니들 개수 : 10개
니들 올림 높이(needle plunge up height) : 0.5mm
니들 올림 속도(needle plunge up speed) : 10mm/s
상기 실험예 3 내지 실험예 5에 의하여 측정된 값을 하기의 표 2에 정리하였다.
필름 코팅성 웨이퍼 웨팅성 픽업특성
실시예 1 O O O
실시예 2 O O O
실시예 3 O O O
비교예 4 O X X
비교예 5 O X X
비교예 6 O X X
비교예 7 X - -
상기 표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 3는 제1 무기입자 및 제2 무기입자 각각을 적한한 범위의 평균입경으로 구현함으로써, 필름코팅성, 웨이퍼 젖음성 및 픽업 특성을 모두 만족하는 것을 확인하였다.
이에 대하여, 비교예 4는 제1 무기필러의 평균입경 증가로 인하여 20 ㎛ 두께를 갖는 반도체용 접착 필름을 제조하는 경우, 상기 필름의 표면의 거칠기가 증가하여 웨이퍼 젖음성이 감소하며 픽업 특성이 저하되는 것을 확인하였다.
또한, 비교예 5는 제1 무기필러의 평균입경 감소로 인하여 반도체용 접착 필름을 제조하는 경우, 상기 필름 내의 무기필러 입자수가 증가하므로 필러의 분산이 어려우며 상기 제1 무기필러 사이로 상기 제2 무기필러가 충진되는 비율인 충진율이 저하되어 상기 필름 표면으로 필러가 노출되어 상기 필름의 표면의 거칠기가 증가하고 웨이퍼 젖음성이 감소하며 픽업 특성이 저하되는 것을 확인하였다.
나아가, 비교예 6은 제2 무기필러 평균입경의 증가로 인하여 제1 무기필러 사이로 충진되는 비율인 충진률이 저하되며, 상기 충진되지 않은 상기 제2 무기필러에 의하여 필름의 표면 거칠기가 증가하고 이로 인하여 웨이퍼 젖음성이 감소하며 픽업 특성이 저하되는 것을 확인하였다.
또한, 비교예 7은 제2 무기필러의 평균입경 감소로 응집성이 증가하므로 코팅액의 분산이 저하되며 이로 인하여 코팅액 점도가 증가하고 유동성이 저하되어 필름을 코팅하는 과정에서 코팅층을 형성하지 못하는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 반도체 접착용 수지 조성물이 특정한 평균입경의 제1 무기입자 및 제2 무기입자 각각을 적정한 범위의 함량으로 포함함으로써, 본 발명의 반도체용 접착 필름이 박막화를 가능하게 하며, 적정범위의 열전도도를 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (14)

  1. (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 바인더 수지;
    경화제; 및
    평균입경이 상이한 2 종 이상의 무기필러;를 포함하고,
    상기 무기필러는, 평균입경이 3 ㎛ 이상 10 ㎛ 미만이고 비표면적이 2.0 m2/g 내지 4.0 m2/g인 제1 무기필러 및 평균입경이 0.1 ㎛ 초과 1.0 ㎛ 미만이고 비표면적이 7.5 m2/g 내지 14.0 m2/g인 제2 무기필러를 포함하는 것인
    반도체 접착용 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기필러의 함량은 70 중량 % 내지 95 중량 %인 것인
    반도체 접착용 수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기필러는 구형상인 것인
    반도체 접착용 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기필러는 알루미나(Al2O3), 질화붕소(BN), 질화알미늄(AlN), 탄화규소(SiC), 산화마그네슘(MgO), 산화아연(ZnO), 수산화알미늄(Al(OH)3) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것인
    반도체 접착용 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기필러의 총 함량에 대하여 상기 제2 무기필러의 함량의 비는 1 중량% 내지 50 중량%인 것인
    반도체 접착용 수지 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    고형분 함량이 80 중량% 이상 95 중량% 이하인 것인
    반도체 접착용 수지 조성물.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 반도체 접착용 수지 조성물을 경화시킨 경화물을 포함하는
    반도체용 접착 필름.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 경화물의 밀도는 2.0 g/m3 내지 3.5 g/m3인 것인
    반도체용 접착 필름.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 경화물 중의 무기필러의 충진율은 60 부피% 내지 80 부피%인 것인
    반도체용 접착 필름.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 반도체용 접착 필름의 열전도도는 3.0 W/mK 내지 6.0 W/mK인 것인
    반도체용 접착 필름.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 반도체용 접착 필름의 두께는 10 ㎛ 내지 30 ㎛인 것인
    반도체용 접착 필름.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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