KR19980016625A - 전자부품용 접착 테이프 및 이에 사용되는 접착제조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체장치를 구성하는 리드프레임 주변부품 등과 같은 전자부품들의 접착에 사용되는 내열성 접착테이프 및 이에 사용되는 접착제 조성물에 관한 것으로서, 특히 접착강도, 내열성, 난연성, 절연성, 경시안정성 등의 제방물성이 우수한 접착제 조성물을 제공하기 위해 안출된 것이다.

본 발명은 상기와 같은 방법을 달성하기 위한 일방법으로 내열성이 우수한 플라스틱 필름의 한면 또는 양면에 아크릴로니트릴, 탄소수 2-10인 알킬기를 가진 아크릴레이트, 아크릴산 또는 메타크릴산 및 하이드록시에틸아크릴레이트 또는 하이드록시에틸 메타크릴레이트로 구성된 단량체로 제조된 아크릴수지와, 비스페놀계에폭시 및 크레졸노볼락계 에폭시로 구성된 에폭시수지와 경화제 및 실리콘수지로 구성된 접착제 조성물을 사용하여 접착층을 형성시킨 전자부품용 접착테이프를 제공한다. 이와 같이 본 발명에 의해 제조된 전자부품용 접착테이프는 접착강도, 내열성, 난연성 등의 제방물성이 매우 우수한 특성을 지닌다.

Description

전자부품용 접착 테이프 및 이에 사용되는 접착제조성물

도 1은 본 발명의 접착 테이프 또는 종래의 접착테이프를 사용한 반도체 장치의 일례의 단면도.

* 도면의 주요분의 부호의 설명 *

1 : 반도체 칩2 : 다이패드

3 : 리드 핀4 : 본딩 와이어

5 : 패키징 수지6 : 접착제

본 발명은 특히 반도체 장치를 구성하는 리드프레임 주변부품 등과 같은 전자 부품들의 접착에 사용할 수 있는 전자 부품용 내열성 접착테이프 및 이에 사용되는 접착제 조성물에 관한 것이다.

기존의 수지패키지형 반도체 장치에 있어서 사용되는 접착 테이프로는, 리드프레임 고정용 접착테이프, TAB 테이프 등이 있는데, 예를 들어, 리드 프레임 고정용 접착테이프의 리드 프레임의 리드를 고정하여 리드프레임 자체 및 반도체 조립 공정전체의 생산율 및 생산성 향상을 목적으로 사용되며, 일반적으로 리드프레임 메이커에서 리드프레임 상에 접착되고, 반도체 메이커는 이것을 이용하여 반도체 칩을 탑재한 후에 수지로 패키징한다. 이때문에 리드프레임 고정용 접착테이프는 반도체 수준에서의 일반적인 신뢰성 및 테이핑시의 작업성 등은 물론 테이핑 후의 접착력 및 반도체 장치의 조립공정에서의 가열에 견딜 수 있는 충분한 내열성을 갖추어야 한다.

종래의 이와 같은 용도에 사용되는 접착테이프로는, 예를 들어, 폴리이미드 필름 등의 내열성 지지 필름상에, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트 혹은 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 등의 합성 고무계 수지 등을 단독 혹은 또 다른 수지로 변성한 것 또는 다른 수지와 혼합한 접착제를 도포한 것이 사용되고 있다.

최근에 도 1에 나타낸 바와 같은 구조의 수지패키지형 반도체 장치가 개발되어 있는데, 즉, 다이패드(2) 상에 반도체 칩(1)이 탑재되어 있고, 또한 전극이 접착층에 의해 고정되어 있으며, 반도체 칩과 전극과의 사이 및 전극과 리드 핀(3)과의 사이가 각각 본딩와이어(4)에 의하여 연결되고, 이들이 수지(5)에 의하여 패키징된 구조를 갖고 있다.

이러한 구조의 반도체 장치의 접착에 있어서, 종래의 접착제를 도포한 접착테이프를 사용하는 경우 내열성이 충분치 않는 등의 문제가 있다. 또, 폴리이미드 수지를 사용한 경우에는 테이핑 온도나, 압력, 이미드 수지의 경화조건 등이 엄격하여 리드프레임 등의 금속재료를 손상시킬 수 있다. 그러므로 저온에서 접착, 경화할 수 있으면서 충분한 내열성 및 신뢰성 등을 갖는 접착제의 개발이 요망되고 있다.

본 발명의 목적은 비교적 저온에서 접착, 경화할 수 있고, 충분한 내열성, 신뢰성 등을 갖는 전자 부품용 접착테이프를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하는 일방법으로 고분자량의 아크릴 수지와 에폭시 수지 그리고 경화제, 첨가제 등으로 구성된 접착제 조성물을 사용하여 접착강도, 내열성, 난연성, 절연성, 경시안정성 등의 제반 물성이 우수한 접착테이프를 제공한다.

이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 접착테이프는 폴리이미드 필름과 같은 내열성 필름의 적어도 한면에, 아크릴레이트 50-70 중량%, 아크릴산 또는 메타크릴산 1-10 중량%, 하이드록시에틸아크릴레이트 또는 하이드록시에틸 메타아크릴레이트 1-10 중량%의 조성으로 된 단량체로 제조된 고분자량의 아크릴 수지(a)와, 난연성을 내기 위해서 브롬이 18-50% 함유된 비스페놀계에폭시와 내열성을 위하여 크레졸노볼락에폭시를 함께 사용한 에폭시 수지(b)와, 전기적 특성과 내열특성이 뛰어난 산무수물계 경화제(c) 및 내열성, 내수성, 전기적 특성을 향상시키기 위해 첨가되는 실리콘 수지(d)로 구성되며, 그 사용량이 성분(a) 100 중량부에 대하여 성분(b)와 성분(d)의 총합이 5-800 중량부, 성분(c)인 경화제가 0.2-0.5중량부 사용되는 것을 특징으로 한 접착제 조성물로 접착층을 형성하여 제조된다.

성분(a)로서 사용되는 아크릴수지는 중량 평균 분자량이 500,000-1,500,000(보다 바람직하게는 600,000-1,200,000)의 고분자량이 공중합물을 사용하는데, 주로 유화중합에 의해 합성되며, 강알카리를 사용하여 수지를 침전시킨 후에 물을 제거하고 용제에 녹여서 사용한다. 아크릴로니트릴은 내열성과 내약품성이 우수하고, 탄소수가 2-10인 알킬기를 가진 아크릴레이트는 유연성을 부여하며, 아크릴산 또는 메타크릴산은 에폭시기와 반응하여 가교 가능한 반응기를 가지며, 하이드록시에틸아크릴레이트 또는 하이드록시에틸 메타아크릴레이트는 뛰어난 접착력을 제공한다.

이때, 중량 평균 분자량이 500,000보다 낮으면 열안전성이 불량해지고, 내열성이 저하한다. 또한, 1,500,000보다 높으면 용매에 대한 용해성이 나빠지며, 용액제조시에 점도가 증가하여 접착제로 사용하였을 경우에 작업성이 불량해지고 접착성이 저하된다. 또, 아크릴로니트릴 함유율이 10중량% 보다 낮으면 용매 용해성이 저하되고, 60중량%보다 높으면 전기절연성이 불량해진다.

에폭시수지(b)는 브롬이 18-50% 함유된 비스페놀계 에폭시 2-30중량%(보다 바람직하게는 4-15중량%)와 크레졸노볼락에폭시 70-98중량%로 구성된 것이 사용되는데, 이 경우에 있어서, 브롬 함량이 65% 미만의 브롬화된 에폭시가 사용되는 경우에는 난연특성이 나빠지며, 50% 보다 큰 경우에는 내열성이 저하된다. 또한 크레졸노볼락에폭시가 70중량% 미만일 때는 내열성이 나빠지며, 98중량% 보다 많이 사용되면 난연성과, 접착력이 떨어진다.

경화제(c)의 경우 에폭시함량에 대하여 적합한 양을 사용해야 하는데, 부족하거나 과다한 경우는 내용제성, 내열성, 전기저항 등이 저하된다. 경화제는 전기적 특성과 내열성, 내약품성이 우수한 산무수물계의 경화제를 사용하는 것이 좋다.

또한, 실리콘 수지(d)의 경우에 사용되는 실리콘수지는 말단에 메톡시기가 있는 것이 바람직하며, 에폭시수지내의 수산기와 반응하여 접착제의 내열성, 내수성, 전기적특성을 향상시킨다, 이때 실리콘수지를 너무 적게 사용하면 물성개선 효과가 미미하고 과다하게 사용하면 접착력이 저하된다.

이상과 같은 조성으로 구성된 접착제는 점도가 100-2000cps(보다 좋기로는 200-1000cps)범위가 되도록 하여 사용한다.

또한, 본 발명에 따른 접착제 조성물에는 테이핑성을 양호하게 하기 위해 입경이 1-5㎛인 충전제를 사용할 수 있는데, 그 사용량은 전체 접착제 고형분양의 2-25중량%(보다 바람직하게는 5-20중량%)의 범위에서 사용되어질 수 있다. 충전제의 함유량이 2중량% 미만이며 접착 테이프의 테이핑 특성이 나빠지며, 20중량% 이상의 경우네는 접착테이프의 접착 강도가 약화되고 라미네이트 등의 가공성이 나빠진다. 이때 사용될 수 있는 충전제의 종류로는 실리카, 석영분말, 알루미나, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 다이아몬드 분말, 운모, 플루오르화 수지 분말, 지르콘 분말 등이 있다.

본 발명에 의해 제조된 접착제 조성물은 접착테이프 제조에 사용되는데, 예를 들어, 상기 접착제를 내열성 필름위에 건조후의 두께가 20-50㎛이 되도록 도포하고 80-120℃에서 1-20분 동안 건조한 후 박리성 필름을 붙이고 80-120℃에서 5-30분 동안 반경화시키는 과정을 거쳐 원하는 내열성 접착테이프를 얻는다.

이때 사용될 수 있는 내열성 필름으로는, 예를 들면, 폴리이미드, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르, 폴리파라벤산 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 내열성 수지 필름 등이 사용될 수 있으나, 특히 폴리이미드 필름이 바람직하다. 이때 내열성 필름의 두께는 5-100㎛(보다 바람직하게는 10-75㎛)의 범위로 설정하는 것이 바람직하며, 두께가 지나치게 얇은 경우에는 접착테이프가 부드러워 취급하기 곤란하며, 지나치게 두꺼운 경우에는 접착 테이프의 펀칭성이 곤란해진다.

접착테이프 제조시 사용되는 박리성 필름의 경우 두께가 10-200㎛(보다 바람직하게는 25-150㎛)의 것이 사용되며, 사용 가능한 박리성 필름으로는 폴리프로필렌 필름, 불소 수지계 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 종이 및 경우에 따라 이들에 실리콘 수지로 박리성을 부여한 것을 사용할 수 있다.

이하에서 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하며, 이때 행해지는 물성 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

1. 접착강도

ICP-FC-240B에 의거하여 동박과 내열성 필름 사이의 접착강도를 측정한다. 측정조건은 온도 20℃, 상대습도 침적에서 48시간 동안 방치한 후에 180° 박리강도를 측정한다.

2. 납땜내열성

260℃의 납융용액위에 배선면을 60초간 플로팅하고서 외관을 관찰한다.

3. 난연성

접착제층을 폴리이미드플림위에 30μ으로 도포한 후에 100℃에서 5분 동안 건조한 후에 폭 1CM, 길이 12.7CM의 샘플로 UL94 규격에 의거하여 난연성을 시험한다.

4. 내약품성

JISC 6481에 의거하여 시험편을 아세톤, 염화메틸렌에 상온에서 15분간 볼때한 후에 꺼내서 외관을 관찰한다.

5. 장기내열성

시편을 150℃에서 120시간 보관한 뒤에 접착력을 측정한다.

6. 내수성

시편을 끓는 물에 1시간 동안 침적한 뒤에 상온에 1시간 동안 방치하고 접착력을 측정한다.

7. 절연저항

JISC 6471 의거하여 온도 40℃, 상대습도 90%에서 96시간 동안 방치한 후에 절연저항을 측정한다.

[실시예 1]

아크릴로니트릴 30중량%, 부틸아크릴레이트 60중량%, 메타아크릴산 5중량%, 하이드록시에틸아크릴레이트 5중량%를 증류수, 유화제와 함께 혼합하여 단량체 혼합액을 만들었다. 그리고 중합개시제로서 KPS를 증류수에 녹여서 70℃까지 온도를 상승시킨 수용액을 교반하면서 미리준비한 단량체 혼합액을 3.5시간 동안 적하시키고 그후에 다시 70℃에서 4.5시간 동안 숙성반응을 진행하였다. 반응을 완료후 온도를 상온으로 냉각시키고 10% NaOH 용액을 투입하여 수지를 침전시켰다. 침전된 수지를 여과후에 4회 수세한 뒤에 진공오븐에서 60℃ 온도에서 건조하였으며, 결과로 얻어진 아크릴수지의 중량평균분자량은 1,200,000이었다.

브로모비스페놀에폭시 80중량부(브롬함량 45%), 크레졸노볼락에폭시 20중량부, 아크릴수지 65중량부, 산무수물경화제로 메틸테트라하이드로무수프탈릭산 80중량부, 말단에 메톡시기가 함유된 실리콘수지 2중량부를 첨가하여 메틸에틸 케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 1000CPS로 맞추었다.

이 접착제를 이용하여 두께가 50㎛인 폴리이미드 필름(상품명 : KAPTON, DUPONT 사)위에 건조(120℃, 5분)후의 두께가 20㎛ 되도록 도포하고, 두께가 38㎛ 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(상품명 : EXCEL XG-200, 제일합섬)을 라미네이트하여 접착테이프를 제조하였다.

[실시예 2]

브로모비스페놀에폭시 65중량부(브롬함량 45%), 크레졸노볼락에폭시 65중량부, 실시예 1과 같이 합성된 아크릴수지 60중량부, 산무수물경화제로 메틸테트라하이드로무수프탈릭산 90중량부, 말단에 메톡시기가 함유된 실리콘수지 2.5중량부를 첨가하고 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 100CPS로 맞춘것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

[실시예 3]

아크릴로니트릴 40중량%, 부틸아크릴레이트 55중량%, 메타아크릴산 2.5중량%, 하이드록시에틸아크릴레이트 2.5중량%를 증류수, 유화제와 함께 혼합하여 단량체 혼합액을 만들었다. 그리고, 중합개시제로서 KPS를 증류수에 녹여서 70℃까지 온도를 상승시킨 수용액을 교반하면서 미리 준비한 단량체 혼합액을 3.5시간 동안 적하시키고 그후에 다시 70℃에서 4.5시간 동안 숙성반응을 진행하였다. 반응을 완료후 온도를 상온으로 냉각시키고 10% NaOH 용액을 투입하여 수지를 침전시켰다. 침전된 수지를 여과 후에 4회 수세하고 진공오픈에서 60℃의 온도로 건조하였으며, 결과로 얻은 아크릴수지의 중량평균분자량은 900,000이었다.

브로모비스페놀에폭시 80중량부(브롬함량 45%), 크레졸노볼락에폭시 20중량부, 아크릴수지 65중량부, 산무수물경화제로 메틸테트라하이드로무수프탈릭산 80중량부, 말단에 메톡시기가 함유된 실리콘수지 2중량부를 첨가하고 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 1000CPS로 맞춘것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

[실시예 4]

브로모비스페놀에폭시 60중량부(브롬함량 45%), 크레졸노볼락에폭시 40중량부, 실시예 3과 같이 합성된 아크릴수지 60중량부 산무수물경화제로 메틸테트라하이드로무수프탈릭산 90중량부, 말단에 메톡시기가 함유된 실리콘수지 2.5중량부를 첨가하고 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 1000CPS로 맞춘것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

[실시예 5]

실시예 1에서 얻어진 액상의 접착제 100중량부와 알루미나 충전제 10중량부를 분산 및 혼합하여 얻어진 접착제를 이용하여, 실시예 1에서와 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

[비교예 1]

브로모비스페놀에폭시 50중량부(브롬함량 45%), 크레졸노볼락에폭시 50중량부, 실시예 1과 같이 제조된 아크릴수지 50중량부, 산무수물경화제로 메틸테트라하이드로무수프탈릭산 80중량부, 말단에 메톡시기가 함유된 실리콘수지 2중량부를 첨가하고 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 1000CPS로 맞춘것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

[비교예 2]

브로모비스페놀에폭시 100중량부(브롬함량 45%), 실시예 1과 같이 합성된 아크릴수지 50중량부, 산무수물경화제로 메틸테트라하이드로무수프탈릭산 70중량부, 말단에 메톡시기가 함유된 실리콘수지 2.0중량부를 첨가하고 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 1000CPS로 맞춘것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

[비교예 3]

아크릴로니트릴 35중량%, 부틸아크릴레이트 60중량%, 메타아크릴산 5.0중량%를 증류수, 유화제와 함께 혼합하여 단량체 혼합액을 만들었다. 그리고 중합개시제로서 KPS를 증류수에 녹여서 70℃까지 온도를 상승시킨 수용액을 교본하면서 미리준비한 단량체 혼합액을 3.5시간동안 적하시키고 그후에 다시 70℃에서 4.5시간동안 숙성반응을 진행하였다. 반응을 완료후 온도를 상온으로 냉각시키고 10% NaOH 용액을 투입하여 수지를 침진시켰다. 침전된 수지를 여과 후에 4회 수세하고 진공오븐에서 60℃ 온도에서 건조하였으며, 결과로 얻어진 아크릴수지를 중량평균분자량은 1,200, 000이었다.

브로모비스페놀에폭시 80중량부(브롬함량 45%), 크레졸노볼락에폭시 20중량부, 아크릴수지 65중량부, 산무수물경화제로 메틸테트라하이드로무수프탈릭산 80중량부, 말단에 메톡시기가 함유된 실리콘수지 2중량부를 첨가하고 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 1000CPS로 맞춘것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 접착테이프의 특성을 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

위의 결과를 통하여 볼때 브롬화된 비스페놀에폭시수지에 비하여 크레졸노볼락에폭시가 과량으로 들어가면 비교예 1과 같이 접착력과 난연성이 저하되며, 크레졸노볼락에폭시가 없으면 비교예 2에서와 같이 접착력과 내수성이 저하되며, 아크릴수지조성중에 하이드록시기를 가진 아크릴 단량체가 없으면 비교예 3에서와 같이 접착력이 저하되며 내열성이 불량해진다.

Claims (7)

1. 내열성 플라스틱 필름의 한편 또는 양면에, 아크릴로니트릴 25-45중량%, 탄소수가 2-10인 알킬기를 가진 아크릴레이트 50-70중량%, 아크릴산 또는 메타크릴산 1-10중량, 하이드록시에틸아크릴레이트 또는 하이드록시에틸메타크릴레이트 1-10중량%의 조성으로 된 단량체로 제조된 아크릴수지와 난연성을 부여하는 브롬이 18-50% 함유된 비스페놀계 에폭시 및 내열성을 부여하는 크레졸노볼락에폭시를 함께 사용하는 에폭시 수지와 경화제 및 실리콘 수지로 구성된 접착제 조성물을 사용하여 접착층을 형성시킨 것임을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프.
2. 아크릴로 니트릴 25-45중량%, 탄소수가 2-10인 알킬기를 가진 아크릴레이트 50-70중량%, 아크릴산 또는 메타크릴산 1-10중량%, 하이드록시에틸아크릴레이트 또는 하이드록시에틸메타크릴레이트 1-10중량%의 조성으로 된 단량체로 제조된 아크릴수지와, 난연성을 부여하는 브롬이 18-50중량% 함유된 비스페놀계 에폭시 및 내열성을 부여하는 크레졸노볼락에폭시를 함께 사용하는 에폭시 수지와, 경화제 실리콘 수지로 구성된 것임을 특징으로 하는 접착제 조성물.
3. 제1항에 있어서, 경화제는 산무수물계 경화제임을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프.
4. 제1항에 있어서, 실리콘 수지는 말단에 메톡시기가 있는 실리콘 수지임을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프.
5. 제1항에 있어서, 내열성 플라스틱 필름을 폴리이미드 필름임을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프.
6. 제1항에 있어서, 접착제 조성물은 점도가 100-2000CPS 범위에 있는 것임을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프.
7. 제1항에 있어서, 아크릴수지는 중량평균분자량이 500,000-1,500,000의 범위에 있는 것임을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프.