KR19980068284A - 내열성 접착 테이프용 접착제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장치를 구성하는 리드프레임 주변의 부품간 접착 등에 사용되는 전자부품용 접착테이프로서, 특히 저온에서 접착, 경화할 수 있고 내열성, 신뢰성 등이 우수한 성능을 지닌 접착테이프용 접착제 조성물의 제공을 그 목적으로 한 것이다.

본 발명은 구체적으로 브롬화된 비스페놀계 에폭시와 저연화점 크레졸노볼락 에폭시와 카르복실기가 포함된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무와 폴리벤즈이미다졸과 경화제 및 기타 첨가제로 구성된 접착제 조성물에 관한 것으로서, 이와 같은 접착제 조성물을 사용하여 제조된 접착테이프는 기존의 접착테이프에 비해 비교적 저온에서 경화할 수 있고 충분한 내열성 및 신뢰성을 지니고 있기 때문에 전자부품으로 사용시 크게 유용하다.

Description

내열성 접착 테이프용 접착제 조성물

본 발명은 FPC(유연성회로기판), TAB 및 기타 전자부품에 사용되는 접착제 조성물에 관한 것으로, 특히 반도체 장치를 구성하는 리드프레임 주변의 부품간, 예를들어, 리드, 다이패드, 방열판, 반도체 칩 등의 접착에 사용할 수 있는 전자 부품용 내열성 접착테이프용 접착제 조성물에 관한 것이다.

기존에 수지패키지형 반도체 장치에 있어서 사용되는 접착 테이프에는, 리드프레임 고정용 접착테이프, TAB 테이프 등이 있고, 예를 들어, 리드 프레임 고정용 접착테이프의 경우에는 리드 프레임의 리드를 고정하여 리드프레임 자체 및 반도체 조립 공정 전체의 생산율 및 생산성 향상을 목적으로 사용되며, 일반적으로 리드프레임 메이커에서 리드프레임 상에 접착되고 반도체 메이커는 이것을 이용하여 반도체 칩을 탑재한 후에 수지로 패키징한다. 이 때문에 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.

종래에 이와 같은 용도에 사용되는 접착테이프로는, 일례를 들면, 폴리이미드 필름 등의 내열성 지지 필름상에 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트 혹은 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 등의 합성 고무계 수지 등을 단독 혹은 또 다른 수지로 변경한 것 또는 다른 수지와 혼합한 접착제를 도포하고 B스테이지 상태로 한 것이 사용 되고 있다.

그러나, 이와 같이 반도체 장치의 접착시 사용되는 종래의 접착제를 도포한 접착테이프를 사용한 경우, 내열성이 충분치 않은 등의 문제가 있다. 또, 폴리이미드 수지를 사용한 경우에는, 테이핑 온도, 압력, 이미드 수지의 경화 조건 등이 엄격하여 리드프레임 등의 금속재료를 손상시키는 문제가 발생될 수 있다. 그러므로 저온에서 접착 경화할 수 있고 충분한 내열성 및 신뢰성 등을 갖는 접착제의 개발이 요망되고 있다.

본 발명은 반도체 장치를 구성하는 리드프레임 주변의 부품간 접착 등에 사용되는 전자부품용 접착테이프로서 비교적 저온에서 접착, 경화할 수 있고 충분한 내열성 및 신뢰성 등을 지닌 내열성 접착테이프용 접착제 조성물의 제공을 그 목적으로 한 것이다.

본 발명은 난연성을 내기 위해서 브롬이 18∼50% 함유된 비스페놀계 에폭시 100중량부에 대하여 내열성 향상 및 비교적 저온에서 접착이 용이하도록 하기 위한 목적의 저연화점의 고순도 크레졸노볼락 에폭시 30∼100중량부, 접착제에 유연성 및 강인성(toughness)을 부여하기 위해 사용되는 부타디엔-아크릴로니트릴 고무 5∼20중량부, 내열성, 접착력, 금속의 산화방지 특성을 향상시키기 위해 첨가되는 폴리벤즈이미다졸 5∼50중량부와 경화제 및 기타 첨가제 2∼50중량부로 구성된 접착테이프용 접착제 조성물에 관한 것이다.

상기에서 브롬화된 비스페놀계 에폭시는 브롬함유율이 10 내지 50중량% (보다 바람직하게는 18 내지 25중량%)인 것이 사용되면, 브롬함유율이 50중량%를 넘으면 접착제의 접착력이 저하되고, 10wt% 미만이면 난연효과가 미흡한 문제가 있다.

또한, 당량이 300∼500의 범위에 있고 연화점의 범위가 50 내지 70℃이며 염소이온 함량이 2ppm이하의 순도를 지닌 것이 본 발명에 적합하다.

크레졸노볼락에폭시는 브롬화된 비스페놀계 에폭시 100중량부에 대하여 30∼100중량부를 혼합하여 사용하는데, 이와 같이 혼합하여 사용하면 접착 후 접착층의 내열성이 우수해지는 등의 장점이 있으나 크레졸노볼락 에폭시의 분자구조적인 특성으로 인하여 연화점이 높고 경화조건이 까다롭다. 일반적으로 크레졸노볼락 에폭시의 당량은 150 내지 250 범위이며, 연화점은 60 내지 90℃범위에 있는 것들이 사용되는데, 본 발명에서는 비교적 저온에서 용이하게 접착시키기 위하여 70℃이하의 저연화점 타입의 크레졸노볼락 에폭시를 사용한다. 여기에서 크레졸노볼락 에폭시를 브롬화된 비스페놀계 에폭시 100중량부에 대하여 30중량부 미만으로 사용하면 내열성이 나빠지고, 100중량부 초과 사용하면 접착력이 나빠지는 문제가 발생한다.

본 발명에 사용되는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무는 수평균 분자량이 1,000∼5,000 이고, 아크릴로니트릴 함유율이 20∼50중량%이며, 분자량 말단에 카르복실기를 함유하는 것으로 그 첨가량은 브롬화된 비스페놀계 에폭시 100중량부에 대하여 5∼20중량부가 바람직한데, 고무가 20중량부를 초과하면 경화시 상분리가 진행되면서 에폭시상의 점도가 급격히 상승하여 분산상으로 분리되어 있는 고무상이 연속상으로 되거나 분산상과 연속상이 혼재되어 있는 상구조를 갖게 된다. 이러한 경우 접착제 내에 고무상이 상당부분 공기 중에 노출되어 경화시 열화되거나 접착력이 저하될 수 있으며, 10중량부 미만으로 사용되면 적절한 탄성을 유지하는 것이 어려운 문제가 발생된다.

또한, 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole)은 폴리이미드와 상용성이 있으며 구리, 알루미늄과 같은 금속과도 접착력이 뛰어나서 금속과 접촉시 고온에서의 금속의 산화 또는 부식을 방지해 주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 폴리벤즈이미다졸은 하기 화학식 1과 같은 구조를 지닌 것으로 중합도가 매우 큰 경우(고유점도 0.6dL/g 이상)에는 Tg가 매우 높기 때문에 접착제로의 이용이 곤란하기 때문에 본 발명에서는 고유점도가 0.05dL/g∼0.1dL/g 정도의 저분자량 프리폴리머가 이용된다.

[화학식 1]

(상기식에서 n은 1 또는 2 이상의 정수임)

벤즈이미다졸은 에폭시수지의 경화제로서도 이용되므로 에폭시접착제층과 구리판 사이 및 접착제층과 폴리이미드 표면사이의 접착력을 크게 향상시키는 작용도 하는데, 바람직한 첨가량은 브롬화된 비스페놀계 에폭시 100중량부에 대하여 5-50중량부로 이 범위를 벗어나면 본 발명에서 얻고자 하는 물성이 얻어지지 않는다. 그리고 폴리벤즈이미다졸의 용해성을 증대시키기 위하여 DMF를 소량 첨가할 수 있다.

경화제는 에폭시함량에 대하여 적합한 양이 들어가야 되며 부족하거나 과다한 경우는 내용제성, 내열성, 전기저항 등이 저하된다. 경화제로는 전기적 특성과 내열성, 내약품성이 우수한 산무수물계나 방향족디아민의 경화제가 사용되며, 경화반응을 촉진하기 위하여 이미다졸, 디벤질메틸아민 등의 경화촉진제를 사용할 수 있다. 경화촉진제는 상온에서는 경화반응을 일으키지 않으면서 100∼150℃온도 범위에서 속경화되는 BF₃,MEA 등이 이용될 수 있다.

이상과 같은 조성으로 준비된 접착제는 점도를 100∼2000cps(더욱 좋기로는 200∼1000cps) 범위로 하여 사용하는데, 이 접착제를 내열성 필름위에 건조 후의 두께가 10∼50㎛가 되도록 도포하고 100∼120℃에서 1∼10분 동안 건조한 후 박리성 필름을 접착하는 과정을 거쳐 원하는 접착테이프를 얻는다.

이 때 사용될 수 있는 내열성 필름으로는, 예를 들면, 폴리이미드, 폴리페닐렌설피드, 폴리에테르 및 경우에 따라서는 폴리에틸렌 테레프랄레이트 등의 내열성 수지필름이 사용될 수 있으나, 특히 폴리이미드 수지 필름이 바람직하다.

내열성 필름의 두꼐는 5∼100㎛(보다 바람직하게는 10∼75㎛)의 범위로 설정하는 것이 바람직하며, 두께가 지나치게 얇은 경우에는 접착테이프가 부드러워 취급하기 곤란하고, 지나치게 두꺼운 경우에는 접착 테이프의 펀칭성이 곤란하다.

박리성 필름의 경우 두께가 10∼150㎛(보다 바람직하게는 25∼50㎛)의 것이 사용되며, 박리성 필름으로는 폴리프로필렌 필름, 불소 수지계 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 종이 및 경우에 따라 이들에 실리콘 수지로 박리성을 부여한 것을 사용할 수 있다.

이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 좀 더 구체적으로 설명하며, 여기에서 제조된 접착테이프의 특성은 다음의 방법으로 평가하였다.

1. 접착강도

120℃로 유지되고 있는 열판 위에 동박을 얹어 놓고, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 테이프를 7기압의 압력으로 10초간 압착한 후, 165℃ 열풍오븐에서 1시간동안 경화시키고 인장강도시험기를 이용하여 T-PEEL 강도를 측정하였다.

2. 장기내열성 평가

준비된 시료를 150℃ 열풍오븐에서 24시간동안 방치 후 인장강도시험기를 이용하여 T-PEEL 강도를 측정하였다.

3. 탄성율

UTM(Ultimate Testing Machine)을 이용하여 접착제층의 탄성을 측정하였다.

4. 절연저항

JISC6471 의거하여 온도 40℃, 상대습도 90%에서 96시간동안 방치한 후에 절연저항을 측정하였다.

[실시예 1]

브롬화 비스페놀A계 에폭시(에폭시 당량 450) 100중량부에 대하여 저연화점의 크레졸노볼락 에폭시(에폭시 당량 200) 50중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 30중량부, 폴리벤즈이미다졸 20중량부, 디아미노디페닐설폰 12중량부를 첨가하고, 용제로 메틸에틸케톤, 톨루엔 및 DMF를 이용하여 용액의 점도를 1000∼1200cps로 맞추었다.

이 접착제를 이용하여 두께가 50㎛인 폴리이미드 필름(상품명:Kapton Dupont사 제조)위에 건조후에 두께가 25㎛이 되도록 도포하고, 건조(120℃, 3분)한 후, 두께가 38㎛인 PET필름(상품명:Excel XG-284 제일합섬)을 라미네이트하여 접착테이프를 제조하였으며, 그 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

[실시예 2]

크레졸노볼락 에폭시 100중량부에 저당량 고순도 비스페놀A계 에폭시 50중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔 고물 20중량부, 폴리벤즈이미다졸 10중량부, 디아미노디페닐설폰 15중량부를 첨가하여 실시예1과 같이 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800∼1000cps로 맞춘 다음, 이 접착제를 이용하여 실시예1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였으며, 그 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

[실시예 3]

크레졸노볼락 에폭시 100중량부에 브롬화 비스페놀A계 에폭시 100중량부, 저당량 고순도 비스페놀A계 에폭시 50중량부, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 40중량부, 폴리벤즈이미다졸 10중량부, 디아미노디페닐설폰 40중량부를 첨가하여 실시예1과 같이 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800∼1000cps로 맞춘다음, 이 접착제를 이용하여 실시예1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였으며, 그 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

[비교예 1]

실시예1과 같은 조성중 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 함량을 50중량부로 하여 제조된 접착제를 이용한 것 이외에는 실시예1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였으며, 그 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

[비교예 2]

실시예1과 같은 조성중 폴리벤즈이미다졸을 제외하고 제조한 접착제를 이용하여 실시예1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였으며, 그 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

[비교예 3]

실시예1과 같은 조성중 경화촉진제 1중량부를 첨가하여 제조된 접착제를 이용하여 실시예1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였으며, 그 물성을 평가하여 표1에 나타내었다.

[표 1]

상기 실시예 및 비교예에서도 확인되듯이 본 발명에 의한 접착제 조성물을 사용하여 제조된 접착테이프는 기존의 접착테이프에 비해 비교적 저온에서 접착, 경화할 수 있고 충분한 내열성 및 신뢰성을 지니고 있기 때문에 반도체 장치의 리드프레임 주변의 부품간 접착 또는 기타 전자부품들의 접착제 사용시 우수한 성능을 나타낸다.

Claims (6)

1. 브롬화된 비스페놀계 에폭시 100중량부에 대하여, 저연화점의 크레졸노볼락 에폭시 30∼100중량부, 카르복실기가 포함된 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 10∼20중량부, 폴리벤즈이미다졸 5∼50중량부와 경화제 및 기타 첨가제 2∼50중량부로 구성된 내열성 접착테이프용 접착제 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 브롬화된 비스페놀계 에폭시는 브롬 함유율이 10∼50중량% 임을 특징으로 하는 내열성 접착테이프용 접착제 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무는 아크릴로니트릴 함량이 20∼50중량%이고, 카르복실기를 1∼4중량% 포함하는 것임을 특징으로 하는 내열성 접착테이프용 접착제 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무는 수평균분자량이 1000∼15,000인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 내열성 접착테이프용 접착제 조성물.
5. 제 1항에 있어서, 크레졸노볼락 에폭시는 연화점이 70℃이하이고 당량이 150-250의 범위에 있는 것임을 특징으로 하는 내열성 접착테이프용 접착제 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 폴리벤즈이미다졸은 고유점도가 0.05-0.1dL/g의 범위에 있는 저분자량 프리폴리머임을 특징으로 하는 내열성 접착테이프용 접착제 조성물.