KR19990018542A

KR19990018542A - 반도체부품용 절연 접착층의 형성방법

Info

Publication number: KR19990018542A
Application number: KR1019970041729A
Authority: KR
Inventors: 손인성; 임대우; 김정락
Original assignee: 한형수; 주식회사 새한
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-15

Abstract

본 발명은 주로 반도체 장치를 구성하는 리드프레임 주변의 부품들의 절연접착층 형성방법에 관한 것으로서, 특히 내열성, 신뢰성 등의 물성을 개선하는 것을 주 목적으로 하여 안출된 것이다.

본 발명은 구체적으로 내열성 필름의 한면 또는 양면에 아크릴로니트릴과 부타디엔 공중합체 또는 아크릴로니트릴, 부타디엔 및 아크릴산의 삼원공중합체로서 말단에 카르복실기를 함유하는것에 비스페놀계 에폭시와 크레졸노볼락계에폭시를 혼합하고 방향족디아민계 또는 산무수물계 경화제를 기타 첨가제와 함께 첨가하여 얻어지는 접착제를 도포, 건조하여 제조되는 액상 접착제를 사용하여 반도체 부품들의 절연접착층을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 이와 같이 방법을 사용하여 비교적 저온에서 접착, 경화할 수 있고 접착층은 충분한 내열성 및 신뢰성을 나타내는 유용성이 있다.

Description

반도체부품용 절연 접착층의 형성방법

본 발명은 반도체 장치를 구성하는 리드프레임 주변의 부품들, 예를 들어, 리드, 다이패드, 방열판, 반도체 칩 등의 반도체 부품용 절연접착층의 형성방법에 의한 것이다.

기존에 수지패키지형 반도체 장치에 있어서 사용되는 접착 테이프로는 리드프레임 고정용 접착테이프, TAB 테이프 등이 있는데, 예를 들어, 리드프레임 고정용 접착테이프의 경우에는 제1도에 표시된 바와 같이 리드프레임의 리드를 고정하여 리드프레임 자체 및 반도체 조립 공정 전체의 수율 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 접착제는 반도체 수준에서의 일반적인 신뢰성 및 테이핑시의 작업성 등은 물론 테이핑 후의 접착력 및 반도체 장치의 조립 공정에서의 가열에 견딜 수 있는 충분한 내열성을 갖추어야 한다.

이와 같은 용도에 사용되는 기존의 접착제는, 예를 들어, 폴리아미드 필름 등의 내열성 지지 필름 상에 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트 혹은 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 등의 합성 고무계 수지 등을 단독 혹은 이들의 변성수지 또는 다른 수지와 혼합한 접착제 또는 이를 B스테이지 상태로 한 것이 사용되고 있다. 또한, 근래 들어 반도체 장치 내부에 있어서도 다핀화나 방열성의 확보로 인하여 패키지 구조가 복잡화하고, 그중에 사용되는 접착 테이프 등의 유기재료에 대해서도 그 전기적, 물리적 특성이나 취급 특성에 대한 요구가 엄격해 지고 있는 실정이다.

예를 들면, 제2도에 나타낸 바와 같은 수지밀봉형 반도체 장치에 있어서, 리드핀의 고정에 종래의 접착제를 사용한 경우에는 내열성이나 전기적 신뢰성이 충분치 않은 문제점이 있으며, 제3도와 같이 히트싱크와 리드핀에 절연을 유지시키면서 접착시키거나, 제4도의 LOC구조나, 제5도의 COL구조에서와 같이 반도체칩과 리드핀을 절연 테이프로 접합시키는 경우에 기존의 폴리이미드나 폴리아미드 수지를 적용한 경우에는 그 테이핑 온도나 압력, 경화조건 등이 엄격하고 리드 프레임 등의 금속재료를 손상시킬 우려가 있으며 가격을 낮추기가 어려운 등의 문제점이 있다.

또한 기존의 액상 접착제를 사용하는 경우에는 충분한 내열성 및 접착력, 신뢰성을 얻기 위해서 경화 및 압착시의 고온 및 고압처리가 요구됨으로 인해 리드프레임의 산화, 굴곡 등의 불량을 초래하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 저온에서 접착, 경화할 수 있고 충분한 내열성, 신뢰성 등을 갖는 반도체 부품용 절연접착층의 제공을 그 목적으로 한 것이다.

제1도(a)는 리드프레임의 전체도이고, 제1도(b)는 중요부분의 확대도 임.

제2도는 수지-밀봉형 반도체 장치의 일례의 단면도 임.

제3도는 수지-밀봉형 반도체 장치의 또 다른 일례의 단면도 임.

제4도는 LOC구조의 개략도 임.

제5도는 COL구조의 개략도 임.

※도면의 주요부의 부호의 설명

1. 고정용테이프 2. 수지댐바(DAMBAR)

3. 리드핀 4. 다이패드(DIE PAD)

5. 고정용 테이프 6. 반도체 칩

7. 본딩 와이어 8. 봉지용 수지

9. 절연접착층 10. 히트싱크(HEAT SINK)

본 발명은 내열성 필름의 한면 또는 양면에 중량 평균 분자량이 5,000∼150,000인 아크릴로니트릴과 부타디엔 공중합체로서 말단에 카르복실기를 함유하는 것 혹은 아크릴로니트릴, 부타디엔과 아크릴산의 삼원공중합체로서 카르복실기를 함유하는 것에, 비스페놀A계 에폭시를 상기 공중합체 100중량부에 대하여 30내지 600중량부, 크레졸노볼락에폭시 혹은 페놀노볼락에폭시를 30내지 300중량부 첨가하고, 에폭시수지의 경화제로서 전기적 특성과 내열특성이 뛰어난 방향족디아민계 혹은 산무수물계 경화제를 에폭시 100중량부에 대하여 5내지 30중량부의 양으로 기타 첨가제와 함께 첨가하여 제조된 액상 접착제를 반도체 부품상에 디스펜스법 또는 스크린 인쇄법에 의하여 도포하고, 이어서 열경화시킴으로써 절연패턴 또는 절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 부품용 절연접착층 형성방법에 관한 것이다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용되는 아크릴로니트릴과 부타디엔 공중합체는 중량평균 분자량이 5,000∼150,000(보다 바람직하게는 10,000∼50,000)의 분자량을 가지는 것으로, 아크릴로니트릴 함유율이 10∼60중량%(보다 바람직하게는 20∼50중량%)이며, 100℃에서 무니(MOONEY) 점도가 40이상(보다 좋기로는 45이상)인 것으로서 카르복실기를 1∼8중량% 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우에 중량 평균 분자량이 5,000보다 낮으면 열안정성이 불량해지고 내열성이 저하되며, 150,000보다 높아지면 용매에 대한 용매성이 나빠지고 용액제조시에 점도가 증가하여 접착제로 사용하였을 경우에 작업성이 불량해지며 접착성이 저하된다. 또, 아크릴로니트릴 함유율이 10중량%보다 낮아지면 용매 용해성이 저하되고, 60중량%보다 높아지면 전기 절연성이 불량해진다.

또한, 비스페놀A계 에폭시는 상기 공중합체 100중량부에 대하여 50∼500중량부(보다 바람직하게는 100∼200중량부), 내열성 향상을 위한 크레졸노볼락에폭시는 30∼200중량부(보다 좋기로는 50∼100중량부) 사용되는데, 이 경우에 있어서 비스페놀A계 에폭시를 50중량부 미만 사용한 경우는 접착력이 저하되며, 크레졸노볼락에폭시를 30중량부 미만 사용할 때는 내열성이 나빠지게 된다.

그리고, 경화제는 에폭시 100중량부에 대하여 5내지 30중량부 첨가하는데, 부족하거나 과다한 경우는 내용제성, 내열성, 전기저항 등이 저하된다. 경화제로는 전기적 특성과 내열성, 내약품성이 우수한 산무수물계나 방향족 디아민계 경화제가 사용되고, 경화반응을 촉진하기 위하여 이미다졸, 디벤질메틸아민 등의 경화 촉진제를 사용할 수 있다.

또한, 이렇게 준비된 액상의 접착제에 테이핑성을 양호하게 하기 위해 입경이 1∼5㎛인 충전제를 사용할 수도 있는데, 그 사용량은 전체 접착제 고형분 양의 2∼25중량%(보다 바람직하게는 5∼20중량%)의 범위에서 사용되어질 수 있다. 충전제의 함유량이 2중량% 미만이면 접착테이프의 테이핑 특성이 나빠지며, 20중량% 초과 사용하는 경우에는 접착테이프의 접착강도가 약화되고 라미네이트 등의 가공성이 나빠진다.

이때 사용될 수 있는 충전제로는 실리카, 석영분말, 알루미나, 수산화알루미늄, 산화안티몬, 탄산칼슘, 산화마그네슘, 산화아연, 다이아몬드 분말, 운모, 플루오르화 수지 분말, 지르콘 분말 등이 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 접착제는 비교적 저온에서 접착, 경화할 수 있고, 우수한 내열성, 신뢰성 및 가공성을 지니며, 이것을 디스펜스법 또는 스크린 인쇄법에 의하여 각양각색의 전자부품에 도포하고 접착경화시켜서 수지패턴 또는 절연층을 형성할 수 있다.

본 발명에서는 반도체 부품용 액상 접착제를 사용하여 수지패턴 또는 절연층 형성시 다음의 고정에 따라 가공을 실시한다. 즉, 각 원료들을 혼합 및 교반하여 얻어진 액상 접착제를 디스펜스 장치 또는 스크린 인쇄기를 사용하여 금속제피도포제, 예를 들면, 리드프레임 등의 반도체 부품에 소정의 패턴상으로 도포한 후 건조공정에서 가열에 의하여 액상접착제의 탈락 또는 프리프레그 상태로 하고, 이어서 프레스 공정에 있어서 열프레스에 의하여 소정의 두께까지 용융압출하고, 소정의 패턴형상을 얻은 후 경화공정에 의하여 액상 접착제를 가열 경화시켜서, 목적의 수지패턴 또는 절연층이 얻어지는 것이다.

이하에서, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

아크릴로니트릴-부타디엔 고무(아크릴로니트릴 함량 27중량%, 카르복실기 함량 4중량%) 100중량부를 메틸에틸케톤에 녹여 15중량% 용액을 제조한 후, 비스페놀A계 에폭시(에폭시 당량 400) 150중량부, 크레졸노볼락에폭시(에폭시 당량 200) 80중량부, 디아미노디페닐설폰 15중량부를 첨가하고, 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 20,000∼25,000CPS로 맞추어 액상 접착제를 제조하였으며 그 특성을 평가하여 표1에 나타내었다.

(실시예 2)

아크릴로니트릴-부타디엔 고무 100중량부에 비스페놀A계 에폭시 200중량부, 크레졸노볼락에폭시 100중량부, 디아미노디페닐설폰 20중량부를 첨가한 것 이외에는 실시예1과 같은 방법으로 액상 접착제를 제조하였으며, 그 특성을 평가하여 표1에 나타내었다.

(실시예 3)

아크릴로니트릴-부타디엔 고무 100중량부에 비스페놀A계 에폭시 100중량부, 크레졸노볼락에폭시 50중량부, 디아미노디페닐설폰 10중량부를 첨가한 것 이외에는 실시예1과 같은 방법으로 액상 접착제를 제조하였으며, 그 특성을 평가하여 표1에 나타내었다.

(실시예 4)

실시예1에서 얻어진 액상의 접착제 100중량부와 알루미나 충전제 10중량부, 산화아연 충전제 2중량부를 분산 및 혼합하여 얻었으며, 그 특성을 평가하여 표1에 나타내었다.

(비교예 1)

실시예1과 같은 조성중 비스페놀A계 에폭시를 20중량부 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일하게 액상접착제를 제조하였으며, 그 특성을 평가하여 표1에 나타내었다.

(비교예 2)

실시예1과 같은 조성중 크레졸노볼락에폭시를 20중량부 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일하게 액상접착제를 제조하였으며, 그 특성을 평가하여 표1에 나타내었다.

(비교예 3)

실시예1과 같은 조성중 크레졸노볼락에폭시를 350중량부로 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일하게 액상접착제를 제조하였으며, 그 특성을 평가하여 표1에 나타내었다.

(비교예 4)

실시예1과 같은 조성중 디아미노디페닐설폰의 사용량을 3중량부로 한 것 이외에는 실시예1과 동일하게 액상접착제를 제조하였으며, 그 특성을 평가하여 표1에 나타내었다.

(비교예 5)

실시예1과 같은 조성중 디아미노디페닐설폰의 사용량을 50중량부로 한 것 이외에는 실시예1과 동일하게 액상접착제를 제조하였으며, 그 특성을 평가하여 표1에 나타내었다.

이와 같이 제조된 액상접착제는 스크린 인쇄기를 사용하여 도1a에 표시하는 부위에 도포하여 접착제 패턴을 형성하고, 80℃에서 1분간 건조한후 160℃에서 1시간동안 질소분위기하에서 경화한 후 다음의 방법으로 특성을 평가하였다.

◎접착력 : 인장강도시험기를 이용하여 90℃ PEEL 강도를 측정

◎열분해온도 : DuPONT V4.1C 2200 모델 TGA 이용 측정

◎탄성율 : UTM(Ultimate Testing Machine)이용 접착제층의 탄성율 측정

◎흡습율 : 23℃물에 24시간동안 담근 후 무게변화 측정

평가항목	접착력(g/㎝)	열분해온도(℃)	탄성율(㎏/㎟)	흡습율(%)	체적저항율(Ω.㎝)
실시예 1	860	370	280	1.8	10¹⁵Ω
실시예 2	740	395	312	1.9	10¹⁵Ω
실시예 3	620	365	254	1.9	10¹⁵Ω
실시예 4	650	385	297	1.7	10¹⁵Ω
비교예 1	530	345	214	1.7	10¹⁵Ω
비교예 2	600	335	234	2.0	10¹⁵Ω
비교예 3	430	390	325	1.8	10¹⁵Ω
비교예 4	560	315	226	2.1	10¹⁵Ω
비교예 5	420	380	285	1.7	10¹⁵Ω

상기 실시예 및 비교예에서도 확인 되듯이 본 발명에 의한 액상접착제를 사용하여 반도체 부품 등의 접착제에 사용시 비교적 저온에서 접착, 경화할 수 있고 형성된 절연 접착층은 충분한 내열성 및 신뢰성을 나태내는 등의 우수한 성능을 지닌다.

Claims

내열성 필름의 한면 또는 양면에, 중량평균분자량이 5,000∼150,000인 아크릴로니트릴과 부타디엔 공중합체로서 말단에 카르복실기를 함유하는 것 혹은 아크릴로니트릴, 부타디엔 및 아크릴산의 삼원공중합체로서 카르복실기를 함유하는 것에 비스페놀A계 에폭시를 상기 공중합체 100중량부에 대하여 30내지 600중량부, 크레졸노볼락에폭시 또는 페놀노볼락에폭시를 상기 공중합체 100중량부에 대하여 30내지 300중량부 첨가하고, 경화제로서 방향족 디아민계 또는 산무수물계 경화제를 에폭시 100중량부에 대하여 5내지 30중량부의 양으로 기타 첨가제와 함께 첨가하여 제조된 액상 접착제를 반도체 부품상에 디스펜스법 또는 스크린 인쇄법에 의하여 도포하고, 이어서 열경화시킴으로써 절연패턴 또는 절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 부품용 절연접착층 형성방법.
제1항에 있어서, 아크릴로니트릴과 부타디엔의 공중합체는 아크릴로니트릴의 함유율이 10∼60중량%인 것임을 특징으로 하는 반도체 부품용 절연접착층 형성방법.
제1항에 있어서, 기타 첨가제로 이미다졸 또는 디벤질메틸아민 중에서 선택되는 경화촉진제가 사용됨을 특징으로 하는 반도체 부품용 절연접착층 형성방법.
제1항에 있어서, 기타 첨가제로 테이핑성 향상을 위해 입경이 1∼5㎛인 충전제가 사용됨을 특징으로 하는 반도체 부품용 절연접착층 형성방법.
제4항에 있어서, 충전제는 전체 접착제 고형분의 2∼25중량%의 범위에서 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 부품용 절연접착층 형성방법.