KR20000051521A - 전자부품용 접착테이프의 제조방법 - Google Patents

전자부품용 접착테이프의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리드, 다이패드, 방열판 반도체 칩과 같이 반도체 장치를 구성하는 리드프레임 주변의 부품들간의 접착에 사용되는 내열성을 지닌 전자부품용 접착테이프에 관한 것으로서, 기존의 접착테이프에 비해 접착력, 내열성, 전기적 특성 등을 향상시키기 위해 안출된 것이다.
본 발명은 중량평균분자량이 5,000~200,000이고 아크릴로 니트릴 함량이 5~50중량%인 아크릴로 니트릴-부타디엔 공중합체, 비스페놀 A계 에폭시 및 크레졸노볼락에폭시 혹은 페놀노볼락에폭시의 혼합 에폭시수지, 한분자내에 2개 이상의 말레이미드기를 함유한 화합물, 방향족 디아민계 화합물, 액상 실리콘수지, 무기 또는 유기입자로 된 충전제 및 용제로 구성된 접착조성물을 사용해 내열성 필름의 일면 또는 양면에 도포, 건조시킴에 의해 접착층을 형성시키는 것을 특징으로 한 접착테이프의 제조방법에 관한 것으로서, 이와 같이 제조된 접착테이프는 접착력, 내열성 등의 제반물성이 우수하여 특히 반도체 칩 등의 전자부품으로 사용할 때 유용하다.

Description

전자부품용 접착테이프의 제조방법{METHOD FOR THE PREPARATION OF THE ADHESIVE TAPE FOR THE ELECTRONIC PARTS}
본 발명은 리드, 다이패드, 방열판 반도체 칩과 같은 반도체 장치를 구성하는 리드프레임 주변의 부품들간 접착에 사용할 수 있는 전자 부품용 접착테이프에 관한 것이다.
기존의 수지패키지형 반도체 장치에 사용되는 접착테이프에는 리드 프레임 고정용 접착테이프, 방열판 접착용 테이프, TAB 캐리어 테이프 등이 있는데, 리드 프레임 고정용 접착테이프의 경우에 있어서는, 리드 프레임의 리드를 고정하여 리드 프레임 자체 및 반도체 조립 공정 전체의 수율 및 생산성 향상을 목적으로 사용되며, 일반적으로 리드 프레임 메이커에서 리드 프레임 위에 접착되고, 반도체 조립업체에서는 이것을 이용하여 반도체 칩을 탑재한 후에 수지로 패키징하게 되는데, 이때 사용되는 리드 프레임 고정용 접착테이프는 반도체 수준에서 일반적인 신뢰성 및 테이핑시의 작업성, 테이핑 후의 접착력 등이 우수해야 함은 물론 반도체 장치의 조립공정에서의 가열에 견딜 수 있는 충분한 내열성이 갖추어야 한다.
이와 같은 용도에 사용되는 기존의 접착테이프로는, 예를 들어, 폴리이미드 필름 등의 내열성 지지필름상에, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴레이트 혹은 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 등을 단독으로 도포하거나 또는 열경화성수지를 혼합하여 도포한 것들이 사용되었다. 그러나, 근래들어 반도체 장치 내부에 있어서도 다핀화 하거나, 방열성의 확보에 대한 요구로 인하여 패키지 구조가 복잡화하고 있으며, 접착테이프의 유기재료에 대해서는 전기적, 물리적, 열적특성이나 취급 특성에 대한 요구가 엄격해지고 있는 실정으로서, 상기와 같은 종래의 접착테이프의 경우는 열적특성, 치수안정성, 전기적 특성이 충분치 않으며, 특히 히트싱크와 리드핀을 접착시키거나, 반도체 칩과 리드핀을 절연 테이프로 접합시키는 공정에서는 리드프레임 등의 금속재료를 변형시키거나, 손상시킬 우려가 있는 문제점을 지닌다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 USP 5,494,757, USP 5,500,294에서는 피페라지닐 에틸아미노카르보닐기를 갖는 부타디엔-아크릴로 니트릴 공중합체, 2개 이상의 말레이미드기를 함유한 화합물, 디아민 함유 폴리실록산 화합물 등으로 구성된 접착제를 사용하는 방법이 제시되어 있는데, 이 경우에는 비교적 저온에서 접착, 경화할 수 있고 내열성, 전기적 특성이 우수한 반면 아웃가스가 다량 발생하는 등의 문제점이 잔존한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 비교적 저온에서 접착, 경화할 수 있고 내열성, 전기적 특성이 우수하고 아웃가스 발생이 적기 때문에 특히 반도체 부품들간의 접착에 유용한 접착테이프를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
본 발명은 내열성 필름의 한면 혹은 양면에 중량평균분자량이 5,000~200,000 범위에 있고 아크릴로니트릴 함량이 5-50중량%이며 분자쇄중에 카르복실기를 함유한 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체(성분a) 비스페놀A계 에폭시와 크레졸노볼락에폭시 또는 비스페놀A계 에폭시와 페놀노볼락에폭시의 에폭시혼합수지(성분b), 한분자내에서 2개 이상의 말레이미드기를 함유하는 화합물(성분c), 방향족 디아민계 화합물(성분d), 에폭시기를 지닌 액상실리콘수지(성분e), 무기 또는 유기성분의 입자로 된 충전제(성분f) 및 용제로 구성된 접착조성물을 도포 건조하여 제조하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프의 제조방법에 관한 것이다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체(성분a)는 중량평균 분자량이 5,000~200,000, 아크릴로니트릴 함량이 5~50중량%, 카르복실기의 당량이 500~10,000 범위에 있는 것이 사용된다. 이때 중량평균분자량이 5,000 보다 작으면 열안정성이 불량해지고 접착력, 내열성이 저하하며, 200,000 보다 크게 되면 용매에 대한 용해성이 나빠지고 용액 제조시 점도가 증가하여 작업성이 불량해진다. 또, 아크릴로 니트릴 함량이 5중량% 보다 적으면 내열성, 내화학성이 저하되고, 50중량% 보다 많으면 접착력이 불량해진다. 또한 카르복실기 당량이 10,000 보다 크게 되면 접착력, 내열성이 저하되고, 500 보다 작으면 용액상태에서의 안정성이 떨어져 작업성이 나쁘게 된다.
그리고, 성분b(에폭시혼합수지)의 경우에는 성분a 100중량부에 대하여 비스페놀A계 에폭시 20~500중량부(보다 바람직하게는 80~200중량부), 크레졸노볼락에폭시 또는 페놀노볼락에폭시 10~200중량부(보다 바람직하게는 40~100중량부)로 구성된 에폭시혼합수지를 사용한다. 이 경우에 있어서, 비스페놀A계 에폭시를 20중량부 미만 사용한 경우는 접착력이 저하되며, 과다하게 사용한 경우는 내열성이 저하된다. 또 크레졸노볼락에폭시 또는 페놀노볼락에폭시가 10중량부 미만일때는 내열성이 나빠지며, 과다하게 사용하면 접착력이 떨어진다.
성분c는 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 나타내는 화합물과 같이 1분자내에 2개 이상의 말레이미드기르 함유한 화합물로서, 그 사용량은 성분a 100중량부에 대하여 10~200중량부 첨가하는 것이 바람직한데, 10중량부 보다 적은 경우에는 내열성 및 경화후 탄성율 및 기계적 강도가 저하되고, 과다한 경우에는 접착력이 저하된다.
성분d(방향족디아민계 화합물)의 경우에는 에폭시수지와 비스말레이미드수지 함량에 대하여 적합한 양이 들어가야 되는데, 대략 성분b와 성분c의 총 사용량 100중량부에 대하여 1~100중량부 범위에서 사용하며, 부족하거나 과다한 경우는 내용제성, 내열성, 전기저항 등이 저하된다. 본 발명에서는 특히 전기적 특성과 내열성, 내약품성이 우수한 방향족 디아민 화합물을 사용하는 것이 좋으며, 경화반응을 촉진하기 위하여 경화촉진제를 사용할 수 있다.
성분e(에폭시기를 지닌 실리콘수지)의 경우에는 실리콘성분 등이 접착제내에서 화학결합을 시켜줌으로써 접착제의 내열성, 내흡수성, 전기절연성이 향상되어 접착테이프의 내구성, 신뢰성을 부여하는데, 그 사용량은 성분b 100중량부에 대하여 0.1~20중량부 범위에서 첨가한다. 이때 0.1중량부 보다 적게 첨가하는 경우 상기와 같은 성능향상이 미미하며, 20중량부 초과 첨가되는 경우 접착력이 저하된다.
그리고, 성분f(무기 또는 유기성분의 입자)의 경우에는 성분a 100중량부에 대하여 1~50중량부 첨가하는 것이 좋은데, 0.1중량부보다 적게 첨가되는 경우에는 접착성이 과다하여 작업성이 저하되며 기계적 강도 및 탄성율이 저하되고, 50중량부 초과하여 첨가하는 경우에는 접착력이 떨어진다. 이때 사용할 수 있는 무기충전제로는 산화아연, 실리카, 알루미나 및 지리콘 분말 등이 있으며, 유기 충전제로는 분말상의 아크릴수지, 폴리아마이드수지 또는 실리콘 등이 있다.
이상과 같은 조성으로 준비된 접착조성물은 점도가 100~2000cps(보다 좋기로는 300~1000cps)가 되도록 용제에 용해하여 사용한다.
본 발명에서는 상기 접착 조성물을 내열성 필름 위에 건조후의 두께가 10~50㎛이 되도록 도포하고 80~120℃에서 1~20분 동안 건조한 후 박리성 필름을 붙이고 80~120℃에서 5~30분 동안 반경화시키는 일반적인 접착테이프 제조공정을 거쳐 원하는 내열성 접착테이프를 얻는다.
이때 사용될 수 있는 내열성 필름으로는, 예를 들면, 폴리이미드, 폴리페닐렌 술피드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 내열성 수지 필름 등이 사용될 수 있으며, 그 두께는 대략 5~100㎛(보다 바람직하게는 25~150㎛)가 적당하다.
한편, 본 발명에서 사용 가능한 박리성 필름으로는 폴리프로필렌 필름, 불소 수지계 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 종이 및 경우에 따라 이들에 실리콘 수지로 박리성을 부여한 필름 등이 있다.
이하에서 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.
<실시예 1>
중량평균분자량이 20,000, 카르복실기 당량이 1,200, 아크릴로 니트릴함유량이 40중량%인 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 100중량부를 메틸에틸케톤에 녹여 고형분이 15중량%인 용액을 제조한 후, 비스페놀A계 에폭시(에폭시당량 400) 100중량부, 크레졸노볼락에폭시(에폭시당량 200) 50중량부, N', N'-(4-4'-디페닐메탄)비스말레이미드 25중량부, 디아미노디페닐메탄 25중량부, 에폭시기를 가진 액상 실리콘수지 2중량부, 평균입자크기가 2.0㎛인 산화아연 6중량부를 첨가혼합하고, 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800~1000cps로 맞추었다
이 접착 조성물을 이용하여 두께가 50㎛인 폴리이미드 필름(상품명 : KAPTON, DUPON사 제조)위에 건조후의 두께가 20㎛이 되도록 도포하고, 120℃에서 5분간 건조한후, 두께가 38㎛ 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 라미네이트하여 접착테이프를 제조하였다.
<실시예 2>
중량평균분자량이 100,000, 카르복실기 당량이 2,700, 아크릴로 니트릴함유량이 27중량%인 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 100중량부에 비스페놀A계 에폭시(에폭시당량 400) 200중량부, 크레졸노볼락에폭시(에폭시당량 200) 100중량부, N', N'-(4-4'-디페닐메탄)비스말레이미드 50중량부, 디아미노디페닐메탄 50중량부, 에폭시기를 가진 액상 실리콘수지 2중량부, 평균입자크기가 2.0㎛인 산화아연 6중량부를 첨가하여 실시예 1과 같이 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800~1000cps로 맞춘다음, 이 접착 조성물을 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.
<실시예 3>
중량평균분자량이 100,000, 카르복실기 당량이 2,300, 아크릴로 니트릴함유량이 32중량%인 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 100중량부에 비스페놀A계 에폭시(에폭시당량 400) 200중량부, 페놀노볼락에폭시(에폭시당량 200) 100중량부, N, N'-(4, 4'-디페닐메탄)비스말레이미드 50중량부, 디아미노디페닐메탄 50중량부, 에폭시기를 가진 액상 실리콘수지 2중량부, 평균입자크기가 2.0㎛인 산화아연 6중량부를 첨가하여 실시예 1과 같이 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800~1000cps로 맞춘 다음, 이 접착 조성물을 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.
<비교예 1>
중량평균분자량이 100,000, 카르복실기 당량이 2,300, 아크릴로 니트릴 함유량이 32중량%인 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 100중량부에 비스페놀A계 에폭시(에폭시당량 400) 300중량부, 디아미노디페닐메탄 50중량부, 에폭시기를 가진 액상 실리콘수지 2중량부, 평균입자크기가 2.0㎛인 산화아연 6중량부를 첨가하여 실시예 1과 같이 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800~1000cps로 맞춘 다음, 이 접착 조성물을 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.
<비교예 2>
중량평균분자량이 150,000, 아크릴로 니트릴 함유량이 32중량%인 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 100중량부에 비스페놀A계 에폭시(에폭시당량 400) 200중량부, 크레졸노볼락에폭시(에폭시당량 200) 100중량부, N, N'-(4-4'-디페닐메탄)비스말레이미드 50중량부, 디아미노디페닐메탄 50중량부, 평균입자크기가 2.0㎛인 산화아연 6중량부를 첨가하여 실시예 1과 같이 메틸에틸케톤과 톨루엔 용제를 이용하여 용액의 점도를 800~1000cps로 맞춘 다음, 이 접착 조성물을 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 접착테이프를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교실시예에서 제조된 접착테이프의 특성은 다음의 방법으로 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
접착력
150℃로 유지되고 있는 열판 위에 동박을 얹어 놓고, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 테이프를 5㎏/㎠의 압력으로 0.5초간 압착한 후, 175℃ 열풍오븐에서 1시간 동안 경화시킨 후 인장강도시험기를 이용하여 T-PEEL 강도를 측정하였다.
열분해온도
TGA(듀퐁 V4. IC 2200)을 이용하여 측정하여 질량이 5% 감소한 온도를 열분해 온도로 하였다.
아웃가스
건조기에서 170℃ 1시간 동안 보관한 뒤 무게변화를 측정하였다.
흡습율
23℃ 물에 24시간 동안 담근 후 무게변화를 측정하였다.
탄성율
170℃에서 1시간 추가로 250℃에서 1시간 동안 경화한 후 인장강도시험기를 이용하여 탄성율을 측정하였다.
평가항목 접착력 열분해온도 아웃가스 흡습율 탄성율
단위 (g/㎝) (℃) (%) (%) (㎏/㎟)
실시예 1 900 370 0.7 1.5 4,500
실시예 2 740 395 0.6 1.3 4,570
실시예 3 720 395 0.7 1.3 4,990
비교예 1 930 370 1.1 1.4 3,200
비교예 2 310 390 0.6 1.2 4,660
상기 실시예 및 비교예를 분석해보면 본 발명에 따라 제조된 실시예들의 경우에는 접착력, 내열성 등의 전반적인 물성이 골고루 우수한 반면에 비교예들의 경우에는, 예를 들어, 비교예 1의 경우에는 특히 아웃가스의 발생이 많고 탄성율이 낮은 단점을 지니고 비교예 2의 경우에는 접착력이 특히 나쁜 단점을 지닌다. 이와 같이 본 발명에 따라 제조된 접착테이프는 접착력, 내열성 및 전기적특성 등의 물성이 우수하기 때문에 반도체 장치 등 전자부품용으로 사용시 매우 유용하다.

Claims (7)

  1. 중량평균분자량이 5,000~10,000이고 아크릴로니트릴 함량이 5~50중량%인 카르복실기 함유 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 비스페놀A계 에폭시와 크레졸노볼락에폭시 또는 비스페놀A계 에폭시와 페놀노볼락 에폭시 중에서 선택된 에폭시혼합수지, 한 분자내에 2개 이상의 말레이미드기를 함유한 화합물, 방향족 디아민계 화합물, 에폭시기를 지닌 액상실리콘수지, 충전제 및 용제로 구성된 접착조성물을 내열성 필름의 한면 혹은 양면에 도포, 건조하여 제조하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프의 제조방법
  2. 제1항에 있어서, 카르복실기 함유 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체는 카르복실기 당량이 500~10,000 범위에 있는 것임을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프의 제조방법
  3. 제1항에 있어서, 비스페놀A계 에폭시는 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 100중량부에 대하여 20~50중량부, 크레졸노볼락에폭시 또는 페놀노볼락에폭시는 10~200중량부 사용하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프의 제조방법
  4. 제1항에 있어서, 한분자내에 2개 이상의 말레이미드기를 함유한 화합물은 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 100중량부에 대하여 10~200중량부 사용하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프의 제조방법
  5. 제1항 및 제4항에 있어서, 한분자내에 2개 이상의 말레이미드기를 함유한 화합물을 하기 화학식 1과 화학식 2로 나타내는 화합물 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프의 제조방법
    <화학식 1>
    <화학식 2>
  6. 제1항에 있어서, 방향족 디아민 화합물은 에폭시혼합수지와 2개 이상의 말레이미드기를 함유한 화합물의 총 사용량 100중량부에 대하여 1~100중량부 사용하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프의 제조방법
  7. 제1항에 있어서, 에폭시기를 지닌 액상 실리콘 수지는 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 100중량부에 대하여 0.1~20중량부 사용하는 것을 특징으로 하는 전자부품용 접착테이프의 제조방법.
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