KR20010039795A - 전자장치 패키징용 필름 접착제 조성물 - Google Patents

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KR20010039795A
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헤크시핑
유빙
도미니크크리스토퍼제이.
쉔필드데이비드
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쉬한 존 엠.
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Abstract

본 발명은 접착성을 유지하면서 우수한 방수성을 제공하기 위하여 종래의 폴리이미드 담체 대신 소수성 폴리머 담체를 사용하는 전자장치 패키징용 필름 접착제에 관한 것이다.

Description

전자장치 패키징용 필름 접착제 조성물 {FILM ADHESIVE COMPOSITION FOR ELECTRONIC PACKAGING}
본 발명은 전자장치 패키징에 사용되는 접착제 필름 및 그 필름을 사용하여 제조한 전자장치에 관한 것이다. 상기 필름 접착제는 접착성을 유지하면서 우수한 방수성을 제공하기 위하여 종래의 폴리이미드 담체 대신 소수성 폴리머 담체를 사용한다.
반도체는 개별적인 칩으로 잘려지는 실리콘웨이퍼 상에서 형성된다. 칩은 기판상에 실장되며, 기판은 기계적인 지지체로서 칩과 칩의 외부회로를 상호 연결하는 수단이 된다. 칩을 기판에 부착시키는 방법은 양면이 열가소성 또는 열경화성 접착제로 코팅된 담체, 일반적으로는 폴리이미드 필름으로 이루어지는 필름 접착제의 사용을 필요로 하며, 특히 기억장치 패키지의 경우에는 이것이 보편적이다. 도포 방법은 필름 접착제를 소정의 형상으로 펀칭하는 단계 및 접착제를 기판에 부착시키는 단계로 이루어지는 사전접착(pretaping) 과정을 포함한다. 사전접착된 기판은 반도체 칩을 부착시키고 와이어 본징하여 패키지를 캡슐 포장하는 반도체 패키징 제조기로 수송된다.
반도체 패키징 산업에서는 기억장치를 위하여 사전접착 컴퍼니(company)를 사용하고 있는 추세이다. 사전접착 공정 후, 운송 및 저장되는 동안 접착제 테이프로 이루어지는 기판은 수분과 접하게 될 것이다. 가장 보편적으로 사용되는 폴리이미드 담체는 수분을 흡수한다. 기판상에 칩을 부착시키기 위한 이어지는 제조공정에서 이러한 수분이 증발되며, 이는 결합선 내에 공백을 형성시킴으로써 최종 전자장치의 고장 가능성을 증가시킨다. 최근에는, 다이 부착 전에 사전 베이킹(prebaking) 공정을 거침으로써 수분 증발에 의한 공백형성을 감소시키는 것이 일반적이다. 이러한 사전 베이킹 과정은 생산성을 상당히 저하시킨다.
본 발명은 반도체 칩을 기판에 접착시키는 데 요구되는 충분한 접착력, 유연성, 고온 내성, 및 치수 안정성을 포함하는 바람직한 물리적 특성은 유지하면서 사전 베이킹 공정을 생략할 수 있는 수분 흡수율이 낮은 접착제 필름을 이러한 제조작업용으로 제공하기 위한 것이다.
본 발명자는 접착제 필름에 폴리에스테르, 특히 폴리(에틸렌) 나프탈레이트의 담체층이 포함되는 경우, 상업적으로 허용 가능한 다이 전단력, 계수(modulus), 및 치수 안정성을 유지하면서도 폴리이미드 담체가 포함된 필름보다 수분 흡수율이 낮기 때문에 사전 베이킹 공정이 생략될 수 있다는 사실을 발견하였다.
접착제 필름용 담체는 700,000 psi를 넘는 영율(Young's modulus), 260℃ 이상의 융점, 및 100℃ 이상의 유리전이온도를 가지는 임의의 유연성 폴리에스테르 필름일 수 있다. 본 발명의 특정한 실시예에서는 제품명 KALADEX 2030(DuPont사 제품)으로 시판되는 폴리에틸렌 나프탈레이트 필름을 담체로 사용한다.
접착제 필름은 당 기술분야에 공지된 임의의 방법에 의하여 제조될 수 있다. 일반적으로, 이러한 필름은 열가소성 폴리머 또는 중합 가능한 열경화성 모노머 조성물의 용액을 담체 상에 코팅하여 제조한다.
담체 필름상에 코팅하기에 적합한 대표적인 열가소성 폴리머로는 폴리미이드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리아세탈, 폴리비닐 할로겐화물, 폴리올레핀, 할로겐화 폴리올레핀, 아크릴 폴리머, 비닐 폴리머, 폴리(페닐렌 설파이드), 폴리(에테르 술폰), 비스말레이미드 및 비닐 화합물의 코폴리머, 및 열가소성 에폭시 수지가 있다.
담체를 코팅하기에 적합한 대표적인 열경화성 폴리머로는 에폭시 수지, 고무-변형 에폭시 수지, 페녹시 수지, 및 말레이미드 수지가 있다.
접착제 조성물은 무기 충전재 및 안료를 함유할 수도 있다. 대표적인 충전재의 예로는 실리카, 이산화티탄, 알루미나, 및 금속 충전재가 있다. 충전재는 고온 강도, 열전도성, 및 요구되는 표면 점착성을 제공할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이며, 이들 실시예로 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
두개의 접착 테이프 중 하나는 본 발명의 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 담체를 사용하고 다른 하나는 폴리이미드(PI) 담체를 사용하고 하기 표 1에 기재된 동일한 조성물을 사용하여 2종류의 접착제 테이프를 제조하였다. 독점적인 고무 에폭시 부가생성물 및 우레아 촉매는 National Starch and Chemical Company에서 제조한 것이다. HM091은 Dainippon사 제조의 고형 비스A 에폭시 수지이다. 50 ㎛(㎛ = 1×10-6m)의 두께를 가지는 PEN 필름은 제품명 KALADEX 2030(DuPont사 제품)으로 구입되었으며, 50㎛의 두께를 가지는 PI는 제품명 UPILEX SGA(Ube사 제품)로 구입되었다. 이들 두 담체의 물리적 특성을 하기 표 2에 기재하였다.
＜ 표 1 ＞ 테이프 1-PI 및 1-PEN의 제조를 위한 조성물
조성물 중량% (100% 고체 기준)
독점적인 고무 에폭시 부가생성물실리카 충전재디시안디아미드(Dicyandiamide)독점적인 우레아 촉매HM091 83.634.881.180.599.72
＜ 표 2 ＞ PI 및 PEN 담체의 물리적 특성
PI(Upilex SGA) PEN(Kaladex 2030)
장력(MPa) 390 200
영율(MPa) 8,820 5,000
융점(℃) 없음 262
유리전이온도(℃) ＞ 500 120
수분 흡수율(85℃/85%RH) 1.2% 0.28%
PI 및 PEN 담체 각각에 접착제를 용액 코팅하여 접착제 테이프 1-PI 및 1-PEN을 제조하였다. 접착제의 두께는 전체 25 ㎛ 또는 담체 각각의 면에 대하여 12.5 ㎛이었다. 다이 전단력은 Daye 2400PC 다이 전단 테스터를 사용하여 실온에서 테스트하였다. 접착제-코팅 테이프를 사용하여 80밀×80밀의 다이를 세라믹 기판에 접착시켰다. 경화 후, 다이 전단력을 테스트한 다음, 경화된 테스트 견본을 Blue M 수분 챔버내에서 상대습도 85%, 85℃의 온도에 90시간 동안 노출시킨 후, 전단력을 다시 측정하였다. United E. V. 60 랩(lap) 전단 테스터를 사용하여 실온에서 랩 전단력을 테스트하였다. 영율은 Dynamic Mechanical Thermal Analyser MR Ⅲ를 사용하여 측정하였다. 열팽창계수는 Perkin-Elmer TMA Thermochemical Analyzer를 사용하여 테스트하였다. 수분 흡수율은 WTC Binder DVC-2000 수분 테스터를 사용하여 85℃/85%RH에서 측정하였다. 견본 제조에는 165℃/60분의 표준 경화조건을 사용하였다. 기포 테스트(bubbling test)는 폭 1.9 mm의 건조 테이프를 이틀동안 유리 슬라이드에 부착시키고, 조건을 25℃/50%RH로 예비조정하고 170℃의 온도에서 다이를 부착시켜 하였다. 광학 현미경을 사용하여 육안 검사하여 수분-유발 기포를 검출하였다. 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
＜ 표 3 ＞ PI 및 PEN 접착제 테이프의 특성
특 성 1-PI 1-PEN
랩 전단력(psi) 1900 1400
경화 후, 다이 전단력(psi) 4100 4400
85℃/85%RH 후, 다이 전단력(psi) 1050 1050
25℃에서의 영율(psi) 336,000 336,000
Tg이하/Tg이상, 열팽창계수(CTE)(ppm) 101/295 166/320
수분 흡수율(85℃/85%RH) ＞ 2% 1.2%
기포 테스트(25℃/50%RH) 실패 통과
실시예 2
두개의 테이프 중 하나는 본 발명의 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 담체를 사용하고 다른 하나는 폴리이미드(PI) 담체를 사용하여 하기 표 4에 기재된 동일한 조성물을 사용하여 2종류의 접착제를 제조하였다. 독점적인 고무 에폭시 부가생성물(2) 및 우레아 촉매는 National Starch and Chemical Company에서 제조한 것이다.
＜ 표 4 ＞ 테이프 2-PI 및 2-PEN의 제조를 위한 조성물
조성물 중량% (100% 고체 기준)
독점적인 고무 에폭시 부가생성물(2)실리카 충전재디시안디아미드독점적인 우레아 촉매 95.42.71.30.6
PI 및 PEN 담체 각각에 접착제를 용액 코팅하여 접착제 테이프 2-PI 및 2-PEN을 제조하였다. 접착제의 두께는 전체 100 ㎛ 또는 담체 각각의 면에 대하여 50 ㎛이었다. 상기 두 담체의 물리적 특성을 하기 표 5에 기재하였다.
＜ 표 5 ＞ PI 및 PEN 접착제 테이프의 특성
특 성 2-PI 2-PEN
랩 전단력(psi) 1400 1300
경화 후, 다이 전단력(psi) 1900 1700
25℃, 영율(psi) 53,000 53,000
Tg이하/Tg이상, CTE(ppm) 75/442 49/476
수분 흡수율(85℃/85%RH) 1.4% 1.2%
기포 테스트(25℃/50%RH) 실패 통과
본 발명은 충분한 접착력, 유연성, 고온 내성, 및 치수 안정성을 포함하는 바람직한 물리적 특성은 유지하면서 수분 흡수율이 낮아 사전 베이킹 공정을 생략할 수 있는 전자장치 패키징을 위한 접착제 조성물을 제공한다.

Claims (2)

  1. 700,000 psi를 넘는 영율(Young's modulus), 260℃ 이상의 융점, 및 100℃ 이상의 유리전이온도를 가지는 유연성 폴리에스테르 필름 및 열경화성, 열가소성, 또는 β-상태의 폴리머를 포함하는 필름 접착제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 폴리에스테르 필름이 폴리(에틸렌) 나프탈레이트인 필름 접착제.
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