KR20040107931A - 실리콘 점착테이프 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘 점착점착테이프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 기재 필름상에 실리콘 수지, 백금 촉매, 경화제 및 용매로 이루어진 실리콘 점착조성물을 도포하여 형성된 점착층이 구비된 실리콘 점착테이프에서 실리콘 점착조성물에 무기입자를 더 포함하여 제조된 실리콘 점착테이프는 점착층에 첨가된 무기입자가 비교적 낮은 경화도 하에서도 점착층의 물리적·열적 거동을 조절하여 피착제에 라미네이션시 압력 및 열에 의한 레진 플로우를 제거하여 안정한 고온 내열성 점착 테이프를 제공한다.

Description

실리콘 점착테이프 및 그 제조방법{Silicon adhesive tape and its preparation method}

본 발명은 실리콘 점착테이프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기재 필름상에 실리콘 수지, 백금 촉매, 경화제 및 용매로 이루어진 실리콘 점착조성물을 도포하여 형성된 점착층이 구비된 실리콘 점착테이프에 있어서, 실리콘 점착조성물에 무기입자를 더 포함함으로써 점착층의 물리적 성질 및 열적 거동을 조절함으로써 라미네이션 공정시 점착층의 레진 플로우를 최소화하여 신뢰성이 요구되는 반도체 공정에 사용 가능한 실리콘 점착테이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근의 반도체 패키징 방식은 반도체 칩의 고집적화, 고용량화 및 다기능화의 요구에 의해 박형 단소화되는 경향으로 발전되어 가고 있는 실정이다. 따라서 고집적화 장착 기술에 있어서 CSP(Chip Size/Scale Package) 방식의 채택이 두드러지고 있으며, 특히 MLF(Microlead frame), QFN(Quad-flat non-leaded package), SON(Small outline non-leaded package) 방식은 다른 기존의 패키징 방식과는 다르게 리드 단자가 봉지 수지면 밖으로 도출되어 있는 새로운 방식의 패키징 기술로서, 발생되는 열을 칩 외부로 방출시키는 데 용이한 잇점을 가지고 있다.

이러한 패키징 방식에 사용되는 전자 부품 중에는 다이 어태칭 공정, 경화 공정, 와이어 본딩 공정 및 몰딩 공정과 같은 고온 공정에 필요한 우수한 점착성과 내열성을 가지면서 몰딩 공정시 몰딩 수지가 리드프레임의 리드를 통하여 밖으로 흘러 리드프레임을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 몰드 마스킹 테이프가 필요하다.

이러한 몰드 마스킹 테이프를 리드프레임에 라미네이션하는 과정에서 압력 및 열의 영향으로 인해 점착층의 수지가 리드프레임으로 흘러나올 경우, 몰딩 과정에서 수지의 누출 위험 및 제품의 편평도 문제, 혹은 점착테이프 박리 후 피착제로의 레진 잔사 등으로 인하여 PMC(Post-Mold Cure) 공정 상에서의 땜납 도금시의 불균일, 와이어 본딩 등의 불량 문제 및 제품 신뢰성에 악영향을 미칠 수 있고, 이를 방지하기 위해 제거 작업이 필요하게 되며 제거 및 도금 작업시 추가의 공정 및 비용 등으로 인해 생산성이 저하된다.

따라서, 반도체 공정에 있어서 폴리이미드와 같은 내열성 수지의 기재 필름에 아크릴 수지 혹은 실리콘 수지를 코팅한 점착테이프가 사용되어 왔는 바, 이러한 전자 부품용 점착테이프는 일반적으로 반도체 공정이나 전자 제품의 제조 공정에서 발생 가능한 부품의 훼손을 방지하거나 공정상의 용이함을 위하여 사용하는 일단의 보호용 필름으로 많이 사용되어 진다.

고온 공정을 요구하는 반도체 공정에서 점착테이프는 접착층의 내열성 및 높은 점착성, 그리고 접착력이 중요하다. 더불어 접착시의 작업성은 물론 라미네이션 후 제품의 제조 공정에서의 공정 안정성 및 제품의 신뢰성에 영향을 미치지 않아야 한다.

따라서, 신뢰성 및 작업 안정성이 요구되어지는 반도체 제품 공정에 있어서 점착층의 물리적 및 열적 거동을 조절함으로써 공정시의 불량의 원인이 될 수 있는 레진 플로우를 없앨 수 있는 적절한 조건을 가진 안정한 점착테이프를 개발하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다.

이에 본 발명자들은, 본 발명에서는 반도체 공정의 불량의 원인이 되는 레진 플로우를 발생시키지 않는 고온 내열성 점착 테이프를 개발하기 위하여 연구노력하던 중, 기재 필름상에 실리콘 수지에 백금 촉매, 경화제 수지 및 용매로 이루어진 실리콘 점착조성물을 도포한 점착층으로 이루어진 실리콘 점착테이프에서, 실리콘 점착조성물에 무기 입자를 더 첨가하여 점착테이프를 제조한 결과, 점착용액에 분산된 무기입자가 점착층의 물리적 및 열적 특성을 조절함으로써 종래 문제가 되었던 레진 플로우를 최소화할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 레진 플로우가 발생되지 않는 실리콘 점착테이프를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 이러한 실리콘 점착테이프의 제조방법을 제공하는 데도 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 점착테이프는 기재 필름상에 실리콘 수지, 백금 촉매, 경화제 및 용매로 이루어진 실리콘 점착 조성물을 도포하여 형성된 점착층이 구비된 실리콘 점착테이프에 있어서, 상기 실리콘 점착 조성물은 무기입자를 더 포함하는 것임을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실리콘 점착테이프의 제조방법은 기재 필름 위에 실리콘 점착조성물을 코팅하여 점착층을 형성시키는 단계, 및 코팅된 필름을 70∼230℃ 온도에서 건조·경화시키는 단계를 포함하는 것임을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 기재 필름상에 실리콘 점착조성물을 도포하여 형성된 점착층으로 이루어진 실리콘 점착테이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.

점착테이프의 점착층을 코팅하는 기재 필름으로는 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 내열성 수지나 에폭시 수지-폴리이미드-유리천 등의 복합 내열성 필름 등이 있으며, 특별히 폴리이미드 필름이 바람직하고, 기재 필름의 두께는 25㎛∼100㎛가 바람직하다.

점착테이프에 사용되는 점착층은 크게 아크릴 수지 또는 실리콘 수지가 사용되고 있다. 실리콘 수지는 크게 세가지의 메카니즘으로 경화 반응이 일어나게 되는 바, 예를 들면, 벤조일 펄옥사이드의 라디칼 생성으로 실리콘 수지에 라디칼이 발생하여 경화 반응이 일어나는 메카니즘과, 일반적인 졸-겔 반응을 통한 경화반응으로 경화가 일어나는 메카니즘 및 백금촉매인 칼스테드 촉매 존재하에 하이드라이드기를 가진 실리콘 수지와 비닐기를 가진 실리콘 수지의 부가 반응인 하이드로실레이션 반응에 의한 경화가 있다. 하이드로실레이션 반응은 비교적 저온에서도 빠른 반응속도를 보이므로 공정상에 잇점이 있다고 할 수 있다.

본 발명에서는 위의 세가지 메카니즘 중에서 하이드로실레이션 반응을 이용한 방법을 사용한 것으로, 이러한 점착층을 형성하는 실리콘 점착조성물은 실리콘 수지, 백금촉매 및 경화제 수지의 3성분으로 구성되며, 실리콘 수지 대비 촉매 및 경화제 수지의 양에 따라 수지 조성물의 경화도가 변하게 된다. 이때 피착제로의 테이프 잔사를 줄이기 위해서는 높은 경화도가 필요하게 되고, 이를 위하여 많은 양의 촉매와 경화제 수지의 양이 필요하게 되는데 빠른 경화반응 속도에 의한 조액 안정성이 떨어진다.

본 발명에서는 종래의 실리콘 점착조성물에 무기입자를 더 첨가한 것으로, 라미네이션 공정에서도 압력 및 열의 영향에 의한 수지 플로우가 없이 높은 안정성 및 점착성을 가진다.

또한, 본 발명에서는 상기 용액에 무기입자 0.5∼10 중량부를 분산시키는 바, 무기입자의 첨가를 통해 비교적 낮은 경화도를 가지는 조성물이 압력 및 열에 대한 강한 응력을 가지게하여 라미네이션 공정에서도 점착제 층간의 응집력이 높아지므로 점착체층의 수지가 누출이 되어 피착제에 전사되는 것을 현저히 줄일 수 있다.

이를 통해 비교적 적은 양의 경화제 및 촉매를 사용하면서도 적절한 무기입자의 첨가를 통해 레진 플로우를 최소화함으로써 많은 양의 경화제와 촉매 사용으로 인한 조액 안정성의 문제 및 비용 문제를 해결할 수 있다.

이러한 본 발명의 무기입자는 알루미나, 실리카, 지르코니아, 유기 클레이, 티타니아, 마그네시아 등을 들 수 있고, 바람직하기는 알루미나, 실리카이며, 그 함량은 실리콘 100 중량부에 대하여 0.5∼10 중량부이다. 사용되는 무기입자의 함량이 0.5 중량부 미만이면 레진 플로우를 최소화하는 효과가 떨어지고, 또한 10 중량부를 초과하면 접착력 저하 및 입자 뭉침으로 인한 접착층 도포시 표면 문제가 발생할 수 있다.

또한 적절한 무기입자의 크기로는 10∼100nm가 바람직하다.

이러한 점착층의 실리콘 점착조성물은 실리콘 수지 100 부에 대하여, 백금촉매 0.1∼0.4 중량부, 경화제 수지 0.1∼0.4 중량부를 용매에 용해시키고, 여기에 무기입자 0.5∼10 중량부를 분산시킨 것이다.

본 발명의 실리콘 수지는 실록산(Si-O-Si)기를 함유한 고분자로서, 일반적으로 수산기(-OH) 또는 메톡시기(-CH₃)와 같은 관능기를 갖는 것이다. 또한 유기기로는 메틸기(-CH₃) 또는 페닐기(-C₆H₅)를 사용한 것이다.

또한, 본 발명의 백금촉매는 실리콘 100 중량부에 대하여 0.1∼0.4 중량부로 포함되는 바, 만일 그 함량이 0.1 중량부 미만이면 경화가 진행되지 않아 접착층 도포 후 접착층이 탈리되는 현상이 발생하고, 또한 0.4 중량부를 초과하면 경화의 진행이 과도하게 빨라 점착 조성물의 안정성이 떨어져 공정상의 문제가 발생하고미반응 촉매가 잔류하여 점착 테이프의 경시 변화가 일어나게 된다.

또한, 본 발명의 경화제는 실리콘 100 중량부에 대하여 0.1∼0.4 중량부를 포함하는 바, 만일 그 함량이 0.1 중량부 미만이면 경화가 진행이 되지 않아 리드프레임에 라미네이션 후 과량의 레진플로우가 발생하고, 또한 0.4 중량부를 초과하면 과다한 경화로 접착력이 저하되어 리드프레임에 라미네이션 시 접착 불량이 발생한다.

이러한 경화제의 구체적인 예는 디벤조일퍼옥사이드, 터트부틸큐밀포옥사이드, 디터트부틸퍼옥사이드, 디-2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드 등의 과산화물 계열과 하이드로 실란 계열 등이 있다.

또한 용매는 톨루엔, 헵탄, 헥산, 크실렌, 메틸에틸케톤, 테트라하이드로퓨란, n-메틸파이올리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등을 단독으로 또는 2종 이상의 혼합용매를 사용하는 바, 바람직하기로는 톨루엔, 크실렌, 헵탄 등이다.

한편, 이러한 실리콘 점착조성물로부터 점착테이프를 제조하는 방법은, 먼저 실리콘 조액 조성물을 기재 필름 위에 도포시켜 점착층을 형성시키는 단계; 및 코팅된 필름을 70∼230℃ 의 온도에서 건조·경화시키는 단계를 포함한다.

또한, 기재 필름위에 점착층을 코팅한 다음, 70∼230℃ 의 온도에서 건조 및 경화시켜서 건조 후 두께가 3∼30㎛가 되도록 하는 것이 바람직하다.

건조 및 경화온도가 70℃ 미만일 경우, 미건조 및 미경화가 발생하고, 또한 230℃ 를 초과할 경우 과다한 경화로 인해 접착층의 접착력 상실 및 기재 필름과의탈리를 유발할 수 있다.

또한, 건조 후 두께가 3㎛ 미만이면, 원하는 접착력을 얻을 수 없고, 30㎛를 초과할 경우 접착층의 미건조 또는 미경화 혹은 리드프레임에 라미네이션 시 과다한 레진 플로우가 발생한다.

이렇게 제조된 점착테이프를 점착압력 1∼10kgf/cm², 점착온도 25℃ ∼80℃ 조건하에서 피착제에 라미네이션 했을 때 점착층의 레진 플로우가 1.0㎛ 이내로서, 레진 플로우를 최소화하여 신뢰성이 요구되는 반도체 공정에 사용 가능한 점착테이프를 제공할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

실리콘 수지 100 중량부에 백금 촉매 0.4 중량부, 경화제 0.4 중량부를 톨루엔 50ml에 용해시킨 다음, 다음 표 1과 같은 40nm 크기의 구형 실리카 함량을 변화시키면서 분산시켜 실리콘 점착 조액을 제조하였다.

그 다음, 두께 25㎛인 폴리이미드 기재필름에 상기 점착 조액을 도포한 후 열풍 오븐에서 120℃ 에서 5분간 건조·경화시켜서, 건조 후 두께가 10㎛가 되도록 하였다.

이렇게 제조된 점착테이프를 점착압력 5kgf/cm², 점착 온도 80℃ 조건에서 리드프레임에 라미네이션시킨 후 광학현미경을 이용하여 레진 플로우를 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

레진 플루우의 측정

라미네이션 된 리드프레임을 HI-SCOPE Compact Micro Vision System (Model KH-2200)의 400배율을 사용하여 점착테이프로부터 새어나온 레진 플로우의 길이 중 최대값을 측정한다.

함량(중량부)	0.5	1.5	2.5	3.5	4.5	5.5	6.5	7.5	8.5	10.0
레진플로우(㎛)	0.3	0.3	0.2	0	0.2	0	0.1	0.3	0.6	0.8

실시예 2

실리콘 수지 100 중량부에 백금 촉매 0.4 중량부, 경화제 0.4 중량부를 톨루엔 50ml에 용해시킨 다음, 다음 표 2과 같은 구형 실리카 5.5 중량부를 그 입자 크기를 변화시키면서 분산시켜 실리콘 점착 조액을 제조하였다.

그 다음, 두께 25㎛인 폴리이미드 기재필름에 상기 점착 조액을 도포한 후 열풍 오븐에서 120℃ 에서 5분간 건조·경화시켜서, 건조 후 두께가 10㎛가 되도록 하였다.

이렇게 제조된 점착테이프를 점착압력 5kgf/cm², 점착 온도 80℃ 조건에서리드프레임에 라미네이션시킨 후 광학현미경을 이용하여 레진 플로우를 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

입자크기(nm)	10	25	40	65	80	90	100
레진플로우(㎛)	0.1	0.2	0	0.1	0	0.3	0.2

실시예 3

실리콘 수지 100 중량부에 백금 촉매 0.4 중량부, 경화제 0.4 중량부를 톨루엔 50ml에 용해시킨 다음, 다음 표 3과 같은 알루미나 5 중량부를 그 입자크기를 변화시키면서 분산시켜 실리콘 점착 조액을 제조하였다.

그 다음, 두께 25㎛인 폴리이미드 기재필름에 상기 점착 조액을 도포한 후 열풍 오븐에서 120℃ 에서 5분간 건조·경화시켜서, 건조 후 두께가 10㎛가 되도록 하였다.

이렇게 제조된 점착테이프를 점착압력 5kgf/cm², 점착 온도 80℃ 조건에서 리드프레임에 라미네이션시킨 후 광학현미경을 이용하여 레진 플로우를 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

입자크기(nm)	10	25	35	50	80	100
레진플로우(㎛)	0.4	0.5	0.7	0.5	0.8	0.9

비교예 1

실리콘 수지 100 중량부에 다음 표 1과 같은 백금촉매 0.1∼0.4 중량부, 경화제 0.1∼0.4 중량부를 첨가하여 톨루엔 50ml에 용해시켜 실리콘 점착액을 제조하였다.

그 다음, 두께 25㎛인 폴리이미드 기재필름에 상기 점착액을 도포한 후 열풍 오븐에서 120℃ 에서 5분간 건조·경화시켜서, 건조 두께가 10㎛가 되도록 하였다.

이렇게 제조된 점착테이프를 점착압력 5kgf/cm², 점착온도 80℃ 조건에서 리드프레임에 라미네이션 후 광학현미경을 이용하여 레진 플로우를 상기 실시예와 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다.

단위 : 중량부
백금촉매	0.1	0.2	0.3	0.4
경화제	0.1	0.2	0.3	0.4	0.1	0.2	0.3	0.4	0.1	0.2	0.3	0.4	0.1	0.2	0.3	0.4
레진플로우(㎛)	4.1	3.6	3.4	3.4	3.2	2.8	2.7	2.0	2.7	2.3	2.4	2.2	2.6	2.5	2.5	2.3

상기 표 4의 결과에서 보는 바와 같이, 10∼100nm 크기를 가진 무기입자를 첨가하여 제조된 실리콘 점착조액을 도포한 점착층을 포함하는 실시예의 점착테이프는 무기입자를 포함하지 않는 비교예의 점착테이프에 비해 무기입자의 첨가를 통해 비교적 낮은 경화도에서도 점착층의 물리적 및 열적 특성을 조절하여 라미네이션시 레진 플로우를 최소화할 수 있다는 것을 알 수 있다.

이상에서 상세한 설명에서 살펴본 바와 같이, 통상의 실리콘 점착조성물에 일정한 크기와 함량의 무기입자를 분산시킨 실리콘 점착조액을 기재 필름 상에 도포시킨 점착층을 포함하는 점착테이프는 점착층에 첨가된 무기입자가 비교적 낮은 경화도 하에서도 점착층의 물리적·열적 거동을 조절하여 피착제에 라미네이션시 압력 및 열에 의한 레진 플로우를 최소화하여 안정한 고온 내열성 점착 테이프를 제공한다.

Claims (7)

1. 기재 필름상에 실리콘 수지, 백금 촉매, 경화제 및 용매로 이루어진 실리콘 점착 조성물을 도포하여 형성된 점착층이 구비된 실리콘 점착테이프에 있어서,

   상기 실리콘 점착 조성물은 무기입자를 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 실리콘 점착테이프.
2. 제 1항에 있어서, 무기입자는 알루미나, 실리카, 지르코니아, 유기 클레이, 티타니아 및 마그네시아 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 실리콘 점착테이프.
3. 제 1항에 있어서, 무기입자는 입자 크기가 10∼100nm인 것임을 특징으로 하는 실리콘 점착테이프.
4. 제 1항에 있어서, 무기입자는 실리콘 수지 100 중량부에 대하여 0.5∼10 중량부로 포함되는 것임을 특징으로 하는 실리콘 점착테이프.
5. 제 1항에 있어서, 실리콘 점착 조성물은 실리콘 수지 100 중량부, 백금촉매 0.1∼0.4 중량부, 경화제 0.1∼0.4 중량부, 무기입자 0.5∼10 중량부 및 용매로 이루어진 것임을 특징으로 하는 실리콘 점착테이프.
6. 제 1항에 있어서, 점착테이프는 점착압력 1∼10kgf/cm², 점착온도 25∼80℃ 조건하에서 피착제에 라미네이션 했을 때 점착층의 레진 플로우가 1.0㎛ 이내인 것임을 특징으로 하는 실리콘 점착테이프.
7. 기재 필름 위에 제 1항의 실리콘 점착조성물을 코팅하여 점착층을 형성시키는 단계; 및

   코팅된 필름을 70∼230℃ 온도에서 건조·경화시키는 단계를 포함하는 실리콘 점착테이프의 제조방법.