KR20050024373A - 열 경화성 접착제 조성물, 물품, 반도체 장치 및 방법 - Google Patents

열 경화성 접착제 조성물, 물품, 반도체 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

반도체의 다이싱 및 다이싱된 반도체 칩의 다이 결합에 적합한 열 경화성 접착제 조성물 및 접착제 물품, 및 반도체 장치 및 상기 접착제 조성물 및 접착제 물품을 사용한 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. 한 실시태양에서, 본 발명은 카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 점성 저하 성분을 포함하는 열 경화성 접착제 조성물을 제공한다. 본 발명의 다른 실시태양은 카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 점성 저하 성분을 포함하는 열 경화성 접착제 조성물의 열 경화성 접착제층 및 적어도 일부 상에 상기 접착제층을 보유하는 배킹층을 포함하는 접착제 물품을 제공한다.

Description

열 경화성 접착제 조성물, 물품, 반도체 장치 및 방법{HEAT CURABLE ADHESIVE COMPOSITION, ARTICLE, SEMICONDUCTOR APPARATUS AND METHOD }
본 발명은 열 경화성 접착제 조성물, 접착제 필름, 즉 상기 조성물을 사용한 필름 형태의 접착제 및 접착제 물품, 즉 열 경화성 접착제 조성물이 그 위에 존재하는 배킹 물질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 반도체 장치 및 상기 접착제 필름 또는 접착제 물품을 사용하여 상기 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
공지되어 있는 바와 같이, 에폭시 수지는 접착 강도가 우수한 열 경화성 수지의 한 예이다. 따라서, 에폭시 수지는 열 경화성 접착제 조성물의 주요 성분으로서 널리 사용된다.
열 경화성 접착제 조성물이 일반적인 에폭시 수지를 포함할 경우, 일반적으로 열 경화에 의해 경화된 후에만 그의 접착 강도를 보이고, 열 경화 전에는 낮은 접착 강도만을 갖는다. 즉, 대체로 상기 열 경화성 접착제 조성물은 열의 인가에 의한 경화 전에는 실질적으로 초기 접착 강도를 전혀 보이지 않는다.
열 경화성 접착제 조성물이 특히 반도체 장치의 제조 공정에서 어느 정도의 초기 접착 강도를 갖는 것이 중요하다. 이것은 반도체 장치의 제조 공정에서 IC (집적 회로), LSI (대규모 집적) 등이 석판인쇄 (lithographic) 기술, 에칭 기술 등을 사용하여 반도체 웨이퍼, 예를 들어 규소 웨이퍼 상에 형성된 후에 요구되는 크기로 반도체 웨이퍼를 절단하는 공정 (다이싱 (dicing) 공정으로 불림)이 존재하기 때문이다.
다이싱 공정에서, 일반적으로, 반도체 웨이퍼, 예를 들어 규소 웨이퍼는 다이싱 공정에서 형성된 개별 반도체 칩을 유지하기 위해서 접착 중합체를 포함하는 접착 테이프 (때때로 "다이싱 테이프"로 불림)를 사용하여 고정된다. 따라서, 다이싱 테이프는 반도체 칩을 안정화 및 유지하기 위해서 충분한 감압 접착도 또는 접착 강도 (본원에서 사용되는 "초기 접착 강도")를 가질 것이 요구된다. 다이싱 테이프가 상기와 같은 우수한 초기 접착 강도를 가질 경우, 다이싱 테이프는 다이싱 공정으로부터 다이 결합 공정으로의 이전을 효율적으로 무리없이 실행하기 위해서 기판에 반도체 칩을 고정시키기 위한 다이 결합 테이프로서 다이 결합 공정에 그 자체로서 사용될 수 있다.
접착제 물품의 초기 접착 강도의 개선이 이미 시도되었지만, 이것은 특정 접착 테이프, 예를 들어 다이싱 테이프에 적용하려는 의도는 아니었다. 예를 들어, 박리가능 이형 필름 또는 기판을 광중합가능 화합물, 열 경화성 에폭시 수지 또는 광중합가능기를 포함하지 않는 에폭시 수지의 혼합물, 에폭시 수지용 열활성화 경화제, 가속화제 (accelerator), 및 광중합 촉매를 포함하는 물질의 액체 혼합물로 코팅하는 공정을 포함하는, 가변 접착 강도를 갖는 열 경화성 접착 테이프를 제조하는 방법이 공지되어 있다 (일본 특허 공개 제60-173076호 참조). 또한, 광중합가능 모노머 시럽, 에폭시 수지 또는 에폭시 수지의 혼합물, 에폭시 수지용 열활성화 경화제, 광개시제 및 광 가교결합제를 포함하는 감압 열 경화성 접착제가 공지되어 있다 (일본 특허 공개 제2-272076호 참조). 상기 문헌에 개시된 열 경화성 접착제 조성물은 요구되는 초기 접착 강도를 얻기 위해서 감압 접착제와 함께 에폭시 수지를 사용한다. 그러나, 상기 열 경화성 접착제 조성물에는 감압 접착제의 첨가에 의한 내열성의 열화 또는 전단 강도의 저하 등과 같은 문제가 필연적으로 발생한다.
내열성 및 전단 강도의 저하 예방 측면에서, 감압 접착제를 포함하지 않는 열 경화성 접착제 조성물도 개시되었다 (T. Ashida, M. Ochi and K. Handa, J. Adhesion Sci. Technol., 12,749 (1988) 참조). 상기 문헌에 개시된 열 경화성 접착제 조성물은 이오노머의 코어/쉘 마이크로입자가 그 내부에 분산된 에폭시 수지로 구성된다. 그러나, 공지된 바와 같이, 이오노머는 이온 성분을 포함하고, 결함, 예를 들어 반도체 칩 또는 아래에 존재하는 기판의 부식을 야기할 수 있다.
또한, 다이 결합 공정의 실행시에 열 경화성 접착제 조성물을 통해 베이스에 반도체 칩을 열 결합시키는 것이 대체로 필요하다. 반도체 부품의 생산 효율 및 제조 장비의 투자 비용의 측면에서, 가능한 가장 낮은 온도에서 가능한 가장 짧은 시간에 열 결합 공정을 수행하여 높은 접착 강도를 용이하게 얻는 것이 크게 바람직하다.
또한, 상기 오염이 후속 와이어 결합 또는 다른 공정에서 전기 배선의 단락을 야기할 수 있거나 심지어 전기 배선 자체의 형성을 방해할 수 있기 때문에, 열 결합 공정에서 열 경화성 접착제 조성물이 인가된 압력 하에서 반도체 칩의 주위에 유출되지 않아야할 필요가 있다. 따라서, 일반적으로 높은 유동도를 갖는 전형적인 에폭시 수지를 어떠한 문제도 야기하지 않으면서 범용의 열 경화성 접착제 조성물에 사용할 수 있지만, 상기 에폭시 수지를 반도체 장치 제조에 사용되는 용도의 열 경화성 접착제 조성물에 적용하는 것은 실질적으로 곤란하다.
카프로락톤 개질 에폭시 수지, 에폭시 수지용 경화제 및 페녹시 수지를 포함하는 열 경화성 접착제 조성물이 비교적 저온에서 단시간 동안 열 결합될 수 있는 열 경화성 접착제 조성물로서 공지되어 있다 (일본 특허 공개 제2002-146319호 참고). 상기 접착제 조성물은 우수한 초기 접착 강도를 보이고, 경화 후에 매우 우수한 내열성을 보이는 것으로 밝혀졌다.
반도체 집적을 개선시키려는 최근의 경향에서, 웨이퍼는 종종 0.1 mm (100 마이크로미터) 이하 (일반적으로 0.4 mm (400 마이크로미터) 이하로 사용됨)의 두께로 그 위에 형성되는 논리 회로를 갖지 않는 면 (후면)에서 연마되고, 상기 웨이퍼로 형성된 다수의 칩은 소위 다중칩 패키지 (MCP)로 적층되어 보다 다기능성의 보다 고밀도의 보다 컴팩트한 반도체 장치를 제조한다.
상기 구조체를 제조하기 위해서, 공정의 주요 부분은 다이싱 단계 및 박화 (thinned) 웨이퍼의 다이 결합 단계이다. 두께 0.1 mm 이하의 웨이퍼는 대체로 매우 깨지기 쉽고, 웨이퍼 두께의 감소에 따라 웨이퍼의 균열 가능성이 증가할 것이다. 박화 웨이퍼 처리시에, 사용된 후에 다이싱 테이프는 충분히 저하된 감압 접착도 또는 접착 강도를 갖는 것이 요구된다. 칩이 상기 감소한 접착도로 인해 다이싱 테이프로부터 분리될 경우, 후속 패키징 공정에서 픽-업 로드 (pick-up rod)를 사용하여 칩을 쉽게 픽업함으로서 패키지에 통합될 수 있다.
예를 들어, 웨이퍼 다이싱 후에 다이싱 테이프로서 사용된 감압 접착 테이프의 감압 접착 중합체가 에너지선, 예를 들어 열 또는 자외선의 조사 결과로서 3차원적으로 고도로 가교결합될 경우, 그의 감압 접착 강도가 감소하여 상기 요건을 충족시킬 수 있다. 일본 특허 공고 제56-500889호에 개시된 바와 같이, 특히 감압 접착제 조성물이 에폭시기를 갖는 접착 중합체 및 이온 광개시제, 예를 들어 오늄 염 화합물을 포함할 경우, 초기에 피착체에 강력하게 접착할지라도 그의 접착 강도는 광 조사시에 감소하여 피착체로부터 쉽게 분리될 수 있다. 이것은 상기 이온 광개시제가 감압 접착 중합체의 에폭시기의 이온 개환 중합 반응을 촉진하여 감압 접착 중합체의 효과적인 3차원 가교결합을 가능하게 하기 때문이다.
또한, 감압 접착 테이프에 열 팽창 특성을 제공함으로써 피착체와의 접촉 표면을 감소시키고, 이에 의해 피착체로부터의 분리를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 일본 특허 공고 제51-24534호에는 열 발포제를 포함하는 감압 접착 테이프가 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 제56-61467호, 제56-61468호, 제56-61469호, 제60-252681호, 제63-186791호 및 제2-305878호에는 열 팽창성 미세구가 제공된 열 팽창성 접착제가 개시되어 있다. 특히, 일본 특허 공개 제56-61467호, 제56-61468호, 제56-61469호, 제63-186791호 및 제2-305878호는 저비점 화합물 (예를 들어, 프로판 또는 부탄) 또는 열 분해 타입의 발포제 (예를 들어, 탄산수소암모늄 또는 아조비스이소부티로니트릴)를 갖는 열 팽창성 중공 미세구를 충전하는 내용을 개시하고 있다. 또한, 일본 특허 공개 제60-252681호에는 "EXPANCELLS" (상표명)으로 언급되는 열 팽창성 미세구의 사용이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 제63-30581호는 광 가교결합제, 접착 중합체 또는 감압 접착 중합체 및 발포제를 포함하는 접착 강도 저하형 감압 접착제를 개시하고 있다.
상기한 바와 같이, 자외선 또는 다른 광을 사용하여 접착 중합체 또는 감압 접착 중합체를 가교결합시키는 경우에, 상기 목적의 광원이 추가로 필요하다. 또한, 발포제를 포함하거나 열 팽창성 접착제를 사용하는 감압 접착 시트의 경우에, 내열성이 열처리 전에 상실되는 경향이 있어 열의 작용을 이용하는 단계를 제한하는 측면에서 불리하다. 따라서, 상기한 바와 같이 칩을 패키지로 조립하는 경우에, 칩이 베이스 (예를 들어, 기판의 다이 패드)에 고정될 때 칩과 베이스 사이에 접착제층이 다시 필요하다 (상기 고정 단계는 일반적으로 "다이 결합"으로 언급됨).
상기한 바와 같은 선행 기술의 문제를 해결하기 위해서, 다이싱과 다이 결합 모두에 직접 적용가능하도록 접착 테이프 베이스 물질 (즉, 배킹 물질) 및 감압 접착제층 또는 접착제층으로 분리되는 접착 테이프가 개시되었다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제7-45557호에는 베이스 물질, 감압 접착제 및 베이스 물질 상의 방사선 조사 경화성 올리고머를 포함하는 방사선 조사 경화성 감압 접착제층 및 방사선 조사 경화성 감압 접착제층 상의 다이 결합 접착제층을 그 순서대로 포함하는 접착 테이프가 기재되어 있다. 개시된 발명에서, 다이싱되는 웨이퍼는 다이 결합 접착제층 상에 배치되어 다이싱된 후, 감압 접착제의 다이 결합 접착제층에 대한 감압 접착도는 자외선 조사에 의해 저하되고, 다이 결합 접착제층은 픽-업 공정에서 그 사이의 계면에서 감압 접착제로부터 박리된다. 그 위에 다이 결합 접착제가 존재하는 제조된 칩은 접착제를 통해 기판에 다이 결합된다.
상기한 문헌에서, 다양한 반도체 제조 공정 동안 감압 접착제가 사용될 때 감압 접착 특성은 접착제로부터 완전히 제거될 수 없다. 잔류하는 감압 접착도에 의해 다이싱된 칩이 손상될 수 있다 특히, 연마 두께가 100 마이크로미터 이하인 칩의 경우, 픽-업 공정 동안의 손상은 매우 심각한 문제이다.
<발명의 개요>
본 발명의 일 실시태양에 따르면, 카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 점성 저하 성분을 포함하는 열 경화성 접착제 조성물이 제공된다. 상기 열 경화성 접착제 조성물은 저온에서 단시간 동안 열 라미네이트될 때 초기 접착 강도를 생성시킬 수 있고, 열 결합 단계 동안에 접착제가 유출되거나 넘치지 않고, 열 경화 후에 내열성 또는 전단 강도를 상실하지 않는다. 또한, 상기 조성물은 이온 성분을 포함하지 않기 때문에, 반도체 부품 또는 반도체 장치의 부식과 관련된 문제를 야기하지 않는다.
본 발명의 다른 실시태양에 따르면, 카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 점성 저하 성분을 포함하는 열 경화성 접착제 조성물을 포함하는 열 경화성 접착제층 및 상기 접착제층을 적어도 일부 상에 보유하는 배킹층을 포함하는 접착제 물품이 제공된다. 점성 저하 성분을 포함하는 상기 접착제 물품에서, 접착제의 점성은 저하될 수 있다. 그 결과, 상기 접착제 물품이 반도체 장치 제조시에 다이싱 및 다이 결합을 위한 테이프로서 사용될 경우에, 다음과 같은 잇점을 얻을 수 있다. 접착제층에 대해 웨이퍼를 열 결합하고 웨이퍼를 칩에 다이싱한 후에, 각각의 칩과 함께 접착제층이 용이하게 배킹층으로부터 분리되고, 칩은 방해됨이 없이 접착제층을 통해 반도체 장치용 기판에 다이 결합될 수 있다. 본 발명에서, 칩으로 다이싱하는 단계로부터 다이 결합 단계에 이르기까지의 제조 공정은 단일 접착제를 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에 따르면, 카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 연신가능 배킹층을 포함하는 열 경화성 접착제층을 포함하는 접착제 물품이 제공된다. 연신가능 배킹층은 바람직하게는 연신 동안 10% 이상의 연신율을 보인다. 접착제 물품을 배킹하는 층은 연신가능하다. 따라서, 웨이퍼를 칩으로 다이싱한 후에 반도체 장치의 제조에서 다이싱 테이프의 성분으로서 사용될 경우, 각각의 칩과 함께 접착제층은 배킹층으로부터 쉽게 분리되고, 칩은 다이싱 단계에 사용된 것과 동일한 접착제층을 통해 반도체 장치용 기판에 다이 결합될 수 있다.
본 발명은 초기 접착 능력 및 경화 후에 높은 내열성 및 전단 강도를 보이는 열 경화성 접착제 조성물을 제공한다. 유리하게는, 본 발명의 접착제 조성물의 실시태양은 반도체 소자 또는 반도체 장치의 부식을 야기하지 않는다. 특정 실시태양에서, 본 발명은 다이싱으로부터 다이 결합에 이르기까지의 공정을 위한 단일 접착제로서 사용될 수 있는 필름 접착제를 제공한다. 특정 실시태양에서, 본 발명은 상당량의 감압 접착제를 사용하지 않거나 임의의 감압 접착제를 공정 동안 사용하지 않으면서 극히 얇은 두께 (예를 들어, 약 100 ㎛ 이하)로 연마된 웨이퍼의 다이싱 및 다이 결합 공정을 위한 필름 접착제를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시태양에 따른 접착제 물품을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시태양에 따른 반도체 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3A 내지 도 3E는 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 단면도이다 (제조 공정의 처음 1/2: 웨이퍼의 다이싱, 이어서 배킹의 연신).
도 4A 내지 도 4C는 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 단면도이다 (제조 공정의 마지막 1/2: 칩 픽업, 이어서 다이 결합/부착).
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시태양에 따른 반도체 장치를 보여주는 단면도이다.
본 발명에 따른 열 경화성 접착제 조성물, 접착제 물품, 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법은 본 발명의 범위 내의 다양한 실시태양에서 각각 수행할 수 있다. 다이싱 및 다이 결합 모두를 위해 사용되는 배킹층 및 배킹층 상의 열 경화성 접착제 조성물을 포함하는 접착제 물품의 실시태양에서, 선택된 접착제층은 다이 결합 접착제로서 효과적으로 사용될 수 있고, 칩 다이싱 후에 배킹층으로부터 분리될 수 있다. 본 발명에서, 상기 특징은 충분한 분리가능성을 부여하기 위해서 점성 저하 성분을 열 경화성 접착제 조성물에 도입하거나 배킹층으로서 연신가능 물질을 사용하거나 또는 둘 모두를 실시함으로써 달성된다.
그의 대표적인 바람직한 실시태양을 보여주는 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 이하에서 설명할 것이다. 당업자가 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 아래에서 설명하는 실시태양으로 제한되지 않는다. 도면에서, 동일하거나 유사한 성분은 동일한 참조 번호 또는 기호로 표시된다.
도 1은 본 발명의 실시태양에 따른 접착제 물품을 보여주는 단면 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 접착제 물품 (10)은 본 발명의 열 경화성 접착제 조성물로 이루어진 열 경화성 접착제층 (2)를 보유하는 베이스 물질로서 배킹층 (1)을 그의 한 표면에 포함한다. 따라서, 도시된 예에서, 접착제층 (2)와 배킹층 (1)의 조합물이 접착제 물품 (10)을 구성한다. 그러나, 접착제층 (2)가 그 자체로 자가 지지 필름인 경우, 접착제층 단독으로 접착제 물품을 구성할 수 있다.
열 경화성 접착제층을 구성하는 열 경화성 접착제 조성물은 일반적으로 결정상을 갖는다. 특히, 상기 결정상은 카프로락톤 개질 에폭시 수지 (이하 "개질 에폭시 수지"로 언급됨)를 포함한다. 개질 에폭시 수지는 열 경화성 접착제 조성물에 적절한 가요성을 부여하여 열 경화성 접착제층의 점탄성을 개선시키고자 한 것이다. 그 결과, 열 경화성 접착제층은 열 경화 전에도 응집성을 갖고, 초기 사용 단계에서 접착 강도를 보이기 시작한다. 통상의 에폭시 수지처럼, 개질 에폭시 수지는 승온 또는 통상적인 온도에서 경화된 접착제층에 바람직한 응집 특성을 제공하는 3차원 네트워크 구조로 이루어진 경화된 물질을 형성한다.
본 발명에 따르면, 초기 접착 강도 측면에서, 개질 에폭시 수지의 에폭시 당량은 일반적으로 100 내지 9,000, 바람직하게는 200 내지 5,000, 보다 바람직하게는 500 내지 3,000이다. 상기 에폭시 당량을 갖는 개질 에폭시 수지는 다이셀 케미칼 인더스트리즈 컴퍼니 (Daicel Chemical Industries Co.)의 플라쎌(Placcel) (등록상표) G 시리즈의 상표명으로 시판되는 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 열 경화성 접착제 조성물은 상기한 개질 에폭시 수지와 함께 점성 저하 성분을 포함할 수 있다. 점성 저하 성분은 예를 들어 유기 충전제, 예를 들어 멜라민/이소시아누르산 (isocyanuric acid) 부가물 (이하에서 또한 "멜라민/이소시아누르산 복합체"로 언급함), 또는 상기한 개질 에폭시 수지와 함께 용매 중에서 용해 또는 분산될 수 있고 유리 전이 온도가 110℃ 이상이며 1분 내에 250 ℃ 이상의 온도에서 가열에 의해 분해 또는 개질되지 않는 유기 화합물이다. 멜라민/이소시아누르산 복합체는 예를 들어 니산 케미칼 인더스트리즈 컴퍼니 (Nissan Chemical Industries Co.)의 MC-600을 사용할 수 있고, 열 경화 및 요변성 (thixotropy)을 돕기 전에 열 경화성 접착제 조성물의 점성을 감소시키는 기능을 수행한다. 또한, 이것은 열 경화성 접착제 조성물의 강화 (예를 들어 열팽창계수의 저하) 및 열 경화성 접착제 조성물의 수분 흡수 및 유동화 억제에 효과적이다. 본 발명의 열 경화성 접착제 조성물은 상기한 효과를 증강시키고 열 경화 후에 취성을 억제 (연성 유지)하기 위해서 개질 에폭시 수지 100 중량부 기준으로 일반적으로 1 내지 200 중량부, 바람직하게는 2 내지 150 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 100 중량부의 멜라민/이소시아누르산 복합체를 포함할 수 있다.
유리 전이 온도가 110 ℃ 이상이고, 1분 내에 250 ℃ 이상의 온도에서 가열에 의해 분해 또는 개질되지 않는, 점성 저하 성분으로서 사용될 수 있는 공업용 (engineering) 열가소성 수지는 예를 들어 폴리아세탈, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리페닐렌 술피드, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리아릴레이트, 폴리술폰 또는 폴리아미드이미드와 같은 물질을 포함한다. 상기 점성 저하 성분은 일반적으로 개질 에폭시 수지 100 중량부 기준으로 1 내지 200 중량부, 바람직하게는 2 내지 150 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 100 중량부의 양으로 포함될 수 있다.
상기한 개질 에폭시 수지, 임의의 점성 저하 성분, 예를 들어 특정 점성 저하 성분, 및 상기한 공업용 열가소성 물질 이외에, 본 발명의 열 경화성 접착제 조성물은 본 발명의 바람직한 실시태양의 목적 및 효과를 손상시키지 않는 양의 다양한 첨가제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 열 경화성 접착제 조성물은 접착제층을 추가로 강화하기 위해 추가의 물질을 포함할 수 있다. 적합한 물질의 예는 고무형 충전제이고, 이로 제한되지 않는다. 고무형 충전제는 열 경화성 접착제 조성물의 접착 강도를 추가로 증가시키기 위해서 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체 또는 메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트 공중합체를 포함할 때 특히 효과적이다. 상기 공중합체로 이루어진 고무형 충전제 물질은 입자 또는 분말 형태로, 예를 들어 롬 & 하스 컴퍼니 (Rohm & Haas Co.)로부터 EXL 2691A 또는 EXL 2314로서 입수가능하다. 첨가된 물질은 개질 에폭시 수지 100 중량부 기준으로 일반적으로 1 내지 500 중량부, 바람직하게는 5 내지 400 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 300 중량부의 양으로 열 경화성 접착제 조성물에 포함될 수 있다.
열 경화성 접착제 조성물은 페녹시 수지를 추가로 포함할 수 있다. 페녹시 수지는 에피클로로히드린 및 비스페놀 A로 이루어진 사슬 또는 선형 구조의 비교적 분자량이 큰 열가소성 수지이다. 상기 페놀 수지는 우수한 작업성을 갖고, 열 경화성 접착제층을 요구되는 형태로 용이하게 형성하기 위해서 유리하게 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 페녹시 수지는 개질 에폭시 수지 100 중량부에 대해 일반적으로 10 내지 300 중량부, 바람직하게는 20 내지 200 중량부, 보다 바람직하게는 25 내지 150 중량부의 양으로 열 경화성 접착제 조성물에 포함될 수 있다. 페녹시 수지는 열 경화성 접착제 조성물로부터 개질 에폭시 수지의 누출을 효과적으로 방지할 수 있도록 상기한 개질 에폭시 수지에 효과적으로 용해될 수 있다. 또한, 경화된 상태의 페녹시 수지 및 상기한 개질 에폭시 수지는 열 경화성 접착제층의 최종 특성, 예를 들어 응집성 및 내열성 등이 경화시에 추가로 증가될 수 있도록 서로 엉킬 수 있다.
상기한 경화된 물질의 일부를 형성하기 위해서, 제2 에폭시 수지 (이하에서 간단히 "에폭시 수지"로 언급됨)가 상기한 페녹시 수지와 함께, 또는 페녹시 수지와 독립적으로 필요에 따라 열 경화성 접착제 조성물에 추가로 포함될 수 있다. 상기 에폭시 수지는 특별히 제한되지 않으며, 유용한 에폭시 수지의 예는 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 플루오렌 에폭시 수지, 글리시딜 아민 수지, 지방족 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지, 불소화 에폭시 수지 등을 포함한다. 개질 에폭시 수지처럼, 상기 에폭시 수지는 페녹시 수지와 함께 용해될 수 있고, 열 경화성 접착제 조성물로부터 거의 누출되지 않는다. 특히, 열 경화성 접착제 조성물이 제2 에폭시 수지를 개질 에폭시 수지 100 중량부에 대해 바람직하게는 50 내지 200 중량부, 보다 바람직하게는 60 내지 140 중량부의 양으로 포함할 경우, 내열성을 유리하게 개선할 수 있다.
본 발명의 실행시에, 특히 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 에폭시 수지 (이하에서 "디글리시딜 에테르 에폭시 수지"로 언급됨)가 바람직한 에폭시 수지로서 사용될 수 있다. 디글리시딜 에테르 에폭시 수지는 액체이고, 예를 들어 열 경화성 접착제 조성물의 고온 특성을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 디글리시딜 에테르 에폭시 수지를 사용함으로써 내화학성 및 유리 전이 온도를 승온에서의 경화에 의해 개선시킬 수 있다. 또한, 그로부터 선택되고 비교적 온건한 경화 조건이 유용한 보다 광범위한 다양한 경화제가 제공된다. 상기 디글리시딜 에테르 에폭시 수지는 예를 들어 다우 케미탈 (저팬) 컴퍼니 (Dow Chemical (Japan) Co)의 D.E.R. (등록상표) 332로서 입수가능하다.
경화제는 개질 에폭시 수지 및 제2 에폭시 수지의 경화 반응을 촉진시키기 위해서 필요에 따라 열 경화성 접착제 조성물에 첨가될 수 있다. 본 발명의 목적을 충족시키고 요구되는 효과를 보인다면 경화제의 양 및 종류에 대한 특별한 제한은 존재하지 않는다. 그러나, 내열성 개선의 측면에서, 경화제는 한 실시태양에서 일반적으로 1 내지 50 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 또다른 실시태양에서, 경화제는 바람직하게는 2 내지 40 중량부, 보다 바람직하게는 5 내지 30 중량부의 양으로 제공된다. 상기 양은 100 중량부의 개질 에폭시 수지 및 사용될 경우, 제2 에폭시 수지를 기준으로 한 것이다. 경화제의 유용한 예는 아민 경화제, 산 무수물, 디시안디아미드, 양이온 중합 촉매, 이미다졸 화합물, 히드라진 화합물 등을 포함하고, 이로 제한되지 않는다. 특히, 디시안디아미드를 실온에서의 열 안정성 측면에서 유망한 경화제로서 언급할 수 있다.
또한, 상기한 경화제와 조합하여 또는 이와 별개로, 경화 반응을 가속화하기 위해서 경화 가속화제가 열 경화성 접착제 조성물에 일반적으로 10 중량부 이하, 바람직하게는 5 중량부 이하, 보다 바람직하게는 3 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다. 그 결과, 열 경화성 접착제 조성물은 요구되는 접착 강도를 보다 신속하게 발생시킬 수 있다. 상기 경화 가속화제의 예는 우레탄 부가물, 예를 들어 비교적 저온 (예를 들어, 80-150 ℃, 반면에 상기한 멜라민/이소시아누레이트는 300 ℃ 미만에서 열안정한 물질임)에서 열분해되어 반응성 아민 성분을 생성시키는 이소시아누레이트와 아민의 부가물이다. 적합한 우레탄 부가물은 PTI 저팬 컴퍼니 (Japan Co)로부터 오미큐어(Omicure) (등록상표) 52로서 입수할 수 있다.
본 발명의 열 경화성 접착제 조성물에, 다양한 종류의 감압 접착형 물질, 예를 들어, 아크릴계, 고무형, 올레핀계 물질 또는 실리콘이 접착제, 특히 경화된 다이 결합 접착제의 내열성 또는 전단 강도가 선택된 실시태양에서 바람직하지 않은 수준으로 저하되지 않는 한 첨가될 수 있다. 그러나, 본 발명의 열 경화성 접착제 조성물은 대부분의 실시태양에서 상기 성분의 첨가 없이도 충분한 초기 접착 강도를 갖는다. 따라서, 접착제 조성물은 상기 감압 접착 성분을 사용할 경우에도 상당량을 실질적으로 포함할 필요가 종종 없다.
또한, 본 발명에 따르면, 페녹시 수지, 개질 에폭시 수지 및 제2 에폭시 수지가 상기한 열 경화성 접착제층에 포함될 경우, 접착 강도는 경화가 최종적으로 완료되는 시간까지 가열 온도 및(또는) 가열 시간에 따라 크게 변할 수 있다. 보다 구체적으로, 열 경화성 접착제층의 접착 강도가 초기 가열에 의해 증가할 경우에도, 그의 접착 강도는 소정의 온도로 계속 가열할 때 감소하여 경화성 접착제층으로부터 배킹층의 분리를 촉진시킨다. 그러나, 상기 열 경화성 접착제층은 그의 접착 강도를 회복 및 개선시킬 수 있도록 만드는 최종 경화 상태를 얻기 위해서 추가로 가열 (또는 재가열)될 수 있다.
본 발명의 접착제 물품에서, 열 경화성 접착제층의 두께는 넓은 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 다양한 실시태양에서, 열 경화성 접착제층의 두께는 일반적으로 약 1 내지 100 마이크로미터 (㎛), 바람직하게는 약 2 내지 40 ㎛, 보다 바람직하게는 약 4 내지 30 ㎛이다.
상기 설명한 바와 같이, 도시된 접착제 물품 (10)은 열 경화성 접착제층 (2)의 한 표면에 배치된 배킹층 (1)을 갖는다. 본 발명의 실행시에, 배킹층의 종류 및 두께에 대한 특별한 제한은 존재하지 않고, 다이싱 테이프 및 다이 결합 테이프 분야에 일반적으로 사용되는 배킹 물질이 그 자체로 또는 요구되는 개선 또는 개질, 예를 들어 다른 물질과의 블렌딩 후에 사용될 수 있다.
본 발명자들의 발견에 따르면, 필름의 작업성 개선을 위해 특수층, 즉 배킹층의 사용이 권고된다. 접착제 물품의 배킹층을 연신시킴으로써 열 경화성 접착제층은 다이 및 접착제가 함께 존재하도록 층의 형태를 실질적으로 그 자체로 유지하면서 배킹층으로부터 분리될 수 있다. 보다 구체적으로, 접착제 물품의 분리 촉진의 측면에서, 배킹층의 연신율은 다양한 실시태양에서 하한치로서 일반적으로 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상, 및 상한치로서 일반적으로 of 200% 이하이다. 즉, 배킹층의 연신율은 일반적으로 약 10 내지 200%, 바람직하게는 약 20 내지 180%이고, 다른 실시태양에서 보다 더 바람직하게는 약 30 내지 150%이다.
상기한 바와 같은 연신가능 배킹층은 열가소성 엘라스토머를 포함한다. 열가소성 엘라스토머의 대표적인 예는 폴리스티렌 열가소성 엘라스토머, 열가소성 올레핀 엘라스토머, 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르 열가소성 엘라스토머, 폴리에테르 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드 열가소성 엘라스토머, 플루오로중합체 열가소성 엘라스토머, 단독중합체 열가소성 엘라스토머, 이오노머 열가소성 엘라스토머 및 알로이 열가소성 엘라스토머를 포함하고, 이로 제한되지 않는다. 상기 열가소성 엘라스토머는 단독으로 또는 2 이상의 조합물로서 사용될 수 있다.
본 발명의 접착제 물품이 배킹층을 포함할 때, 배킹층은 특히 올레핀 열가소성 엘라스토머, 폴리프로필렌으로 이루어진 단독중합체 및(또는) 알로이 열가소성 엘라스토머를 포함한다. 상기 배킹층은 열 경화성 접착제층으로부터 쉽게 분리될 수 있다. 올레핀 열가소성 엘라스토머는 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어진 경질 세그먼트 (경질 성분) 및 에틸렌-프로필렌-디엔 3원공중합체 (EPDM), 부틸 고무, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 (EVA), 스티렌 부타디엔 고무 (SBR) 또는 수화 SBR (HSBR)를 포함하는 연질 세그먼트 (연질 성분)으로 이루어진다. 상기한 단독중합체/알로이 열가소성 엘라스토머는 예를 들어 이소택틱 (isotactic) 폴리프로필렌 (이소택틱 PP)으로 이루어진 경질 성분 및 어택틱 (atactic) 폴리프로필렌 (어택틱 PP)으로 이루어진 연질 성분을 포함한다. 바람직하게는, 각각 55 내지 95 mol%의 이소택틱 PP 및 5 내지 45 mol%의 어택틱 PP가 열가소성 엘라스토머 알로이의 폴리프로필렌 단독중합체 및(또는) 폴리프로필렌 성분에 포함된다. 어택틱 성분이 5 mol% 미만일 경우, 연질 성분의 효과는 그 자체로 발휘되지 않고 충분한 신장을 예상할 수 없다. 어택틱 성분이 45 mol%를 초과할 경우, 바람직한 배킹 기재 물질이 형성될 수 없다. 상기 단독중합체 및(또는) 열가소성 엘라스토머 알로이는 이데미쯔 페트로케미칼 컴퍼니 (Idemitsu Petrochemical Co.)에서 입수가능한 이데미쯔 TPO 시리즈를 단독으로 또는 2 이상을 조합하여 사용하여 제조할 수 있다.
본 발명의 접착제 물품에서, 배킹층의 두께는 접착제 물품의 용도에 따라 크게 상이할 수 있다. 배킹층의 두께는 일반적으로 약 10 내지 2,000 마이크로미터, 바람직하게는 약 30 내지 1,000 마이크로미터, 보다 바람직하게는 약 50 내지 500 마이크로미터이다.
일반적으로, 본 발명의 접착제 물품은 주로 또는 단독으로 자가지지 필름 형태로 열 경화성 접착제층으로부터 또는 배킹층 및 열 경화성 접착제층을 수반하는 2개의 층으로부터 형성된다. 그러나, 접착제 물품은 접착제 물품 분야에 일반적으로 사용되는 추가의 층을 포함할 수 있거나 또는 추가의 처리, 예를 들어 표면 처리를 실시할 수 있다. 추가의 층의 대표적인 예는 박리제 코팅된 중합체 필름 또는 이형지를 포함한다.
본 발명의 열 경화성 접착제 조성물은 공지된 통상적인 방법을 사용하여 용이하게 제조할 수 있다. 용매, 예를 들어 메틸 에틸 케톤 (MEK) 또는 테트라히드로푸란 (THF)을 필요에 따라 열 경화성 접착제 조성물에 첨가할 수 있다. 그 목적은 열 경화성 접착제 조성물을 접착제 필름, 시트 또는 테이프의 형태로 형성하는 것이다. 상기한 용매를 첨가함으로써, 열 경화성 접착제 조성물은 필름, 시트 또는 테이프의 형태로 용이하게 형성될 수 있도록 보다 유동하게 된다.
본 발명의 접착제 물품은 통상의 임의의 방법, 예를 들어 다이 코팅, 나이프 코팅, 스크린 인쇄 등을 사용하여 제조할 수 있다. 일반적으로 이용가능한 방법의 예는 아래에서 간단히 설명한다.
상기한 접착제 성분을 포함하는 용액을 박리제 코팅으로 처리된 폴리에스테르 필름에 코팅한다. 이어서, 코팅된 필름을 오븐에 통과시켜 용매를 증발시키고, 열 경화성 접착제층을 얻는다.
이어서, 접착제의 표면을 상기한 배킹층 상에 놓고, 열 전달 라미네이션을 수행한다. 열 전달 라미네이션을 위해, 임의의 가열 수단, 예를 들어 가열 롤러, 가열 라미네이터, 고온 프레스 등을 사용할 수 있다. 열 전달 라미네이션은 짧은 시간 (예를 들어, 약 0.1 내지 10초) 내에 비교적 저온 (예를 들어, 약 90 내지 120 ℃)에서 수행할 수 있다. 열 전달 라미네이션의 결과로, 접착제층은 배킹층에 결합될 수 있고, 접착제층은 다이 결합에 필요한 매우 높은 수준의 접착 성능을 제공할 수 있다. 접착제층 및 배킹층의 열 전달 라미네이션과는 별도로, 접착제 물품은 접착제 성분을 포함하는 용액을 배킹층 등에 직접 코팅하고 그 내부의 용매를 증발 및 제거함으로써도 제조할 수 있다.
본 발명의 접착제 물품은 매우 우수한 특성을 갖고, 따라서 다양한 분야에 유리하게 사용될 수 있다. 접착제 물품의 적합한 용도는 전자 소자, 예를 들어 반도체 부품, 예를 들어, 반도체 칩, 예를 들어 IC, LSI 등, 축전기 또는 필요에 따라 기판의 표면 또는 내부에 설치되는 다른 부품을 포함하는 전자 장치 분야에서 발견할 수 있다. 하나 이상의 반도체 부품 또는 다른 전자 부품, 또는 2 이상의 상기 부품의 조합물이 전자 장치의 기판 상에 및(또는) 내부에 설치될 수 있다. 2 이상의 전자 부품은 보다 컴팩트하고 고밀도의 전자 장치를 제조하기 위해서 적층 구조로 배치될 수 있다.
본 발명의 접착제 물품은 피착체가 반도체 부품, 예를 들어 IC, LSI 등일 때 접착제 물품은 연결, 즉 상기 피착체의 다이 결합에 효과적으로 사용될 수 있기 때문에 반도체 장치의 제조에 특히 유리하게 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 장치의 일례를 보여주는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 반도체 장치 (30)은 구리로 덮인 라미네이트의 프로세싱에 의해 구리 서킷회로 (32)를 그의 상부 표면에 특정 패턴으로 형성함으로써 제조되는 회로 기판 (31)을 갖는다. 납땜 레지스트로 형성된 다이 패드 (33)은 회로 기판 (31)의 부품 설치 영역에 제공되고, 반도체 부품 (이 실시예에서 LSI) (22)는 접착제층 (2)를 통해 다이 패드의 상단에 결합된다. 반도체 부품 (22)는 도시된 바와 같이 금 결합 와이어 (34)를 통해 구리 서킷회로 (32)에 연결된다. 반도체 장치 (30)의 상단 표면은 설치된 반도체 부품 (22) 및 결합 와이어 (34)를 외부 습기 및 충격으로부터 보호하기 위해서 에폭시 수지 (35)로 밀봉된다. 납땜 볼 (solder ball) (도시하지 않음)은 회로 기판 (31)의 아래쪽에 외부 터미날로서 설치된다. 도면에 도시된 바와 같이, 단지 하나의 반도체 부품 (22)가 반도체 장치 (30)에 설치되었지만, 소위 적층 FBGA를 형성하기 위해서 다른 반도체 부품이 본 발명의 접착제층을 통해 반도체 부품 (22)에 설치될 수 있다. 이와 같은 방식의 반도체 부품의 적층을 통해 보다 고밀도의 패키징을 수행할 수 있다.
도 5는 적층 FBGA의 일례를 도시한 것이다. 반도체 장치 (40)에서, 도시된 바와 같이 3개의 상이한 반도체 부품 (22-1), (22-2) 및 (22-3)은 인쇄 회로 기판 (31)에 설치된다. 본 발명의 접착제층을 사용하여 각각의 접착제층 (2-1), (2-2) 및 (2-3)을 제공한다. 각각의 반도체 부품은 금 결합 와이어 (34)를 통해 구리 서킷회로 (32)에 연결된다. 외부 터미날로 기능하는 납땜 볼 (39)는 회로 기판 (31)의 하부 표면 상에 형성된 구리 서킷회로 (39)에 적용된다. 반도체 장치 (40)의 상단 표면은 에폭시 수지 (35)로 밀봉된다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 접착제 물품을 사용하여 반도체 장치 또는 다른 전자 장치의 제조 방법이 제공된다. 예를 들어, 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은 다음 단계로 유리하게 실시할 수 있다.
(1) 접착제 물품의 배치
본 발명의 접착제 물품은 접착제층을 노출시키기 위해서 반도체 웨이퍼를 다이싱하기 위한 다이싱 장치에 배치된다.
(2) 반도체 웨이퍼의 설치
그 위에 다수의 반도체 부품이 형성된 웨이퍼를 제공하고, 아래로 면하는 한 표면 (부품 미설치 표면)을 접착제 물품 상에 설치하여 접착제 물품에 접착시킨다. 본 발명에 따르면, 열 경화성 접착제 조성물은 이온 성분을 포함하지 않기 때문에 이온 성분에 의한 부식과 관련된 문제가 발생하지 않는다.
(3) 열 및 압력을 사용한, 반도체의 접착제 물품에 대한 열 결합.
접착제 물품 상에 반도체 웨이퍼를 적층한 후에, 이들을 열 결합시키고, 임의로 접착제 물품을 부분적으로 경화시킨다. 열 결합 단계를 위한 가열 온도 및 시간 및 인가된 압력은 접착제층의 조성에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 가열은 약 90 내지 120 ℃의 온도에서 약 1 내지 20 kg/cm2 (0.1 내지 2 MPa)의 압력 하에서 약 0.1 내지 60초 동안 수행된다. 가열 수단, 예를 들어 가열 롤러, 가열 라미네이터, 고온 프레스 등을 사용할 수 있다. 열 결합 단계의 결과로서, 반도체 웨이퍼는 접착제 물품에 결합되어 일체형 유닛을 형성한다.
본 발명에 따르면, 열 경화성 접착제 조성물의 유동도 및 점성은 점성 저하 성분, 예를 들어 상기한 멜라민/이소시아누르산 부가물이 첨가될 때 억제된다. 그 결과, 열 결합은 반도체 웨이퍼에 대해 부가되는 로드를 크게 감소시키고, 이에 의해 연마(grinding 또는 polishing) 단계 등에서 두께가 감소된 반도체 웨이퍼를 사용하는 경우에도 보다 낮은 온도 및 압력에서 보다 짧은 시간 내에 수행할 수 있어, 열 결합 동안 손상, 예를 들어 균열 등을 감소 또는 제거할 수 있다.
이와 관련하여, 열 경화성 접착제 조성물의 유동도도 무기 물질, 예를 들어 실리카를 사용하여 억제할 수 있다. 그러나, 점성 저하 성분, 예를 들어 멜라민/이소시아누르산 부가물은 유기 물질이라는 점에서 실리카와 상이하고, 따라서 반도체 웨이퍼와 접촉하는 경우에도 반도체 웨이퍼에 거의 손상을 주지 않는다. 따라서, 점성 저하 성분, 예를 들어 멜라민/이소시아누르산 부가물을 사용함으로써 반도체 웨이퍼의 두께에 상관없이 반도체 장치의 제조 생산성을 개선시킬 수 있을 것으로 기대된다.
상기 집적된 라미네이트 상태에서, 또는 후속 단계에서 다이싱 공정을 완료한 후에, 도금, 연마, 에칭 등의 프로세싱을 반도체 웨이퍼에 대해 수행할 수 있다.
(4) 반도체 웨이퍼의 다이싱
반도체 웨이퍼를 접착제 물품이 라미네이션된 상태로 유지하면서 웨이퍼를 개별 반도체 부품으로 절단한다. 접착제 물품이 상기 열 결합 단계에 의한 부분적인 경화의 결과로서 충분한 접착 강도를 얻기 때문에, 다수의 부품 또는 칩 ("다이"로도 언급됨)으로 절단된 반도체 웨이퍼의 비산을 효과적으로 방지할 수 있다. 절단 방법의 경우, 통상의 절단 방법, 예를 들어 다이싱 톱, 다이아몬드 절삭기 등을 사용할 수 있다. 또한, 고리형 지지체 (고리 프레임)를 사용하여 설치된 웨이퍼를 둘러싸서 고정시키고, 칩의 손상을 방지하기 위해서 웨이퍼를 고정된 상태로 다이싱한다.
(5) 반도체 부품의 픽-업
반도체 웨이퍼의 다이싱이 완료된 후에, 웨이퍼 절단에 의해 얻은 각각의 반도체 부품을 부착된 상태로 유지하면서 열 경화성 접착제층과 함께 배킹층으로부터 분리한다. 이 공정에서, 통상적인 픽-업 로드 또는 컴팩트한 효율적인 진공 흡인 장치를 사용할 수 있다. 또한, 배킹층은 연신가능하기 때문에, 통상적인 수단, 예를 들어 픽-업 로드를 박리 수단으로서 사용할 필요가 없고, 진공 흡인 장치를 사용하여 반도체 부품을 배킹층으로부터 박리할 수 있다.
(6) 다이 설치
열 경화성 접착제층이 부착된 반도체 부품은 반도체 장치 제조용 기판의 표면, 예를 들어 다이 패드에 열 경화성 접착제층을 통해 고정되고, 열 및 압력 하에 결합된다. 상기 열 결합은 상기한 바와 같이 거의 제한없이 수행할 수 있다. 따라서, 접착제층은 후경화 후에 반도체 칩을 다이 패드에 확고하게 결합시킬 수 있다.
반도체 칩을 박화 반도체 웨이퍼로부터 제조할 경우, 상기한 공정을 반복하여 상기 다수의 반도체 칩을 다른 칩 상에 적층시킬 수 있다. 이 경우에, 다중-칩 패키징 (MCP) 방식을 채용하여 다수의 집적 회로 칩 또는 개별 반도체 부품을 예를 들어 집적 회로 부품에 사용되는 패키지에 수용하여 보다 고밀도의, 보다 컴팩트한 반도체 장치를 구현할 수 있다.
(7) 와이어 결합 등
다이 설치를 완료한 후에, 통상적인 방법을 사용하여 후속 프로세싱, 예를 들어 와이어 결합 (또는 플립 (flip) 칩 결합), 수지를 사용한 밀봉, 볼 설치 등을 수행한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시태양을 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시태양으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 열 경화성 접착제 조성물은 다이 결합 이외의 공정에도 효과적으로 적용할 수 있다. 보다 구체적으로, 열 경화성 접착제 조성물은 인쇄 회로 기판 등의 제조에 이용할 수 있다.
도 3A 내지 도 3E 및 도 4A 내지 도 4C는 상기한 과정에 따른 반도체 장치의 제조 방법의 일례를 순차적으로 보여주는 단면도이다.
먼저, 도 3A에 도시된 바와 같이, 배킹층 (l) 및 열 경화성 접착제층 (2)로 이루어진 접착제 물품 (10)은 접착제층 (2)를 위로 향하면서 다이싱 장치 (도시하지 않음)에 고정된다. 예를 들어 고리 지지체 (고리 프레임)을 고정 수단으로서 사용한다.
이어서, 도 3B에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼 (21)을 접착제 물품 (10)의 열 경화성 접착제층 (2)에 설치한다.
이어서, 도 3C에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼 (21) 및 접착제 물품 (10)을 화살표 방향으로 한쌍의 롤러 (24) 사이로 이동시켜 열 라미네이션한다. 여기서, 반도체 웨이퍼 (21)은 웨이퍼의 손상을 방지하기 위해서 소정의 압력 (예를 들어, 약 0.1 내지 약 5 MPa) 하에서 열 경화성 접착제층과 긴밀하게 접촉시킨다. 가열 온도는 일반적으로 약 70 내지 180 ℃, 바람직하게는 약 80 내지 150 ℃, 보다 바람직하게는 약 90 내지 120 ℃이다. 가열 시간은 일반적으로 약 0.01 내지 30초, 바람직하게는 약 0.1 내지 10초, 보다 바람직하게는 약 0.2 내지 5초이다. 가열 라미네이션 단계 직후에, 열 경화성 접착제층 (2)는 높은 접착 강도로 반도체 웨이퍼 (21)을 유지할 수 있다. 또한, 도면에 도시하지 않았지만, 접착제 물품이 배킹 상의 열 경화성 접착제 조성물을 주성분으로 할 경우, 반도체 웨이퍼 (21), 열 경화성 접착제층 (2) 및 고리 지지체를 그 위에 갖는 배킹층 (1)을 열 라미네이션시켜 고리 지지체/접착제층/배킹층으로 둘러싸인 웨이퍼를 형성한다. 이러한 구조 때문에, 감압 접착제 등을 통해 웨이퍼/접착제층/배킹층 구조의 배킹층 (1)을 제2 웨이퍼 설치 테이프 (즉, 다이싱 테이프)에 라미네이션할 필요가 없고, 접착제 물품 (10) 자체가 다이싱 테이프로서 작용할 수 있다.
이어서, 도 3D에 도시한 바와 같이, 다이싱 라인 (26)에서 열 경화성 접착제층 (2)와 함께 반도체 웨이퍼 (21)에 대해 다이싱을 수행한다. 다이싱 톱 (25)는 다이싱 수단으로서 사용된다. 도시된 바와 같이, 다수의 반도체 부품 (22) ("반도체 칩"으로도 언급됨)를 얻는다. 열 경화성 접착제층 (2)는 높은 접착 강도를 갖기 때문에, 반도체 칩 (22)의 비산을 매우 효과적으로 방지할 수 있다. 필요한 경우, 프로세싱 단계, 예를 들어 도금, 연마 또는 에칭을 다이싱 전에 반도체 웨이퍼 (21)에 대해 미리 수행할 수 있다.
이어서, 도 3E에 도시한 바와 같이 연신가능 배킹층을 갖는 실시태양에서는, 배킹층 (1)을 반도체 칩 (22)가 여전히 설치된 집합체와 함께 화살표로 나타낸 방향으로 연신시킨다. 인접한 반도체 칩 (22)는 다이싱 라인의 위치에서 멀리 잡아당겨 도면에 나타낸 바와 같이 공간 (27)에 의해 분리시킨다. 이 때, 가열은 필요한 연신 단계 전에 다소 높은 온도로 수행될 수 있다. 이 가열에 의해, 열 경화성 접착제층의 접착 강도는 저하되고, 그 결과, 열 경화성 접착제층은 작은 연신으로 배킹층으로부터 보다 쉽게 분리될 수 있다. 그러나, 열경화성 접착제층의 접착 강도는 반도체 칩으로부터 분리될 정도로 저하되지는 않는다. 그 결과, 열 경화성 접착제층은 반도체 칩으로 전달된다. 여기서, 가열 온도는 통상 약 80-180 ℃, 바람직하게는 약 90-150 ℃, 보다 바람직하게는 약 100-130 ℃이다. 또한, 가열 시간은 통상 약 5-360분, 바람직하게는 약 10-120분, 보다 바람직하게는 약 20-60분이다.
이어서, 도 4A에 도시한 바와 같이, 진공 흡인 장치 (28)을 사용하여 열 경화성 접착제층 (2)와 함께 반도체 칩 (22)를 픽업한다. 진공 흡인 장치 (28)은 반도체 칩 (22)에 적용되는 충격 또는 로드를 저하시킬 수 있다. 열 경화성 접착제층 (2)는 배킹층 (l)로부터 박리되고, 반도체 칩 (22)로 전달된다. 픽-업 로드가 진공 흡인 장치 대신에 사용될 수 있다.
이어서, 도 4B에 도시한 바와 같이, 반도체 칩 (22)는 부착된 열 경화성 접착제층 (2)를 통해 회로 기판 (31) 상의 다이 패드 (33)에 설치된다. 다이 패드에 대한 반도체 칩의 후속 열결합에 의해 접착제층은 추가로 경화되고, 추가의 접착제층의 경화시에 접착 강도 및 내열성이 회복/개선되기 때문에 반도체 칩 및 다이 패드가 서로 단단히 결합할 수 있다.
도 4C에 도시한 바와 같이 반도체 칩 (22)의 설치가 완료된 후에, 반도체 칩 (22)와 회로 기판 (31)의 구리 서킷회로 (32) 사이에 금 결합 와이어 (34)를 통해 와이어 결합을 수행한다. 반도체 장치의 구조에 따라, 플립 칩 결합이 와이어 결합 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 플립 칩 결합의 경우에, 융기부 (스터드 (stud) 융기부)가 와이어 결합 공정을 수반하는 Si-웨이퍼의 활성층에서 다이 패드 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 접착제 필름은 상기한 조건 ((3) 열 결합 참조)을 사용하여 활성층 상에 적용될 수 있다. 이어서, 예를 들어 열 및 압력을 사용하여 페이스 다운 (face down) 칩 (플립 칩)을 기판 상에 결합할 수 있다. 융기부는 접착제 필름을 관통하여 기판의 회로에 접촉한다.
이어서, 프로세싱 단계, 예를 들어 수지를 사용한 밀봉, 볼 설치 등을 수행하여 반도체 장치를 최종적으로 얻는다 (도시하지 않음). 수지 밀봉된 반도체 장치는 도 2를 참고로 하여 상기 설명하였다.
공지된 바와 같이, 칩의 소형화와 고밀도 패키징의 발달에 따라, 매우 다양한 반도체 장치가 제안되었다. 본 발명에 따른 상기한 반도체 장치의 제조 방법은 상기 반도체 장치의 제조에 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명을 특히 바람직한 실시태양에 대해서 상기 설명하였다. 상기 바람직한 실시태양을 아래에 요약하였다.
(실시태양 1) 카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 점성 저하 성분을 포함하는 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 2) 상기 점성 저하 성분이 점성 저하 화합물인, 실시태양 1에 따른 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 3) 상기 점성 저하 화합물이 멜라민/이소시아누르산 부가물인, 실시태양 2에 따른 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 4) 상기 카프로락톤 개질 에폭시 수지의 에폭시 당량이 100 내지 9000인, 실시태양 1 내지 3 중 어느 하나에 따른 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 5) 상기 멜라민/이소시아누르산 부가물이 1 내지 200 중량부의 양으로 포함되는, 실시태양 3에 따른 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 6) 고무계 충전제를 추가로 포함하는, 실시태양 1 내지 5 중 어느 하나에 따른 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 7) 페녹시 수지를 추가로 포함하는, 실시태양 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 8) 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 플루오렌 에폭시 수지, 글리시딜 아민 수지, 지방족 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지 및 불소화 에폭시 수지로 이루어지는 군 중에서 선택되는 제2 에폭시 수지를 추가로 포함하는, 실시태양 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 9) 초기 접착 강도가 가열에 의해 나타나는, 실시태양 1 내지 8 중 어느 하나에 따른 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 10) 접착제 조성물이 반도체 장치의 제조에서 다이싱 공정 및(또는) 다이 결합 공정에 사용되는 것인, 실시태양 1 내지 9 중 어느 하나에 따른 열 경화성 접착제 조성물.
(실시태양 11) 카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 점성 저하 성분을 포함하는 열 경화성 접착제 조성물의 열 경화성 접착제층 및 상기 접착제층을 적어도 그 일부 상에 보유하는 배킹층을 포함하는 접착제 물품.
(실시태양 12) 상기 점성 저하 성분이 점성 저하 화합물인, 실시태양 11에 따른 접착제 물품.
(실시태양 13) 상기 점성 저하 화합물이 멜라민/이소시아누르산 부가물인, 실시태양 12에 따른 접착제 물품.
(실시태양 14) 상기 열 경화성 접착제 조성물에서 상기 카프로락톤 개질 에폭시 수지의 에폭시 당량이 100 내지 9000인, 실시태양 11 내지 13 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 15) 상기 점성 저하 성분이 상기 열 경화성 접착제 조성물에 1 내지 200 중량부의 양으로 포함되는, 실시태양 11 내지 14 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 16) 상기 열 경화성 접착제 조성물이 고무계 충전제를 추가로 포함하는 것인, 실시태양 11 내지 15 중 어느 하나에 따른 열 경화성 접착제 물품.
(실시태양 17) 상기 열 경화성 접착제 조성물이 페녹시 수지를 추가로 포함하는 것인, 실시태양 11 내지 16 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 18) 상기 열 경화성 접착제 조성물이 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 플루오렌 에폭시 수지, 글리시딜 아민 수지, 지방족 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지 및 불소화 에폭시 수지로 이루어지는 군 중에서 선택되는 제2 에폭시 수지를 추가로 포함하는 것인, 실시태양 11 내지 17 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 19) 상기 배킹층이 연신시에 10% 이상의 연신율을 보이는 연신가능한 플라스틱 필름인, 실시태양 11 내지 18 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 20) 상기 배킹층이 폴리스티렌 열가소성 엘라스토머, 올레핀 열가소성 엘라스토머, 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르 열가소성 엘라스토머, 폴리에테르 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드 열가소성 엘라스토머, 플루오로중합체 열가소성 엘라스토머, 단독중합체 열가소성 엘라스토머, 이오노머 열가소성 엘라스토머 및 알로이 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나의 열가소성 엘라스토머를 포함하는 것인, 실시태양 11 내지 19 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 21) 상기 배킹층의 두께가 50 내지 500 ㎛인, 실시태양 11 내지 20 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 22) 상기 열 경화성 접착제층의 두께가 4 내지 30 ㎛인, 실시태양 11 내지 21 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 23) 반도체 부품이 카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 점성 저하 성분을 포함하는 열 경화성 접착제 조성물의 열 경화성 접착제층을 통해 기판의 부품 배치 표면에 고정된, 적어도 하나의 반도체 부품이 그 위에 설치된 기판을 포함하는 반도체 장치.
(실시태양 24) 상기 반도체 부품이 가열에 의해 증가되는 그의 초기 접착 강도를 갖는 상기 열 경화성 접착제층을 통해 열 결합에 의해 상기 기판에 고정되는 것인, 실시태양 23에 따른 반도체 장치.
(실시태양 25) 상기 열 경화성 접착제층이 실시태양 1 내지 10 중 어느 하나에 따른 열 경화성 접착제 조성물에서 유도된 것인, 실시태양 23 또는 24에 따른 반도체 장치.
(실시태양 26) 상기 반도체 부품이 상기 열 경화성 접착제층을 통해 상기 기판의 표면에 미리 제공된 다이 패드에 고정되는 것인, 실시태양 23 내지 25 중 어느 하나에 따른 반도체 장치.
(실시태양 27) 상기 열 경화성 접착제층이 다수의 상기 반도체 부품이 형성된 반도체 웨이퍼에 미리 적용된 것인, 실시태양 23 내지 26 중 어느 하나에 따른 반도체 장치.
(실시태양 28) 적어도 하나의 반도체 부품에 설치된 제2 반도체 부품을 포함하는 것인, 실시태양 23 내지 27 중 어느 하나에 따른 반도체 장치.
(실시태양 29)
카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 점성 저하 성분을 포함하는 열 경화성 접착제 조성물의 열 경화성 접착제층 및 상기 접착제층을 보유하는 배킹층을 포함하는 접착제 물품을 그 위에 다수의 반도체 부품이 형성된 반도체 웨이퍼의 한 표면에 라미네이션시키는 단계,
상기 반도체 웨이퍼 및 접착제 물품의 열결합에 의해 상기 열 경화성 접착제 조성물의 초기 접착 강도를 발생시키는 단계,
상기 필름 접착제를 웨이퍼 상에 라미네이션된 상태로 유지하면서 개별 반도체 부품으로 상기 반도체 웨이퍼를 분할하는 단계,
상기 열 경화성 접착제층이 그 위에 부착된 상기 반도체 부품을 상기 배킹층으로부터 분리하는 단계 및
상기 반도체 부품을 상기 열 경화성 접착제층을 통해 상기 기판의 표면에 고정시키는 단계
를 포함하는, 적어도 하나의 반도체 부품이 그 위에 설치된 기판을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 30) 상기 반도체 부품이 상기 열 경화성 접착제층을 통해 열 결합에 의해 상기 기판의 표면에 고정되는 것인, 실시태양 29에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 31) 상기 반도체 웨이퍼가 반도체 웨이퍼 및 접착제 물품의 열 결합된 라미네이트를 고리 지지체에 의해 지지하면서 개별 반도체 부품으로 분할되는 것인, 실시태양 29 또는 30에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 32) 상기 반도체 부품이 진공 흡인에 의해 상기 배킹층으로부터 분리되는 것인, 실시태양 29 내지 31 중 어느 하나에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 33) 상기 접착제 물품이 실시태양 11 내지 22 중 어느 하나에 따른 접착제층인, 실시태양 29 내지 32 중 어느 하나에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 34) 상기 기판이 반도체 부품을 설치하기 위한 표면 상에 다이 패드를 추가로 포함하는 것인, 실시태양 29 내지 33 중 어느 하나에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 35) 카프로락톤 개질 에폭시 수지를 포함하는 열 경화성 접착제층 및 연신 동안의 연신율이 10% 이상인 연신가능 배킹층을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제 물품.
(실시태양 36) 개질 에폭시 수지의 에폭시 당량이 100-9000인, 실시태양 35에 따른 접착제 물품.
(실시태양 37) 열 경화성 접착제층이 페녹시 수지를 추가로 포함하는 것인, 실시태양 35 또는 36에 따른 접착제 물품.
(실시태양 38) 열 경화성 접착제층이 충전제를 추가로 포함하는 것인, 실시태양 35 내지 37중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 39) 열 경화성 접착제층의 두께가 4-30 ㎛인, 실시태양 35 내지 38 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 40) 배킹층의 연신율이 200% 이하인, 실시태양 35 내지 39 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 41) 배킹층의 연신율이 20 내지 180%인, 실시태양 35 내지 40 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 42) 배킹층의 연신율이 30 내지 150%인, 실시태양 35 내지 41 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 43) 상기 배킹층이 열가소성 엘라스토머를 포함하는 것인, 실시태양 35 내지 42 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 44) 열가소성 엘라스토머가 폴리스티렌계 열가소성 엘라스토머, 올레핀계 열가소성 엘라스토머, 폴리비닐 클로라이드계 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리에테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 플루오로중합체계 열가소성 엘라스토머, 단독중합체계 열가소성 엘라스토머, 이오노머계 열가소성 엘라스토머 및 알로이계 열가소성 엘라스토머로 이루어지는 군 중에서 선택되는 적어도 하나의 종류의 열가소성 엘라스토머인, 실시태양 43에 따른 접착제 물품.
(실시태양 45) 배킹층의 두께가 50-500 ㎛인 실시태양 35 내지 44 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 46) 배킹층의 두께가 54-530 ㎛인, 실시태양 35 내지 44 중 어느 하나에 따른 접착제 물품.
(실시태양 47) 적어도 하나의 반도체 부품이 그 위에 설치된 기판을 포함하며, 상기 반도체 부품이 카프로락톤 개질 에폭시 수지를 포함하는 열 경화성 접착제층을 통해 상기 기판의 표면에 고정된 것인 반도체 장치.
(실시태양 48) 상기 반도체 부품이 상기 열 경화성 접착제층의 열 결합에 의해 상기 기판에 고정된 것인, 실시태양 47에 따른 반도체 장치.
(실시태양 49) 상기 열 경화성 접착제층이 실시태양 35 내지 46 중 어느 하나에 따른 접착제 물품으로부터 분리된 열 경화성 접착제층인, 실시태양 47 또는 48에 따른 반도체 장치.
(실시태양 50) 상기 반도체 부품이 상기 열 경화성 접착제층을 통해 상기 기판의 표면에 미리 제공된 다이 패드 상에 고정된 것인, 실시태양 47 내지 49 중 어느 하나에 따른 반도체 장치.
(실시태양 51) 상기 열 경화성 접착제층이 다수의 상기 반도체 부품이 형성된 반도체 웨이퍼에 미리 적용된 것인, 실시태양 47 내지 50 중 어느 하나에 따른 반도체 장치.
(실시태양 52)
카프로락톤 개질 에폭시 수지를 포함하는 열 경화성 접착제층 및 연신시에 연신율이 10% 이상인, 상기 접착제층을 보유하는 연신가능 배킹층을 포함하는 접착제 물품을 다수의 반도체 부품이 그 위에 형성된 반도체 웨이퍼의 한 표면에 라미네이션시키는 단계,
웨이퍼 상에 라미네이션된 상기 접착제 물품을 유지시키면서 상기 반도체 웨이퍼를 개별 반도체 부품으로 분할하는 단계,
상기 접착제 물품의 배킹층의 연신 후에 상기 열 경화성 접착제층이 그 위에 부착된 상기 반도체 부품을 상기 배킹층으로부터 분리하는 단계 및
상기 반도체 부품을 상기 열 경화성 접착제층을 통해 상기 기판의 표면에 고정시키는 단계
를 포함하는, 적어도 하나의 반도체 부품이 그 위에 설치된 기판을 포함하는 반도체 장치를 제조하는 방법.
(실시태양 53) 웨이퍼 및 상기 접착제 물품의 적층 후에 이들이 열 라미네이션에 의해 통합되는 것인, 실시태양 52에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 54) 반도체 웨이퍼 및 접착제 물품의 열 결합된 라미네이트를 고리 지지체에 의해 지지하면서 상기 반도체 웨이퍼가 개별 반도체 부품으로 분할되는 것인, 실시태양 52 또는 53에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 55) 상기 반도체 부품이 상기 열 경화성 접착제층을 통해 열 결합에 의해 상기 기판의 표면에 고정되는 것인, 실시태양 52 내지 54 중 어느 하나에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 56) 상기 반도체 부품이 진공 흡인에 의해 상기 배킹층으로부터 분리되는 것인, 실시태양 52 내지 55 중 어느 하나에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 57) 접착제 물품이 실시태양 35 내지 46 중 어느 하나에 따른 접착제 물품인, 실시태양 52 내지 56 중 어느 하나에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
(실시태양 58) 기판이 반도체 부품이 설치된 표면 상에 다이 패드를 추가로 갖는 것인, 실시태양 52 내지 57 중 어느 하나에 따른 반도체 장치의 제조 방법.
이제, 본 발명을 그의 실시예를 참고로 하여 아래에서 설명한다. 본 발명이 이들 실시예로 제한되지 않음을 이해하여야 한다.
실시예 1 내지 6:
열 경화성 접착제 조성물의 제조:
하기 표 1에 나타낸 다양한 성분을 표에 나타낸 비율로 블렌딩하여 열 경화성 접착제 조성물 (실시예 1 내지 6)을 제조하였다. 표 1에 나타낸 접착제 성분은 다음과 같다:
페녹시 수지: YP50S, 토토 가세이 컴퍼니 (Toto Kasei Co.), 수평균 분자량 11,800;
액체 에폭시 수지: DER (등록상표) 332, 다우 케미칼 저팬 컴퍼니, 에폭시 당량 174;
카프로락톤 개질 에폭시 수지: 플라쎌 (등록상표) G402, 다이셀 케미칼 인더스트리즈 컴퍼니, 에폭시 당량 1350;
메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체: EXL-2691A (메틸메타크릴레이트-부타디엔 스티렌 공중합체로 설명됨), 롬 & 하스 컴퍼니; EXL2314, KUREHA PARALOID (등록상표) EXL, 쿠레하 케미칼스 인더스트리즈 컴퍼니 (Kureha Chemicals Industries Co.);
디시안디아미드 (DICY): CG-NA, PTI 저팬 컴퍼니;
우레탄 부가물: 오미큐어 (등록상표) 52, 4,4'-메틸렌-비스-페닐렌 디-우레아, PTI 저팬 컴퍼니;
멜라민/이소시아누르산 부가물: MC-600, 분자량 255, 화학식 C3H6N6+C3 H3N303, 융점 > 350 ℃, 니산 케미칼 인더스트리즈 컴퍼니.
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
페녹시 수지 30 30 30 30 30 30
액체 에폭시 수지 34 34 34 34 34 34
카프로락톤 개질에폭시 수지 30 30 30 30 30 30
메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체 6 6 6 6 0 0
아크릴 중합체 0 0 0 0 50 80
디시안디아미드 (DICY) 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9
우레탄 부가물(오미큐어 52) 1.0 1.0 1.0 1.0 0 0
메탄올 (MeOH) 40 40 40 40 40 40
메틸 에틸 케톤 (MEK) 90 90 90 90 0 0
테트라히드로푸란 (THF) 0 0 0 0 240 270
멜라민/이소시아누르산 부가물 70 15 30 50 50 20
다양한 성분을 블렌딩하고 실온에서 혼합하여 균질 접착제 용액을 얻었다. 이어서, 접착제 용액을 상이한 양의 실리콘 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 필름으로 구성된 베이스 물질 상에 코팅하고, 오븐에서 100 ℃에서 30분 동안 건조시켰다. 실시예 1 내지 6에서, 두께가 각각 30 마이크로미터 (㎛)인 열 경화성 접착제층을 갖는 PET 필름을 얻었다 (이하에서 "접착제 전달 테이프"로 언급됨).
열 경화성 접착제 조성물의 평가:
아래에 나타낸 바와 같이, 상기한 접착제 전달 테이프를 사용하여 시험 샘플을 제조하고, 열 경화성 접착제 조성물을 접착 강도, 인장 전단 강도, 유동도 및 내열성에 대해 평가하였다.
(1) 접착 강도의 측정
접착제 전달 테이프를 상기한 바와 같이 제조하여 두께 25 ㎛의 폴리이미드 필름 (듀폰 도레이 컴퍼니 (DUPONT TORAY Co.), 상표명 "Kapton (등록상표) V")에 열 라미네이션시켰다. 열 라미네이션을 위해, 접착제 전달 테이프 및 폴리이미드 필름의 라미네이트를 100 ℃에서 한쌍의 가열 롤러 사이에 통과시켰다. 폭 15 mm의 라미네이트 구조체를 얻었다.
이어서, PET 필름을 라미네이트 구조체로부터 박리시켜 열 경화성 접착제층을 노출시키고, 구리 호일 (크기: 10 mm x 50 mm x 35 ㎛ 두께, 니뽄 호일 매뉴팩쳐링 컴퍼니 (Nippon Foil Mfg Co.))에 접착시켰다. 따라서, 박리 측정용 샘플은 Cu/접착제/폴리이미드이었다. 상기 라미네이트를 2 megaPascal (MPa)의 로드 하에 120 ℃의 온도에서 60초 동안 열 경화성 접착제층을 통해 열결합시켰다.
초기 접착 강도
열결합 완료 직후에, 구리 호일을 180°의 박리 각도에서 각각의 시험 샘플로부터 박리시키고, 박리 강도를 측정하였다. 측정은 다음 조건 하에 수행하였다: 시험 온도는 실온 (구체적으로 25 ℃)이었고, 박리 속도는 50 밀리미터/분을 사용하였다. 초기 접착 강도를 하기 표 2에 나타내었다.
열 경화 후의 접착 강도
이어서, 시험 샘플을 오븐에 배치하고, 150 ℃에서 1시간 동안 가열하였다. 상기 방식으로 열 경화성 접착제층을 열 경화시킨 후에, 박리 강도를 상기한 바와 같이 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(2) 인장 전단 강도의 측정
상기한 바와 같이 제조한 접착제 전달 테이프를 길이 25 mm, 폭 12.5 mm의 스트립으로 절단하였다. 노출된 접착 표면이 스틸판과 접촉하도록 상기 접착제 전달 테이프의 스트립을 냉각 압연 (rolled) 스틸판 (크기: 100 mm x 25 mm x 1.5 mm, JIS G3141, SPCC-SB) 상에 위치시켰다. PET 필름을 제거하고, 두 판 사이에 길이 방향으로 25 밀리미터의 중첩 영역이 존재하도록 제2의 냉각 압연 스틸판을 새로 노출된 접착 표면에 배치하였다. 상기 적층물을 열 결합시켜 시험 라미네이트를 제공하였다. 열 결합 조건은 온도 120 ℃, 압력 2 MPa 및 압축 시간 30초이었다. 시험 라미네이트를 150 ℃에서 오븐에 배치하고, 접착제층의 후경화를 1시간 동안 수행하여 인장 시험 샘플을 얻었다.
생성된 시험 샘플의 50 밀리미터/분의 분리 속도에서의 인장 강도를 평가하고, 생성된 최대 응력을 기록하였다. 인장 전단 강도는 최대 응력을 중첩 접착 면적으로 나누어 얻었다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(3) 유동도 평가
접착제 전달 테이프를 상기한 바와 같이 제조하여 날이 둥근 블레이드로 타출하여 초기 반경 (Ro)이 11.4 mm인 디스크를 얻었다. 인장 전단 강도 시험 방법에서 설명한 바와 유사한 방식으로 디스크를 두께 0.5 mm의 30 mm 정사각형 구리판과 한면이 30 mm이고 두께가 2 mm인 정사각형 유리판 사이에 샌드위치시켰다. 이어서, 정사각형 유리판과 정사각형 구리판을 접착 디스크를 통해 열 결합시켰다. 공기 프레스 (FHAT-0006A-AAH, 혼다 쯔신 고교 컴퍼니 (Honda Tsushin Kogyo Co.))를 사용하여 상기 열 결합 단계를 수행하였다. 열 결합 조건은 온도 120 ℃, 힘 1470 N (3.6 MPa), 압축 시간 30초이었다. 이어서, 현미경 (MeasureScope 20, 니콘 컴퍼니 (Nikon Co.))를 사용하여 디스크의 반경 (R)을 측정하고, 열 결합 후의 반경 (R) 대 초기 반경 (Ro)의 비율 (즉, R/Ro; 이하에서 "유동도"로 언급됨)을 계산하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(4) 납땜 내열성의 평가
상기와 같이 제조한 접착제 전달 테이프를 25 mm 정사각형 조각으로 절단하였다. 접착제 전달 테이프의 노출된 표면을 크기가 동일하고 두께가 25 ㎛인 폴리이미드 필름 (듀폰 도레이 컴퍼니 제품, 상표명 "Kapton (등록상표) V") 조각에 접착시킨 후, PET 필름을 제거하고, 크기가 동일하고 두께가 35 ㎛인 압연 구리 호일(니뽄 호일 매뉴팩쳐링 컴퍼니)을 새로 노출된 접착 표면에 접착시켰다. 상기 적층물을 열 결합시켜 납땜 시험 샘플을 얻었다. 열 결합 조건은 온도 120 ℃, 힘 1470 N (2.35 MPa), 압축 시간 30초이었다.
납땜 시험 샘플을 30 ℃/60% RH에서 항온 항습 오븐에 배치하여 1시간 노후화시킨 후, 260 ℃에서 1분 동안 납땜조에 배치하였다. 이어서, 납땜 시험 샘플을 납땜조에서 제거하여 납땜 시험 샘플의 층 계면에서 접착제층 내 기포 및 분리의 존재 여부에 대해 외관을 가시적으로 조사하였다. 기포 또는 분리가 관찰되지 않을 경우, 샘플을 "통과 (pass)", 즉 우수한 납땜 내열성으로 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시험 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
초기 접착 강도 (N/cm) 13.3 14.5 14.4 13.8 9.3 8.6
열경화후 접착 강도 (N/cm) 8.0 9.9 11.9 8.8 6.9 9.5
인장 전단 강도 (MPa) 11.7 24 18.5 16.0 12.4 14.4
유동도 (%) 5.0 27.6 22.1 16.4 3.0 3.0
납땜 내열성 통과 통과 통과 통과 통과 통과
실시예 7
열 경화성 접착제층의 제조
하기 표 3에 나타낸 각 성분을 나타낸 양으로 혼합한 후, 실온에서 교반하여 균질한 접착제 용액을 제조하였다. 이어서, 상이한 양의 상기 접착제 용액 2개를 실리콘 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 필름으로 이루어진 기판에 코팅하고, 100 ℃에서 오븐에서 30분 동안 건조시켰다. 두께가 각각 35 ㎛ 및 7 ㎛인 열 경화성 접착제층이 제공된 2개의 PET 필름을 얻었다.
성분 상표명 등 중량부
페녹시 수지 YP50S, 교또 케미칼 (Kyoto Chemical),수평균 분자량: 11,800 30
액체 에폭시 수지 DER (등록상표) 332, 다이 케미칼 저팬,에폭시 당량: 174 34
카프로락톤 개질 에폭시 수지 플라쎌 (등록상표) G-402,다이셀 케미칼 인더스트리즈 컴퍼니,에폭시 당량: 1350 30
메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 EXL-2691A, 롬 앤드 하스 6
디시안디아미드 (DICY) CG-NA, PTI 저팬 2.9
우레탄 부가 생성물(경화 가속화제) 오미큐어 (등록상표) 52,PTI 저팬 1.0
메탄올 (MeOH) -- 40
메틸 에틸 케톤 (MEK) -- 90
열 경화성 접착제층의 접착 강도의 평가
- 샘플 제조
납땜 시험 샘플 제조에 대해서 설명한 것과 유사한 방식으로 두께가 35 ㎛인 열 경화성 접착제층을 갖는 접착제 전달 테이프를 2조각의 압연 구리 호일 (크기: 10 mm x 50 mm x 35 ㎛, 니뽄 호일 매뉴팩쳐링 컴퍼니), 상표명: SPCC-SB) 사이에 샌드위치시켰다. 상기 적층물을 120 ℃의 온도 및 25 kgf/cm2 (2.5 MPa)의 로드 (압력)에서 60초 동안 열 결합한 후에, 하기 표 4에 나타낸 시간 동안 120 ℃에서 오븐에 위치시켰다. 총 10회의 상이한 시간 동안 평가하였다.
- 180° 박리 강도의 측정
열 경화성 접착제층의 경화 접착 강도를 각 샘플에 대해 측정하였다. 본 실시예에서, 180° 박리 접착 강도를 측정하였다. 측정 조건은 실온 (보다 구체적으로 25 ℃) 및 50 mm/min의 박리 속도이었다. 하기 표 4는 열처리 시간과 접착 강도 사이의 관계를 보여준다.
열처리 시간 (분) 180° 박리 강도 (N/cm)
0 4.6
5 2.3
10 2.0
15 2.1
30 0.3
40 1.1
50 17.8
60 18.1
120 14.8
180 13.9
표 4에 나타낸 바와 같이, 열 경화성 접착제층의 박리 강도는 약 30분의 열처리 시간에서 최소치를 보였고, 오븐에서의 열처리 시간을 추가로 증가시킴으로써 다시 증가시킬 수 있었다.
- 배킹층의 제조 및 접착제 물품의 제조
압출기를 사용하여 이데미쯔 TP02900 및 이데미쯔 TP02700을 80:20의 중량비로 혼련한 후에, 혼합물을 T-다이를 사용하여 두께 80 ㎛의 배킹층을 형성하였다. 여기서, 이데미쯔 TP02900은 10 중량%의 어택틱 폴리프로필렌 (aPP)을 포함하는 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머이고, 이데미쯔 TP02700는 30 mol%의 aPP를 포함하는 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머이다. 따라서, 본 실시예에서 제조된 배킹층은 14 mol%의 aPP를 포함하는 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머로 이루어졌다.
이어서, 노출된 접착 표면이 배킹층과 접촉하도록 위치하여 접착제 물품을 제조할 수 있도록 상기 배킹층을 PET 필름 상에 두께 7 마이크로미터의 열 경화성 접착제층을 갖는 접착제 전달 테이프에 열 라미네이션시켰다. 100 ℃로 설정된 열 라미네이터를 열 라미네이션 단계에 사용하였다.
필름 접착제의 평가
평가 (A):
PET 필름을 접착제 물품으로부터 제거하여 열 경화성 접착제층을 노출시켰다. 압연 구리 호일 (크기: 10 mm x 50 mm x 35 ㎛ 니뽄 호일 매뉴팩쳐링 컴퍼니, 상표명: SPCC-SB)을 이어서 노출된 접착 표면에 100 ℃에서 열 라미네이션시켰다 (압력 3 MPa). 생성된 라미네이트를 120 ℃에서 오븐에 배치하여 90분 동안 열처리하였다.
이어서, 생성된 라미네이트의 배킹층을 100% (길이) 연신시켰다. 이때, 배킹층은 접착제층으로부터 분리되고, 접착제층은 압연 구리 호일로 전달되었음을 확인하였다.
이어서, 그 위에 접착제층이 존재하는 압연 구리 호일을 압연 구리 호일과 폴리이미드 필름 사이에 접착제층을 갖는, 두께가 25 ㎛인 폴리이미드 필름 (도레이-듀폰 (Toray-Dupont), 상표명: Kapton (등록상표) V) 상에 배치한 후, 120 ℃에서 25 kgf/cm2 (2.5 MPa)의 로드 (압력) 하에 60초 동안 열 결합시켰다. 이어서, 압연 구리 호일/접착제층/폴리이미드 필름의 열 결합된 라미네이트를 120 ℃ 오븐에 위치시키고, 90분 동안 열처리하여 시험 샘플을 얻었다. 상기 시험 샘플의 180° 박리 강도를 상기한 과정을 사용하여 시험한 결과, 11.0 N/cm (0.1 MPa)의 값을 얻었다.
평가 (B):
평가 (A)의 과정을 다음과 같이 변경하여 반복하였다. 길이가 8 mm이고 폭이 5 mm이며 두께가 0.4 mm인 규소 웨이퍼를 압연 구리 호일 대신에 사용하였다. 1 kgf (0.1 MPa)의 로드 하에서 100 ℃에서 10초 동안 열 결합을 사용하여 규소 웨이퍼를 열 경화성 접착제층에 라미네이션시켰다.
이어서, 규소 웨이퍼를 열 경화성 접착제층 및 배킹층과 함께 폭 방향을 따라 1/2로 절단, 즉 다이싱하였다. 다이싱 단계를 위해 다이아몬드 절삭기 (Buehler (등록상표) ISOMET (등록상표))를 사용하였다. 접착제층 및 배킹층이 결합된 다이싱된 웨이퍼 물품을 120 ℃ 오븐에서 30분 동안 열처리하였다. 이어서, 다이싱된 웨이퍼 물품을 오븐에서 꺼내어 실온으로 냉각시킨 후, 배킹층을 100%의 연신율로 연신시켰다. 접착제층이 배킹층으로부터 분리되고 다이싱된 규소 칩으로 전달되었음이 관찰되었다.
이어서, 평가 (A)와 동일한 과정을 사용하여 폴리이미드 필름과 규소 칩 사이에 접착제층을 갖는, 두께가 25 ㎛인 폴리이미드 필름 (도레이-듀폰, 상표명: Kapton (등록상표) V) 상에 생성된 규소 칩을 배치한 후, 120 ℃에서 25 kgf/cm2 (2.5 MPa)의 로드 하에 60초 동안 열 결합시켰다. 이어서, 열 결합된 규소 칩/접착제층/폴리이미드 필름 물품을 120 ℃ 오븐에 위치시키고, 90분 동안 열처리하여 시험 샘플을 얻었다. 이들 시험편을 사용하여 상기와 동일한 기술에 따라 180° 박리 강도를 측정하였다. 칩이 단단히 고정된 것을 관찰하였다.
실시예 8
실시예 6과 동일한 조성을 갖는 각각의 성분을 조합하여 실온에서 추가로 진탕하여 균일한 접착제 용액을 제조하였다. 이어서, 접착제 용액을 실리콘으로 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 필름의 베이스 물질에 코팅하고, 100 ℃ 오븐에서 30분 건조시켰다. 두께 25 ㎛의 열 경화성 접착제층이 그 위에 존재하는 PET 필름을 갖는 접착제 전달 테이프를 얻었다.
시험 샘플의 제조
열 경화성 접착제층을 배킹층에 결합시켰다. 이 배킹은 실시예 7에서 제조한 것과 동일하였다. 80 ℃의 온도 및 1 m/분의 속도에서 가열 롤러를 사용하여 배킹층 및 접착제 전달 테이프를 라미네이션시켰다. 생성된 접착제 물품을 웨이퍼 (직경 155 mm 및 220 mm) 크기의 원형으로 절단한 샘플 세트를 형성하였다. PET 필름 라이너의 제거 후에, 접착제 물품의 접착제층을 두께 50 ㎛의 규소 웨이퍼에 열 라미네이션시키고, 디스코 컴퍼니 (Disco Co., Ltd.) (Model DFD670)에서 제조한 다이싱 장치를 사용하여 5 X 5 mm2의 칩으로 다이싱하였다. 이후에, 배킹층을 1.6% 연신시켰는데, 이것은 칩 픽-업에 충분하였고, 픽-업 시험은 NEC 머시너리 컴퍼니 (NEC Machinery, Co., Ltd.)에서 제조한 에폭시 다이 결합기 (니들 (needle)이 없는 픽-업 장치)를 사용하여 수행하였다.
접착제가 충분한 초기 접착 강도를 갖기 때문에, 웨이퍼를 다이싱할 때 칩은 비산되지 않았다. 또한, 픽-업 시험에서 픽-업은 각각 3초, 0.1초 및 0.06초의 칩 분리 시간에서 수행하였다. 픽-업은 모든 경우에 칩에 어떠한 손상도 발생시키지 않으면서 수행되었다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 열 경화 전에 충분히 높은 초기 접착 강도를 쉽게 보이고 열 경화 후에 충분한 접착 강도를 유지하여 특히 다이싱 공정으로부터 다이 결합 공정에 이르기까지 연속적인 반도체 장치 제조시에 사용될 수 있는 열 경화성 접착제 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면 열 결합 동안 바람직하지 않은 수준의 접착제의 유출 또는 넘침이 발생하지 않으면서 짧은 시간 내에 저온에서 열 결합에 의해 충분히 높은 초기 접착 강도를 발생시킬 수 있고 열 경화 후에 내열성 및(또는) 전단 강도를 유지하는 열 경화성 접착제 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면 반도체 부품 또는 반도체 장치의 부식과 같은 문제를 야기하지 않는 열 경화성 접착제 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면 본 발명의 열 경화성 접착제 조성물의 용이한 처리가 가능하고 특히 반도체 장치 제조시에 유리하게 사용될 수 있는 접착제 물품이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면 접착제 물품은 배킹층으로부터 접착제층을 분리하기 위해 조사광원, 예를 들어 자외광의 사용을 필요로 하지 않는다. 또한, 연신가능 배킹층을 갖는 접착제 물품이 다이싱 테이프로 사용될 경우, 접착제층이 배킹층의 연신에 의해 접착제층과 배킹층 사이의 계면에서 배킹층으로부터 분리되기 때문에 픽-업 로드의 사용없이도 그 위에 접착제층이 존재하는 반도체 칩을 다이싱 후에 접착제 물품으로부터 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 접착제 물품은 다이싱 및 다이 결합 이외의 다른 프로세싱 분야, 예를 들어 마이크로머신의 제조에도 유리하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 용이하고 고수율로 제조될 수 있는 반도체 부품이 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면 반도체 부품은 사용되는 반도체 부품의 두께가 100 ㎛ 이하일 경우에도 접착제 물품의 작용에 의해 반도체 부품에 대한 손상을 야기하지 않으면서 제조할 수 있다.

Claims (8)

  1. 카프로락톤 개질 에폭시 수지 및 점성 저하 성분을 포함하는 열 경화성 접착제 조성물.
  2. 카프로락톤 개질 에폭시 수지를 제공하는 단계 및 상기 수지를 점성 저하 성분과 블렌딩하는 단계를 포함하는, 제1항에 따른 접착제 조성물의 제조 방법.
  3. 제1항에 따른 열 경화성 접착제의 층 및 적어도 일부 상에 상기 접착제층을 보유하는 배킹층을 포함하는 접착제 물품.
  4. 적어도 하나의 반도체 부품이 그 위에 설치된 기판을 포함하며, 상기 반도체 부품이 제1항에 따른 열 경화성 접착제의 층을 통해 상기 기판의 부품 설치 표면에 고정된 것인 반도체 장치.
  5. 제4항에 있어서, 적어도 하나의 반도체 부품에 설치된 다른 반도체 부품을 추가로 포함하는 것인 반도체 장치.
  6. 카프로락톤 개질 에폭시 수지를 포함하는 열 경화성 접착제층, 및 연신가능 배킹층 (여기서, 배킹층의 연신율은 임의로 10% 이상임)을 포함하는 접착제 물품.
  7. 적어도 하나의 반도체 부품이 그 위에 설치된 기판을 포함하며, 상기 반도체 부품이 카프로락톤 개질 에폭시 수지를 포함하는 열 경화성 접착제층에 의해 상기 기판의 표면에 고정된 것인 반도체 장치.
  8. 카프로락톤 개질 에폭시 수지를 포함하는 열 경화성 접착제층 및 연신가능 배킹층 (여기서, 배킹층의 연신율은 임의로 10% 이상임)을 포함하는 접착제 물품을 다수의 반도체 부품이 형성된 반도체 웨이퍼의 한 표면에 라미네이션시키는 단계,
    상기 반도체 웨이퍼 및 접착제 물품을 라미네이션된 상태로 유지하면서 반도체 부품을 별개로 분리하는 단계,
    접착제 물품의 배킹층을 연신시킨 후, 열 경화성 접착제층이 부착된 반도체 부품을 배킹층으로부터 분리하는 단계 및
    반도체 부품을 열 경화성 접착제층에 의해 기판의 표면에 고정시키는 단계
    를 포함하는, 적어도 하나의 반도체 부품이 그 위에 설치된 기판을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
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