KR20100075212A

KR20100075212A - 고온 속경화형 접착필름 조성물 및 이를 이용한 접착필름

Info

Publication number: KR20100075212A
Application number: KR1020080133848A
Authority: KR
Inventors: 이경주; 송규석; 황용하; 송기태
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-07-02
Also published as: KR101035873B1

Abstract

본 발명은 고온 속경화형 접착필름 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에폭시 당량이 최대 200g/eq인 에폭시 수지를 사용하며, 에폭시 수지:페놀형 에폭시 수지 경화제의 에폭시 당량비율을 0.5:1~1.5:1로 하여 전체 조성물에 적어도 25 중량%로 포함함으로써 웨이퍼 레벨 스택 패키지(wafer level stack package, WSP)의 250℃ 이상의 고온 어태치 조건에서 단시간 이내에 경화되어 반도체 조립시 접착필름의 유동성이 낮아져 칩간 흔들림을 방지하고, 패키지 자체의 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 고온 속경화형 접착필름 조성물에 관한 것이다.

속경화, 접착필름, 에폭시 수지, 페놀 수지

Description

고온 속경화형 접착필름 조성물 및 이를 이용한 접착필름 {Fast curable adhesive film composition at high temperature and adhesive film using it}

본 발명은 고온 속경화형 접착필름 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에폭시 당량이 최대 200g/eq인 에폭시 수지를 사용하며, 에폭시 수지:페놀형 에폭시 수지 경화제의 에폭시 당량비율을 0.5:1~1.5:1로 하여 전체 조성물에 적어도 25 중량%로 포함하는 고온 속경화형 접착필름 조성물에 관한 것이다.

근래의 전자기계 및 도구(전자 장치)의 소형화, 박형화에 따라서 반도체소자의 더 나은 고밀도 실장기술의 확립이 요구되고 있다. 반도체장치의 실장방법으로서 종래부터 이용되고 있는 리드 프레임을 이용한 방법으로는 이와 같은 고밀도 실장의 요구에는 따를 수 없었다. 또한, 이것들을 접착시키는 다이본딩 재료 중 주로 수지 페이스트를 이용하는 방법이 현재 주류가 되고 있다.

따라서, 반도체소자의 크기와 거의 같은 사이즈의 반도체장치를 실장하는 방법으로서 플립 칩(flip-chip) 실장이 제안되고 있다. 플립 칩 실장은, 근래의 전자기기의 소형화, 고밀도화에 대해서 반도체소자를 최소의 면적으로 실장할 수 있는 방법으로서 주목받아 왔다. 이 플립 칩 실장에 사용되는 반도체소자의 알루미늄 전 극 상에는 범프가 형성되어 있고, 범프는 회로기판 상에서 배선과 전기적으로 접합한다. 이러한 범프의 조성으로서는 주로 땜납이 사용되고, 이 땜납범프는 증착이나 도금으로 칩의 내부배선에 연결되는 노출된 알루미늄 단자 상에 형성한다. 그 밖에 배선접합장치에서 형성되는 금 스터드(stud) 범프 등이 있다.

이러한 플립 칩에 의해 접속된 반도체장치는 그대로 사용되면 접속부의 전극이 공기중에 노출되어 있고, 칩과 기판의 색팽창계수의 차가 크기 때문에 땜납 리플로우 등의 후속공정의 열 이력에 의해 범프의 접속부분에 큰 응력이 걸려, 실장의 신뢰성에 문제가 있었다.

이 문제를 해결하기 위해, 범프와 기판을 접속한 후 접합부분의 신뢰성을 향상시키기 위해서, 반도체소자와 기판의 빈틈을 수지 페이스트 또는 접착필름으로 메우고 경화시켜, 반도체소자와 기판을 고정하는 방법이 채택되어 있다.

또한, 다이싱 공정으로부터 다이본딩 공정까지 사용되는 점착(removable adhesive) 또는 접착(adhesion)테이프로서 테이프가 제안되어 있다. 그러나, 상기 목적을 위해 이용되는 UV경화 후에 접착에 사용되는 점착 또는 접착제는 UV조사에 수반하는 3차원 가교구조의 형성 때문에 수지유동성을 유지하기 어렵다. 따라서, 충전재(filer)는 기판요철면 내에 성공적으로 메워질 수 없어 접착 신뢰성을 얻을 수 없다.

그런데, 일반적으로 플립 칩 실장을 실시하는 반도체소자는 전극수가 많고, 전극은 회로설계상의 문제 때문에 반도체 소자의 주변에 배치된다. 따라서, 만약 수지 페이스트의 충전 시에 액상수지가 모세관 현상에 의해 반도체 소자의 전극들 사이의 갭(간극)으로부터 흘려 넣어지면, 수지가 충분히 널리 퍼지지 않아 미충전부가 생기기 쉽고, 반도체소자의 동작이 불안정하게 되는 등의 동작불량이나 내습 신뢰성이 낮은 것과 같은 문제를 일으킨다. 또한, 칩 사이즈가 작아지면 액상수지의 밀려나옴에 의해 기판이 오염되거나, 전극간의 피치가 좁아지면 수지의 흘려넣기가 곤란해진다. 또한, 플립 칩 접속한 반도체소자 각각에 수지를 충전하기에는 너무 많은 시간이 걸리기 때문에 경화 공정도 고려하면 생산성 문제를 나타낼 수 있다. 접착필름을 일괄적으로 열압착한 후 웨이퍼를 칩으로 다이싱하는 방법은 수지 페이스트 충전방법에 비해서 공정이 간략화되어 유리하다. 그러나, 웨이퍼 두께가 얇아짐에 따라 가열압착시에 웨이퍼 손상을 발생하기 쉬워지기 때문에 두꺼운 웨이퍼에 열압착한 후 웨이퍼 이면을 연삭하는 것이 더욱 필요하게 된다.

그러나, 종래의 이면연삭용 점착테이프와 접착필름의 조합에서는 접착필름과의 친화성이 높아 이면연삭 후의 박리력이 상승하기 쉽고, 박리공정에서의 웨이퍼 손상이 발생하기 쉽다고 하는 문제를 안고 있다. 또한, 접착필름의 요철기판에의 충전성능(fill-ability)을 향상시켜 접착신뢰성을 높이기 위해서는 접착필름이 가열접합될 때의 용융점도를 떨어뜨리는 것이 필요하다. 그러나, 점착테이프로부터 접착필름의 박리력은 가열접합에 의해 상승하는 경향에 있고 가열접합 후에 점착테이프로부터의 접착필름의 박리가 어려워진다고 하는 문제점을 안고 있다.

한편, 종래 내열성 및 내습성을 가지며 발생하는 휘발분을 억제하는 접착필름으로서, 내열성이 상대적으로 높은 에폭시 및 페놀을 적용하여 휘발분의 발생을 억제하는 접착필름이 소개되었다.

그러나, 일반 웨이퍼 레벨 스택 패키징(wafer level stack pakaging)용 접착필름의 어태치 공정조건은 250℃ 이상에서 10초에서 1분 이내로, 고온 어태치 조건에서 경화가 느려(경화잔존율 발생) 접착력이 저하되고, 이로 인해 반도체 조립시 접착필름의 유동성으로 칩간 흔들림이 발생하며, 패키지 자체의 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 웨이퍼 레벨 스택 패키지(wafer level stack package, WSP)의 250℃ 이상의 고온 어태치 조건에서 단시간 이내에 경화되어 경화잔존율이 0%인 고온 속경화형 접착필름 조성물 및 이를 이용한 접착필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 반도체 조립시 접착필름의 유동성이 낮아져 칩간 흔들림 및 범프의 크랙을 방지하고, 패키지 자체의 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 고온 속경화형 접착필름 조성물 및 이를 이용한 접착필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고분자 수지, 에폭시계 수지, 페놀형 에폭시 수지 경화제, 경화촉진제, 실란 커플링제 및 충진제를 포함하는 접착필름 조성물에 있어서,

상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량이 최대 200g/eq이며, 에폭시 수지:페놀형 에폭시 수지 경화제의 에폭시 당량비율이 0.5:1~1.5:1이며, 상기 에폭시계 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제 함량의 합이 전체 조성물에 적어도 25 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물을 제공한다.

상기 경화촉진제로는 2-페닐-4,5-다이하이드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole), 2-페닐-4-메틸이미다졸(2-phenyl-4-methylimidaxole) 및 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 조성물로 형성된 고온 속경화형 접착필름을 제공한다.

본 발명의 고온 속경화형 접착필름 조성물은 웨이퍼 레벨 스택 패키지(wafer level stack package, WSP)의 250℃ 이상의 고온 어태치 조건에서 단시간 이내에 경화되어 경화잔존율이 0%으로, 반도체 조립시 접착필름의 유동성이 낮아져 칩간 흔들림 및 범프의 크랙을 방지하고, 패키지 자체의 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다.

본 발명의 고온 속경화형 접착필름 조성물은 에폭시 당량이 최대 200g/eq인 에폭시 수지를 사용하며, 에폭시 수지:페놀형 에폭시 수지 경화제의 에폭시 당량비율을 0.5:1~1.5:1로 하여 전체 조성물에 적어도 25 중량%로 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 고온 속경화형 접착필름 조성물은 고분자 수지, 에폭시계 수지, 페놀형 에폭시 수지 경화제, 경화촉진제, 실란 커플링제 및 충진제를 포함하되, 상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량이 최대 200g/eq이며, 에폭시 수지:페놀형 에폭시 수지 경화제의 에폭시 당량 비율이 0.5:1~1.5:1이며, 상기 에폭시계 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제 함량의 합이 전체 조성물에 적어도 25 중량%인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 상기 고분자 수지는 통상 접착필름 조성물에 사용되는 고분자 수지 성분이라면 그 종류가 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 고분자 수 지로는 폴리이미드 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 부타디엔 고무, 아크릴 고무, (메타)아크릴 수지, 우레탄 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리 에테르 이미드 수지, 페녹시 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 변성 폴리페닐렌 에테르 수지 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 관능성 모노머를 포함하는 고분자 성분, 예를 들어 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트 등의 관능성 모노머를 함유하는 에폭시기 함유 (메타)아크릴 공중합체를 사용할 수도 있다. 상기 에폭시기 함유 (메타)아크릴 공중합체로는 (메타)아크릴 에스테르 공중합체, 아크릴 고무 등이 있다.

상기 고분자 수지의 중량평균분자량은 200,000 내지 2,000,000인 것이 바람직하다. 중량평균분자량이 200,000 미만일 경우에는 접착 조성물이 기재필름에 코팅했을 때 도막 응집력이 부족해서 필름형성능이 떨어질 수 있으며, 2,000,000를 초과할 경우에는 용매 용해성이 떨어져 코팅을 하는 등의 가공성이 떨어질 수 있다.

상기 고분자 수지는 조성물 중 고형분 총 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 30 중량부 미만일 경우에는 도막 응집력이 떨어져 필름 형성능이 떨어질 수 있으며, 70 중량부를 초과할 경우에는 경화속도가 느려져 속경화 되기 어려울 수 있다.

본 발명에 사용되는 상기 에폭시계 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제는 본 발명의 조성물의 경화부로서, 상기 에폭시계 수지는 경화 및 접착 작용을 나타내는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 필름의 형상을 고려하면 고상 또는 고상에 근접한 에폭시로서, 하나 이상의 관능기를 가지고 있는 에폭시 수지가 바람직하다.

상기 고상 에폭시계 수지로는 특별히 제한되지는 않으나 예를 들면, 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계 에폭시, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계 에폭시, 다관능 에폭시, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시 및 이들의 유도체를 들 수 있다. 이러한 에폭시계 수지로서 현재 시판되고 있는 제품에는 비스페놀계로서는 국도화학의 YD-017H, YD-020, YD020-L, YD-014, YD-014ER, YD-013K, YD-019K, YD-019, YD-017R, YD-017, YD-012, YD-011H, YD-011S, YD-011, YDF-2004, YDF-2001 등이 있고, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계로서는 유카 쉘 에폭시 주식회사의 체피코트 152, 에피코트 154, 일본화약주식회사의 EPPN-201, EPPN-501H, MY721, 다우케미컬의 DN-483, 국도화학의 YDPN-641, YDPN-638A80, YDPN-638, YDPN-637, YDPN-644, YDPN-631 등이 있고, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계로서는 국도화학의 YDCN-500-1P, YDCN-500-2P, YDCN-500-4P, YDCN-500-5P, YDCN-500-7P, YDCN-500-8P, YDCN-500-10P, YDCN-500-80P, YDCN-500-80PCA60, YDCN-500-80PBC60, YDCN-500-90P, YDCN-500-90PA75 등이 있고 일본화약주식회사의 EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1012, EOCN-1025, EOCN-1027, 독도화학주식회사의 YDCN-701, YDCN-702, YDCN-703, YDCN-704, 대일본 잉크화학의 에피클론 N-665-EXP 등이 있고, 비스페놀계 노볼락 에폭시로는 국도화학의 KBPN-110, KBPN-120, KBPN-115 등이 있고, 다관능 에폭시 수지로서는 유카 쉘 에폭시 주식회사 Epon 1031S, 시바스페샬리티케미칼주식회사의 아랄디이토 0163, 나가섭씨온도화성 주식회사의 데타콜 EX-611, 데타콜 EX-614, 데타콜 EX-614B, 데타콜 EX-622, 데타콜 EX-512, 데타콜 EX-521, 데타콜 EX-421, 데타콜 EX-411, 데타콜 EX-321, 국도화학의 EP-5200R, KD-1012, EP-5100R, KD-1011, KDT-4400A70, KDT-4400, YH-434L, YH-434, YH-300 등이 있으며, 아민계 에폭시 수지로서는 유카 쉘 에폭시 주식회사 에피코트 604, 독도화학주식회사의 YH-434, 미쓰비시가스화학 주식회사의 TETRAD-X, TETRAD-C, 스미토모화학주식회사의 ELM-120 등이 있고, 복소환 함유 에폭시 수지로는 시바스페샬리티케미칼주식회사의 PT-810, 치환형 에폭시 수지로는 UCC사의 ERL-4234, ERL-4299, ERL-4221, ERL-4206, 나프톨계 에폭시로는 대일본 잉크화학의 에피클론 HP-4032, 에피클론 HP-4032D, 에피클론 HP-4700, 에피클론 4701 등이 있고, 이것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

특히, 상기 에폭시계 수지는 에폭시 당량이 200g/eq 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 에폭시 당량이 200g/eq를 초과할 경우에는 반응성이 느려서 속경화가 이루어지지 않는다.

상기 에폭시계 수지는 조성물 중 고형분 총 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 5 중량부 미만일 경우에는 반응성이 느려서 속경화되지 않을 수 있고, 30 중량부를 초과할 경우에는 필름형성능이 떨어지고, 경화밀도가 낮아지는 문제가 있다.

본 발명에 사용되는 상기 페놀형 에폭시 수지 경화제는 상기 에폭시계 수지와 함께 본 발명의 조성물 중 경화부의 한 성분으로, 당업계에서 통상 사용되는 것 이면 그 종류가 특별히 제한되지 않으나, 페놀성 수산기를 1 분자 중에 2개 이상 가지는 화합물로서 흡습시의 내전해부식성이 우수한 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S 등의 비스페놀계 수지; 페놀 노볼락계 수지; 비스페놀 A계 노볼락 수지; 자일록계, 크레졸계 노볼락, 비페닐계 등의 페놀계 수지 등을 사용할 수 있다. 이러한 페놀형 에폭시 수지 경화제로서 현재 시판되고 있는 제품의 예로는, 단순 페놀계의 경화제로 메이화플라스틱산업주식회사의 H-1, H-4, HF-1M, HF-3M, HF-4M, HF-45 등이 있고, 파라 자일렌계열의 메이화플라스틱산업주식회사의 MEH-78004S, MEH-7800SS, MEH-7800S, MEH-7800M, MEH-7800H, MEH-7800HH, MEH-78003H, 코오롱 유화주식회사의 KPH-F3065, 비페닐 계열의 메이화플라스틱산업주식회사의 MEH-7851SS, MEH-7851S, MEH7851M, MEH-7851H, MEH-78513H, MEH-78514H, 코오롱유화주식회사의 KPH-F4500, 트리페닐메틸계의 메이화플라스틱산업주식회사의 MEH-7500, MEH-75003S, MEH-7500SS, MEH-7500S, MEH-7500H 등이 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 페놀형 에폭시 수지 경화제는 조성물 중 고형분 총 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 5 중량부 미만일 경우에는 경화속도가 느려질 수 있고, 30 중량부를 초과할 경우에는 미반응 페놀형 에폭시 수지로 인해 부반응이 일어나 신뢰성을 저하시킬 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 조성물에 경화부로 사용되는 상기 에폭시계 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제는 에폭시 당량비율이 0.5:1 내지 1.5:1인 것이 바람직하며, 특히 에폭시 당량비율이 1인 것이 더욱 바람직하다. 상기 에폭시계 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제의 에폭시 당량비율이 상기 범위를 벗어날 경우에는 경화후 미반응 에폭시계 수지 및 페놀형 에폭시 수지로 인해 부반응이 일어나 신뢰성을 저하시킬 수 있다.

상기와 같은 경화부 성분의 함량, 즉 에폭시계 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제의 함량의 합은 전체 조성물에 적어도 25 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 25 내지 45 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 25 중량% 미만일 경우에는 경화속도가 느려 속경화할 수 없고, 45 중량%를 초과할 경우에는 필름형성능이 떨어질 수 있다.

본 발명에 사용되는 상기 경화촉진제는 어태치 공정에서 에폭시 수지가 완전히 경화될 수 있도록 경화시간을 단축시키는 촉매로서, 속경화성 이미다졸계를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 속경화성 이미다졸계 촉매로는 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 2-언데실이미다졸(2-undecylimidazole), 2-헵타데실이미다졸(2-heptadecylimidazole), 2-페닐이미다졸(2-phenylimidazole), 2-페닐-4-메틸이미다졸(2-phenyl-4-methylimidaxol), 1-벤질-2-메틸이미다졸(1-benzyl-2-methylimidazole), 2-에틸이미다졸(2-ethylimidazole), 2-이소프로필이미다졸(2-isopropylimidazole), 2-페닐-4-벤질이미다졸(2-phenyl-4-benzylimidazole) 2-페닐-4,5-다이하이드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole), 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole), 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메 틸이미다졸(2-phenyl-4-benzyl-5-hydroxymethylimidazole), 4-4'-메틸렌비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸)(4-4'-methylenebis-(2-ethyl-5-methylimidazole)), 2-아미노에틸-2-메틸이미다졸(2-aminoethyl-2-methylimidazole), 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-다이(시아노에톡시메틸)이미다졸(1-cyanoethyl-2-phenyl-4,5-di(cyanoethylmethyl) imidazole) 등이 있으며, 현재 시판되고 있는 제품으로는 사국화학주식회사의 2MZ, 2E4MZ, C11Z, C17Z, 2PZ, 2P4MZ, 1B2MZ, 2EZ, 2IZ, 2P4BZ, 2PH2-PW, 2P4MHZ, 2P4BHZ, 2E4MZ-BIS, AMZ, 2PHZ-CN 등이 있다. 특히, 상기 속경화성 이미다졸계 촉매로는 2-페닐-4,5-다이하이드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole) 또는 2-페닐-4-메틸이미다졸(2-phenyl-40methylimidaxole)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 경화촉진제는 조성물 중 고형분 총 100 중량부에 대하여 0.5 내지 20중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 0.5 중량부 미만일 경우에는 경화속도가 느려지거나 경화 반응이 일어나지 않을 수 있고, 20 중량부를 초과할 경우에는 페놀의 반응을 방해할 수 있다.

본 발명에 사용되는 상기 실란커플링제는 조성물 배합시 실리카와 같은 무기물질의 표면과 유기물질간의 화학적 결합으로 인한 접착력을 증진시키기 위한 접착증진제의 작용을 한다.

상기 실란커플링제는 통상적으로 사용되는 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 에폭시가 함유된 2-(3,4 에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 아민기가 함 유된 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 머캅토가 함유된 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있다.

상기 실란커플링제는 조성물 중 고형분 총 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 0.1 중량부 미만이거나 5 중량부를 초과할 경우에는 웨이퍼에 대한 접착력이 떨어질 수 있다.

본 발명에 사용되는 상기 충진제는 금속성분인 금가루, 은가루, 동분, 니켈을 사용할 수 있고, 비금속성분인 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 실리카, 질화붕소, 이산화티타늄, 유리, 산화철, 세라믹 등을 사용할 수 있다.

상기 충진제의 형상과 크기는 특별히 제한되지 않으나, 통상적으로 충진제 중에서는 구형 실리카와 무정형 실리카가 주로 사용되고, 그 크기는 5㎚ 내지 20㎛인 것이 바람직하다.

상기 충진제는 조성물 중 고형분 총 100 중량부에 대하여 5 내지 60 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

또한 상기와 같은 본 발명의 접착필름 조성물은 유기용매를 추가로 포함할 수 있다.

상기 유기용매는 반도체용 접착 조성물의 점도를 낮게 하여 필름의 제조가 용이하도록 하며, 구체적으로 톨루엔, 자일렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로 퓨란, 디메틸포름알데히드, 시클로헥사논 등을 사용할 수 있다.

상기 유기용매는 조성물 중 고형분 총 100 중량부에 대하여 100 내지 900 중량부로 포함되는 것이 좋다.

또한 본 발명은 상기와 같은 접착필름 조성물로 형성된 저온 속경화형 접착필름을 제공한다.

상기 저온 속경화형 접착필름을 형성하는 방법으로는 특별한 장치나 설비가 필요치 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려져 있는 통상의 제조방법을 제한없이 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 고속 교반봉을 포함하는 1L의 원통형 플라스크에 고분자 수지, 에폭시계 수지, 페놀형 에폭시 수지 경화제, 경화촉진제, 실란커플링제 및 충진제를 메틸에텔케톤 또는 시클로 헥사논 등의 용제에 용해시킨 후 혼합하여 20분간 3000 rpm에서 저속으로 그리고 5분간 5000rpm에서 고속으로 분산하여 조성물을 제조한 뒤, 50㎛ 캡슐 필터를 이용하여 여과한 뒤 어플리케이터로 20㎛ 두께로 코팅하여 접착필름을 제조하였으며, 100℃에서 10~30분 가열 건조하여 적당한 도막 두께를 가지는 접착 필름을 얻을 수 있다.

상기 접착필름의 두께는 5 내지 200㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 100㎛인 것이다. 상기 접착필름의 두께가 5㎛ 미만일 경우에는 충분한 접착력을 얻기 어렵고, 200 ㎛를 초과할 경우에는 경제성이 떨어진다.

이하에서는 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나. 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

고속 교반봉을 포함하는 1L의 원통형 플라스크에 고분자 수지로 SG-70L(중량평균분자량 900,000, 유리전이 온도 -13℃, Nagase Chemtex) 53 중량부, 에폭시 수지로 EPPN501H(에폭시 당량 167, Nippon kayaku) 16 중량부, 페놀형 에폭시 수지 경화제로 MEH75003S(에폭시 당량 100, Meiwa) 11 중량부, 실란커플링제로 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(KEM-403, Shinetsu) 1 중량부, 경화촉진제로 2PHZ-PW(Shikoku chemical) 1 중량부 및 충진제로 SC-4500SQ(Admatech) 20 중량부를 메틸에텔케톤 408 중량부의 용제에 용해시킨 후 혼합하여 20분간 3000 rpm에서 저속으로 그리고 5분간 5000rpm에서 고속으로 분산하여 접착필름 조성물을 제조하였다.

실시예 2~11

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하기 표 1에 기재된 성분과 조성으로 사용하여 접착필름 조성물을 제조하였다.

상기 표 1에서, 고분자 수지는 SG-70L(중량평균분자량 900,000, 유리전이 온도 -13℃, Nagase Chemtex), 에폭시계 수지로는 EPPN501H(에폭시 당량 167, Nippon kayaku)와 MY821(에폭시 당량 113, Nippon kayaku), 페놀형 에폭시 수지 경화제로 MEH75003S(에폭시 당량 100, Meiwa), 경화촉진제로는 2-페닐-4,5-다이하이드록시메틸이미다졸(2PHZ-PW, Shikoku chemical)와 2-페닐-4-메틸이미다졸(2P4MZ, Shikoku chemical), 실란커플링제로 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(KEM-403, Shinetsu), 충진제로 SC-4500SQ(Admatech)를 사용하였다. 또한 상기 경화부 총 중량은 에폭시계 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제 함량의 합계이고, 중량부는 고형분 100 중량부가 기준이며, 조성물 제조시에는 10~100%의 고형분으로 유기용매에 녹여서 사용하였다.

비교예 1~8

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하기 표 2에 기재된 성분과 조성으로 사용하여 접착필름 조성물을 제조하였다.

상기 표 2에서, 고분자 수지는 SG-70L(중량평균분자량 900,000, 유리전이 온도 -13℃, Nagase Chemtex), 에폭시계 수지로는 EPPN-501H(에폭시 당량 167, Nippon kayaku), YDCN-500-90P(에폭시 당량 205, 국도화학)와 YDCN-500-1P(에폭시 당량 205, 국도화학), 페놀형 에폭시 수지 경화제로 MEH75003S(에폭시 당량 100, Meiwa), 경화촉진제로는 2-페닐-4-메틸이미다졸(2P4MZ, Shikoku chemical), 디아미노디페닐설폰(DDS, Wako)와 트리페닐포스페이트(TPP, Hokku), 실란커플링제로 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(KEM-403, Shinetsu), 충진제로 SC-4500SQ(Admatech)를 사용하였다. 또한 상기 경화부 총 중량은 에폭시계 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제 함량의 합계이고, 중량부는 고형분 100 중량부가 기준이며, 조성물 제조시에는 10~100%의 고형분으로 유기용매에 녹여서 사용하였다.

상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 8의 접착필름 조성물을 50㎛ 캡슐 필터를 이용하여 각각 여과한 뒤, 어플리케이터로 20㎛ 두께로 코팅한 후 100℃에서 10~30분 가열 건조하여 20㎛의 두께를 가지는 접착필름을 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 8의 접착필름 조성물을 이용하여 제조한 접착필름의 경화발열량, 경화잔존율, 접착력 및 경화 후 일래스틱 모듈러스를 하기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.

(1) 경화발열량: 상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 8의 접착필름 조성물을 이용하여 제조한 접착필름을 각각 DSC(제조사: Perkin Elmer)를 이용하여 경화발열량을 측정하였다. 이때, 승온속도는 10℃/분이며, 50~300℃까지 스캔하였다.

(2) 경화잔존율: 고온 속경화성을 확인하기 위하여 상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 8의 접착필름 조성물을 이용하여 제조한 접착필름을 각각 10㎜×30㎜로 자른 뒤 커버 필름(cover film)을 벗기고 슬라이드글라스에 60℃ 조건에서 라미네이션(Lamination)한 뒤, PET 필름을 벗기고 250℃의 핫 플레이트(hot plate)에서 10초간 경화시킨 후 슬라이드글라스에서 제거하여 경화발열량을 측정한 다음 초기 경화발열량으로 나누어서 잔존율을 계산하였다.

(3) 접착력: 이산화막으로 코팅되어 있는 두께 525㎛의 웨이퍼를 5㎜×5㎜ 크기로 자른 뒤, 상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 8의 접착필름 조성물을 이용하여 제조한 접착필름과 함께 60℃ 조건에서 라미네이션(Lamination)하고 접착부분만 남기고 절단하였다. 온도가 250℃인 열판 위에 이산화막으로 코팅되어 있는 두께가 725㎛이고, 크기가 10㎜×10㎜인 웨이퍼를 놓고 그 위에 접착제가 라미네이션된 웨이퍼 조각을 10초 동안 1.0kgf의 힘으로 압착한 뒤, 175℃에서 2시간 동안 경화하였다. 상기와 같이 제작된 시험편은 85℃／85RH% 조건하에서 48 시간 동안 흡습한 후 최고온도 260℃의 리플로우를 3회 실시한 후 다이쉐어값을 250℃에서 측정하였다.

(4) 경화 후 일래스틱 모듈러스(Elastic Modulus): 필름의 일래스틱 모듈러스를 측정하기 위하여 상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 8의 접착필름 조성물을 이용하여 제조한 접착필름을 각각 10겹으로 60℃에서 합지하고, 5.5㎜×15㎜로 컷팅하였다. 이때, 두께는 200~300㎛정도이었다. 경화 후 측정시 필름은 완전 경화 시키고 측정하였다. 측정온도범위는 30℃에서 260℃까지 측정하였고, 승온조건은 4℃/분으로 하였다. 측정은 DMA(Dynamic Mechanical Analyzer, 제조사: TA, 장비 모델명: Q800)을 이용하여 실시하였다.

상기 표 3 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 에폭시 당량이 200g/eq 이하인 에폭시 수지를 사용하고, 에폭시 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제의 함량을 전체 조성물 중 25 중량% 이상으로 포함하는 접착필름 조성물을 이용하여 제조한 실시예 1 내지 4의 접착필름은 250℃에서 10초간 경화 후 경화잔존율이 0%로 고온에서 단시간에 경화됨을 확인할 수 있었으며, 접착력 및 경화 후 일래스틱 모듈러스 또한 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다. 반면, 에폭시 당량이 200g/eq을 초과하는 에폭시 수지를 사용하거나, 에폭시 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제의 함량을 전체 조성물 중 25 중량%미만으로 포함된 접착필름 조성물을 이용하여 제조한 비교예 1 내지 8의 접착필름은 250℃에서 10초간 경화 후 경화잔존율이 11.1~66.2%로 높게 나타났으며, 접착력이 낮고, 경화 후 일래스틱 모듈러스 또한 낮게 나타남을 확인할 수 있었다.

이상과 같은 결과로부터, 본 발명의 고온 속경화형 접착필름 조성물은 250℃ 이상의 고온 어태치 조건에서 단시간 이내에 경화되어 반도체 조립시 접착필름의 유동성이 높아져 칩간 흔들림을 방지하고, 패키지 자체의 높은 신뢰성을 확보할 수 있음을 알 수 있었다.

비록 본 발명이 상기에 언급된 바람직한 실시예로서 설명되었으나, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 또한 첨부된 청구 범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims

고분자 수지, 에폭시계 수지, 페놀형 에폭시 수지 경화제, 경화촉진제, 실란 커플링제 및 충진제를 포함하는 접착필름 조성물에 있어서,

상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량이 최대 200g/eq이며, 에폭시 수지:페놀형 에폭시 수지 경화제의 에폭시 당량비율이 0.5:1~1.5:1이며, 상기 에폭시계 수지와 페놀형 에폭시 수지 경화제 함량의 합이 전체 조성물에 적어도 25 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항에 있어서,

상기 접착필름 조성물은 조성물 중 고형분 총 100 중량부에 대하여

a) 고분자 수지 30 내지 70 중량부;

b) 에폭시계 수지 5 내지 30 중량부;

c) 페놀형 에폭시 수지 경화제 5 내지 30 중량부;

d) 경화촉진제 0.5 내지 20 중량부;

e) 실란커플링제 0.1 내지 5 중량부; 및

f) 충진제 5 내지 60 중량부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항에 있어서,

상기 경화촉진제는 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 2-언데실이미다졸(2-undecylimidazole), 2-헵타데실이미다졸(2-heptadecylimidazole), 2-페닐이미다졸(2-phenylimidazole), 2-페닐-4-메틸이미다졸(2-phenyl-4-methylimidaxol), 1-벤질-2-메틸이미다졸(1-benzyl-2-methylimidazole), 2-에틸이미다졸(2-ethylimidazole), 2-이소프로필이미다졸(2-isopropylimidazole), 2-페닐-4-벤질이미다졸(2-phenyl-4-benzylimidazole) 2-페닐-4,5-다이하이드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole), 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole), 2-페닐-4-벤질-5-하이드록시메틸이미다졸(2-phenyl-4-benzyl-5-hydroxymethylimidazole), 4-4'-메틸렌비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸)(4-4'-methylenebis-(2-ethyl-5-methylimidazole)), 2-아미노에틸-2-메틸이미다졸(2-aminoethyl-2-methylimidazole) 및 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-다이(시아노에톡시메틸)이미다졸(1-cyanoethyl-2-phenyl-4,5-di(cyanoethylmethyl) imidazole) 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항에 있어서,

상기 고분자 수지는 폴리이미드 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 부타디엔 고무, 아크릴 고무, (메타)아크릴 수지, 우레탄 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 폴리 에테르 이미드 수지, 페녹시 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 에테르 수지, 변성 폴리페닐렌 에테르 수지 및 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항에 있어서,

상기 고분자 수지의 중량평균분자량은 200,000 내지 2,000,000인 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항에 있어서,

상기 에폭시계 수지는 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계 에폭시, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계 에폭시, 다관능 에폭시, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시 및 이들의 유도체 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항에 있어서,

상기 페놀형 에폭시 수지 경화제는 비스페놀계 수지, 페놀 노볼락계 수지, 비스페놀 A계 노볼락 수지 및 페놀계 수지 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항에 있어서,

상기 실란커플링제는 에폭시가 함유된 2-(3,4 에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 아민기가 함유된 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 머캅토가 함유된 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란 및 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항에 있어서,

상기 충진제는 금가루, 은가루, 동분, 니켈, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 실리카, 질화붕소, 이산화티타늄, 유리, 산화철 및 세라믹 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항에 있어서,

상기 접착필름 조성물은 조성물 중 고형분 총 100 중량부에 대하여 100 내지 900 중량부의 유기용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제10항에 있어서,

상기 유기용매는 톨루엔, 자일렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로 퓨란, 디메틸포름알데히드 및 시클로헥사논 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 접착필름 조성물.
제1항 기재의 접착필름 조성물로 형성된 고온 속경화형 접착필름.