KR20120016870A

KR20120016870A - 반도체칩 트레이용 수지 조성물 및 이를 기본 재료로 포함하는 반도체칩 트레이

Info

Publication number: KR20120016870A
Application number: KR1020100079371A
Authority: KR
Inventors: 김기찬; 강병문
Original assignee: (주)성호폴리텍; (주)대원산업
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2012-02-27

Abstract

본 발명은, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물 총 중량에 대해서, 액정 고분자 수지 55 내지 80 중량%, 유리 섬유 15 내지 40 중량%, 탄소 섬유 1 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 조성물을 기본 재료로 하여 형성된 반도체 칩 트레이를 제공한다.
본 발명의 반도체 칩 트레이용 수지 조성물은 인장 강도, 내열성, 수치 안정성 등 기계적 물성이 우수하다.

Description

반도체칩 트레이용 수지 조성물 및 이를 기본 재료로 포함하는 반도체칩 트레이{COMPOSITION FOR IC TRAY AND METHOD FOR PREPARING A IC TRAY USING THE SAME}

본 발명은 액정 고분자 수지 및 탄소 섬유를 함유하는 반도체칩 트레이용 조성물, 상기 조성물을 기본 재질로 하여 제조된 반도체칩 트레이에 대한 것이다. 또한 본 발명은 수축 정도나 내충격성, 인장 강도, 사출압력, 열변형 정도, 도전성 등에 있어서 우수한 허용값을 갖도록 상기 성분을 소정의 성분비로 함유하는 상기 조성물을 이용하여 형성된 반도체칩 트레이 및 이의 제조 방법에 대한 것이다.

반도체 칩 운반용 트레이(이하, 반도체 칩용 트레이)는 흔히 전도성과 대전 방지성이 부여된 수지를 사용하여 왔으며, 반도체가 베이킹되는 온도에 따라서, 아크릴로부타디엔스타이렌계 수지(베이킹 온도 약 60℃~약 70℃), 폴리페닐렌옥사이드 또는 폴리페닐렌에테르계 수지(베이킹 온도 약 120℃~약 150℃), 폴리설폰계 수지(베이킹 온도 약 120℃~약 150℃), 폴리에테르설폰계 수지(베이킹 온도 약 180℃) 등이 사용되어 왔다.

반도체 칩용 트레이에 사용되는 수지들은 반도체 베이킹 온도에 따라 수지의 종류가 대략적으로 정해져 있고, 각 온도에서 이 수지들로 제조된 반도체 칩용 트레이는 치수 안정성이 보장되어야 한다.

최근, 전도성 또는 대전 방지성이 부여된 개질된 폴리페닐렌에테르 수지를 이용한, 반도체 칩의 운반과 건조를 동시에 수행할 수 있는 트레이가 개발되어 왔다. 그러나, 반도체 칩을 건조하기 위해서는 150℃이상의 고온이 필요한데, 폴리페닐렌에테르를 함유하는 트레이는 내열성, 성형품의 휨의 최소화, 성형 가공성 등의 면에서 만족스럽지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 액정 고분자 수지와 탄소 섬유를 함유하여 도전성뿐만 아니라 내열성, 수치 안정성, 뒤틀림 방지, 높은 인장 강도, 내충격성 등 기계적인 특성이 우수할 뿐만 아니라 경량인 반도체 칩 트레이용 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 수지 조성물을 기본 재료로 하여 제조된 반도체 칩 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 측면은 반도체 칩 트레이용 수지 조성물 총 중량에 대해서, 액정 고분자 수지 55 내지 80 중량%; 탄소 섬유 1 내지 5 중량%; 유리 섬유 15 내지 40 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물이다. 상기 액정 고분자 수지는 액정 폴리에스테르, 액정 폴리에스테르아미드, 액정 폴리에스테르에테르, 액정 폴리에스테르카르보네이트, 폴리에세테르이미드, 액정폴리아미드 또는 이 중 둘 이상의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 것이다. 특히, 상기 액정 고분자 수지는 액정 플리에스테르 수지에 대한 것이다.

상기 수지 조성물은 상기 조성물 총 중량에 대해서 0.5 내지 1 중량%의 범위내에서 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 수지 조성물은 상기 조성물 총 중량에 대해서 2 내지 5 중량%의 범위 내에서 무기 충진제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 무기 충진재는 탈크, 마이카(mica), 점토(clay), 탄산칼슘, 황산바륨 세라믹 또는 이 중 둘 이상의 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 수지 조성물은 상기 조성물 총 중량에 대해서 2 내지 5 중량%의 범위 내에서 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 첨가제는 산화방지제, 중화제, 핵제, 대전방지제, 난연제, 광택제, 자외선 안정제, 슬립제, 이형제 분산제 윤활제 또는 이 중 둘 이상의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제2 측면은, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물 총 중량에 대해서, 액정 고분자 수지 55 내지 80 중량%; 탄소 섬유 1 내지 5 중량%; 유리 섬유 15 내지 40 중량%;를 포함하는 수지 조성물을 기본 재질로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩용 트레이에 대한 것이다.

아울러, 본 발명의 제3 측면은 반도체 칩 트레이용 수지 조성물 총 중량에 대해서, a) 액정 고분자 수지 55 내지 80 중량%를 용융시키는 단계; b) 상기 용융된 액정 고분자 수지에 유리 섬유 15 내지 40 중량%를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; c) 상기 제1 혼합물에 탄소 섬유 1 내지 5 중량%를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; d) 상기 제2 혼합물을 압출하는 단계; e) 상기 압출된 혼합물을 냉각시키는 단계; 및 f) 상기 냉각된 혼합물을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법에 대한 것이다. 상기 방법은 b) 및 c) 단계를 동시에 또는 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 a) 단계에서의 상기 수지의 용융 온도는 350℃ 내지 360℃인 것을 특징으로 한다. 상기 d) 단계에서, 압출 온도는 350℃ 내지 360℃의 범위 이내인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 방법은, c) 단계 후 d) 단계를 수행하기 전 제2 혼합물의 온도를 350℃ 내지 360℃가 되도록 승온하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 아울러 상기 방법의 e) 단계는, 냉각 온도가 50℃ 내지 70℃의 범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 방법 중 e) 단계는 상기 압출된 압출물을 물과 접촉시켜서 냉각시키는 수냉 방법 및 공기 중에서 냉각시키는 공냉 방법을 순차적으로 시행하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 방법 중 f)단계는, 건조 온도가 100℃ 내지 130℃의 범위 내에서 수행되는 것은 특징으로 한다. 상기 방법 중 f) 단계는, 건조 시간이 2 내지 5 시간의 범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 특히, 상기 f) 단계는, 건조가 이루어지는 동안 제습이 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 칩 트레이용 수지 조성물은 이방성이 작은 액정 고분자 수지를 이용하였기 때문에 최종 성형 제품인 반도체 칩 트레이는 제조 후 수축현상이나 휘어짐이 적어 치수 정확도가 높고, 내충격성이 우수하며, 사출 압력이 우수한 특징이 있다. 또한 본 발명에 따른 수지 조성물을 기본 재질로서 사용한 반도체 칩 트레이는 열 변형 온도가 높아 300℃ 정도의 고온에서도 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수지 조성물을 제조하기 위해서 사용하는 원료통과 압출기의 일 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수지 조성물의 제조 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 조성물을 압출한 후 이를 펠렛 형태로 성형한 것을 사진으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 칩용 트레이를 사진으로 나타낸 것이다.

이하 하기 실시예 및 도면을 참조로 하여 본 발명에 대해 상술한다.

본 발명은 반도체칩용 트레이로 사용되기에 적합한 수지 조성물과 그 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 반도체칩용 트레이를 제공한다.

본 발명의 수지 조성물은 수지 조성물 총 중량 대비 액정 고분자 수지 55 내지 80 중량%, 탄소 섬유 1 내지 5 중량%, 유리 섬유 15 내지 40 중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수지 조성물은 액정 고분자 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 액정 고분자 수지는 용융시에 광학 이방성(액정성)을 형성하는 방향성 고분자이다. 상기 액정 고분자 수지는 고분자쇄 전체 또는 분자 사슬 단위체가 강직한 막대구조(메조젠기, mesogenic group)를 가짐으로써 액체 상태에서 결정과 유사한 내부 규칙성을 가지며 광학적으로 이방성을 나타내고 외력에 의해 쉽게 배향을 갖는다.

상기 액정 고분자 수지의 함량은 상기 수지 조성물 총 중량 대비 55 중량% 내지 80 중량%의 범위 내인 것이다. 상기 수지의 함량이 55 중량% 미만인 경우에는 내열성 및 강도가 저하되는 단점이 있다. 다만 상기 수지의 함량이 80 중량%를 초과하는 경우에는 유리 섬유 또는 탄소 섬유의 함량비가 낮아지므로 상기 수지의 물성 개선효과가 떨어지게 된다. 따라서 상기 수지의 함량의 상한은 투입되는 다른 성분들의 함량을 고려하여 수지 조성물 총 중량 대비 80 중량%를 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

액정 고분자의 구체적인 예로는 액정 폴리에스테르, 액정 폴리에스테르아미드, 액정 폴리에스테르에테르, 액정 폴리에스테르카르보네이트, 액정 폴리에테르 이미드, 액정 폴리아미드 등이 있으며 이 중 둘 이상의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 이 중 강도가 높고 내열성이 우수한 의 최종 성형 제품을 얻기 위해서 본 발명에 따른 수지 조성물에는 액정 폴리에스테르, 폴리에스테르아미드, 폴리아미드를 사용할 수 있으며, 이 중 액정 폴리에스테르가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 액정 폴리에스테르는 주쇄 결합이 모두 직선성을 유지하고 굴곡을 갖지 않도록 메소젠기가 주쇄에 존재하는 즉, 파라형인 것이다.

상기 액정 폴리에스테르는 예를 들면, 방향족 옥시카르복실산의 중합물이거나, 방향족 디카르복실산과 방향족 디올의 중합물, 또는 이들의 공중합물인 것이다. 여기에서 상기 방향족 옥시카르복실산은 예를 들어, 히드록시벤조산, 히드록시나프테르산이거나 또는 상기 방향족 카르복실산의 알킬, 알콕시, 할겐 치환체인 것이다. 상기 방향족 디카르복실산은, 예들 들어, 테르프탈산, 이소프탈산, 디페닐카르복실산, 나프탈렌디카르복실산, 디페닐에테르디카르복실산, 디페녹시에탄산디카르복실산, 디페닐에탄디카르복실산이거나 또는 상기 방향족 디카르복실산의 알칼, 알콕시, 할로겐치환체인 것이다. 상기 방향족 디올은, 예를 들어, 하이드로퀴논, 레조르신, 디옥시디페닐, 나프탈디올이거나, 상기 방향족 디올의 알킬, 알콕시, 할로겐 치환체인 것이다.

상기 액정 폴리에스테르는, 구체적으로는 하기의 식 (1) 내지 (4) 중 둘 이상의 구조 단위를 포함하여 이루어지는 액정 폴리에스테르인 것이 바람직하다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

상기 액정 폴리에스테르는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2002-146003호 공보에 개시된 방법 등에 의해 제조하여 사용하거나, 또는 상업적으로 시판되는 액정 폴리에스테르를 사용할 수 있다.

본 발명의 수지 조성물은 유리 섬유를 포함한다. 유리 섬유는 인장력이 우수하여 상기 반도체 칩용 트레이의 제조시 온도 편차에 따른 수축팽창계수의 차이를 상쇄시킴으로써 성형성 특히, 평활도 유지에 기여한다. 또한 상기 유리 섬유는 수축 팽창이 없고 이음새 갈라짐이 없어 뛰어난 치수 안정성을 가지며, 유연성이 뛰어나고 열변형이 없을 뿐만 아니라 인장 강도 및 찢어짐에 대한 저항성, 내구성이 우수하고, 방수시공 후 반복적이고 지속적으로 가해지는 외부 충격이나 하중으로부터 장기적으로 외부 환경 변화에 대한 스트레스로부터 상기 반도체칩 트레이를 보호할 수 있다. 상기 유리 섬유의 함량은 수지 조성물 총 중량 대비 15 중량% 내지 40 중량%의 범위 내인 것이다. 만일 유리 섬유의 함량이 15 중량% 미만이면, 최종 수지 조성물의 수치 안정성 및 성형성이 저하된다. 반면 유리 섬유가 본 발명에 따른 수지 총 중량 대비 40 중량%를 초과하면, 최종 제품의 외관에 섬유가 최종 제품의 표면으로 노출되어 표면이 거칠어 질 수 있다.

본 발명에 따른 상기 수지 조성물은 탄소 섬유를 함유한다. 상기 탄소 섬유는 본 발명의 수지 조성물에 전도성을 부여하기 위한 것이다. 상기 탄소 섬유는 PAN(poluacrylonitrile)계 또는 피치계의 탄소 섬유인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 수지 조성물에 포함되는 탄소 섬유는 섬유 직경이 5㎛ 내지 15㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 10㎛인 것이다. 15㎛을 초과하는 경우에는 섬유가 최종 제품의 표면으로 노출되는 경우, 제품이 표면이 거칠어질 수 있다. 본 발명에 따른 수지 조성물에 함유되는 탄소 섬유는 장섬유, 단섬유, 매트 또는 직물 형태일 수 있으며, 바람직하게는 장섬유 또는 단섬유이다. 더욱 바람직하게는 촙(chop) 상태로 분쇄된 단섬유이다. 상기 탄소 섬유의 함량은 수지 조성물 총 중량 대비 1 중량% 내지 5 중량%의 범위 내인 것이다. 본 발명에 따른 수지 조성물에서 탄소 섬유의 함량이 5 중량%를 초과하면, 수지 내 탄소 섬유가 응집될 수 있어 상기 수지 조성물의 강도나 성형성, 치수 안정성 등의 기계적인 물성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 반면 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 도전성을 나타내는 표면 저항값이 너무 커져 바람직한 물성을 나타내지 않는다.

본 발명에 따른 수지 조성물은 0.5 중량% 내지 1 중량%m의 범위 내에서 분산제를 더 함유할 수 있다. 상기 분산제는 상기 탄소 섬유 및 상기 유리 섬유 등의 고체 입자가 상기 액정 고분자 수지 중에 분산하여 침강이나 응집하지 않도록 하고 균일하고 안정적인 서스펜션을 형성하게 한다. 상기 분산제로는 모노알킬 황산염, 알킬폴리옥시에틸렌황산염, 알킬 벤젠 술폰산염 또는 모노알킬인산염과 같은 음이온성 계면활성제; 모노알킬트리메틸암모늄염, 디알킬디메틸암모늄염 또는 알킬벤질메틸암모늄염과 같은 양이온성 계면활성제, 알킬설포베타인 또는 알킬카르복시베타인과 같은 양쪽성 이온 계면활성제; 또는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 지방산 솔비탄에스테르, 지방산 디에탄올아민, 또는 알킬모노글리세릴에테르와 같은 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있다. 상기 수지 조성물 총 중량 대비 0.5 중량% 이상을 첨가하는 것이 바람직하다. 분산제의 함량이 0.5 중량% 미만이면 수지 중 입자 성분들의 분산이 균일하지 않다. 바람직하게는 상기 분산제는 수지에 혼합되는 입자상 물질의 함량을 고려하여 0.5 중량% 내지 1 중량%의 범위 내에 적정량을 첨가한다.

본 발명에 따른 수지 조성물은 상기 수지 조성물 총 중량 대비 2 중량% 내지 5 중량%의 범위 내에서 무기 충진제를 더 포함할 수 있다. 무기 충진제는 수지의 기계적인 물성을 보완함과 동시에 수지 사용량을 감소시키는 효과가 있다. 상기 무기 충진제는 탈크, 마이카, 점토, 황산 바륨, 세라믹, 탄산칼슘 또는 미네랄 중에서 선택된 것이거나 또는 상기 성분 중 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 탈크를 사용한다. 상기 탈크는 경도나 인장강도 또는 내마모성 등의 기계적 물성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 수지 조성물은 수지 조성물 총 중량 대비 2 내지 5 중량%의 범위 내에서 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 예로는 윤활제, 산화방지제 또는 안정제와 같은 것을 포함하며, 상기 첨가제는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 수지 조성물의 목적 범위 내에서 바람직한 물성을 나타낼 수 있는 것이라면 어느 것이든 첨가될 수 있다.

상기 윤활제는 수지 조성물의 가공성을 향상시켜서 수지 조성물의 제조시 또는 반도체 칩 트레이의 사출시 수지의 유동성을 향상시키게 하여 수지 내의 잔유 응력을 최소화하기 위해서 사용될 수 있는 첨가제이다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 흔히 윤활제로서 사용되는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 예를 들면, 칼슘-스테아레이트, 징크-스테아레이트, 징크-옥사이드 등과 같은 것들이 있다.

상기 산화 방지제는 수지 조성물의 산화를 방지하기 위해서 수지 조성물의 제조시 사용될 수 있는 첨가제인데, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 흔히 산화 방지제로서 사용되는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 예를 들면, 페닐계 화합물 또는 아민계 화합물 등과 같은 것들이 있다.

상기 안정제는 내열 안정제, 자외선 안정제 등과 같은 것들이 있는데, 내열 안정제로는 페놀계 화합물, 아민계 화합물 등을 사용할 수 있고, 자외선 안정제로는 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물 등이 있지만, 본 발명에 사용할 수 있는 안정제가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 수지 조성물을 제조하기 위해서 사용하는 원료통과 압출기 등을 개략적으로 도시한 것이다.

원료통(111, 112, 113)에 각 해당되는 원 재료를 투입하고, 정량 계량기(140)를 세팅하여 각 재료가 압출기(120) 내부로 일정한 투입속도와 투입량으로 투입되도록 한다. 압출기(120) 내부는 두 개의 스크류(130)로 구성되어 있는데, 스크류의 날개는 각 원재료가 혼합되는 속도와 압출되는 속도 등을 고려하여 설계하는 것이 바람직하다.

각 원료통은 액정 고분자 수지가 투입되는 원료통(111), 유리 섬유가 투입되는 원료통(112) 및 탄소 섬유가 원료통(113)이며, 도시하지는 않았지만 이 외에 분산제, 무기 충전제 또는 첨가제가 투입되는 원료통을 적절한 위치에 배치하여 상기 성분들이 선택적으로 더 투입되도록 할 수 있다.

투입된 원료들은 화살표 방향으로 혼합되고 압출된다. 우선 액정 고분자 수지에 온도를 가하여 용융시키고(S100), 이 후, 상기 용융된 수지를 다른 원료통(112)을 통해서 투입된 유리 섬유와 혼합시킨다(S200). 그런 다음 상기 액정 고분자 수지와 유리 섬유의 혼합물에 또 다른 원료통(113)을 통해서 투입된 탄소 섬유를 혼합한 후(S300), 유출구(150)를 통해서 압출된 혼합물을 유출한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수지 조성물의 제조 방법의 흐름도가 개시된다.

먼저, 원재료를 각 원료를 압출기와 연결된 해당 원료통(111, 112, 113)에 각각 공급한다(S100). 압출기는 정량 압출기로서, 각 원료가 압출기 내부로 투입되는 양과 그 속도를 결정해서 세팅해 둘 수 있다.

투입된 원료들은 압출기 내부에서 혼합되면서 흘러가게 되는데, a) 먼저 액정 고분자 수지를 용융시키고(S200) 후 다음으로 b) 상기 용융된 수지에 유리 섬유를 첨가하고 혼합하여 제1 혼합물을 형성한다(S300). 그 다음 c) 상기 제1 혼합물과 탄소 섬유를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성한다(S400). 상기 제2 혼합물 형성 후 후 압출 전, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 제2 혼합물에 선택적으로 분산제, 무기 충진제, 첨가제 또는 이 중 둘 이상의 혼합물을 순차적으로 더 첨가하여 혼합하는 단계를 추가할 수 있다.

상기 a) 단계는 액정 고분자 수지의 용융점을 고려하여 약 350℃ 이상의 범위 내에서 이루어지는 것이 바람직하다. 다만,380℃를 초과하면 액정 고분자 수지의 열변형이 진행되므로 350℃ 내지 380℃, 바람직하게는 350℃ 내지 370℃, 더욱 바람직하게는 350℃ 내지 360℃에서 수행되는 것이다.

상기 a) 단계는 압출기 내부에서 투입된 상기 액정 고분자 수지를 지속적으로 교반함으로써 상기 수지의 용융을 촉진시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 교반은 상기 압출기(120) 내부에 구비된 스크류를 통해 이루어질 수 있다. 본 기술분야에 속하는 당업자라면 상기 액정 고분자의 용융이 촉진되도록 상기 용융물의 이동 방향이나 이동 속도 또는 용융에 필요한 시간을 제어할 수 있다. 상기 제어는 압출기 내부에 구비된 상기 스크류의 설계를 변형 및 변경하여 하는 것이 가능할 것이다. 예를 들어, 스크류의 설계에 따라, 상기 수지를, 수지의 원래의 이동 방향에 대해 순행 및 역행할 수 있도록 고안된 일정 구간을 1회 이상 순환시킨 후 압출시킴으로써 투입된 수지의 용융을 촉진하는 것이 가능할 것이다.

다음으로 상기 용융된 수지에 유리 섬유를 투입 및 혼합하여 제1 혼합물을 형성한다(S300). 상기 제1 혼합물의 형성은 상기 용융된 수지에 상기 유리 섬유가 균일한 분산을 형성하도록 지속적인 교반이 동시에 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 교반은 상기 압출기(120) 내부에 구비된 스크류를 통해 이루어질 수 있다. 본 기술분야에 속하는 당업자라면 상기 용융된 수지 내 상기 유리 섬유의 분산이 충분히 이루어지도록 상기 혼합물의 이동 방향이나 이동 속도 또는 분산에 필요한 시간을 제어하기 위해 상기 스크류의 설계를 변형 및 변경하여 하는 것이 가능할 것이다.

다음으로 제1 혼합물에 탄소 섬유를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 형성한다(S400). 상기 제2 혼합물의 형성은 상기 용융된 수지에 상기 유리 섬유가 균일한 분산을 형성하도록 지속적인 교반이 동시에 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 교반은 상기 압출기(120) 내부에 구비된 스크류를 통해 이루어질 수 있다.본 기술분야에 속하는 당업자라면 상기 제1 혼합물 내 상기 탄소 섬유의 분산이 충분히 이루어지도록 상기 혼합물의 이동 방향이나 이동 속도 또는 분산에 필요한 시간을 제어하기 위해 상기 스크류의 설계를 변형 및 변경하여 하는 것이 가능할 것이다.

상기 b) 단계 또는 c) 단계는 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다. 바람직하게는 함유량이 많은 유리섬유를 먼저 투입하여 제1 혼합물을 형성한 후 탄소 섬유를 투입하는 단계를 수행한다.

하기에서 설명하는 실시예 1 및 2에서는 유리 섬유가 균일하게 분산된 형태로 시판되는 액정 폴리에스테를 이용하여 본 발명에 따른 조성물 및 트레이를 제조하였다. 상기 본 발명의 조성물 제조 방법에서 다른 성분의 투입 전 액정 고분자 수지를 용융시키는 것은 이후 투입되는 다른 성분들이 응집되지 않고 균일하게 분산되도록 하기 위한 것이다. 따라서, 실시예 1 및 2에서와 같이 유리 섬유의 분산이 균일하게 형성된 액정 고분자 수지를 사용하는 경우에는 a) 단계에서 액정 고분자 수지 대신 유리 섬유 함유 액정 고분자 수지를 용융하는 단계를 수행하고 b) 단계를 생략하는 것이 가능하다.

상기 c) 단계 후 분산제, 무기 충진제 또는 첨가제를 투입하여 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 혼합물의 압출 온도는, 압출 후 공기 중에서 급속하게 냉각되는 것을 방지하기 위해 약 350℃ 내지 약 360℃ 범위인 것이 바람직하다. 상기 액상 고분자 수지의 용융은 350℃ 내지 360℃에서 이루어지나 상기 수지에 유리 섬유 및 탄소 섬유, 또는 기타 다른 성분들(분산제, 무기 충진제 또는 첨가제)를 투입하면 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 온도는 330℃까지 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 c) 단계 수행 후 상기 제2 혼합물을 유출하기 전에 최종 혼합물의 온도를 약 350℃ 내지 약 360℃까지 승온시키는 단계를 수행하는 것이 바람직하다(S500).

상기에서 형성된 상기 제2 혼합물은 압출기의 유출구를 통해서 압출이 되고(S600), 압출된 후 냉각 과정을 거친다(S700).

냉각시의 냉각 온도는 50℃ 내지 70℃의 범위 이내인 것이 바람직하고, 냉각은 먼저 압출된 혼합물을 물과 접촉시켜서 수냉시킨 후에 공기 중에서 공냉시켜서 냉각시키는 것이 바람직하다. 도면에는 도시하지 않았지만, 도 1의 압출기 이후 공정에서, 압출기의 유출구에 연결되도록 물이 담긴 수조를 배치하여 둠으로써, 압출된 혼합물이 압출된 즉시 수조의 물과 접촉하여 즉시 냉각되도록 한 후, 공기 중에서 서서히 냉각되도록 하는 것이 바람직하다. 수냉시간은 짧은 것이 좋은데, 이는 수냉을 길게 하면 압출물이 수분을 다량 흡수하게 되어 최종 성형공정시에 기포가 많이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 수냉없이 공기 중에서만 냉각 시킬 경우에는 냉각 시간이 너무 길어져서 공정에 바람직하지 못하다. 따라서, 적절한 수냉과 공냉을 조화시키는 것이 바람직하다.

냉각 과정을 거친 압출물은 압출물 내부에 포함되어 있는 수분을 증발시키기 위해서 건조과정을 거친다(S800). 건조 과정에서 건조 온도는 100℃ 내지 130℃의 범위 이내이고, 건조 시간은 2시간 내지 5시간의 범위 이내인 것이 바람직하며, 특히 도면에는 도시되어 있지 않지만, 건조 단계에서 제습기를 이용해서 제습과 동시에 건조를 하는 것이 바람직하다. 제습을 하지 않으면 최종 성형 제품에 수분이 함유되어 가스가 발생하거나 성형 제품이 변형하거나 휘는 현상이 발생할 수 있고 또는 성형이 되지 않는 문제점도 발생할 수 있기 때문에 건조 과정에서 제습을 하는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 수지 조성물을 압출한 후 이를 펠렛 형태로 성형한 것을 사진으로 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 수지 조성물을 압출한 후 이를 반도체 칩용 트레이로 제작한 것을 사진으로 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예 및 그의 비교예들을 상술하고, 이의 물성들을 테스트하여 본 발명에 따른 수지 조성물의 효과를 보이고자 한다.

{실시예}

실시예 1

유리 섬유가 균일하게 분산된 액정 폴리에스테르, 탄소 섬유(ZOLTEK, 미래(3010), 분산제(BYK-P 4102)를 준비하였다. 상기 액정 폴리에스테르는 KEP사의 VECTRA S135로 액정 폴리에스테르 65%, 유리 섬유 35%의 함량비를 갖는 것이다. 상기 각 원료들은, 정량 공급되도록 세팅된 정량공급장치를 통해서, 최종 압출되는 조성물의 총중량에 대해서, 상기 VECTRA S135 96 중량%, 탄소 섬유 3 중량%, 분산제 1 중량%가 되도록 세팅하여 압출기로 공급하였다. 압출기는 2중 스크류 타입이 구비된 것으로서, 각 원료들은 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 원료통을 통해 압출기내로 투입되고, 압출기 내부의 2개의 스크류가 서로 맞물려 돌아가면서 각 원료를 혼용시켜주었다. 압출기의 압출 조건은 헤드 부분의 온도 및 최종 압출시의 온도를 각각 350℃로 하였으며, 압출기의 압출 속도는 시간당 300kg이 압출되도록 설정하였다. 압출기를 통해 압출된 최종 혼합물을 수조 온도 60℃인 수조에서 20cm가량 수조 내부의 물에 접촉하도록 수냉한 후 공기 중에서 공냉하여 냉각시켰다. 그 다음, 제습기를 이용해서 120℃의 온도를 유지하면서 4시간 건조시켜 최종 수지 조성물을 펠렛 형태로 제조하였다.

실시예 2

압출기로 정량공급시키는 원료 성분들의 함량을 VECTRA S135 폴리페닐렌에테르 95 중량%, 탄소 섬유 5 중량%로 하고 상기 실시예 1과 같이 최종 수지 조성물을 펠렛 형태로 제조하였다. 분산제는 넣지 않았다.

비교예 1

폴리페닐렌에테르(사빅, S202A) 70 중량%, 내충격성 폴리스티렌(BASF, 425TLV) 26 중량%, 탄소 섬유(ZOLTEK, 미래(3010)) 3 중량%, 분산제(BYK-P 4102) 1 중량%가 되도록 세팅하어 압출기로 공급하였다. 압출기의 압출 조건은 헤드 부분의 온도를 210℃로 하고, 최종 압출시의 온도를 290℃로 하였으며, 압출기의 압출 속도는 시간당 300kg이 압출되도록 설정하였다. 압출기를 통해 압출된 최종 혼합물을 수조 온도 60℃인 수조에서 20cm가량 수조 내부의 물에 접촉하도록 수냉한 후 공기 중에서 공냉하여 냉각시켰다. 그 다음, 제습기를 이용해서 120℃의 온도를 유지하면서 4시간 건조시켜 최종 수지 조성물을 펠렛 형태로 제조하였다.

비교예 2

폴리페닐렌에테르(사빅, S202A) 55 중량%, 내충격성 폴리스티렌(BASF, 425TLV) 12 중량%, 유리 섬유(3M, S60HS) 27중량%, 탄소 섬유(ZOLTEK, 미래(3010)) 5 중량%, 분산제(BYK-P 4102) 1 중량%가 되도록 세팅하어 압출기로 공급하였다. 압출기의 압출 조건은 헤드 부분의 온도를 210℃로 하고, 최종 압출시의 온도를 290℃로 하였으며, 압출기의 압출 속도는 시간당 300kg이 압출되도록 설정하였다. 압출기를 통해 압출된 최종 혼합물을 수조 온도 60℃인 수조에서 20cm가량 수조 내부의 물에 접촉하도록 수냉한 후 공기 중에서 공냉하여 냉각시켰다. 그 다음, 제습기를 이용해서 120℃의 온도를 유지하면서 4시간 건조시켜 최종 수지 조성물을 펠렛 형태로 제조하였다.

{테스트}

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2에 의해서 제조된 반도체 칩 트레이용 수지 조성물의 물성을 테스트 하기 위해서 다음과 같은 테스트를 하였다.

1. 후수축 테스트

버니어 캘리퍼스(vernier caliper)를 이용하여 측정하였으며, 소수점 둘째자리까지 측정하였다. 후수축 테스트는 상기 제조된 수지 조성물의 제조 과정에 있어서, 최종 건조 후 수축 정도를 측정하여, 제품으로 제조하였을 경우 변형 정도를 예상하기 위한 테스트 과정이다. 후수축 테스트에 있어서, 수축이 클수록 성형된 제품으로 사출한 이후 변형 정도가 커지는 등의 문제점이 발생한다. 표 2를 참조하면, 후수축 테스트의 결과, 본 발명에 따른 제조 방법에 의해서 제조된 실시예 1 및 2의 경우, 최종 수지 조성물의 건조 후 수축되는 정도가 각각 0.2mm이하로 양호한 수준이었다. 반면에 비교예 1 및 2의 수지 조성물의 경우, 뒤틀림이 발생하였다.

2. 사출 압력 테스트

제품의 흐름성과 연관성이 있는데, 사출 피딩 압력을 결정지으며, 사출압이 높을수록 흐름성이 떨어져 사출 이후 성형이 불가능하게 되어 제품으로 제조하는 것이 곤란해 진다. 표 2를 참조하면, 실시예 1 및 2의 경우, 사출 압력이 40kg중인 반면 비교예 1 및 2의 경우에는 사출 압력의 값이 상기 실시예 1 및 2에 비해 2배 이상 높은 90kg중을 나타냈다. 따라서, 실시예 1 및 2의 조성에 따른 트레이의 물성이 비교예 1 및 2에 비해 우수함을 확인하였다.

3. HDT(Heat Distortion Temperature) 테스트

열변형 온도는 주어진 시간 동안 화합물이 하중을 견딜 수 있는 최대 온도를 표시하는 것으로, 제품의 후수축 및 W/P를 결정 지으며, 베이크 특성을 짓는다. 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 수지 조성물의 경우, 열변형 온도가 모두 340℃인 반면 비교예 1과 비교예 2의 경우 180℃이었다. 따라서, 본 발명의 반도체 칩용 트레이는 300℃를 초과하는 고온 조건의 공정 중에서도 열변형이 일어나지 않음을 확인하였다.

상기 테스트의 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2
후수축(㎜)	0.2	0.2	뒤틀림	뒤틀림
사출압력 (kg중)	40	40	90	90
HDT(℃)	340	340	180	180

상기 표 2에 나타난 결과를 참조하면, 실시예 1 및 2가 건조 후 수축값, 사출압력 및 열변형 온도 등의 3가지 테스트 모두에서 비교예 1 및 2보다 우수한 물성치를 나타내고 있다. 따라서, 본 발명에 따라 각 성분들이 일정 성분비의 함량으로 포함되어 있는 수지 조성물은 반도체 칩 트레이용으로 사용되기에 적절한 물성, 즉, 치수 안정성, 금형 수축율, 열변형 온도, 도전성 등과 같은 물성에서 적절한 값을 갖는 재료임을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구 범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

111, 112, 113... 원료통
120...압출기 130...스크류
140...정량 계량기 150...유출구

Claims

반도체 칩 트레이용 수지 조성물 총 중량에 대해서,
액정 고분자 수지 55 내지 80 중량%;
탄소 섬유 1 내지 5 중량%;
유리 섬유 15 내지 40 중량%;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 액정 고분자 수지는 액정 폴리에스테르, 액정 폴리에스테르아미드, 액정 폴리에스테르에테르, 액정 폴리에스테르카르보네이트, 폴리에세테르이미드, 액정폴리아미드 또는 이 중 둘 이상의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 것인, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 액정 고분자 수지는 액정 플리에스테르 수지인 것인, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 수지 조성물은 상기 조성물 총 중량에 대해서 0.5 내지 1 중량%의 범위내에서 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 수지 조성물은 상기 조성물 총 중량에 대해서 2 내지 5 중량%의 범위 내에서 무기 충진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물.
제5항에 있어서,
상기 무기 충진재는 탈크, 마이카(mica), 점토(clay), 탄산칼슘, 황산바륨 세라믹 또는 이 중 둘 이상의 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 수지 조성물은 상기 조성물 총 중량에 대해서 2 내지 5 중량%의 범위 내에서 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물.
제7항에 있어서,
상기 첨가제는 산화방지제, 중화제, 핵제, 대전방지제, 난연제, 광택제, 자외선 안정제, 슬립제, 이형제 분산제 윤활제 또는 이 중 둘 이상의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지 조성물.
반도체 칩 트레이용 수지 조성물 총 중량에 대해서,
액정 고분자 수지 55 내지 80 중량%;
탄소 섬유 1 내지 5 중량%;
유리 섬유 15 내지 40 중량%;
를 포함하는 수지 조성물을 기본 재질로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 칩용 트레이.
반도체 칩 트레이용 수지 조성물 총 중량에 대해서,
a) 액정 고분자 수지 55 내지 80 중량%를 용융시키는 단계;
b) 상기 용융된 액정 고분자 수지에 유리 섬유 15 내지 40 중량%를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계;
c) 상기 제1 혼합물에 탄소 섬유 1 내지 5 중량%를 첨가하고 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계;
d) 상기 제2 혼합물을 압출하는 단계;
e) 상기 압출된 혼합물을 냉각시키는 단계; 및
f) 상기 냉각된 혼합물을 건조시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 b) 및 c) 단계를 동시에 또는 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 a) 단계에서의 상기 수지의 용융 온도는 350℃ 내지 360℃인 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 d) 단계에서, 압출 온도는 350℃ 내지 360℃의 범위 이내인 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 c) 단계 후 d) 단계를 수행하기 전 제2 혼합물의 온도를 350℃ 내지 360℃가 되도록 승온하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 e) 단계는, 냉각 온도가 50℃ 내지 70℃의 범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 e) 단계는 상기 압출된 압출물을 물과 접촉시켜서 냉각시키는 수냉 방법 및 공기 중에서 냉각시키는 공냉 방법을 순차적으로 시행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 f)단계는, 건조 온도가 100℃ 내지 130℃의 범위 내에서 수행되는 것은 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 f) 단계는, 건조 시간이 2 내지 5 시간의 범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 f) 단계는, 건조가 이루어지는 동안 제습이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는, 반도체 칩 트레이용 수지를 제조하는 방법.