KR20120082129A - 전자부품 제조용 점착테이프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 점착제층과 상기 점착제층 상에 도포된 점착력을 가지지 않는 층을 포함하는 전자부품 제조용 점착테이프에 있어서, 상기 점착제층 및 상기 점착력을 가지지 않는 층은 페녹시 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 포함하는 조성물로 이루어지고, 상기 점착제층과 상기 점착력을 가지지 않는 층의 조성물의 성분비가 다른 것을 특징으로 하는 전자부품 제조용 점착테이프를 제공한다.
본 발명은 밀봉수지 및 리드프레임 표면에 점착제가 남아 있게 되는 문제점을 해결하여, 반도체 장치 제조 공정 조건의 요구 특성을 모두 만족시키는 효과가 있는 전자부품 제조용 점착테이프를 제공하는 데에 목적이 있다.

Description

전자부품 제조용 점착테이프{ADHESIVE TAPE FOR MANUFACTURING ELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 전자부품 제조용 점착테이프에 관한 것이다.
휴대용 기기의 사용이 증가함에 따라 휴대용 기기에 사용되는 반도체 패키지의 소형화 및 박형화가 중요한 기술적 이슈로 떠오르고 있다. 종래에 길게 나온 리드를 통하여 회로기판과 연결되는 표면 실장 패키지 방식(gull-wing SO format 또는 QFP (quad-flat-package))을 반도체 패키지에 사용하였으나, 근래에 리드가 길게 나와 있지 않아 다이 주위의 랜드 형태로 패키지 바닥 쪽으로 노출되어 있어서 직접 회로기판에 땜질(soldering)이 가능한 QFN(quad flat no-lead package) 방식을 반도체 패키지에 주로 사용하고 있다. 그러나, QFN 방식의 경우 패키지 바닥에 리드프레임과 밀봉 수지 표면이 공존하는 계면이 생기게 됨으로, 일반적인 금속 몰딩틀을 이용시에 밀봉수지가 리드프레임과 몰딩틀 사이로 쉽게 새어 들어가서 랜드부 표면이나 다이패드 표면을 수지로 오염시키는 문제를 발생시킬 수 있다. 점착테이프를 리드프레임에 라미네이션 시킨 후 QFN 제조 공정 및 수지 봉지 공정을 거치게 함으로써 수지 공정 동안 밀봉 수지의 블리드-아웃(bleed-out)이나 플래쉬(flash)를 막을 수 있다.
반도체 장치 제조 공정은 점착테이프를 리드프레임의 일면에 접착하는 테이핑 공정(tape lamination), 리드프레임의 다이패드에 반도체 소자를 접착하는 다이 접착 공정(die attach), 반도체 소자와 리드프레임의 랜드부를 전기적으로 연결하는 와이어 본딩 공정(wire bonding), 다이 접착 공정과 와이어 본딩 공정을 거친 리드프레임을 몰딩틀 안에서 밀봉수지를 사용하여 봉지하는 밀봉 수지 봉지 공정(EMC molding), 봉지된 리드프레임으로부터 반도체용 점착테이프를 떼어내는 디테이핑(detaping) 공정으로 구성되어 있다.
상기의 반도체 장치 제조 공정에 사용되는 점착테이프는 테이핑 공정을 거치는 동안 외관상 기포의 형성이 없이 리드프레임에 밀착되어야 하고, 다이 접착 공정이나 와이어 본딩 공정을 거치는 동안 고온에서 일정시간 이상 물리적 화학적 변화가 없어야 한다. 또한, 밀봉 수지 봉지 공정에서는 테이프가 리드프레임에 밀착된 상태를 잘 유지하여 그 계면 사이로 밀봉 수지가 침투하여 리드프레임 표면을 오염시키지 않아야 하고, 디테이핑 공정 후에는 점착제가 밀봉수지 및 리드프레임 표면에 남아 있지 않아야 한다.
상기의 반도체 장치 제조 공정에 사용되는 점착테이프는 폴리이미드 필름 등의 내열성 기재에 내열성 점착층이 도포된 형태가 일반적이다. 내열성 점착층 재료로는 실리콘계 수지 또는 아크릴계 수지가 널리 알려져 있다. 그러나, 종래의 점착테이프는 폴리이미드 필름과 점착층 간의 이질적 특성으로 인해, 디테이핑 공정 후에 밀봉수지 및 리드프레임 표면에 점착제가 남게 되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 기재 표면에 플라즈마 처리, 코로나 처리를 하는 방법이 도입되었지만, 효과가 미미한 실정이다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하여 반도체 장치 제조 공정 조건의 요구 특성을 모두 만족시키는 전자부품 제조용 점착테이프를 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 점착제층과 상기 점착제층 상에 도포된 점착력을 가지지 않는 층을 포함하는 전자부품 제조용 점착테이프에 있어서, 상기 점착제층 및 상기 점착력을 가지지 않는 층은 페녹시 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 포함하는 조성물로 이루어지고, 상기 점착제층과 상기 점착력을 가지지 않는 층의 조성물의 성분비가 다른 것을 특징으로 하는 전자부품 제조용 점착테이프를 제공한다.
본 발명에 따른 전자부품 제조용 점착테이프는 밀봉수지 및 리드프레임 표면에 점착제가 남게 되는 문제점을 해결하여, 반도체 장치 제조 공정 조건의 요구 특성을 모두 만족시키는 효과가 있다.
본 발명의 전자부품 제조용 점착테이프는 점착제층과 상기 점착제층 상에 도포된 점착력을 가지지 않는 층을 포함하며, 상기 점착제층 및 상기 점착력을 가지지 않는 층은 페녹시 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 포함하는 조성물로 이루어지고, 상기 점착제층과 상기 점착력을 가지지 않는 층의 조성물의 성분비가 다른 것을 특징으로 한다.
상기 점착제층과 상기 점착력을 가지지 않는 층에 동일한 재료를 사용하면, 반도체 장치 제조 공정중의 고온 환경에서 점착제층과 점착력을 가지지 않는 층 간의 계면에서 분자가 확산 되어 계면 접착력이 좋아지는 효과를 얻을 수 있다.
상기 점착제층과 상기 점착력을 가지지 않는 층은 내열성이 우수하고 접착력이 뛰어난 열가소성 페녹시 수지, 열경화제, 페녹시 수지의 과다한 경화 수축을 조절하면서 내열성을 보존하기 위한 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 포함한다.
상기 페녹시 수지로는 비스페놀 A형 페녹시, 비스페놀A형/비스 페놀 F형 페녹시, 브롬계 페녹시, 인계 페녹시, 비스페놀 A형/비스페놀 S형 페녹시 및 카프로락톤 변성 페녹시 등을 예로 들 수 있지만, 특히, 비스페놀 A형 페녹시 수지가 내열성, 친환경성, 경화제 상용성, 경화 속도 측면에서 더 바람직하다. 또한, 상기 페녹시 수지의 중량평균분자량은 1,000 내지 500,000인 것이 바람직하고, 이 경우 내부 응집력의 증가로 인한 내열성 향상으로 디테이핑시 점착제 잔사 문제를 최소화 할 수 있다. 중량평균분자량이 1000 미만인 경우 내부 응집력이 떨어져서 요구되는 내열 특성이 구현되지 않고, 중량평균분자량이 500,000을 초과할 경우 고점도에서 오는 작업성의 저하나 코팅 후에도 코팅면이 불균일 하며, 다른 원료들과의 혼합이 어려운 문제가 생길 수 있다. 상기 페녹시 수지를 용해할 수 있는 유기 용매 종류에는 케톤계, 알코올계, 글라이콜 에테르계, 에스테르계가 있다. 그 중에서 몇 가지 예로는 사이클로헥사논, 메틸에틸케톤, 벤질알코올, 다이에틸렌글라이콜 알킬에테르, 페녹시프로판올, 프로필렌글라이콜 메틸에테르아세테이트, 테트라하이드로퓨란, N-메틸피롤리돈 등이 있으며, 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 페녹시 수지는 유기 용매 100 중량부에 대해 5 내지 40 중량부를 용해하여 사용하는 것이 적당하고, 20 내지 35 중량부가 더 바람직하다.
상기 열경화제는 관능기로서 수산기를 가질 수 있다. 열경화제로는 멜라민, 우레아-포름알데히드, 이소시아네이트 관능성예비중합체, 페놀경화제, 아미노계 경화제 등을 예로 들 수 있다.
상기 에너지선 경화형 아크릴 수지는 탄소-탄소 이중 결합을 가진 아크릴 고분자, 아크릴 올리고머, 아크릴 모노머 등이 가능하고, 적어도 하나 이상의 불포화 결합을 가지고 있다. 아크릴기는 자유 라디칼 반응을 통해서 가교 구조를 형성하는 관능기로 작용하는데, 그 수에 따라 반응성, 가교 구조, 경화도의 조절이 가능하다. 관능기의 수가 늘어날수록 반응(가교) 속도가 증가하고, 유리전이 온도가 증가하고, 내열성이 증가하나 점착제층의 유연성과 점착력이 감소하는 단점이 있다. 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지의 예로는, 에폭시 아크릴레이트, 아로마틱 우레탄아크릴레이트, 알리파틱 우레탄아크릴레이트, 폴리에테르아크릴 레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 아크릴아크릴레이트 등이 있으며, 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 각 종류의 올리고머 중에서도 관능기의 수에 따라서도 선택이 가능하며, 2 내지 9개의 관능기를 가진 올리고머 사용이 가능하다. 높은 경화 밀도를 통한 점착제 층의 응집력, 강도, 유리전이온도의 증가로 우수한 와이어 본딩성 및 디테이핑시에 점착제층이 밀봉 수지 표면과 리드프레임에 잔사 되는 것을 억제하기 위해서는 6 내지 9개의 관능기를 가진 올리고머를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 광개시제로는 벤조 페논계, 치오산톤계, 알파 하이드록시 케톤계, 알파 아미노 케톤계, 페닐 글리옥실레이트계, 알아크릴 포스파인계 등이 있다. 광개시제는 단독으로 사용될 수도 있으나, 점착제층의 두께나 에너지선의 세기 등에 따라 고른 가교 구조의 형성을 위하여 광개시제의 효율 및 특성에 따라 2종 이상이 혼합되어 사용 될 수도 있다.
상기 점착제층은 상기 페녹시 수지 100 중량부 대비, 상기 열경화제 5 내지 20 중량부, 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 5 내지 30 중량부 및 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 100 중량부 대비 상기 광개시제 0.5 내지 10 중량부를 포함하며, 상기 점착력을 가지지 않는 층은 상기 페녹시 수지 100 중량부 대비, 상기 열경화제 20초과 내지 40 중량부, 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 20 내지 40 중량부 및 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 100 중량부 대비 상기 광개시제 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 점착제층에서는 페녹시 수지 100 중량부 대비하여 열경화제 5 내지 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 열경화제의 양이 5 중량부 미만이면 가교 구조가 충분히 형성되지 못하여 점착제 층이 물러져서 라미네이션시에 리드프레임이 점착제층으로 깊숙이 파고 들어가고 리드프레임에 의해서 밀린 점착제가 리드프레임의 다이패드나 랜드부 주위로 올라옴으로써 수지 밀봉 공정시에 밀봉 수지와 리드프레임 사이에 끼어서 디테이핑시에 점착제 잔사를 일으킬 수 있다. 열경화제 양이 20 중량부를 초과하면 점착제층의 점착력과 젖음성이 너무 떨어져서 디라미네이션(delamination) 문제를 일으킬 수 있다.
상기 점착력을 가지지 않는 층에서는 페녹시 수지 100 중량부 대비하여 열경화제 20 초과 내지 40 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 열경화제의 양이 20 중량부 미만이면 페녹시 수지의 관능기들을 충분히 경화시키지 못하여 점착력이 발현되어 공정 간 장비의 오염을 일으킬 수 있다. 경화제의 양이 40 중량부를 초과하면 과다한 경화로 인한 지나친 경화 수축으로 점착 테이프의 변형이 발생할 수 있으며, 취성(brittleness)이 과도하게 증가하여 반도체 장치 제조 공정 중에 점착 테이프의 파괴가 일어날 수 있다.
상기 점착제층 및 상기 점착력을 가지지 않는 층은 유리전이온도가 80 내지 150℃인 것이 바람직하다. 유리전이온도가 80℃ 미만인 경우에는 QFN 공정 동안의 열이력에 의해서 고온에서의 점착제의 물성 변화가 심하고, 150℃를 초과할 경우에는 테이프의 라미네이션 온도가 170 ℃ 이상이 되면서 라미네이션 후에 휨(warpage) 현상이 심해진다.
상기 점착제층 및 상기 점착력을 가지지 않는 층은 열경화 이외에 추가적으로 광경화를 함으로서, 부분적 상호침투망상구조를 형성 할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.
[실시예 및 비교예]
페녹시 수지: 국도화학, YP50
열경화제: 이소시아네이트계 (다우코닝, CE138)
에너지선 경화형 아크릴 수지: 알리파틱 폴리우레탄 아크릴레이트 (일본합성, UV7600B80)
광개시제: 알아크릴 포스파인계 (CYTEC, DAROCUR TPO)
<실시예 1>
페녹시 수지 100g을 메틸에틸케톤 300g에 용해하고, 여기에 열경화제 15g, 에너지선 경화형 아크릴 수지 20g 및 광개시제 2g을 혼합하여 1시간 동안 교반하였다. 교반이 끝난 점착제 조성물을 이형필름(도레이첨단소재 주식회사, 상품명 XD5BR) 위에 도포하고 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 이의 두께는 약 25㎛로 확인되었다. 건조기를 통과한 건조된 테이프는 자외선을 조사하여 추가적인 가교 구조를 형성하기 위한 에너지선 경화 단계를 거쳐서 점착제층을 제조하였다.
이후 점착제층 위에 점착력을 가지지 않는 층을 도포하였다. 페녹시 수지 100g을 메틸에틸케톤 300g에 용해하고, 여기에 열경화제 35g, 에너지선 경화형 아크릴 수지 30g 및 광개시제 2g을 혼합하여 1시간 동안 교반하였다. 교반이 끝난 조성물을 상기의 점착제층 위에 도포하고, 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 이의 두께는 약 5㎛로 확인되었다. 건조기를 통과한 건조된 테이프에 자외선을 조사하여 추가적인 가교 구조를 형성하기 위한 에너지선 경화 단계를 거쳐, 최종적인 전자부품 제조용 점착테이프를 제조하였다.
<비교예 1>
아크릴 수지(삼원, AT5100) 100g을 에틸아세테이트 320g에 용해하고 이소시아네이트계 열경화제(다우 코닝, CE138) 10g, 에너지선 경화형 화합물인 알리파틱 폴리우레탄아크릴레이트(일본합성, UV7600B80) 25g, 알아크릴 포스파인계 광개시제(CYTEC, DAROCUR TPO) 1g를 혼합하여 1시간 동안 교반하였다. 교반이 끝난 점착액을 25m 두께의 폴리이미드 필름(LN, 코오롱)에 도포하고 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 두께는 약 6μm로 확인되었다. 건조기를 통과한 건조된 테이프는 자외선을 조사하여 추가적인 가교 구조를 형성하기 위한 에너지선 경화 단계를 거쳐, 최종적인 전자부품 제조용 점착테이프를 제조하였다.
<비교예 2>
페녹시 수지 100g을 메틸에틸케톤 300g에 용해하고, 열경화제 15g, 에너지선 경화형 아크릴 수지 20g 및 광개시제 2g을 혼합하여 1시간 동안 교반하였다. 교반이 끝난 점착제 조성물을 이형필름(도레이첨단소재 주식회사, 상품명 XD5BR) 위에 도포하고 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 이의 두께는 약 25㎛로 확인되었다. 건조기를 통과한 건조된 테이프는 자외선을 조사하여 추가적인 가교 구조를 형성하기 위한 에너지선 경화 단계를 거쳐서 점착제층을 제조하였다.
이후 페녹시 수지 100g을 메틸에틸케톤 300g에 용해하고, 여기에 열경화제 5g, 에너지선 경화형 아크릴 수지 30g 및 광개시제 2g을 혼합하여 1시간 동안 교반하였다. 교반이 끝난 조성물을 상기의 점착제층 위에 도포하고, 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 이의 두께는 약 5㎛로 확인되었다. 건조기를 통과한 건조된 테이프에 자외선을 조사하여 추가적인 가교 구조를 형성하기 위한 에너지선 경화 단계를 거쳐, 최종적인 전자부품 제조용 점착테이프를 제조하였다.
상기 실시예와 비교예에서 제조된 전자부품 제조용 점착테이프를 각각 평가하여 하기 표 1에 나타냈다.
구분 실시예 1 비교예 1 비교예 2
STS302판에 대한 상온 점착력 없음 거의 없음 없음
디테이핑 후 점착제 층에 남은 리드프레임 자국 뚜렷함 점착제 층이 뭉게짐 뚜렷함
밀봉 수지 누출 없음 누출됨 없음
디테이핑 후 리드프레임 위에 남은 점착제 잔사 없음 남음 없음
작업성 문제 없음 문제 없음 점착제 반대면이 장비에 붙음
*라미네이션 조건: 핫프레스, 150℃, 2MPa, 20초
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1에서는 STS 302 재질에 대하여 상온 점착력이 측정이 불가능할 정도로 작았으며, 디테이핑 후 점착제 층에 남은 리드프레임 자국도 뚜렷하게 관찰되었다. 또한 밀봉 수지 봉지 공정 이후 밀봉 수지의 누출이 없었으며, 디테이핑 후 리드프레임 위에 남은 점착제 잔사가 관찰되지 않았다.
반면, 비교예 1의 경우에는 점착제와 STS 302 재질간의 미세한 점착력이 있었다. 이는 아크릴 수지의 근본적인 점착 특성을 자외선 경화를 통해서 없애지는 못하거나, 고분자 아크릴 사슬에서 오는 점착제 층의 무름 혹은 유연성으로 반데르발스나 극성기에 의한 점착력이 아닌 점착제 층의 물리적 변형으로 인한 접착 표면의 증가에서 오는 미세한 점착력 때문으로 추정된다. 또한 비교예 1의 경우 이와 같은 낮은 점착력으로 인하여 밀봉 수지 봉지 공정에서 심각한 수지 누출 문제를 일으켰고, 리드프레임 표면이 밀봉 수지로 오염이 된 것을 확인하였다. 디테이핑 후에 남아있는 리드프레임 패턴의 자국을 검사해보면 다이나 랜드부 자국 주위로 눌려서 점착제가 뭉게진 것을 확인할 수 있었는데, 이것은 상대적으로 무른 비교예 1의 점착제 층이 밀봉 수지 공정 동안 고온 고압의 수지 흐름으로 인해 변형이 되면서 수지 누출이 용이하게 되었기 때문으로 추정된다.
비교예 2의 경우에는 STS 302 재질에 대하여 상온에서의 점착력이 없었으나, 공정 간 점착제의 반대층이 장비에 부착되어 작업성의 저하가 발생하였다. 이는 충분히 경화가 되지 않은 층이 공정 동안 받게 되는 열에 의하여 점착력이 발현되어 상기의 문제가 발생하게 되는 것으로 추정된다.
이상에서 본 발명은 상기의 실시예 및 비교예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정된 사항은 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 점착제층과 상기 점착제층 상에 도포된 점착력을 가지지 않는 층을 포함하는 전자부품 제조용 점착테이프에 있어서, 상기 점착제층 및 상기 점착력을 가지지 않는 층은 페녹시 수지, 열경화제, 에너지선 경화형 아크릴 수지 및 광개시제를 포함하는 조성물로 이루어지고, 상기 점착제층과 상기 점착력을 가지지 않는 층의 조성물의 성분비가 다른 것을 특징으로 하는 전자부품 제조용 점착테이프.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 페녹시 수지는 중량평균 분자량이 1,000 내지 500,000 인 것을 특징으로 하는 전자부품 제조용 점착테이프.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 점착제층 및 상기 점착력을 가지지 않는 층의 유리전이온도가 80 내지 150℃ 인 것을 특징으로 하는 전자부품 제조용 점착테이프.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지는 적어도 하나 이상의 탄소 이중결합을 분자 내에 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전자부품 제조용 점착테이프.
  5. 제 1항에 있어서 상기 점착제층은 상기 페녹시 수지 100 중량부 대비, 상기 열경화제 5 내지 20 중량부, 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 5 내지 30 중량부 및 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 100 중량부 대비 상기 광개시제 0.5 내지 10 중량부를 포함하며,
    상기 점착력을 가지지 않는 층은 상기 페녹시 수지 100 중량부 대비, 상기 열경화제 20초과 내지 40 중량부, 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 20 내지 40 중량부 및 상기 에너지선 경화형 아크릴 수지 100 중량부 대비 상기 광개시제 0.5 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품 제조용 점착테이프.
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