KR20140011906A

KR20140011906A - 고전압에서 전기적 신뢰성이 향상된 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 패키지용 접착 테이프

Info

Publication number: KR20140011906A
Application number: KR1020120144111A
Authority: KR
Inventors: 홍승우; 최성환; 김성진; 김연수
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-01-29
Also published as: KR101395322B1; JP2014019869A; TWI500734B; JP5799056B2; CN103571412B; CN103571412A; TW201404857A

Abstract

본 발명은 고전압에서 전기적 신뢰성이 향상된 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 패키지용 접착 테이프에 관한 것이다.
본 발명의 접착제 조성물은 에폭시 기재수지에 가교밀도를 높여 경화 네트워크의 파괴인성을 높일 수 있도록 최적의 에폭시 경화제를 함유함으로써, 30V 이상의 고전압에서 전기적 신뢰성을 확보하고, 경화 네트워크 내에 분자간 엉킴이 강하여 200℃ 이상의 온도에서 우수한 고온 접착력 물성을 충족한다. 이에, 본 발명의 접착제 조성물은 와이어 본딩 또는 솔더링 등의 200℃ 이상의 고온 공정을 수반하는 반도체 패키지 분야에 유용한 접착 테이프로 유용하며, 엘리베이터나 자동차 반도체 패키지 등의 고전압을 인가하는 분야에도 유용하게 활용될 수 있다.

Description

고전압에서 전기적 신뢰성이 향상된 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 패키지용 접착 테이프{ADHESIVE COMPOSITION HAVING IMPROVED RELIABILITY AT HIGH VOLTAGE CONDITION AND ADHESIVE TAPE FOR SEMICONDUCTOR PACKAGING USING THE SAME}

본 발명은 고전압에서 전기적 신뢰성이 향상된 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 패키지용 접착 테이프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시 기재수지에 가교밀도를 높여 경화 네트워크의 파괴인성을 높일 수 있도록 최적의 에폭시 경화제를 함유함으로써, 30V 이상의 고전압에서 전기적 신뢰성을 확보하고, 경화 네트워크 내에 분자간 엉킴이 강하여 200℃ 이상의 온도에서도 고온 접착력이 우수한 접착제 조성물 및 이를 이용한 반도체 패키지용 접착 테이프에 관한 것이다.

반도체 실장용 리드프레임은 폭, 두께, 길이, 반도체 패키지 영역의 면적, 리드의 길이, 칩 탑재판의 면적 등에 따라, 여러 가지 형태로 제작되고 있다. 상기 리드프레임의 전형적인 구성은 리드프레임 몸체부, 상기 몸체부로부터 연장된 아웃터 리드, 상기 아웃터 리드로부터 내측으로 연장된 인너 리드, 상기 인너 리드의 내부 중심에 위치하여 그 상부면에 반도체 칩이 탑재되는 칩 탑재판(die pad) 및 상기 칩 탑재판에 연결된 타이바로 이루어진다.

이러한 리드프레임의 형태는 최근 효율적인 반도체 집적과 패키지 공정 비용 절감 추세에 따라 더욱 다양화한 구조의 반도체 패키지 형태로 변화된다.

그러나 다양한 패키지 구조에 따른 다양한 리드프레임의 형태에도 불구하고 통상 상기 리드프레임의 리드는 미세한 두께로 되어 있기 때문에, 와이어 본딩 등의 각 공정을 거치거나, 이외에도 기타 외부요인에 의한 흔들림에도 쉽게 전기적 연결 불량이 발생된다. 따라서 리드락 테이프를 부착시켜 리드를 견고하게 고정시킬 필요가 있다.

리드프레임과 리드락 테이프를 접착하는 공정으로부터 와이어 본딩으로 반도체 칩과 리드프레임 간의 배선을 형성하는 과정을 간단히 요약하자면 다음과 같다. 첫 번째 공정으로 리드락 테이프가 타발을 통하여 재단되고 타발 직후 0.1초 내지 1.0초 동안 130 내지 260℃의 압착온도로 리드프레임에 부착된다.

이어, 두 번째 공정은 다이 어태치 필름(Die attach film)을 이용하여 상기 리드락 테이프가 부착된 리드프레임의 칩 탑재판 위에 반도체 칩이 접착된다.

이후 세 번째 공정으로서, 상기 반도체 칩과 상기 리드프레임을 부착하고 있는 상기 다이 어태치 필름을 경화하기 위하여 통상 130 내지 180℃의 온도에서 5분 내지 90분 정도 열처리를 수행한다.

마지막으로 네 번째 공정으로 상기 열처리 과정을 거친 리드프레임 조립체는 와이어 본딩을 통하여 반도체 칩과 리드프레임 간에 배선이 완성된다. 이때, 상기 와이어 본딩은 통상 200 내지 260℃의 고온에서 진행한다.

상기 리드락 테이프는 순간적인 열과 압력을 통하여 리드프레임에 부착되는 반면, 200℃ 이상의 높은 온도에서 진행하는 와이어 본딩 공정에서 상기 리드를 고정 해야 하기 때문에 통상 반경화(B-stage) 상태의 제품이며, 순간적인 열과 압력을 가하여 리드프레임에 부착한 후 130 내지 180℃ 열 처리를 거쳐 경화상태(C-stage)에 이르도록 설계된다.

그러나 상기 리드프레임의 리드는 리드락 테이프가 부착되어 있음에도 불구하고, 와이어 본딩시 고온에 의해 리드락 테이프의 접착제 부분이 고무화 상태(rubbery-state)가 되면서 리드의 움직임(lead-shift)에 대한 저항성이 낮아진다.

이에, 리드의 움직임으로 인한 전기적 연결의 불량이 초래되며, 이러한 문제점은 리드 폭이 미세한 리드프레임의 경우 발생 가능성은 더욱 증가된다.

일반적으로 상기 리드프레임 조립체에 에폭시 몰드 컴파운드(epoxy mold compound, EMC)를 도포하여 패키지를 완성한 후에는 동작을 위하여 전압을 인가하게 되는데 구리 재질의 리드프레임일 경우, 리드 사이의 절연 신뢰성이 중요한 이슈로 작용하는데, 경우에 따라 전기적 쇼트(short)가 발생되기 때문이다.

상기 전기적 쇼트가 발생되는 메커니즘을 설명하면, 리드에서 구리 이온이 먼저 용출되고, 이어서 리드프레임 패키지에 인가된 전압이 추진력으로 작용되어 상기 석출된 구리 이온이 다른 리드 쪽으로 이동(migration)되도록 한다.

이때, 다른 리드에 도달하게 된 구리 이온은 구리로 석출되고, 다시 석출된 구리가 모여서 덴드라이트(dendrite)로 성장하게 된다.

최종적으로 상기 덴드라이트가 다른 리드까지 도달하게 되면, 리드간 구리로 통전되어 쇼트가 발생된다.

즉, 최종적으로 인가된 전압이 구리 이온을 이동시키는 추진력으로 작용되어 쇼트가 발생되는데, 특히 엘리베이터나 자동차 반도체 패키지 등의 고전압을 인가하는 경우에 그 문제의 심각성은 더욱 부각된다.

이에, 대한민국 공개특허 제2006-104918호에서는 60V 이상의 고전압을 인가하더라도 배선 패턴 간에 마이그레이션의 발생에 의한 단락이 발생하지 않도록, 프린트 배선 기판의 표면에 유기 규소 화합물이 부착된 프린트 배선 기판을 개시하고 있으나, 절연 필름 표면에 도전성 금속으로 이루어지는 배선 패턴이 형성되어 있어, 와이어 본딩 공정시 리드 움직임에 대한 저항성이 크다. 따라서, 리드프레임 조립체를 완성하였을 때 고압에서도 절연 신뢰성 및 고온 접착력을 확보할 수 있는 접착제 조성물이 요구된다.

그러나, 일반적으로 리드 움직임을 막기 위한 고온 접착력과 절연 신뢰성은 양립하기가 힘들다.

즉, 고온 접착력과 절연 신뢰성 향상을 위하여 분자량이 작은 열경화성 수지를 사용함으로써, 반응속도를 높이고, 당량이 작은 열경화성 수지 사용으로 인한 가교밀도를 향상시킬 수 있어 유리하다. 그러나, 당량이 작은 열경화성 수지만으로 형성된 경화 네트워크는 쉽게 깨지는 성질(brittleness)로 인하여 고온에서의 접착력이 취약하다.

이에, 본 발명자들은 종래 문제점을 개선하고자 노력한 결과, 에폭시 기재수지를 기반으로 하는 열경화성 망상구조(network)에 특정의 에폭시 경화제를 함유하여 가교밀도를 높여 전기적 신뢰성을 강화하고, 경화 네트워크의 파괴인성을 높여 고온에서 접착제의 유동성을 개선하는 접착제 조성물을 제공하고 이를 이용한 반도체 패키지용 접착 테이프는 와이어 본딩 공정 시 리드의 움직임(lead-shift)에 대한 저항성이 크며 더불어 리드프레임 조립체를 완성하였을 때 고전압에서 절연 신뢰성 및 고온 접착력을 동시에 충족할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 와이어 본딩 공정에서 리드의 움직임(lead-shift)에 대한 저항성이 크며 리드프레임 조립체를 완성하였을 때 고전압에서도 절연 신뢰성 및 고온 접착력이 확보된 접착제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 에폭시 기재수지에, 가교밀도를 높여 경화 네트워크의 파괴인성을 높일 수 있도록 상기 에폭시 수지와 경화반응하는 에폭시 경화제를 함유한 접착제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 접착제 조성물을 이용한 반도체 패키지용 접착 테이프를 제공하는 것이다.

본 발명은 (a) 에폭시 기재수지 100 중량부, (b) 다관능성 페놀계 수지를 포함하는 제1에폭시 경화제 30 내지 100 중량부, (c) 아민계 에폭시 경화제 또는 언하이드라이드계 에폭시 경화제에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태를 포함하는 제2에폭시 경화제 20 내지 250 중량부, (d) 경화촉진제 0.1 내지 10 중량부 및 (e) 열가소성 수지로 이루어진 개질제 30 내지 150 중량부를 포함하는 접착제 조성물을 제공한다.

본 발명의 접착제 조성물에서, 상기 성분(b)의 제1에폭시 경화제 및 성분(c)의 제2에폭시 경화제는 에폭시와의 반응 당량이 300이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 성분(b)의 제1에폭시 경화제 및/또는 성분(c)의 제2에폭시 경화제가 수평균분자량 기준으로 분자량이 3,000 이상인 것이 바람직하다.

이때, 본 발명의 접착제 조성물에서, 상기 성분(b) 및 성분(c)의 요건을 충족하는 것으로서, 성분(b)의 다관능성 페놀계 수지는 분자 내 페놀성 수산기를 2개 이상 가지며, 상기 수산기 당량이 100 내지 300인 것을 사용하며, 상기 성분(c)의 언하이드라이드계 에폭시 경화제는 비닐아세테이트-말레익언하이드라이드 공중합체 또는 스타이렌-말레익언하이드라이드 공중합체를 사용한다.

본 발명의 접착제 조성물에서, 상기 성분(e)의 열가소성 수지는 폴리에스테르 폴리올, 아크릴 러버 에폭시 레진 희석 아크릴 러버, 코어쉘 러버, 카복시 말단 부타디엔 니트릴, 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌, 폴리메틸 실록산 및 페녹시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태를 사용한다.

또한, 본 발명의 접착제 조성물에는 (f) 불소계 계면활성제 0.001 내지 1 중량부가 더 함유할 수 있다.

본 발명의 접착제 조성물의 바니쉬는 상기 조성이 유기용매 내 고형분 함량 10 내지 50중량%로 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명은 접착제 조성물을 이용한 용도로서 반도체 패키지용 접착 테이프를 제공한다.

바람직한 제1실시형태로서, 기재필름 상에, 상기 접착제 조성물로 형성된 접착제층으로 이루어진 리드락 테이프를 제공한다.

또한, 바람직한 제2실시형태로서, 이형필름 상에, 상기 접착제 조성물로 형성된 접착제층으로 이루어진 양면 테이프를 제공한다.

본 발명의 반도체 패키지용 접착 테이프는 상기 접착제층이 20㎛ 두께로 제작될 때, (a) 30V이상의 고전압 절연 신뢰성 평가(Highly Accelerated Stress Test)시 500 시간 이상 쇼트 저항성이 유지되는 절연성 및 (b) 인쇄회로 기판용 동박의 매트면과 접착 후 200℃ 이상의 온도에서 180°각도로 박리할 때 1.0 내지 2.5N/cm 이상의 고온 접착력을 충족하는 터프니스를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 접착제 조성물은 에폭시 기재수지에, 가교밀도를 높여 경화 네트워크의 파괴인성을 높일 수 있도록 최적의 에폭시 경화제를 함유함으로써, 30V 이상의 고전압에서 전기적 신뢰성을 확보하고, 200℃ 이상의 온도에서도 고온 접착력이 우수한 접착제 조성물을 제공할 수 있다.

나아가 본 발명의 고온 접착력과 고전압에서 절연 신뢰성이 향상된 접착제 조성물은 반도체 패키지용 접착 테이프에 적합하므로, 이를 이용하여 리드락 접착 테이프 또는 양면 접착 테이프를 제공할 수 있다.

이에, 본 발명의 리드락 접착 테이프 또는 양면 접착 테이프는 와이어 본딩 공정시 리드의 움직임(lead-shift)에 대한 저항성이 크며 리드프레임 조립체를 완성하였을 때 고압에서도 절연 신뢰성 및 고온 접착력을 충족한다.

도 1은 본 발명의 리드락 테이프에 대한 고전압 절연 신뢰성을 평가하기 위한 폴리이미드 필름 상에 구리 회로가 형성된 테스트 쿠폰을 도시한 것이고,
도 2는 도 1의 테스트 쿠폰의 구리회로상에 리드락 테이프를 접착제 방향으로 열접착한 시료제작을 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 리드락 테이프의 고전압 절연 신뢰성 평가결과이고,
도 4는 본 발명의 리드락 테이프의 고전압 절연 신뢰성 평가 이후 시료의 회로부를 현미경으로 관찰한 결과이고,
도 5는 본 발명의 리드락 테이프의 고온 신뢰성 평가를 위한 고온에서 터프니스 측정방법을 도시한 것이다.

본 발명은 (a) 에폭시 기재수지 100 중량부,

(b) 다관능성 페놀계 수지를 포함하는 제1에폭시 경화제 30 내지 100 중량부,

(c) 아민계 에폭시 경화제 또는 언하이드라이드계 에폭시 경화제에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태를 포함하는 제2에폭시 경화제 20 내지 250 중량부,

(d) 경화촉진제 0.1 내지 10 중량부 및

(e) 열가소성 수지로 이루어진 개질제 30 내지 150 중량부를 포함하는 접착제 조성물을 제공한다.

본 발명의 접착제 조성물은 에폭시 기재수지에, 가교밀도를 높여 경화 네트워크의 파괴인성을 높일 수 있도록, 상기 에폭시 기재수지와 경화반응하는 경화제로서, 에폭시 반응 당량이 300 이하이고, 높은 분자량을 가지는 특정의 에폭시 경화제를 함유함으로써, 반경화 상태(B-stage)의 가교밀도를 높이는 한편 얻어진 경화 네트워크의 브리틀니스를 개선하여 파괴인성(fracture toughness)을 높인다.

또한, 이러한 경화 네트워크에 열가소성 수지를 추가 도입하여 상기 경화 네트워크에 터프니스를 부여하거나 당량이 큰 열경화성 수지에 의해 고온에서 접착제의 유동성을 조절할 수 있다.

이하, 본 발명의 접착제 조성물을 성분별로 상세히 설명한다.

본 발명의 접착제 조성물에서 성분(a)의 에폭시 기재수지는 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 분자량 200이상의 지방족, 지환족, 방향족계의 환상 또는 선상의 주쇄를 갖는 분자로서 1분자 내에 2개 이상의 글리시딜기를 가지는 2가 이상의 에폭시 수지를 사용한다.

그의 일례로는 분자량 300 이상의 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시, 지환족 에폭시 수지, 지환족 쇄상 에폭시 수지, 페놀노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지, 플로렌계 에폭시 수지, 이미드계 에폭시 수지 등과 같은 단일 주쇄에 글리시딜기를 갖는 에폭시 수지와 에피할로 히드린 변성 에폭시 수지, 아크릴 변성 에폭시 수지, 비닐 변성 에폭시 수지, 엘라스토머 변성 에폭시 수지, 아민 변성 에폭시 수지 등과 같은 주쇄에 다른 물성의 수지 또는 러버를 반응시켜 얻어낸 에폭시 수지이다.

이때, 에폭시 기재수지는 경화 후의 유리전이온도, 기계적 강도를 확보하기 위하여 당량이 470 이하인 것이 바람직하며, 300이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 에폭시 기재수지로서, 경화물의 바람직한 물성 등의 관점에서 방향족계 에폭시 수지가 바람직하다.

본 발명에 있어서 방향족계 에폭시 수지란 분자 내에서 방향환 골격을 갖는 에폭시 수지를 의미하며, 따라서, 성분(a)는 1분자 중에 2개 이상의 에폭시 그룹을 가지며, 당량이 470이하인 방향족계 에폭시 수지를 사용한다. 또한, 상기 에폭시 수지는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 성분(b)는 제1에폭시 경화제로서, 1 분자 중에 페놀성 수산기를 2개 이상 가지는 페놀 수지가 바람직하며, 수산기 당량이 100 내지 300인 다관능성 페놀 수지를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 페놀 수지의 수산기 당량이 100 미만이면, 에폭시 기재수지와의 경화물의 브리틀한 성질 때문에 반도체 패키지의 완충 특성이 저하되며, 수산기 당량이 300을 초과하면, 가교 밀도가 저하되어 조성물의 고전압에서의 절연 신뢰성 및 내열성이 저하될 수 있다.

이에, 성분(b)의 제1에폭시 경화제로서, 바람직한 다관능성 페놀 수지는 비페닐 타입 페놀 수지, 자일록 노볼락 수지, 비스페놀 F 노볼락 수지, 비스페놀 F 수지, 비스페놀 A 수지, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 A 노볼락 수지, 페놀 아랄킬 수지, 멀티펑션 노볼락수지, 디시클로펜타디엔 페놀 노볼락 수지, 아미노 트리아진 페놀 노볼락 수지 및 폴리부타디엔 페놀 노볼락 수지 로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2종 이상의 혼합형태가 가능하다.

또한, 본 발명의 접착제 조성물이 200℃ 이상의 고온에서 접착력을 유지하기 위한 목적을 달성하기 위하여, 상기 다관능성 페놀 수지는 수평균분자량 기준 3,000 이상의 분자량을 갖는 성분을 사용한다. 이때, 상기 분자량이 3,000 이상의 고분자는 고분자 사슬간의 엉킴을 유도하여, 200℃ 이상에서 접착력을 충분히 유지할 수 있다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 상기 요건을 충족하는 다관능성 페놀 수지로서 모멘티브사(미국)의 SD-1508 페놀 수지 제품인 비스페놀A 노볼락 페놀 수지를 사용하고 있으나, 상기 요건을 충족하는 것이라면 상용제품 또는 합성화합물을 적용할 수 있다.

본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 성분(b)의 다관능성 페놀 수지는 통상 에폭시 경화제로서 작용할 경우 에폭시 관능기 대비 페놀 수산기가 당량비로 1:1.2 내지 1:0.6 사이에서 조정되는 것이 일반적이나, 본 발명에서는 추가로 제2에폭시 경화제인 성분(c)를 이용하기 때문에 반경화 상태의 가교밀도를 높이기 위해서는 페놀에 의한 경화 반응을 제한하기 위하여 페놀 수지의 사용량을 낮춰 조절하는 것이 바람직하다.

이에, 당량비를 1:0.6 이하로 조절하는 것이 바람직하며, 중량 비율의 관점에서 상기 성분(a)의 에폭시 기재수지 100 중량부 대하여, 성분(b)의 제1에폭시 경화제인 다관능성 페놀 수지는 30 내지 100 중량부가 함유되는 것이 바람직하다. 이때, 다관능성 페놀 수지의 함량이 30 중량부 미만으로 함유되면, 에폭시 수지 또는 경화제의 미반응물이 전체 접착제 조성물에 잔존하게 되어 가교 밀도가 낮아지고, 100 중량부를 초과하여 함유되면, 접착제 조성물에 의도하는 경화반응 및 분해반응 이외에 다른 부 반응이 일어날 수 있다.

본 발명의 접착제 조성물에 있어서, 성분(c)는 제2에폭시 경화제로서, 상기 성분(a)의 에폭시 관능기와의 경화 반응이 가능한 공지의 에폭시 경화제라면 제한없이 사용될 수 있다. 이에 바람직하게는 아민계 경화제 또는 언하이드라이드계 경화제를 사용할 수 있다.

바람직하게는 언하이드라이드계 경화제를 사용하는 것으로서, 상기 언하이드라이드계 경화제는 당해 업계에서 리드락 테이프의 기재필름으로 이용하는 폴리이미드(PI) 필름과의 계면 접착력이 높으며, 본 발명의 조성물의 용도 중의 하나인 리드락 테이프의 접착제로 사용하였을 때 반응 개시온도가 높아 경시 변화에 덜 민감하고 절연성이 우수하다.

다만, 언하이드라이드계 경화제는 경화 개시온도는 높고 경화 반응속도가 느리나, 본 발명의 접착제 조성물 중 성분(d) 경화촉진제의 작용으로 인해 경화반응 속도를 높일 수 있다.

따라서, 성분(d)의 경화촉진제를 투입하여 경화 온도 및 속도를 조절할 수 있다. 언하이드라이드계 경화제는 포트 라이프(pot life)가 긴 것이 바람직하며, 그의 바람직한 일례로는 메틸헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(methylhexahydrophthalic anhydride), 메틸테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드(methyltetrahydrophthalic anhydride), 벤젠테트라카복실릭 언하이드라이드(1,2,4,5-Benzenetetracarboxylic anhydride), 벤조페논 테트라카복실릭 디언하이드라이드(benzophenone tetracarboxylic dianhydride) 및 프탈릭 언하이드라이드(phthalic anhydride)로 이루어진 군에서 선택 사용할 수 있다.

본 발명의 접착제 조성물 중 성분(c)의 제2에폭시 경화제 역시 성분(b)의 다관능성 페놀 수지와 동일한 비율로, 고온에서 높은 접착력을 유지하기 위하여, 수평균분자량 기준으로 3,000이상의 분자량을 가지는 성분을 사용한다.

일반적으로 수평균분자량 3,000 이상의 에폭시 경화제는 상기 예시된 단분자 에폭시 경화제와 달리, 다른 고분자와의 공중합을 통하여 분자량을 높여야 한다.

이에, 본 발명의 수평균분자량 3,000이상의 분자량을 가지는 언하이드라이드계 에폭시 경화제를 충족하는 바람직한 일례로는 비닐아세테이트-말레익언하이드라이드(vinyl acetate-maleic anhydride) 공중합체 또는 스타이렌-말레익언하이드라이드(styrene-maleic anhydride) 공중합체에서 선택 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.

더욱 바람직하게는 스타이렌-말레익언하이드라이드 공중합체가 제2에폭시 경화제로서 사용되는데, 비슷한 분자량을 가진 경화제 중에서도 부피가 큰 측쇄 구조를 갖는 고분자 사슬의 입체 장애(steric hindrance) 효과로 인하여 사슬간 얽힘을 잘 형성함으로써, 고온에서의 접착제 유동성을 제어하는 데에 효과 적이기 때문에 큰 부피의 측쇄를 갖는 스타이렌-말레익언하이드라이드 공중합체가 제2에폭시 경화제로서 바람직하다.

본 발명의 접착제 조성물 중 성분(c)의 제2에폭시 경화제로서 아민계 경화제로는 폴리에틸렌아민 또는 폴리에테르아민에서 선택되는 것이 바람직하며, 전술한 언하이드라이드계 경화제와의 혼합형태로 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 접착제 조성물 중 성분(c)의 제2에폭시 경화제의 함량은 성분(a)인 에폭시 수지 100 중량부 대하여, 20 내지 250 중량부가 함유되는 것이 바람직하다. 이때, 제2에폭시 경화제의 함량이 20 중량부 미만이면, 에폭시 수지 또는 경화제의 미반응물이 전체 접착제 조성물에 잔존하게 되어 가교 밀도가 낮아지거나, 250 중량부를 초과하면, 접착제 조성물에 의도하는 경화반응 및 분해반응 이외에 다른 부 반응이 일어날 수 있다.

본 발명의 접착제 조성물 중 성분(d)는 경화촉진제로서, 상기 성분(b)의 제1에폭시 경화제 및 성분(c)의 제2에폭시 경화제 성분과 성분(a)의 에폭시 기재수지와의 경화속도를 높이기 위하여 사용된다.

이에, 성분(d)의 경화촉진제를 함유함으로써, 본 발명의 접착제 조성물이 리드락 테이프와 같은 반도체 패키지용 접착 테이프로 사용될 때, 인쇄회로 기판이나 전자 부품 조립체에 부착시 경화공정에 필요한 소요시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 경화촉진제는 100℃ 이하의 온도에서는 경화 촉진 작용이 억제되어, 접착제의 포트 라이프에는 악영향을 주지 않으면서 100℃ 이상의 온도에서는 경화반응을 빠르게 촉진하여 가교 밀도를 향상시키는 것이 바람직하다.

이에, 바람직한 경화촉진제로는 트리페닐포스핀(triphenylphosphine) 등의 유기 포스핀계 화합물, 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole)등의 이미다졸계 화합물, 3차 아민(tertiary amine) 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 성분(d)의 경화촉진제의 바람직한 함량은 성분(a)의 에폭시 기재수지 100 중량부에 대하여0.1 내지 10 중량부를 함유한다. 이때, 상기 경화촉진제의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 경화반응의 촉진효과를 기대하기 어려우며, 10 중량부를 초과하면, 제조 공정 중에 경화반응이 급속한 속도로 일어나게 되어 필요 이상으로 딱딱한 접착제층이 생성되어, 가접(假接)에 필요한 태키성을 얻기가 어렵고 경시 안정성에도 악영향을 준다.

본 발명의 접착제 조성물 중 성분(e)는 열가소성 수지로 이루어진 개질제로서, 에폭시 수지의 부서지기 쉬운(brittle) 성질을 개선하여 파괴인성(fracture toughness)을 높이고 내부응력(internal stress)을 완화하는 기능을 한다.

본 발명의 접착제 조성물 중 성분(e)의 바람직한 함량은 성분(a)의 에폭시 기재수지 100 중량부에 대하여, 30 내지 150 중량부를 함유하는 것이다. 이때, 개질제의 함량이 30 중량부 미만이면, 파괴인성을 높이고 내부응력을 완화하고자 하는 목적을 구현하기에 불리하고, 150 중량부를 초과하면, 접착제 조성물 내에 경화성 성분의 함량이 지나치게 줄어들어 경화 후 기계적 신뢰성 및 전기적 신뢰성이 저하될 수 있다.

상기 성분(e)의 개질제로서 사용되는 열가소성 수지는 폴리에스테르 폴리올, 아크릴 러버 에폭시 레진 희석 아크릴 러버(acrylic rubber dispersed in epoxy resins), 코어쉘 러버(core shell rubber), 카복시 말단 부타디엔 니트릴 러버 (carboxy terminated butadiene nitrile: CTBN), 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌(acrylonitrile-butadiene-styrene), 폴리메틸 실록산(polymethyl siloxane), 페녹시 수지(phenoxy resin) 등에서 선택 사용할 수 있으며, 다른 접착제 성분의 성상에 따라 선택될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 접착제 조성물이 반도체 패키지용 접착 테이프로 사용될 경우, 그 부착 부위가 유연성이 요구되므로, 폴리에스테르 폴리올 또는 카복시 말단 부타디엔 니트릴 러버(CTBN)가 사용된다.

또한, 본 발명의 목적에 따라 고온에서 강한 접착 특성이 요구되므로, 유리전이 온도가 상대적으로 높고 에폭시 수지와 상용성이 좋은 페녹시 수지가 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 상기 폴리에스테르 폴리올 또는 카복시 말단 부타디엔 니트릴 러버를 상기 페녹시 수지와 혼합 사용할 수 있다.

코어쉘 러버 입자는 입자구조가 코어(core) 층과 쉘(shell) 층을 가지는 고무(Rubber) 입자로서, 예를 들면 외측의 쉘 층이 유리상 폴리머(polymer)이고 내측의 코어 층이 고무 모양 폴리머로 구성되는 2층 구조 또는 외측의 쉘 층이 유리상 폴리머, 중간층이 고무 모양 폴리머, 코어 층이 유리상 폴리머로 구성되는 3층 구조의 것이다. 이때, 유리상 폴리머는 메타크릴산 메틸(methyl methacrylate)의 중합물이며, 고무 모양 폴리머는 뷰틸 아크릴레이트(butyl acrylate) 중합물로 구성된다.

본 발명의 접착제 조성물은 상기 조성 성분 이외에, 계면활성제, 밀착성 부여제(coupling agent), 무기 필러 등의 첨가제를 더 함유할 수 있다. 이때, 상기 첨가제는 성분(a)의 에폭시 기재수지 100 중량부에 대하여, 불소계 계면활성제 0.001 내지 1중량부 이내로 함유된다.

특히, 계면활성제는 기재필름에 적당한 코팅 성능을 부여하기 위하여 사용될 수 있으며, 바람직한 예로는 유기 아크릴 폴리머(organic acryl polymer), 폴리올(polyol) 등의 고분자계 실록산(siloxane) 또는 3M 사의 FC-4430과 같은 불소계 화합물을 사용한다.

본 발명의 접착제 조성물의 바니쉬는 이상의 성분을 유기용매 내 고형분 함량을10 내지 50중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 이때, 고형분 함량이 10중량% 미만이면, 건조공정에서 잔류 유기용매를 제거하기 힘들고, 50중량%를 초과하면, 상기 접착제 조성물간에 충분한 상용성을 확보하기가 어렵다.

이상의 조성을 특징으로 하는 본 발명의 접착제 조성물은 반경화 상태에서도 높은 가교밀도를 형성하여 30V 이상의 고전압에서도 절연성이 우수하며, 경화 네트워크 내에 분자간 엉킴이 강하여 200℃ 이상의 고온에서도 높은 접착력이 유지된다.

나아가, 본 발명은 상기 접착제 조성물을 이용하여 와이어 본딩(wire bonding), 솔더링(soldering) 등 200℃ 이상의 고온 공정을 수반하는 반도체 패키지 분야에 활용될 수 있는 반도체 패키지용 접착 테이프를 제공한다.

본 발명의 반도체 패키지용 접착 테이프는 반도체 패키지 조립체 내에서 조립체 구성 부품간의 접합, 충진 및 절연층 역할을 하며, 그때 접착면이 양면 또는 단면일 것이다.

상기 접착면은 그것의 형성 직후부터 반도체 패키지 공정에 적용하기 전까지 외기나 물리적인 손상으로부터 보호할 필요가 있다. 그러므로 일반적으로 상기 접착면 위에 보호필름을 더 적층할 수 있으며, 이때, 보호필름은 박리 특성을 갖는 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리프로필렌 등의 폴리 올레핀; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 또는 박리지에서 선택하여 사용할 수 있다.

보호필름의 두께는 10 내지 150㎛가 바람직하며, 보호필름은 머드 공정 및 엠보스 공정 이외에 박리 공정으로 만족스럽게 처리할 수 있다. 상기 보호필름은 접착 공정 직전에 제거가 가능하다.

반도체 패키지용 접착 테이프의 바람직한 제1실시형태로서, 본 발명은 기재필름상에, 상기 접착제 조성물로부터 형성된 접착제층으로 이루어진 반도체 패키지용 리드락 테이프를 제공한다.

본 발명의 실시예에서는 리드락 테이프에 대한 물성평가를 실시한 결과, 우수한 상온 접착력을 보이며, 표 1의 레진 흐름성 평가에서 180∼230℃의 고온 조건에서 프레스(press)에 의해서도 접착제 레진 흐름성은 억제된 결과를 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 리드락 테이프에 대한 고전압 절연 신뢰성 평가(Highly Accelerated Stress Test, HAST)를 수행한 결과, 도 1 내지 도 3에서 제시된 바와 같이, 30V 이상의 고전압에서 시간별 저항을 측정한 결과, 실험조건 최대 500 시간까지 저항강하가 관찰되지 않으므로 고전압에서 전기적 쇼트 문제를 해소할 수 있다.

도 4는 상기 고전압 절연 신뢰성 평가를 마친 리드락 테이프 회로부를 현미경으로 관찰한 결과로서, 본 발명의 리드락 테이프는 구리회로상에 덴드라이트 생성이 관찰되지 않음으로써, 고전압에서의 절연성을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 리드락 테이프에 대한 고온 신뢰성을 측정한 결과, 슬립 저항성[표 2] 및 고온 접착력(박리강도)[표 3]의 우수한 결과를 확인함으로써, 본 발명의 접착제 조성물로부터 고온에서 유동성을 제어함으로써 충분한 터프니스를 확보하였음을 확인할 수 있다.

본 발명의 반도체 패키지용 접착 테이프의 바람직한 제1실시형태의 리드락 테이프에서, 기재필름은 폴리페닐렌설파이드 또는 폴리이미드를 포함하는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 전기 절연성과 물리적인 강성을 고려하여 폴리이미드(polyimide) 필름을 사용하는 것이 바람직하며, 이때, 폴리이미드 필름의 두께는 10 내지 150㎛가 바람직하다. 상기 기재필름은 머드 공정 및 코로나 공정 이외의 표면 처리 공정을 추가로 수행할 수 있다. 구체적으로 상기 기재필름 상에 본 발명의 접착제 조성물의 바니쉬를 도포하여 접착제층을 형성시킨 후, 건조하면, B-스테이지 상의 반도체 패키지용 접착 테이프를 제작할 수 있다. 이때, 접착제 조성물의 바니쉬를 수득하는 과정에서 여러 성분들의 블렌드가 쉽게 얻어지도록 유기용매를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 아세톤, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논 등의 케톤류, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트 등의 아세트산 에스테르류 및 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소를 포함하는 통상적인 용매 또는 다이클로로 메탄 등의 염소계 용매류 중의 하나 또는 이들 중의 두 가지 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 기재필름 상에 접착제 조성물의 바니쉬를 도포한 후 가열 건조와 에이징(aging)에 의하여, 상기 유기용매 및 흡습 등으로 발생할 수 있는 수분과 같은 휘발분을 제거한 접착제층을 형성할 수 있다. 상기에서 가열 건조라 함은 200℃ 이하, 더욱 바람직하게는 180℃ 이하에서 수행하는 고온건조 공정으로서, 본 가열을 통하여 상기 유기용매를 사용하는 경우 접착제 내의 유기용매를 휘발시킬 수 있다. 상기 에이징이라 함은 70℃이하, 더욱 바람직하게는 50℃ 이하에서 수행하는 저온건조 공정으로서, 본 에이징을 통하여 흡습으로 인해 발생할 수 있는 휘발분을 더욱 낮출 수 있다.

또한, 반도체 패키지용 접착 테이프의 바람직한 제2실시형태로서, 본 발명은 이형필름 상에, 상기 접착제 조성물로부터 형성된 접착제층으로 이루어진 반도체 패키지용 양면 테이프를 제공한다.

상기 반도체 패키지용 리드락 테이프와는 달리, 박리 특성을 갖는 이형필름(release film)을 기재필름으로 사용하며, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리프로필렌 등의 폴리 올레핀; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 또는 박리지(release paper)에서 선택하여 사용할 수 있다. 상기와 같은 양면 테이프의 경우 통상 100℃ 이하의 온도에서 5분 이하 동안 8MPa 이하의 압력을 가하여 기계적으로 압착한 후 상기 기재 필름으로 사용된 이형필름을 벗겨내어 이형필름과 밀착되어 있던 접착면을 활용하게 된다.

본 발명의 실시예에서는 리드락 테이프에 대한 물성만을 제시하고 있으나, 이는 접착제 조성물의 특성에 기인하는 것으로서, 본 발명의 반도체 패키지용도의 접착 테이프 일례인 양면 테이프 역시 상기 접착제 조성물을 채용하고 있으므로, 양면 테이프가 고전압에서의 우수한 절연성과 고온 접착력을 확보할 수 있음을 당연히 이해될 것이다.

즉, 본 발명의 반도체 패키지용 접착 테이프는 상기 접착제층이 20㎛ 두께로 제작될 때,

(a) 200㎛의 회로 및 비회로 간격(line and space)을 갖는 테스트 쿠폰을 사용하여, 30V이상의 고전압 절연 신뢰성 평가(Highly Accelerated Stress Test)시 상대습도85%, 130℃ 온도조건에서 500 시간 이상 쇼트 저항성이 유지되는 절연성 및

(b) 인쇄회로 기판용 동박의 매트면과 접착 후 200℃ 이상의 온도에서 180°각도로 박리할 때 1.0 내지 2.5N/cm 이상의 고온 접착력을 충족하는 터프니스를 동시에 충족한다.

또한, 본 발명의 반도체 패키지용 접착 테이프는 알루미늄 플레이트 상에 5mm 접합 후 200℃ 이상의 온도에서 180°각도로 당겨서 떼어낼 때 슬립저항성 20 내지 35N을 충족한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

이는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 접착제 조성물의 제조

성분(a) 에폭시 기재수지로서, 다이사이클로펜타다이엔 에폭시 수지(일본 일본화약사의 XD-1000) 100중량부에 대하여, 성분(b)의 제1에폭시 경화제로서, 비스페놀A 노볼락 페놀 수지(미국 모멘티브사의 SD1508, 수평균분자량 3100, 에폭시 당량 120) 50 중량부, 성분(c)의 제2에폭시 경화제로서, 스타이렌-말레익언하이드라이드(수평균분자량 4500, 에폭시 당량 260) 40중량부, 성분(d)의 경화촉진제로서, 2-메틸이미다졸 0.1중량부, 성분(e)의 열가소성 수지로 이루어진 개질제로서, 니트릴부타다이엔 러버 80 중량부 및 추가 첨가제로서, 성분(f)의 불소계 계면활성제(미국3M사의 FC4430) 0.1 중량부를 메틸에틸케톤 용매에 첨가하여, 상온 및 상압 조건에서 5시간 동안 교반하여, 전체 조성물에서 고형분의 농도가 28중량%인 접착제 조성물의 바니쉬를 제조하였다.

< 실시예 2> 접착제 조성물 제조

성분(a) 에폭시 기재수지로서, 비스페놀A 에폭시 수지(국도화학사의 KDS-8128) 100중량부에 대하여, 성분(b)의 제1에폭시 경화제로서, 페놀 노볼락 수지 (일본 명성화성사의 MEH-7500H, 수평균분자량 290, 에폭시 당량 97) 50 중량부, 성분(c)의 제2에폭시 경화제로서, 스타이렌-말레익언하이드라이드(수평균분자량 4500, 에폭시 반응 당량 260) 40중량부, 성분(d)의 경화촉진제로서, 2-메틸이미다졸(2-methyl imidazole) 0.1중량부, 성분(e)의 열가소성 수지로 이루어진 개질제로서, 니트릴부타다이엔 러버 70 중량부 및 페녹시(phenoxy) 수지 10 중량부 및 성분(f)의 불소계 계면활성제(미국3M사의 FC4430) 0.1 중량부를 메틸에틸케톤 용매에 첨가하여, 상온 및 상압 조건에서 5시간 동안 교반하여, 전체 조성물에서 고형분의 농도가 28중량%인 접착제 조성물의 바니쉬를 제조하였다.

< 실시예 3> 접착제 조성물 제조

성분(a) 에폭시 기재수지로서, 비스페놀A 에폭시 수지(국도화학사의 KDS-8128) 100중량부에 대하여, 성분(b)의 제1에폭시 경화제로서, 페놀 노볼락 수지 (일본 명성화성사의 MEH-7500H, 수평균분자량 290, 에폭시 당량 97) 60 중량부, 성분(c)의 제2에폭시 경화제로서, 폴리에테르아민(미국 헌츠만사의 T-5000) 및 스타이렌-말레익언하이드라이드(수평균분자량 4500, 에폭시 반응 당량 260)를 중량비로 1:1로 믹스한 혼합물 40중량부, 성분(d)의 경화촉진제로서, 2-메틸이미다졸(2-methyl imidazole) 0.1중량부, 성분(e)의 열가소성 수지로 이루어진 개질제로서, 니트릴부타다이엔 러버 70 중량부 및 페녹시(phenoxy) 수지 10 중량부 및 성분(f)의 불소계 계면활성제(미국3M사의 FC4430) 0.1 중량부를 메틸에틸케톤 용매에 첨가하여, 상온 및 상압 조건에서 5시간 동안 교반하여, 전체 조성물에서 고형분의 농도가 28중량%인 접착제 조성물의 바니쉬를 제조하였다.

< 비교예 1> 접착제 조성물 제조

성분(a) 에폭시 기재수지로서, 다이사이클로펜타다이엔 에폭시 수지(일본 일본화약사의 XD-1000) 100 중량부, 상기 성분에 대하여, 경화제 성분으로서 단분자인 디아미노디페닐 메탄(분자량 198.2, 에폭시 당량 49.6) 60 중량부를 사용하고, 성분(e)의 열가소성 수지로 이루어진 개질제로서, 니트릴부타다이엔 러버 100 중량부를 함유하며, 추가적으로 불소계 계면활성제(미국3M사의 FC4430) 0.1 중량부를 메틸에틸케톤 용매에 첨가하여, 상온 및 상압 조건에서 5시간 동안 교반하여, 전체 조성물에서 고형분의 농도가 28중량%인 접착제 조성물의 바니쉬를 제조하였다.

< 비교예 2> 접착제 조성물 제조

성분(a) 에폭시 기재수지로서, 다이사이클로펜타다이엔 에폭시 수지(일본 일본화약사의 XD-1000) 100 중량부, 상기 성분에 대하여, 성분(b)의 제1에폭시 경화제로서, 페놀 노볼락 수지(일본 명성화성사의 MEH-7500H, 수평균분자량 290, 에폭시 당량 97) 50 중량부, 성분(c)의 제2에폭시 경화제로서, 단분자인 프탈릭언하이드라이드(분자량 148.1, 에폭시 반응 당량 79.1) 60 중량부를 함유하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 성분 및 함량으로 접착제 조성물의 바니쉬를 제조하였다.

< 실시예 4> 리드락 테이프 제작

50㎛ 두께의 폴리이미드 기재필름상에, 상기 실시예 1에서 제조된 접착제 조성물을 20㎛ 두께로 도포한 후, 50℃에서 10분간 방치하였다. 그 후 170℃ 컨벡션 오븐에서 3분간 가열하여, 20㎛ 두께의 접착제층이 형성된 반도체 패키지용 리드락 테이프를 제작하였다.

< 실시예 5> 리드락 테이프 제작

50㎛ 두께의 폴리이미드 기재필름상에, 상기 실시예 2에서 제조된 접착제 조성물을 도포하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여, 20㎛ 두께의 접착제층이 형성된 반도체 패키지용 리드락 테이프를 제작하였다.

< 실시예 6> 리드락 테이프 제작

50㎛ 두께의 폴리이미드 기재필름상에, 상기 실시예 3에서 제조된 접착제 조성물을 도포하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여, 20㎛ 두께의 접착제층이 형성된 반도체 패키지용 리드락 테이프를 제작하였다.

< 비교예 3∼4> 리드락 테이프 제작

50㎛ 두께의 폴리이미드 기재필름상에, 상기 비교예 1 또는 비교예 2에서 제조된 접착제 조성물 각각을 도포하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 4와 동일하게 수행하여, 20㎛ 두께의 접착제층이 형성된 반도체 패키지용 리드락 테이프를 제작하였다.

< 실험예 1> 레진 흐름성 평가

상기 실시예 4∼6 및 비교예 3∼4에서 제조된 리드락 테이프를 1mm 두께의 알루미늄 플레이트 상에 붙이되, 상기 리드락 테이프를 10mm(가로)×100mm(세로) 크기로 재단한 뒤 접착제층이 1mm 두께의 알루미늄 플레이트를 향하도록 배치하여, 180℃, 210℃ 및 230℃의 온도에서 각각 1초 동안 8MPa의 압력을 가하여 압착하였다. 상기 압착 조건으로 시험샘플을 제작하여, 상기 리드락 테이프의 외부로 흘러나온 접착 성분의 폭을 측정하였다. 측정은 세로 방향으로 좌측과 우측 각각 5회씩 총 10회 측정하여 평균값을 구하였다.

상기 표 1의 레진 흐름성 평가결과로부터, 실시예 4∼6 및 비교예 3∼4에서 제작된 리드락 테이프 모두 프레스 온도가 상승함에 따라, 레진 흐름성이 증가하는 경향이 보였으나, 실시예 4∼6에서 제작된 리드락 테이프는 비교예 3∼4의 테이프보다 각 온도조건에서 레진 흐름성이 상대적으로 억제되었다.

< 실험예 2> 고전압 절연 신뢰성 평가( HAST : Highly Accelerated Stress Test )

상기 실시예 4∼6 및 비교예 3∼4에서 제작한 반도체 패키지용 리드락 테이프의 전기적 신뢰성 평가를 위하여, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 방법으로 고전압 절연 신뢰성 평가 테스트를 수행하였다.

도 1은 본 발명의 리드락 테이프의 전기적 신뢰성 평가를 위한 폴리이미드 필름상에 구리 회로가 형성된 테스트 쿠폰을 도시한 것으로서, 양끝에 접지 전극부가 위치한다. 상기 구리 회로 간 간격은 200㎛로 조절하였다.

도 2는 상기 도 1의 테스트 쿠폰의 구리 회로 상에 실시예 4∼6 및 비교예 3∼4에서 제작한 리드락 테이프를 열접착한 시료제작을 나타낸 것으로서, 접착제 방향이 상기 테스트 쿠폰의 구리회로를 덮도록 열 압착하였으며 압착 온도는 200℃, 압착시간 1초, 압력 8MPa로 조절하였다. 이후, 리드락 테이프가 부착된 테스트 쿠폰을 컨벡션 오븐을 이용하여 180℃에서 1시간 경화시켰다. 경화된 테스트 쿠폰은 전극부를 각각 양극과 음극에 접촉한 뒤 온도 130℃, 상대습도 85% 조건에서 30V의 전압을 인가하고, 시간 별 저항변화를 측정하였다.

도 3은 상기 리드락 테이프의 고전압 절연 신뢰성 평가결과를 나타낸 것으로서, 실시예 4∼6에서 제작된 리드락 테이프는 실험조건 최대 500시간까지 저항강하가 관찰되지 않았다. 그러나, 비교예 3∼4에서 제작된 리드락 테이프의 경우 모두 100 시간 이전에 저항강하가 관찰되었다.

도 4는 상기 리드락 테이프의 고전압 절연 신뢰성 평가를 마친 시료의 회로부를 현미경으로 관찰한 결과로서, 비교예 3∼4에서 제작된 리드락 테이프의 경우 덴드라이트가 자라나 반대 전극으로 도달하여 쇼트가 발생한 것이 확인되었으나, 실시예 4∼6에서 제작된 리드락 테이프의 경우는 깨끗한 전극표면이 관찰되어 덴트라이트가 생성되지 않았음을 확인하였다.

< 실험예 3> 고온 신뢰성 평가

실시예 4∼6 및 비교예 3∼4에서 제작한 리드락 테이프에 대한 고온 신뢰성을 하기와 같이 평가하였다.

도 5에 도시한 바와 같이, 기재필름(1) 상에 접착제층(3)이 형성된 구조의 실시예 4∼6 및 비교예 3∼4에서 제작한 리드락 테이프를 알루미늄 플레이트(2)에 접착시킨 후, 200℃의 온도에서 양 방향에서 당겨 슬립에 대한 저항성을 측정하여, 고온에서 터프니스(toughness)를 측정하였다.

상기와 같이 적층한 후, 프레스 상에서 180℃의 온도와 8MPa 압력조건에서 1초의 성형시간으로 압착하여 시험샘플을 제작하였다. 고온 챔버가 부착된 만능시험기(UTM)를 이용하여 분당 10℃의 속도로 200℃까지 승온한 뒤 화살표 방향으로 당기면 상기 시험샘플의 접착면 중 상대적으로 좁은 부착면이 슬립하고 최종적으로 분리된다. 샘플에 하중이 걸리는 시점부터 최종적으로 분리되는 시점까지의 시간과 분리될 때의 최대 하중을 기록하였다. 그 측정결과를 표 2에 나타내었다.

상기 표 2의 슬립 저항성 측정결과로부터, 실시예 4∼6 및 비교예 3∼4에서 제작된 리드락 테이프는 하중이 걸리는 시간은 동일하나, 슬립 후 분리될 때의 최대 하중은 실시예 4∼6에서 제작된 리드락 테이프들이 비교예 3∼4에서 제작된 리드락 테이프 대비, 10N 이상 높게 나타났다.

또한, 1/2Oz동박 상에, 실시예 4∼6 및 비교예 3∼4에서 제작된 리드락 테이프를 붙이되, 상기 테이프를 10mm(가로)×100mm(세로) 크기로 재단한 뒤 접착제층이 동박에 맞닿도록 배치하여, 180℃의 온도에서 각각 1초 동안 8MPa의 압력을 가하여 접착하였다. 상기와 같이 동박과 접착한 샘플을 고온 챔버가 부착된 만능시험기(UTM)를 이용하여 분당 10℃의 속도로 200℃까지 승온한 뒤 PI면을 잡아당기면서 그 박리 강도를 측정하였다. 그 측정결과를 표 3에 나타내었다.

또한 상기 표4의 박리강도 측정결과, 실시예 4∼6에서 제작된 리드락 테이프들이 비교예 3∼4에서 제작된 리드락 테이프 대비 4배 이상 높은 수치로 관찰됨으로써, 200℃ 이상에서의 우수한 고온 접착력을 확인하였다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 에폭시 기재수지에, 가교밀도를 높여 경화 네트워크의 파괴인성을 높일 수 있도록 최적의 에폭시 경화제를 함유하여 고전압에서 절연 신뢰성 및 고온에서 슬립 저항성과 접착력이 우수한 접착제 조성물을 제공하였다.

본 발명은 접착제 조성물을 이용하여, 고전압 상황에서 절연 성능을 가지면서도 리드프레임의 리드를 단단하게 고정할 수 있는 리드락 테이프를 제작할 수 있으며, 본 발명의 접착제 조성물을 통상 200℃ 이상의 고온 조립 공정을 포함하는 반도체 조립 공정에서 양면 접착제로 사용할 수 있다.

특히, 본 발명의 접착제 조성물이 반경화 상태에서도 높은 가교밀도를 형성하여 30V 이상의 고전압에서도 절연성이 우수하며, 경화 네트워크 내에 분자간 엉킴이 강하여 200℃ 이상의 고온에서도 높은 접착력이 유지됨으로써, 엘리베이터나 자동차 반도체 패키지 등의 고전압을 인가하는 경우에 유용하다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1: 폴리이미드 필름
2: 알루미늄 플레이트
3: 접착제층
4: 슬립하여 분리되는 부분

Claims

(a) 에폭시 기재수지 100 중량부,
(b) 다관능성 페놀계 수지를 포함하는 제1에폭시 경화제 30 내지 100 중량부,
(c) 아민계 에폭시 경화제 또는 언하이드라이드계 에폭시 경화제에서 선택되는 단독 또는 그 혼합형태를 포함하는 제2에폭시 경화제 20 내지 250 중량부,
(d) 경화촉진제 0.1 내지 10 중량부 및
(e) 열가소성 수지로 이루어진 개질제 30 내지 150 중량부를 포함하는 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 성분(b)의 제1에폭시 경화제 및 성분(c)의 제2에폭시 경화제가 에폭시와의 반응 당량이 300이하인 것을 특징으로 하는 상기 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 성분(b)의 제1에폭시 경화제 또는 성분(c)의 제2에폭시 경화제가 수평균분자량 기준으로 분자량이 3,000 이상인 것을 특징으로 하는 상기 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 성분(b)의 다관능성 페놀계 수지가 분자 내 페놀성 수산기를 2개 이상 가지며, 상기 수산기 당량이 100 내지 300인 것을 특징으로 하는 상기 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 성분(c)의 언하이드라이드계 에폭시 경화제가 비닐아세테이트-말레익언하이드라이드 공중합체 또는 스타이렌-말레익언하이드라이드 공중합체인 것을 특징으로 하는 상기 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 성분(e)의 열가소성 수지가 폴리에스테르 폴리올, 아크릴 러버 에폭시 레진 희석 아크릴 러버, 코어쉘 러버, 카복시 말단 부타디엔 니트릴, 아크릴로니트릴 부타디엔 스타이렌, 폴리메틸 실록산 및 페녹시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태인 것을 특징으로 하는 상기 접착제 조성물.
제1항에 있어서, (f) 불소계 계면활성제 0.001 내지 1 중량부가 더 함유되는 것을 특징으로 하는 상기 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 접착제 조성물의 바니쉬가 유기용매 내 고형분 함량 10 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 상기 접착제 조성물.
기재필름 상에,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 접착제 조성물로 형성된 접착제층으로 이루어진 리드락 테이프인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 접착 테이프.
이형필름 상에,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 접착제 조성물로 형성된 접착제층으로 이루어진 양면 테이프인 것을 특징으로 하는 반도체 패키지용 접착 테이프.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 접착제층이 20㎛ 두께 기준시,
(a) 30V이상의 고전압 절연 신뢰성 평가(Highly Accelerated Stress Test)시 500 시간 이상 쇼트 저항성이 유지되는 절연성 및
(b) 인쇄회로 기판용 동박의 매트면과 접착 후 200℃ 이상의 온도에서 180°각도로 박리할 때 1.0 내지 2.5N/cm 이상의 고온 접착력을 충족하는 터프니스를 가지는 것을 하는 상기 반도체 패키지용 접착 테이프.