KR20140084829A - 반도체용 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 - Google Patents

반도체용 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140084829A
KR20140084829A KR1020120154761A KR20120154761A KR20140084829A KR 20140084829 A KR20140084829 A KR 20140084829A KR 1020120154761 A KR1020120154761 A KR 1020120154761A KR 20120154761 A KR20120154761 A KR 20120154761A KR 20140084829 A KR20140084829 A KR 20140084829A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
adhesive film
semiconductor
adhesive
weight
film
Prior art date
Application number
KR1020120154761A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101549942B1 (ko
Inventor
송규석
김조균
박백성
임수미
최재원
Original Assignee
제일모직주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제일모직주식회사 filed Critical 제일모직주식회사
Priority to KR1020120154761A priority Critical patent/KR101549942B1/ko
Publication of KR20140084829A publication Critical patent/KR20140084829A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101549942B1 publication Critical patent/KR101549942B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • C09J7/35Heat-activated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J133/00Adhesives based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C09J7/22Plastics; Metallised plastics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002Preparing wafers
    • H01L21/02005Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008Multistep processes
    • H01L21/0201Specific process step
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L21/6836Wafer tapes, e.g. grinding or dicing support tapes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2203/00Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2203/326Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for bonding electronic components such as wafers, chips or semiconductors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2301/00Additional features of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2301/30Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier
    • C09J2301/304Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the chemical, physicochemical or physical properties of the adhesive or the carrier the adhesive being heat-activatable, i.e. not tacky at temperatures inferior to 30°C

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)

Abstract

본원 발명은 미반응 저분자 물질의 함량이 낮고 내열성이 강하여 고온에서의 조성물의 열분해가 억제된 반도체용 접착 필름으로서 고온 본딩 조건에서도 우수한 신뢰성으로 사용 가능한 반도체용 접착 필름에 관한 것이다.
구체적으로, 본원 발명은 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 폴리페닐렌 에테르를 함유하며, 열 중량 분석에 의한 300℃에서의 중량 감소율이 1% 이하인 접착층을 포함하는 반도체용 접착 필름, 및 상기 접착 필름을 이용하여 접착된 신뢰성이 우수한 반도체 장치에 관한 것이다.

Description

반도체용 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 장치{ADHESIVE FILM FOR SEMICONDUCTOR DIVICE, AND SEMICONDUCTOR DIVICE USING THE SAME}
본원 발명은 반도체용 접착 필름 및 상기 접착 필름을 이용한 반도체 장치에 관한 것이다.
최근 반도체 장치의 소형화 및 고성능화 경향에 따라 반도체 칩을 다수 적층하여 실장하는 기술들이 요구되고 있다. 이러한 반도체 실장 기술에서 반도체 소자와 기판 간의 접착, 또는 반도체 소자와 소자 간의 접착에 이용하기 위한 것으로 다이 본딩 필름이 있다. 종래에는 반도체 웨이퍼를 다이싱하는 공정에서 사용되는 다이싱 필름과 다이싱된 반도체 칩을 실장하는 공정에서 사용되는 다이 본딩 필름이 별도로 존재하여 사용에 번거로움이 있었으나, 현재에는 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정에서부터 다이 본딩 공정에까지 사용할 수 있도록 점착층과 접착층을 모두 포함하는 복층형 다이싱 다이 본딩 필름이 일반적으로 사용되고 있다.
일반적인 반도체 칩 실장 공정에 있어서 다이 본딩 시의 온도는 약 100 ℃ 내지 120℃로, 상기 온도 범위 내에서 내열성 및 내습성을 나타내는 에폭시 수지, 페놀 수지 등이 다이 본딩 필름의 조성물로 사용되고 있다.
그러나, 최근 중요성이 커지고 있는 실장 기술인 TSV (Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극)에 따르면, 다이 본딩 시의 온도 조건이 약 250℃ 이상의 고온이어서 기존의 공정 온도에서 안정하게 사용되던 일반적인 에폭시나 페놀 화합물 등의 접착제 조성물들이 열분해되어 메틸렌 비스페놀 등과 같은 저분자 물질을 배출하는 문제가 발생하게 된다. 상기와 같은 저분자 물질의 배출은 반도체 패키지 내부에 발포성 보이드의 형성을 유발하게 되고 이는 반도체 장치의 신뢰성 저하로 이어져 문제가 된다.
TSV를 이용한 반도체 패키징에 관한 선행 기술로 대한민국 등록특허 제10-0871381호, 대한민국 공개특허 제10-2012-0071921호 등이 제안되었으나 상기 선행 기술들은 TSV 실장 기술에서 요구되는 고온 조건에서 이용 가능한 접착 필름에 대하여는 제시하는 바가 없어 이의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 B1 제10-0871381호 (2008.12.02. 공고) 대한민국 공개특허 A 제10-2012-0071921호 (2012.07.03. 공개)
본원 발명은 고온 조건 하에서 본딩 시 발포성 보이드의 형성이 억제되어 신뢰성이 우수한 반도체용 접착 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로 본원 발명은 고온에서의 열분해가 억제되거나 미반응 저분자 물질의 발생이 억제된 반도체용 접착 필름을 제공함으로써, 상기 접착 필름을 이용한 반도체 장치의 접착 시 접착면에 형성되는 발포성 보이드를 저감시켜 반도체 장치의 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본원 발명은 고온에서의 열분해가 억제되거나 미반응 저분자 물질의 발생이 억제된 반도체용 접착 필름을 제공한다.
구체적으로, 본원 발명은 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 폴리페닐렌 에테르를 함유하며, 열 중량 분석에 의한 300℃에서의 중량 감소율이 1% 이하인 접착층을 포함하는 반도체용 접착 필름을 제공한다.
또한 본원 발명은 배선 기판; 및 상기 배선 기판에 탑재된 반도체 칩을 포함하며, 상기 배선 기판 및 반도체 칩이 상기 반도체용 접착 필름으로 접착된 반도체 장치를 제공한다.
또한 본원 발명은 TSV 패키징용 반도체용 접착 필름 및 TSV 실장 기술로 패키징된 반도체 장치를 제공한다.
본원 발명의 반도체용 접착 필름은 미반응 저분자 물질의 함량이 낮고 내열성이 강하여 상기 접착 필름을 이용한 고온 본딩 시 접착 필름 (또는 필름 조성물)이 열분해되는 현상을 방지하는 효과가 있다.
또한 본원 발명의 상기 접착 필름은 폴리페닐렌 에테르를 함유하고 있어 접착 필름 내에 함유된 소량의 미반응 저분자 물질 또는 열분해 산물이 본딩 공정 중 외부로 빠져나가 발포성 보이드를 형성하는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한 본원 발명은 상기 반도체용 접착 필름을 이용하여 접착된 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 제공하는 효과를 나타낸다.
이하, 본원 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본원 명세서에 기재되지 않은 내용은 본원 발명의 기술 분야 또는 유사 분야에서 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
본원 발명은 미반응 저분자 물질의 함량이 낮고 내열성이 강하여 고온에서의 열분해가 억제된 반도체용 접착 필름으로서 고온 본딩 조건에서도 우수한 신뢰성으로 사용 가능한 반도체용 접착 필름을 제공한다.
구체적으로 본원 발명의 일 양태에 따르면, 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 폴리페닐렌 에테르를 함유하며, 열 중량 분석에 의한 300℃에서의 중량 감소율이 1% 이하인 접착층을 포함하는 반도체용 접착 필름을 제공한다.
상기 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지는 그 종류가 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 열 중량 분석 (Thermal Gravimetric Analysis, TGA)에 의한 300℃에서의 중량 감소율이 5% 이하인 것을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 중량 감소율이 3% 이하인 것을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 중량 감소율이 1% 이하인 것을 사용할 수 있다. 상기 범위 내에서, 상기 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지를 함유하는 접착 필름의 고온 처리 시 상기 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지가 열 분해되거나 미반응 저분자 물질이 외부로 빠져나가 보이드를 형성하는 현상을 방지할 수 있다.
상기 아크릴 바인더의 바람직한 예로는 탄소수 2개 내지 8개의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산, 비닐 아세테이트 및 이로부터 변성된 아크릴계 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체를 중합하여 제조된 것 등을 들 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 아크릴 바인더는 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 아크릴 바인더는 바람직하게는 중량 평균 분자량이 100,000 g/mol 내지 500,000 g/mol일 수 있으며, 보다 바람직하게는 200,000 g/mol 내지 400,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위 내의 아크릴 바인더를 사용하는 경우, 이를 함유하는 접착 필름의 내열성을 향상시키고 우수한 필름 형성능을 부여하면서도 접착력을 저하시키지 않는 이점이 있다.
상기 아크릴 바인더는 바람직하게는 유리 전이 온도 (Tg)가 -30℃ 내지 30℃일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0℃ 내지 20℃일 수 있다. 상기 범위 내의 아크릴 바인더를 사용하는 경우, 이를 함유하는 접착 필름을 이용한 마운팅 공정 시 상기 접착 필름의 필름 조성물이 우수한 유동성을 나타내어 반도체 웨이퍼에 형성된 범프의 굴곡부를 충분히 충진할 수 있는 이점이 있다.
상기 접착 필름 내의 상기 아크릴 바인더는 상기 접착 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 50 중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량부일 수 있다. 상기 범위 내로 아크릴 바인더를 함유하는 경우, 필름 형성능이 우수하면서도 유동성 및 접착력이 우수한 접착 필름을 제조할 수 있는 이점이 있다.
상기 에폭시 수지는 바람직하게는 다관능기 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 페닐렌기를 포함하는 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 에폭시 수지를 사용하는 경우, 접착 필름의 내열성을 향상시킬 수 있으며 고온 처리 시 미반응 저분자 물질의 생성이 없거나 적어 발포성 보이드가 발생하는 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 에폭시 수지의 바람직한 예로는 크레졸 노볼락계 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 에폭시 수지는 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 접착 필름 내의 상기 에폭시 수지의 함량은 상기 접착 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 60 중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 10 내지 40 중량부일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 중량부일 수 있다. 상기 범위 내로 에폭시 수지를 함유하는 경우, 필름 형성능이 우수하면서도 유동성 및 접착력이 우수한 접착 필름을 제조할 수 있는 이점이 있다.
상기 페놀 수지는 바람직하게는 중합 반응률이 95% 이상, 보다 바람직하게는 99% 이상이어서 미반응 저분자 물질의 함량이 5% 미만, 바람직하게는 1% 미만인 페놀 수지를 사용할 수 있다. 상기의 페놀 수지를 사용하는 경우, 접착 필름의 고온 처리 시 미반응 저분자 물질에 의한 발포성 보이드의 발생 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기 페놀 수지의 바람직한 예로 페놀 노볼락계 페놀 수지, 비스페놀 A, 비스페놀 F 등을 들 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 페놀 수지는 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 접착 필름 내의 상기 페놀 수지의 함량은 상기 접착 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 60 중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 10 내지 40 중량부일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 중량부일 수 있다. 상기 범위 내로 페놀 수지를 함유하는 경우, 필름 형성능이 우수하면서도 유동성 및 접착력이 우수한 접착 필름을 제조할 수 있는 이점이 있다.
상기 폴리페닐렌 에테르는 바람직하게는 중량 평균 분자량이 150,000 g/mol 내지 250,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위 내의 폴리페닐렌 에테르를 사용하는 경우, 고온 처리 시 접착 필름 내 수지 조성물의 열분해에 의해 발생하거나 미반응되어 잔류하고 있는 저분자 물질들이 외부로 빠져나가는 현상을 방지하여 발포성 보이드의 생성을 효과적으로 억제하는 이점이 있다.
상기 폴리페닐렌 에테르는 바람직하게는 환원 점도가 0.2 dl/g 내지 0.7 dl/g 인 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리페닐렌 에테르는 우수한 난연성을 나타내는 난연 수지로서 이를 접착 필름에 사용하는 경우에는 접착 필름에 난연성을 부여하는 추가적인 효과 또한 얻을 수 있다.
상기 폴리페닐렌 에테르는 바람직하게는 V-0 등급의 난연도를 갖는 것을 사용할 수 있다. 난연도가 V-0 등급인 폴리페닐렌 에테르를 사용하는 경우, 이를 함유하는 접착 필름 전체의 난연성을 V-1 등급 이상으로 증가시키는 추가적인 효과가 부여되어, 고온 처리 시 발포성 보이드가 발생하는 현상을 더욱 효과적으로 억제할 수 있는 이점이 있다.
상기 접착 필름 내의 상기 폴리페닐렌 에테르는 상기 접착 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 내지 60 중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 10 내지 50 중량부일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 내지 40 중량부일 수 있다. 상기 범위 내로 폴리페닐 에테르를 함유하는 경우, 접착 필름의 고온 처리 시 접착 필름 내 저분자 물질들이 외부로 빠져나가는 현상을 방지하여 발포성 보이드의 생성을 효과적으로 억제하는 이점이 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 접착 필름은 상기 조성에 추가적으로 고무 변성 폴리스타이렌을 함유할 수 있다.
상기 고무 변성 폴리스타이렌은 바람직하게는 중량 평균 분자량이 100,000 g/mol 내지 300,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위 내의 고무 변성 폴리스타이렌을 사용하는 경우, 고온 처리 시 접착 필름 내 수지 조성물의 열분해에 의해 발생하거나 미반응되어 잔류하고 있는 저분자 물질들이 외부로 빠져나가는 현상을 방지하여 발포성 보이드의 생성을 효과적으로 억제하는 이점이 있다.
상기 고무 변성 폴리스타이렌은 상기 폴리페닐 에테르와 같이 우수한 난연성을 나타내는 난연 수지로서 이를 접착 필름에 사용하는 경우에는 접착 필름에 난연성을 부여하는 추가적인 효과 또한 얻을 수 있다.
상기 고무 변성 폴리스타이렌은 바람직하게는 V-0 등급의 난연도를 갖는 것을 사용할 수 있다. 난연도가 V-0 등급인 고무 변성 폴리스타이렌을 사용하는 경우, 이를 함유하는 접착 필름 전체의 난연성을 V-1 등급 이상으로 증가시키는 추가적인 효과가 부여되어, 고온 처리 시 발포성 보이드가 발생하는 현상을 더욱 효과적으로 억제할 수 있는 이점이 있다.
상기 접착 필름 내의 상기 고무 변성 폴리스타이렌은 상기 접착 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 20 중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 범위 내로 고무 변성 폴리스타이렌을 함유하는 경우, 접착 필름의 고온 처리 시 조성물 내 저분자 물질들이 외부로 빠져나가는 현상을 방지하여 발포성 보이드의 생성을 효과적으로 억제하는 이점이 있다.
본원 발명의 상기 접착 필름은 상기 아크릴 바인더 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 폴리페닐렌 에테르 이외에 경화 촉매, 실란 커플링제, 충진제 및/또는 상용화제 등을 추가로 포함할 수 있다.
경화 촉매
본원 발명에 사용 가능한 상기 경화 촉매는 반도체 장치 제조 공정 동안에 에폭시 수지가 완전히 경화될 수 있도록 경화시간을 단축시키는 촉매로서, 그 종류가 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
상기 경화 촉매의 비제한적인 예로는 멜라민계, 이미다졸계, 트리페닐포스핀계 촉매 등을 들 수 있다. 현재 시판되고 있는 제품의 예로는, 이미다졸계로서 아지노모토 정밀 기술 주식회사의 PN-23, PN-40, 시코쿠 화학 주식회사의 2P4MZ, 2MA-OK, 2MAOK-PW, 2P4MHZ 등이 있고, 호코 케미칼사(HOKKO CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD)의 TPP-K, TPP-MK 등이 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 경화 촉매는 바람직하게는 이미다졸계 경화 촉매를 사용할 수 있다.
상기 접착 필름 내의 상기 경화 촉매의 함량은 상기 접착 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.01 내지 10 중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.01 내지 5 중량부일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부일 수 있다.
실란 커플링제
본원 발명에 사용 가능한 실란 커플링제는 조성물 배합시 실리카와 같은 무기 물질의 표면과 유기 물질 간의 화학적 결합으로 인한 접착력을 증진시키기 위한 접착 증진제의 작용을 하는 것으로서, 그 종류가 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
상기 실란 커플링제의 비제한적인 예로는, 에폭시가 함유된 2-(3,4-에폭시 사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란 등; 아민기가 함유된 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 등; 머캅토가 함유된 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란 등; 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 이들을 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다. 바람직하게는 아미노 실란 커플링제를 사용할 수 있다.
상기 접착 필름 내의 상기 실란 커플링제의 함량은 상기 접착 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.01 내지 5 중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.01 내지 1 중량부일 수 있다.
충진제
본원 발명에서 사용 가능한 충진제는 접착 필름의 용융 점도를 조절하는 역할을 하는 것으로서, 그 종류가 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
상기 충진제는 필요에 따라 무기 또는 유기 충진제를 사용할 수 있다. 상기 무기 충진제의 비제한적인 예로는 금속 성분인 금가루, 은가루, 동분, 니켈 등; 비금속 성분인 알루미나, 수산화 일미늄, 수산화 마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 실리카, 질화 붕소, 이산화티타늄, 유리, 산화철, 세라믹 등을 사용할 수 있다. 상기 유기 충진제의 비제한적인 예로는 카본, 고무계 필러, 폴리머계 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다. 바람직하게는 실리카 충진제를 사용할 수 있다.
상기 충진제의 형상과 크기는 특별히 제한되지 아니하나, 바람직하게는 구형 일 수 있으며 크기는 500 nm 내지 10 ㎛의 범위가 바람직하다.
상기 접착 필름 내의 상기 충진제의 함량은 상기 접착 필름의 고형분 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부일 수 있다.
유기 용매
본원 발명의 접착 필름은 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 반도체용 접착 필름의 점도를 낮게 하여 필름의 제조가 용이하도록 하는 역할을 하는 것으로서, 그 종류가 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
상기 유기 용매의 비제한적인 예로는, 톨루엔, 자일렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로 퓨란, 디메틸포름알데히드, 시클로헥사논 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
기타 첨가제 - 이온 포착제
본원 발명의 반도체용 접착 필름은 이온성 불순물을 흡착하고 흡습 시의 절연 신뢰성을 구현하기 위하여 이온 포착제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 이온 포착제로는 당해 기술 분야에서 통상 사용되는 것이면 그 종류가 특별히 제한되지 아니하며, 비제한적인 예로 트리아진 티올 (Triazin thiol) 화합물, 지르코늄계 (Zirconium) 화합물, 안티몬 비스무트계 (Antimon bismuth) 화합물, 마그네슘 알루미늄계 (magnesium aluminium) 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2 종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
본원 발명의 상기 반도체용 접착 필름은 열 중량 분석에 의한 300℃에서의 중량 감소율이 바람직하게는 5% 이하일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1% 이하일 수 있다. 상기 범위 내에서 접착 필름을 고온 처리 시 열분해 산물의 발생을 억제하여 발포성 보이드가 생성되는 문제를 방지할 수 있는 이점이 있으며, 따라서 고온 본딩 처리가 요구되는 TSV 패키징용으로 보다 효과적으로 이용될 수 있는 이점이 있다.
상기 열 중량 분석에 의한 중량 감소율을 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야 또는 유사 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 적용할 수 있다.
상기 중량 감소율을 측정하는 방법의 비제한적인 일 예는 다음과 같다.
중량 감소율을 측정하고자 하는 접착 필름을 일정 중량으로 계량한 다음, 상기 접착 필름을 열 중량 분석기 (예를 들어, TA 인스트루먼트 사의 TGA Q5000)를 이용하여 단위 시간 (예를 들어, 분) 당 일정한 온도로 승온 처리하면서 온도를 증가시키면서 상기 접착 필름의 중량 감소율을 측정하는 방식으로 수행할 수 있다. 일정 온도 범위에서 측정된 중량 감소율 중, 특정 온도에서의 중량 감소율을 기록하여, 그 해당 온도에서의 접착 필름의 중량 감소율로 삼을 수 있다.
본원 발명의 상기 반도체용 접착 필름은 바람직하게는 250℃에서의 점도가 100,000 cps 내지 1,000,000 cps일 수 있으며, 보다 바람직하게는 100,000 cps 내지 500,000 cps일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름의 점도를 측정하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야 또는 유사 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 적용할 수 있다.
상기 점도를 측정하는 방법의 비제한적인 일 예는 다음과 같다.
점도를 측정하고자 하는 접착 필름의 일정량을 ARES 장비 (예를 들어, TA 인스트루먼트 사의 ARES G2 모델)를 사용하여 단위 시간 (예를 들어, 분) 당 일정한 온도로 승온 처리하면서 온도를 증가시키면서 상기 접착 필름의 점도를 측정하는 방식으로 수행할 수 있다. 일정 온도 범위에서 측정된 점도 중, 특정 온도에서의 점도를 기록하여, 그 해당 온도에서의 접착 필름의 점도로 삼을 수 있다.
본원 발명의 상기 반도체용 접착 필름은 바람직하게는 TSV 실장 기술이적용되는 TSV 패키징용 접착 필름으로 이용될 수 있다.
TSV는 실리콘 관통 (Through Silicon Via) 실장 기술 또는 상기 실장 기술에 의해 형성된 실리콘 관통 전극을 의미하는 것으로서, 일반적인 반도체 칩 실장 공정에 있어서의 다이 본딩 시의 온도가 약 100℃ 내지 120℃인 것에 반해, 상기 TSV 실장 기술은 약 250℃ 이상의 고온에서 다이 본딩 처리를 수행한다.
따라서, 기존의 공정 온도에서 안정하게 사용되던 종래의 일반적인 반도체용 접착 필름들의 경우, 접착 필름 내에 함유된 에폭시 수지나 페놀 수지 등이 고온 처리에 의해 열분해되어 메틸렌 비스페놀 등과 같은 저분자 물질을 배출하는 문제가 발생하게 되며, 상기와 같은 저분자 물질의 배출은 반도체 패키지 내부에 발포성 보이드의 형성을 유발하게 되고 이는 반도체 장치의 신뢰성 저하로 이어져 문제가 된다.
이에 본원 발명은 열 중량 분석에 의한 300℃에서의 중량 감소율이 바람직하게는 5% 이하, 보다 바람직하게는 1% 이하인 고내열성의 반도체용 접착 필름을 제공함으로써 특히 TSV용 패키징에 적합한 접착 필름을 제공하고자 한다.
본원 발명의 상기 기재 필름은 화학적으로 안정한 폴리머라면 그 종류가 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
상기 기재 필름은 바람직하게는 폴리올레핀계를 사용할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 기재 필름의 비제한적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 폴리부텐-1, 에틸렌/초산비닐 공중합체, 폴리에틸렌/스타이렌 부타디엔 고무의 혼합물, 폴리비닐클로라이드 필름 등을 들 수 있다.
또한, 상기 기재 필름으로 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리(메틸메타크릴레이트) 등과 같은 플라스틱; 또는 폴리우레탄, 폴리아미드-폴리올 공중합체 등과 같은 열가소성 엘라스토머 등을 사용할 수 있으며 이들의 혼합물 또한 사용할 수 있다.
 상기 기재 필름을 제조하는 데에는 특별한 장치나 설비가 필요하지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 방법에 의해 특별한 제한없이 제조될 수 있다.
상기 기재 필름을 제조하는 방법의 비제한적인 예로 폴리올레핀 칩을 블렌딩하여 용융시켜 압출 방식으로 필름을 형성할 수도 있고 블로잉 방식으로도 필름을 형성 할 수도 있다. 상기 기재 필름의 내열성 및/또는 기계적 물성 등을 조절하기 위하여 상기 블렌딩하는 칩의 종류를 다양하게 선택할 수 있다.
상기 제조되는 기재 필름은 점착층과의 접착력을 증가시키기 위하여 추가적으로 표면 개질 처리를 수행할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 상기 기재 필름 상에 형성된 점착층을 포함할 수 있다.
상기 점착층은 수지 조성물, 중합 개시제, 열경화제 등을 용매에 용해시켜 제조한 조성물을 상기 기재 필름의 편면에 도포하여 형성되는 점착성 있는 필름으로서, 그 조성물이 성분이나 제조 방법 등에 있어서 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
상기 점착층의 두께는 바람직하게는 3 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 내지 30 ㎛일 있다. 상기 범위 내에서 점착력이 균일한 점착층을 형성할 수 있는 이점이 있다.
상기 접착층은 폴리스타이렌을 추가로 함유할 수 있으며, 상기 폴리스타이렌은 바람직하게는 고무 변성 폴리스타이렌일 수 있다.
상기 접착층을 형성하는 데에 특별한 장치나 설비가 필요하지 아니하며, 당해 기술 분야에서 알려진 방법에 의해 특별한 제한없이 제조될 수 있다.
상기 접착층의 두께는 바람직하게는 5 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 15 ㎛ 내지 60 ㎛ 일 수 있다. 상기 범위 내에서 기판에 대한 갭-필링 (gap-filling) 능력이 우수하고 충분한 접착력을 발휘하는 접착 필름을 제공할 수 있는 이점이 있다.
본원 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 상기 반도체용 접착 필름을 이용하여 접착된 반도체 장치를 제공한다.
구체적으로, 본원 발명의 일 양태에 따르면,
배선 기판;
상기 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있는 반도체용 접착 필름; 및
상기 반도체용 접착 필름상에 탑재된 반도체 칩을 포함하는 반도체 장치로서, 상기 반도체용 접착 필름은 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 폴리페닐렌 에테르를 함유하며, 열 중량 분석에 의한 300℃에서의 중량 감소율이 1% 이하인 접착층을 포함하는 반도체 장치를 제공한다.
상기 배선 기판, 반도체 칩은 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
상기 반도체 장치는 바람직하게는 TSV 실장 기술을 이용하여 패키징된 반도체 장치일 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예를 기술함으로써 본원 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 제조예, 실시예, 비교예 및 실험예는 본원 발명의 일 예시에 불과하며, 본원 발명의 내용이 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
제조예 1
점착층 조성물의 제조
2L 4구 플라스크에 에틸아세테이트 240 g, 톨루엔 120 g을 넣고, 환류 냉각기, 온도계 및 드랍핑 펀넬 (Dropping funnel)을 설치하였다. 그 다음, 상기 플라스크 용액의 온도를 60℃로 올린 후 메틸메타크릴레이트 51 g, 부틸아크릴레이트 모노머 54 g, 2-에틸헥실아크릴레이트 285 g, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 180 g, 아크릴산 30 g 및 벤조일퍼옥사이드 3.9 g의 혼합액을 제조한 후, 상기 혼합액을 드랍핑 펀넬을 이용하여 60℃ 내지 70℃에서 3 시간 동안 적하하였다. 상기 적하 시 교반 속도는 250 rpm으로 하였으며, 적하 종료 후 동 온도에서 3 시간 동안 반응물을 숙성시킨 다음 메톡시프로필아세테이트 60 g, 아조비스이소부틸로나이트릴 0.2 g을 투입한 후 4 시간 동안 유지한 다음, 점도 및 고형분 측정 후 반응을 중지시켰다. 중합 후의 점도가 10,000 cps 내지 15,000 cps가 되도록 보정하고 고형분의 함량이 40%가 되도록 보정하였다.
상기 제조된 아크릴 점착 바인더에 글리시딜 메타크릴레이트를 45 g을 투입하고 50℃에서 1 시간 정도 반응시켜 내재형 점착 바인더를 제조하고 상기 제조된 점착 바인더 100 g에 2 g의 열경화제 AK-75 (애경화학), 1 g의 광개시제 IC-184 (Ciba-Geigy사)를 혼합하여 광경화형 점착 조성물을 제조하였다.
제조예 2
아크릴 바인더의 제조
2L 4구 플라스크에 에틸아세테이트 300 g, 톨루엔 180 g을 넣고, 환류 냉각기, 온도계 및 드랍핑 펀넬을 설치하였다. 상기 플라스크 용액의 온도를 60℃로 올린 후 메틸메타크릴레이트 35 g, 비닐아세테이트 45 g, 2-에틸헥실아크릴레이트 305 g, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 180 g, 아크릴산 30 g 및 벤조일퍼옥사이드 4.0 g의 혼합액을 제조한 후 상기 혼합액을 드랍핑 펀넬을 이용하여 60℃ 내지 70℃에서 3 시간 동안 적하하였다. 상기 적하 시 교반 속도는 250 rpm으로 하였으며, 적하 종료 후 동 온도에서 3 시간 동안 반응물을 숙성시킨 다음 메톡시프로필아세테이트 30 g, 아조비스이소부틸로나이트릴 0.2 g을 투입한 후 4 시간 동안 유지한 다음, 점도 및 고형분 측정 후 반응을 중지시켰다. 중합 후의 점도가 15,000 cps 내지 20,000 cps가 되도록 보정하고 고형분의 함량이 45%가 되도록 보정하여 아크릴 바인더를 제조하였다.
[ 제조예 3 내지 7] 접착제 조성물의 제조
제조예 3
폴리페닐렌 에테르 및 고무 변성 폴리스타이렌 수지를 함유하는 접착제 조성물의 제조
아크릴 수지 WS-023 (중량 평균 분자량 350,000 g/mol, 유리 전이 온도 12℃, 나가세켐텍사) 70 g, 고무 변성 폴리스타이렌 수지 (중량 평균 분자량 200,000 g/mol) 15 g, 폴리페닐렌 에테르 CPX-100L (미츠비시 가스화학사) 135 g, 크레졸 노볼락계로 이루어진 에폭시 수지 EPPN-501H (일본화약) 110 g, 페놀 노볼락계 페놀 수지 CRM-990 (쇼와고분자) 100 g , 이미다졸계 경화촉매 2P4MZ (시코쿠화학사) 4 g, 상용화제 B-600 (일본유지) 5g , 아미노 실란 커플링제 KBM-573 (신에츠사) 1 g 및 구형 실리카 충진제 PLV-6XS (타츠모리) 10 g을 혼합한 후, 상기 혼합물을 교반 속도 700 rpm에서 2 시간 동안 1차 분산시킨 후 밀링을 실시하여 접착제 조성물을 제조하였다.
제조예 4
상기 제조예 3에 있어서, 고무 변성 폴리스타이렌 수지, 폴리페닐렌 에테르 및 상용화제를 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 제조예 3과 동일한 방법으로 접착제 조성물을 제조하였다.
제조예 5
상기 제조예 4에 있어서, 상기 아크릴 수지 WS-023 (중량 평균 분자량 350,000 g/mol, 유리 전이 온도 12℃, 나가세켐텍사) 대신 상기 제조예 2에서 제조된 아크릴 바인더 (중량 평균 분자량 700,000 g/mol, 유리 전이 온도 -20℃)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 접착제 조성물을 제조하였다.
제조예 6
상기 제조예 4에 있어서, 상기 에폭시 수지 EPPN-501H (일본화약) 대신 에폭시 수지 YDCN 500-1P (중량 평균 분자량 10,000 g/mol 이하, 국도화학)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 접착제 조성물을 제조하였다.
제조예 7
상기 제조예 4에 있어서, 상기 페놀 노볼락계 페놀 수지 CRM-990 (쇼와고분자) 대신 페놀 노볼락계 페놀 KC-7505 (강남화성)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 4와 동일한 방법으로 접착제 조성물을 제조하였다.
상기 제조예 3 내지 7에 따른 접착제 조성물의 조성을 하기 표 1에 정리한다.
조성 (g) 제조예 3 제조예 4 제조예 5 제조예 6 제조예 7
아크릴 수지 WS-023 70 70 - 70 70
제조예 2 - - 70 - -
고무 변성 폴리스타이렌 수지 15 - - - -
폴리페닐렌 에테르 CPX-100L 135 - - - -
크레졸 노볼락계
에폭시 수지
EPPN-501H 110 110 110 - 110
YDCN 500-1P - - - 110 -
페놀 노볼락계
페놀 수지
CRM-990 100 100 100 100 -
KC-7505 - - - - 100
이미다졸계 경화촉매 2P4MZ 4 4 4 4 4
상용화제 B-600 5 - - - -
아미노 실란 커플링제 1 1 1 1 1
라운드 실리카 충진제 PLV-6XS 10 10 10 10 10
[ 실시예 1 및 비교예 1 내지 4] 반도체용 접착 필름의 제조
실시예 1
상기 제조예 1에서 제조된 점착 조성물을 38 마이크론의 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 이형 필름 (SRD-T38, 새한미디어)의 편면에 어플리케이터를 사용하여 코팅한 후, 80℃에서 2 분간 건조시켰다. 그 다음, 이를 100 마이크론의 PO (폴리올레핀) 필름에 60℃의 온도에서 라미네이션을 실시한 후 40℃의 오븐에서 3 일간 에이징 (Aging)을 실시하여 점착층을 제조하였다.
상기 제조예 3에서 제조된 접착제 조성물을 38 마이크론의 PET 이형 필름 (SRD-T38, 새한미디어)의 편면에 어플리케이터를 사용하여 20 마이크론의 두께로 코팅한 후, 80℃에서 2 분간 건조시켰다. 그 다음 이를 38 마이크론의 PET 이형 필름 (SRD-T38, 새한미디어)에 80℃의 온도에서 라미네이션을 실시한 후 25℃의 상온에서 3 일간 에이징을 실시하여 접착층을 제조하였다.
상기에서 제조한 점착층에 상기 접착층을 라미네이터 (laminator)를 이용하여 적층시켜 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예  1
상기 실시예 1에 있어서, 접착층 제조 시 제조예 3의 접착제 조성물을 사용하는 대신 제조예 4에서 제조된 접착제 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예  2
상기 실시예 1에 있어서, 접착층 제조 시 제조예 3의 접착제 조성물을 사용하는 대신 제조예 5에서 제조된 접착제 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예  3
상기 실시예 1에 있어서, 접착층 제조 시 제조예 3의 접착제 조성물을 사용하는 대신 제조예 6에서 제조된 접착제 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
비교예  4
상기 실시예 1에 있어서, 접착층 제조 시 제조예 3의 접착제 조성물을 사용하는 대신 제조예 7에서 제조된 접착제 조성물을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 반도체용 접착 필름을 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 4에 따른 반도체용 접착 필름의 구성을 하기 표 2에 정리한다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
기재 필름 PO PO PO PO PO
점착층 제조예 1 제조예 1 제조예 1 제조예 1 제조예 1
접착층 제조예 3 제조예 4 제조예 5 제조예 6 제조예 7
실험예 1
열 중량 분석에 의한 중량 감소율 측정
상기 제조예 3 내지 7에서 제조한 접착제 조성물로 형성된 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 4에 따른 접착층 각각의 열 중량 분석에 의한 중량 감소율을 측정하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
상기 제조된 5 개의 접착층 각각을 10 mg으로 계량한 다음, 열 중량 분석기인 TGA Q5000 (TA 인스트루먼트)을 이용하여 승온 속도를 20℃/분으로 하여 온도를 25℃에서 500℃로 증가시키면서 각 접착층의 중량 감소율을 측정하였다.
상기 중량 감소율의 측정값 중 300℃에서의 측정값을 하기 표 3에 나타내었으며, 또한 상기 각 접착층에 함유된 성분들 각각의 중량 감소율을 측정하여 그 결과도 함께 나타내었다.
300℃에서의 중량 감소율(%) 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4

성분
아크릴 바인더 0.6 0.6 6.2 0.6 0.7
에폭시 수지 0.4 0.4 0.5 4.6 0.5
페놀 수지 0.3 0.3 0.3 0.3 5.1
접착층 전체의 중량 감소율 0.3 0.3 1.5 1.1 1.3
실험예 2
발포성 보이드 ( void ) 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 반도체용 접착 필름의 고온 본딩 시의 발포성 보이드의 발생 여부 및 정도를 평가하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
상기 제조된 5 개의 접착 필름 각각을 라미네이터를 이용하여 18 mm×18 mm의 커버 글라스 위에 합지한 다음, 이를 60℃의 핫 플레이트 (Hot plate) 상에서 3 분간 예열한 상태에서 상기 접착 필름 위에 18 mm×18 mm의 커버 글라스를 덮고 라미네이터를 이용하여 기포가 발생되지 않도록 조심스럽게 합지하였다. 그 다음, 상기 상하 커버 글라스로 합지된 시료 각각을 300℃의 온도에서 발포성 보이드가 발생되었는지 육안으로 검사하였다.
평가 방법은 상기 시료 내에 발포성 보이드가 발견되지 않은 경우에는 '○'으로 평가하고, 시료 내에 1 개의 발포성 보이드가 발견되면 '△', 시료 내에 2 개 이상의 발포성 보이드가 발견되는 경우에는 '×'로 평가하였다.
실험예 3
마운팅 ( Mounting ) 보이드 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 반도체용 접착 필름의 마운팅 보이드의 발생 여부 및 정도를 평가하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
상기 제조된 5 개의 접착 필름 각각을 범프가 형성되어 있고 두께가 80 ㎛인 8 인치 웨이퍼의 표면에 마운터 (Mounter) AR-08WM (아론 사)을 이용하여 60℃로 열 압착시킨 후, 광학 현미경 ME600L (니콘 사)을 이용하여 표면의 보이드 상태를 관찰하였다.
평가 방법은 상기 시료 내에 마운팅 보이드가 발견되지 않은 경우에는 '○'으로 평가하고, 시료 내에 1 개의 마운팅 보이드가 발견되면 '△', 시료 내에 2 개 이상의 마운팅 보이드가 발견되는 경우에는 '×'로 평가하였다.
실험예 4
칩핑 ( Chipping ) 및 칩 크랙 ( Chip crack ) 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 반도체용 접착 필름으로 마운팅된 칩의 칩핑 및 칩 크랙을 평가하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
상기 실험예 3에 따라 각 접착 필름 별로 마운팅 완료된 웨이퍼 각각을 DFD-650 (디스코 사)을 이용하여 칩 1 개의 크기가 10 mm × 10 mm가 되도록 다이싱하였다.
평가 방법은 상기 다이싱된 각각의 웨이퍼 당 100 개의 칩들의 표면 및 단면을 관찰하여, 칩핑 및 칩 크랙이 발견되지 않은 경우에는 '○'으로 평가하고, 1 개 이상의 칩에서라도 칩핑 또는 칩 크랙이 발견되는 경우에는 '×'로 평가하였다.
실험예 5
스웰링 ( swelling ) 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 반도체용 접착 필름의 스웰링 평가를 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
상기 제조된 5 개의 접착 필름 각각을 범프가 형성되어 있고 두께가 80 ㎛인 8 인치 웨이퍼의 표면에 마운터 AR-08WM (아론 사)을 이용하여 65℃로 열 압착시켜 마운팅하였다. 그 다음, 상기 마운팅 완료된 웨이퍼를 DFD-650 (디스코 사)을 이용하여 칩 1 개의 크기가 10 mm × 10 mm가 되도록 다이싱하고, 다이싱된 칩을 PCB 기판에 온도 250℃, 압력 1 kgf 및 10 초의 조건으로 접착시켰다. 그 다음, 상기 칩 위에 또 다른 상기 다이싱된 칩을 온도 250℃, 압력 1 kgf 및 10 초의 조건으로 접착시켜 두 층의 칩이 적층된 패키지를 제조하였다.
상기 제조된 패키지를 EMC 몰딩한 후 각각 100 개의 패키지에 대하여 프리콘 (Pre-con) 조건 (온도 85℃, 상대 습도 85%, 48 시간) 하에 처리한 후, 초음파 영상 장치 SAT (Scanning acoustic tomograph)를 이용하여 계면의 스웰링이 발생된 칩의 개수를 판별하였다.
상기 실험예 1 내지 5의 결과를 하기 표 4 정리하였다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
발포성 보이드 평가 × × ×
마운팅 보이드 평가 × × ×
칩핑 및 칩 크랙 평가 × × ×
스웰링 평가 0/100 3/100 11/100 18/100 14/100
상기 표 3 및 4를 살펴보면, 실시예 1의 경우 300℃에서의 중량 감소율이 0.3%로 상당히 낮아 고온 본딩 시 발포성 보이드는 물론 마운팅 보이드도 생성되지 않아 우수한 평가를 받았다. 또한, 다이싱 시 칩핑 및 칩 크랙이 발견되지 않았으며 스웰링도 발생하지 않는 우수한 물성을 보였다.
반면, 비교예 2 내지 4의 경우에는 300℃에서의 중량 감소율이 모두 1%를 초과하였고 이들은 발포성 보이드, 마운팅 보이드 및 칩핑ㆍ칩 크랙 평가에서 모두 불량으로 평가되었다.
한편, 비교예 1의 경우에는 300℃에서의 중량 감소율이 실시예 1과 같이 0.3%인 것으로 측정되었으나 비교예 1은 난연성 수지인 폴리페닐 에테르와 고무 변성 폴리스타이렌을 함유하지 않아 발포성 보이드 및 마운팅 보이드 평가에서 우수하지 못한 평가를 받았으며 스웰링도 다소 발생하는 것으로 나타났다.

Claims (14)

  1. 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 폴리페닐렌 에테르를 함유하며, 열 중량 분석에 의한 300℃에서의 중량 감소율이 1% 이하인 접착층을 포함하는 반도체용 접착 필름.
  2. 제1항에 있어서, 폴리스타이렌을 추가로 함유하는 반도체용 접착 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 바인더는 중량 평균 분자량이 100,000 g/mol 내지 500,000 g/mol인 반도체용 접착 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 페닐렌기를 포함하는 에폭시 수지인 반도체용 접착 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 페놀 수지는 페놀 노볼락계 수지인 반도체용 접착 필름.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리페닐렌 에테르는 중량 평균 분자량이 150,000 g/mol 내지 250,000 g/mol인 반도체용 접착 필름.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접착층은 250℃에서의 점도가 100,000 cps 내지 500,000 cps인 반도체용 접착 필름.
  8. 제1항에 있어서, 상기 접착층의 하부에 형성된 점착층을 더 포함하는 반도체용 접착 필름.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 반도체용 접착 필름은 그 용도가 TSV 패키징용인 반도체용 접착 필름.
  10. 배선 기판;
    상기 배선 기판의 칩 탑재면에 부착되어 있는 반도체용 접착 필름; 및
    상기 반도체용 접착 필름상에 탑재된 반도체 칩을 포함하는 반도체 장치로서, 상기 반도체용 접착 필름은 아크릴 바인더, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 폴리페닐렌 에테르를 함유하며, 열 중량 분석에 의한 300℃에서의 중량 감소율이 1% 이하인 접착층을 포함하는 반도체 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 반도체용 접착 필름은 폴리스타이렌을 추가로 함유하는 반도체 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 반도체용 접착 필름은 250℃에서의 점도가 100,000 cps 내지 500,000 cps인 반도체 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 반도체용 접착 필름은 제3항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 반도체용 접착 필름인 반도체 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 반도체 장치는 TSV 패키징된 반도체 장치.
KR1020120154761A 2012-12-27 2012-12-27 반도체용 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 장치 KR101549942B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120154761A KR101549942B1 (ko) 2012-12-27 2012-12-27 반도체용 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120154761A KR101549942B1 (ko) 2012-12-27 2012-12-27 반도체용 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140084829A true KR20140084829A (ko) 2014-07-07
KR101549942B1 KR101549942B1 (ko) 2015-09-03

Family

ID=51734641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120154761A KR101549942B1 (ko) 2012-12-27 2012-12-27 반도체용 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101549942B1 (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4781185B2 (ja) 2006-07-18 2011-09-28 日東電工株式会社 耐熱ダイシングテープ又はシート
JP2008103700A (ja) * 2006-09-19 2008-05-01 Hitachi Chem Co Ltd 多層ダイボンドシート、半導体用接着フィルム付き半導体装置、半導体装置および半導体装置の製造方法
KR101033045B1 (ko) * 2009-12-30 2011-05-09 제일모직주식회사 반도체 조립용 접착필름 조성물 및 이를 이용한 접착필름

Also Published As

Publication number Publication date
KR101549942B1 (ko) 2015-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1992671B1 (en) Thermosetting encapsulation adhesive sheet
KR101704891B1 (ko) 필름 형상 접착제용 조성물 및 그의 제조방법, 필름 형상 접착제, 및, 필름 형상 접착제를 이용한 반도체 패키지 및 그의 제조방법
US9212298B2 (en) Adhesive sheet and method for manufacturing semiconductor device
EP3453730B1 (en) Resin composition, resin film, semiconductor laminate, method for manufacturing semiconductor laminate, and method for manufacturing seminconductor device
US20120296010A1 (en) Encapsulating sheet and electronic device
KR20160060073A (ko) 반도체칩 밀봉용 열경화성 수지 시트 및 반도체 패키지의 제조 방법
JP2009091389A (ja) 中空型デバイス封止用樹脂組成物シートおよびそれを用いて封止した中空型デバイス
EP3705547B1 (en) Adhesive film for semiconductor
US20140179832A1 (en) Epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor device and semiconductor device encapsulated using the same
KR102486893B1 (ko) 수지 조성물, 경화물, 봉지용 필름 및 봉지 구조체
KR101936593B1 (ko) 컨트롤러 다이 매립형 fod 접착필름 및 이를 포함하는 반도체 패키지
JP2012007007A (ja) ダイボンド剤組成物及び半導体装置。
EP3453742B1 (en) Resin composition, resin film, semiconductor laminate, method for manufacturing semiconductor laminate, and method for manufacturing seminconductor device
KR102505321B1 (ko) 봉지용 필름, 봉지 구조체 및 봉지 구조체의 제조 방법
JP2011105875A (ja) シート状接着剤及びウエハ加工用テープ
KR101549942B1 (ko) 반도체용 접착 필름 및 이를 이용한 반도체 장치
KR101751972B1 (ko) 컨트롤러 다이 매립형 fod 접착필름 및 이를 포함하는 반도체 패키지
KR102213775B1 (ko) 반도체 몰딩용 에폭시 수지 조성물, 몰딩 필름 및 반도체 패키지
JP2008260845A (ja) 封止用熱硬化型接着シート
KR20210033951A (ko) 수지 시트 및 적층체
JP7070559B2 (ja) 封止用フィルム及び封止構造体、並びにこれらの製造方法
KR101936217B1 (ko) 컨트롤러 다이 매립형 fod 접착필름 및 이를 포함하는 반도체 패키지
KR100809454B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자
KR20230168969A (ko) 반도체 소자를 탑재한 기판의 반도체 소자 탑재면 또는 반도체 소자를 형성한 웨이퍼의 반도체 소자 형성면을 밀봉하는 수지 조성물 및 그의 사용

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180718

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190801

Year of fee payment: 5