KR20150042015A

KR20150042015A - 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프

Info

Publication number: KR20150042015A
Application number: KR20130120705A
Authority: KR
Inventors: 정상욱; 전해상; 최성환
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-20

Abstract

본 발명은 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점착제 층이 상온에서는 점착력을 가지지 않으나 가열 라미네이션 공정 중에만 점착력이 발현되어 리드프레임에 라미네이션을 가능하게 할 수 있고 반도체 장치의 제조 공정 중에 점착테이프가 노출되는 열이력에 대하여 우수한 내열성을 가지며 또한 우수한 점착력으로 반도체 장치의 제조 중 신뢰성을 향상시킬 수 있고 봉지 재료의 누출을 방지할 수 있으며 공정 완료 후 테이프가 제거될 시에 리드프레임이나 봉지 재료의 점착제 전사 및 외관 불량을 방지할 수 있는 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프에 관한 것이다.

Description

점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프 {HEAT-RESISTANCE ADHESIVE MASKING TAPE HAVING IMPROVED ADHESION FOR SEMICONDUCTOR PRODUCTION PROCESS}

현대 생활에서 휴대용 기기(휴대폰, 랩탑 컴퓨터, DVD/CD/MP3 재생기, PDA 등)의 사용이 증가함에 따라 기기의 소형화 및 경량화가 필수적이다. 그에 따라 휴대용 기기에 사용되는 반도체 패키지들의 소형화와 박형화가 최우선 과제로 대두된다. 기존의 반도체들은 길게 나온 리드를 통하여 회로기판과 연결되는 표면실장패키지 방식(gull-wing SO format 또는 QFP (quad-flat-package))을 사용하였으나, 이와 같은 요구 특성에 한계점을 드러내고 있다. 특히 수 GHz의 고주파를 사용하는 휴대용 통신기기들의 경우 반도체 장치의 유전손실에 의한 발열 반응으로 그 성능 및 효율이 떨어지는 문제가 있다.

최근에 이와 같은 반도체의 요구 특성에 맞추어서 리드가 없는 QFN(quad flat no-lead package) 방식의 수요가 급상승하고 있다. QFN의 경우 리드가 길게 나와 있지 않고 다이 주위의 랜드 형태로 패키지 바닥 쪽으로 노출되어 있어서 바로 회로기판에 땜질(soldering)이 가능하다. 이에 리드를 가진 형태의 패키지보다 현저하게 작고 얇게 제조할 수 있고 회로기판에서 차지하는 면적도 기존에 비해서 약 40% 정도 감소되는 효과가 있다. 발열 면에 있어서도, 칩을 올려놓는 리드프레임이 밀봉 수지에 의해 쌓여져 있는 기존의 방식과 차별되어 리드프레임이 패키지의 바닥에 있고, 다이 패드가 외부로 바로 노출되어 있음으로 방열이 우수하다. 그래서 리드가 나와 있는 패키지들에 비해서 전기적 특성이 우수하고 자체인덕턴스가 절반밖에 되지 않는다.

이렇게 패키지 바닥으로 리드프레임과 밀봉 수지 표면이 공존하는 계면이 생기게 됨으로 인해, 일반적인 금속 몰딩틀을 이용 시에 밀봉수지가 리드프레임과 몰딩틀 사이로 쉽게 새어 들어가서 랜드부 표면이나 다이패드 표면을 수지로 오염시키는 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 점착테이프를 리드프레임에 라미네이션(lamination)시킨 후 QFN 제조 공정 및 수지 봉지 공정을 거친다. 따라서 수지 공정 동안 밀봉 수지의 블리드-아웃(bleed-out)이나 플래쉬(flash)를 막을 수 있다.

한편, 일반적으로 반도체 장치 제조 공정 중에 내열 점착테이프와 관련되는 공정은 간단히 테이핑(tape lamination) 공정 -> 다이 접착(die attach) -> 와이어 본딩(wire bonding) -> 밀봉 수지 봉지(EMC molding) -> 디테이핑(detaping) 공정으로 구성되어 있다.

첫째로, 테이핑 공정에서는 라미네이터를 사용하여 점착테이프를 구리 혹은 PPF(Pre-Plated Frame) 리드프레임에 점착시키는데, 라미네이터의 종류 및 방식에 따라 요구되는 점착테이프의 특성이 달라진다. 롤러(roller)를 사용하는 경우, 핫프레스(hot press)를 사용하는 경우, 두 경우의 혼합형, 그리고 리드프레임의 Dam bar 부분만을 프레스하는 경우 등으로 나뉘어진다. 각 방식에 따라 점착제 층은 기포 없이 리드프레임에 밀착이 잘되어 있어야 하고 점착테이프가 라미네이션된 리드프레임의 취급 과정에서도 디라이네이션(delamination)이 없을 정도의 점착력을 유지하고 있어야 한다.

둘째로, 다이를 리드프레임에 접착시키는 다이 접착공정에서는 페이스트 혹은 필름 형태의 에폭시, 폴리이미드, 실리콘계의 접착층이 150 ~ 170℃에서 20 ~ 60분 정도의 시간에 걸쳐서 경화되면서 다이와 리드프레임을 접착시킨다. 이 공정 동안 리드프레임에 라미네이션되어 있던 점착테이프는 그 점착제 층이나 기재층의 어떤 화학적 물리적 변형이 없이 안정된 내열성으로 다이 접착성에 문제를 일으켜서는 안 된다.

셋째로, 와이어 본딩 공정에서는 금, 알루미늄, 구리 와이어 등을 사용하여 다이와 리드프레임의 랜드부를 전기적으로 연결한다. 이 공정에서는 열, 압력 혹은 초음파를 동원하여 와이어를 접합시키는데, 주로 100 ~ 300℃에서 짧게는 20분에서 길게는 2시간 정도까지 공정이 유지된다. 와이어가 다이와 랜드부에 각각 접합되는 동안 높은 접합성을 위해서 고열과 고압 혹은 초음파 진동까지 필요함으로 그 과정 동안 밑에서 리드프레임을 받치고 있는 점착테이프의 물성의 변동이 생기면 반도체 장치에서 제일 중요한 와이어 본딩성에 문제가 생길 수가 있다. 다시 말해서, 와이어가 손상되거나 접합계면이 부실해질 수 있는 것이다. 따라서 기재를 포함하여 점착제 층 자체는 내열성이나 물리적인 외력에 대한 적은 변형성과 내구성이 우수해야 한다.

넷째로, 밀봉 수지 봉지 공정에서는 다이 접착 공정과 와이어 본딩이 된 리드프레임/테이프를 몰딩틀 안에서 밀봉 수지를 사용하여 봉지하게 된다. 이 과정은 175 ~ 190℃의 고온에서 3 ~ 5분 정도 행해지는데, 수지가 흘러 들어와서 각 소자 혹은 다수의 소자들을 동시에 밀봉시키는 동안 수지가 리드프레임과 테이프 사이의 계면으로 침투하지 않도록 테이프가 리드프레임에 고온에서도 잘 밀착되어 있어야 한다. 그렇지 않으면 고온 고압으로 들어오는 밀봉 수지가 블리드-아웃(bleed-out)이나 플래쉬(flash)를 일으킬 수 있다. 추가적으로는 밀봉 수지와 직접적으로 접촉하는 점착제 층이 밀봉 수지와 반응하여 차후에 밀봉 수지 표면에 잔류 점착제를 남길 수가 있으며, 혹은 밀봉수지의 흐름에 의한 점착제 층의 물리적인 전단 변형이 오면서 밀봉 수지 표면을 고르지 못하게 할 수 있다.

다섯째로, 디테이핑 공정에서는, 위의 밀봉 수지 공정에서 언급했던 것처럼, 테이프가 제거된 후에 점착제 층과 접해 있던 밀봉 수지 표면이 물리적 혹은 화학적으로 균일해야 하고 점착제가 남아 있으면 안 된다. 또한 리드프레임 표면에도 점착제의 잔류물이 남아 있으면 안 된다. 테이프를 제거하는 방식은 상온에서 수작업이나 가열이 가능한 자동화된 기계를 사용하는 경우들이 있다. 기계를 사용하는 경우는, 밀봉 수지 봉지 공정을 거친 테이프가 접착되어 있는 리드프레임을 오븐이나 핫플레이트(hot plate)를 통과하면서 테이프가 제거될 수 있는 적절한 온도로 가열된 상태에서 테이프를 제거하는 것이다.

위와 같이 반도체 장치 제조 공정에 쓰이는 점착테이프의 요구 특성을 종합적으로 요약을 하자면, 각 라미네이터의 라미네이션 방식에 맞추어서 테이프가 외관상으로 기포의 형성이 없이 리드프레임에 밀착되어야 하고, 다이 접착성이나 와이어 본딩성이 우수할 수 있도록 언급된 온도 범위 및 공정 시간 동안 테이프가 물리적 화학적 변화가 없어야 한다. 다시 말해, 아웃가스(outgas)와 같은 형태로 점착제 층의 일부가 빠져 나와서 반도체 장치 소자 표면에 흡착되어 결합이 되어야 할 계면의 결합력을 저하시켜서는 안 된다. 또한, 테이프의 치수 변동이 생기거나, 점착제 층의 물리적 특성인 탄성계수 혹은 점도와 같은 값이 극단적으로 변화하여 점착제 층이 흘러 버리거나 너무 경도가 높아져서 부스러지는 것은 반도체 장치의 신뢰성을 유지하는데 우려를 줄 수 있다. 또한 밀봉 수지 봉지 공정 동안에는 테이프가 리드프레임에 밀착된 상태를 잘 유지하여 그 계면 사이로 밀봉 수지가 침투하여 리드프레임 표면을 오염시키지 않아야 한다. 물론 디테이핑 공정 후에 디플래쉬(deflash) 공정이 추가될 수 있지만, 궁극적으로는 추가 세척 공정이 없는 것이 효율 및 경제적으로 권장된다. 디테이핑 후에는 밀봉 수지 표면 상태가 밀봉 수지가 원래 디자인되었던 의도대로 구현이 되도록 점착제와 밀봉 수지 간에 특이한 반응이 없어야 하고 점착제가 표면에 남아 있지 않아야 한다. 또한, 리드프레임 표면에도 점착제의 잔사가 있지 않아야 한다.

종래의 아크릴계이나 실리콘계의 점착제로는 이와 같은 온도에 의존적인 초기 점착력을 구현하는데 한계가 있다. 다시 말해, 상온에서 점착력이 제로(zero)에 근접하고 가열 시에만 점착력이 나오도록 구현하기가 불가능하다는 것이다. 점착제의 조성이나 기능기들의 조절에 의한 피착제와의 물리적인 결합력을 최소화시킬 수 있겠으나 기본적으로 낮은 유리전이온도에 의한 점착제의 점성으로 피착제에 큰 외압이 없이도 밀착하여 라미네이션 공정에서 문제를 일으키게 된다.

열경화성 아크릴계 점착제의 경우는 근본적인 내열 응집력의 한계나 우수한 택(tack) 특성으로 디테이핑 후에 리드프레임이나 밀봉 수지 표면에 점착제 잔사의 문제가 있고, 실리콘계 점착제의 경우 미경화된 저분자 점착제가 고온 공정에서 아웃가스 형태로 휘발될 경우 그의 낮은 표면 에너지 때문에 반도체 장비 및 반도체 소자의 표면에 쉽게 흡착 혹은 고착되어 장비를 오염시키고 와이어 본딩성이나 다이 접착성과 연관된 반도체 신뢰성에 큰 문제를 야기하는 것은 이미 공론화된 사실이다. 실리콘계의 경우는 점착력이 높아서 밀봉 수지 누출에 유리할 것으로 예상되나 높은 점성에 의한 높은 변형율로 고온 고압의 밀봉수지의 흐름이 리드프레임과 점착제 층 사이를 밀고 들어가 밀봉 수지 누출을 야기하는 문제가 있다.

본 발명에서는 상술한 테이프의 요구 특성을 만족시키면서 라이네이션의 방식 중에서도 핫프레스를 사용하여 라미네이션을 하는 라미네이터에 적합한 점착제 층의 개발에 세부 목적이 있다. 이 경우, 점착제 층이 상온에서 라미네이터 구성 요소의 일반적인 재질인 스텐레스 스틸(STS) 종류의 재질에 대하여 점착력이 전혀 없고 일정한 열과 압력이 가해졌을 시에만 점착력이 구현되어 리드프레임에 접착되어야 할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 상술한 특별한 라미네이션 공정 조건에서 요구되는 특성을 모두 만족시킬 수 있고 기존의 반도체 장치 제조 공정에 사용되어 온 점착테이프의 점착제 잔사 문제를 개선하고 또한 우수한 접착력으로 밀봉 수지의 누출을 방지할 수 있는 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.

상기 목적은, 내열 기재와 상기 내열 기재 상에 점착제 조성물이 도포된 점착제 층을 포함하는 전자부품 제조용 점착테이프에 있어서, 상기 점착제 조성물은 페녹시 수지, 열경화제 및 첨가제를 포함하고, 상기 점착제 층은 열경화에 의해 경화된 것을 특징으로 하는 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프에 의해 달성된다.

여기서, 상기 내열 기재는, 두께가 5㎛ ~ 100㎛이고, 유리전이온도가 110℃ ~ 450℃이며, 100℃ ~ 200℃에서 열팽창계수가 1 ppm/℃ ~ 35 ppm/℃이고, 상온 탄성률이 1 GPa ~ 10GPa인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 페녹시 수지는 페녹시 수지 또는 변성 페녹시 수지이고, 중량평균 분자량이 1,000 ~ 500,000인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 열경화제는 적어도 두개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 첨가제는 단량체 말단에 적어도 한 개 이상의 티올기(Thiol)를 포함하는 티올계 첨가제인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 티올계 첨가제는 1,3,4-티아디아졸-2,5-다이티올, 글리콜 디(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리쓰리톨(3-머캅토프로피오네이트) 또는 3-메틸머캅토캡토-5-머캅토-1,2,4-티아디아졸인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 점착제 조성물의 유리전이온도는 80℃ ~ 150℃인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 점착제 층의 스텐레스 스틸(STS) 재질에 대한 상온 점착력이 0 ~ 1 gf/50mm인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 점착제 조성물은 상기 페녹시 수지 100 중량부에 대해 상기 열경화제 1 ~ 40 중량부 및 상기 첨가제 0.01~10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 점착제 층이 상온에서 점착력을 가지지 않으나 가열 라미네이션 공정 중에만 점착력이 발현되어 리드프레임에 라미네이션을 가능하게 할 수 있고 반도체 장치의 제조 공정 중에 점착테이프가 노출되는 열이력에 대하여 우수한 내열성을 가지며 또한 우수한 점착력으로 반도체 장치의 제조 중 신뢰성을 향상시킬 수 있고 봉지 재료의 누출을 방지할 수 있으며 공정 완료 후 테이프가 제거될 시에 리드프레임이나 봉지 재료의 점착제 전사 및 외관 불량을 방지할 수 있는 등의 효과를 가진다.

이하, 본 발명의 실시예와 비교예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다.

본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.

달리 기술되지 않는다면, 모든 백분율, 부, 비 등은 중량 기준이다. 또한 양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상한치와 바람직한 하한치의 목록 중 어느 하나로 주어질 경우, 이것은 범위가 별도로 개시되는 지에 관계없이 임의의 상한 범위 한계치 또는 바람직한 값과 임의의 하한 범위 한계치 또는 바람직한 값의 임의의 쌍으로부터 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 수치 값의 범위가 본 명세서에서 언급될 경우, 달리 기술되지 않는다면, 그 범위는 그 종점 및 그 범위 내의 모든 정수와 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범주는 범위를 정의할 때 언급되는 특정 값으로 한정되지 않는 것으로 의도된다.

용어 "약"이라는 용어가 값 또는 범위의 종점을 기술하는 데 사용될 때, 본 개시 내용은 언급된 특정의 값 또는 종점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)", "구비하는(including) ", "함유하는(containing)", "~을 특징으로 하는(characterized by)", "갖는다(has)", "갖는(having)"이라는 용어들 또는 이들의 임의의 기타 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 기구는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 기구에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다.

출원인이 "포함하는"과 같은 개방형 용어로 발명 또는 그 일부를 정의한 경우, 달리 명시되지 않는다면 그 설명이 "본질적으로 이루어진"이라는 용어를 이용하여 그러한 발명을 설명하는 것으로도 해석되어야 함이 쉽게 이해되어야 한다.

소정의 중합체를 설명함에 있어서, 때로는 출원인은 중합체를 제조하기 위해 사용되는 단량체 또는 중합체를 제조하기 위해 사용되는 단량체의 양에 의해 중합체를 언급하고 있음을 이해하여야 한다. 그러한 설명은 최종 중합체를 설명하기 위해 사용되는 특정 명명법을 포함하지 않을 수 있거나 또는 공정에 의한 생성물(product-by process) 용어를 포함하지 않을 수 있지만, 단량체 및 양에 대한 임의의 그러한 언급은 중합체가 이들 단량체(즉, 이들 단량체의 공중합된 단위) 또는 단량체의 그 양, 및 상응하는 중합체와 그 조성을 포함하는 것을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명을 설명하고/하거나 청구함에 있어서, 용어 "공중합체"는 둘 이상의 단량체의 공중합에 의해 형성된 중합체를 언급하기 위해 사용된다. 그러한 공중합체는 이원공중합체, 삼원공중합체 또는 더 고차의 공중합체를 포함한다.

본 발명에 따른 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프는 반도체 장치 제조 공정에 필요하고 그에 따른 요구 특성을 만족시키는 마스킹(masking)용 점착테이프에 관한 것으로서, 리드프레임과 같은 금속류에 우수한 접착력을 가지고 내열성도 탁월한 열가소성의 페녹시 수지를 주재로 사용한다. 리드프레임에 대한 우수한 밀착성 및 접착성으로 밀봉 수지의 블리드-아웃(bleed-out)이나 플래쉬(flash)가 없고 경화도를 조절함으로써 리드프레임에 점착력이 발현되는 온도도 조절 가능하다. 또한 티올(Thiol) 계열의 첨가제를 통해 기존 copper L/F에 비해 낮은 점착력을 가지는 PPF L/F에 대해서도 우수한 점착력을 가지며 우수한 응집력으로 디테이핑 후에 점착제의 리드프레임이나 밀봉 수지 표면에 남는 점착제 잔류 문제를 해결할 수 있다.

본 발명에 따른 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프는 반도체 패키징 공정을 예를 들어 기술하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 각종 전자부품의 고온 제조공정상에 마스크 시트로도 적용할 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프는 내열 기재와 상기 내열 기재 상에 점착제 조성물이 도포된 점착제 층을 포함하되, 상기 점착제 조성물은 페녹시 수지, 열경화제 및 첨가제를 포함하고, 상기 점착제 층은 열경화에 의해 경화된 것을 특징으로 한다.

내열 기재는 내열성이 우수한 고분자 필름이 사용 가능하다. 이러한 내열 기재의 경우 필름 형태로 가공이 가능하고 충분한 내열성으로 상기 기술된 온도 범위 및 시간 동안 물리-화학적 변화가 없어야 된다. 또한 이러한 내열기재는 5% 중량감소가 되는 온도가 적어도 300℃ 이상인 것이 바람직하고 100 ~ 200℃에서의 열팽창계수가 1 ~ 35 ppm/℃ 정도인 것이 바람직하다. 유리전이온도 또한 110℃ ~ 450℃인 필름이 바람직하다. 안정되고 우수한 고온 내열성은 고온 라미네이션 시에 기재의 평탄도를 유지하여 균일하게 라미네이션이 가능하게 하고 높은 와이어 본딩성을 보장할 수 있다. 고온에서도 유지되는 필름의 치수 안정성은 수지 봉지 공정 동안에도 몰딩틀에서 변형이 없어서 수지의 누출을 억제할 수 있다. 추가적으로 탄성률은 상온에서 1 GPa ~ 10GPa 이고, 100 ~ 300℃ 범위 내에서도 100 ~ 5000 MPa을 유지하는 것이 바람직하다. 탄성률이 너무 낮거나 접힘 현상이 심한 기재 필름들을 사용한 경우, 테이프의 취급 과정, 테이프를 라미네이션 장비에 로딩(loading)하는 과정, 테이프가 장비에 피딩(feeding)되는 과정에서 발생될 수 있는 주름이 남아 있게 되어 추후에 라미네이션 불량(부분 delamination)을 야기하고 불균일한 와이어 본딩성 및 수지 블리드-아웃을 일으킬 수 있다. 이런 요구 특성들을 만족하는 기재로는 내열성 고분자 필름이 적용 가능하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아마이드 또는 폴리에테르이미드 등으로 가공된 필름들을 예로 들 수 있다.

또한 내열 기재의 두께는 특별한 제한이 없고 라미네이션 장비 및 수지 봉지 장비의 적용 한계에 의하여 결정된다. 일반적으로 5 ~ 100㎛가 바람직하나, 외력에 의한 주름 현상을 억제하고 적절한 내열성을 유지하고 취급에 용이하기 위해서는 10 ~ 50㎛가 더 바람직하다. 필요에 따라 점착제와 기재 필름과의 접착력을 향상시키기 위하여 샌드매트 처리, 코로나 처리, 플라즈마 처리 및 프라이머 처리도 가능하다.

또한 점착제 층은 내열성이 우수하고 점착력이 뛰어난 열가소성 페녹시 수지를 주재로 하고 페녹시 수지용 열경화제와 PPF L/F과의 점착력 향상을 위한 티올(thiol) 계열의 첨가제를 포함한다.

점착제 층을 이루는 점착제 조성물의 주점착제 성분은 열가소성 수지인 페녹시 수지로서, 페녹시 수지 또는 변성 페녹시 수지를 사용한다. 페녹시 수지의 종류로는 비스페놀 A형 페녹시, 비스페놀 A형/비스페놀 F형 페녹시, 브롬계 페녹시, 인계 페녹시, 비스페놀 A형/비스페놀 S형 페녹시 및 카프로락톤 변성 페녹시 등을 예로 들 수 있지만, 그 중에서도, 특히 비스페놀 A형 페녹시 수지가 내열성, 친환경성, 경화제 상용성, 경화 속도 측면에서 우수함으로 더 바람직하다. 상기 페녹시 수지의 중량평균분자량은 1,000 ~ 500,000인 것이 바람직하고, 이 경우 내부 응집력의 증가로 인한 내열성 향상으로 디테이핑시 점착제 잔사 문제를 최소화 할 수 있다. 분자량이 1,000 미만인 경우 내부 응집력이 떨어져서 요구되는 내열 특성이 구현되지 않고, 분자량이 500,000을 초과할 경우 고점도에서 오는 작업성의 저하나 코팅 후에도 코팅 면상이 고르게 나오기가 힘든 문제점이 있을 수 있고 다른 원료들과의 혼합성이 조절되기 어렵다.

페녹시 수지를 용해할 수 있는 유기 용매 종류에는 케톤계, 알코올계, 글라이콜 에테르계, 에스테르계가 있다. 그 중에서 몇 가지 예로는 사이클로헥사논, 메틸에틸케톤, 벤질알코올, 다이에틸렌글라이콜알킬에테르, 페녹시프로판올, 프로필렌글라이콜 메틸에테르아세테이트, 테트라하이드로퓨란, N-메틸피롤리돈 등을 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 유기 용매를 사용할 경우에는, 유기 용매 100 중량부에 대해 페녹시 수지를 5 ~ 40 중량부가 적당하고 10 ~ 30중량부가 더 바람직하다. 필요에 따라서 코팅 불량 및 기재 필름과의 접착력을 높이기 위해 톨루엔, 자일렌, 헥산과 같은 방향족 탄화수소류 용매를 희석제로 첨가할 수 있다. 희석제의 양은 용매 대비하여 40%를 넘지 않도록 한다.

또한 상기 페녹시 수지는 적당한 가교제를 첨가하여서도 사용이 가능한데, 가교제 혹은 경화제로는 수산기를 기능기를 가지고 있는 수지를 경화시킬 수 있는 것이면 모두 가능하다. 멜라민, 우레아-포름알데히드, 이소시아네이트 관능성예비중합체, 페놀경화제, 아미노계 경화제 등을 들 수 있다. 특히 열경화제는 적어도 두개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 것이 가장 바람직하다. 이는 2개 이상의 페녹시 수지를 가교하기 위해서 최소 2개 이상의 경화사이트가 필요하기 때문이다.

열경화제 양은 페녹시 수지 100 중량부 대비 1 ~ 40 중량부가 바람직하고 더욱 바람직하게는 10 ~ 30 중량부가 첨가된다. 열경화제 양이 페녹시 수지 100 중량부 대비 1 중량부 미만에서는 가교 구조가 충분히 형성되어지지 못해 점착제 층이 물러져서(상대적인 유리전이온도의 감소 및 손실 탄성률 증가) 라미네이션시에 리드프레임이 점착제 층으로 너무 깊숙이 파고 들어가고 리드프레임에 의해서 밀린 점착제가 리드프레임의 다이패드나 랜드부 주위로 올라옴으로써 수지 밀봉 공정 시에 밀봉 수지와 리드프레임 사이에 끼어서 디테이핑 시에 점착제 잔사를 일으킬 수 있다. 또한 열경화제 양이 페녹시 수지 100 중량부 대비 40 중량부를 초과할 경우에는 점착제 층의 점착력과 젖음성이 너무 떨어져서 디라미네이션(delamination) 문제를 일으킬 수 있으며, 지나치게 증가된 강도로 인하여 라미네이션 과정에서 점착제 층이 부스러지는 문제를 야기할 수 있고, 추가적으로 기재 필름에 점착제 도포 후 건조 및 경화 과정 동안 지나친 경화 수축으로 테이프가 휘어버리는 문제를 발생시켜서 라미네이션 작업성이 떨어질 수 있기 때문이다.

첨가제는 금속과의 결합력을 강화시킬 수 있는 극성을 가지는 기능기를 포함하며, 그 중에서 특히 PPF L/F과 우수한 점착력을 가지는 티올(thiol)기를 말단에 가지는 첨가제가 우수한 점착력을 가진다. 티올계 첨가제로는 1,3,4-티아디아졸-2,5-다이티올, 글리콜 디(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리쓰리톨 (3-머캅토프로피오네이트), 3-메틸머캅토캡토-5-머캅토-1,2,4-티아디아졸 등 말단에 티올기를 가지는 첨가제를 예로 들수 있다. 이러한 첨가제의 함량은 상기 페녹시 수지 100 중량부에 대해서 0.01 ~ 10 중량부, 바람직하게는 0.1 ~ 5 중량부의 비율로 사용된다. 첨가제 양이 페녹시 수지 대비 0.01 중량부 미만에서는 점착력 향상 효과를 기대하기 어려우며, 10 중량부를 초과할 경우에는 극성 첨가제의 경화제와의 반응 등 부반응이 심해져 내열성 감소 및 디테이핑 시 점착제 잔사 문제를 일으킬 수 있기 때문이다.

또한 점착제 조성물의 유리전이온도는 80℃ ~ 150℃인 것이 바람직하고, 또한 상기 점착제 층의 스텐레스 스틸(STS) 재질에 대한 상온 점착력이 0 ~ 1 gf/50mm인 것이 바람직하다. 점착제 조성물의 유리전이온도가 80℃ 미만인 경우에는 QFN 공정 동안의 열이력에 의해서 고온에서의 점착제의 물성 변화가 너무 심해지고, 150℃를 초과할 경우에는 테이프의 라미네이션 온도가 170℃ 이상이 되면서 라미네이션 후에 휨(warpage)이 심해진다(리드프레임의 열팽창이 심해지면서 테이프와의 열팽창 정도의 차이가 커져 결국 warpage가 증가함).

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

페녹시 수지(국도화학, YP50) 100g을 메틸에틸케톤 500g에 용해하고 이소시아네이트계 열경화제(다우코닝, CE138) 15g, 글리콜디(3-머캅토프로피오네이트) 0.1g을 혼합하여 1시간 교반하였다. 교반이 끝난 점착제 조성물을 25㎛ 두께의 폴리이미드 필름(LN, 코오롱)에 도포하고 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 두께는 약 3㎛로 확인되었다.

[실시예 2]

페녹시 수지(국도화학, YP50) 100g을 메틸에틸케톤 500g에 용해하고 이소시아네이트계 열경화제(다우코닝, CE138) 15g, 글리콜디(3-머캅토프로피오네이트) 1g을 혼합하여 1시간 교반하였다. 교반이 끝난 점착제 조성물을 25㎛ 두께의 폴리이미드 필름(LN, 코오롱)에 도포하고 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 두께는 약 3㎛로 확인되었다.

[비교예 1]

페녹시 수지(국도화학, YP50) 100g을 메틸에틸케톤 500g에 용해하고 이소시아네이트계 열경화제(다우코닝, CE138) 15g을 혼합하여 1시간 교반 하였다. 교반이 끝난 점착제 조성물을 25㎛ 두께의 폴리이미드 필름(LN, 코오롱)에 도포하고 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 두께는 약 3㎛로 확인되었다

[비교예 2]

페녹시 수지(국도화학, YP50) 100 중량부를 메틸에틸케톤 300 중량부에 용해하고 이소시아네이트계 열경화제(다우코닝, CE138) 15 중량부, 에너지선 경화형 화합물인 알리파틱 폴리우레탄 아크릴레이트(일본합성, UV7600B80) 20 중량부, 알아크릴 포스파인계 광개시제(CYTEC, DAROCUR TPO) 2 중량부를 혼합하여 1시간 교반하였다. 교반이 끝난 점착제 조성물을 25㎛ 두께의 폴리이미드 필름(LN, 코오롱)에 도포하고 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 두께는 약 3㎛로 확인되었다. 건조기를 통과한 건조된 테이프는 추가적인 가교 구조를 형성하기 위한 에너지선 경화 단계를 거치는데, 본 비교예 2에서는 자외선을 조사하였다. 자외선의 광량은 약 300 mJ/㎠ 이었다. 점착제 층 내의 완전한 경화를 위하여 장파장의 자외선 A영역 (315 ~ 400 nm)의 에너지선을 방출하는 무전극 UV램프를 사용하였다. 또한 산소에 의한 에너지선 경화 효율의 감소를 방지하기 위해 질소 분위기에서 자외선이 점착제 층에 조사되었다.

[비교예 3]

점착제의 주재로 아크릴 수지(삼원, AT5100) 100 중량부를 에틸아세테이트 320 중량부에 용해하고 이소시아네이트계 열경화제(다우 코닝, CE138) 10 중량부, 에너지선 경화형 화합물인 알리파틱 폴리우레탄아크릴레이트(일본합성, UV7600B80) 25 중량부와 에폭시 아크릴레이트(CYTEC, EB600) 0.5 중량부, 실리콘 아크릴레이트 0.1 중량부, 알아크릴 포스파인계 광개시제(CYTEC, DAROCUR TPO) 1 중량부를 혼합하여 1시간 교반하였다. 고온 라미네미션 시의 점착력의 발현과 디테이핑 시의 점착제 잔사를 막기 위해 에폭시와 실리콘계의 아크릴레이트를 각각 첨가하였다. 교반이 끝난 점착액을 25㎛ 두께의 폴리이미드 필름(LN, 코오롱)에 도포하고 150℃ 건조기에서 약 3분간 건조하였다. 두께는 약 3㎛로 확인되었다. 건조기를 통과한 건조된 테이프는 추가적인 가교 구조를 형성하기 위해서 질소 분위기에서 자외선이 조사되었고, 자외선의 광량은 약 300 mJ/㎠ 이었다. 점착제 층 내의 완전한 경화를 위하여 장파장의 자외선 A영역 (315 ~ 400 nm)의 에너지선을 방출하는 무전극 UV램프를 사용하였다. 또한 산소에 의한 에너지선 경화 효율의 감소를 방지하기 위해 질소 분위기에서 자외선이 점착제 층에 조사되었다.

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3에 따른 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프를 사용하여 물성을 측정하고 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 물성을 측정하기 위한 실험 내지 방법은 당업자에게 잘 알려진 방법이므로 본 명세서에서는 이에 대해 생략하기로 한다.

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 페녹시 수지를 주재로 하고 첨가제가 함유된 실시예 1과 2 및 첨가제가 들어가지 않은 비교예 1, UV oligomer가 함유된 dual-cure type의 비교예 2 및 아크릴 수지를 주재로 한 비교예 3의 반도체 장치 제조에 쓰이는 점착테이프로서의 주요 특성들과 연관되는 물성들을 비교하였다.

이들 점착테이프의 라미네이션 측면의 적용 용도에 있어서 상온에서 스테인레스 재질에 점착력이 없어야 하는 이유로 그와 같은 특성을 주기 위하여 점착제 조성물이 결정되었다. 비교예 3의 아크릴 점착제는 STS 304 재질에 대하여 미세한 점착력이 남아 있었다. 이는 아크릴 수지의 근본적인 점착 특성을 자외선 경화를 통해서 없애지는 못하는 것으로 추정할 수 있거나 또는 고분자의 (중량평균분자량이 ~ 800,000) 아크릴 사슬에서 오는 점착제 층의 무름 혹은 유연성으로 반데르발스나 극성기에 의한 점착력이 아닌 점착제 층의 물리적 변형으로 인한 접착 표면의 증가에서 오는 미세한 점착력에 기인할 수도 있을 것으로 보였다. 결국 이 미세한 점착력이 상기에서 언급한 라미네이션 장비의 경우에서는 테이프의 피딩성(feeding)에 문제가 되어 약 20%의 작업성 실패를 초래했다.

또한 실시예 1과, 2의 경우에는 기존 사용되고 있는 구리 재질의 L/F에 대한 우수한 점착력을 가지며 또한 최근 문제가 되고 있는 PPF L/F에서도 비교예 1, 2, 3에 비해 우수한 점착력을 가진다. 점착력이 낮은 경우 밀봉 수지 봉지 공정에서 심각한 수지 누출 문제를 일으킬 수 있으며 리드프레임 표면이 밀봉 수지로 오염이 될 수 있다. 이러한 측면에서 실시예 1, 2의 경우 안정적으로 양산 공정에 적용이 가능하다.

또한 UV oliogmer를 제거한 실시예 1, 2의 경우 비교예 2와 대비하여 우수한 내플라즈마 특성을 가진다. 이러한 플라즈마 특성은 공정중 cleaning을 위하여 플라즈마를 처리하며, 플라즈마 처리 방법 및 종류에 따라서 봉지재와의 결합력이 높아져서 봉지재 표면을 불균일하게 만들어 외관 불량을 초래하게 된다. 실시예 1, 2의 경우 주제의 단일화를 통해서 이러한 불균일성을 최소화하였으며, 우수한 내플라즈마 특성으로 공정 중 발생할 수 있는 불량을 최소화 할 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면 향상된 점착력을 통해 반도체 장치 제조 중 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 봉지 재료의 누출을 방지하며 공정 완료 후 테이프가 제거될 시에 리드프레임이나 봉지 재료에 점착제의 전사를 방지할 수 있는 고점착 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프를 제공할 수 있게 되는 것이다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims

내열 기재와 상기 내열 기재 상에 점착제 조성물이 도포된 점착제 층을 포함하는 전자부품 제조용 점착테이프에 있어서,
상기 점착제 조성물은 페녹시 수지, 열경화제 및 첨가제를 포함하고, 상기 점착제 층은 열경화에 의해 경화된 것을 특징으로 하는, 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프.
제1항에 있어서,
상기 내열 기재는, 두께가 5㎛ ~ 100㎛이고, 유리전이온도가 110℃ ~ 450℃이며, 100℃ ~ 200℃에서 열팽창계수가 1 ppm/℃ ~ 35 ppm/℃이고, 상온 탄성률이 1 GPa ~ 10GPa인 것을 특징으로 하는, 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프.
제1항에 있어서,
상기 페녹시 수지는 페녹시 수지 또는 변성 페녹시 수지이고, 중량평균 분자량이 1,000 ~ 500,000인 것을 특징으로 하는, 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프.
제1항에 있어서,
상기 열경화제는 적어도 두개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 것을 특징으로 하는, 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프.
제1항에 있어서,
상기 첨가제는 단량체 말단에 적어도 한 개 이상의 티올기(Thiol)를 포함하는 티올계 첨가제인 것을 특징으로 하는, 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프.
제5항에 있어서,
상기 티올계 첨가제는 1,3,4-티아디아졸-2,5-다이티올, 글리콜 디(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리쓰리톨(3-머캅토프로피오네이트) 또는 3-메틸머캅토캡토-5-머캅토-1,2,4-티아디아졸인 것을 특징으로 하는, 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프.
제1항에 있어서,
상기 점착제 조성물의 유리전이온도는 80℃ ~ 150℃인 것을 특징으로 하는, 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프.
제1항에 있어서,
상기 점착제 층의 스텐레스 스틸(STS) 재질에 대한 상온 점착력이 0 ~ 1 gf/50mm인 것을 특징으로 하는, 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 점착제 조성물은 상기 페녹시 수지 100 중량부에 대해 상기 열경화제 1 ~ 40 중량부 및 상기 첨가제 0.01~10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 점착력이 향상된 반도체 공정용 내열 점착 마스킹 테이프.