KR20160058711A - 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름 - Google Patents

반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지; 및 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지;를 포함하며, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 0.48 내지 0.65인, 반도체 접착용 수지 조성물과, 상기 수지 조성물로부터 얻어진 반도체용 접착 필름과, 상기 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층을 포함한 다이싱 다이본딩 필름과, 상기 다이싱 다이본딩 필름을 포함한 반도체 웨이퍼와, 상기 다이싱 다이본딩 필름을 이용한 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법에 관한 것이다.

Description

반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름{ADHESIVE COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR AND ADHESIVE FILM FOR SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 높은 기계적 물성 및 내열성과 함께 우수한 내충격성을 가지며 미세한 두께를 갖는 반도체 소자의 접착에 사용되어 높은 접착력을 구현할 수 있는 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름에 관한 것이다.
최근 전자기기의 소형화, 고기능화, 대용량화 추세가 확대되고 이에 따른 반도체 패키지의 고밀도화, 고집적화에 대한 필요성이 급격히 커짐에 따라 반도체 칩 크기가 점점 커지고 있으며 집적도 측면에서도 개선하기 위하여 칩을 다단으로 적층하는 스택패키지 방법이 점차로 증가하고 있다.
최근의 반도체 패키지 개발 동향에 있어서는 상술한 반도체 칩들의 소형 박형화 및 고성능화가 급격히 진행되고 있으며 더불어 패키지 대용량화를 목적으로 동일한 패키지 내에 더 많은 칩을 적층할 수 있도록 반도체 웨이퍼의 두께가 모두 100㎛ 이하로 극박화 되었고 최근에는 반도체 웨이퍼의 두께가 모두 20㎛ 이하로 더욱 극박화되고 있다. 이렇듯 반도체 칩 및 층간 접착필름의 두께가 20㎛ 이하의 패키지를 제조함에 있어서 접착필름 또한 박형화를 요구하였고 이에 따라 기존업체에서는 무기입자를 포함하지 않는 접착필름을 제공해 오고 있다.
패키지 제조공정을 살펴보면 반도체 칩을 적층한 후에 전기를 통하기 위하여 금와이어 본딩과정을 거치게 된다. 이때 와이어 본딩 과정에서 칩에 가해지는 충격에 의하여 반도체 칩이 쉽게 크랙이 생기고 손상되어 결과적으로 패키지 조립 이후 전기적 특성에 문제를 일으키게 된다. 더욱이 칩의 박형화됨에 따라 와이어 본딩시의 칩에 가해지는 충격의 크기는 더욱 크며 이를 방지하기 위해서는 반도체 칩에 부착되는 접착필름이 외부에서 가해지는 충격에 대하여 내충격성을 가져 칩을 보호할 필요성을 가지고 있다.
본 발명은 높은 기계적 물성 및 내열성과 함께 우수한 내충격성을 가지며 미세한 두께를 갖는 반도체 소자의 접착에 사용되어 높은 접착력을 구현할 수 있는 반도체 접착용 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 높은 기계적 물성 및 내열성과 함께 우수한 내충격성을 가지며 미세한 두께를 갖는 반도체 소자의 접착에 사용되어 높은 접착력을 구현할 수 있는 반도체용 접착 필름을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 높은 기계적 물성 및 내열성과 함께 우수한 내충격성을 가지며 미세한 두께를 갖는 반도체 소자의 접착에 사용되어 높은 접착력을 구현할 수 있으며 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정 중 발생할 수 있는 버(burr) 현상을 최소화하여 반도체 칩의 오염을 방지하고 반도체 칩의 신뢰도 및 수명을 향상시킬 수 있는 다이싱 다이본딩 필름을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 다이싱 다이본딩 필름을 이용한 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지; 및 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지;를 포함하며, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 0.48 내지 0.65인, 반도체 접착용 수지 조성물이 제공된다.
또한, 본 명세서에서는, 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지; 및 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지;로 이루어진 군에서 선택된 2개 이상 간의 가교 결합을 포함하며, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 0.48 내지 0.65인, 반도체용 접착 필름이 제공된다.
또한, 본 명세서에서는, 기재 필름; 상기 기재 필름 상에 형성되는 점착층; 및 상기 점착층상에 형성되고 상기 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층;을 포함한 다이싱 다이본딩 필름이 제공된다.
또한, 본 명세서에서는, 상기 다이싱 다이본딩 필름의 접착층이 웨이퍼 일면에 부착되어 있고, 상기 다이싱 다이본딩 필름의 기재필름이 웨이퍼링 프레임에 고정되어있는 반도체 웨이퍼가 제공된다.
또한, 본 명세서에서는, 상기 다이싱 다이본딩 필름; 및 상기 다이싱 다이본딩 필름의 적어도 일면에 적층된 웨이퍼;를 포함하는 반도체 웨이퍼를 완전 분단 또는 분단 가능하게 부분 처리하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계 이후 반도체 웨이퍼를 익스펜딩 하는 단계; 및 상기 익스펜딩한 반도체 웨이퍼의 기재 필름에 자외선을 조사하고, 상기 반도체 웨이퍼의 분단에 의해 분리된 개별 칩들을 픽업하는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법이 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 반도체 접착용 수지 조성물, 반도체용 접착 필름, 다이싱 다이본딩 필름, 반도체 웨이퍼 및 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서, 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체 패키지용 접착 필름은 각각 반도체의 구성 요소나 반도체 칩들의 부착이나 접착에 사용되는 수지 조성물 및 접착 필름을 의미한다.
구체적으로, 상기 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체 패키지용 접착 필름은 반도체 패키지 제조공정에서 다이싱 완료 후의 칩들을 다이 본딩 방식에 의하여 회로 기판 또는 하부 칩 상에 부착할 때 사용되는 접착성 수지 조성물이나 접착 필름을 의미하며, 예를 들어 여러 개의 칩을 접착제에 의해 적층하고 상하 칩을 와이어 본딩(wire bonding)을 이용하여 전기적으로 연결해주는 다층 칩 적층 패키지(multi-chip package) 방법이나 회로가 형성된 웨이퍼에 관통전극(TSV, through silicon via)를 형성하고 이를 통전물질로 채워 전기적으로 층간을 직접 연결하는 웨이퍼 레벨 적층 패키지(wafer level stack package) 방법에 사용될 수 있는 접착성 수지 조성물이나 접착 필름을 의미한다.
또한, 본 명세서에서, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 모두 포함하는 의미이다.
발명의 일 구현예에 따르면, 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지; 및 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지;를 포함하며, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 0.48 내지 0.65인, 반도체 접착용 수지 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명자들은, 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지; 및 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함하고 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 함유 비율이 특정된 접착성 수지 조성물을 사용하면, 높은 기계적 물성 및 내열성과 함께 우수한 내충격성을 가지며 미세한 두께를 갖는 반도체 소자의 접착에 사용되어 높은 접착력을 구현할 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
즉, 상기 일 구현예의 수지 조성물은 반도체 접착용, 반도체에 포함되는 구성 성분의 접착용 또는 반도체 패키지용으로 사용할 수 있으며, 극박 웨이퍼의 다단 적층시 높은 내충격성을 확보할 수 있으며 반도체 제조 이후 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체용 접착 필름 또는 반도체 패키지용 접착필름을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 반도체 접착용 수지 조성물에 포함되는 (메트)아크릴레이트계 수지는 고분자의 전체 반복 단위 또는 세그먼트 중 에폭시계 작용기가 도입된 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상, 또는 18 중량% 내지 35 중량%, 또는 또는 18 중량% 내지 25 중량% 포함할 수 있다. 상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지는 상기 반도체 접착용 수지 조성물에 포함되는 성분들이 경화시에 서로 결합될 수 있도록 하고 보다 높은 경화도를 확보하게 하며, 상기 반도체 접착용 수지 조성물이 경화되어 형성되는 접착 필름이 충분한 기계적 물성을 확보할 수 있게 한다.
구체적으로, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 전체 반복 단위 중 에폭시계 작용기가 도입된 (메트)아크릴레이트계 반복 단위가 17 중량%이상, 또는 18 중량% 내지 35 중량%, 또는 또는 18 중량% 내지 25 중량% 임에 따라서, 상기 반도체 접착용 수지 조성물은 경화 이후에 가교 구조를 보다 많이 형성할 수 있으며, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지; 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지 간의 상용성이 향상될 수 있고, 이에 따라 최종 제조되는 접착 필름이 보다 균질한 물성 및 외형 특성을 가지면서 향상된 기계적 물성, 내열성 및 내충격성을 가질 수 있다.
상기 에폭시계 작용기는 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 주쇄를 이루는 반복 단위에 1이상 치환될 수 있다.
상기 에폭시계 작용기는 에폭시기 또는 글리시딜기를 포함할 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지 중 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위의 함량이 너무 작은 경우, 상기 반도체 접착용 수지 조성물을 이용하여 얻어지는 접착 필름의 내열성 및 내충격성이 충분하지 않을 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지 중 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위의 함량의 상한이 크게 제한되는 것은 아니나, 최종 제조되는 접착 필름의 탄성이나 접착성 등을 고려하여 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 전체 반복 단위 중 에폭시계 작용기가 도입된 (메트)아크릴레이트계 반복 단위가 35 중량%이하인 것이 바람직하다.
한편, 상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지는 -10℃ 내지 20℃, 또는 -5℃ 내지 15℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 상술한 유리 전이 온도를 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지를 사용함에 따라서 상기 반도체 접착용 수지 조성물이 충분한 유동성을 가질 수 있으며 최종 제조되는 접착 필름이 높은 접착력을 확보할 수 있고, 상기 반도체 접착용 수지 조성물을 이용하여 박막 필름 등의 형태로 제조하기가 용이하다.
상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지의 유리 전이 온도가 너무 낮으면, 실온에서 필름의 연신율이 현저히 높아져서 박막 필름의 제조가 어려워질 수 있으며, 또한 적용되는 반도체 소자나 또는 다이싱 필름의 점착층 등에 대한 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 점착력이 높아져서 픽업성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지의 유리 전이 온도가 너무 높으면, 상기 반도체 접착용 수지 조성물로부터 형성되는 필름이 상온에서 지나치게 경화되거나 딱딱해져서 박막 필름의 제조가 용이하지 않을 수 있다.
한편, 상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물에서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 0.48 내지 0.65, 또는 0.50 내지 0.64 일 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 0.48 내지 0.65, 또는 0.50 내지 0.64으로 한정됨에 따라서, 상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물이 경화된 이후에 높은 모듈러스를 확보하면서 반도체 기판 등에 대하여 높은 접착력을 구현할 수 있다.
상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물에서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 너무 낮으면, 상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물이 경화된 이후에 모듈러스가 과도하게 높아지고 기판에 대한 접착력은 저하될 수 있다.
또한, 상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물에서, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 너무 높으면, 상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물이 경화된 이후에 모듈러스가 크게 낮아져서 와이어 본딩과정에서 충분한 내충격성을 갖지 못하여 칩 크랙을 개선할 수 없으며 또한 b-stage의 용융점도가 증가하여 상기 반도체 접착용 수지 조성물을 이용한 다이 어태치 과정 중에 보이드 발생 면적이 증가하여 경화 후에 보이드가 잔존하여 신뢰성을 저해할 가능성이 높다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 에폭시 수지를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시 수지의 연화점은 70℃ 내지 120 ℃일 수 있다.
상기 에폭시 수지는 상기 반도체 접착용 수지 조성물이 접착력 또는 부착력을 가질 수 있도록 하며, 상기 반도체 접착용 수지 조성물이 경화시 다른 성분들과 가교 결합 구조를 형성하여 최종 제조되는 접착 필름의 기계적 물성, 내열성 및 내충격성을 확보할 수 있게 한다.
상기 에폭시 수지의 구체적인 예가 한정되는 것은 아니나, 하나 이상의 관능기를 가지고 있는 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 구체적으로 연화점이 70℃ 이상, 또는 70℃ 내지 120℃ 인 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 에폭시 수지의 연화점이 너무 낮으면, 상기 반도체 접착용 수지 조성물이 경화 이후에 고온에서 충분하 모듈러스를 확보하기 어렵고 판에 대한 접착력 또한 온도에 따라 큰 편차를 갖게 되며, 또한 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 점착력이 높아져서 다이싱 후 칩 픽업성이 저하될 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 경화제로서 연화점이 105℃ 이상, 또는 105℃ 내지 150℃인 페놀 수지를 포함할 수 있다. 연화점이 105℃ 이상인 페놀 수지를 사용함에 따라서 상기 반도체 접착용 수지 조성물은 경화 후 충분한 내열성, 강도 및 접착성을 가질 수 있다.
상기 페놀 수지의 연화점이 너무 낮으면 상기 반도체 접착용 수지 조성물이 경화 후 충분한 강도의 경화물을 얻지 못할 수 있다. 또한, 상기 페놀 수지의 연화점이 너무 높으면 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 유동성이 높아져서 실제 반도체 제조 공정에서 접착제 내부에 빈 공간(void)가 생성되어 최종 제품의 신뢰성이나 품질을 크게 저하시킬 수 있다.
상기 페놀 수지의 종류가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 연화점이 105℃ 내지 130℃인 비스페놀 A 노볼락 수지 및 연화점이 105℃ 내지 130℃인 바이페닐노볼락 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물에서 상기 에폭시 수지 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 크게 한정되는 것은 아니나, 에폭시 수지와 페놀 수지간의 당량을 고려할 때 상기 에폭시 수지 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.8 내지 1.2인 것이 바람직하다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 상기 페놀 수지 이외로 기타 경화제를 더 포함할 수 있다.
상기 경화제로는 반도체 접착 필름 등의 제조에 사용되는 것으로 알려진 경화제를 큰 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 아민계 경화제, 페놀성 계 경화제, 및 산무수물계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 경화제를 포함할 수 있다. 상기 경화제의 사용량은 최종 제조되는 접착 필름의 물성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 상기 에폭시 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 500중량부, 또는 30 내지 300중량부로 사용될 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 경화 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 경화 촉매는 상기 경화제의 작용이나 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 경화를 촉진 시키는 역할을 하며, 반도체 접착 필름 등의 제조에 사용되는 것으로 알려진 경화 촉매를 큰 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화 촉매로는 인계 화합물, 붕소계 화합물 및 인-붕소계 화합물 및 이미다졸계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 경화 촉매의 사용량은 최종 제조되는 접착 필름의 물성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 상기 에폭시 수지, (메트)아크릴레이트계 수지 및 페놀 수지의 총합 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 10중량부로 사용될 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 유기 용매 0.1 내지 50중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 유기 용매의 함량은 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 물성이나 최종 제조되는 접착 필름의 물성이나 제조 공정들을 고려하여 결정할 수 있다.
한편, 상기 반도체 접착용 수지 조성물은 무기 입자를 1중량% 이하, 또는 0.5중량%이하, 또는 0.1중량%이하로 포함할 수 있으며, 무기 입자를 실질적으로 포함하지 않을 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물이 무기 입자를 미량으로 포함하거나 실질적으로 포함하지 않음에 따라서, 상기 수지 조성물 내에서 무기 입자의 뭉침 현상이 발생하지 않을 수 있으며 최종 제조되는 접착 필름의 기계적 물성이나 접착력을 향상시킬 수 있고 접착 필름과 결합되는 반도체 또는 칩의 외관 손상을 방지하여 반도체 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 무기 입자의 구체적인 예가 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 금속성분인 금분, 은분, 동분, 니켈 등이나 비금속성분인 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘, 규산마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 실리카, 질화붕소, 이산화티타늄, 유리, 산화철, 세라믹 등이 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물을 100℃ 내지 200℃에서 0.2 내지 5시간 동안 경화한 이후에 130℃에서 측정한 용융 점도가 20,000 Paㆍs 이상, 또는 40,000 Paㆍs 내지 300,000 Paㆍs, 또는 90,000 Paㆍs 내지 200,000 Paㆍs 일 수 있다.
또한, 상기 반도체 접착용 수지 조성물을 100℃ 내지 200℃에서 0.2 내지 5시간 동안 경화한 이후에 120℃ 측정한 저장 모듈러스가 200 Mpa 이상이고, 50℃에서 실리콘 기판에 대한 박리 강도가 40 gf/㎠ 이상일 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물이 경화 이전의 b-stage에서 갖는 용융 점도는 110℃ 기준으로 10,000 Paㆍs 내지 30,000 Paㆍs 일 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지; 및 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지;로 이루어진 군에서 선택된 2개 이상 간의 가교 결합을 포함하며, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 0.48 내지 0.65인, 반도체용 접착 필름이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지; 및 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지;를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 제조되는 접착 필름은, 높은 기계적 물성 및 내열성과 함께 우수한 내충격성을 가지며 미세한 두께를 갖는 반도체 소자의 접착에 사용되어 높은 접착력을 구현할 수 있다.
즉, 상기 반도체용 접착 필름은 구체적으로 반도체 접착용, 반도체에 포함되는 구성 성분의 접착용 또는 반도체 패키지용으로 사용할 수 있으며, 극박웨이퍼의 다단 적층시 높은 내충격성을 확보할 수 있으며, 반도체 제조 이후 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 구현예의 접착 필름은 상술한 반도체 접착용 수지 조성물이 경화되어 형성된 필름일 수 있다. 상기 접착 필름의 두께는 적용되는 반도체, 칩 또는 소자 장치 등의 종류나 특징에 따라서 결정될 수 있으며, 예를 들어 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 또는3 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 두께를 가질 수 있다.
상술한 반도체 접착용 수지 조성물이 경화되어 상기 구현예의 접착 필름을 형성함에 따라서, 상기 접착 필름은 구성 성분들 간의 가교 결합 구조를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지와 상기 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지 간의 가교 결합; 상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지와 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지 간의 가교 결합; 및 상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지 및 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지 간의 가교 결합 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 반도체용 접착 필름의 제조에는 경화제 및 경화 촉매가 사용될 수 있다. 상기 반도체용 접착 필름은 잔류하는 경화제 및 경화 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 경화제 및 경화 촉매 각각은 상기 에폭시 수지, (메트)아크릴레이트계 수지 및 페놀 수지의 총합 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 10중량부의 함량으로 상기 반도체용 접착 필름에 잔류할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름의 제조 방법은 통상적으로 알려진 경화 방법 및 필름 제조 방법을 사용할 수 있다. 예들 들어, 상술한 반도체 접착용 수지 조성물을 소정의 기재 상에 도포하고 50℃ 내지 150℃ 의 온도에서 1분 내지 5분 동안 건조하여 상기 반도체용 접착 필름을 얻을 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물이 도포되는 기재는 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니며 통상적으로 알려진 고분자 수지 기재, 유리 기재 또는 금속 기재 등을 사용할 수 있다.
상기 기재의 구체적인 예로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리우레탄, 에틸렌-아크릴산에틸 공중합체, 에틸렌-아크릴산메틸 공중합체, 폴리부텐, 폴리부타디엔, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 에틸렌비닐 아세테이트, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 또는 이들의 2종류 이상을 포함하는 고분자 기재를 들 수 있다.
한편, 상기 반도체용 접착 필름은 무기 입자를 1중량% 이하, 또는 0.5중량%이하, 또는 0.1중량%이하로 포함할 수 있으며, 무기 입자를 실질적으로 포함하지 않을 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름이 무기 입자를 미량으로 포함하거나 실질적으로 포함하지 않음에 따라서, 기계적 물성이나 접착력을 향상시킬 수 있고 접착 필름과 결합되는 반도체 또는 칩의 외관 손상을 방지하여 반도체 제조 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에 대하여 130℃에서 측정한 용융 점도가 20,000 Paㆍs 이상, 또는 40,000 Paㆍs 내지 300,000 Paㆍs, 또는 90,000 Paㆍs 내지 200,000 Paㆍs 일 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름에 대하여 120℃ 측정한 저장 모듈러스가 200 Mpa 이상이고, 50℃에서 실리콘 기판에 대한 박리 강도가 40 gf/㎠ 이상일 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 기재 필름; 상기 기재 필름 상에 형성되는 점착층; 및 상기 점착층 상에 형성되고 상술한 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층;을 포함한 다이싱 다이본딩 필름이 제공될 수 있다.
상기 다이싱 다이본딩 필름에 포함되는 기재필름의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 이 분야에서 공지된 플라스틱 필름 또는 금속박 등을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 기재 필름은 저밀도 폴리에틸렌, 선형 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌의 랜덤 공중합체, 폴리프로필렌의 블록 공중합체, 호모폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐(polymethylpentene), 에틸렌-초산비닐 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-아이오노머 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 폴리부텐, 스틸렌의 공중합체 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
상기에서 2종 이상의 고분자가 혼합물이 포함되는 기재 필름의 의미는, 전술한 고분자들을 각각 포함한 필름이 2층 이상 적층된 구조의 필름 또는 전술한 고분자들이 2이상 포함된 단일층이 필름을 모두 포함한다.
상기 기재 필름의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 통상 10 ㎛내지 200 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛내지 180㎛의 두께로 형성된다. 상기 두께가 10 ㎛미만이면, 다이싱 공정에서 절단 깊이(cut depth)의 조절이 불안해 질 우려가 있고, 200 ㎛를 초과 하면, 다이싱 공정에서 버(burr)가 다량 발생하게 되거나, 연신률이 떨어져서 익스펜딩 공정이 정확하게 이루어지지 않을 우려가 있다.
상기 기재필름에는 필요에 따라 매트처리, 코로나방전처리, 프라이머 처리 또는 가교 처리 등의 관용적인 물리적 또는 화학적 처리를 가할 수 있다.
한편, 상기 점착층은 자외선 경화형 점착제 또는 열 경화형 점착제를 포함할 수 있다. 자외선 경화형 점착제를 사용할 경우에는 기재 필름 측으로부터 자외선을 조사하여, 점착제의 응집력 및 유리전이온도를 올려 점착력을 저하시키고, 열 경화형 점착제의 경우는 온도를 가하여 점착력을 저하시킨다.
아울러, 상기 자외선 경화형 점착제는 (메트)아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 화합물, 광개시제, 및 가교제를 포함할 수 있다.
상기에서 (메트)아크릴레이트계 수지는 중량평균분자량이 10만 내지 150만, 바람직하게는 20만 내지 100만일 수 있다. 중량평균분자량이 10만 미만이면, 코팅성 또는 응집력이 저하되어, 박리 시에 피착체에 잔여물이 남거나, 또는 점착제 파괴 현상이 일어날 우려가 있다. 또한, 중량평균분자량이 150만을 초과하면, 베이스 수지가 자외선 경화형 화합물의 반응을 방해하여, 박리력 감소가 효율적으로 이루어지지 않을 우려가 있다.
이러한 (메트)아크릴레이트계 수지는 예를 들면, (메트)아크릴산에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체의 공중합체일 수 있다. 이 때 (메트)아크릴산에스테르계 단량체의 예로는 알킬 (메트)아크릴레이트를 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 단량체로서, 펜틸 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, n-옥틸 (메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트 또는 데실 (메트)아크릴레이트의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있다. 알킬의 탄소수가 큰 단량체를 사용할수록, 최종 공중합체의 유리전이온도가 낮아지므로, 목적하는 유리전이온도에 따라 적절한 단량체를 선택하면 된다.
또한, 가교성 관능기 함유 단량체의 예로는 히드록시기 함유 단량체, 카복실기 함유 단량체 또는 질소 함유 단량체의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있다. 이 때 히드록실기 함유 화합물의 예로는, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 카복실기 함유 화합물의 예로는, (메트)아크릴산 등을 들 수 있으며, 질소 함유 단량체의 예로는 (메트)아크릴로니트릴, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (메트)아크릴레이트계 수지에는 또한 상용성 등의 기타 기능성 향상의 관점에서, 초산비닐, 스틸렌 또는 아크릴로니트릴 탄소-탄소 이중결합함유 저분자량 화합물 등이 추가로 포함될 수 있다.
또한, 상기 자외선 경화형 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 중량평균분자량이 500 내지 300,000 정도인 다관능성 화합물(ex. 다관능성 우레탄 아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트 단량체 또는 올리고머 등)을 사용할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자는 목적하는 용도에 따른 적절한 화합물을 용이하게 선택할 수 있다.
상기 자외선 경화형 화합물의 함량은 전술한 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 5 중량부 내지 400 중량부, 바람직하게는 10 중량부 내지 200 중량부일 수 있다. 자외선 경화형 화합물의 함량이 5 중량부 미만이면, 경화 후 점착력 저하가 충분하지 않아 픽업성이 떨어질 우려가 있고, 400 중량부를 초과하면, 자외선 조사 전 점착제의 응집력이 부족하거나, 이형 필름 등과의 박리가 용이하게 이루어지지 않을 우려가 있다.
상기 광개시제의 종류 역시 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 알려진 일반적인 개시제의 사용이 가능하며, 그 함량은 상기 자외선 경화형 화합물 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 광개시제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 자외선 조사에 의한 경화 반응이 부족해져 픽업성이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면 경화 과정에는 가교 반응이 짧은 단위로 일어나거나, 미반응 자외선 경화형 화합물이 발생하여 피착체 표면의 잔사에 원인이 되거나, 경화 후 박리력이 지나치게 낮아져 픽업성이 저하될 우려가 있다.
또한, 점착부에 포함되어 접착력 및 응집력을 부여하기 위한 가교제의 종류 역시 특별히 한정되지 않으며, 이소시아네이트계 화합물, 아지리딘계 화합물, 에폭시계 화합물 또는 금속 킬레이트계 화합물 등의 통상의 화합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 2 중량부 내지 40 중량부, 바람직하게는 2 중량부 내지 20 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 함량이 2 중량부 미만이면, 점착제의 응집력이 부족할 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면, 자외선 조사 전 점착력이 부족하여, 칩 비산 등이 일어날 우려가 있다.
상기 점착층에는 또한 로진 수지, 터펜(terpene) 수지, 페놀 수지, 스티렌 수지, 지방족 석유 수지, 방향족 석유 수지 또는 지방족 방향족 공중합 석유 수지 등의 점착 부여제가 더 포함될 수 있다.
상기와 같은 성분을 포함하는 점착층을 기재 필름 상에 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 기재 필름 상에 직접 본 발명의 점착제 조성물을 도포하여 점착층을 형성하는 방법 또는 박리성 기재 상에 일단 점착제 조성물을 도포하여 점착층을 제조하고, 상기 박리성 기재를 사용하여 점착제층을 기재 필름 상에 전사하는 방법 등을 사용할 수 있다.
이때 점착제 조성물을 도포 및 건조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 상기 각각의 성분을 포함하는 조성물을 그대로, 또는 적당한 유기용제에 희석하여 콤마 코터, 그라비아코터, 다이 코터 또는 리버스코터 등의 공지의 수단으로 도포한 후, 60℃ 내지 200℃의 온도에서 10초 내지 30분 동안 용제를 건조시키는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 상기 과정에서는 점착제의 충분한 가교 반응을 진행시키기 위한 에이징(aging) 공정을 추가적으로 수행할 수도 있다.
상기 점착층의 두께가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 10 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위일 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 접착층은 상기 점착층 상에 형성되며 상술한 구현예의 반도체용 접착 필름을 포함할 수 있다. 상기 반도체용 접착 필름에 관한 내용은 상술한 사항을 모두 포함한다.
상기 접착층의 두께가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 또는 3 ㎛ 내지 50 ㎛의 범위일 수 있다.
상기 다이싱 다이본딩 필름은 또한, 상기 접착층 상에 형성된 이형필름을 추가로 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 이형필름의 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 염화비닐공중합체 필름 또는 폴리이미드 필름 등의 일종 또는 이종 이상의 플라스틱 필름을 들 수 있다.
상기와 같은 이형필름의 표면은 알킬드계, 실리콘계, 불소계, 불포화에스테르계, 폴리올레핀계 또는 왁스계등의 일종 또는 이종 이상으로 이형 처리되어 있을 수 있으며, 이중 특히 내열성을 가지는 알키드계, 실리콘계 또는 불소계 등의 이형제가 바람직하다.
이형필름은 통상 10 ㎛내지 500 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛내지 200 ㎛정도의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 다이싱 다이본딩 필름을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 기재필름상에 점착부, 접착부 및 이형 필름을 순차로 형성하는 방법, 또는 다이싱필름(기재필름+점착부) 및 다이본딩 필름 또는 접착부가 형성된 이형필름을 별도로 제조한 후, 이를 라미네이션 시키는 방법 등이 사용될 수 있다.
상기에서 라미네이션 방법은 특별히 한정되지 않으며, 핫롤라미네이트 또는 적층프레스법을 사용할 수 있고, 이중 연속공정 가능성 및 효율성 측면에서 핫롤라미네이트법이 바람직하다. 핫롤라미네이트법은 10℃내지 100℃의 온도에서 0.1 Kgf/㎠내지 10 Kgf/㎠의 압력으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 다이싱 다이본딩 필름의 접착층이 웨이퍼 일면에 부착되어있고, 상기 다이싱 다이본딩 필름의 기재필름이 웨이퍼링 프레임에 고정되어있는 반도체 웨이퍼가 제공될 수 있다.
상기와 같은 반도체 웨이퍼는 반도체 웨이퍼의 이면에 다이싱 다이본딩 필름의 접착부를 온도 0℃내지 180℃조건에서 웨이퍼 이면에 부착(라미네이션)하고, 상기 기재필름을 웨이퍼링 프레임에 고정시켜 제조할 수 있다.
또한, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 배선기판; 상기 배선기판의 칩 탑재면에 형성되고, 상술한 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층; 및 상기 접착층상에 탑재된 반도체칩을 포함하는 반도체장치에 관한 것이다.
상기와 같은 반도체장치는 이하의 과정을 거쳐 제조될 수 있다. 즉, 전술한 다이싱 다이본딩 필름이 부착된 반도체 웨이퍼를 다이싱 기기를 이용하여 완전히 절단하여 개개의 칩으로 분할한다. 그 후, 자외선조사 또는 열의 인가 등의 수단을 통해 점착부를 경화시킨다. 상기와 같이 자외선 또는 열에 의해 경화된 점착제는 접착제의 밀착력이 저하되어서 후공정에서 칩의 픽업이 쉬워지게 된다. 이때 필요에 따라서, 다이싱 다이본딩 필름을 인장하는 익스펜딩 공정을 실시하여, 칩간의 간격이 확정시키고, 접착부 및 점착부 계면에 어긋남을 발생시켜 픽업을 용이하게 할 수있다.
상기와 같은 상태에서 칩의 픽업을 실시하면, 반도체 웨이퍼 및 접착부가 점착부로부터 박리되어 접착층만이 부착된 칩을 얻을 수 있다. 수득한 상기 접착제층이 부착된 칩을 반도체용 기판에 부착한다. 칩의 부착온도는 통상 100℃내지 180℃이며, 부착시간은 0.5초내지 3초, 부착압력은 0.5 kgf/㎠ 내지 2 kgf/㎠이다.
상기 공정을 진행한 후에 와이어 본딩과 몰딩공정을 거쳐 반도체 장치가 얻어진다. 본 발명에서는 특히 다이본딩용 접착제의 강도 등의 최적화를 통하여, 상기 다이본딩 후에는 선 경화공정을 수행하지 않으면서도 와이어 본딩 또는 몰딩 공정에서 칩의 박리, 밀림 또는 쏠림 현상등이 억제될 수 있다.
반도체 장치의 제조방법은 상기 공정에 한정되는 것이 아니고, 임의의 공정을 포함시킬 수도 있고, 공정의 순서를 바꿀 수도 있다. 예컨대, 자외선경화 → 다이싱 → 익스팬딩 공정으로 진행할 수도 있고, 다이싱 → 익스팬딩 → 자외선 경화 공정으로도 진행할 수 있다. 칩부착 공정 이후에 추가로 가열 또는 냉각 공정을 포함할 수도 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 다이싱 다이본딩 필름; 및 상기 다이싱 다이본딩 필름의 적어도 일면에 적층된 웨이퍼;를 포함하는 반도체 웨이퍼를 완전 분단 또는 분단 가능하게 부분 처리하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계 이후 반도체 웨이퍼를 익스팬딩 하는 단계; 및 상기 익스펜딩한 반도체 웨이퍼의 기재 필름에 자외선을 조사하고, 상기 반도체 웨이퍼의 분단에 의해 분리된 개별 칩들을 픽업하는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법이 제공될 수 있다.
상기 다이싱 다이본딩 필름에 관한 내용을 상술한 내용을 모두 포함한다.
상기 다이싱 방법의 세부 단계에 관한 내용을 제외하고, 통상적으로 알려진 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법에 사용되는 장치, 방법 등을 별 다른 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 다이싱 필름을 포함한 다이싱 다이본딩 필름을 사용함에 따라서, 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정 중 발생할 수 있는 버(burr) 현상을 최소화하여 반도체 칩의 오염을 방지하고 반도체 칩의 신뢰도 및 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 높은 기계적 물성 및 내열성과 함께 우수한 내충격성을 가지며 미세한 두께를 갖는 반도체 소자의 접착에 사용되어 높은 접착력을 구현할 수 있는 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 높은 기계적 물성 및 내열성과 함께 우수한 내충격성을 가지며 미세한 두께를 갖는 반도체 소자의 접착에 사용되어 높은 접착력을 구현할 수 있으며 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정 중 발생할 수 있는 버(burr) 현상을 최소화하여 반도체 칩의 오염을 방지하고 반도체 칩의 신뢰도 및 수명을 향상시킬 수 있는 다이싱 다이본딩 필름과 상기 다이싱 다이본딩 필름을 이용한 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법이 제공될 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 반도체 접착용, 반도체에 포함되는 구성 성분의 접착용 또는 반도체 패키지용으로 사용할 수 있으며, 극박 웨이퍼의 다단 적층시 높은 내충격성을 확보할 수 있으며 반도체 제조 이후 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체용 접착 필름 또는 반도체 패키지용 접착필름을 제공할 수 있다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3: 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름의 제조]
(1) 반도체 접착용 수지 조성물 용액의 제조
하기 표 1 및 2의 기재된 성분을 메틸에틸케톤에 용해시켜 반도체 접착용 수지 조성물 용액을 얻었다.
(2) 반도체용 접착 필름의 제조
상기 제조된 반도체 접착용 수지 조성물 용액을 각각 실리콘 이형 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께 38㎛) 상에 도포한 후 130℃에서 2분간 건조하여 3㎛의 두께의 접착 필름을 얻었다.
[단위: g] 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2
페놀 수지(a) KH-6021 (BPA nov) 102 102 102 115 102 80 102
에폭시 수지(b) EOCN-104S(cresol nov) 92 92 92 120 92 100 92
아크릴계 수지
(c)		 KG-3038 (Negami) 293
KG-3040 (Negami) 300
KG-3043 (Negami) 300 350 300 350
KG-3036 (Negami) 300
c /(a+b+c) 0.60 0.60 0.64 0.56 0.64 0.61 0.60
경화 촉진제 DICY (TCI) 5 5 5 5 5 5 5
2MA-OK (Curesol) 5 5 5 5 5 5 5
첨가제 A-1160 (GE Silquest) 3 3 3 3 3 3 3
[단위: g] 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7
페놀 수지(a) KH-6021 (BPA nov) 102 102 102 67
GPH-103 132
에폭시 수지(b) EOCN-104S(cresol nov) 92 92 120 92
YD-011 127
아크릴계 수지
(c)		 KG-3038 (Negami)
KG-3040 (Negami)
KG-3043 (Negami) 170 400 500 300 300
KG-3036 (Negami)
c /(a+b+c) 0.47 0.67 0.69 0.57 0.60
경화 촉진제 DICY (TCI) 5 5 5 5 5
2MA-OK (Curesol) 5 5 5 5 5
첨가제 A-1160 (GE Silquest) 3 3 3 3 3
1) KH-6021 :비스페놀 A 노볼락 수지(DIC사, 연화점 : 약 125℃ )
2) GPH-103 :비페놀 아르알킬 페놀 수지 (biphenyl aralkyl phenol resin, Nippon Kayaku 사 제품, 연화점: 103℃, OH 당량: 231 g/eq)
3) EOCN-104S :크레졸노볼락에폭시(당량 : 180 g/eq, 연화점 : 약 90℃)
4) YD-011 :비스페놀 A 에폭시 수지 (당량 450g/eq, 연화점 : 약 60℃)
5) KG-3038: 아크릴산 에스테르 고분자(Negami사 제품, 글리시딜메타아크릴레이계 반복 단위 15 중량% , 유리전이온도: 10℃)
6) KG-3040: 아크릴산 에스테르 고분자(Negami사 제품, 글리시딜메타아크릴레이계 반복 단위 18 중량% , 유리전이온도: 14℃)
7) KG-3043: 아크릴산 에스테르 고분자(Negami사 제품, 글리시딜메타아크릴레이계 반복 단위 21 중량% , 유리전이온도: -1.8℃)
8) KG-3036: 아크릴산 에스테르 고분자(Negami사 제품, 글리시딜메타아크릴레이계 반복 단위 10 중량% , 유리전이온도: 14℃)
9) 경화제 DICY 및 경화촉매 2MA-OK
10) A-1160 GE Silquest(versatile amino-functional coupling agent): Silane ,Gamma-Ureidopropyltrialkoxysilane in alcohol(50wt%)
[ 실험예 : 반도체용 접착 필름의 물성 평가]
실험예1 : 반도체용 접착 필름의 열경화 후 인장 저장 탄성률의 측정
상기 실시예 및 비교예서 각각 얻어진 접착 필름을 60℃의 롤라미네이터 를 이용하여 조건하에서 두께 720㎛가 될 때까지 중첩하여 적층한 후, 150℃의 온도에서 1시간 동안 열경화시켰다. 그리고, 상기 열경화 결과물을 절단하여 폭이 5.3mm 길이 30mm인 육면체의 시편을 제조하였다.
그리고, 고정 점탄성 측정 장치(DMA Q800, TA인스투르먼트사)를 사용하여 -30 내지 280℃에서 상기 시편이 갖는 인장 저장 탄성률을 주파수 10Hz 및 승온 속도 10℃/분의 조건하에서 측정하였다. 측정 결과를 하기 표3에 나타내었다.
실험예2 : 반도체용 접착 필름의 실리콘 기판에 대한 접착력 평가
(1) 다이싱 필름의 제조
2-에틸헥실 아크릴레이트 75g, 2-에틸헥실 메타아크릴레이트 10g, 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트 15g을 에틸아크릴레이트 용매 300g 하에서 공중합하여 중량평균분자량이 850,000 인 공중합체(유리전이온도가 10℃)를 수득한 후, 여기에 광경화 물질인 아크릴이소시아네이트 화합물 10g을 첨가하여 반응물을 얻었다. 그 후, 여기에 다관능이소시아네이트올리고머 10g과 광개시제로서다로커 TPO를 1g 혼합하여 자외선 경화형 점착제 조성물을 제조하였다.
상기 자외선 경화형 점착제 조성물을 이형 처리된 두께 38um의 폴리에스테르 필름 위에 건조 후의 두께가 10um가 되도록 도포하고, 110℃에서 3분간 건조하였다. 건조된 점착층을 두께가 100 ㎛인 폴리올레핀필름에 라미네이트 하여 다이싱 필름을 제조하였다.
(2) 웨이퍼에 대한 박리강도와 습윤성 측정방법
상기의 과정에서 얻은 점착층 및 상기 실시예 및 비교예서 각각 얻어진 접착 필름(폭 18mm, 길이 10cm)을 합지하여 다이싱 다이본딩용 다층 구조의 접착필름을 제조하고, 이를 핫플레이트에 위치한 두께 500㎛의 반도체 칩 상에 올려서 마운팅하였다.
그리고, 다이싱필름-접착필름-반도체칩 복합체를 상온에서 약 3시간 가량 노출시킨 이후, 하기 표1의 온도 조건에서 박리 강도를 측정하여 반도체용 접착 필름의 실리콘 기판에 대한 접착력 평가하였다.
그리고, 육안으로 반도체용 접착 필름의 실리콘 기판에 대한 습윤성(wetting property)를 측정하고 아래와 같은 기준으로 평가하였다.
0: 웨이퍼에 양호하게 밀착되어 있으며 잔존 보이드 없음
△: 웨이퍼에 양호하게 밀착되어 있으며 잔존 보이드가 전체 면적 대비 5% 이하
X: 웨이퍼에 밀착되어 있으나 잔존 보이드가 전체 면적 대비 10% 이상
온도 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예5
실험예1
[Storage modulus
1h cure@ 150℃(MPa)]		 120℃ 200 224 255 355 255
130℃ 168 178 177 262 177
140℃ 121 134 120 207 120
실험예2-1
[peel(gf/25mm)
strength @ temp]		 50℃ 55 60 66 59 66
70℃ 95 100 120 110 120
실험예2-2
[습윤성 @ temp]		 50℃ 0 0 0 0 O
70℃ 0 0 0 0 O
온도 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7
실험예1
[Storage modulus
1h cure@ 150℃(MPa)]		 120℃ 100 36 418 121 61 272 98
130℃ 74 27 346 100 53 201 82
140℃ 56 22 281 83 44 144 67
실험예2-1
[peel(gf/25mm)
strength @ temp]		 50℃ 63 45 35 86 103 48 87
70℃ 125 83 53 137 200 95 400
실험예2-2
[습윤성 @ temp]		 50℃ O △ △ 0 0 △ O
70℃ O △ △ 0 0 △ O
상기 표 3 및 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서 얻어진 반도체용 접착 필름은 열경화 후 금와이어 본딩이 이루어지는 120℃ 내지 140℃에서의 인장 저장 탄성률이 높아 금와이어 본딩과정에서 반도체 칩에 부여되는 충격에 대하여 칩의 손상을 최소화 할 수 있으며 높은 내열성 및 기계적 물성과 더불어, 실리콘 기판 등의 반도체 재료에 대하여 높은 접착성을 가지며 박형 웨이퍼 칩의 휨현상을 최소화 할 수 있다는 점이 확인되었다.
또한, 실시예 1 내지 5의 접착필름은 경화 전에도 웨이퍼와의 밀착력이 높아 다이 어태치 과정에서 보이드의 생성을 최소화할 수 있음과 동시에 위 과정에서의 박형 웨이퍼의휨 현상을 최소화 할 수 있었다.
이에 반하여, 상기 표4에 나타난 바와 같이, 비교예 1,2 및 5 내지 7에서 얻어진 반도체용 접착 필름은 열경화 후 금와이어본딩이 이루어지는 120℃ 내지 140℃에서의 인장 저장 탄성률이 낮아 금와이어 본딩과정에서 반도체 칩에 부여되는 충격에 대하여 내충격성이 약하여 칩의 손상을 야기할 수 있다.
또한, 비교예 3 및 4의 접착필름은 경화 전과 후에 각각 웨이퍼와의 밀착력이 낮아 다이 어태치 과정에서 보이드가 형성되어 차후 신뢰성을 약화시키는 원인이 될 수 있다.
특히, (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율을 0.47로 하는 조성물로부터 제조된 비교예 3의 접착 필름은 120℃ 내지 140℃에서 높은 인장 저장 탄성률을 나타내지만 웨이퍼와의 밀착력과 크게 낮아진다는 점이 확인되었다.
또한, (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율을 각각 0.67 및 0.69으로 하는 비교예 4 및 5는 인장 저장 탄성률이 낮다는 점이 확인되며, 이에 따라 이러한 비교예 4 및 5의 접착 필름을 사용하는 경우 금와이어 본딩과정에서 반도체 칩에 부여되는 충격에 대하여 내충격성이 약하여 칩의 손상이 발생할 수 있다.
실험예3 : 반도체용 접착 필름의 고온에서의 용융 점도
상기 실시예 및 비교예서 각각 얻어진 접착 필름을 60℃의 조건하에서 두께 720㎛가 될 때까지 중첩하여 적층한 후, 8mm 크기의 원형으로 절단하여 측정 시편을 제조하였다.
TA 인스트루먼트사의 레오미터(모델명: ARES G2)를 사용하여 5rad의 shear와 350g의 힘을 가하면서 20℃/분의 속도로 승온하면서 b-stage 상태의 시편의 점도를 측정한다. 이때 110℃에서 용융 점도를 측정하였다.
동일한 접착 필름을 150℃의 온도에서 1시간 동안 열경화시켰다. 그리고, 상기 열경화 결과물을 절단하여 8mm 크기의 원형으로 절단하여 측정 시편을 제조하였다.
그리고, TA 인스트루먼트사의 레오미터(모델명: ARES G2)를 사용하여 5rad의 shear와 350g의 힘을 가하면서 20℃/분의 속도로 승온하면서 시편의 점도를 측정한다. 이때 150℃에서 용융 점도를 측정하였다.
용융 점도 온도 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예5
경화 전 110℃ 17,500 17,000 20,000 15,000 20,000
경화 후 150℃ 138,000 134,500 137,800 138,000 137,800
용융 점도 온도 비교예 1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7
경화 전 110℃ 9,500 22,000 23,000 15,240 15,000 15,300 15,000
경화 후 150℃ 92,500 146,000 149,000 92,500 139,000 125,000 75,000
상기 표 5 및 6에 나타난 바와 같이, 실시예의 반도체 접착용 수지 조성물은 경화 전에는 상대적으로 낮은 용융 점도, 예를 들어 110℃ 기준으로 20,000 Paㆍs 이하의 용융 점도를 가져서 다이 어태치 과정에서 보이드를 최소화할 수 있으며, 아울러 경화 이후에는 상대적으로 높은 용융 점도, 예를 150℃ 기준으로 125,000 Paㆍs 내지 140,000 Paㆍs 의 용융 점도를 가져서 높은 경화도, 높은 기계적 물성 및 내열성을 구현할 수 있는 점이 확인되었다.
이에 반하여, 비교예의 반도체 접착용 수지 조성물은 경화 전에는 상대적으로 높은 용융 점도를 갖거나(비교예 2,3) 또는 경화 이후에 충분히 높은 용융 점도를 갖지 못한다는 점(비교예1,4,7)이 확인되었다.

Claims (21)

  1. 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지;
    70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지; 및
    105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지;를 포함하며,
    상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 0.48 내지 0.65인,
    반도체 접착용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지는 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량% 내지 35 중량%를 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지는 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위가 17 중량% 이상 함유된 (메트)아크릴산 에스테르 고분자인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지의 연화점은 70℃ 내지 120 ℃인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 페놀 수지의 연화점은 105℃ 내지 150℃인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 페놀 수지는 연화점이 105℃ 내지 130℃인 비스페놀 A 노볼락 수지 및 연화점이 105℃ 내지 130℃인 바이페닐노볼락 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.8 내지 1.2인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    경화제 및 경화 촉매를 더 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 경화제는 아민계 경화제, 페놀계 경화제, 및 산무수물계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 경화 촉매는 인계 화합물, 붕소계 화합물 및 인-붕소계 화합물 및 이미다졸계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 접착용 수지 조성물 중 무기 입자의 함량이 1중량%이하인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 접착용 수지 조성물을 100℃ 내지 200℃에서 0.2 내지 5시간 동안 경화한 이후에 130℃에서 측정한 용융 점도가 20,000 Paㆍs 이상인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 접착용 수지 조성물을 100℃ 내지 200℃에서 0.2 내지 5시간 동안 경화한 이후에 120℃ 측정한 저장 모듈러스가 200 Mpa 이상이고,
    50℃에서 실리콘 기판에 대한 박리 강도가 40 gf/㎠ 이상인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 접착용 수지 조성물이 경화 이전의 b-stage에서 갖는 용융 점도는 110℃ 기준으로 10,000 Paㆍs 내지 30,000 Paㆍs인, 반도체용 접착 조성물.
  15. 에폭시계 작용기를 포함한 (메트)아크릴레이트계 반복 단위를 17 중량%이상 포함하는 (메트)아크릴레이트계 수지; 70℃ 이상의 연화점을 갖는 에폭시 수지; 및 105℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지;로 이루어진 군에서 선택된 2개 이상 간의 가교 결합을 포함하며,
    상기 (메트)아크릴레이트계 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지 총 중량 대비 상기 (메트)아크릴레이트계 수지의 중량의 비율이 0.48 내지 0.65인, 반도체용 접착 필름.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반도체용 접착 필름에 잔류하는 무기 입자의 총 함량이 1중량% 이하인, 반도체용 접착 필름.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 반도체용 접착 필름에 대하여 130℃에서 측정한 용융 점도가 20,000 Paㆍs 이상인, 반도체용 접착 필름.
  18. 제15항에 있어서,
    120℃ 측정한 저장 모듈러스가 200 Mpa 이상이고, 50℃에서 실리콘 기판에 대한 박리 강도가 40 gf/㎠ 이상인, 반도체용 접착 필름.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 반도체용 접착 필름은 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 두께를 갖는, 반도체용 접착 필름.
  20. 기재 필름; 상기 기재 필름 상에 형성되는 점착층; 및 상기 점착층상에 형성되고 제15항의 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층;을 포함한 다이싱 다이본딩 필름
  21. 제20항에 있어서, 상기 점착층은 자외선 경화형 점착제 또는 열 경화형 점착제를 포함하는, 다이싱 다이본딩 필름.
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