KR20210068495A - 내열 이형 시트 및 열 압착 방법 - Google Patents

내열 이형 시트 및 열 압착 방법 Download PDF

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KR20210068495A
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구라토 아키바
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 개시의 내열 이형 시트는, 열 가압 헤드에 의한 압착 대상물의 열 압착 시에 압착 대상물과 열 가압 헤드 사이에 배치되어 압착 대상물과 열 가압 헤드의 고착을 방지하기 위한 시트이며, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 변성 PTFE의 시트를 포함한다. 단, 변성 PTFE에 있어서의 테트라플루오로에틸렌(TFE) 단위의 함유율은 99질량% 이상이다. 본 개시의 내열 이형 시트에 따르면, 열 압착에 요하는 시간(워크 타임)의 단축의 요구에 대해서도 더 확실히 대응할 수 있다.

Description

내열 이형 시트 및 열 압착 방법
본 발명은 내열 이형 시트, 및 이를 이용한 열 압착 방법에 관한 것이다.
NCF(Non-Conductive Film) 및 NCP(Non-Conductive Paste) 등의 언더필을 이용한 반도체 칩의 제조 및 플립 칩 실장, 그리고 프린트 회로 기판(PCB)의 제조에 열 압착의 수법이 채용되고 있다. 열 압착의 수법은, 이방성 도전 필름(ACF)을 이용한 PCB와 전자 부품의 접속 등에도 이용된다. 압착 대상물의 열 압착에는, 열원 및 압력원인 열 가압 헤드가 일반적으로 사용된다. 열 압착 시에 있어서의 압착 대상물과 열 가압 헤드의 고착을 방지하기 위하여 압착 대상물과 열 가압 헤드 사이에는 통상, 내열 이형 시트가 배치된다.
특허문헌 1에는, 내열 이형 시트 자체는 아니지만, 압착 대상물과 열 가압 헤드 사이에 배치되어 사용되는 폴리이미드 필름이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2014-91763호 공보
폴리이미드는, 내열성이 우수한 수지로서 알려져 있다. 내열 이형 시트에 대한 폴리이미드 필름의 사용에 의하여 열 압착 온도를 높이는 것이 가능해지며, 이것에 의하여 반도체 칩의 제조 효율 및 실장 효율의 향상이 기대된다. 그러나 상기 효율의 한층 더한 향상을 위해서는, 열 압착에 요하는 시간(워크 타임)의 단축이 필요하다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 폴리이미드 필름을 내열 이형 시트에 사용한 경우, 워크 타임의 단축에 대하여 충분한 대응이 어려운 것이 판명되었다.
본 발명의 목적은, 워크 타임의 단축의 요구에 대해서도 더 확실히 대응할 수 있는 내열 이형 시트의 제공에 있다.
본 발명은,
열 가압 헤드에 의한 압착 대상물의 열 압착 시에 상기 압착 대상물과 상기 열 가압 헤드 사이에 배치되어, 상기 압착 대상물과 상기 열 가압 헤드의 고착을 방지하기 위한 내열 이형 시트이며,
폴리테트라플루오로에틸렌(이하, 「PTFE」라 기재) 또는 변성 PTFE의 시트를 포함하는 내열 이형 시트를
제공한다.
단, 상기 변성 PTFE에 있어서의 테트라플루오로에틸렌(이하, 「TFE」라 기재함) 단위의 함유율은 99질량% 이상이다.
다른 측면에서 본 발명은,
열 가압 헤드에 의한 압착 대상물의 열 압착 방법이며,
상기 열 가압 헤드와 상기 압착 대상물 사이에 내열 이형 시트를 배치한 상태에서 상기 열 가압 헤드에 의하여 상기 압착 대상물을 열 압착하고,
상기 내열 이형 시트가 상기 본 발명의 내열 이형 시트인 열 압착 방법을
제공한다.
본 발명의 내열 이형 시트에 포함되는 PTFE 시트 또는 변성 PTFE 시트는, PTFE 또는 변성 PTFE에서 유래되는 높은 내열성을 갖고 있다. 또한 PTFE 시트 및 변성 PTFE 시트는 폴리이미드 필름에 비해, 열 가압 헤드를 이용한 열 압착 시에 있어서의 압착 대상물에 대한 열전도성이 우수하다. 따라서 본 발명의 내열 이형 시트에 따르면, 워크 타임의 단축의 요구에 대해서도 더 확실한 대응이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 내열 이형 시트의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 내열 이형 시트를 이용한 열 압착 방법의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 실시예 및 비교예의 내열 이형 시트에 대하여, 열 가압 헤드를 이용한 열 압착 시에 있어서의 압착 대상물에 대한 열전도성을 평가하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
[내열 이형 시트]
본 발명의 내열 이형 시트의 일례를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시하는 내열 이형 시트(1)는 PTFE 시트(2)로 구성된다. 도 1의 내열 이형 시트(1)는 PTFE 시트(2)의 단층 구조를 갖고 있다. 내열 이형 시트(1)는, 시트(2)에 포함되는 PTFE에서 유래되는 높은 내열성 및 이형성을 갖고 있다.
공업적인 열 압착 공정에서는, 일반적으로 압착 대상물의 반송 경로에 열 가압 헤드를 배치하여, 당해 경로를 반송되어 오는 압착 대상물을 순차 열 압착한다. 이 열 압착 공정에 있어서, 띠 형상의 내열 이형 시트가 열 가압 헤드와 압착 대상물 사이에 반송에 의하여 공급되는 일이 있다. 이 경우, 1회의 열 압착마다 새로운 내열 이형 시트가 공급되는 것이 통상이다. 달리 말하면, 매회의 열 압착마다 상온으로부터 열 압착 온도로까지 내열 이형 시트가 가열되어, 필요한 열이 압착 대상물에 전해진다. 이 때문에, 내열 이형 시트가 갖는 열전도성의 약간의 차가 워크 타임에 미치는 영향은 크다. 또한 열 압착 온도가 상승함에 따라 이 영향은 더 커진다. 그러나 PTFE 시트(2)를 포함하는 내열 이형 시트(1)는, 열 가압 헤드를 이용한 열 압착 시에 있어서의 압착 대상물에 대한 열전도성이 우수하다. 따라서 내열 이형 시트(1)에 따르면, 열 압착 온도의 상승에 더해, 워크 타임의 단축의 요구에 대해서도 더 확실한 대응이 가능해진다.
PTFE 시트(2)에 포함되는 PTFE는, 이하의 특성 (1) 내지 (3)에서 선택되는 적어도 하나의 특성을 만족시키는 것이 바람직하고, 적어도 2개의 특성을 만족시키는 것이 더 바람직하고, 모든 특성을 만족시키는 것이 더 바람직하다.
특성 (1): 승온 속도 10℃/분의 시차 주사 열량 측정(이하, 「DSC」라 기재)에 의하여 평가한 결정 융해 열량(이하, 간단히 「융해 열량」이라 기재)이 25.0J/g 이상이다. 융해 열량은 27.0J/g 이상, 28.0J/g 이상, 29.0J/g 이상, 또한 30.0J/g 이상이어도 된다. 융해 열량의 상한은, 예를 들어 82.0J/g 이하이며, 70.0J/g 이하여도 된다. PTFE가 특성 (1)을 만족시키는 경우, 우수한 열전도성을 유지한 채 내열 이형 시트(1)의 내열성을 더 향상시킬 수 있다. 또한 PTFE의 융해 열량은, DSC를 이용하여 일정한 승온 속도로 PTFE를 승온한 경우에 측정되는 「PTFE의 결정 융해에 기초하는 흡열 피크」의 피크 면적으로부터 구할 수 있다. 융해 열량을 평가할 때의 PTFE의 승온은, 예를 들어 실온으로부터 370℃까지 실시한다. PTFE 시트(2)에 포함되는 PTFE는, 바람직하게는 소성을 거친 PTFE이며, 이 경우, 결정 융해에 기초하는 흡열 피크는 통상 250 내지 340℃의 온도 영역에 출현한다.
특성 (2): 결정화도가 33.0% 이상이다. 결정화도는 34.0% 이상, 35.0% 이상, 또한 36.0% 이상이어도 된다. 결정화도의 상한은, 예를 들어 100.0% 이하이며, 85.4% 이하여도 된다. PTFE가 특성 (2)를 만족시키는 경우, 우수한 열전도성을 유지한 채 내열 이형 시트(1)의 내열성을 더 향상시킬 수 있다. 또한 PTFE의 결정화도는, 상기 융해 열량의 측정값을, PTFE의 완전 결정이 가질 것으로 여겨지는 결정 융해 열량의 이론값으로 나누어 구할 수 있다. PTFE 시트(2)에 포함되는 PTFE는, 전형적으로는 소성을 거친 PTFE이며, 이 경우, 상기 이론값은 82.0J/g으로 된다.
특성 (3): 상기 「PTFE의 결정 융해에 기초하는 흡열 피크」의 피크 온도(이하, 「피크 온도」라 기재)가 325.0℃ 이상이다. 피크 온도는 326.0℃ 이상, 또한 327.0℃ 이상이어도 된다. 피크 온도의 상한은, 예를 들어 350.0℃ 이하이다. PTFE가 특성 (3)을 만족시키는 경우, 우수한 열전도성을 유지한 채 내열 이형 시트(1)의 내열성을 더 향상시킬 수 있다.
PTFE의 융해 열량, 결정화도 및 피크 온도는, 예를 들어 PTFE의 분자량, 분자량 분포, 소성을 포함하는 열 이력, 그리고 중합 방법 및 중합의 이력에 따라 변화된다.
PTFE 시트(2)의 두께는, 예를 들어 1 내지 50㎛이며, 5 내지 40㎛, 10 내지 35㎛, 20 내지 35㎛, 또한 25 내지 35㎛여도 된다.
PTFE 시트(2)는, 바람직하게는 소성을 거친 PTFE를 포함하는 소성 PTFE 시트이다. 또한 본 명세서에 있어서 PTFE의 소성이란, 중합에 의하여 얻은 PTFE를 그의 융점(327℃) 이상의 온도, 예를 들어 340 내지 380℃로 가열하는 것을 의미한다.
PTFE 시트(2)는, 바람직하게는 비다공질층이다. PTFE 시트(2)는, PTFE가 갖는 높은 발액성(발수성 및 발유성)에 기초하여 물 등의 유체(fluid)를 두께 방향으로 투과시키지 않는 불투성층이어도 된다. 또한 PTFE 시트(2)는, PTFE가 갖는 높은 절연성에 기초하여 절연층(비도전층)이어도 된다.
PTFE 시트(2)의 형상은, 예를 들어 정사각형 및 직사각형을 포함하는 다각형, 원형, 타원형, 그리고 띠 형상이다. 다각형의 코너는 라운딩되어 있어도 된다. 단, PTFE 시트(2)의 형상은 이들 예에 한정되지는 않는다.
PTFE 시트(2)는 변성 PTFE 시트여도 된다. 변성 PTFE 시트는 상기 특성 (1) 내지 (3)을 비롯하여, PTFE 시트(2)의 설명에 있어서 설명한 각종 특성을 임의의 조합으로 가질 수 있다. 변성 PTFE는, TFE와 변성 코모노머의 공중합체이다. 변성 PTFE로서 분류되기 위해서는, 공중합체에 있어서의 TFE 단위의 함유율은 99질량% 이상이 필요한 것으로 되어 있다. 변성 PTFE는, 예를 들어 TFE와, 에틸렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르 및 헥사플루오로프로필렌에서 선택되는 적어도 1종의 변성 코모노머의 공중합체이다.
변성 PTFE의 융해 열량, 결정화도 및 피크 온도는, 예를 들어 변성 PTFE의 분자량, 분자량 분포, 소성을 포함하는 열 이력, 중합 방법 및 중합의 이력, 그리고 TFE 단위와의 공중합 성분인 구성 단위의 종류 및 함유율에 따라 변화된다.
내열 이형 시트(1)의 두께는, 예를 들어 1 내지 50㎛이며, 5 내지 40㎛, 10 내지 35㎛, 20 내지 35㎛, 또한 25 내지 35㎛여도 된다.
내열 이형 시트(1)의 인장 강도는, 예를 들어 30.0㎫ 이상이며, 33.0㎫ 이상, 34.0㎫ 이상, 36.0㎫ 이상, 40.0㎫ 이상, 45.0㎫ 이상, 50.0㎫ 이상, 55.0㎫ 이상, 또한 60.0㎫ 이상이어도 된다. 인장 강도의 상한은, 예를 들어 100㎫ 이하이다. 이들 범위의 인장 강도를 갖는 내열 이형 시트(1), 특히 50.0㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 내열 이형 시트(1)에 따르면, 열 가압 헤드와 압착 대상물 사이로의 반송에 의한 공급을 더 확실하면서 안정되게 실시할 수 있다.
내열 이형 시트(1)의 최대 인장 신율은, 예를 들어 380% 이하이며, 360% 이하, 340% 이하, 320% 이하, 300% 이하, 250% 이하, 200% 이하, 150% 이하, 또한 130% 이하여도 된다. 최대 인장 신율의 하한은, 예를 들어 30% 이상이다. 이들 범위의 최대 인장 신율을 갖는 내열 이형 시트(1), 특히 150% 이하의 최대 인장 신율을 갖는 내열 이형 시트(1)에 따르면, 열 가압 헤드와 압착 대상물 사이로의 반송에 의한 내열 이형 시트(1)의 공급 시에 열 가압 헤드 및/또는 압착 대상물과 내열 이형 시트(1) 사이에 부분적으로 접합이 생긴 때도, 신장에 의하여 시트(1)가 이들 부재를 추종하는 것을 억제할 수 있다. 달리 말하면, 열 가압 헤드 및/또는 압착 대상물에 대한 내열 이형 시트(1)의 이형성을 더 향상시킬 수 있다.
내열 이형 시트(1)에서는, PTFE 시트(2)의 주면 상에 다른 층이 배치되어 있어도 된다. 그러나 워크 타임의 단축의 요구에 대하여 더 확실한 대응이 가능해지는 점에서, PTFE 시트(2)의 주면 상에는 다른 층이 배치되어 있지 않은 것이 바람직하다. 즉, 내열 이형 시트(1)는, PTFE 시트(2)의 단층 구조를 갖는 것이 바람직하다.
내열 이형 시트(1)의 형상은, 예를 들어 정사각형 및 직사각형을 포함하는 다각형, 원형, 타원형, 그리고 띠 형상이다. 다각형의 코너는 라운딩되어 있어도 된다. 단, 내열 이형 시트(1)의 형상은 이들 예에 한정되지는 않는다. 다각형, 원형 및 타원형의 내열 이형 시트(1)는, 매엽으로서의 유통이, 띠 형상의 내열 이형 시트(1)는, 권심에 권회한 권회체(롤)로서의 유통이 각각 가능하다. 띠 형상인 내열 이형 시트(1)의 폭, 및 띠 형상인 내열 이형 시트(1)를 권회한 권회체의 폭은 자유로이 설정할 수 있다.
[내열 이형 시트의 제조 방법]
내열 이형 시트(1)는, 예를 들어 이하의 방법에 의하여 제조할 수 있다.
처음에, PTFE 분말(몰딩 파우더)을 금형에 도입하고, 금형 내의 분말에 대하여 소정의 압력을 소정의 시간 가하여 예비 성형한다. 예비 성형은 상온에서 실시할 수 있다. 금형의 내부 공간의 형상은, 후술하는 절삭 선반에 의한 절삭을 가능하게 하기 위하여 원기둥형인 것이 바람직하다. 이 경우, 원기둥형의 예비 성형품 및 PTFE 블록을 얻을 수 있다. 다음으로, 얻어진 예비 성형품을 금형으로부터 빼내고, PTFE의 융점(327℃) 이상의 온도에서 소정의 시간 소성하여 PTFE 블록을 얻는다. 다음으로, 얻어진 PTFE 블록을 소정의 두께로 절삭함으로써 절삭 시트(스카이브 시트)인 PTFE 시트(2)가 얻어진다. 얻어진 PTFE 시트(2)는 그대로 내열 이형 시트(1)로서 사용해도, 소정의 처리나 다른 층의 적층 등을 거친 후에 내열 이형 시트(1)로서 사용해도 된다. PTFE 블록이 원기둥형인 경우에는, 블록을 회전시키면서 연속적으로 표면을 절삭하는 절삭 선반의 이용이 가능해져 PTFE 시트(2) 및 내열 이형 시트(1)를 효율적으로 형성할 수 있다. 또한 절삭 선반에 따르면, 형성할 PTFE 시트(2) 및 내열 이형 시트(1)의 두께의 제어가 비교적 용이하여 띠 형상의 PTFE 시트(2) 및 내열 이형 시트(1)도 형성할 수 있다. 또한 PTFE 분말 대신 변성 PTFE 분말을 이용함으로써 상기 방법에 의하여 변성 PTFE 시트를 형성할 수 있다.
내열 이형 시트(1)는 이하의 방법에 의하여 제조해도 된다.
처음에, PTFE 분산액을 표면에 도포하는 기재 시트를 준비한다. 기재 시트는, 예를 들어 수지, 금속, 종이, 및 이들의 복합 재료로 구성된다. 기재 시트에 있어서의 PTFE 분산액을 도포하는 표면에는, 기재 시트로부터의 PTFE 시트(2)의 박리를 용이하게 하기 위한 박리 처리가 실시되어 있어도 된다. 박리 처리에는 공지된 방법을 적용할 수 있다. 다음으로, 기재 시트의 표면에 PTFE 분산액의 도포막을 형성한다. PTFE 분산액의 도포에는 공지된 각종 코터를 사용할 수 있다. 기재 시트를 PTFE 분산액에 침지함으로써 기재 시트의 표면에 PTFE 분산액을 도포해도 된다. 다음으로, 기재 시트의 표면에 형성한 PTFE 분산액의 도포막으로부터 건조 및 소성에 의하여 PTFE 시트를 형성한다. 다음으로, 형성한 PTFE 시트를 기재 시트로부터 박리하여 캐스트 시트인 PTFE 시트(2)를 얻는다. 얻어진 PTFE 시트(2)는 그대로 내열 이형 시트(1)로서 사용해도, 소정의 처리나 다른 층의 적층 등을 거친 후에 내열 이형 시트(1)로서 사용해도 된다. 이 방법에서는, 기재 시트에 대한 PTFE 분산액의 도포 두께 및/또는 도포 횟수에 따라, 형성할 PTFE 시트(2) 및 내열 이형 시트(1)의 두께를 제어할 수 있다. 또한 PTFE 분산액 대신 변성 PTFE 분산액을 이용함으로써 상기 방법에 의하여 변성 PTFE 시트를 형성할 수 있다.
내열 이형 시트(1)의 인장 강도를 높이거나 최대 인장 신율을 억제하기 위해서는 PTFE 시트(2)를 연신 및/또는 압연해도 된다.
[내열 이형 시트의 사용]
도 2에 도시한 바와 같이 내열 이형 시트(1)는, 열 가압 헤드(21)에 의한 압착 대상물(22)의 열 압착 시에 열 가압 헤드(21)와 압착 대상물(22) 사이에 배치하여 양자의 고착을 방지하는 내열 이형 시트로서 사용할 수 있다. 내열 이형 시트(1)는 이형성이 우수하다. 내열 이형 시트(1)에 따르면, 열 압착 시의 열에 의한, 열 가압 헤드(21) 및/또는 압착 대상물(22)에 대한 당해 시트(1)의 고착(열 고착)을 방지할 수 있다.
내열 이형 시트(1)는, 열 가압 헤드(21)와 압착 대상물(22) 사이에 반송에 의하여 공급 및 배치해도 된다. 반송에 의하여 공급 및 배치되는 내열 이형 시트(1)는, 예를 들어 띠 형상이다.
압착 대상물(22)은, 예를 들어 반도체 칩, PCB, 전자 부품이다. 내열 이형 시트(1)는, 예를 들어 열 압착에 의한 반도체 칩의 제조 및 플립 칩 실장, PCB의 제조, 그리고 전자 부품의 접속 등에 사용할 수 있다.
[열 압착 방법]
본 발명의 내열 이형 시트(1)를 이용하여 압착 대상물(22)을 열 압착할 수 있다. 당해 열 압착 방법은, 열 가압 헤드(21)에 의한 압착 대상물(22)의 열 압착 방법이며, 열 가압 헤드(21)와 압착 대상물(22) 사이에 내열 이형 시트(1)를 배치한 상태에서 열 가압 헤드(21)에 의하여 압착 대상물(22)을 열 압착한다. 내열 이형 시트(1)는, 예를 들어 반송에 의하여 열 가압 헤드(21)와 압착 대상물(22) 사이에 공급 및 배치할 수 있다.
[열 압착물의 제조 방법]
본 발명의 내열 이형 시트(1)를 이용하여 열 압착물을 제조할 수 있다. 당해 열 압착물의 제조 방법은, 열 가압 헤드(21)와 압착 대상물(22) 사이에 내열 이형 시트(1)를 배치한 상태에서 열 가압 헤드(21)를 이용한 압착 대상물(22)의 열 압착을 실시하여, 압착 대상물(22)의 열 압착체인 열 압착물을 얻는 공정을 포함한다. 열 압착물의 예는 PCB 및 전자 부품이다.
실시예
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지는 않는다.
처음에, 본 실시예에 있어서 제작한 내열 이형 시트의 평가 방법을 나타낸다.
[융해 열량, 결정화도 및 피크 온도]
PTFE 시트 또는 변성 PTFE 시트의 단층 구조를 갖는 실시예 1 내지 6의 내열 이형 시트, 및 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체(이하, 「PFA」라 기재) 시트의 단층 구조를 갖는 비교예 1의 내열 이형 시트에 대하여, 당해 시트를 구성하는 불소 수지(PTFE, 변성 PTFE 및 PFA)의 융해 열량을 이하의 수법에 의하여 평가하였다.
평가 대상인 내열 이형 시트로부터, 당해 시트를 구성하는 불소 수지의 샘플을 10㎎ 채취하였다. 다음으로, 채취한 샘플을 DSC 장치(NETZSCH 제조, DSC200F3)에 세트하여 실온으로부터 400℃까지 승온 속도 10℃/분으로 승온한 때의 DSC 곡선을 얻었다. 얻어진 DSC 곡선의 250 내지 340℃의 온도 영역에 출현한 불소 수지의 결정 융해에 기초하는 흡열 피크를 해석하여 불소 수지의 피크 온도 및 융해 열량을 구하였다. 또한 소성 PTFE가 갖는 결정 융해 열량의 이론값(82.0J/g)에 의하여 상기 구한 각 융해 열량을 나누어 PTFE 및 변성 PTFE(실시예 1 내지 6), 그리고 PFA(비교예 1)의 각각의 결정화도를 구하였다.
[인장 강도 및 최대 인장 신율]
인장 강도(인장 파단 강도) 및 최대 인장 신율은, 인장 시험기(시마즈 세이사쿠쇼 제조, AG-Ⅰ)를 이용한 인장 시험에 의하여 구하였다. 인장 방향은, 내열 이형 시트의 긴 쪽 방향(MD 방향)으로 하였다. 시험편의 형상은, JIS K6251: 1993에 정해진 덤벨 1호형으로 하였다. 측정 조건은, 측정 온도 25℃, 시험편의 표선 간 거리 40㎜, 척 간 거리 70㎜ 및 인장 속도 200㎜/분으로 하였다. 최대 인장 신율은, 시험 전의 상기 표선 간 거리와, 파단 시의 표선 간 거리로부터 산출하였다.
[열 압착 시의 이형성]
열 압착 시에 있어서의 이형성을 이하와 같이 평가하였다.
열 가압 헤드와 스테이지를 구비하는 열 압착 장치(도레이 엔지니어링 제조, 플립 칩 본더 FC-3000W)의 스테이지 상에 모의적인 압착 대상물로서 반도체 칩(사이즈 7.3㎜×7.3㎜, 두께 725㎛)을 배치하고, 또한 당해 반도체 칩 상에 사이즈 75㎜×75㎜로 재단한 평가 대상인 내열 이형 시트를 배치하였다. 내열 이형 시트는, 스테이지의 배치면에 수직인 방향에서 보아 내열 이형 시트의 거의 중앙에 반도체 칩이 위치하도록 배치하였다. 스테이지의 설정 온도는 120℃로 하였다. 다음으로, 열 가압 헤드를 20N의 가압 압력에 달하도록 하강시킨 후, 당해 헤드를 300℃로 승온하여 가압 시간 10초의 열 압착 시험을 실시하여, 열 가압 헤드 또는 압착 대상물인 반도체 칩에 대한 내열 이형 시트의 열 고착이 생기는지를 평가하였다. 열 압착 시험 후에 열 가압 헤드 또는 반도체 칩으로부터 내열 이형 시트가 자연스레, 또는 손으로 당해 시트를 잡아당김으로써 박리된 경우를 이형성 양(○), 손으로 당해 시트를 잡아당기더라도 박리되지 않은 경우를 이형성 불가(×)로 판단하였다.
[열 압착 시의 열전도성]
열 압착 시에 있어서의 열전도성을 이하와 같이 평가하였다. 구체적인 평가 방법을 도 3을 참조하면서 설명한다.
모의적인 플립 칩 실장을 상정하여, 열 가압 헤드(57)와 스테이지(51)를 구비하는 열 압착 장치(도레이 엔지니어링 제조, 플립 칩 본더 FC-3000W)의 스테이지(51) 상에 실리콘 기반(52)(두께 360㎛), NCF를 상정한 접착 시트(53)(닛토 덴코 제조, EM-350ZT-P, 두께 60㎛) 및 반도체 칩(54)(사이즈 7.3㎜×7.3㎜, 두께 725㎛)을 차례로 배치하였다. 또한 접착 시트(53) 중에, 열 압착 시험 시에 있어서의 접착 시트(53)의 최대 도달 온도를 측정하기 위한 열전대(55)를 매립하였다. 열전대(55)는, 스테이지(51)의 배치면에 수직인 방향에서 보아 접착 시트(53)의 거의 중앙에 선단의 측정부가 위치하도록 배치하였다. 다음으로, 반도체 칩(54) 상에 사이즈 150㎜×150㎜로 재단한 평가 대상인 내열 이형 시트(56)를 배치하였다. 내열 이형 시트(56)는, 스테이지(51)의 배치면에 수직인 방향에서 보아 내열 이형 시트(56)의 거의 중앙에 반도체 칩(54)이 위치하도록 배치하였다. 스테이지(51)의 설정 온도는 120℃로 하였다. 다음으로, 열 가압 헤드(57)를 20N의 가압 압력에 달하도록 하강시킨 후, 당해 헤드를 280℃로 승온하여 가압 시간 10초의 열 압착 시험을 실시하여, 시험 시에 있어서의 접착 시트(53)의 최대 도달 온도를 열전대(55)에 의하여 측정하였다. 측정한 최대 도달 온도에 의하여, 열 가압 헤드를 이용한 열 압착 시에 있어서의 내열 이형 시트의 열전도성을 평가하였다.
[내열성]
280℃, 290℃, 또는 300℃로 설정한 납땜 인두의 선단을 갖다 댐으로써 내열성을 평가하였다. 구체적으로는, 상기 각 온도로 설정한 납땜 인두의 선단을 평가 대상인 내열 이형 시트의 표면에 10초 갖다 대어, 내열 이형 시트의 표면이 납땜 인두의 열에 의하여 용융되지 않은 경우를 내열성 양(○), 용융된 경우를 내열성 불가(×)로 판단하였다.
(실시예 1)
PTFE 분말(다이킨 고교 제조, 폴리플론 PTFE M-18)을 원통형의 금형에 도입하고 온도 23℃, 압력 8.5㎫ 및 압력 인가 시간 1시간의 조건에서 예비 성형하였다. 다음으로, 형성된 예비 성형품을 금형으로부터 빼내고 370℃에서 24시간 소성하여 높이 300㎜, 외경 470㎜의 원기둥형인 PTFE 블록을 얻었다. 다음으로, 얻어진 PTFE 블록을 절삭 선반에 의하여 절삭하여 두께 30㎛의 PTFE 시트를 제작하고 이를 실시예 1의 내열 이형 시트로 하였다.
(실시예 2)
PTFE 분말 대신 변성 PTFE 분말(3M 제조, 다이니온 TFM 변성 PTFE TFM1700, TFE 단위의 함유율 99질량% 이상)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 두께 30㎛의 변성 PTFE 시트를 제작하고, 이를 실시예 2의 내열 이형 시트로 하였다.
(실시예 3)
시판 중인 PTFE 분산액(아사히 가라스 제조의 플루온 AD911E)에 대하여, 불소계 계면 활성제(CF3(CF2)7CH2CH2-(OCH2CH2)mOH: m=3 내지 5)를 PTFE 고형분을 기준으로 0.67중량% 첨가하여, 기재 시트 상에 도포막을 형성하기 위한 PTFE 분산액을 조제하였다. 다음으로, 기재 시트인 띠 형상의 알루미늄박(미쓰비시 알루미늄 제조, 두께 60㎛)을 상기 조제한 PTFE 분산액에 침지하고 끌어올려 기재 시트의 표면에 PTFE 분산액의 도포막을 형성하였다. 다음으로, 100℃로 설정한 가열로 내에서 기재 시트를 가열하여 도포막을 건조시킨 후, 380℃로 설정한 가열로 내에서 더 가열하여 건조 후의 막을 소성하였다. PTFE 분산액으로의 기재 시트의 침지, 그리고 침지 후의 건조 및 소성은, 기재 시트를 0.7m/분의 속도로 롤 반송하면서 연속적으로 실시하였다. 다음으로, 상기 PTFE 분산액으로의 침지, 그리고 그 후의 건조 및 소성을 다시 반복하여 두께 30㎛의 PTFE 시트를 기재 시트 상에 형성하였다. 다음으로, 형성한 PTFE 시트를 기재 시트로부터 박리하고 이를 실시예 3의 내열 이형 시트로 하였다.
(실시예 4)
실시예 1에서 제작한 PTFE 블록을 절삭 선반에 의하여 절삭하여 두께 50㎛의 PTFE 절삭 필름을 얻었다. 다음으로, 얻어진 절삭 필름을, 170℃로 유지한 1쌍의 금속 롤을 구비하는 롤 압연 장치에 의하여 압연하여 두께 30㎛의 PTFE 시트를 제작하고, 이를 실시예 4의 내열 이형 시트로 하였다.
(실시예 5)
기재 시트 상에 형성한 PTFE 시트의 두께를 5㎛로 하고, 이를 기재 시트로부터 박리하여 내열 이형 시트로 한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여 실시예 5의 내열 이형 시트를 얻었다.
(실시예 6)
기재 시트 상에 형성한 PTFE 시트의 두께를 10㎛로 하고, 이를 기재 시트로부터 박리하여 내열 이형 시트로 한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 하여 실시예 6의 내열 이형 시트를 얻었다.
(비교예 1)
비교예 1의 내열 이형 시트로서 두께 25㎛의 PFA 시트(다이킨 고교 제조, 네오플론 PFA AF-0025, 퍼플루오로알콕시에틸렌 단위의 함유율 1질량% 이상)를 준비하였다.
(비교예 2)
비교예 2의 내열 이형 시트로서 두께 25㎛의 폴리이미드 시트(도레이 듀폰 제조, 캡톤 100H)를 준비하였다.
실시예 및 비교예의 각 내열 이형 시트에 대한 특성의 평가 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 비교예 1의 열전도성(최대 도달 온도)은, 내열 이형 시트가 용융되었기 때문에 측정 불능이었다.
Figure pct00001
본 발명의 내열 이형 시트는, 열 가압 헤드에 의한 압착 대상물의 열 압착 시에 열 가압 헤드와 압착 대상물 사이에 배치하여 양자의 고착을 방지하기 위하여 사용할 수 있다. 본 발명의 내열 이형 시트를 이용한 열 압착은, 예를 들어 반도체 칩의 제조 및 플립 칩 실장, PCB의 제조, 그리고 전자 부품의 접속 등에 적용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 열 가압 헤드에 의한 압착 대상물의 열 압착 시에 상기 압착 대상물과 상기 열 가압 헤드 사이에 배치되어, 상기 압착 대상물과 상기 열 가압 헤드의 고착을 방지하기 위한 내열 이형 시트이며,
    폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 변성 PTFE의 시트를 포함하는, 내열 이형 시트.
    단, 상기 변성 PTFE에 있어서의 테트라플루오로에틸렌(TFE) 단위의 함유율은 99질량% 이상이다.
  2. 제1항에 있어서,
    승온 속도 10℃/분의 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의하여 평가한 상기 PTFE 또는 상기 변성 PTFE의 결정 융해 열량이 25.0J/g 이상인, 내열 이형 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    두께가 1 내지 50㎛인, 내열 이형 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    30.0㎫ 이상의 인장 강도를 갖는, 내열 이형 시트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    380% 이하의 최대 인장 신율을 갖는, 내열 이형 시트.
  6. 열 가압 헤드에 의한 압착 대상물의 열 압착 방법이며,
    상기 열 가압 헤드와 상기 압착 대상물 사이에 내열 이형 시트를 배치한 상태에서 상기 열 가압 헤드에 의하여 상기 압착 대상물을 열 압착하고,
    상기 내열 이형 시트가, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 내열 이형 시트인, 열 압착 방법.
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