KR20220015197A

KR20220015197A - 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 반도체 회로 접속용 접착 필름

Info

Publication number: KR20220015197A
Application number: KR1020200095420A
Authority: KR
Inventors: 김기범; 정민수; 김정학; 남승희; 조은별; 김영삼; 변아영
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-02-08

Abstract

본 발명은 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 반도체 회로 접속용 접착 필름에 관한 것으로, 구체적으로 작용기의 수가 상이한 에폭시 화합물을 포함함으로써, 접합특성을 향상시키는 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 반도체 회로 접속용 접착 필름에 관한 것이다.

Description

반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 반도체 회로 접속용 접착 필름{ADHESIVE COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR CIRCUIT CONNECTION AND ADHESIVE FILM CONTAINING THE SAME}

최근 휴대기기를 비롯한 전자기기의 소형화 및 박형화 되고 있으며, 이에 맞추어 반도체 산업 역시 고용량화, 초고속화되면서 극소형화, 박형화 되는 추세로 발전해 나가고 있다. 상기와 같은 반도체 산업에 요구되는 니즈를 충족시키기 위해 차세대 IC 기판(substrate), 인쇄회로기판(PCB), 플렉서블 디스플레이 기판(Flexible display substrate) 등에 있어 반도체 장치의 고집적화, 고미세화, 고성능화를 위한 방법들이 연구 및 개발되고 있다.

반도체 장치의 고집적화, 고미세화, 고성능화를 위한 것으로 반도체를 다단으로 집적하는 방법이 널리 사용되고 있다. 반도체를 다단 구조로 형성하기 위해서 반도체 공정용 접착 필름이 얇어지거나 와이어 본딩 또는 컨트롤러 등을 한번에 매립하여 접착필름을 구현하는 방법으로 개발이 지속되어 왔다.

최근 TSV(Through Silicon Via)를 이용한 반도체 개발이 되면서 범프(Bump) 접합을 통한 신호 전달을 구현하기 위하여 TSV 층 사이를 충진할 충진제가 필요하게 되었다.

이를 위하여 종래에는 모세관 현상을 이용한 액상소재를 적용하거나 페이스트 형태의 NCP(non-cinductive paste)가 이용되었지만, 범프의 피치가 좁아지면서 상기 피치 사이를 충진하는 것이 점점 어려워지는 문제가 있었다.

이를 해결하기 위하여 필름 형태인 NCF(non-cinductive film)을 개발하고 있지만, 플럭스 기능, 속경화 특성, 범프 접합성 및 신뢰성 등의 다양한 특성을 추가적으로 요구하고 있어 개발에 어려움이 있는 것이 현실이다.

그 중에서 범프 접합 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 회로 접속용 접착 필름에 대한 개발이 시급한 실정이었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 작용기의 수가 상이한 에폭시 화합물을 포함함으로써, 고온 및 저온에서 동시에 플럭스제의 효과를 향상시키며 범프 접합특성을 향상시키는 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 반도체 회로 접속용 접착 필름을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시상태는 열경화성 수지; 열가소성 수지; 경화제; 1종 이상의 관능기를 2개 이하로 함유하는 제1 플럭스제 및 1종 이상의 관능기를 3개 이상으로 함유하는 제2 플럭스제를 포함하는 반도체 회로 접속용 접착제 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태는 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물을 포함한 반도체 접착용 접착 필름을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 저온 및 고온에서 동시에 플럭스 효과를 향상시킬 수 있으며, 범프 접합특성을 개선할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 회로 접속용 접착 필름은 범프 접합특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 접합성을 평가하기 위한 기준을 나타내기 위한 범프 접합부의 확대절단면도이다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.

본원 명세서 전체에서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 통칭하는 의미로 사용된다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 화합물의 “중량평균분자량” 및 “수평균분자량”은 그 화합물의 분자량과 분자량 분포를 이용하여 계산될 수 있다. 구체적으로, 1 ml의 유리병에 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)와 화합물을 넣어 화합물의 농도가 1 wt%인 샘플 시료를 준비하고, 표준 시료(폴리스티렌, polystyrene)와 샘플 시료를 필터(포어 크기가 0.45㎛)를 통해 여과시킨 후, GPC 인젝터(injector)에 주입하여, 샘플 시료의 용리(elution) 시간을 표준 시료의 캘리브레이션(calibration) 곡선과 비교하여 화합물의 분자량 및 분자량 분포를 얻을 수 있다. 이 때, 측정 기기로 Infinity II 1260(Agilient 社)를 이용할 수 있고, 유속은 1.00 mL/min, 컬럼 온도는 40.0 ℃로 설정할 수 있다.

본원 명세서 전체에서, “유리전이온도(Glass Temperature, Tg)”는 시차주사열계량법(Differnetial Scanning Analysis, DSC)을 이용하여 측정할 수 있으며, 구체적으로 DSC(Differential Scanning Calorimeter, DSC-STAR3, METTLER TOLEDO社)를 이용하여, 시료를 -60 ℃ 내지 150 ℃ 의 온도 범위에서 가열속도 5 ℃/min으로 승온하며, 상기 구간에서 2 회(cycle)의 실험을 진행하여 열변화량이 있는 지점으로 작성된 DSC 곡선의 중간점을 측정하여 유리전이온도를 구할 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 1종 이상의 관능기를 2개 이하로 함유하는 제1 플럭스제 및 1종 이상의 관능기를 3개 이상으로 함유하는 제2 플럭스제를 포함한다. 즉, 관능기를 1개로 함유하거나 1종 이상 2종 이하의 관능기를 2개로 함유하는 제1 플럭스제 및 1종 이상의 관능기를 3개 이상으로 함유하는 제2 플럭스제를 포함한다. 구체적으로 상기 제1 플럭스제는 서로 상이한 2종의 관능기를 2개 함유하는 것, 동일한 관능기를 2개 함유하는 것 또는 관능기를 1개 함유하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1 플럭스제는 프로피온산(propionic acid), 석신산(succinic acid), 아디프산(adipic acid) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 나아가, 상기 제2 플럭스제는 서로 상이한 2종의 관능기를 3개 이상으로 함유하는 것, 서로 상이한 3종의 관능기를 3개 이상으로 함유하는 것 또는 동일한 관능기를 3개 이상으로 함유하는 것일 수 있다. 상술한 것으로부터 상기 제1 플럭스제와 상기 제2 플럭스제를 각각 선택하고 상기 제1플럭스제 및 제2플럭스제를 동시에 사용함으로써, 저온 및 고온에서 범프 접합특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 낮은 온도에서 활성되는 제1플럭스제와 상대적으로 높은 온도에서 활성되는 제2플럭스제의 혼합으로 저온 및 고온 영역대에서 플럭스 효과, 즉 카르복시산의 활성으로 효과적으로 범프 산화막을 제거함으로써 접합특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 플럭스제는 1종 이상의 관능기를 3개 이상 6개 이하로 함유하는 것일 수 있다. 즉, 상기 제2 플럭스제는 1종 이상 6종 이하의 관능기를 3개 이상 6개 이하로 함유하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 플럭스제는 1종 이상의 관능기를 4개 이상 6개 이하, 3개 이상 5개 이하, 4개 이상 5개 이하, 3개, 4개, 5개, 6개로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 플럭스제는 CIC 산(shikoku 社), C3-CIC 산(shikoku 社), 트라이메스산(trimesic acid), 1,2,4,5-벤젠테트라카르복시산(bezenetetracarboxlic acid), 멜리트산(mellitic acid) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 가장 바람직하게는 상기 제2 플럭스제는 CIC 산(shikoku 社), C3-CIC 산(shikoku 社) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 제2 플럭스제를 포함함으로써, 저온 및 고온 영역대 모두에서 범프 접합특성이 향상시키는 것에 기여할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 플럭스제 및 제2 플럭스제의 관능기는 각각 극성관능기인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 제1 플럭스제 및 제2 플럭스제의 관능기를 각각 극성관능기인 것으로 선택함으로써, 저온 및 고온 영역대 모두에서 범프 접합특성이 향상시키는 것에 기여할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 극성 관능기는 카르복시기인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 극성 관능기를 카르복시기로 선택함으로써, 저온 및 고온 영역대 모두에서 범프 접합특성이 향상시키는 것에 기여할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 중량비는 1:5 내지 5:1인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 중량비는 1:4.5 내지 4.5:1, 1:4 내지 4:1, 1:3.5 내지 1:3.5 또는 1:3 내지 3:1일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 중량비는 1.5:1인 것이 바람직하다. 상술한 것과 같이 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 중량비를 조절함으로써, 저온 및 고온 영역대 모두에서 범프 접합특성이 향상시키는 것에 기여할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 총 함량은 0.1 중량% 내지 10.0 중량%인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 총 함량은 0.5 중량% 내지 9.5 중량%, 1.0 중량% 내지 9.0 중량%, 1.5 중량% 내지 8.5 중량%, 2.0 중량% 내지 8.0 중량%, 2.5 중량% 내지 7.5 중량%, 3.0 중량% 내지 7.0 중량%, 3.5 중량% 내지 6.5 중량%, 4.0 중량% 내지 6.0 중량% 또는 4.5 중량% 내지 5.5 중량% 일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 총 함량은 약 2.2 중량%인 것이 바람직하다. 나아가, 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 총 함량은 반도체 회로 접속용 접착제 조성물의 고형분 대비 1.0 중량% 내지 5.0 중량%일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 총 함량은 반도체 회로 접속용 접착제 조성물의 고형분 대비 약 4.43 중량% 인 것이 바람직하다. 상술한 것과 같이 상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 총 함량을 조절함으로써, 저온 및 고온 영역대 모두에서 범프 접합특성이 향상시키는 것에 기여할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 열경화성 수지를 포함한다. 구체적으로 상기 열경화성 수지는 유기계 에폭시 수지일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 유기계 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시 수지, 바이페닐계 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지, 플로렌계 에폭시 수지, 페놀노볼락계 에폭시 수지, 크레졸노볼락계 에폭시 수지, 트리스하이드록실페닐메탄계 에폭시 수지, 테트라페닐메탄계 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 및 지환형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상술한 것으로부터 상기 열경화성 수지를 선택함으로써, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물의 접착특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비스페놀계 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 수소첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 AF형 에폭시 수지일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 열경화성 수지는 고상 에폭시 수지, 액상 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 열경화성 수지인 유기계 에폭시 수지는 고상 에폭시 수지, 액상 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 유기계 에폭시 수지로 2 종의 에폭시 수지가 적용되는 경우, 10 ℃ 내지 35 ℃하에서 액상인 에폭시 수지와 10 내지 35 ℃하에서 고상인 에폭시 수지를 1: 0.1 내지 1: 5.0의 중량비로 혼합하여 사용될 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 액상인 에폭시 수지와 상기 고상인 에폭시 수지의 중량비를 조절함으로써, 다이 어태치 공정시 수지가 과다하게 흘러나와 오염되는 것을 방지하며, 접착층의 끈적임을 조절하여 픽업 특성을 향상시킬 수 있고 열가소성 수지와의 상용성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기계 에폭시 수지는 50 ℃ 내지 100 ℃의 연화점을 갖는 바이페닐계 에폭시 수지와 함께 50 ℃ 내지 100 ℃의 연화점을 갖는 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 및 50 ℃ 내지 100 ℃의 연화점을 갖는 비스페놀A 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 에폭시 수지를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기계 에폭시 수지는 50 ℃ 내지 100 ℃의 연화점을 갖는 바이페닐계 에폭시 수지 대비 상기 50 ℃ 내지 100 ℃의 연화점을 갖는 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 및 50 ℃ 내지 100 ℃의 연화점을 갖는 비스페놀A 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 에폭시 수지를 0.25 내지 1.25, 또는 0.3 내지 1.1의 중량비로 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기계 에폭시 수지는 100 g/eq 내지 1,000 g/eq의 평균 에폭시 당량을 가질 수 있다. 상기 평균 에폭시 당량은 상기 에폭시 수지에 포함되는 각각의 에폭시 수지의 중량 비율 및 에폭시 당량을 바탕으로 구할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 열가소성 수지를 포함한다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 열가소성 수지는 폴리이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에스테르 이미드, 폴리아미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 페녹시, 반응성 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무, (메트)아크릴레이트계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 열가소성 수지는 -10 ℃ 내지 30 ℃의 유리전이온도 및 10,000 내지 1,500,000 g/mol의 중량평균분자량을 갖는 (메트)아크릴레이트계 수지가 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 (메트)아크릴레이트계 수지는 에폭시기 함유 아크릴 공중합체로서, 전체 중량 중 글리시딜아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트를 1 내지 25 중량%, 혹은 2 내지 20 중량%, 혹은 2.5 내지 15 중량%로 포함할 수 있다. 상술한 범위 내에서 (메타)아크릴레이트계 수지 내 에폭시기의 함량을 조절함으로써, 에폭시 수지와의 상용성과 접착력을 향상시키며, 경화에 의한 점도 상승 속도를 적절하게 유지함으로써 반도체 소자의 열압착 공정에서 솔더 범프의 접합 및 매립을 충분히 이룰 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 열가소성 수지의 함량은 상기 열경화성 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 350 중량부로 포함될 수 있다. 상술한 범위에서 상기 열가소성 수지의 함량을 조절함으로써 접착 필름 제조시 조성물의 흐름성을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 무기필러, 경화촉매 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 더 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 무기필러, 경화촉매 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 더 포함함으로써, 반도체 회로 접속용 접착제 조성물의 경화속도 및 물성을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 경화제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 아민계 경화제, 페놀계 경화제, 산무수물계 경화제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 경화제는 노볼락계 페놀 수지인 것이 바람직하다. 상술한 것으로부터 경화제를 선택함으로써, 상기 노볼락계 페놀 수지는 반응성 작용기 사이에 고리가 위치하는 화학 구조를 갖는 특성으로 인하여, 상기 노볼락계 페놀 수지는 상기 접착제 조성물의 흡습성을 보다 낮출 수 있으며, 고온의 IR 리플로우 공정에서 안정성을 보다 높일 수 있어서, 접착 필름의 박리 현상이나 리플로우 균열 등을 방지하는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 노볼락계 페놀 수지의 구체적인 예로는 노볼락 페놀 수지, 자일록 노볼락 페놀 수지, 크레졸 노볼락 페놀 수지, 바이페닐 노볼락 페놀 수지, 비스페놀A 노볼락 페놀 수지, 및 비스페놀F 노볼락 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 들 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 노볼락계 페놀 수지는 60 ℃ 이상, 또는 60 ℃ 내지 150 ℃ 또는 105 ℃ 내지 150 ℃ 또는 70 ℃ 내지 120 ℃의 연화점을 갖는 것이 바람직하다. 상술한 범위 내에서 노볼락계 페놀 수지의 연화점을 조절함으로써, 접착제 조성물의 경화 후 내열성, 강도 및 접착성을 향상시키며, 상기 접착제 조성물의 유동성이 낮아져서 실제 반도체 제조 공정에서 접착제 내부에 빈 공간(void)가 생성되어 최종 제품의 신뢰성이나 품질을 크게 저하시키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 노볼락계 페놀 수지는 80 g/eq 내지 300 g/eq의 수산기 당량 및 60 ℃ 내지 150 ℃의 연화점을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화제는 상기 열경화성 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 700 중량부 또는 30 내지 300 중량부로 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 열경화성 수지 100 중량부를 기준으로 15 내지 150 중량부 이하일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 경화제의 함량을 조절함으로써, 최종 제조되는 접착 필름의 물성 등을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 무기필러를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러는 알루미나, 실리카, 황산바륨, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 규산마그네슘, 산화마그네슘, 규산칼슘, 탄산칼슘, 산화칼슘, 수산화알루미늄, 질화알루미늄, 붕산알루미늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러는 이온성 불순물을 흡착하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이온 흡착제일 수 있다. 구체적으로 상기 이온 흡착제로는 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 규산마그네슘, 산화마그네슘 같은 마그네슘계, 규산 칼슘, 탄산칼슘, 산화칼슘, 알루미나, 수산화알루미늄, 질화알루미늄, 붕산알루미늄 위스커, 지르코늄계 무기물, 및 안티몬 비스무트계 무기물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기 입자가 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러의 입경(최장 외경 기준)은 0.01 내지 10 ㎛, 혹은 0.02 내지 5.0 ㎛, 혹은 0.03 내지 2.0 ㎛일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 무기필러의 입경을 조절함으로써, 상기 접착제 조성물의 과도한 응집을 방지하며, 무기필러에 의한 반도체 회로의 손상 및 접착 필름의 접착성 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기필러의 함량은 상기 열경화성 수지 100 중량부 기준으로 5 중량부 이상 200 중량부 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 무기필러의 함량을 조절함으로써, 상기 접착제 조성물의 과도한 응집을 방지하며, 무기필러에 의한 반도체 회로의 손상 및 접착 필름의 접착성 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 경화촉매를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화촉매는 인계 화합물, 붕소계 화합물, 인-붕소계 화합물, 이미다졸계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것으로부터 경화촉매를 선택함으로써, 상기 경화제의 작용이나 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 경화를 촉진시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화촉매의 함량은 상기 열경화성 수지 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 20 중량부 일 수 있다. 상술한 범위에서 경화촉매의 함량을 조절함으로써, 상기 경화제의 작용이나 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 경화를 촉진시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 커플링제를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 커플링제는 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리 메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸-디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필-트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필-트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡실리-N-(1,3 디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 머캅토가 함유된 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란이 바람직하게 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 유기 용매를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 상기 열경화성 수지 및 열가소성 수지, 그리고 무기 충전재의 총 합 100 중량부를 기준으로 10 내지 90 중량부의 유기 용매를 포함할 수 있다. 상기 유기 용매의 함량은 상기 접착제 조성물 및 최종적으로 제조되는 접착 필름의 물성이나 제조 공정을 고려하여 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 용매는 에스터류, 에터류, 케톤류, 방향족 탄화수소류, 및 설폭사이드류로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에스터류 용매는 아세트산 에틸, 아세트산-n-뷰틸, 아세트산 아이소뷰틸, 폼산 아밀, 아세트산 아이소아밀, 아세트산 아이소뷰틸, 프로피온산 뷰틸, 뷰티르산 아이소프로필, 뷰티르산 에틸, 뷰티르산 뷰틸, 락트산 메틸, 락트산 에틸, 감마-뷰티로락톤, 엡실론-카프로락톤, 델타-발레로락톤, 옥시아세트산 알킬(예: 옥시아세트산 메틸, 옥시아세트산 에틸, 옥시아세트산 뷰틸(예를 들면, 메톡시아세트산 메틸, 메톡시아세트산 에틸, 메톡시아세트산 뷰틸, 에톡시아세트산 메틸, 에톡시아세트산 에틸 등)), 3-옥시프로피온산 알킬에스터류(예: 3-옥시프로피온산 메틸, 3-옥시프로피온산 에틸 등(예를 들면, 3-메톡시프로피온산 메틸, 3-메톡시프로피온산 에틸, 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸 등)), 2-옥시프로피온산 알킬에스터류(예: 2-옥시프로피온산 메틸, 2-옥시프로피온산 에틸, 2-옥시프로피온산 프로필 등(예를 들면, 2-메톡시프로피온산 메틸, 2-메톡시프로피온산 에틸, 2-메톡시프로피온산 프로필, 2-에톡시프로피온산 메틸, 2-에톡시프로 피온산 에틸)), 2-옥시-2-메틸프로피온산 메틸 및 2-옥시-2-메틸프로피온산 에틸(예를 들면, 2-메톡시-2-메틸프로피온산 메틸, 2-에톡시-2-메틸프로피온산 에틸 등), 피루브산 메틸, 피루브산 에틸, 피루브산 프로필, 아세토아세트산 메틸, 아세토아세트산 에틸, 2-옥소뷰탄산 메틸, 2-옥소뷰탄산 에틸일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에터류 용매는 다이에틸렌글라이콜다이메틸에터, 테트라하이드로퓨란, 에틸렌글라이콜모노메틸에터, 에틸렌글라이콜모노에틸에터, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 다이에틸렌글라이콜모노메틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노에틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터, 프로필렌글라이콜모노메틸에터, 프로필렌글 라이콜모노메틸에터아세테이트, 프로필렌글라이콜모노에틸에터아세테이트, 프로필렌글라이콜모노프로필에터아세테이트일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 케톤류 용매는 메틸에틸케톤, 사이클로헥산온, 사이클로펜탄온, 2-헵탄온, 3-헵탄온, N-메틸-2-피롤리돈일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 방향족 탄화수소류 용매는 톨루엔, 자일렌, 아니솔, 리모넨 등일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 설폭사이드류 용매는 다이메틸설폭사이드일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태는 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물을 포함한 반도체 회로 접속용 접착 필름을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 반도체 회로 접속용 접착 필름은 저온 및 고온에서의 플럭스 효과를 향상시키며 범프 접합특성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착 필름을 지지하기 위한 지지 기재로는, 내열성이나 내약품성이 우수한 수지 필름; 상기 수지 필름을 구성하는 수지를 가교 처리한 가교 필름; 또는 상기 수지 필름의 표면에 실리콘 수지 등을 도포하여 박리 처리한 필름 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 수지 필름을 구성하는 수지로는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리부타디엔과 같은 폴리올레핀, 염화비닐, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌 아세트산비닐 공중합체, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리우레탄 등을 적용할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 지지 기재의 두께는 특별히 한정되지 않지만 3 내지 400 ㎛, 혹은 5 내지 200 ㎛, 혹은 10 내지 150 ㎛일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착층은 상술한 접착제 조성물로 이루어진다. 상기 접착제 조성물에 관한 내용은 상술한 바와 같다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 필요에 따라, 상기 지지 기재와 상기 접착층 사이에는 상기 점착층이 개재될 수 있다. 상기 점착층으로는 이 분야에 공지된 것이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 보호 필름의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 이 분야에 공지된 플라스틱 필름이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호 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 등의 수지를 포함하는 플라스틱 필름일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착 필름은, 상기 접착제 조성물의 구성 성분을 혼합한 후, 이를 지지 기재 상에 소정의 두께로 코팅하여 접착층을 형성하고, 상기 접착층을 건조하는 방법으로 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 필름은 상기 지지 기재 상에 접착층을 형성한 후 상기 접착층 상에 보호 필름을 적층하는 방법으로 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 필름은 상기 지지 기재 상에 점착층을 형성한 후 상기 점착층 상에 접착층 및 보호 필름을 순차로 적층하는 방법으로 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 지지 기재 상에 접착층을 형성하는 방법은, 상기 접착제 조성물을 그대로 혹은 적절한 유기 용매에 희석하 여 콤마 코터, 그라비아 코터, 다이 코터, 리버스 코터 등 공지의 수단으로 상기 지지 기재 또는 이형 필름 상에 도포한 후, 60 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 10 초 내지 30 분 동안 건조시키는 방법이 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착층의 충분한 가교 반응을 진행시키기 위한 에이징 공정이 추가적으로 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착층의 두께는 1 내지 500 ㎛, 혹은 5 내지 100 ㎛, 혹은 5 내지 50 ㎛의 범위에서 적절히 조절될 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

제조예 (열가소성 아크릴레이트 수지의 제조)

톨루엔 100g에 부틸 아크릴레이트 40g, 에틸 아크릴레이트 30g, 아크릴로니트릴 30g 및 글리시딜 메타크릴레이트 5g을 혼합하여 80 ℃에서 약 24시간 동안 반응하여 글리시딜기가 분지쇄로 오입된 아크릴레이트계 수지(중량평균분자량 500,000 g/mol, 유리전이온도 15 ℃)를 합성하였다.

실시예 1

(1) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물의 제조

에폭시 수지의 경화제인 크레졸 노볼락 수지 (KH-6021, DIC 社, 수산기 당량 121 g/eq) 20 g; 유기계 액상 에폭시 (RE-310S, 일본화약 社, 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 180 g/eq) 20 g; 유기계 고상 에폭시 (EPPN-201L, 일본화약 社, 에폭시 당량 190 g/eq) 60 g; 상기 제조예에서 얻어진 열가소성 아크릴레이트 수지 20 g; 무기필러 (YA050C, 아드마텍 社, 구상 실리카, 평균 입경 약 50㎚) 140 g; 및 이미다졸 경화촉매 (2PZ-CN, Curezol, SHIKOKU 社) 3 g을 혼합한 혼합물에 1.5:1의 중량비로 제1 플럭스제인 석신산과 제2 플럭제인 C3-CIC 산(SHIKOKU 社)의 총 함량 약 6g과 메틸에틸케톤에 혼합하여, 반도체 회로 접속용 접착제 조성물(고형분 50 중량%)을 얻었다.

(2) 반도체 회로 접속용 접착 필름의 제조

콤마 코터를 이용하여 상기 접착제 조성물을 기재인 이형 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(두께 38㎛) 상에 도포한 후 120℃에서 3분간 건조하여 약 20㎛ 두께의 접착층이 형성된 접착 필름을 얻었다.

(3) 반도체 장치의 제조

높이 10㎛ 및 피치 40㎛의 구리 필러에 무연 솔더가 9㎛ 높이로 형성되어 있는 반도체 소자인 범프칩(10.1mm X 6.6mm)을 포함하는 웨이퍼를 준비하였다.

상기 웨이퍼의 범프 면에 상기 접착 필름의 접착층이 위치하도록 하여 50℃에서 진공라미네이션을 진행한 후, 각각의 칩으로 개별화 하였다.

개별화된 범프칩은 열압착 본더를 이용하여 40㎛ 피치 접속 패드를 가지고 있는 12.1mm x 8.1mm 기재 칩에 열압착 본딩을 진행하였다. 그 때의 조건은, 헤드온도 120℃에서 2초간 100N으로 가접하고, 헤드 온도를 순간 260℃로 올려 5초간 200N으로 열압착 본딩을 진행하였다.

실시예 2

실시예 1에서 제1 플럭스제로 프로피온산을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 반도체 장치를 제조하였다.

실시예 3

실시예 1에서 제2 플럭스제로 1,2,4,5-벤젠테트라카르복시산을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 반도체 장치를 제조하였다.

실시예 4

실시예 1에서 제2 플럭스제로 멜리트산을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 반도체 장치를 제조하였다.

비교예 1

실시예 1에서 제1 플럭스제로 프로피온산을 사용하고 제2 플럭스제를 사용하지 않고, 상기 제1 플럭스제를 약 6g로 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 반도체 장치를 제조하였다.

비교예 2

실시예 1에서 제1 플럭스제를 사용하지 않고, 상기 제2 플럭스제를 약 6g로 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 반도체 장치를 제조하였다.

비교예 3

실시예 1에서 제2 플럭스제를 사용하지 않고, 상기 제1 플럭스제를 약 6g로 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 반도체 장치를 제조하였다.

실험예 (접합성 측정)

도 1은 접합성을 평가하기 위한 기준을 나타내기 위한 범프의 접합부의 확대절단면도이다. 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 반도체 장치의 범프 접합부를 세로로 절단한 단면을 확인하여 도 1의 (a)와 같이 접합부가 접합되고 보이드 및 크랙이 없는 경우 O, 도 1의 (b)와 같이 접합은 되었으나 접합부에 보이드가 발생하는 경우 △, 접합되지 않거나 크랙이 발생한 경우 X로 평가하였다.

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 사용한 제1 플럭스제의 관능기수 및 제2 플럭스제의 관능기수와 상기 실험예에 따른 접합특성을 평가한 것을 하기 표 1에 정리하였다.

	제1 플럭스제의 관능기 수(개)	제1 플럭스제의 관능기 수(개)	접합특성 평가
실시예 1	2	3	O
실시예 2	1	3	O
실시예 3	2	4	O
실시예 4	2	6	O
비교예 1	1	-	X
비교예 2	-	3	X
비교예 3	2	-	△

상기 표 1을 참고하면 관능기 수가 2개 이하인 제1 플럭스제 및 관능기수가 3개 이상 6개이하인 제2 플럭스제를 사용한 실시예 1 내지 4는 접합특성이 양호한 것을 확인할 수 있다.

이에 대하여 관능기 수가 1개인 제1 플럭스제만을 사용한 비교예 1, 관능기 수가 3개인 제2 플럭스제만을 사용한 비교예 2은 접합이 되지 않는 문제점이 있으며, 관능기 수가 2개인 제1 플럭스제만을 사용한 비교예 3은 부분적으로만 접합이 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 관능기 수가 2개 이하인 제1 플럭스제 및 관능기수가 3개 이상 6개이하인 제2 플럭스제를 동시에 사용함으로써 고온 및 저온에서의 접합특성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

열경화성 수지; 열가소성 수지; 경화제; 1종 이상의 관능기를 2개 이하로 함유하는 제1 플럭스제 및 1종 이상의 관능기를 3개 이상으로 함유하는 제2 플럭스제를 포함하는 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 플럭스제는 1종 이상의 관능기를 3개 이상 6개 이하로 함유하는 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 플럭스제 및 제2 플럭스제의 관능기는 각각 극성관능기인 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 3에 있어서,
상기 극성 관능기는 카르복시기인 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 중량비는 1:5 내지 5:1인 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 플럭스제와 제2 플럭스제의 총 함량은 0.1 중량 % 내지 10.0 중량%인 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 열경화성 수지는 고상 에폭시 수지, 액상 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에스테르 이미드, 폴리아미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 페녹시, 반응성 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무, (메트)아크릴레이트계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 무기필러, 경화촉매 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 더 포함하는 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 경화제는 아민계 경화제, 페놀계 경화제, 산무수물계 경화제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 9에 있어서,
상기 무기필러는 알루미나, 실리카, 황산바륨, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 규산마그네슘, 산화마그네슘, 규산칼슘, 탄산칼슘, 산화칼슘, 수산화알루미늄, 질화알루미늄, 붕산알루미늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 9에 있어서,
상기 경화촉매는 인계 화합물, 붕소계 화합물, 인-붕소계 화합물, 이미다졸계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 것인 반도체 회로 접속용 접착제 조성물.
청구항 1의 반도체 회로 접속용 접착제 조성물을 포함한 반도체 접착용 접착 필름.