KR20230008712A - 이형필름 및 반도체부품의 봉지방법, 수지 성형물의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 유연성을 갖는 이형필름으로서, 인장강도가 20MPa 이상, 절단시 연신이 300% 이상이고, 두께가 10μm 이상 100μm 이하인 수지필름 상에 이형층이 2g/m2 이상 10g/m2 이하로 직접 적층된 것을 특징으로 하는 이형필름이다. 이에 따라 양호한 이형성은 물론, 수지의 금형성형시에 놓이는 환경에 견디고, 나아가 금형에 추종하도록 유연성을 갖는 수지필름 상에 직접 이형층을 적층시킨 이형필름이 제공된다.
Description
본 발명은 넓게는, 수지성형공정에서 성형재의 기재나, 금형성형을 비롯한 성형장치로부터 수지 성형물을 취출하기 쉽게 하기 위한 이형필름에 관한 것이다. 예를 들어 압축성형법에 의한 수지성형 프로세스의 이형필름에 관한 것이다.
수지의 성형방법은, 도공성형, 압출성형, 사출성형 등 다양한 방법이 개발되어 있다. 수지에 대해서도, 열경화성 수지나 열가소성 수지 등 수지의 특성에 따라 성형방법이나 조건을 구분하여 사용하고 있다. 이 다양한 성형공정 중에서, 이형필름이 널리 사용되고 있다. 이형필름을 사용하지 않는 경우에는, 성형장치 내에서 수지가 닿는 부분에 이형제를 분무할 필요가 있거나, 성형장치로부터 취출할 때에, 수지 성형물을 손상시키거나, 변형시킬 우려가 있다. 혹은 성형장치로부터의 이형을 용이하게 하는 것과 같은 첨가제를 첨가할 필요가 있다.
이에, 이형필름은 성형공정 중에서 성형된 수지성형품을 성형장치로부터 취출하는 것을 용이하게 하거나, 성형장치의 수지성분에 의한 오염을 방지할 수 있다. 예를 들어 수지를 이형필름 상에서 성형하고, 성형 후에 이형필름을 박리한다는 것이다. 즉 이형필름에는 성형공정 중의 열이나 압력 등의 환경에 견딜 수 있는 강도를 가지면서, 성형 후에 수지로부터 박리할 수 있어야 한다.
일반적인 이형필름으로는, PET수지필름 상에 이형층을 적층시킨 이형필름이 이용된다(특허문헌 1, 2). 그러나 금형성형에 있어서 수지 성형물이 복잡해지거나, 치수정밀도가 요구되는 경우, PET수지필름을 기재로 한 이형필름에서는, 금형추종성이 나빠서, 금형대로의 수지 성형물이 얻어지지 않는 경우가 있다.
이에, 금형추종성이 있고, 성형공정 중의 열이나 압력에 견디는 수지필름으로서 불소필름을 들 수 있다(특허문헌 3). 불소수지필름은 이형성은 물론, 열가소성을 나타내는 것도 있어 가열시의 금형추종성이 우수하다. 그러나, 불소 수지는 연소시에 유해물질을 발생시키는 것이 알려져 있어, 산업폐기물처리법의 지정을 받은 업자가 처분해야 한다. 또한 일반적으로 고가인 것이 알려져 있어, 가격면에서 과제가 있었다.
또한 수지필름에 이형층을 접착층을 이용하여 적층시키는 발명이 알려져 있는데(특허문헌 4), 이형층을 적층시키기 위해, 접착층이 필요해져, 이형필름의 가공이 복잡해지고, 또한 접착층이 박리되는 등의 우려가 있다.
이형제는 식품이나 콘크리트, 주물, 수지 등의 재료를 형틀에 끼우고 제품을 성형하는 공정에서, 형틀로부터 제품을 스무스하게 취출하기 위해 사용되는 약제이다. 형틀에 직접 도포, 분무하는 경우나 수지필름 상에 이형제를 도포하고, 그것을 형틀과 재료의 계면에 개재시키는 방법이 있다. 이형제는 재료에 따라 구분하여 사용할 필요가 있다. 예를 들어 식품에 관하여 말하면, 유지나 파라핀, 식물성 왁스가 이용되는 경우가 많다. 콘크리트이면, 식물유 등이 이용된다. 또한, 고무나 수지와 같은 유기재료에 대해서는, 불소계, 실리콘계 이형제가 알려져 있다.
단, 불소계 이형제는, 상기 서술한 바와 같이 폐기방법이나 고가인 점을 문제로서 들 수 있다. 또한 실리콘계 이형제는 불소계 이형제에 비해 폐기나 가격의 문제는 적으나, 실리콘성분에 포함되는 저분자실록산이 형틀이나 장치를 오염시키는 문제가 있다. 불소계나 실리콘계 이형제 외에, 아크릴계 수지나 멜라민계 수지를 이용한 이형제를 들 수 있고, 필요에 따라, 다양한 이형제를 조합하여 사용되고 있다.
이에, 본 발명에서는 양호한 이형성은 물론, 수지의 금형성형시에 놓이는 환경에 견디고, 나아가 금형에 추종하도록 유연성을 갖는 수지필름 상에 직접 이형층을 적층시킨 이형필름을 부여하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는,
유연성을 갖는 이형필름으로서, 인장강도가 20MPa 이상, 절단시 연신이 300% 이상이고, 두께가 10μm 이상 100μm 이하인 수지필름 상에 이형층이 2g/m2 이상 10g/m2 이하로 직접 적층된 것인 이형필름을 제공한다.
이러한 것이면, 양호한 이형성은 물론, 수지의 금형성형시에 놓이는 환경에 견디고, 나아가 금형에 추종하도록 유연성을 갖는 수지필름 상에 직접 이형층을 적층시킨 이형필름을 부여할 수 있다.
또한, 상기 수지필름의 융점이 200℃ 이상인 것이 바람직하다.
이러한 것이면, 폭넓은 가공용도로 이용할 수 있다.
또한, 상기 이형필름의 이형력이 0.4N/25mm 이하인 것이 바람직하다.
이형력이 낮은 것이면, 수지 성형물로부터의 박리시에 큰 힘을 필요로 하지 않고, 박리공정에서 필름이 파단하는 경우가 없다.
게다가, 상기 이형층 중의 실리콘 수지함유율이 3% 이하인 것이 바람직하다.
이러한 것이면, 실록산에 의한 오염이 일어나지 않는다.
더하여, 상기 이형필름이, 압축성형법에 의한 반도체부품의 수지봉지 프로세스에 적용되는 것이 바람직하다.
이러한 것이면, 용이하게 반도체부품의 수지봉지가 가능하다.
또한, 본 발명에서는 압축성형법에 의한 수지봉지 프로세스에 있어서 상기의 이형필름을 사용하는 반도체부품의 봉지방법을 제공한다.
본 발명의 이형필름은, 수지의 봉지시에 이용할 수 있고, 반도체부품의 봉지공정을 용이하게 한다.
나아가, 본 발명에서는 수지의 금형성형시에 상기의 이형필름을 사용하는 수지 성형물의 제조방법을 제공한다.
이와 같이 본 발명의 이형필름을 사용함으로써, 용이하게 수지 성형물을 취출할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 이형필름의 발명으로서, 양호한 이형성은 물론, 수지의 금형성형시에 놓이는 환경에 견디고, 나아가 금형에 추종하는 것과 같은 유연성을 갖는 수지필름 상에 직접 이형층을 적층시킨, 저렴하고 폐기시에 유독가스를 배출하지 않아 환경에 악영향을 미치지 않는 이형필름을 부여한다.
도 1은 실시예, 비교예에서 행한 성형방법의 개략도이다.
상기 서술한 바와 같이, 양호한 이형성은 물론, 수지의 금형성형시에 놓이는 환경에 견디고, 나아가 금형에 추종하도록 유연성을 갖는 수지필름 상에 직접 이형층을 적층시킨 이형필름의 개발이 요구되고 있었다.
본 발명자는, 상기 과제에 대하여 예의검토를 거듭한 결과, 후술하는 특정의 물성을 갖는 수지필름에 이형층을 직접 적층한 이형필름이면, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 유연성을 갖는 이형필름으로서, 인장강도가 20MPa 이상, 절단시 연신이 300% 이상이고, 두께가 10μm 이상 100μm 이하인 수지필름 상에 이형층이 2g/m2 이상 10g/m2 이하로 직접 적층된 것인 이형필름이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하는데, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
수지필름은, 유기분자를 중합반응에 의해 고분자화한 수지를 필름상으로 성형한 것이다. 수지로는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 나일론 수지, 폴리아크릴 수지 등을 들 수 있다. 성형방법은 각각의 수지에 따라 다양한데, 압출성형, 연신성형 등을 들 수 있다. 수지필름으로서, 예를 들어, 루미러(PET필름; 도레이제)나 레이팬(나일론필름; 도레이제), 아크리프렌(아크릴필름; 미쯔비시화학제) 등 중에서, 인장강도가 20MPa 이상, 절단시 연신이 300% 이상을 만족시키는 것을 이용할 수 있다.
<수지필름의 인장강도>
기재가 되는 수지필름의 인장강도는 20MPa 이상이며, 바람직하게는 30MPa 이상이다. 상한으로는 특별히 한정되지 않으나, 300MPa 이하가 바람직하고, 150MPa 이하가 보다 바람직하다. 20MPa 미만이면 금형성형시의 압력으로 필름이 파단될 가능성이 있다. 한편, 인장강도는 JIS-C-2318에 준거하여 측정한다.
<수지필름의 절단시 연신>
기재가 되는 수지필름의 절단시 연신은, 300% 이상이며, 바람직하게는 400% 이상이다. 상한으로는 특별히 한정되지 않으나, 3000% 이하가 바람직하고, 1500% 이하가 보다 바람직하다. 300% 미만이면 금형추종성이 나빠, 수지 성형물의 치수정밀도가 얻어지지 않는다. 한편, 절단시 연신은 JIS C 2318:2007에 기재된 방법으로 측정하였다.
<수지필름의 두께>
기재가 되는 수지필름의 두께는 10μm 이상 100μm 이하이다. 바람직하게는 30μm 이상 70μm 이하이다. 10μm 미만이면, 강도가 높아도 금형성형시의 압력에 의한 필름의 파단이나, 성형시에 필름에 주름이 들어갈 가능성이 있다. 또한, 100μm를 초과하면 충분한 연신을 갖고 있어도 금형의 형상에 추종하지 않을 가능성이 있다. 또한 금형의 열을 충분히 수지에 전달하지 못할 우려도 있다.
<융점>
수지필름의 융점은, 200℃ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 220℃ 이상이다. 상한으로는 특별히 한정되지 않으나, 500℃ 이하가 바람직하고, 400℃ 이하가 보다 바람직하다. 200℃ 이상이면 폭넓은 가공용도로 이용할 수 있다.
[이형층]
이형층은 수지필름 상에 직접 2g/m2 이상 10g/m2 이하로 적층되어 있다. 바람직하게는 2g/m2 이상 6g/m2 이하이다. 2g/m2 미만이면 수지필름의 유연성에 충분히 추종하지 않고 이형효과가 손상될 가능성이 있다. 10g/m2를 초과하면 이형층이 지나치게 두꺼워져, 이형필름으로서의 유연성을 손상시킬 가능성이 있다.
이형층을 수지필름 상에 접착제 등을 이용하여 적층시키면, 접착제를 수지필름 상에 도포하는 공정이 필요해지고, 나아가 성형시의 압력이나 열로 이형층과 수지필름이 박리될 우려가 있다.
이형제는 수지필름 상에 직접 경화시켜 적층시킬 수 있고, 이형력을 갖는 것이면 특별히 한정은 없고, 시판의 것을 사용할 수 있다.
이형제는, 고무나 수지와 같은 유기재료에 대해서는, 불소계, 실리콘계 이형제가 알려져 있다.
그러나, 불소계 이형제는, 상기 서술한 바와 같이 폐기방법이나 고가인 점을 문제로서 들 수 있다. 또한 실리콘계 이형제는 불소계 이형제에 비해 폐기나 가격의 문제는 적으나, 실리콘성분에 포함되는 저분자실록산이 형틀이나 장치를 오염시키는 문제가 있다. 그들의 문제점을 해결하기 위해, 불소계나 실리콘계 이형제 외에, 아크릴계 수지나 멜라민계 수지를 이용한 이형제를 들 수 있고, 필요에 따라, 다양한 이형제를 조합하여 사용되고 있다.
본 발명에서는 이들 이형제의 어느 것이나 사용할 수 있다.
<이형층 중의 실리콘 수지함유율>
이형층 중의 실리콘 수지함유율은 0% 이상 3% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.5% 이하이다. 특별히 신경쓰지 않는 경우는 문제없는데, 성형장치에 따라서는 실록산에 의한 오염을 꺼리는 경우도 있으므로, 실리콘 수지함유율은 3% 이하로 억제해 두는 편이 좋다.
[이형력]
이형필름의 이형력은 0.02N/25mm보다 크고 0.4N/25mm 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.35N/25mm 이하이다. 0.4N/25mm 이하이면 수지에 대한 이형력이 충분히 낮고, 수지 성형물로부터의 박리에 큰 힘이 필요하지 않아, 박리공정에서의 필름의 파단 등의 가능성이 없다. 한편, 이형력은 25mm 폭의 점착테이프를 이형필름과 첩합하여, 70g/m2의 하중으로 25℃×1일 경과 후, 추가로 20g/m2의 하중으로 70℃×1일 경과 후, 0.3mm/min의 박리속도로 180° 방향으로 점착면을 박리했을 때의 박리에 필요한 하중을 측정한 값이다. 한편, 점착테이프는 Nitto31B 테이프(닛토덴코제)를 이용하였다.
[이형필름의 제조방법]
이형필름의 제조에 있어서는, 이형층은 수지필름 상에 적층시켜 경화시킬 필요가 있다. 예를 들어 이형제를 적당히 유기용제로 희석하고, 경화제, 첨가제를 첨가하여, 와이어바코터로 수지필름 상에, 기정의 도포량이 되도록 도포하고, 용제를 휘발시켜, 기정의 경화조건으로 경화시킬 수 있다.
제조방법은 특별히 이것으로 한정되는 것은 아니다.
[이형필름의 폐기]
성형공정에서 사용한 이형필름은 기본적으로 폐기하게 되므로, 폐기물의 처리를 고려할 필요가 있으며, 소각처분 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어 불소 수지필름의 경우는, 연소에 의해 유독가스가 발생하므로, 폐기물 처리법의 지정을 받은 업자에 의해 소각처분 또는, 매립처분이 되어, 처분할 때에 소요되는 비용은 물론, 환경에 주는 영향을 고려해야 한다.
[이형필름의 사용방법]
본 발명의 이형필름은, 압축성형법에 의한 반도체부품의 수지봉지 프로세스에 적용되는 이형필름으로 할 수 있다. 이러한 것이면, 반도체부품의 수지봉지를 용이하게 하는 것이 가능하다.
또한, 압축성형법에 의한 수지봉지 프로세스에 있어서 상기의 이형필름을 사용하여 반도체부품의 봉지를 행하는 방법을 제공한다.
나아가, 수지의 금형성형시에 상기의 이형필름을 사용하는 수지 성형물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 이형필름을 이용함으로써, 봉지시의 성형공정 중의 열이나 압력 등의 환경에 견디면서 성형 후에 수지로부터 신속하게 박리하는 것이 가능해지고, 수지의 봉지를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 금형성형에 있어서 복잡해진 수지 조성물이나 치수정밀도가 요구되는 수지 조성물을 제조할 때에, 양호한 금형추종성에 의해 금형대로의 수지 성형물을 얻을 수 있고, 나아가 용이하게 수지 성형물을 취출할 수 있다.
반도체는 소자 외에 땜납, 와이어, 리드 등으로 구성되어 있고, 광, 열, 먼지나 습기, 물리적 충격으로부터 보호할 필요가 있으므로 수지봉지되어 있다. 수지로는 에폭시 수지가 일반적이고, 에폭시 수지에 경화제, 첨가제를 배합하고 가열경화시킨다. 봉지공정은, 봉지하고자 하는 부품과 에폭시 수지를 금형에 설치하고, 열과 압력을 인가하고 원하는 형상으로 성형한다. 그때, 본 발명의 이형필름을 사용할 수 있다. 일반적인 봉지재로는, CEL-8240(히다찌화성제), KMC-2990(신에쓰화학공업제)을 들 수 있는데, 본 발명에서 사용되는 봉지제는 이들로 한정되지 않는다.
실시예
이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[평가방법]
본 실시예·비교예에서는 후술하는 바와 같이 이형필름을 제작하고, 그 이형필름에 대하여 이형력을 측정하였다. 또한, 이형필름을 제조하기 위해 소요되는 공정수를 구하였다.
다음에 실효치수 60x60x0.5mm의 금형을 이용하여 에폭시봉지재료 KMC-2990(신에쓰화학공업제)을 성형하는 경우에 제작한 이형필름을 이용하여, 금형추종성이나 이형필름의 이형성을 평가하였다. 경화조건은 180℃/5분으로 8MPa의 압력을 인가하였다. 성형방법의 상세는 도 1에 나타낸다.
하금형(1)과, 상금형(1’)의 사이에, 아래부터 차례로 이형필름(2), 에폭시봉지재료(3), 다른 1매의 이형필름(2)으로서 끼우고(A), 가열, 가압(4)을 행하여(B), 에폭시봉지재료를 성형한 후(C), 이형필름(2)을 박리하였다.
<금형추종성>
성형한 시트치수를 측정하고, 이론치수와의 차가 40μm 이내이면, 금형추종성이 양호로 한다.
<이형성>
수지성형 후에 이형필름을 박리할 때에, 찢어지는 일 없이 박리된 경우, 양호로 한다.
<이형필름을 제조하기 위해 소요되는 공정수>
수지필름 상에 직접 이형층을 적층시키는 경우는, 1공정, 수지필름 상에 접착제를 도포하고, 이형층을 첩합하는 경우는 2공정으로 하였다.
<이형력>
25mm 폭의 점착테이프를 이형필름과 접합하고, 70g/m2의 하중으로 25℃×1일 경과 후, 추가로 20g/m2의 하중으로 70℃×1일 경과 후, 0.3mm/min의 박리속도로 180° 방향으로 점착면을 박리했을 때의 박리에 필요한 하중을 측정하였다. 한편, 점착테이프는 Nitto31B 테이프(닛토덴코제)를 이용하였다.
[실시예 1~7, 비교예 1~4]
이하의 표 1에 나타내는 특징을 갖는 수지필름 상에, 하기의 이형제를 표 2, 3에 나타내는 조합으로 이용한 이형층이 직접 적층된 이형필름을 제조하고, 실시예 1~7, 비교예 1~4로 하였다. 얻어진 이형필름의 이형력, 금형추종성, 이형성 및 이형필름을 제조하기에 소요되는 공정수를 상기 서술한 방법에 따라 조사하였다. 그 결과를 표 2, 표 3에 나타냈다.
<이형제>
이하에, 이용한 이형제, 및 이 이형제를 이용하여 이형층을 형성하는 방법을 나타낸다.
이형제1: X-70-201S(신에쓰화학공업제)
이형제1/CAT-PL-50T(신에쓰화학공업제)/SF시너(신에쓰화학공업제)=100/0.5/200을 디졸버를 이용하여 교반하고, 도공액을 조제하여 와이어바를 이용해서 도공 후, 130℃/1분으로 경화시킨다.
이형제2: KS-847(신에쓰화학공업제)
이형제2/CAT-PL-50T/톨루엔=100/10/200을 디졸버를 이용하여 교반하고, 도공액을 조제하여 와이어바를 이용해서 도공 후, 140℃/30초로 경화시킨다.
이형제3: X-62-9088(신에쓰화학공업제)
이형제3/CAT-PS-80(신에쓰화학공업제)/MEK/톨루엔=100/0.9/450/450을 디졸버를 이용하여 교반하고, 도공액을 조제하여 와이어바를 이용해서 도공 후, 120℃/1분으로 경화시킨다.
[비교예 5]
두께 50μm의 수지필름(1) 상에 우레탄접착제 타케락 A-616(미쯔이화학제)/타케네이트 A-65(미쯔이화학제)/아세트산에틸=16/1/100을 디졸버를 이용하여 교반하고 도공액을 조제하여 1.5g/m2가 되도록 와이어바코트로 도포하고, 60℃/2분 건조시킨 후, 무연신의 4-메틸-1-펜텐 공중합 수지필름(두께 15μm)을 추가로 라미네이트하여, 이형필름을 얻었다.
실시예에서는 인장강도, 연신 모두 충분한 수지필름 상에, 2g/m2 이상의 이형제를 도포한 이형필름을 이용했으므로, 이형력이 충분히 낮고, 금형추종성, 이형성 모두 양호한 결과가 되었다. 또한, 이형필름을 제조하려면 수지필름 상에 이형층을 직접 도포, 경화시키는 1공정뿐이었다.
비교예 1에서는 이형층을 이용하지 않았으므로, 이형성이 현저히 손상되고, 수지로부터 필름을 박리할 수 없었으므로, 금형추종성을 평가할 수 없었다. 비교예 2에서는 수지필름에 필름의 연신이 부족한 PET를 이용하였으므로, 충분한 금형추종성을 얻을 수 없었다. 비교예 3에서는, 이형제의 도포량이 적었으므로, 수지필름의 성형시의 연신에 이형층을 추종할 수 없어, 양호한 이형성을 얻을 수 없었다. 비교예 4는 필름의 두께가 100μm를 초과하고 있었으므로, 금형의 형상에 추종하지 않았다.
비교예 5는 금형추종성, 이형성 모두 양호하였으나 이형필름 상에 직접 이형층을 적층시키고 있지 않고 접착제를 이용하였으므로, 이형필름을 제조하기 위해 2공정이 필요하게 되었다.
이상 서술한 바와 같이, 인장강도가 20MPa 이상, 절단시 연신이 300% 이상이고, 두께가 10μm 이상 100μm 이하인 수지필름 상에 이형층이 2g/m2 이상 10g/m2 이하로 직접 적층되어 있는, 유연성을 갖는 이형필름은, 양호한 금형추종성과 이형성을 부여할 수 있다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
Claims (7)
- 유연성을 갖는 이형필름으로서, 인장강도가 20MPa 이상, 절단시 연신이 300% 이상이고, 두께가 10μm 이상 100μm 이하인 수지필름 상에 이형층이 2g/m2 이상 10g/m2 이하로 직접 적층된 것을 특징으로 하는 이형필름.
- 제1항에 있어서,
상기 수지필름의 융점이 200℃ 이상인 것을 특징으로 하는 이형필름. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
이형력이 0.4N/25mm 이하인 것을 특징으로 하는 이형필름. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이형층 중의 실리콘 수지함유율이 3% 이하인 것을 특징으로 하는 이형필름. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이형필름이, 압축성형법에 의한 반도체부품의 수지봉지 프로세스에 적용되는 것을 특징으로 하는 이형필름. - 압축성형법에 의한 수지봉지 프로세스에 있어서, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 이형필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체부품의 봉지방법.
- 수지의 금형성형시에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 이형필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 수지 성형물의 제조방법.
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