TWI742834B - 半導體托盤用聚醯胺樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及半導體托盤（Integrated Circuit Tray）用聚醯胺樹脂組成物。並且，本發明提供不會因結晶化而變形且固化時間短的新穎半導體托盤用聚醯胺樹脂組成物。

Description

半導體托盤用聚醯胺樹脂組成物
本發明涉及半導體托盤（Integrated Circuit Tray）用聚醯胺樹脂組成物。
並且，本發明提供不會因結晶化而變形且固化時間短的新穎半導體托盤用聚醯胺樹脂組成物。
積體電路托盤（Integrated Circuit Tray）稱為半導體托盤。積體電路托盤作為收容半導體的容器，在半導體生產過程中，半導體以裝載於積體電路托盤的形式被移送，在移送工序中，暴露於140℃以上的高溫或在諸如感光劑處理等的工序中與半導體一起暴露於各種化學物質。並且，即使在半導體生產工序結束後，也被用作半導體的保護材料及包裝材料或移送材料，並且暴露於如溫度的變化、濕度及電刺激等的各種周邊環境中，從而保護半導體。
因此，組成半導體托盤的樹脂組成物需要變形少，以防止在半導體生產過程中或在完成生產後或在完成包裝後存在化合物、溫度、濕度及電刺激的環境下對半導體造成物理性、化學性及電性損壞，並且要求電特性具有足夠的導電性以防止靜電。
並且，上述半導體托盤不應存在因熱量引起的變形，在通過注塑製備的情況下，可能根據結晶化程度而變形，因此需要可防止其變形的新穎樹脂組成物。
尤其，由於近年來半導體集成度的提高而使半導體的尺寸變小，因而積體電路托盤的載盤（Pocket，裝載半導體的部分）的結構變得更複雜，且為了進行微成型而變得更薄，因此還要求半導體托盤具有高流動特性。若用於製備半導體托盤的樹脂組成物不能同時滿足高流動特性及針對利用其來製備的成型品的變形的抗性，則在製成半導體托盤的情況下，表面的均勻性不良，並且因托盤與托盤之間的摩擦而產生粉塵，這也可成為半導體發生不良的原因。
為了防止熱變形或因結晶化而變形，以往主要使用作為非晶性樹脂的改性聚苯醚（modified Poly Phenylene Oxide，mPPO）或改性聚苯醚（modified Poly Phenylene Ether，mPPE）樹脂組成物，但是由於mPPO樹脂或mPPE樹脂在注塑時的流動性差，因此，成型性差且表面不均勻而存在因托盤之間的摩擦而產生粉塵的問題。
並且，雖然也使用了作為結晶性樹脂的聚醯胺（PA），但是由於結晶性聚醯胺在注塑後的冷卻過程中因結晶化而發生變形及尺寸變化，因此難以適用於積體電路托盤。並且，在半導體生產工序中還存在如下問題，即，在玻璃化轉變溫度（Tg）以上的條件下進行熱處理後的冷卻過程中也可能發生變形，並且由於與用於提高電導率、強度的碳纖維（CF）或玻璃纖維（GF）之間的分散性差，因而發生表面變形，或平滑度差而自身的摩擦產生粉塵，從而導致半導體不良。
另一方面，存在如下問題，即，在使用非晶性聚醯胺的情況下，因固化時間增加而導致難以從模具中取出，在半導體工序中，在玻璃化轉變溫度以上的條件下的熱處理及冷卻後發生變形。 現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：韓國專利公報第10-0867986號（2008年11月04日）
本發明的一實施方式提供解決上述各種樹脂所具有的問題的半導體托盤用新穎樹脂組成物。
本發明的一實施方式提供如下的樹脂組成物，即，在具有導電性的同時成型性優秀，在注塑或擠壓後的冷卻過程及在持續暴露於高溫環境之前和之後能夠保持尺寸穩定性。
並且，提供經加工的托盤的表面均勻而不發生因多個托盤之間的摩擦引起的粉塵的新穎聚醯胺樹脂組成物。
為了解決上述問題，經過大量研究，本發明人發現在使用包含選自尼龍6、尼龍66或它們的混合物的聚醯胺類基體樹脂、非晶性聚醯胺樹脂、結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂及碳纖維及玻璃纖維的聚醯胺樹脂組成物來製備半導體托盤的情況下沒有上述缺點，從而完成了本發明。
具體地，本發明的一實施方式可提供如下的聚醯胺樹脂化合物，即，相對於100重量份的上述基體樹脂，包含1重量份至40重量份的非晶性聚醯胺樹脂、1重量份至40重量份的結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂、5重量份至30重量份的碳纖維及5重量份至150重量份的玻璃纖維。
在本發明的一實施方式中，上述非晶性聚醯胺樹脂可以為選自6I/6T、6/6T、6/6I、6/3/T、6I、4I、4T或半結晶（Semi Crystalline）中減少結晶化的聚醯胺12/MACMI中的一種或兩種以上的混合成分。
並且，在本發明的一實施方式中，上述組成物可以為拉伸強度為150MPa以上、彎曲強度為230MPa以上、彎曲模量為9000MPa以上、衝擊強度為7kJ/m2 以上的聚醯胺樹脂組成物。
並且，在本發明的一實施方式中，在提供將230×150×1.8mm的注塑成型試片在溫度為23±2℃且相對濕度為50±5％條件下調節並保持24小時後，測得的翹曲特性A1+A2為10以下的上述樹脂組成物的情況下，可使因托盤與托盤之間的摩擦引起的粉塵的產生最小化，從而使半導體的不良最小化。
並且，本發明的一實施方式可以為如下的聚醯胺樹脂組成物，其包含選自尼龍6、尼龍66或它們的混合物的聚醯胺類基體樹脂、非晶性聚醯胺樹脂、結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂及導電劑，上述組成物的拉伸強度為150MPa以上、彎曲強度為230MPa以上、彎曲模量為9000MPa以上、衝擊強度為7kJ/m2 以上，在將230×150×1.8mm的注塑成型試片在溫度為23±2℃且相對濕度為50±5％條件下調節並保持24小時後，測得的上述樹脂組成物的翹曲特性A1+A2為10以下。
並且，在本發明的一實施方式中，上述多個實施方式的聚醯胺組成物可以是上述樹脂組成物的表面粗糙度為0.3以下的聚醯胺樹脂組成物。
並且，本發明的一實施方式可提供由上述組成物製備的半導體托盤。 發明效果
本發明一實施方式的積體電路托盤用樹脂組成物具有如下優點：具有導電性，即使在高溫及化學物質的持續暴露中也具有優秀的包括尺寸穩定性、耐熱性及耐化學性在內的機械物性及耐久性。
並且，本發明一實施方式的積體電路托盤用樹脂組成物具有表面均勻而粉塵的產生量少的優點。
並且，本發明一實施方式的積體電路托盤用樹脂組成物具有在加工後固化時間短且脫模性優秀的特性。
並且，本發明一實施方式的積體電路托盤用樹脂組成物可通過減少固化時間的同時使表面均勻來減少粉塵的產生。
以下，將通過包括附圖的具體例或實施例來更詳細地說明本發明。但是，下述具體例或實施例僅是用於詳細地說明本發明的一個參考，而本發明並不限於此，並且能夠以各種形式實施。
並且，除非另有定義，否則所有技術性術語及科學性術語具有與本發明所屬技術領域之通常知識者通常理解的含義相同的含義。在本發明中用於說明的術語僅用於有效地描述特定具體例，而並非用於限制本發明。
並且，只要在文脈上並未明確指出，則在說明書及所附的申請專利範圍中所使用的單數形式也可旨在包括複數形式。
並且，當表示某部分「包括」某結構要素時，只要沒有特別相反的記載，這意味著還可包括其他結構要素，而並非意味著排除其他結構要素。
以下，將具體地說明本發明。
本發明涉及新穎半導體托盤用聚醯胺樹脂組成物，其通過將聚醯胺類樹脂作為基體樹脂與非晶性醯胺及結晶性鄰苯二甲醯胺結合來解決因結晶化及高溫暴露引起的尺寸及形狀變化的問題，從而當適用於半導體托盤時，消除生產率、電特性及粉塵的產生等問題。
為此，本發明涉及半導體托盤用聚醯胺樹脂組成物，其將選自尼龍6、尼龍66或它們的混合物的聚醯胺類樹脂作為基體樹脂，並包含非晶性聚醯胺樹脂、結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂及導電劑來製成。
本發明通過採用包含上述成分的組成物來使表面均勻，並且解決當使用非晶性樹脂時，因需要固化時間而增加注塑週期（Cycle time）的經濟性下降的問題。
並且，還可解決現有技術中為了提高生產率而在設置較短注塑冷卻時間的情況下，在取出時積體電路托盤彎曲或黏結在模具上且形態變形而使表面不均勻的問題。
因此，如上所述，本發明提供新穎組成物，其通過減少固化時間（較佳將固化時間設置在7秒以內）的同時使表面均勻來減少粉塵（顆粒）的產生。
在本發明中，在將聚醯胺6用作上述基體樹脂的情況下，較佳地，相對黏度（R.V）為2.60±0.5，這是因為注塑特性優秀，並且，當與聚醯胺66混用時，可一同熔融，混合性優秀，保持注塑特性，而在單獨使用的情況下，並不局限與此。並且，本發明的聚醯胺66作為機械剛性及耐熱性優秀的樹脂，其不受限制，但是，較佳地，可例舉相對黏度（硫酸、25℃）為2.4±0.5且重均分子量為11000~21000g/mol的樹脂，但不限於此。
並且，在本發明中，無定形聚醯胺成分可通過與其他成分結合來增加表面硬度且減少收縮率，並且，在經過注塑等加工後，使表面均勻來減少因摩擦引起的粉塵及顆粒的產生，作為非限制性實例，可例舉相對黏度（R.V）（硫酸、25℃溫度）為1.9±0.5的樹脂，但不限於此。
在本發明中，上述非晶性聚醯胺樹脂沒有特別限制，只要是非晶性聚醯胺樹脂即可，例如，可例舉非晶性聚鄰苯二甲醯胺6I/6T、6/6T、6/6I、6/3/T、6I、4I、4T或半結晶中減少結晶化的聚醯胺12/MACMI，但不限於此。
接著，對結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂進行說明。結晶性聚鄰苯二甲醯胺可通過與上述基體樹脂及上述非晶性聚醯胺結合來提高組成物的耐熱性，並且，可改善半導體托盤的尺寸穩定性，獨特地，在含有該成分的組成物中可獲得能夠縮短固化時間的意想不到的效果。作為一實例，較佳相對黏度（硫酸、25℃溫度）為2.0±0.5的樹脂，但不限於此。
作為本發明的一實例，相對於100重量份的選自尼龍6、尼龍66或它們的混合物的作為基體樹脂的聚醯胺類樹脂，提供包含1重量份至40重量份的非晶性聚醯胺樹脂、1重量份至40重量份的結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂、5重量份至30重量份的碳纖維及5重量份至150重量份的玻璃纖維的聚醯胺樹脂組成物，但是，較佳其的目的在於實現本發明的物性，但不限於其組成比。
在使用上述組成比的情況下，由於可提高表面硬度、減少收縮率、增加表面均勻性、保持優秀的耐熱性和剛性的同時增加注塑性，因此，為更佳的。
在本發明中，碳纖維及玻璃纖維不受特別限制，例如，可使用直徑為5~10μm，長度為4~8mm的纖維，但不限於此。並且，可通過提高表面電導率來防止在半導體工序中因靜電等引起的半導體的損壞或異物的污染。
並且，在本發明中，上述組成物可以為拉伸強度為150MPa以上、彎曲強度為230MPa以上、彎曲模量為9000MPa以上、衝擊強度為7kJ/m2 以上的聚醯胺樹脂組成物。
並且，在本發明中，在提供將230×150×1.8mm的注塑成型試片在溫度為23±2℃且相對濕度為50±5％條件下調節並保持24小時後，測得的翹曲特性A1+A2為10以下的上述樹脂組成物的情況下，可通過使因托盤與托盤之間的摩擦引起的粉塵的產生最小化來使半導體的不良最小化。
並且，本發明可以為如下的聚醯胺樹脂組成物，其包含選自尼龍6、尼龍66或它們的混合物的聚醯胺類基體樹脂、非晶性聚醯胺樹脂、結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂及導電劑，上述組成物的拉伸強度為150MPa以上、彎曲強度為230MPa以上、彎曲模量為9000MPa以上、衝擊強度為7kJ/m2 以上，在將230×150×1.8mm的注塑成型試片在溫度為23±2℃且相對濕度為50±5％條件下調節並保持24小時後，測得的上述樹脂組成物的翹曲特性A1+A2為10以下。
並且，在本發明的一例中，上述組成物還可包含顏料。
並且，在本發明的一例中，上述組成物還可包含選自抗氧化劑、耐熱性添加劑及潤滑劑等的一種以上的添加劑。
在本發明中，相對於100重量份的上述基體樹脂、非晶聚醯胺樹脂及結晶聚鄰苯二甲醯胺樹脂，上述抗氧化劑及潤滑劑可使用0.05重量份至3重量份，在使用0.1重量份至1重量份時其不損害其他物性，因而較佳，但不限於此。
以下，通過實施例及比較例具體地說明本發明，本發明不限於下述實施例，在本發明的技術思想內可實施多種變形是顯而易見的。
實施例1~4及比較例1~2
在將相對黏度為2.6的低黏度的聚醯胺6樹脂（PA6，曉星集團1011BRT）、相對黏度為2.4的低黏度的聚醯胺6，6樹脂（PA6，6，蘇威集團24AE1）、結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂（Crystalline PPA，贏創集團M1100）、非晶性聚醯胺樹脂（EMS TR90）、碳纖維（Seonyoung公司SYC-TR-PU6）、玻璃纖維（KCC GF311）、潤滑劑（硬脂酸鈣，Songwon產業SC130）、抗氧化劑（IRG1098，巴斯夫公司）及碳黑（Choyong公司MB9002L）調整為下表1的組成後，在帶式混合器中混合20分鐘後，將其投入到雙螺杆擠壓機中並在250℃溫度下充分熔融捏合。
在將其以絞線（Strand）狀通過模具（Die）排出後，在冷卻水槽中充分冷卻，並使用造粒機（Pelletizer）切割成片（chip）狀。
在將上述材料在80℃溫度的烘箱中充分乾燥後，在250℃溫度下利用其注塑成型物性測量用試片來製備成型品，然後測量了物性，並將其結果記錄在表2至表4中。 表1
品名 實施例（重量百分比） 比較例（重量百分比）
1 2 3 4 1 2
聚醯胺6 18.6 36.6 36.6 26.6 18.6 18.6
聚醯胺66 20.0 40.0 40.0 30.0 20.0 20
結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂（C-PPA） 5 10 2 2 0 10
非晶醯胺（Amorphous Amide） 5 2 10 10 10 0
碳纖維 10 5 5 10 10 20
玻璃纖維 40 5 5 20 40 30
潤滑劑 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
抗氧化劑 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
碳黑 1 1 1 1 1 1
下表2為示出測得的拉伸強度、拉伸延伸率、彎曲強度、彎曲模量及衝擊強度的表。拉伸強度根據ISO527、彎曲強度及彎曲模量根據ISO178來進行了測量，衝擊強度（Charpy notched）根據ISO179/1eA來進行了測量。
其結果，如下表2所示，本發明的實施例1至4均顯示出機械物性的顯著提高。但是，在不具有本發明的組成物的情況下，其物性顯示出非常差的特性。 表2
分類 拉伸强度 （MPa） 拉伸延伸率 （％） 彎曲强度 （MPa） 彎曲模量 （MPa） 衝擊強度 （kJ/m2 ）
實施例1 263 0.4 286 17,830 16.8
實施例2 192 2.9 265 11,460 9.4
實施例3 176 2.9 244 9,880 8.9
實施例4 215 2.3 317 14,320 10.8
比較例1 212 2.1 310 14,210 15.7
比較例2 306 0.2 366 20,340 16.4
下表3為示出通過下述方法測得的翹曲（Warpage）的表。翹曲是指成型品因分子取向或固化速度的差異引起的收縮率的部分偏差而變形的現象，其通過下述方法進行了測量。
-測量設備：非接觸式尺寸測量儀（Maker/MODEL：MICROVU/M3010181）
-測量條件：在將230×150×1.8mm的注塑成型試片在溫度為23±2℃且相對濕度為50±5％的條件下調節並保持24小時後，進行測量。
-測量方法：如圖1所示，在將試片的9個點中的中心點校準成原點後，測量其餘8個點的座標（x，y，z），在利用經測量的座標求各個撓度（deflection）後，如圖1所示，利用點1、3及7來求翹曲距離（A1），如圖2所示，利用點9、1及5來求A2。
其結果，如表3所示，可知，在本發明的多個實施例中，在翹曲特性上，向各個方向顯示出5mm以內的翹曲特性，在比較例的情況下，均觀測到7mm以上的翹曲特性，當製備更薄的半導體托盤時，翹曲特性可能很差，但是，在本發明的情況下，翹曲特性非常優秀。
並且，在注塑後能夠使變形最小化的相同注塑條件下，以0.1秒的單位調整注塑機的冷卻時間，在以固化時間測量不發生脫模不良的最短時間的固化時間的情況下，本發明可在8秒以內進行固化，但是在比較例1的情況下，不能固化或需要更長時間，並且，如表4所示，顯示出由於脫模不良而使表面粗糙度非常差，在比較例2的情況下，固化速度雖好，但是由於表面粗糙度極為不良，因此，難以實際使用。 表3
分類 A1 A2 A1+A2 固化時間（秒）
實施例1 3.8 3.6 7.4 6.5
實施例2 4.3 4.1 8.4 7.9
實施例3 4.1 4.0 8.1 7.9
實施例4 3.9 3.8 7.7 7.2
比較例1 - - - 因固化不足而發生脫模不良
比較例2 8.2 8.0 16.2 6.4
表4為利用在測量上述翹曲特性時所使用的試片以及表面粗糙度測量儀（東京精密（TOKYOSEIMITSU），Surfcom 574A）來測得的表面粗糙度。其結果，在比較例的情況下，由於表面粗糙度極為不良，因此，在今後用於製備半導體托盤用的情況下可以預測因表面摩擦而產生粉塵。 表4
分類 表面粗糙度
實施例1 0.28
實施例2 0.23
實施例3 0.21
實施例4 0.24
比較例1 脱模不良
比較例2 0.39
A1、A2:翹曲距離
圖1及圖2為示出本發明的翹曲距離的測量方法的圖。
A1:翹曲距離

Claims (9)

  1. 一種聚醯胺樹脂組成物，其包含選自尼龍6、尼龍66或它們的混合物的聚醯胺類基體樹脂、非晶性聚醯胺樹脂、結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂、碳纖維及玻璃纖維，其中，上述非晶性聚醯胺樹脂為選自6I/6T、6/6T、6/6I、6/3/T、6I、4I、4T或半結晶中減少結晶化的聚醯胺12/MACMI中的一種或兩種以上的混合成分。
  2. 如請求項1所述的聚醯胺樹脂組成物，其中，相對於100重量份的上述基體樹脂，包含1重量份至40重量份的非晶性聚醯胺樹脂、1重量份至40重量份的結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂、5重量份至30重量份的碳纖維及5重量份至150重量份的玻璃纖維。
  3. 如請求項1所述的聚醯胺樹脂組成物，其中，上述樹脂組成物的拉伸強度為150MPa以上，彎曲強度為230MPa以上，彎曲模量為9000MPa以上，衝擊強度為7kJ/m2以上。
  4. 如請求項1所述的聚醯胺樹脂組成物，其中，在將230×150×1.8mm的注塑成型試片在溫度為23±2℃且相對濕度為50±5%的條件下調節並保持24小時後，測得的上述樹脂組成物的翹曲特性A1+A2為10以下。
  5. 如請求項1所述的聚醯胺樹脂組成物，其中，上述樹脂組成物的表面粗糙度為0.3以下。
  6. 一種聚醯胺樹脂組成物，其包含選自尼龍6、尼龍66或它們的混合物的聚醯胺類基體樹脂、非晶性聚醯胺樹脂、結晶性聚鄰苯二甲醯胺樹脂、碳纖維及玻璃纖維，其中， 上述組成物的拉伸強度為150MPa以上、彎曲強度為230MPa以上、彎曲模量為9000MPa以上、衝擊強度為7kJ/m2以上，在將230×150×1.8mm的注塑成型試片在溫度為23±2℃且相對濕度為50±5%條件下調節並保持24小時後，測得的上述樹脂組成物的翹曲特性A1+A2為10以下；其中，上述非晶性聚醯胺樹脂為選自6I/6T、6/6T、6/6I、6/3/T、6I、4I、4T或半結晶中減少結晶化的聚醯胺12/MACMI中的一種或兩種以上的混合成分。
  7. 如請求項6所述的聚醯胺樹脂組成物，其中，上述樹脂組成物的表面粗糙度為0.3以下。
  8. 一種半導體托盤，其中，由選自請求項1至5中任一項所述的組成物製成。
  9. 一種半導體托盤，其中，由選自請求項6或7所述的組成物製成。
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