WO2020231101A1 - 반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지 - Google Patents

반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지 Download PDF

Info

Publication number
WO2020231101A1
WO2020231101A1 PCT/KR2020/006100 KR2020006100W WO2020231101A1 WO 2020231101 A1 WO2020231101 A1 WO 2020231101A1 KR 2020006100 W KR2020006100 W KR 2020006100W WO 2020231101 A1 WO2020231101 A1 WO 2020231101A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
carbon atoms
formula
semiconductor
resin composition
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/006100
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김영삼
경유진
이광주
정민수
김정학
김주현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020200054681A external-priority patent/KR102584266B1/ko
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN202080003960.7A priority Critical patent/CN112424307B/zh
Priority to JP2021500907A priority patent/JP7150383B2/ja
Priority to US17/266,864 priority patent/US20210292618A1/en
Publication of WO2020231101A1 publication Critical patent/WO2020231101A1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3442—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3445—Five-membered rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/06—Non-macromolecular additives organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J201/00—Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30—Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere

Definitions

  • the present invention relates to an adhesive composition for connecting a semiconductor circuit, an adhesive film for semiconductors using the same, a method of manufacturing a semiconductor package, and a semiconductor package.
  • thermocompression bonding technique is mainly applied, and in this case, the curing characteristics of the adhesive against heat in the thermocompression bonding technique affect package manufacturing processability and package reliability.
  • NCP non-conductive paste
  • NCF non-conductive film
  • thermocompression bonding for bump bonding the adhesive must be cured rapidly at high temperature, and curing must be suppressed at room temperature, so storage stability must be good.
  • a catalyst plays an important role in controlling the degree of curing, and a thermally-latent catalyst for this is being developed.
  • the present invention is to provide an adhesive composition for connecting a semiconductor circuit, which can be cured within a short time under high temperature during thermocompression bonding and has excellent storage stability under room temperature.
  • the present invention is to provide an adhesive film comprising the adhesive composition for connecting a semiconductor circuit.
  • the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor package using the adhesive film.
  • the present invention is to provide a semiconductor package using the adhesive film.
  • R 1 is one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms,
  • R 2 is a functional group represented by the following formula (2),
  • At least one of R 3 and R 4 is an electron attracting functional group, and the remainder is one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms,
  • R 5 is hydrogen, a hydroxy group, an amino group, a halogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, a heterocycloalkyl group having 2 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, a heteroaryl having 6 to 30 carbon atoms It may be one of a group and an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • a semiconductor adhesive film including a cured product of the semiconductor adhesive resin composition is provided.
  • a substrate on which an adhesive film for a semiconductor is laminated And a semiconductor substrate; comprising the step of thermocompression bonding, a semiconductor package manufacturing method is provided.
  • first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.
  • the weight average molecular weight is an Agilent mixed B column using an Aters alliance 2695 instrument, the evaluation temperature is 40°C, and Tetrahydrofuran is used as a solvent.
  • the flow rate was 1.0 mL/min, and the sample was prepared at a concentration of 1 mg/10 mL, and then supplied in an amount of 100 ⁇ l, and the value of Mw was calculated using a calibration curve formed using a polystyrene standard.
  • the molecular weight of the polystyrene standard was 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 / 700,000 / 2,000,000 / 4,000,000 / 10,000,000.
  • substitution means that other functional groups are bonded in place of a hydrogen atom in the compound, and the position to be substituted is not limited as long as the position at which the hydrogen atom is substituted, that is, a position where the substituent can be substituted, and when two or more are substituted , Two or more substituents may be the same or different from each other.
  • substituted or unsubstituted refers to deuterium; Halogen group; Cyano group; Nitro group; Hydroxy group; Carbonyl group; Ester group; Imide group; Amide group; Primary amino group; Carboxyl group; Sulfonic acid group; Sulfonamide group; Phosphine oxide group; Alkoxy group; Aryloxy group; Alkyl thioxy group; Arylthioxy group; Alkyl sulfoxy group; Arylsulfoxy group; Silyl group; Boron group; Alkyl group; Cycloalkyl group; Alkenyl group; Aryl group; Aralkyl group; Aralkenyl group; Alkylaryl group; Alkoxysilylalkyl group; Arylphosphine group; Or it means a substituted or unsubstituted substituted or unsubstituted with one or more substituents selected from the group consisting of a heterocyclic group containing one or more of N, O
  • a substituent to which two or more substituents are connected may be a biphenyl group. That is, the biphenyl group may be an aryl group or may be interpreted as a substituent to which two phenyl groups are connected.
  • a multivalent functional group is a residue in which a plurality of hydrogen atoms bonded to an arbitrary compound has been removed, and examples thereof include a divalent functional group, a trivalent functional group, and a tetravalent functional group.
  • a tetravalent functional group derived from cyclobutane refers to a residue in the form of removal of any 4 hydrogen atoms bonded to cyclobutane.
  • examples of the halogen group include fluorine, chlorine, bromine, or iodine.
  • the alkyl group is a monovalent functional group derived from alkane and may be linear or branched, and the number of carbon atoms of the linear alkyl group is not particularly limited, but is preferably 1 to 20. Further, the branched chain alkyl group has 3 to 20 carbon atoms.
  • alkyl group examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, 1-methyl-butyl, 1-ethyl-butyl, pentyl, n -Pentyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, hexyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl , n-heptyl, 1-methylhexyl, octyl, n-octyl, tert-octyl, 1-methylheptyl, 2-ethylhexyl, 2-propylpentyl, n-non
  • the haloalkyl group refers to a functional group in which a halogen group is substituted with the above-described alkyl group, and examples of the halogen group include fluorine, chlorine, bromine, or iodine.
  • the haloalkyl group may be substituted or unsubstituted.
  • the aryl group is a monovalent functional group derived from arene, and may be a monocyclic aryl group or a polycyclic aryl group.
  • the monocyclic aryl group may be a phenyl group, a biphenyl group, or a terphenyl group, but is not limited thereto.
  • the polycyclic aryl group may be a naphthyl group, an anthracenyl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a perylenyl group, a chrysenyl group, a fluorenyl group, and the like, but is not limited thereto.
  • the aryl group may be substituted or unsubstituted.
  • a direct bond or a single bond means that no atom or group of atoms exists at the corresponding position and is connected by a bonding line.
  • thermoplastic resin a thermoplastic resin; Thermosetting resin; Hardener; And containing the curing catalyst of Formula 1, a resin composition for semiconductor adhesion may be provided.
  • the present inventors conducted research on components that can be used for adhesion or packaging of semiconductor devices, and when the compound of Formula 1 is included, as in the resin composition for semiconductor adhesion of the embodiment, compared to the conventional resin composition for semiconductor adhesion. , During thermocompression bonding during the semiconductor package manufacturing process, it was confirmed through an experiment that it can be cured within a short time under high temperature and has excellent storage stability under room temperature, and the invention was completed.
  • the curing reaction can be delayed through deactivation of the catalyst, and the catalyst is activated at a high temperature above the curing temperature during thermocompression bonding, so that the resin composition for semiconductor bonding of the embodiment is cured at a high speed at a high temperature and at room temperature.
  • the resin composition for semiconductor bonding of the embodiment according to the present invention includes a compound in which at least one functional group including a carbonyl group is bonded, as shown in Formula 2, so that the conventionally widely unsubstituted imidazole compound or hydrocarbon and/or Compared to the imidazole compound in which only the halogen group is substituted, the nucleophilicity of the non-shared electron pair can be reduced and a bulky structure can be formed.
  • the reactivity of the compound of Formula 1 is reduced, thereby increasing the reaction rate at room temperature.
  • the effect of improving the storage stability may be further increased, and curing proceeds rapidly at 200° C. or higher, and thus package manufacturing processability and package reliability may remarkably increase in manufacturing a semiconductor package.
  • R 1 is one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms
  • R 2 is represented by Formula 2 below. Is a functional group represented, at least one of R 3 and R 4 is an electron attracting functional group, and the remainder may be one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms have.
  • the resin composition for semiconductor bonding of the embodiment may have excellent storage stability and high curing temperature due to a delayed reaction rate at room temperature.
  • R 1 in Formula 1 may be hydrogen.
  • the curing catalyst represented by Formula 1 may have a resonance structure as follows by tautomerization.
  • R 1 in Formula 1 is hydrogen
  • R 3 and R 4 in Formula 1 have the same chemical position. As such, there may be no location selectivity.
  • R 2 in Formula 1 may be a functional group represented by Formula 2.
  • the functional group represented by Formula 2 As the functional group represented by Formula 2 is bonded to the R 2 position in the imidazole compound, the role as an electron attractor is effectively implemented due to the adjacent positional characteristic that can affect both functional groups regardless of tautomerization, The nucleophilicity of the unshared electron pair of the nitrogen atom included in the compound of Formula 1 may be reduced. Accordingly, the resin composition for semiconductor bonding of the embodiment including the compound of Formula 1 may have excellent storage stability and high curing temperature by delaying the reaction rate at room temperature.
  • At least one of R 3 and R 4 in Formula 1 is an electron attracting functional group, and the remainder is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or 1 to 10 carbon atoms. It may be one of the alkoxy groups of.
  • At least one of R 3 and R 4 in Formula 1 is an electron attracting functional group
  • at least one electron attracting functional group may be further substituted in addition to the functional group represented by Formula 2 in the curing catalyst represented by Formula 1 have. Accordingly, the nucleophilicity of the nitrogen atom including the unshared electron pair of the imidazole compound is reduced, and the curing reaction may be delayed through deactivation of the catalyst at room temperature.
  • R 1 in Formula 1 is hydrogen and one of R 3 and R 4 in Formula 1 is an electron attracting functional group
  • the electron attracting functional group may be substituted on carbon 2 and carbon 5 of the imidazole compound.
  • R 3 and R 4 in Formula 1 is an electron withdrawing functional group, and the other is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms Can be
  • two electron attracting functional groups including the functional group represented by Chemical Formula 2 may be substituted. Accordingly, the nucleophilicity of the nitrogen atom including the unshared electron pair of the imidazole compound is reduced, and the curing reaction may be delayed through deactivation of the catalyst at room temperature.
  • R 1 in Formula 1 when R 1 in Formula 1 is not hydrogen, R 3 and R 4 have different chemical positions even if the curing catalyst represented by Formula 1 is tautomerized. That is, in one embodiment of the present invention, when R 1 in Formula 1 is not hydrogen, R 4 in Formula 1 is an electron attracting functional group, R 3 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl having 6 to 30 carbon atoms It may be one of a group or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the electron attracting functional group in Formula 1 may be one of a functional group represented by Formula 2, a halogen group, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, or a sulfonic acid group.
  • R 3 and R 4 in Formula 1 is one of a functional group represented by Formula 2, a halogen group, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, or a sulfonic acid group,
  • the rest may be one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms,
  • one of R 3 and R 4 in Formula 1 is one of a functional group represented by Formula 2, a halogen group, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, or a sulfonic acid group.
  • the other may be one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the curing catalyst represented by Chemical Formula 1 may be substituted with two electron attracting functional groups, and at least one of them may be a functional group represented by Chemical Formula 2.
  • R 5 in Formula 2 is hydrogen, a hydroxy group, an amino group, a halogen group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, a heterocycloalkyl group having 2 to 8 carbon atoms, and 6
  • the functional group represented by Formula 2 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group, an acyl group, a ketonyl group, It may be one of the ester groups.
  • R 5 in Formula 2 may be one of hydrogen, a hydroxy group, and an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and thus the functional group represented by Formula 2 may be one of a formyl group, a carboxylic acid group, and an ester group. have.
  • the curing catalyst represented by Formula 1 may include a compound represented by Formula 3 below.
  • R 6 is one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms
  • R 7 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms.
  • R 8 and R 9 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms
  • R 8 and R 9 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms
  • R 8 and R 9 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms
  • R 8 and R 9 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms
  • R 8 and R 9 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms
  • R 7 in Formula 3 in the imidazole compound, a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 1 to 10 carbon atoms, a ketonyl group having 1 to 10 carbon atoms, or As one of the ester groups having 1 to 10 carbon atoms is substituted, not only the nucleophilicity of the nitrogen atom including the unshared electron pair of the imidazole compound decreases, but also steric hindrance due to the functional group represented by Formula 2 may be caused.
  • the curing reaction can be delayed through deactivation of the catalyst, and the catalyst is activated at a high temperature above the curing temperature during thermocompression bonding, so that the resin composition for semiconductor bonding of the embodiment is cured at a high speed at a high temperature and at room temperature.
  • the resin composition for semiconductor bonding of the embodiment according to the present invention includes a compound in which at least one functional group including a carbonyl group is bonded, such as R 7 in Formula 3, so that the conventionally widely unsubstituted imidazole compound or hydrocarbon And/or the nucleophilicity of the non-shared electron pair is reduced, as well as the formation of a bulky structure, compared to the imidazole compound in which only the halogen group is substituted, and accordingly, the reactivity of the compound of Formula 1 decreases at room temperature. By delaying the reaction rate, the effect of improving storage stability may be further increased, and curing proceeds rapidly at 200° C. or higher, and thus package manufacturing processability and package reliability may remarkably increase in manufacturing a semiconductor package.
  • the example resin composition for semiconductor bonding may have excellent storage stability and high curing temperature due to a delayed reaction rate at room temperature.
  • R 6 in Formula 3 may be hydrogen.
  • one of R 8 and R 9 in Formula 3 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 1 to 10 carbon atoms, a ketonyl group having 1 to 10 carbon atoms,
  • One of an ester group having 1 to 10 carbon atoms, a halogen group, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group or a sulfonic acid group, and the other is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and 6 to carbon atoms It may be one of 30 aryl groups or alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms.
  • R 8 and R 9 in Formula 3 is a nitro group, and the other is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms Can be
  • R 6 in Formula 3 is hydrogen
  • one of R 8 and R 9 in Formula 3 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms.
  • an acyl group a ketonyl group having 1 to 10 carbon atoms, an ester group having 1 to 10 carbon atoms, a halogen group, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group or a sulfonic acid group, the above formula In the compound represented by 3, electron attracting functional groups may be substituted on carbon 2 and carbon 5 of the imidazole compound.
  • R 9 in Formula 3 is a formyl group, a carboxylic acid group, an amide group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to carbon atoms.
  • R 8 is hydrogen, C 1 to C 10 It may be one of an alkyl group, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the curing catalyst represented by Formula 1 may include one of the compounds represented by Formulas 1-1 to 1-5 below.
  • the curing catalyst represented by Formula 1 may include the thermoplastic resin at a temperature of 200° C. or higher; Thermosetting resin; Alternatively, the reaction may proceed with at least one of the curing agents.
  • the reaction rate is controlled and the reaction is slow at room temperature, thus implementing excellent storage safety, while at a temperature of 200 °C or higher.
  • the resin composition for semiconductor bonding may include 0.05 parts by weight or more and 15 parts by weight or less of the curing catalyst represented by Formula 1 relative to 100 parts by weight of the semiconductor bonding resin composition.
  • the degree of curing is not secured in the thermocompression bonding step when manufacturing a semiconductor package. Since the reaction temperature range is wide, it may lose the fast curing property of rapidly curing at a specific temperature.
  • the resin composition for semiconductor bonding contains more than 15 parts by weight of the curing catalyst represented by Formula 1 relative to 100 parts by weight of the resin composition for semiconductor bonding, some catalysts may be added at room temperature before the thermocompression bonding step when manufacturing a semiconductor package. Since it is activated and the reaction can proceed, a technical problem that results in poor storage stability may occur.
  • thermoplastic resin is polyimide, polyether imide, polyester imide, polyamide, polyether sulfone, polyether ketone, polyolefin, polyvinyl chloride, phenoxy, reactive butadiene acrylonitrile copolymer rubber and (meth)acrylate It may include one or more polymer resins selected from the group consisting of resins.
  • thermoplastic resin a (meth)acrylate-based resin having a glass transition temperature of -10 to 30°C and a weight average molecular weight of 200,000 to 1,000,000 g/mol may be applied.
  • the acrylic resin is an epoxy group-containing acrylic copolymer, and may contain glycidyl acrylate or glycidyl methacrylate in an amount of 1 to 25% by weight, or 2 to 20% by weight, or 2.5 to 15% by weight of the total weight. have.
  • thermoplastic resin may be included in an amount of 10 to 1,500 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermosetting resin in consideration of flowability control of the composition when manufacturing the adhesive film.
  • the thermosetting resin may include at least one selected from the group consisting of a solid epoxy resin and a liquid epoxy resin.
  • the epoxy resin is a bisphenol-based epoxy resin, a biphenyl-based epoxy resin, a naphthalene-based epoxy resin, a florene-based epoxy resin, a phenol novolak-based epoxy resin, a cresol novolak-based epoxy resin, a bisphenol novolak-based epoxy resin,
  • the group consisting of biphenyl novolak epoxy resin, trishydroxylphenylmethane epoxy resin, tetraphenylmethane epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, and dicyclopentadiene modified phenol type epoxy resin and alicyclic epoxy resin It may be one or more selected from.
  • the bisphenol type epoxy resin may include a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a bisphenol S type epoxy resin, a hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, and a bisphenol AF type epoxy resin.
  • thermosetting resin When two types of epoxy resins are applied as the thermosetting resin, a liquid epoxy resin under 10 to 35°C and a solid epoxy resin under 10 to 35°C may be mixed in a weight ratio of 1: 0.1 to 1: 5.
  • the content of the solid epoxy resin is less than 0.1 weight ratio with respect to the liquid epoxy resin, the resin may excessively flow out during the die attach process and cause contamination, and the stickiness of the adhesive layer is strong, so that the pick-up characteristics will be significantly reduced. I can.
  • the content of the solid epoxy resin exceeds 5.0 weight ratio with respect to the liquid epoxy resin, it may be disadvantageous in terms of compatibility and reactivity with the thermoplastic resin.
  • the epoxy resin is a cresol novolak type epoxy resin having a softening point of 50 °C to 100 °C together with a biphenyl-based epoxy resin having a softening point of 50 °C to 100 °C and bisphenol A epoxy having a softening point of 50 °C to 100 °C It may further include at least one epoxy resin selected from the group consisting of resins.
  • the epoxy resin is a cresol novolac-type epoxy resin having a softening point of 50 °C to 100 °C compared to a biphenyl-based epoxy resin having a softening point of 50 °C to 100 °C and bisphenol A epoxy having a softening point of 50 °C to 100 °C
  • At least one epoxy resin selected from the group consisting of resins may be included in a weight ratio of 0.25 to 1.25, or 0.3 to 1.1.
  • the epoxy resin may have an average epoxy equivalent of 100 to 1,000.
  • the average epoxy equivalent may be calculated based on the weight ratio and epoxy equivalent of each epoxy resin contained in the epoxy resin.
  • thermosetting resin may be used in an amount of 15 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of a solid content of the total resin composition.
  • the curing agent may include a phenol resin having a softening point of 70° C. or higher.
  • a novolac-based phenol resin may be preferably applied as the curing agent.
  • the novolak-based phenolic resin has a chemical structure in which a ring is positioned between reactive functional groups. Due to these structural characteristics, the novolac-based phenol resin may lower the hygroscopicity of the adhesive composition and increase stability in a high-temperature IR reflow process, thereby preventing peeling of the adhesive film or reflow cracking. Can play a role.
  • the novolak-based phenol resin examples include a novolac phenol resin, a xylog novolac phenol resin, a cresol novolac phenol resin, a biphenyl novolac phenol resin, a bisphenol A novolac phenol resin, and a bisphenol F novolac phenol resin. And one or more selected from the group consisting of.
  • the novolac-based phenolic resin having a softening point of 70° C. or higher enables sufficient heat resistance, strength, and adhesion after curing of the adhesive composition.
  • the softening point of the novolac-based phenol resin is too high, the fluidity of the adhesive composition is lowered, and thus voids are created inside the adhesive in an actual semiconductor manufacturing process, which can greatly reduce the reliability or quality of the final product.
  • the content of the curing agent may be appropriately selected in consideration of the physical properties of the finally produced adhesive film.
  • the curing agent may be used in an amount of 10 parts by weight or more and 700 parts by weight or less, or 30 parts by weight or more and 300 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the semiconductor adhesive resin composition.
  • the resin composition for semiconductor bonding of the embodiment may further include an inorganic filler.
  • the inorganic filler is at least one selected from the group consisting of alumina, silica, barium sulfate, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium silicate, magnesium oxide, calcium silicate, calcium carbonate, calcium oxide, aluminum hydroxide, aluminum nitride, and aluminum borate. Inorganic particles can be applied.
  • An ion adsorbent capable of adsorbing ionic impurities to improve reliability may be used as an inorganic filler.
  • the ion adsorbent include magnesium hydroxide, magnesium carbonate, magnesium silicate, magnesium oxide such as magnesium oxide, calcium silicate, calcium carbonate, calcium oxide, alumina, aluminum hydroxide, aluminum nitride, aluminum borate whisker, zirconium inorganic material, and antimony bismuth inorganic material.
  • One or more inorganic particles selected from the group consisting of may be applied.
  • the inorganic filler may preferably have an average particle diameter (based on the longest outer diameter) of 0.01 to 10 ⁇ m, or 0.02 to 5.0 ⁇ m, or 0.03 to 2.0 ⁇ m. If the particle diameter of the inorganic filler is too small, it may be easily aggregated in the adhesive composition. On the other hand, if the particle diameter of the inorganic filler is too large, damage to the semiconductor circuit and deterioration of adhesion of the adhesive film may be caused by the inorganic filler.
  • the content of the inorganic filler may be used in an amount of 10 parts by weight or more and 300 parts by weight or less, or 15 parts by weight or more and 250 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the semiconductor adhesive resin composition.
  • the resin composition for semiconductor bonding of the above embodiment may additionally add additives such as flux, leveling agent, and antifoaming agent for removing the oxide film of solder.
  • the resin composition for semiconductor bonding may include 10 parts by weight or more and 200 parts by weight or less of an organic solvent based on 100 parts by weight of the semiconductor bonding resin composition.
  • the content of the organic solvent may be determined in consideration of the physical properties or manufacturing process of the adhesive composition and the finally produced adhesive film.
  • the organic solvent may be one or more compounds selected from the group consisting of esters, ethers, ketones, aromatic hydrocarbons, and sulfoxides.
  • the ester solvent is ethyl acetate, acetate-n-butyl, isobutyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate , Gamma-butyrolactone, epsilon-caprolactone, delta-valerolactone, alkyl oxyacetate (e.g. methyl oxyacetate, ethyl oxyacetate, butyl oxyacetate (e.g.
  • 3-oxypropionic acid alkyl esters e.g., 3-oxypropionate methyl, 3-oxypropionate ethyl, etc. (e.g., 3-methoxypropionate methyl , Ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, etc.
  • alkyl 2-oxypropionate e.g. methyl 2-oxypropionate, ethyl 2-oxypropionate, 2-oxypropionic acid Propyl, etc.
  • the ether solvents are diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol Cole Monomethyl Ether, Diethylene Glycol Monoethyl Ether, Diethylene Glycol Monobutyl Ether, Propylene Glycol Monomethyl Ether, Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate, Propylene Glycol Monoethyl Ether Acetate, Propylene Glycol monopropyl ether acetate, and the like.
  • the ketone solvent may be methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, N-methyl-2-pyrrolidone, or the like.
  • the aromatic hydrocarbon solvent may be toluene, xylene, anisole, limonene, or the like.
  • the sulfoxide solvent may be dimethyl sulfoxide or the like.
  • the resin composition for semiconductor bonding may include a coupling agent.
  • the type of the coupling agent is not particularly limited, but preferably 2-(3,4 epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycidoxypropylmethyl- Dietoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, N-2(aminoethyl)3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2(aminoethyl)3-aminopropyl-trimethoxysilane, N- 2(aminoethyl)3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyl-trimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxyly-N-(1,3 dimethyl-butyli Den)propylamine, N-phenyl-3
  • an adhesive film for semiconductors comprising a cured product of the resin composition for semiconductor adhesive described above.
  • the cured product refers to a material obtained through the curing process of the resin composition for semiconductor bonding of the embodiment.
  • the semiconductor adhesive film includes the cured product of the semiconductor adhesive resin composition of the above-described embodiment, it may exhibit excellent storage stability at room temperature, and may exhibit curable properties in a short time under high temperature during thermocompression bonding.
  • a resin film excellent in heat resistance and chemical resistance As a supporting substrate for supporting the adhesive film for semiconductors, a resin film excellent in heat resistance and chemical resistance; A crosslinked film obtained by crosslinking a resin constituting the resin film; Alternatively, a film obtained by peeling treatment by applying a silicone resin or the like on the surface of the resin film may be used.
  • Resins constituting the resin film include polyester, polyethylene, polypropylene, polybutene, polyolefin such as polybutadiene, vinyl chloride, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene vinyl acetate copolymer, polyester, polyimide, polyethylene Terephthalate, polyamide, polyurethane, etc. can be applied.
  • the thickness of the supporting substrate is not particularly limited, but may be 3 to 400 ⁇ m, or 5 to 200 ⁇ m, or 10 to 150 ⁇ m.
  • the adhesive layer is made of the above-described resin composition for semiconductor bonding.
  • the contents of the resin composition for semiconductor bonding are as described above.
  • the adhesive layer may be interposed between the support substrate and the adhesive layer.
  • the adhesive layer those known in the art may be applied without particular limitation.
  • the type of the protective film is not particularly limited, and a plastic film known in this field may be applied.
  • the protective film is low density polyethylene, linear polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ultra low density polyethylene, random copolymer of polypropylene, block copolymer of polypropylene, homopolypropylene, polymethylpentene, Including resins such as ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer, ethylene-ionomer copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polybutene, and styrene copolymer It may be a plastic film.
  • the semiconductor adhesive film may be prepared by mixing the constituent components of the semiconductor adhesive resin composition, and then coating it on a supporting substrate to a predetermined thickness to form an adhesive layer, and drying the adhesive layer.
  • the adhesive film for semiconductors may be manufactured by forming an adhesive layer on the supporting substrate and then laminating a protective film on the adhesive layer.
  • the adhesive film for semiconductors may be prepared by forming an adhesive layer on the supporting substrate and then sequentially laminating an adhesive layer and a protective film on the adhesive layer.
  • the method of forming an adhesive layer on the supporting substrate includes applying the adhesive composition as it is or diluting it in an appropriate organic solvent and applying it on the supporting substrate or release film by known means such as a comma coater, a gravure coater, a die coater, and a reverse coater. Thereafter, a method of drying for 10 seconds to 30 minutes at a temperature of 60° C. to 200° C. may be used.
  • an aging process for proceeding a sufficient crosslinking reaction of the adhesive layer may be additionally performed.
  • the thickness of the adhesive layer may be appropriately adjusted in the range of 1 to 500 ⁇ m, or 5 to 100 ⁇ m, or 5 to 50 ⁇ m.
  • the thickness of the adhesive layer is not largely limited, but can be freely adjusted within the range of, for example, 0.01 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • physical properties measured in the adhesive layer may also change by a predetermined value.
  • the adhesive film for semiconductor of the embodiment has a melt viscosity of 6000 Pa.s or less, 4000 Pa.s or more and 6000 Pa.s or less, 4000 Pa.s or more and 5900 Pa.s or less, 4200 Pa.s or more and 5813 Pa.s or less. s or less, 4200 Pa.s or more and 5000 Pa.s or less, 4200 Pa.s or more and 4900 Pa.s or less, 4500 Pa.s or more and 4900 Pa.s or less, or 4800 Pa.s or more and 4900 Pa.s or less.
  • the melt viscosity is the lowest viscosity value of the measured value measured using TA's advanced rheometric expansion system (ARES) for the laminated specimen after laminating the semiconductor adhesive film of the above-described embodiment. I can.
  • melt viscosity of the adhesive film for semiconductors exceeds 6000 Pa ⁇ s, a technical problem in which voids are likely to remain in the semiconductor package to which the adhesive film is applied may occur.
  • the adhesive film for semiconductor of the embodiment has a DSC onset temperature of 185°C or more, 185°C or more and 250°C or less, 190°C or more and 220°C or less, 195°C or more and 213°C or less, 200°C or more and 213°C or less, and 205°C or more. It may be 213 °C or less, or 210 °C or more and 213 °C or less.
  • the DSC onset temperature may be measured using a differential thermal analyzer (DSC), and may be a temperature at a point where the initial reaction peak starts to be formed and the baseline is extrapolated.
  • the DSC onset temperature may mean a curing start temperature.
  • the melt viscosity of the semiconductor adhesive film of the embodiment may be 6000 Pa.s or less, and at the same time, the DSC onset temperature may be 185° C. or more. That is, as the adhesive film for semiconductor of the embodiment has a high DSC onset temperature of 185° C. or higher, a micro-reaction substantially does not appear in the temperature range of the drying process during coating, and accordingly, a low melt viscosity of 6000 Pa.s or less is not observed. It can have viscosity.
  • the melt viscosity of the adhesive film for semiconductor of the embodiment is 6000 Pa.s or less, and at the same time, the DSC onset temperature is 185° C. or higher, not only does not a void remain in the semiconductor package to which the adhesive film is applied, but also the degree of curing of the semiconductor adhesive film A technical effect that can be easily adjusted can be implemented.
  • the substrate is laminated with the adhesive film for semiconductors; And a semiconductor substrate; including the step of thermocompression bonding, a method of manufacturing a semiconductor package may be provided.
  • thermocompression bonding process is preferably performed within a short time by applying a certain pressure at a high temperature of 120°C or higher.
  • thermocompression bonding may be performed at a temperature of 120° C. or more, 120° C. or more and 300° C. or less, or 200° C. or more and 300° C. or less.
  • the non-conductive film may be thermally decomposed to generate outgassing.
  • thermocompression bonding may be performed for 0.5 seconds to 10 seconds, or 1 second to 15 seconds under a pressure condition of 10N to 300N, or 50N to 250N.
  • thermocompression bonding if the pressure is less than 10N, connection between the bump and the pad is difficult, and if the pressure is more than 300N, there is a risk of damage to the bump or chipping.
  • thermocompression bonding step performed at a high temperature of 120° C. or higher, a step of temporarily bonding at a temperature of 50° C. to 150° C. for 0.1 to 10 seconds may be performed.
  • thermocompression bonding step it may further include removing the adhesive layer of the semiconductor adhesive film.
  • thermocompression bonding process since a partially cured adhesive film for semiconductors is used, voids or resin pinching do not occur, and fillets are minimized, so that a semiconductor package with improved reliability can be manufactured.
  • the manufacturing of the substrate on which the semiconductor adhesive film is laminated may be performed by vacuum lamination of the semiconductor adhesive film on the substrate. That is, the method of manufacturing a semiconductor package according to the exemplary embodiment may further include laminating an adhesive film for semiconductors on the substrate prior to the thermocompression bonding step.
  • the step of laminating the semiconductor adhesive film on the substrate in the present invention is preferably performed under vacuum conditions at 40 to 130°C or 40 to 100°C.
  • the temperature is less than 40°C, there is a problem that the fluidity of the film is low and the gaps cannot be filled, and if the temperature is higher than 130°C, thermal curing occurs during lamination and the melt viscosity increases, so that the filling property is not expressed.
  • the temperature is higher than 130°C, thermal curing occurs during lamination and the melt viscosity increases, so that the filling property is not expressed.
  • a problem that cannot be done That is, when a semiconductor sealing material is vacuum-laminated on a bump substrate, a fine-pitch bump can be effectively embedded at the lamination temperature by using an adhesive film for semiconductors.
  • irradiating ultraviolet rays to the substrate on which the semiconductor adhesive film is laminated may further include.
  • the step of irradiating ultraviolet rays onto the substrate on which the semiconductor adhesive film is laminated may be performed with an amount of light of 0.1 to 1000 mJ/cm 2. That is, UV having a certain wavelength range is used and varies depending on the height of the bump, the thickness of the non-conductive film, and the thickness of the base film and the adhesive layer, but the above step is 0.1 to 1000 mJ/cm 2 or 100 to 1000 mJ/cm 2 or 300 to 800 mJ It is preferable to irradiate ultraviolet rays using the amount of light of /cm2.
  • the packaging process may include a wafer inspection process for inspecting defective semiconductor chips; A dicing process of cutting the wafer and separating it into individual chips; A die bonding process of attaching the separated chip to a circuit film or a mounting plate of a lead frame; It may include a wire bonding process of connecting the chip pad provided on the semiconductor chip to the circuit pattern of the circuit film or lead frame with electrical connection means such as wires.
  • a process of back grinding for thinning the substrate (wafer) to a desired thickness may be performed before the dicing process.
  • the present invention provides a semiconductor package including the above-described adhesive film for semiconductors.
  • the adhesive film for semiconductors may be introduced into a semiconductor package by the method for manufacturing a semiconductor package described above, and the adhesive film for semiconductors may include a cured product of the resin composition for semiconductor adhesion of the embodiment as described above.
  • the adhesive film for semiconductors is prepared from the resin composition for semiconductor adhesives of the embodiment, and can be cured at a high temperature in a short time, and excellent storage stability at room temperature can be realized.
  • the semiconductor package of the embodiment includes the above-described adhesive film for semiconductors, excellent package reliability may be implemented.
  • a resin composition for semiconductor bonding which can be cured in a short time under a high temperature during thermocompression bonding, and has excellent storage stability under room temperature, an adhesive film for a semiconductor, a semiconductor package manufacturing method, and a semiconductor package using the same can be provided.
  • a phenol resin KH-6021 manufactured by DIC, a bisphenol A novolac resin
  • RE-310S made by Japanese explosives, bisphenol A epoxy resin
  • YDCN-500-5P Kerrmo Chemical, Cresol novolac epoxy resin
  • Thermoplastic acrylate resin KG-3015 Mw: 900,000, glass transition temperature: 10 °C 15g
  • 1.5g of compound A represented by the following formula A as a curing catalyst 1 g of flux and 75 g of inorganic filler (SC-2050, Admatech spherical silica) were mixed with methyl ethyl ketone to obtain a resin composition for semiconductor bonding (solid content 45% by weight concentration).
  • the adhesive composition was coated on a release-treated polyethylene terephthalate film (38 ⁇ m in thickness) using a comma coater and dried at 110° C. for 3 minutes to obtain an adhesive film having an adhesive layer having a thickness of about 20 ⁇ m.
  • a bump chip 4.5mm X 4.5mm
  • SnAgCu lead-free solder
  • Vacuum lamination was performed at 50° C. by placing the adhesive layer of the adhesive film on the bump surface of the wafer, and then individualized into each chip.
  • the individualized bump chip was subjected to thermocompression bonding to a 6mm x 8mm substrate chip having a 50 ⁇ m pitch connection pad using a thermocompression bonder. At that time, the temperature of the head was temporarily bonded to 100 N for 2 seconds at 100° C. and allowed to stand at 100° C. for 10 minutes, and then the head temperature was instantaneously raised to 260° C. and thermocompression bonding at 100 N for 4 seconds.
  • a resin composition for semiconductor bonding, an adhesive film, and a semiconductor package were prepared in the same manner as in Example 1, except that Compound B represented by the following Formula B was used as a curing catalyst.
  • a resin composition for semiconductor bonding, an adhesive film, and a semiconductor package were prepared in the same manner as in Example 1, except that Compound C represented by the following Formula C was used as a curing catalyst.
  • a resin composition for semiconductor bonding, an adhesive film, and a semiconductor package were prepared in the same manner as in Example 1, except that Compound D represented by the following Formula D was used as a curing catalyst.
  • a resin composition for semiconductor adhesion, an adhesive film, and a semiconductor package were prepared in the same manner as in Example 1, except that Compound E represented by the following Formula E was used as a curing catalyst.
  • Example 2 As shown in Table 2 below, a semiconductor in the same manner as in Example 1, except that the compound G (2,5-bis (4-chlorophenyl) -1H-imidazole) represented by the following formula G was used as a curing catalyst.
  • An adhesive resin composition, an adhesive film, and a semiconductor package were prepared.
  • Example 2 As shown in Table 2 below, the same as in Example 1, except that the compound H (3,3'-(1H-imidazole-2,5-diyl)dipropanenitrile) represented by the following formula H was used as a curing catalyst.
  • a resin composition for semiconductor bonding, an adhesive film, and a semiconductor package were prepared by the method.
  • a resin composition for semiconductor bonding, an adhesive film, and a semiconductor package were prepared in the same manner as in Example 1, except that Compound I represented by the following Formula I was used as a curing catalyst.
  • a resin composition for semiconductor adhesion, an adhesive film, and a semiconductor package were prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound J represented by the following formula (J) was used as a curing catalyst.
  • Epoxy resin Japanese powder, epoxy equivalent 180 g/eq
  • the adhesive films obtained in Examples, Comparative Examples and Reference Examples were measured at a rate of 10°C/min in the range of 30 to 300°C using a differential thermal analyzer (DSC), and the portion where the initial reaction peak started to be formed and By extrapolating the baseline, the temperature of the meeting point was designated as onset and this was designated as the curing start temperature.
  • DSC differential thermal analyzer
  • connection portions were polished in cross section, exposed, and observed with an optical microscope. It evaluated as pass (O) that the adhesive composition trapping was not seen in the connection part, and the solder was sufficiently wetted in the wiring, and rejected (X) for the other.
  • the amount of change in ⁇ H peak was calculated daily using a differential thermal analyzer (DSC), and the lowest melting viscosity was obtained through the method of measuring the lowest melt viscosity. The amount of change of was calculated. In the case of ⁇ H peak, it was judged that there was a change over time when the rate of change was more than 20%, and in the case of the lowest melt viscosity, the rate of change was more than 50%. If there was a change over time after 4 weeks, it was evaluated as pass (O), and if there was a change over time within 4 weeks, it was evaluated as reject (X).
  • DSC differential thermal analyzer
  • Example 1 Example 2 Example 3
  • Example 4 Example 5
  • DSC onset (°C) 213 198 204 205
  • Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Comparative Example 4 Reference Example 1 Melt viscosity (Pa.s) 5712 4831 3985 4537 848 DSC onset (°C) 147 143 155 181 242 Void O O O O X Continuity O O O O X Connection status O O O O X Room temperature chronology X X X O - Stage stability X X X -
  • the adhesive films for semiconductors provided in Examples 1 to 5 had an equivalent level of melt viscosity and had a high DSC onset temperature.
  • voids do not substantially remain, and during a period of time to stand for 10 minutes after temporary bonding at 100° C., the ⁇ H peak change amount is low, so no change over time occurs, and poor conduction. And it was confirmed that there was also no bad connection.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

본 발명은 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 특정 구조의 경화 촉매 화합물을 포함하는 반도체 접착용 수지 조성물과 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지에 관한 것이다.

Description

반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2019년 5월 10일자 한국특허출원 제 10-2019-0055222호 및 2020년5월 7일자 한국특허출원 제10-2020-0054681호 에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원들의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지에 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.
또한, 최근에는 실리콘관통전극(TSV)를 이용한 반도체가 개발되며 범프(Bump) 접합을 통한 신호전달이 이루어지고 있다. 이러한 범프 접합을 위하여 주로 열압착 본딩 기술이 적용되고 있는데, 이 때, 열압착 본딩 기술에서 접착제가 갖는 열에 대한 경화 특성이 패키지 제조 공정성 및 패키지 신뢰도에 영향을 미친다.
각 TSV층 사이를 충진할 접착제로서 페이스트(Paste) 형태의 비전도성 페이스트(Non Conductive Paste, NCP)가 개발되었으나 범프(Bump)의 피치(Pitch)가 좁아지며 점점 충진이 어려워지는 문제점이 있었고, 이를 극복하기 위해 필름 형태로 구현된 비전도성 필름(Non-conductive Film, NCF)가 개발되고 있다.
범프 접합을 위한 열압착 본딩 시 접착제는 고온에서 경화가 급격하게 진행되어야 하며, 상온에서는 경화가 억제되어 보관 안정성이 좋아야 한다. 이러한 접착제에는 경화도의 조절을 위하여 촉매가 중요한 역할을 하게 되고 이를 위한 열 잠재성 촉매(a thermally-latent catalyst)에 대한 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 열압착 본딩 시 고온 하에서 단시간 내에 경화 가능하면서도 상온 하에서의 우수한 보관 안정성을 갖는 반도체 회로 접속용 접착제 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물을 포함한 접착 필름을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 접착 필름을 이용한 반도체 패키지 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 접착 필름을 이용한 반도체 패키지를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 하기 화학식1로 표시되는 경화촉매를 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물이 제공된다.
[화학식1]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000001
상기 화학식 1에서, R 1은 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기 중 하나이고,
R 2 은 하기 화학식 2로 표시되는 작용기이고,
R 3 및 R 4 중 적어도 하나는 전자 끌개 작용기이고, 나머지는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나이고,
[화학식 2]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000002
R 5는 수소, 히드록시기, 아미노기, 할로겐, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 8의 헤테로시클로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있다.
본 명세서에서는 또한, 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 경화물을 포함한 반도체용 접착 필름이 제공된다.
본 명세서에서는 또한, 반도체용 접착 필름이 라미네이션된 기판; 및 반도체 기판;을 열압착 본딩하는 단계를 포함하는, 반도체 패키지 제조방법이 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
그리고, 본 명세서에서 '제 1' 및 '제 2'와 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용되며, 상기 서수에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위 내에서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로도 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 명세서에서 중량평균분자량은 Agilent mixed B 칼럼을 이용하여 Aters사 alliance 2695 기기를 이용하여, 평가 온도는 40 ℃이며, Tetrahydrofuran을 용매로서 사용하였으며 유속은 1.0 mL/min의 속도로, 샘플은 1 mg/10mL의 농도로 조제한 다음, 100㎕ 의 양으로 공급하며, 폴리스티렌 표준을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 의 값을 구하였다. 폴리스티렌 표준품의 분자량은 2,000 / 10,000 / 30,000 / 70,000 / 200,000 / 700,000 / 2,000,000 / 4,000,000 / 10,000,000의 9종을 사용하였다.
본 명세서에서, "치환"이라는 용어는 화합물 내의 수소 원자 대신 다른 작용기가 결합하는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정되지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 시아노기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미드기; 1차 아미노기; 카르복시기; 술폰산기; 술폰아미드기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알콕시실릴알킬기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에 있어서, 다가 작용기(multivalent functional group)는 임의의 화합물에 결합된 복수의 수소 원자가 제거된 형태의 잔기로 예를 들어 2가 작용기, 3가 작용기, 4가 작용기를 들 수 있다. 일 예로, 사이클로부탄에서 유래한 4가의 작용기는 사이클로부탄에 결합된 임의의 수소 원자 4개가 제거된 형태의 잔기를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로젠기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 알케인(alkane)으로부터 유래한 1가의 작용기로, 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 상기 직쇄 알킬기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 20인 것이 바람직하다. 또한, 상기 분지쇄 알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실, 2,6-디메틸헵탄-4-일 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 상기 알킬기는 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로 알킬기는 상술한 알킬기에 할로젠기가 치환된 작용기를 의미하며, 할로젠기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다. 상기 할로알킬기는 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 아렌(arene)으로부터 유래한 1가의 작용기로, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 아릴기는 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 명세서에서,
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000003
, 또는
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000004
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미한다.
본 명세서에서, 직접결합 또는 단일결합은 해당 위치에 어떠한 원자 또는 원자단도 존재하지 않아, 결합선으로 연결되는 것을 의미한다.
Ⅰ. 반도체 접착용 수지 조성물
발명의 일 구현예에 따르면, 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 상기 화학식1의 경화촉매를 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명자들은 반도체 소자의 접착 또는 패키징에 사용될 수 있는 성분에 대한 연구를 진행하여, 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물과 같이, 화학식1의 화합물을 포함하는 경우, 종래 반도체 접착용 수지 조성물에 비해, 반도체 패키지 제조 공정 중 열압착 본딩 시 고온 하에서 단시간 내에 경화 가능하면서도 상온 하에서의 우수한 보관 안정성을 갖는다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
구체적으로, 상기 화학식1의 R 2로 표시되는 바와 같이, 이미다졸 화합물에 상기 화학식 2로 표시되는 작용기가 치환됨에 따라, 이미다졸 화합물의 비공유 전자쌍을 포함하는 질소 원자의 친핵성이 감소할 뿐만 아니라, 상기 화학식 2로 표시되는 작용기에 의한 입체 장애가 유발될 수 있다.
즉, 상온에서는 촉매의 비활성화를 통해 경화 반응을 지연시킬 수 있고, 열압착 본딩 시 경화 온도 이상의 고온에서는 촉매가 활성화 되어, 상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물이 고온에서 빠른 속도로 경화하는 특성과 상온에서 장기간의 보관안정성을 가질 수 있다.
또한, 종래 널리 사용되어오던 비치환된 이미다졸 화합물 또는 탄화수소 및/또는 할로젠기만 치환된 이미다졸 화합물은 약 150 ℃ 에서 경화가 시작되어 경화도 조절이 어려운 기술적 문제가 발생하였다. 반면 본 발명에 따른 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 상기 화학식 2와 같이, 카보닐기를 포함하는 작용기가 적어도 하나 이상 결합한 화합물을 포함함으로써, 종래 널리 비치환된 이미다졸 화합물 또는 탄화수소 및/또는 할로젠기만 치환된 이미다졸 화합물에 비하여 보다 비공유 전자쌍의 친핵성이 감소할 뿐만 아니라 벌키(bulky)한 구조를 형성할 수 있고, 이에 따라 상기 화학식1의 화합물의 반응성이 감소하여 상온에서는 반응 속도를 지연시켜 저장 안정성 향상 효과를 보다 증대시킬 수 있으며, 200 ℃ 이상에서는 경화가 급격하게 진행되어 반도체 패키지 제조에 있어 패키지 제조 공정성 및 패키지 신뢰도가 현저하게 증가할 수 있다.
보다 자세히 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물을 살펴보면, 상기 화학식 1에서, R 1은 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기 중 하나이고, R 2 은 하기 화학식 2로 표시되는 작용기이고, R 3 및 R 4 중 적어도 하나는 전자 끌개 작용기이고, 나머지는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 작용기는 -(C=O)-결합을 포함함에 따라, 전자 끌개로 작용할 수 있다. 즉, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 작용기로 치환됨에 따라, 상기 화학식 1의 화합물에 포함되는 질소 원자의 비공유 전자쌍이 가지는 친핵성이 감소하여 상기 화학식1의 화합물을 포함하는 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 상온에서 반응속도가 지연되어 우수한 저장 안정성 및 높은 경화 온도를 가질 수 있다.
또한, 상기 화학식 2로 표시되는 작용기는 -(C=O)-결합을 포함함에 따라, 종래 널리 사용된 할로젠기 등의 전자 끌개 작용기와 비교하여 벌키(bulky)한 구조를 형성할 수 있고, 이에 따라 상기 화학식1의 화합물을 포함하는 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 상온에서 반응속도가 지연되어 우수한 저장 안정성, 패키지 제조 공정성 및 패키지 신뢰도가 구현될 수 있다.
발명의 일 구현예에 따르면 상기 화학식 1의 R 1은 수소일 수 있다.
상기 화학식 1의 R 1이 수소인 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 경화촉매는 토토머화에 의하여 아래와 같은 공명 구조를 가질 수 있다.
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000005
즉, 상기 화학식 1의 R 1이 수소임에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 경화촉매가 토토머화에 의하여 상기와 같은 공명 구조을 가지는 경우, 상기 화학식 1의 R 3 및 R 4 는 동일한 화학적 위치를 가지는 것으로, 위치 선택성이 없을 수 있다.
발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 R 2 은 상기 화학식 2로 표시되는 작용기일 수 있다.
이미다졸 화합물에 있어 R 2 위치에 상기 화학식 2로 표시되는 작용기가 결합함에 따라, 토토머화와 관계없이 두 작용기에 모두 영향을 줄 수 있는 인접한 위치적 특징으로 인하여 전자끌개로서의 역할이 효과적으로 구현되어, 상기 화학식 1의 화합물에 포함되는 질소 원자의 비공유 전자쌍이 가지는 친핵성이 감소할 수 있다. 이에 따라, 상기 화학식1의 화합물을 포함하는 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 상온에서 반응속도가 지연되어 우수한 저장 안정성 및 높은 경화 온도를 가질 수 있다.
발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 R 3 및 R 4 중 적어도 하나는 전자 끌개 작용기이고, 나머지는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있다.
상기 화학식 1의 R 3 및 R 4 중 적어도 하나는 전자 끌개 작용기임에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 경화촉매에 있어 상기 화학식 2로 표시되는 작용기 이외에, 적어도 하나 이상의 전자 끌개 작용기가 더 치환될 수 있다. 이에 따라, 이미다졸 화합물의 비공유 전자쌍을 포함하는 질소 원자의 친핵성이 감소하여 상온에서 촉매의 비활성화를 통해 경화 반응을 지연시킬 수 있다.
상술한 발명의 다른 구현예에 따라, 상기 화학식 1의 R 1이 수소이고, 상기 화학식 1의 R 3 및 R 4 중 하나가 전자 끌개 작용기임에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 경화 촉매에 있어, 이미다졸 화합물의 2번 탄소 및 5번 탄소에 전자 끌개 작용기가 치환될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1의 R 3 및 R 4 중 하나는 전자 끌개 작용기이고, 다른 하나는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있다.
즉, 상기 화학식 1로 표시되는 경화촉매에 있어 상기 화학식 2로 표시되는 작용기를 포함하여 2 개의 전자 끌개 작용기가 치환될 수 있다. 이에 따라, 이미다졸 화합물의 비공유 전자쌍을 포함하는 질소 원자의 친핵성이 감소하여 상온에서 촉매의 비활성화를 통해 경화 반응을 지연시킬 수 있다.
이와 달리, R 3 및 R 4 이 모두 전자 끌개 작용기로 치환되는 경우, 상기 화학식1로 표시되는 경화촉매의 반응성이 지나치게 감소하여, 200 ℃ 이상에서도 경화가 충분히 진행되지 않아 패키지 제조 공정성 및 패키지 신뢰도가 감소할 수 있다.
또는, 상기 화학식 1의 R 1이 수소가 아닌 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 경화촉매가 토토머화 되더라도 R 3 및 R 4 는 상이한 화학적 위치를 가진다. 즉, 발명의 일 구현예에서 상기 화학식 1의 R 1이 수소가 아닌 경우, 상기 화학식 1의 R 4 는 전자 끌개 작용기이고, R 3는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있다.
한편, 상기 화학식 1에서 상기 전자 끌개 작용기는 상기 화학식 2로 표시되는 작용기, 할로젠기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 니트로기, 시아노기, 설포닐기 또는 설폰산기 중 하나일 수 있다.
즉, 상기 화학식 1에서 R 3 및 R 4 중 적어도 하나는 상기 화학식 2로 표시되는 작용기, 할로젠기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 니트로기, 시아노기, 설포닐기 또는 설폰산기 중 하나이고, 나머지는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있으며,
보다 구체적으로는 상기 화학식 1의 R 3 및 R 4 중 하나는 상기 화학식 2로 표시되는 작용기, 할로젠기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 니트로기, 시아노기, 설포닐기 또는 설폰산기 중 하나이고, 다른 하나는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있다.
이에 따라 상기 화학식 1로 표시되는 경화 촉매가 2 개의 전자 끌개 작용기로 치환되고, 그 중 적어도 하나가 상기 화학식 2로 표시되는 작용기 일 수 있다.
발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2의 R 5는 수소, 히드록시기, 아미노기, 할로겐기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 8의 헤테로시클로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나임에 따라, 상기 화학식 2로 표시되는 작용기는 포르밀기, 카복시산기, 아마이드기, 아실기, 케토닐기, 에스터기 중 하나 일 수 있다.
바람직하게는, 상기 화학식 2의 R 5은 수소, 히드록시기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있으며, 이에 따라 상기 화학식 2로 표시되는 작용기는 포르밀기, 카복시산기, 에스터기 중 하나 일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 경화 촉매는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식3]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000006
상기 화학식 3에서, R 6은 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기 중 하나이고, R 7은 포르밀기, 카복시산기, 탄소수 1 내지 10 의 아마이드기, 탄소수 1 내지 10 의 아실기, 탄소수 1 내지 10 의 케토닐기, 또는 탄소수 1 내지 10 의 에스터기 중 하나이고, R 8 및 R 9 중 하나는 포르밀기, 카복시산기, 탄소수 1 내지 10 의 아마이드기, 탄소수 1 내지 10 의 아실기, 탄소수 1 내지 10 의 케토닐기, 탄소수 1 내지 10 의 에스터기, 할로젠기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 니트로기, 시아노기, 설포닐기 또는 설폰산기 중 하나이고, 다른 하나는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나이다.
구체적으로, 상기 화학식3의 R 7로 표시되는 바와 같이, 이미다졸 화합물에 포르밀기, 카복시산기, 탄소수 1 내지 10 의 아마이드기, 탄소수 1 내지 10 의 아실기, 탄소수 1 내지 10 의 케토닐기, 또는 탄소수 1 내지 10 의 에스터기 중 하나가 치환됨에 따라, 이미다졸 화합물의 비공유 전자쌍을 포함하는 질소 원자의 친핵성이 감소할 뿐만 아니라, 상기 화학식 2로 표시되는 작용기에 의한 입체 장애가 유발될 수 있다.
즉, 상온에서는 촉매의 비활성화를 통해 경화 반응을 지연시킬 수 있고, 열압착 본딩 시 경화 온도 이상의 고온에서는 촉매가 활성화 되어, 상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물이 고온에서 빠른 속도로 경화하는 특성과 상온에서 장기간의 보관안정성을 가질 수 있다.
또한, 종래 널리 사용되어오던 비치환된 이미다졸 화합물 또는 탄화수소 및/또는 할로젠기만 치환된 이미다졸 화합물은 약 150 ℃ 에서 경화가 시작되어 경화도 조절이 어려운 기술적 문제가 발생하였다. 반면 본 발명에 따른 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 상기 화학식3의 R 7과 같이, 카보닐기를 포함하는 작용기가 적어도 하나 이상 결합한 화합물을 포함함으로써, 종래 널리 비치환된 이미다졸 화합물 또는 탄화수소 및/또는 할로젠기만 치환된 이미다졸 화합물에 비하여 보다 비공유 전자쌍의 친핵성이 감소할 뿐만 아니라 벌키(bulky)한 구조를 형성할 수 있고, 이에 따라 상기 화학식1의 화합물의 반응성이 감소하여 상온에서는 반응 속도를 지연시켜 저장 안정성 향상 효과를 보다 증대시킬 수 있으며, 200 ℃ 이상에서는 경화가 급격하게 진행되어 반도체 패키지 제조에 있어 패키지 제조 공정성 및 패키지 신뢰도가 현저하게 증가할 수 있다.
상기 화학식3의 R 7는 -(C=O)-결합을 포함함에 따라, 전자 끌개로 작용할 수 있다. 즉, 상기 화학식 3의 경화 촉매는 -(C=O)-결합을 포함하는 작용기로 치환됨에 따라, 질소 원자의 비공유 전자쌍이 가지는 친핵성이 감소하여 상기 화학식3의 경화 촉매를 포함하는 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 상온에서 반응속도가 지연되어 우수한 저장 안정성 및 높은 경화 온도를 가질 수 있다.
또한, 상기 화학식3의 R 7은 -(C=O)-결합을 포함함에 따라, 종래 널리 사용된 할로젠기 등의 전자 끌개 작용기와 비교하여 벌키(bulky)한 구조를 형성할 수 있고, 이에 따라 상기 화학식 3의 경화 촉매를 포함하는 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 상온에서 반응속도가 지연되어 우수한 저장 안정성, 패키지 제조 공정성 및 패키지 신뢰도가 구현될 수 있다.
발명의 일 구현예에 따르면 상기 화학식 3의 R 6은 수소일 수 있다.
상기 화학식 3의 R 6 이 수소임에 따른 효과는, 상기 화학식 1의 R 1 에 대하여 상술한 바와 같다. 즉, 이미다졸 화합물에 있어 R 6 위치에 -(C=O)-결합을 포함하는 작용기가 결합함에 따라, 토토머화와 관계없이 두 작용기에 모두 영향을 줄 수 있는 인접한 위치적 특징으로 인하여 전자끌개로서의 역할이 효과적으로 구현되어, 상기 화학식 3의 화합물에 포함되는 질소 원자의 비공유 전자쌍이 가지는 친핵성이 감소할 수 있다. 이에 따라, 상기 화학식3의 화합물을 포함하는 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 상온에서 반응속도가 지연되어 우수한 저장 안정성 및 높은 경화 온도를 가질 수 있다.
발명의 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 3의 R 8 및 R 9 중 하나는 포르밀기, 카복시산기, 탄소수 1 내지 10 의 아마이드기, 탄소수 1 내지 10 의 아실기, 탄소수 1 내지 10 의 케토닐기, 탄소수 1 내지 10 의 에스터기, 할로젠기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 니트로기, 시아노기, 설포닐기 또는 설폰산기 중 하나이고, 다른 하나는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 화학식 3의 R 8 및 R 9 중 하나는 니트로기이고, 다른 하나는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있다.
상술한 발명의 다른 구현예에 따라, 상기 화학식 3의 R 6 이 수소이고, 상기 화학식 3의 R 8 및 R 9 중 하나가 포르밀기, 카복시산기, 탄소수 1 내지 10 의 아마이드기, 탄소수 1 내지 10 의 아실기, 탄소수 1 내지 10 의 케토닐기, 탄소수 1 내지 10 의 에스터기, 할로젠기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 니트로기, 시아노기, 설포닐기 또는 설폰산기 중 하나임에 따라, 상기 화학식 3로 표시되는 화합물에 있어, 이미다졸 화합물의 2번 탄소 및 5번 탄소에 전자 끌개 작용기가 치환될 수 있다.
이와 달리, R 8 및 R 9 이 모두 전자 끌개 작용기로 치환되는 경우, 상기 화학식3로 표시되는 화합물의 반응성이 지나치게 감소하여, 200 ℃ 이상에서도 경화가 충분히 진행되지 않아 패키지 제조 공정성 및 패키지 신뢰도가 감소할 수 있다.
또는, 상기 화학식 3의 R 6 이 수소가 아닌 경우, 상술한 바에 따라 상기 화학식 3의 R 9 는 포르밀기, 카복시산기, 탄소수 1 내지 10 의 아마이드기, 탄소수 1 내지 10 의 아실기, 탄소수 1 내지 10 의 케토닐기, 탄소수 1 내지 10 의 에스터기, 할로젠기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 니트로기, 시아노기, 설포닐기 또는 설폰산기 중 하나이고, R 8는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 경화촉매의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 화학식1로 표시되는 경화촉매는 하기 화학식 1-1 내지 1-5로 표시되는 화합물 중 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000007
[화학식 1-2]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000008
[화학식 1-3]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000009
[화학식 1-4]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000010
[화학식 1-5]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000011
한편, 상기 화학식1로 표시되는 경화촉매는 200 ℃ 이상의 온도에서 상기 열가소성 수지; 열경화성 수지; 또는 경화제 중 적어도 하나와 반응을 진행할 수 있다.
즉, 상기 화학식 1로 표시되는 경화촉매는 상술한 바와 같이 상기 화학식 2로 표시되는 작용기를 적어도 하나 포함함에 따라, 반응 속도가 조절되어 상온에서는 반응이 느려 우수한 보관안전성을 구현하면서도, 200 ℃ 이상의 온도에서는 상기 열가소성 수지; 열경화성 수지; 또는 경화제 중 적어도 하나와 반응을 급격하게 진행하여, 경화도 조절이 용이한 기술적 효과가 구현될 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 상기 반도체 접착용 수지 조성물 100중량부 대비 상기 화학식1로 표시되는 경화촉매 0.05 중량부 이상 15중량부 이하를 포함할 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물에 상기 반도체 접착용 수지 조성물 100중량부 대비 상기 화학식1로 표시되는 경화촉매가 0.05 중량부 미만으로 포함되는 경우, 반도체 패키지 제조시 열압착 본딩단계에서 경화도 확보가 되지 않거나 반응 온도 구간이 넓게 나타나 특정 온도에서 빠르게 경화되는 속경화 특성을 잃을 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물에 상기 반도체 접착용 수지 조성물 100중량부 대비 상기 화학식1로 표시되는 경화촉매가 15 중량부를 초과하여 포함되는 경우, 반도체 패키지 제조시 열압착 본딩 단계 이전에 상온에서도 일부 촉매가 활성화 되어 반응이 진행될 수 있기 때문에 저장 안정성이 불량해지는 기술적 문제가 발생할 수 있다.
상기 열가소성 수지는 폴리이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에스테르 이미드, 폴리아미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 페녹시, 반응성 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무 및 (메타)아크릴레이트계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 고분자 수지를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열가소성 수지로, -10 내지 30 ℃의 유리전이온도 및 200,000 내지 1,000,000 g/mol의 중량평균분자량을 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지가 적용될 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 에폭시기 함유 아크릴 공중합체로서, 전체 중량 중 글리시딜아크릴레이트 또는 글리시딜메타크릴레이트를 1 내지 25 중량%, 혹은 2 내지 20 중량%, 혹은 2.5 내지 15 중량%로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 (메타)아크릴레이트계 수지 내 에폭시기 함량이 1 중량% 미만일 경우 에폭시 수지와의 상용성과 접착력이 충분하지 않고, 25 중량%를 초과하면 경화에 의한 점도 상승 속도가 너무 빨라 반도체 소자의 열압착 공정에서 솔더 범프의 접합 및 매립이 충분히 이루어 지지 않을 수 있다.
상기 열가소성 수지는 접착 필름 제조시 조성물의 흐름성 제어 등을 고려하여, 상기 열경화성 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 1,500 중량부로 포함될 수 있다.
상기 열경화성 수지는 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시 수지, 바이페닐계 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지, 플로렌계 에폭시 수지, 페놀노볼락계 에폭시 수지, 크레졸노볼락계 에폭시 수지, 비스페놀 노볼락계 에폭시 수지, 비페닐 노볼락계 에폭시 수지, 트리스하이드록실페닐메탄계 에폭시 수지, 테트라페닐메탄계 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 및 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 및 지환식 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
여기서, 상기 비스페놀계 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 수소첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 AF형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
상기 열경화성 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: 5의 중량비로 혼합하여 사용될 수 있다.
이때, 상기 고상인 에폭시 수지의 함량이 상기 액상인 에폭시 수지에 대해 0.1 중량비 미만이면, 다이 어태치 공정시 수지가 과다하게 흘러나와 오염을 유발할 수 있고, 접착층의 끈적임이 강하여 픽업 특성이 현저히 저하될 수 있다. 반면에, 상기 고상인 에폭시 수지의 함량이 상기 액상인 에폭시 수지에 대해 5.0 중량비를 초과하면 열가소성 수지와의 상용성, 반응성 측면에서 불리할 수 있다.
그리고, 상기 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.
이때, 상기 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.
상기 에폭시 수지는 100 내지 1,000의 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.
상기 열경화성 수지는, 전체 수지 조성물 중 고형분 함량 100 중량부를 기준으로 15 내지 80 중량부로 사용될 수 있다.
상기 경화제는 70 ℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 경화제로는 노볼락계 페놀 수지가 바람직하게 적용될 수 있다.
상기 노볼락계 페놀 수지는 반응성 작용기 사이에 고리가 위치하는 화학 구조를 갖는다. 이러한 구조적 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.
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.
70 ℃ 이상의 연화점을 갖는 노볼락계 페놀 수지는 접착제 조성물의 경화 후 충분한 내열성, 강도 및 접착성을 가질 수 있도록 한다. 하지만, 상기 노볼락계 페놀 수지의 연화점이 너무 높으면 상기 접착제 조성물의 유동성이 낮아져서 실제 반도체 제조 공정에서 접착제 내부에 빈 공간(void)가 생성되어 최종 제품의 신뢰성이나 품질을 크게 저하시킬 수 있다.
상기 경화제의 함량은 최종 제조되는 접착 필름의 물성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제는 상기 반도체 접착용 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 10 중량부 이상 700 중량부 이하 또는 30 중량부 이상 300 중량부 이하로 사용될 수 있다.
한편, 상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 무기 충전재를 더 포함할 수 있다.
상기 무기 충전재로는 알루미나, 실리카, 황산바륨, 수산화 마그네슘, 탄산 마그네슘, 규산 마그네슘, 산화 마그네슘, 규산 칼슘, 탄산 칼슘, 산화 칼슘, 수산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 및 붕산 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기 입자가 적용될 수 있다.
이온성 불순물을 흡착하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이온 흡착제를 무기 충진제로 사용할 수도 있다. 상기 이온 흡착제로는 수산화 마그네슘, 탄산마그네슘, 규산 마그네슘, 산화 마그네슘 같은 마그네슘계, 규산 칼슘, 탄산칼슘, 산화칼슘, 알루미나, 수산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 붕산알루미늄 위스커, 지르코늄계 무기물, 및 안티몬 비스무트계 무기물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기 입자가 적용될 수 있다.
상기 무기 충전재는 0.01 내지 10 ㎛, 혹은 0.02 내지 5.0 ㎛, 혹은 0.03 내지 2.0 ㎛의 평균 입경(최장 외경 기준)을 갖는 것이 바람직하게 적용될 수 있다. 상기 무기 충전재의 입경이 너무 작을 경우 상기 접착제 조성물 내에서 쉽게 응집될 수 있다. 반면에, 상기 무기 충전재의 입경이 너무 클 경우 상기 무기 충전재에 의한 반도체 회로의 손상 및 접착 필름의 접착성 저하가 유발될 수 있다.
상기 무기 충전재의 함량은 상기 반도체 접착용 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 10 중량부 이상 300 중량부 이하, 또는 15 중량부 이상 250 중량부 이하로 사용될 수 있다.
상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물은 솔더의 산화막 제거를 위한 플럭스, 레벨링제, 소포제등의 첨가제를 추가적으로 첨가할 수 있다.
또한, 상기 반도체 접착용 수지 조성물은 상기 반도체 접착용 수지 조성물 100 중량부를 기준으로 10 중량부 이상 200 중량부 이하의 유기 용매를 포함할 수 있다. 상기 유기 용매의 함량은 상기 접착제 조성물 및 최종적으로 제조되는 접착 필름의 물성이나 제조 공정을 고려하여 결정될 수 있다.
상기 유기 용매는 에스터류, 에터류, 케톤류, 방향족 탄화수소류, 및 설폭사이드류로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 화합물일 수 있다.
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-에톡시프로피온산 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 에틸 등일 수 있다.
상기 에테르류 용매는 다이에틸렌글라이콜다이메틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 에틸렌글라이콜 모노메틸에테르, 에틸렌글라이콜 모노에틸에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 다이에틸렌글라이콜 모노메틸에테르, 다이에틸렌글라이콜 모노에틸에테르, 다이에틸렌글라이콜 모노부틸에테르, 프로필렌글라이콜 모노메틸에테르, 프로필렌글라이콜 모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글라이콜 모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글라이콜 모노프로필에테르아세테이트 등일 수 있다.
상기 케톤류 용매는 메틸에틸케톤, 사이클로헥산온, 사이클로펜탄온, 2-헵탄온, 3-헵탄온, N-메틸-2-피롤리돈 등일 수 있다.
상기 방향족 탄화수소류 용매는 톨루엔, 자일렌, 아니솔, 리모넨 등일 수 있다.
상기 설폭사이드류 용매는 다이메틸설폭사이드 등일 수 있다.
이 밖에도, 상기 반도체 접착용 수지 조성물은 커플링제를 포함할 수 있다. 상기 커플링제의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 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-머캅토프로필트리메톡시실란 등이 바람직하게 적용될 수 있다.
Ⅱ. 반도체용 접착 필름
발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상술한 반도체 접착용 수지 조성물의 경화물을 포함하는 반도체용 접착 필름이 제공된다. 상기 경화물이란, 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물의 경화공정을 거쳐 얻어지는 물질을 의미한다.
상기 반도체용 접착 필름은 상술한 구현 예의 반도체 접착용 수지 조성물의 경화물을 포함함에 따라, 상온 하에서 우수한 보관 안정성을 나타내면서도, 열압착 본딩시에는 고온 하에서 단시간 내에 경화 가능한 특성을 나타낼 수 있다.
상기 반도체용 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.
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.
상기 지지 기재의 두께는 특별히 한정되지 않지만 3 내지 400 ㎛, 혹은 5 내지 200 ㎛, 혹은 10 내지 150 ㎛일 수 있다.
상기 접착층은 상술한 반도체 접착용 수지 조성물로 이루어진다. 상기 반도체 접착용 수지 조성물에 관한 내용은 상술한 바와 같다.
또한, 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.
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.
상기 반도체용 접착 필름은, 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 구성 성분을 혼합한 후, 이를 지지 기재 상에 소정의 두께로 코팅하여 접착층을 형성하고, 상기 접착층을 건조하는 방법으로 제조될 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 상기 지지 기재 상에 접착층을 형성한 후 상기 접착층 상에 보호 필름을 적층하는 방법으로 제조될 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 상기 지지 기재 상에 점착층을 형성한 후 상기 점착층 상에 접착층 및 보호 필름을 순차로 적층하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 지지 기재 상에 접착층을 형성하는 방법은, 상기 접착제 조성물을 그대로 혹은 적절한 유기 용매에 희석하여 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.
필요에 따라, 상기 접착층의 충분한 가교 반응을 진행시키기 위한 에이징 공정이 추가적으로 수행될 수 있다.
상기 접착층의 두께는 1 내지 500 ㎛, 혹은 5 내지 100 ㎛, 혹은 5 내지 50 ㎛의 범위에서 적절히 조절될 수 있다. 상기 접착층의 두께가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 0.01 ㎛ 내지 1000 ㎛ 범위내에서 자유롭게 조절 가능하다. 상기 접착층의 두께가 특정 수치만큼 증가하거나 감소하는 경우 접착층에서 측정되는 물성 또한 일정 수치만큼 변화할 수 있다.
한편, 상기 일 구현예의 반도체용 접착 필름은 용융 점도가 6000 Pa.s 이하, 4000 Pa.s 이상 6000 Pa.s 이하, 4000 Pa.s 이상 5900 Pa.s 이하, 4200 Pa.s 이상 5813 Pa.s 이하, 4200 Pa.s 이상 5000 Pa.s 이하, 4200 Pa.s 이상 4900 Pa.s 이하, 4500 Pa.s 이상 4900 Pa.s 이하, 또는 4800 Pa.s 이상 4900 Pa.s 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 용융 점도는 상술한 일 구현예의 반도체용 접착 필름을 중첩하여 적층한 후 라미네이트한 시편에 대하여, TA사의 advanced rheometric expansion system(ARES)를 이용하여 측정한 측정값의 가장 낮은 수치의 점도값일 수 있다.
반도체용 접착 필름의 용융 점도가 6000 Pa.s을 초과하는 경우, 접착 필름을 적용한 반도체 패키지에 보이드가 잔존하기 쉬운 기술적 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 상기 일 구현예의 반도체용 접착 필름은 DSC onset 온도가 185 ℃ 이상, 185 ℃ 이상 250 ℃ 이하, 190 ℃ 이상 220 ℃ 이하, 195 ℃ 이상 213 ℃ 이하, 200 ℃ 이상 213 ℃ 이하, 205 ℃ 이상 213 ℃ 이하, 또는 210 ℃ 이상 213 ℃ 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 DSC onset 온도는 시차열분석기(DSC)를 이용하여 측정될 수 있으며, 초기 반응 peak이 형성되기 시작하는 부분과 baseline을 외삽하여 만나는 지점의 온도일 수 있다. 또한 상기 DSC onset 온도는 경화 시작 온도를 의미할 수 있다.
반도체용 접착 필름의 DSC onset 온도가 185 ℃ 미만인 경우, 저온에서 경화가 시작되어 경화도 조절이 어려운 기술적 문제가 발생할 수 있다.
바람직하게는, 상기 일 구현예의 반도체용 접착 필름이 용융 점도가 6000 Pa.s 이하이면서, 동시에 DSC onset 온도가 185 ℃ 이상일 수 있다. 즉, 상기 일 구현예의 반도체용 접착 필름은 185 ℃ 이상의 높은 DSC onset 온도를 가짐에 따라, 코팅시 건조 공정의 온도 영역에서 실질적으로 미세 반응이 나타나지 않으며 이에 따라 점도가 6000 Pa.s 이하의 낮은 용융 점도를 가질 수 있다.
상기 일 구현예의 반도체용 접착 필름이 용융 점도가 6000 Pa.s 이하이면서, 동시에 DSC onset 온도가 185 ℃ 이상임에 따라 접착 필름을 적용한 반도체 패키지에 보이드가 잔존하지 않을 뿐만 아니라, 반도체용 접착 필름의 경화도를 용이하게 조절할 수 있는 기술적 효과가 구현될 수 있다.
Ⅲ. 반도체 패키지 제조방법
발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 반도체용 접착 필름이 라미네이션된 기판; 및 반도체 기판;을 열압착 본딩하는 단계를 포함하는, 반도체 패키지 제조 방법이 제공될 수 있다.
구체적으로, 상기 열압착 본딩(Thermo Compression Bonding) 공정은 120 ℃ 이상의 고온에서 일정 압력을 가하여 단시간 내에 수행하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 열압착 본딩하는 단계는, 120 ℃ 이상, 120 ℃ 이상 300 ℃ 이하, 또는 200 ℃ 이상 300 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 열압착 본딩시 온도가 300 ℃ 이상이면 비전도성 필름이 열분해되어 아웃가스를 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 열압착 본딩하는 단계는 10N 내지 300N, 또는 50N 내지 250N의 압력 조건 하에 0.5 초 내지 10 초, 또는 1 초 내지 15 초간 수행할 수 있다.
상기 열압착 본딩시 압력이 10N 이하이면 범프와 패드간의 접속이 어려운 문제가 있고, 300N 이상이면 범프에 손상이 가거나 칩이 깨질 우려가 있다.
또한, 상기 120 ℃ 이상의 고온에서 수행되는 열압착 본딩하는 단계 이전에, 50℃ 내지 150℃의 온도에서 0.1초 내지 10 초간 가접하는 단계가 수행될 수 있다.
또한, 상기 열압착 본딩하는 단계 전에, 반도체용 접착 필름의 점착층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 열압착 본딩 공정에서, 부분 경화된 반도체용 접착 필름이 사용됨으로써, 보이드나 레진 끼임이 발생하지 않으며, 필렛이 최소화되어 신뢰성이 향상된 반도체 패키지를 제조할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름이 라미네이션된 기판의 제조는 상기 반도체용 접착 필름을 기판에 진공 라미네이션 (vacuum lamination)을 하여 수행될 수 있다. 즉, 상기 일구현예에 따른 반도체 패키지 제조 방법은 열압착 본딩하는 단계 이전에 기판에 반도체용 접착 필름을 라미네이션하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에서 상기 기판에 반도체용 접착 필름을 라미네이션하는 단계는 40 내지 130 ℃ 혹은 40 내지 100 ℃에서 진공 조건 하에 수행하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 진공 라미네이션시, 그 온도가 40 ℃ 이하이면 필름의 유동성이 낮아 범프 사이가 채워지지 못하는 문제가 있고, 130℃ 이상이면 라미네이션 중 열경화가 일어나 용융점도가 상승하여 채움성이 발현되지 못하는 문제가 있다. 즉, 반도체 밀봉용 재료를 범프 기판에 진공 라미네이션시, 반도체용 접착 필름의 사용으로 상기 라미네이션 온도에서 미세 피치의 범프를 효과적으로 매립할 수 있다.
상기 기판에 반도체용 접착 필름을 라미네이션하는 단계 이후, 반도체용 접착 필름이 라미네이션된 기판에 자외선을 조사하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름이 라미네이션된 기판에 자외선을 조사하는 단계는, 0.1 내지 1000mJ/㎠의 광량으로 수행할 수 있다. 즉, 일정한 파장대를 갖는 UV를 사용하며 범프의 높이나 비전도성 필름의 두께, 기재필름과 점착층의 두께에 따라 다르지만, 상기 단계는 0.1 내지 1000mJ/㎠ 혹은 100 내지 1000 mJ/㎠ 혹은 300 내지 800 mJ/㎠의 광량을 이용하여 자외선을 조사하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 상술한 반도체용 접착 필름을 이용하는 구성 외에, 통상의 패키징 공정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 패키징 공정은 반도체 칩의 불량을 검사하는 웨이퍼 검사 공정; 웨이퍼를 절단하여 낱개의 칩으로 분리하는 다이싱 공정; 분리된 칩을 회로 필름(circuit film) 또는 리드 프레임의 탑재판에 부착시키는 다이본딩 공정; 반도체 칩 상에 구비된 칩 패드와 회로 필름 또는 리드 프레임의 회로 패턴을 와이어와 같은 전기적 접속 수단으로 연결시키는 와이어 본딩 공정 등을 포함할 수 있다. 이때, 상기 다이싱 공정 전에는, 기판(웨이퍼)을 원하는 두께까지 thinning하기 위한 백 그라인딩(Back grinding)이 공정이 수행될 수 있다.
Ⅳ. 반도체 패키지
또한, 본 발명은 상술한 반도체용 접착 필름을 포함하는 반도체 패키지를 제공한다.
상기 반도체용 접착 필름은 상술한 반도체 패키지 제조방법에 의해 반도체 패키지에 도입될 수 있으며, 상기 반도체용 접착 필름은 상술한 바와 같이 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물의 경화물을 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 상기 일 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물로부터 제조되어 고온 하에서 단시간에 경화 가능하면서도 상온 하에서의 우수한 보관 안정성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 일 구현예의 반도체 패키지는 상술한 반도체용 접착 필름을 포함함에 따라, 우수한 패키지 신뢰도를 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 열압착 본딩시 고온 하에서 단시간에 경화 가능하면서도 상온 하에서의 우수한 보관 안정성을 갖는 반도체 접착용 수지 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지가 제공될 수 있다.
이하 발명의 구체적인 구현예를 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명의 구체적인 구현예를 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예, 비교예 및 참고예: 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지의 제조
실시예 1
(1) 반도체 접착용 수지 조성물의 제조
하기 표1에 나타난 바와 같이, 에폭시 수지의 경화제인 페놀 수지 KH-6021 (DIC사 제품, 비스페놀A 노볼락 수지) 40g; 에폭시 수지로서 RE-310S (일본 화약 제품, 비스페놀 A 에폭시 수지) 30g; YDCN-500-5P (국도화학 제품, 크레졸 노볼락 에폭시 수지) 35g, 열가소성 아크릴레이트 수지 KG-3015 (Mw: 90만, 유리전이온도: 10 ℃) 15g; 경화촉매로 하기 화학식 A로 표시되는 화합물 A 1.5g; 플럭스 1g 및 무기 충전재 (SC-2050, 아드마텍 구상 실리카) 75g 을 메틸에틸케톤에 혼합하여, 반도체 접착용 수지 조성물(고형분 45중량％ 농도)을 얻었다.
[화학식 A]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000012
(2) 접착 필름의 제조
콤마 코터를 이용하여 상기 접착제 조성물을 이형 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께 38㎛) 상에 도포한 후 110 ℃에서 3분간 건조하여 약 20㎛ 두께의 접착층이 형성된 접착 필름을 얻었다.
(3) 반도체 패키지의 제조
높이 15㎛ 및 피치 50㎛의 구리 필러에 무연 솔더(SnAgCu)가 3㎛ 높이로 형성되어 있는 반도체 소자인 범프칩(4.5mm X 4.5mm)을 포함하는 웨이퍼를 준비하였다.
상기 웨이퍼의 범프 면에 상기 접착 필름의 접착층이 위치하도록 하여 50 ℃ 에서 진공 라미네이션을 진행한 후, 각의 칩으로 개별화 하였다.
개별화된 범프칩은 열압착 본더를 이용하여 50㎛ 피치 접속 패드를 가지고 있는 6mm x 8mm 기재 칩에 열압착 본딩을 진행하였다. 그 때의 조건은, 헤드온도 100 ℃에서 2초간 100N으로 가접하고 100 ℃에서 10분간 방치한 후, 헤드 온도를 순간 260 ℃로 올려 4초간 100N으로 열압착 본딩을 진행하였다.
실시예 2
하기 표1에 나타난 바와 같이, 경화촉매로 하기 화학식 B로 표시되는 화합물 B를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.
[화학식 B]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000013
실시예 3
하기 표1에 나타난 바와 같이, 경화촉매로 하기 화학식 C로 표시되는 화합물 C를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.
[화학식 C]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000014
실시예 4
하기 표1에 나타난 바와 같이, 경화촉매로 하기 화학식 D로 표시되는 화합물 D를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.
[화학식 D]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000015
.
실시예 5
하기 표1에 나타난 바와 같이, 경화촉매로 하기 화학식 E로 표시되는 화합물 E를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.
[화학식 E]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000016
.
비교예 1
하기 표2에 나타난 바와 같이, 경화촉매로 하기 화학식 F로 표시되는 화합물 F(2,5-Chloro-4-EthylImidazole)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.
[화학식 F]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000017
비교예 2
하기 표2에 나타난 바와 같이, 경화촉매로 하기 화학식 G로 표시되는 화합물 G(2,5-bis(4-chlorophenyl)-1H-imidazole)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.
[화학식 G]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000018
비교예 3
하기 표2에 나타난 바와 같이, 경화촉매로 하기 화학식 H로 표시되는 화합물 H(3,3'-(1H-imidazole-2,5-diyl)dipropanenitrile)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.
[화학식 H]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000019
비교예 4
하기 표2에 나타난 바와 같이, 경화촉매로 하기 화학식 I로 표시되는 화합물 I을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.
[화학식 I]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000020
참고예 1
하기 표2에 나타난 바와 같이, 경화촉매로 하기 화학식 J로 표시되는 화합물 J을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물, 접착 필름 및 반도체 패키지를 제조하였다.
[화학식 J]
Figure PCTKR2020006100-appb-img-000021
중량 (g) 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
페놀수지 KH-6021 40 40 40 40 40
에폭시수지 RE-310S 30 30 30 30 30
YDCN-500-5P 35 35 35 35 35
아크릴 수지 KG-3015 15 15 15 15 15
촉매 화합물 A 1.5 - - - -
화합물 B - 1.5 - - -
화합물 C - - 1.5 - -
화합물 D - - - 1.5 -
화합물 E - - - - 1.5
충전재 SC-2050 80 80 80 80 80
중량 (g) 비교예1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 참고예 1
페놀 수지 KH-6021 40 40 40 40 40
에폭시수지 RE-310S 30 30 30 30 30
YDCN-500-5P 35 35 35 35 35
아크릴수지 KG-3015 15 15 15 15 15
촉매 화합물 F 1.5 - - - -
화합물 G - 1.5 - - -
화합물 H - - 1.5 - -
화합물 I - - - 1.5 -
화합물 J - - - - 1.5
충전재 SC-2050 80 80 80 80 80
*KH-6021: 페놀 수지 (DIC, 수산기 당량: 121 g/eq, 연화점 133 ℃)
*RE-310S: 에폭시 수지 (일본화약, 에폭시 당량 180 g/eq)
*YDCN-500-5P: 에폭시 수지(국도화학 제품, 크레졸 노볼락 에폭시 수지)
*KG-3015: 아크릴레이트계 수지(글리시딜메타아크릴레이트계 반복 단위 3중량% 포함, 유리 전이 온도: 10 ℃, 중량평균분자량 90만)
*SC-2050: 충전재 (아드마텍, 구상 실리카, 평균 입경 약 400㎚)
[실험예: 물성 평가]
시험예
(1) 용융 점도 측정
실시예, 비교예 및 참고예에서 각각 얻어진 접착 필름을 두께 320㎛가 될 때까지 중첩하여 적층한 후 60 ℃의 롤 라미네이터를 이용하여 라미네이트하였다. 이후, 각 시편을 지름 8 ㎜의 원형으로 성형한 이후, TA사의 advanced rheometric expansion system(ARES)를 이용하여 5 rad/s의 전단 속도에서 10 ℃/분의 승온 속도를 적용하여 측정값의 가장 낮은 수치의 점도값을 용융점도로 판단하였다.
(2) DSC onset 평가
실시예, 비교예 및 참고예에서 각각 얻어진 접착 필름에 대하여 시차열분석기(DSC)를 이용하여 30 내지 300 ℃ 범위에서 10℃/min 속도로 측정 진행하였으며, 초기 반응 peak이 형성되기 시작하는 부분과 baseline을 외삽하여 만나는 지점의 온도를 onset로 지정하고 이를 경화 시작 온도로 지정하였다.
(3) 보이드 평가
실시예, 비교예 및 참고예에서 각각 얻어진 반도체 패키지에 대해 Scanning Acousitic Tomography(SAT)를 통하여 범프칩과 기재칩 사이에 보이드가 차지하는 면적이 1％ 이하가 되는 것을 합격(O)으로, 그리고 1％ 초과하는 것을 불합격(X)으로 평가하였다.
(4) 도통 평가
실시예, 비교예 및 참고예에서 각각 얻어진 반도체 패키지에 대해 데이지 체인 접속을 확인할 수 있었던 것을 합격(O)으로, 그리고 데이지 체인 접속을 확인할 수 없었던 것을 불합격(X)으로 평가하였다.
(5) 접속 상태 평가
실시예, 비교예 및 참고예에서 각각 얻어진 반도체 패키지에 대해 접속부를 단면 연마하여 노출시키고 광학 현미경으로 관찰하였다. 접속부에 접착 조성물 트랩핑이 보이지 않고 땜납이 배선에 충분히 젖어 있는 것을 합격(O)으로, 그리고 그 이외의 것을 불합격(X)으로 평가하였다.
(6) 상온 경시성 평가
실시예, 비교예 및 참고예에서 각각 얻어진 접착 필름을 25 ℃ 에서 방치 후, 일별로 시차열분석기(DSC)를 이용하여 △H peak 변화량을 계산하였으며, 상기 최저 용융점도 측정방법을 통해 최저용융점도의 변화량을 계산하였다. △H peak의 경우 변화율이 20% 이상, 최저 용융점도의 경우 변화율이 50% 이상 변화 시 경시변화가 있다고 판단하였다. 4주가 넘어서 경시변화가 있으면 합격(O)으로, 그리고 4주 이내에 경시변화가 있으면 불합격(X)으로 평가하였다.
(7) Stage 안정성 평가
실시예, 비교예 및 참고예에서 각각 얻어진 접착 필름을 시차열분석기 (DSC)에서 80℃로 각각 8시간, 24시간 등온 실험을 하였을 경우 △H peak 변화량을 계산하여 기존 △H peak에서부터의 변화율이 각각을 동시에 2% 이하와 10% 이하 인 경우 합격 (0)으로, 그리고 그 이외의 것을 불합격(X)로 평가하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예 5
용융점도 (Pa.s) 4874 5813 4256 4537 4640
DSC onset (℃) 213 198 204 205 195
보이드 O O O O O
도통 O O O O O
접속 상태 O O O O O
상온 경시성 O O O O O
Stage 안정성 O O O O O
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 참고예 1
용융점도 (Pa.s) 5712 4831 3985 4537 848
DSC onset (℃) 147 143 155 181 242
보이드 O O O O X
도통 O O O O X
접속 상태 O O O O X
상온 경시성 X X X O -
Stage 안정성 X X X X -
상기 표 3 및 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서 제공되는 반도체용 접착 필름은 동등 수준의 용융 점도를 가지면서도 DSC onset 온도가 높게 나타난다는 점이 확인되었다. 또한, 실시예 1 내지 5의 접착 필름을 적용한 반도체 장치에서는 보이드가 실질적으로 잔존하지 않으며, 또한 100 ℃ 에서 가접 후 10분간 방치하는 시간 동안 △H peak 변화량의 낮아서 경시 변화가 발생하지 않으며, 도통 불량 및 접속 상태 불량 또한 발생하지 않았다는 점이 확인되었다.
이에 반하여, 비교예 1 내지 4의 접착 필름을 적용한 반도체 장치는 100 ℃ 에서 가접 후 10분간 방치하는 시간 동안 경시가 발생할 뿐만 아니라, 상온에서 보관 시에도 반응이 빠르게 진행되어 4주 이내에 경시 변화가 발생하는 것으로 확인되었다.
또한 참고예 1의 접착필름은 경화가 거의 진행되지 않았고, 접합한 칩들이 쉽게 떨어지는 현상이 일어났다. 이에 따라 도통 불량 및 접속 상태 불량이 발생하였고, 추가 실험이 불가능함이 확인되었다.

Claims (18)

  1. 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 하기 화학식1로 표시되는 경화촉매를 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물:
    [화학식1]
    Figure PCTKR2020006100-appb-img-000022
    상기 화학식 1에서,
    R 1은 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기 중 하나이고,
    R 2 은 하기 화학식 2로 표시되는 작용기이고,
    R 3 및 R 4 중 적어도 하나는 전자 끌개 작용기이고, 나머지는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나이고,
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2020006100-appb-img-000023
    상기 화학식 2에서,
    R 5는 수소, 히드록시기, 아미노기, 할로겐기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 8의 헤테로시클로알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2의 R 5은 수소, 히드록시기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자 끌개 작용기는 상기 화학식 2로 표시되는 작용기, 할로젠기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 니트로기, 시아노기, 설포닐기 또는 설폰산기 중 하나인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 R 3 및 R 4 중 하나는 전자 끌개 작용기이고, 다른 하나는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경화촉매는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물:
    [화학식3]
    Figure PCTKR2020006100-appb-img-000024
    상기 화학식 3에서,
    R 6은 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기 중 하나이고,
    R 7은 포르밀기, 카복시산기, 탄소수 1 내지 10 의 아마이드기, 탄소수 1 내지 10 의 아실기, 탄소수 1 내지 10 의 케토닐기, 또는 탄소수 1 내지 10 의 에스터기 중 하나이고,
    R 8 및 R 9 중 하나는 포르밀기, 카복시산기, 탄소수 1 내지 10 의 아마이드기, 탄소수 1 내지 10 의 아실기, 탄소수 1 내지 10 의 케토닐기, 탄소수 1 내지 10 의 에스터기, 할로젠기, 탄소수 1 내지 10의 할로알킬기, 니트로기, 시아노기, 설포닐기 또는 설폰산기 중 하나이고, 다른 하나는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나이다.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화학식 3의 R 8 및 R 9 중 하나는 니트로기이고, 다른 하나는 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 하나인, 반도체 접착용 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식1로 표시되는 경화촉매는 하기 화학식 1-1 내지 1-5 로 표시되는 화합물 중 하나를 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물:
    [화학식 1-1]
    Figure PCTKR2020006100-appb-img-000025
    [화학식 1-2]
    Figure PCTKR2020006100-appb-img-000026
    [화학식 1-3]
    Figure PCTKR2020006100-appb-img-000027
    [화학식 1-4]
    Figure PCTKR2020006100-appb-img-000028
    [화학식 1-5]
    Figure PCTKR2020006100-appb-img-000029
    .
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식1로 표시되는 경화촉매는 200 ℃ 이상의 온도에서 상기 열가소성 수지, 열경화성 수지, 또는 경화제 중 적어도 하나와 반응을 진행하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 접착용 수지 조성물 100 중량부 대비 상기 화학식1로 표시되는 경화촉매 0.05 중량부 이상 15 중량부 이하를 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 폴리이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에스테르 이미드, 폴리아미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 페녹시, 반응성 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무 및 (메타)아크릴레이트계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 고분자 수지를 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 70 ℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  13. 제1항의 반도체 접착용 수지 조성물의 경화물을 포함한 반도체용 접착 필름.
  14. 제13항에 있어서,
    용융 점도가 6000 Pa.s 이하인, 반도체용 접착 필름.
  15. 제13항에 있어서,
    DSC onset 온도가 185 ℃ 이상인, 반도체용 접착 필름.
  16. 제13항의 반도체용 접착 필름이 라미네이션된 기판; 및 반도체 기판;을 열압착 본딩하는 단계를 포함하는, 반도체 패키지 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 열압착 본딩하는 단계는,
    120 ℃ 이상에서 진행되는, 반도체 패키지 제조방법.
  18. 제13항의 반도체용 접착 필름을 포함하는, 반도체 패키지.
PCT/KR2020/006100 2019-05-10 2020-05-08 반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지 WO2020231101A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080003960.7A CN112424307B (zh) 2019-05-10 2020-05-08 用于半导体电路连接的粘合剂组合物、使用其的用于半导体的粘合剂膜、用于制造半导体封装的方法和半导体封装
JP2021500907A JP7150383B2 (ja) 2019-05-10 2020-05-08 半導体回路接続用接着剤組成物、これを用いた半導体用接着フィルム、半導体パッケージ製造方法および半導体パッケージ
US17/266,864 US20210292618A1 (en) 2019-05-10 2020-05-08 Adhesive composition for semiconductor circuit connection, adhesive film for semiconductor, method for manufacturing semiconductor package, and semiconductor package using the same

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0055222 2019-05-10
KR20190055222 2019-05-10
KR1020200054681A KR102584266B1 (ko) 2019-05-10 2020-05-07 반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지
KR10-2020-0054681 2020-05-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020231101A1 true WO2020231101A1 (ko) 2020-11-19

Family

ID=73290201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/006100 WO2020231101A1 (ko) 2019-05-10 2020-05-08 반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020231101A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5117004A (en) * 1988-02-13 1992-05-26 Basf Aktiengesellschaft Preparation of imidazole-2-carboxylic acids
KR20100130966A (ko) * 2009-06-04 2010-12-14 닛토덴코 가부시키가이샤 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치
JP2011225840A (ja) * 2010-03-31 2011-11-10 Lintec Corp 半導体用接着剤組成物、半導体用接着シートおよび半導体装置の製造方法
KR101349996B1 (ko) * 2009-03-17 2014-01-13 닛뽕소다 가부시키가이샤 포접 착물, 경화제, 경화 촉진제, 에폭시 수지 조성물 및 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물
JP2018148124A (ja) * 2017-03-08 2018-09-20 リンテック株式会社 封止シート、および半導体装置の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5117004A (en) * 1988-02-13 1992-05-26 Basf Aktiengesellschaft Preparation of imidazole-2-carboxylic acids
KR101349996B1 (ko) * 2009-03-17 2014-01-13 닛뽕소다 가부시키가이샤 포접 착물, 경화제, 경화 촉진제, 에폭시 수지 조성물 및 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물
KR20100130966A (ko) * 2009-06-04 2010-12-14 닛토덴코 가부시키가이샤 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치
JP2011225840A (ja) * 2010-03-31 2011-11-10 Lintec Corp 半導体用接着剤組成物、半導体用接着シートおよび半導体装置の製造方法
JP2018148124A (ja) * 2017-03-08 2018-09-20 リンテック株式会社 封止シート、および半導体装置の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009113831A2 (ko) 반도체 패키징용 복합기능 테이프 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
WO2009131405A2 (ko) 에폭시계 조성물, 접착 필름, 다이싱 다이본딩 필름 및 반도체 장치
WO2018199639A1 (ko) 갭퍼를 포함하는 이방성 도전 접착제의 제조방법 및 갭퍼를 이용하는 부품 실장방법
WO2020185016A1 (ko) 패키징 기판 및 이를 포함하는 반도체 장치
WO2011046238A1 (ko) 다이어태치 필름
WO2013077706A1 (ko) 경화성 조성물
WO2012091306A2 (ko) 반도체용 접착 조성물 및 이를 이용하는 접착 필름
WO2020251219A1 (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름
WO2013077708A1 (ko) 경화성 조성물
WO2015147509A1 (ko) 열경화성 반도체 웨이퍼용 임시접착필름, 이를 포함하는 적층체 및 적층체 분리방법
WO2020231101A1 (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지
WO2020180149A1 (ko) 패키징 기판 및 이를 포함하는 반도체 장치
WO2013094998A1 (ko) 반도체용 접착 조성물 및 이를 포함하는 접착 필름
WO2013094930A1 (ko) 비자외선형 다이싱 다이본딩 필름
WO2020085770A1 (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름
WO2020185023A1 (ko) 패키징 기판 및 이의 제조방법
KR102584266B1 (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지
WO2020185021A1 (ko) 패키징 기판 및 이를 포함하는 반도체 장치
WO2013094924A1 (ko) 반도체용 접착필름 및 이를 이용한 반도체 패키지
WO2020159158A1 (ko) 반도체 패키지의 제조방법
WO2010074518A2 (ko) 반도체용 복층구조 접착 필름 및 이를 포함하는 다이본딩필름
WO2020101236A1 (ko) 반도체 접착용 수지 조성물, 및 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 다이싱 다이본딩 필름, 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법
WO2013077700A1 (ko) 경화성 조성물
WO2023195788A1 (ko) 반도체 접착용 필름 및 이를 이용한 반도체 패키지
WO2020180145A1 (ko) 패키징 기판 및 이를 포함하는 반도체 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20805920

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021500907

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20805920

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1