KR100642889B1 - 반도체용 접착필름 - Google Patents

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김재훈
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Abstract

본 발명은 반도체용 접착필름에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 반도체 패키징에 사용되는 접착필름에 있어서, 상기 접착필름은 접착층을 포함하며, 상기 접착층은 60℃에서의 그 표면장력이 19 내지 52 erg/㎠ 인 것을 특징으로 하는 반도체용 접착필름이 개시된다. 이로써 표면장력을 최적의 조건으로 조절하여 접착필름과 지지부재 사이의 기포형성을 방지할 수 있으며, 접착력 및 점착력을 최적의 조건으로 조절하여 반도체 패키징에서 접착필름 사용에 보다 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
접착필름, 개질재, 표면장력, 점착력, 접착력

Description

반도체용 접착필름{Adhesive film for semiconductor}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접착필름을 도시하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...베이스 필름 120...접착층
본 발명은 접착필름에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 반도체 패키징에 있어 다이를 칩 실장 프레임에 부착하는데 사용되는 반도체용 접착필름에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 패키징 공정은 웨이퍼를 단위 반도체 칩으로 절단하는 웨이퍼 다이싱(wafer dicing) 공정, 절단된 반도체 칩을 리드프레임이나 인쇄회로기판 또는 테이프 배선 기판과 같은 기판 등의 칩 실장 프레임에 부착하는 다이 본딩 (die bonding)공정, 반도체 칩과 칩 실장 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어 본딩(wire bonding)공정 및 반도체 칩들과 본딩와이어를 봉지하는 에폭시 몰딩(EMC:epoxy molding compound) 공정의 단위공정을 포함한다.
이와 같은 반도체 패키징 공정에서는 반도체 칩과 기판, 리드프레임과 칩, 칩과 칩 등 대응하는 각종 소자 사이를 접착시키는데 접착필름 또는 접착제가 통상적으로 사용되고 있다. 최근에는 전자, 전기 산업의 발전에 따라 전자기기의 경박단소화 및 고지능이 요구되고 있고, 미세한 회로들 간의 접속 또는 미소부품과 미세회로 사이의 접속에 적용될 수 있도록 보다 정밀하게 제어 가능한 접착제에 대한 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
그러나, 종래의 접착제는 리드프레임, 기판 또는 또 다른 칩 등의 지지부재와 접착제 사이의 계면에서 기포가 형성될 경우 칩의 실장시 열처리 등으로 인하여 패키지 계면 박리를 유발시키는 원인이 되고 있다.
또한, 전자기기의 경박단소화에 따라 고밀도 실장이 가능한 표면실장형이 증가하고 있는데, 이러한 표면실장 패키지는 리드를 인쇄회로기판에 직접 부착시키기 때문에 패키지 전체를 가열하여 실장하는 방법이 사용되고 있다. 이때 패키지의 온도가 200 내지 270℃의 고온에 노출되기 때문에 패키지 내부의 수분 기화에 따른 균열이 발생하기도 한다. 즉 접착필름 내에 흡착된 수분이 실장온도에서 기화되고 기화되면서 생긴 압력에 의해서 접착필름과 지지부재 사이에 균열이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 표면장력을 최적의 조건으로 조절하여 접착필름과 지지부재 사이의 기포형성을 방지하고, 접착력 및 점착력을 최적의 조건으로 조절하여 신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 패키징 접착필름용 접착 조성물 및 이를 이용한 접착필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체용 접착필름은, 반도체 패키징에 사용되는 접착필름에 있어서, 상기 접착필름은 접착층을 포함하며, 상기 접착층은 60℃에서의 그 표면장력이 19 내지 52 erg/㎠ 인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 접착층은 60℃에서의 그 점착력을 50 내지 400gf/ø5.0mm로 할 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 접착층은 접착력을 5gf/cm이상으로 할 수 있다.
한편, 상기 접착층은 에폭시계 수지, 유기필러, 무기필러 또는 경화제를 포함하는 것이 바람직하며, 아미노계 화합물, 실란계 화합물, 아크릴계 화합물, 금속 유기염, 규소 산화물 및 티탄 산화물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 개질재를 더 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접착필름을 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 접착필름(100)은 베이스 필름(110), 상기 베이스 필름(110)의 일면에 부착된 접착층(120)과 상기 접착층(120)의 타면에 부착된 보호필름(111)을 포함한다. 보호필름(111)은 접착층(120)을 보호하는 작용을 한다.
상기 베이스 필름(110)은 접착필름의 기본적인 형태를 유지하도록 하는 것으로써, 바람직하게 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN)을 사용할 수 있다.
상기 보호필름(111)은 접착층을 이물질 등으로부터 보호하는 것으로서, 바람직하게 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등을 사용할 수 있다.
상기 접착층(120)은 베이스 필름(110) 및 보호필름(111)이 제거된 후 다이와 지지부재 예컨대 리드프레임, 기판 또는 다른 다이 등의 사이를 접착시킨다.
접착필름(100)은 60 내지 80℃의 온도범위에서 지지부재에 라미네이션되거나 110 내지 130℃의 온도범위에서 지지부재에 압착되는데, 상기 라미네이션 공정에서 접착필름(100)의 접착층(120)의 표면장력이 지지부재와 크게 상이할 경우 접착필름 과 지지부재 사이에 기포가 형성될 우려가 있다. 따라서 지지부재의 표면과 젖음성을 양호하게 하기 위하여 접착층(120)의 표면장력은 지지부재가 갖는 표면장력의 범위인 19 내지 52 erg/㎠ 로 한다.
바람직하게, 접착층(120)의 점착력은 50 내지 400gf/ø5.0mm인 것으로 한다. 이는 점착력이 50gf/ø5.0mm 미만이면 지지부재와 접착필름(100)이 충분히 점착되지 않아 계면에서 기포가 형성될 수 있으며, 400gf/ø5.0mm 이상일 경우에는 양면형 접착필름이 장비에 부착되어 떨어지지 않는 불량이 발생할 수 있기 때문이다.
더욱 바람직하게 접착층(120)의 접착력은 5gf/cm이상으로 하는 것이 바람직하다. 만일 접착력이 5gf/cm 미만이면 부착공정 중 접착층(120) 표면에 기포 발생을 방지할 수 있는 정도의 접착력확보가 어렵기 때문이다.
한편, 상기 접착층(120)을 구성하는 조성물은 에폭시계 수지, 유기필러, 경화제 또는 무기필러를 포함할 수 있다. 바람직하게 상기 에폭시계 수지는 고상 에폭시 수지와 액상 에폭시 수지를 혼합하여 사용할 수 있으며, 비스페놀A, 비스페놀F, 페녹시 수지 또는 크레졸노볼락 수지 등을 사용할 수 있다. 이러한 에폭시 수지는 높은 접착강도를 얻을 수 있고 반응수축률이 매우 작으며 휘발 물질이 발생하지 않는다. 또한 기계적 성질, 전기 절연성, 내수성 및 내열성이 우수하다.
상기 유기필러는 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에스터이미드, 나일론 또는 실리콘 수지 등을 사용할 수 있다. 상기 무기필러는 실리카, 알루미늄 나이트라이드 또는 알루미나 등을 사용할 수 있다. 상기 경화제는 아민계, 무수물계 또는 아미드계 등을 사용할 수 있으며, 잠재성 경화제 또는 용융점이 높은 경화제를 사 용할 수도 있다. 바람직하게 상기 접착층은 금속필러를 더 포함하여 전기전도성을 더 부여할 수 있다.
또한 접착층(120)을 구성하는 조성물은 아미노계 화합물, 실란계 화합물, 아크릴계 화합물, 금속 유기염, 규소 산화물 및 티탄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 개질재를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 개질제의 첨가로 접착층(120)의 표면장력, 점착력, 및 접착력이 최적의 조건으로 조절될 수 있다.
그러나 본 발명이 이러한 물질에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 목적내에서 당업자에 의하여 다양한 변형예가 채택될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 고상 에폭시 수지, 액상 에폭시 수지, 유기필러, 에폭시 경화제, UV 경화제 및 UV 경화조제를 일정한 비율로 혼합하고 실시예 1 내지 3은 다양한 개질재를 더 첨가하여 혼합하였다. 그 후 각각의 혼합물을 50μm 두께의 폴리에스테르 필름에 25μm 두께로 코팅하였다. 이러한 각 실험예와 비교예의 조성물 비율은 하기 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 1 2
고상 에폭시 35 35 40 30 40
액상 에폭시 30 30 25 35 25
유기필러 29 29 29 29 29
개질재 1 phr 5 phr 10 phr 0 phr 15 phr
에폭시 경화제 4 phr 4 phr 4 phr 4 phr 4 phr
UV 경화제 6 phr 6 phr 6 phr 6 phr 6 phr
UV 경화조제 6 6 6 6 6
상기 표 1의 실시예(1-3)와 비교예(1,2)의 조성비는 고상에폭시, 액상에폭시, 유기필러, UV 경화조제 100중량부에 대하여 개질제, 에폭시경화제,UV경화제의 첨가량을 중량부로 나타내었다.
상기 표 1과 같은 구성을 갖는 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 표면장력, 점착력, 180도 박리강도를 측정하여 표 2와 같이 정리하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 1 2
표면장력(60℃)(erg/㎠) 52 39 19 58 13
점착력(60℃)(gf) 102 89 82 330 55
180도 박리강도 (gf/cm)(접착력) 60℃ 150 110 75 130 10
경화후 1100 1120 580 450 320
MRT 테스트(JEDEC Level 1Pb free) 합격 합격 합격 불합격 불합격
상기 표 2를 참조하면 표면장력이 19 내지 52 erg/㎠ 인 실시예 1 내지 3은 JEDEC에서 지정된 방법에 의하여 MRT 테스트를 하였을 때 모두 우수한 결과를 나타내었다. 즉 지지부재와의 젖음성이 또한 양호한 상태를 나타내어 접착필름과 피부착부재 사이에 기포가 발생하는 것을 방지되어 결국 반도체 패키징의 균열이 방지된다. 또한 표 2에 나타나는 바와 같이 점착력 및 접착력이 적정한 수준으로 유지되어 접착필름의 압착공정에서 과도한 점착력으로 인하여 압착기구에 접착층이 잔존하는 경우를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이상에서의 설명에서와 같이, 본 발명에 따르면 표면장력을 최적의 조건으로 조절하여 접착필름과 지지부재 사이의 기포형성을 방지할 수 있다. 또한 접착력 및 점착력을 최적의 조건으로 조절하여 반도체 패키징에서 접착필름 사용에 보다 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.

Claims (5)

  1. 반도체 패키징에 사용되는 접착필름에 있어서,
    상기 접착필름은 접착층을 포함하며,
    상기 접착층은 60℃에서의 그 표면장력이 19 내지 52 erg/㎠ 인 것을 특징으로 하는 반도체용 접착필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은, 60℃의 온도에서 그 점착력이 50 내지 400gf/ø5.0mm인 것을 특징으로 하는 반도체용 접착필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은, 접착력이 5gf/cm이상인 것을 특징으로 하는 반도체용 접착필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 선택된 어느 한 항에 있어서, 상기 접착층은,
    에폭시계 수지, 유기필러, 무기필러 및 경화제로 이루어진 물질군에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 접착필름.
  5. 제4항에 있어서, 상기 접착층은,
    아미노계 화합물, 실란계 화합물, 아크릴계 화합물, 금속 유기염, 규소 산화물 및 티탄 산화물로 이루어진 물질군에서 선택된 어느 하나 이상의 개질재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 접착필름.
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