KR101080156B1

KR101080156B1 - 반도체 장치용 폴리유기실리콘 조성물

Info

Publication number: KR101080156B1
Application number: KR1020110074557A
Authority: KR
Inventors: 박주현; 최장락; 김종리
Original assignee: (주)에버텍엔터프라이즈
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2011-11-07

Abstract

본원발명의 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 이용하면 패키징 공정에서 반도체칩과 기판을 부착시키는 접착제로 이용되며, 뛰어난 절연특성 및 내흡습성으로 인하여 종래의 에폭시 화합물을 이용할 때 보다 기판과의 접착력을 가질 수 있다. 또한 에폭시 경화물의 종류나 제조 공정에 관계없이 우수한 접착력을 가지며, 종래의 과다한 커플링 시약을 이용하는 경우의 제폼의 보관 안정성 및 점도조절이 용이하지 않은 단점을 극복할 수 있다.

Description

반도체 장치용 폴리유기실리콘 조성물{Poly-Organosilicon Compositions for Semiconductor Devices}

본 발명은 반도체 장치용 폴리유기실리콘 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 반도체 장치의 제조과정에 사용하는 경화형 폴리유기실록산 조성물에 관한 것으로서 내열성, 저흡습성, 우수한 접착력 및 저탄성률을 갖는 것을 특징으로 한다. 반도체 제조 공정은 크게 전 공정과 후 공정으로 분류된다. 전 공정은 패턴을 형성하는 노광 및 에칭공정으로 이루어져 있고 후 공정은 반도체 칩이 외부로 환경으로부터 영향을 받지 않게 하는 페키징 공정으로 이루어져 있다. 본 발명에서 제공하는 경화형 폴리유기실록산 조성물은 페키징 공정에서 반도체 칩과 기판을 부착시키는데 사용하는 접착재료이다. 반도체 칩은 배선보호를 하기 위해 폴리이미드 또는 무기 절연막으로 표면이 처리되어 있고, 기판은 표면이 에폭시 조성물로 경화처리 되어 있다. 최근까지 반도체 칩과 기판을 부착시키는 조성물에은 접착력이 우수한 에폭시 화합물을 사용하였으나, 반도체 칩의 고집적화에 따라 에폭시 화합물보다 절연특성과 내흡습성이 우수한 조성물을 요구하고 있다. 이와 같은 요구특성을 만족시키기 위해 폴리유기실록산 화합물에 대한 관심도가 높아지고 있다. 그러나 폴리유기실록산 화합물은 내흡습성은 우수하지만 기판과의 접착력이 떨어지는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 접착 보조제를 사용하고 있으나 요구하는 접착성능에는 미치지 못하고 있다.

본 발명은 내흡습성이 우수한 폴리유기실록산 화합물을 이용하여 접착력이 우수한 페키징용 접착재료를 제공하는데 있다. 일반적으로 반도체 칩은 접착되는 표면이 폴리이미드 화합물 또는 무기 절연물로 코팅되어 있는 상태이다. 반면에 기판은 에폭시 경화물질로 표면이 경화 코팅되어 있다. 폴리유기실록산 화합물을 이용한 조성물은 일반적으로 칩과의 접착력은 우수하지만 기판과의 접착력은 그에 비해 현저하게 저하된다. 이를 방지하기 위해 접착공정에 들어가기 전에 가열 건조과정을 거처 기판에 있는 이물질을 완전히 제거해 주는 것이 좋다. 이 건조과정에서 기판 표면에 존재하는 수분이나 에폭시 경화과정에서 발생된 이물질이 제거될 수 있다. 그러나 기판에 사용된 에폭시 경화제의 종류나 기판 제조 공정에 따라 폴리유기실록산 화합물과의 접착력이 다소 차이가 발생할 수 있다.

본 발명은 기판에 사용하는 에폭시 경화물의 종류나 제조공정에 관계없이 우수한 접착력을 가진 폴리유기실록산 화합물로 이루어진 조성물을 제공하는데 있다. 통상적으로 기판과의 접착력을 향상시키기 위해 접착보조제인 커플링 시약을 0.1~5% 범위 내에서 첨가하는 경우가 있다. 접착력을 향상시키기 위해 커플링 시약을 과다하게 사용할 경우 제품의 보관 안정성과 점도조절이 용이하지 않다는 단점이 있다. 일반적으로 커플링 시약은 에폭시기, 알콕시기 또는 알케닐기를 포함하고 있는 저분자량을 갖는 실란 화합물을 사용한다.

기판과의 접착력을 향상시키기 위해 에폭시 화합물을 첨가제로 사용할 수도 있으나, 이 경우 유기폴리실리콘 화합물과 혼화성이 저하되어 조성물이 2층으로 분리되거나 경화 후 백탁현상이 나타날 수 있다. 이를 보완하기 위해 폴리유기실록산 화합물의 합성 과정에서 지방족 에폭시 기능기를 적당량 부가할 경우 에폭시 화합물의 장점과 실리콘 화합물의 장점을 얻을 수 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 알케닐이기를 갖는 폴리유기실록산을 포함하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 하기의 성분을 포함하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 제공한다:

(a) 분자 내에 적어도 2개 이상의 알케닐이기를 갖는 폴리유기실록산;

(b) 분자 내에 적어도 2개 이상의 알케닐이기와 적어도 2개 이상의 에폭시기를 갖는 폴리유기실록산;

(c) 분자 내에 적어도 2개 이상의 Si-H 기능기를 가진 폴리유기하이드로겐실록산; 및

(d) 귀금속 수소화규소첨가 촉매.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 2개 이상의 알케닐이기를 갖는 폴리유기실록산 상기 성분 (a)의 경우 하기 화학식 1로 표시되는 것이 특징인 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 제공한다:

화학식 1

상기 화학식 1에 있어서, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ 및 R₆은 각각 독립적으로 알킬, 알케닐, 아릴, 알릴 또는 히드록시기이고, l, m, n 및 o는 1>l≥0, 1>m≥0, 1>n≥0 및 1>o≥0을 만족하는 수이다(상기 식에서 l+m+n+o=1이고 n+o≥0을 만족하는 수이다).

본 발명의 명세서에서 용어 “알킬(alkyl)”은 지방족 탄화수소 그룹을 의미한다. 알킬 부위는 어떠한 알켄이나 알킨 부위를 포함하고 있지 않음을 의미하는 “포화 알킬(saturated alkyl)” 그룹일 수 있다. 알킬 부위는 적어도 하나의 알켄 또는 알킨 부위를 포함하고 있음을 의미하는 “불포화 알킬(unsaturated alkyl)” 부위일 수도 있다. 포화 또는 불포화에 있어서 알킬은 분지형, 직쇄형 또는 환형일 수 있다.

알킬 그룹은 1~20 개의 탄소원자를 가질 수 있다. 알킬 그룹은 1~10 개의 탄소원자들을 가지는 중간 크기의 알킬일 수도 있으나, 바람직하게는 1~6 개의 탄소원자들을 가지는 저급 알킬이다. 예를 들어, C₁-C₄ 알킬은 알킬쇄에 1~4 개의 탄소원자, 즉, 알킬쇄는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 구성된 군에서 선택될 수 있다.

상기 알킬 그룹은 임의적으로 치환 또는 비치환될 수도 있다. 치환된 경우, 치환 그룹은, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리사이클릭, 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 메르켑토, 알킬티오, 아릴티오, 시아노, 할로겐, 카르보닐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, O-카르복시, 이소시아네이토, 티오시아네이토, 이소티오시아네이토, 니트로, 시릴, 트리할로메탄술포닐, 모노- 및 디-치환 아미노 그룹들을 포함한 아미노, 및 이들의 보호 유도체들로부터 개별적으로 그리고 독립적으로 선택된 하나 또는 그 이상의 그룹이다. 전형적인 알킬 그룹에는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 터셔리 부틸, 펜틸, 헥실, 에테닐, 프로페닐, 부테닐, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다.

용어 “알케닐”은 지정된 탄소수를 가지는 직쇄 또는 분쇄의 비치환 또는 치환된 불포화 탄화수소기를 나타내며, 예컨대, 에테닐, 비닐, 프로페닐, 이소프로페닐, 부테닐, 이소부테닐, n-펜테닐 및 n-헥세닐을 포함한다.

본 발명의 명세서에서 용어 “아릴(aryl)”은 공유 파이 전자계를 가지고 있는 적어도 하나의 링을 가지고 있고 카르복실릭 아릴(예를 들어, 페닐) 및 헤테로사이클릭 아릴기(예를 들어, 피리딘)를 포함하는 아릴 그룹을 의미한다. 상기 아릴은 모노사이클릭 또는 융합 링 폴리사이클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 링들) 그룹들을 포함한다.

본 발명의 명세서에서 용어 “알릴(Allyl)"은 H₂C=CH-CH₂R인 분자구조를 가지는 것으로, 바이닐기(-CH=CH₂)에 부착된 메틸렌기(-CH₂-)에 부착된 치환기를 의미한다. 알릴 위치에는 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 히드록실, 아민, 카보닐기 및 그 유도체 등의 다양한 작용기가 부착되는 경우를 모두 포함하며, 상기 언급한 작용기에 한정되지 않는다.

본 발명의 명세서에서 용어 “히드록실(Hydroxyl)"은 R-OH의 분자식을 가지는 것으로 산소 원자에 수소 원자가 공유결합으로 연결된 것을 포함하는 작용기를 의미한다. 상기 히드록실기의 중성형태는 라디칼이며, 히드록실기의 음이온 형태를 히드록사이드(Hydroxide)라 한다.

상기 알케닐이기의 위치가 양 말단에 위치할 경우 경화 후 탄성은 좋으나 경도와 접착력이 저하되는 단점이 있고, 상기 알케닐이기가 너무 많을 경우에는 경화 후 탄성을 저하시키는 단점이 있다. 화학식 1에 있어서 적절한 알케닐이기의 양은 성분 100 g당 0.05 내지 0.5몰 범위가 바람직하다. 특히 상기 성분 (a)의 경우 폴리유기실록산이 화학식 1에 있어서 단량체의 반복단위인 n+o=0인 화합물과 n+o > 0인 화합물을 혼합하여 사용하는 경우도 있다. 반복단위가 n+o = 0인 폴리유기실록산의 경우 점도가 낮고 경화 후 응력을 완화시키는 역할을 하는 화합물이다. 응력을 완화시키기 위해서는 분자말단에 알케닐이기가 위치하는 것이 유리하다. 반복 단위가 n+o>0인 폴리유기실록산의 경우 경화 후 무기필러와 같이 보강성을 향상시키는 역할을 한다. 무기필러를 사용할 경우 광의 산란에 따른 투과도가 저하됨으로 이를 대체할 수 있는 재료이다. 단량체의 반복단위인 n+o=0인 화합물과 n+o>0인 화합물을 혼합하여 사용할 경우 용도에 따라 그 비를 달리하여 사용할 수 있다. n+o=0인 화합물을 많이 사용하면 경화 후 응력은 완화되지만 경도가 떨어지는 단점이 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 성분 (b)의 분자 내에 적어도 2개 이상의 알케닐이기와 적어도 2개 이상의 에폭시기를 갖는 폴리유기실록산은 하기 화학식 2로 표시되는 것이 특징인 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 제공한다:

화학식 2

상기 화학식 2에 있어서, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ 및 R₇은 각각 독립적으로 알킬, 알케닐, 아릴, 알릴 또는 히드록시기이고, R₈ 및 R₉은 에폭시기가 포함된 기능기를 나타내고, l, m, n, o, p 및 q는 각각 1>l≥0, 1>m≥0, 1>n≥0, 1>o≥0, 1>p≥0 및 1>q≥0을 만족하는 수이다(상기 식에서, l+m+n+o+p+q=1이고 l+m+n+o>0과 p+q>0을 만족하는 수이다).

화학식 2로 표시하는 화합물은 경화형 실리콘 조성물 조제에 있어서 화학식 1로 표시하는 화합물과 혼합하여 사용할 수도 있고 화학식 1로 표시하는 화합물을 사용하지 않고 단독으로 사용할 수도 있다. 단독으로 사용할 경우 점도조절에 어려움이 있을 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 에폭시기 R₈ 및 R₉는 하기 화학식 1 또는 화학식 2를 단량체로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 제공한다.

화학식 3

화학식 4

상기 에폭시기가 포함된 단량체 화학식 3 및 화학식 4는 폴리유기실록산 전체 1에 대해 0.005 내지 0.3이다. 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.15이다. 이 성분이 너무 적으면 본래의 목적인 접착 특성을 얻을 수 없고 너무 많으면 다른 실록산 화합물과 혼화성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 성분 (c)의 분자 내에 적어도 2개 이상의 Si-H 기능기를 갖는 폴리유기하이드로겐실록산은 하기 화학식 5으로 표시되는 것이 특징인 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 제공한다:

화학식 5

상기 화학식 5에 있어서, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ 및 R₇은 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기, 수소 또는 히드록시기이고, R₈ 및 R₉은 에폭시기가 포함된 기능기를 나타내고, l’, m’, n’, o’, p’ 및 q’는 1>l’≥0, 1>m’≥0, 1>n’≥0, 1>o’≥0, 1>p’≥0 및 1>q’≥0을 만족하는 수이다(상기 식에서 l’+m’+n’+o’+p’+q’=1이고 l’+m’+n’+o’>0과 p’+q’≥0을 만족하는 수이다).

Si-H 기능기를 갖는 실리콘 원자의 양은 전체 실리콘 원자의 양에 대해 2 - 30 mol%인 것이 바람직하다. 이보다 양이 많을 경우에는 경화 실리콘의 고유의 특성인 탄성이 저하되고, 이보다 양이 적을 경우에는 알케닐기와 경화반응이 충분하게 일어나지 않아 경도가 저하되게 된다. 조성물 제조에 있어서 전체 알케닐기에 대해 Si-H 기능기를 0.5 내지 4.0 당량으로 혼합하는 것이 일반적이다. 가장 일반적인 비는 알케닐에 대해 1.5배 전후의 Si-H 당량을 사용한다. 그러나 최종 경화물의 용처에 따라 더 넓은 범위에서 사용할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 성분 (d)의 상기 귀금속 수소화규소첨가 촉매는 (1)백금블랙, (2) 할론겐화 백금(PtCl₄, H₂PtCl₄ 6H₂O, NaPtCl4H₂O, K₂PtCl₆, KHPtCl₆), (3) 백금과 올레핀, 알코올, 에테르, 알데히드, 케톤 또는 비닐실록산 간의 착물, (4) 비스(감마-피콜린)-백금 디클로라이드, (5) 트리메틸렌디피리딘-백금 디클로라이드, (6) 디시클로펜타디엔-백금 디클로라이드, (7) 시클로옥타디엔-백금 디클로라이드, (8) 시클로펜타디엔-백금 디클로라이드, (9) 비스(알키닐)비스(트리페닐포스핀)-백금 착물 또는 (10) 비스(알키닐)(시클로옥타디엔)-백금 착물인 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 제공한다.

귀금속 수소화규소첨가 촉매(성분 d)의 경우 알케닐기와 Si-H 기능기가 부가 경화 반응을 촉진시키는 촉매면 특별히 한정하지는 않는다. 예를 들어 설명하면 백금계, 팔라듐계 및 로듐계 촉매를 들 수 있다. 이들 중 특히 백금계 촉매가 바람직하다. 백금계 촉매로는 백금블랙, 할론겐화 백금(PtCl₄, H₂PtCl₄ 6H₂O, NaPtCl4H₂O, K₂PtCl₆, KHPtCl₆), 백금과 올레핀, 알코올, 에테르, 알데히드, 케톤 또는 비닐실록산 착물, 비스(감마-피콜린)-백금 디클로라이드, 트리메틸렌디피리딘-백금 디클로라이드, 디시클로펜타디엔-백금 디클로라이드, 시클로옥타디엔-백금 디클로라이드, 시클로펜타디엔-백금 디클로라이드, 비스(알키닐)비스(트리페닐포스핀)-백금 착물 및 비스(알키닐)(시클로옥타디엔)-백금 착물 등을 들 수 있다. 백금계 촉매는 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 사용량은 전체 폴리유기실록산 화합물에 대해 금속당량으로 1 - 1000 ppm이 일반적이며, 더욱 바람직하게는 5 - 500 ppm이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 환형 실록산의 경우 하기 화학식 6로 표시되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 제공한다:

화학식 6

상기 화학식 6에 있어서, R₁과 R₂는 각각 독립적으로 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 수소를 나타내고, n=1-8인 정수이다. 화학식 6로 표시되는 화합물의 경우 알케닐기, 아릴기 또는 하이드로기의 당량이 용이하며, 점도 조절제로도 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 반도체 장치용 다이 본딩 조성물에 첨가제 및 유기 또는 무기 충진재를 추가적으로 포함하고, 상기 첨가제는 환형 실록산, 분자 내에 Si-H 기능기를 갖는 환형 실록산, 커플링 시약 또는 경화성 가사시간 조절제이고, 유기 충진제는 폴리유기실록산, 폴리스티렌 또는 폴리아크릴레이트이고, 무기 충진제는 천연실리카, 합성실리카, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 디옥사이드 또는 장석인 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물을 제공한다.

상기 첨가제로는 분자 내에 알케닐이기를 갖는 환형 실록산, 분자 내에 Si-H 기능기를 갖는 환형 실록산, 커플링제 및 경화성 가사시간 조절제 등을 들 수 있다. 첨가제는 경우에 따라 사용하지 않을 수도 있다.

접착력을 향상시키기 위해 커플링 시약을 사용할 수도 있다. 커플링 시약의 주요 특징은 에폭시기, 알케닐기, 하이드로기 또는 알콕시기를 1종 이상 포함하고 있다. 일반적인 커플링 시약는 바이닐 트리알콕시실레인, 알릴 트리알콕시실레인, 3-글리시독시프로필 트리알콕시실레인, 3-메타크릴옥시프로필 트리알콕시실레인 및 하기 구조식과 같다.

화학식 7

화학식 8

화학식 9

화학식 10

화학식 11

화학식 12

화학식 13

상기 화학식 9 또는 10에서 a와 b는 1이상의 정수이다.

상기 성분 (e)의 유기 또는 무기 충진제는 평균 입자크기가 0.01 내지 100 um이면 특별히 한정되지는 않는다. 통상적으로는 0.1 내지 30 um의 입자크기를 갖는 충진제를 사용한다. 충진제는 많이 사용할수록 경화물의 열팽창계수를 줄일 수 있는 장점이 있는 반면에 점도가 상승하거나 충진제가 경화물 내에서 고르게 분표하지 않는 단점이 있다. 충진제는 사용전에 110℃ 이상에서 건조하여 사용하는 것이 일반적이다. 수분이 1%이상 함유된 경우에는 조성물의 경화속도 또는 경화정도를 저하시킬 수 있다. 유기 충진제를 예를 들면, 폴리유기실록산, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트 등을 들 수 있다. 무기 충진제는 천연실리카, 합성실리카, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 디옥사이드, 장석 등을 들 수 있다. 통상적으로 실리카는 표면을 유기규소 화합물로 처리하는 것이 유리하다. 유기규소 화합물로는 메틸트리클로로실란, 트리메틸모노클로로실란 또는 헥사메틸디실라잔 등을 들 수 있다. 무기 충진제는 구형을 사용하는 것이 점도 및 분산안정화에 유리하다. 조성물의 틱소트로피를 조절하기 위해 발연실리카를 사용할 수도 있다. 발연실리카는 친수성보다 친유성을 갖고 표면적이 50~400 m²/g인 충진제를 말한다. 유기 또는 무기 충진제의 사용량은 조성물 총 100 중량부에 대해 5 내지 40 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 충진제가 이보다 적을 경우에는 충진제 고유의 특성이 저하되고 이보다 많이 사용한 경우에는 분산과 접착력이 저하되는 단점이 있다.

상기 설명한 재료들을 이용하여 조제한 반도체 장치용 조성물은 다이 본딩 재료로 사용되기 위해서는 금속이물질과 입자성 이물질에 의한 오염을 최소화시켜야 한다. 상기 조성물 조제는 각 성분들을 교반기에 넣고 혼합물이 균일하게 혼합되어 점도변화가 없을 때까지 교반해 준다. 점도가 일정하게 유지되면 조성물을 여과한 후 알맞은 용기에 포장하여 저온에서 보관한다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(a) 본 발명의 반도체 장치용 다이 본딩 조성물은 패키징 공정에서 반도체 칩과 기판을 부착시키는데 사용하는 접착재료로 이용가능하다.

(b) 본 발명의 조성물은 뛰어난 절연특성 및 내흡습성이 우수하며, 종래의 에폭시 화합물을 이용할 때 보다 기판과의 접착력이 매우 뛰어난 특징을 가지고 있다.

(c) 본 발명의 조성물을 이용하는 경우, 에폭시 경화물의 종류나 제조 공정에 관계없이 우수한 접착력을 가지며, 종래의 과다한 커플링 시약을 이용하는 경우의 제품의 보관 안정성 및 점도조절이 용이하지 않은 단점을 극복할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

실시예 1

① Detach 접착력

250 메쉬 스텐실(티이피)로 접착제를 프린팅하여 플라스틱 기질에 도포한 후 도포된 페이스트 위에 6.13 x 6.13 mm² 사이즈의 실리콘 미러 칩을 올려놓고 헤드 및 스테이지의 온도를 195℃로 고정된 열 압착기에 5초간 4 kg의 힘으로 열 압착하여 칩을 부착 한 다음 칩을 떼어낼 때 기질의 SR(Solder resistor)잉크가 떨어지는지 여부를 측정하였다.

② 고온 접착력

250 메쉬 스텐실로 접착제를 프린팅하여 플라스틱 기질에 도포한 후도포된 페이스트 위에 프린팅하여 플라스틱 기질에 도포한 후 사이즈의 실리콘 미러 칩을 올려놓고 헤드 및 스테이지의 온도를 195℃로 고정된 열 압착기에 5초간 4kg의 힘으로 열 압착하여 칩을 부착 한 다음 175℃ 1 시간 동안 후경화 하여 Dage 4000 Die shear tester(Dage사)로 260℃에서 접착력을 측정하였다.

③ 흡습율

고온 흡습에 의한 신뢰성을 평가하기 위하여 85℃/85 RH% 챔버(제이오텍)에 두께 1 mm의 시편을 넣고 포화상태의 흡습율을 측정하였다.

④ 경도

150℃에서 5분간 열압착하여 2 mm두께의 시트를 제조한 뒤 175℃에서 1시간 경화한다. 경화된 2 mm두께의 시편을 2장을 겹쳐쌓은 후 Shore A 경도계(테크라)를 이용하여 측정하였다.

⑤ 인장강도 및 신율

150℃에서 5분간 열압착하여 2 mm두께의 시트를 제조한 뒤 175℃에서 1시간 경화하였다.

경화된 2 mm두께의 길이 10 mm, 너비 5 mm로 잘라 시편을 제조한 다음 UTM 장비(경도정밀)로 500 mm/분의 속도로 당겨 인장강도 및 신율을 측정하였다.

실험 방법

합성예 1

Me₃SiO_1/2, Me₂ViSiO_1/2및 SiO₂로 구성되어 있고 비닐기(Vi)함량이 0.1몰/100g인 폴리유기실록산이 톨루엔에 50%용액으로 녹아있는 용액 100g을 플라스크에 넣고, 양말단에 비닐기로 처리되어 있고 점도가 30cPs인 폴리디메틸실록산을 17g 첨가하여 교반해 주었다. 이 반응기를 진공하에서 서서히 승온시켜 톨루엔을 완전히 제거해 주었다. 남은 여액은 폴리유기실록산 혼합물로 레진 A라 명명하였다.

합성예 2

교반기가 설치된 플라스크에 용매인 2-프로판올을 넣고 5% 테트라메틸암모늄 하이드록시드를 반응물인 실란 화합물(Aldrich)에 대해 3몰% 부가하고 교반시켰다. 실란 화합물을 같은 양의 2-프로판올로 희석한 후 상온에서 1시간 동안 플라스크에 적하하였다. 적하가 끝난 후 용매로 사용한 2-프로판올은 감압 하에서 제거하였다. 플라스크에 남은 폴리유기실록산 화합물은 톨루엔으로 녹인 후 분별 깔대기에서 탈 이온수로 중화가 될 때까지 최소 3번 이상 세척해 주었다. 유기층을 수용액층에서 분리한 후 감압하에서 톨루엔을 완전히 제거한 후 남은 폴리유기실록산을 레진 B라 명명하였다.

실시예 2

플랜너타리 혼합기(대화테크)에 합성한 실록산 폴리머를 넣은 후 두 폴리머(100 g)가 혼합될 수 있도록 충분히 교반하였다. 이 혼합기에 폴리하이드로겐디메틸실록산 5 g(하이드로겐 함유량: 0.7 몰/100 g, 점도: 40 cPs), 구형실리카 20 g (평균직경: 1 um), 가사시간 조절제인 에티닐 사이클로헥산올(TCI) 1.5 g, 1,3-디메틸-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 백금 착체(Aldrich)를 1,3-디에테닐-1,1,3,3-테트라메틸실록산(Aldrich)에 희석시킨 백금촉매 용액(Gelest)(백금함량 4%) 0.35 g 및 접착보조제인 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(Gelest) 3 g을 투입한 후 5 시간 동안 교반하였다. 이 조성물을 여과기에서 이물질을 제거한 후 용기에 넣어 저온에서 보관하였다. 보관된 조성물은 사용 전에 상온에서 충분한 시간 동안 점도를 안정시킨 후 사용하였다.

-	실험 1	실험 2	실험 3	실험 4	실험 5
Resin A	50 g	70 g	80 g	90 g	100 g
Resin B	50 g	30 g	20 g	10 g	-
Detach접착력	100%	100%	50%	25%	0%
접착력	17.5 kg	17.4 kg	16.2 kg	16.3 kg	15.5 kg
흡습율	0.15%	0.15%	0.16%	0.16%	0.16%
경도	65	63	60	55	50
인장강도	900 psi	880 psi	750 psi	600 psi	550 psi
신율	180	175	160	160	150

Claims

다음을 포함하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물:
(a) 분자 내에 적어도 2개 이상의 알케닐이기를 갖는 폴리유기실록산;
(b) 분자 내에 적어도 2개 이상의 알케닐이기와 적어도 2개 이상의 에폭시기를 갖는 폴리유기실록산;
(c) 분자 내에 적어도 2개 이상의 Si-H 기능기를 가진 폴리유기하이드로겐실록산;
(d) 귀금속 수소화규소첨가 촉매; 및
(e) 유기 또는 무기 충진제
제 1 항에 있어서, 상기 2개 이상의 알케닐이기를 갖는 폴리유기실록산 상기 성분 (a)의 경우 하기 화학식 1로 표시되는 것이 특징인 반도체 장치용 다이 본딩 조성물
화학식 1

상기 화학식 1에 있어서, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅ 및 R₆은 각각 독립적으로 알킬, 알케닐, 아릴, 알릴 또는 히드록시기이고, l, m, n 및 o는 1>l≥0, 1>m≥0, 1>n≥0 및 1>o≥0을 만족하는 수이다(상기 식에서 l+m+n+o=1이고 n+o≥0을 만족하는 수이다).
제 1 항에 있어서, 상기 성분 (b)의 분자 내에 적어도 2개 이상의 알케닐이기와 적어도 2개 이상의 에폭시기를 갖는 폴리유기실록산은 하기 화학식 2로 표시되는 것이 특징인 반도체 장치용 다이 본딩 조성물
화학식 2

상기 화학식 2에 있어서, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ 및 R₇은 각각 독립적으로 알킬, 알케닐, 아릴, 알릴 또는 히드록시기이고, R₈ 및 R₉은 에폭시기가 포함된 기능기를 나타내고, l, m, n, o, p 및 q는 각각 1>l≥0, 1>m≥0, 1>n≥0, 1>o≥0, 1>p≥0 및 1>q≥0을 만족하는 수이다(상기 식에서, l+m+n+o+p+q=1이고 l+m+n+o>0과 p+q>0을 만족하는 수이다).
제 1 항에 있어서, 상기 에폭시기 R₈ 및 R₉는 하기 화합물 1 또는 화합물 2를 단량체로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물.
화학식 3

화학식 4
제 1 항에 있어서, 상기 성분 (c)의 분자 내에 적어도 2개 이상의 Si-H 기능기를 가진 폴리유기하이드로겐실록산은 하기 화학식 5으로 표시되는 것이 특징인 반도체 장치용 다이 본딩 조성물
화학식 5

상기 화학식 5에 있어서, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ 및 R₇은 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기, 하이드로기 또는 히드록시기이고, R₈ 및 R₉은 에폭시기가 포함된 기능기를 나타내고, l’, m’, n’, o’, p’ 및 q’는 1>l’≥0, 1>m’≥0, 1>n’≥0, 1>o’≥0, 1>p’≥0 및 1>q’≥0을 만족하는 수이다(상기 식에서 l’+m’+n’+o’+p’+q’=1이고 l’+m’+n’+o’>0과 p’+q’≥0을 만족하는 수이다).
제 1 항에 있어서, 상기 성분 (d)의 상기 귀금속 수소화규소첨가 촉매는 (1)백금블랙, (2) 할론겐화 백금(PtCl₄, H₂PtCl₄ 6H₂O, NaPtCl4H₂O, K₂PtCl₆, KHPtCl₆), (3) 백금과 올레핀, 알코올, 에테르, 알데히드, 케톤 또는 비닐실록산 간의 착물, (4) 비스(감마-피콜린)-백금 디클로라이드, (5) 트리메틸렌디피리딘-백금 디클로라이드, (6) 디시클로펜타디엔-백금 디클로라이드, (7) 시클로옥타디엔-백금 디클로라이드, (8) 시클로펜타디엔-백금 디클로라이드, (9) 비스(알키닐)비스(트리페닐포스핀)-백금 착물 또는 (10) 비스(알키닐)(시클로옥타디엔)-백금 착물인 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 반도체 장치용 다이 본딩 조성물에 첨가제 및 유기 또는 무기 충진재를 추가적으로 포함하고, 상기 첨가제는 환형 실록산, 분자 내에 Si-H 기능기를 갖는 환형 실록산, 커플링 시약 또는 경화성 가사시간 조절제이고, 유기 충진제는 폴리유기실록산, 폴리스티렌 또는 폴리아크릴레이트이고, 무기 충진제는 천연실리카, 합성실리카, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 디옥사이드 또는 장석인 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물.
제 7 항에 있어서, 상기 환형 실록산의 경우 하기 화학식 6로 표시되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물
화학식 6

상기 화학식 6에 있어서, R₁과 R₂는 각각 독립적으로 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 수소를 나타내고, n=1-8인 정수이다.
제 7 항에 있어서, 상기 커플링 시약은 하기 화학식 9 또는 화학식 10인 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물
화학식 9

화학식 10

상기 화학식 9 또는 화학식 10에서 a와 b는 1이상의 정수이다.
제 7 항에 있어서, 상기 경화성 가사시간 조절제는 아세틸렌성 알코올, 사이클로알케닐실록산, 트리아졸포스핀, 머캅토 유도체, 아민 유도체, 히드라진 유도체, 퓨마레이트 유도체, 말레이트 유도체인 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 다이 본딩 조성물.