KR101832450B1 - 반도체용 접착 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판의 배선이나 반도체 칩에 부설된 와이어 등의 요철을 보다 용이하게 매립할 수 있으면서도, 다양한 절단 방법에 큰 제한 없이 적용되어 우수한 분단성을 구현하여 반도체 패키지 공정의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있는 특정 물성을 갖는 반도체용 접착 필름에 관한 것이다.

Description

반도체용 접착 필름{ADHESIVE FILM FOR SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체 기판의 배선이나 반도체 칩에 부설된 와이어 등의 요철을 보다 용이하게 매립할 수 있으면서도, 다양한 절단 방법에 큰 제한 없이 적용되어 우수한 분단성을 구현하여 반도체 패키지 공정의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있는 반도체용 접착 필름에 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 스택 패키지 방법이 점차로 증가하고 있다.
이러한 다단 스택의 구조에서 하부 칩과 기재를 전기적으로 연결하는 하부 본딩 와이어(bonding wire)가 위치할 공간을 확보하기 위해서, 하부 칩과 상부 칩 사이의 계면에 공간 확보용 스페이서를 도입하고 있다. 이러한 공간 확보용 스페이서를 도입한 경우, 패키지의 전체 두께가 두꺼워지고 또한 스페이서를 붙이는 별도의 공정이 추가되는 취약점이 수반된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 스페이서 대신에 고온에서 저점도인 접착제를 사용하여 와이어 등의 요철을 메우는 방법 등이 사용되고 있다. 그러나, 낮은 점도를 갖는 접착제는 높은 탄성을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 높은 파단 신율을 갖는 한계가 있었다. 그리고, 접착제 자체의 탄성이 낮아지면, 웨이퍼를 절단할 때 발생하는 열로 인하여 접착제가 연화되어 접착제의 일부에서 버(burr)가 발생하며, 이에 따라 웨이퍼를 오염시키거나 하부의 지지 필름의 점착제와 혼용되어 추후 픽업 효율이 저하를 가져오는 원인이 될 수 있다.
또한, 최근 반도체 칩의 두께가 얇아짐에 따라 기존의 블레이드 절삭 과정에서 칩이 손상되어 수율이 저하되는 문제가 있는데, 이를 해결하기 위하여 블레이드로 우선 반도체 칩을 절삭한 후 연마하는 제조 과정이 제시되고 있다. 이러한 제조 과정에 적용되기 위해서는 접착제는 저온에서 익스펜딩 과정을 통하여 분단이 가능하여야 한다.
그러나, 낮은 연성을 갖는 접착제들은 저온에서 분단하기 용이하기 않을 뿐만 아니라, 이러한 접착제들은 절단 후 실온에서 방치시 낮은 연성으로 인하여 다시 재점착되어 결과적으로 반도체 칩의 제조 수율을 저하시키는 원인이 되고 있다.
본 발명은, 반도체 기판의 배선이나 반도체 칩에 부설된 와이어 등의 요철을 보다 용이하게 매립할 수 있으면서도, 다양한 절단 방법에 큰 제한 없이 적용되어 우수한 분단성을 구현하여 반도체 패키지 공정의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있는 반도체용 접착 필름을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상인 반도체용 접착 필름이 제공된다.
상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용될 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제 및 액상 에폭시 수지를 포함한 연속상 기재; 및 상기 연속상 기재에 분산된 고상 에폭시 수지;를 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6, 또는 1.7 내지 2.5, 또는 1.75 내지 2.4, 또는 1.8 내지 2.3일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상, 또는 0.300 내지 0.600일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 상온에서 인장율이 500% 이하인, 반도체용 접착 필름이 제공될 수 있다.
상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용될 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제 및 액상 에폭시 수지를 포함한 연속상 기재; 및 상기 연속상 기재에 분산된 고상 에폭시 수지;를 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6, 또는 1.7 내지 2.5, 또는 1.75 내지 2.4, 또는 1.8 내지 2.3일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상, 또는 0.300 내지 0.600일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상이고, 상온에서 인장율이 500% 이하인, 반도체용 접착 필름이 제공된다.
상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용될 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제 및 액상 에폭시 수지를 포함한 연속상 기재; 및 상기 연속상 기재에 분산된 고상 에폭시 수지;를 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6, 또는 1.7 내지 2.5, 또는 1.75 내지 2.4, 또는 1.8 내지 2.3일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상, 또는 0.300 내지 0.600일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상이고, 상온에서 인장율이 500% 이하인, 반도체용 접착 필름이 제공된다.
상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제 및 액상 에폭시 수지를 포함한 연속상 기재; 및 상기 연속상 기재에 분산된 고상 에폭시 수지;를 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6, 또는 1.7 내지 2.5, 또는 1.75 내지 2.4, 또는 1.8 내지 2.3일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상, 또는 0.300 내지 0.600일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
한편, 상술한 반도체용 접착 필름에 포함되는 액상 에폭시 수지는 25℃에서 500 mPa·s 내지 20,000 mPa·s의 점도를 가질 수 있다.
상기 액상 에폭시 수지는 100 내지 1,000의 에폭시 당량을 가질 수 있다.
상기 페놀 수지는 80 g/eq 내지 400 g/eq의 수산기 당량 및 70℃ 내지 160℃의 연화점을 가질 수 있다.
상기 페놀 수지는 100 g/eq 내지 178 g/eq의 수산기 당량을 가질 수 있다.
상기 페놀 수지는 100 ℃ 초과 160℃ 이하의 연화점, 또는 105℃ 내지 150℃의 연화점을 가질 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 0.5 내지 1.5일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에 포함되는 고상 에폭시 수지는 바이페닐계 에폭시 수지, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 및 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지를 포함할 수 있다.
상기 고상 에폭시 수지는 100 내지 1,000의 평균 에폭시 당량을 가질 수 있다.
상기 고상 에폭시 수지의 연화점은 50℃ 내지 120℃일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에 포함되는 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.
상기 (메타)아크릴레이트계 수지는 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 포함하고 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지일 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트계 수지는 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위 0.1중량% 내지 10중량%를 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에 포함되는 경화제는 아민계 경화제, 및 산무수물계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 지르코늄, 안티몬, 비스무스, 마그네슘 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함한 금속 산화물; 다공성 실리케이트; 다공성 알루미노 실리케이트; 또는 제올라이트;를 포함하는 이온 포착제를 더 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 인계 화합물, 붕소계 화합물 및 인-붕소계 화합물 및 이미다졸계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 경화 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 커플링제 및 무기 충진제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 다이 본딩 필름일 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 기재 필름; 상기 기재 필름 상에 형성되는 점착층; 및 상기 점착층상에 형성되는 상기 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층;을 포함한 다이싱 다이본딩 필름이 제공된다.
상기 기재 필름은 10 ㎛내지 200 ㎛의 두께를 갖고, 상기 점착층은 1 ㎛ 내지 600 ㎛, 또는 3 ㎛ 내지 500 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 갖고, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 상기 다이싱 다이본딩 필름; 및 상기 다이싱 다이본딩 필름의 적어도 일면에 적층된 웨이퍼;를 포함하는 반도체 웨이퍼를 완전 분단 또는 분단 가능하게 부분 처리하는 전처리 단계; 상기 전처리한 반도체 웨이퍼의 기재 필름에 자외선을 조사하고, 상기 반도체 웨이퍼의 분단에 의해 분리된 개별 칩들을 픽업하는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 반도체 기판의 배선이나 반도체 칩에 부설된 와이어 등의 요철을 보다 용이하게 매립할 수 있으면서도, 높은 내열성 및 접착력과 함께 향상된 기계적 물성을 구현하며, 또한 다양한 절단 방법에 큰 제한 없이 적용되어 우수한 분단성을 구현하여 반도체 패키지 공정의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있는 반도체용 접착 필름이 제공될 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 고유의 물성으로 인하여 칼날을 이용한 웨이퍼 절단 방법뿐만 아니라 기타 비접촉식 접착제 절단 방법, 예를 들어 DBG(Dicing Before Grinding)에도 적용 가능하며, 또한 상대적으로 낮은 온도에서도 분단성이 우수하여 절단 후 실온에 방치하더라도 재점착 가능성이 낮아서 반도체 제조 공정의 신뢰성 및 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 다양한 반도체 패키지 제조 방법으로 적용 가능하며, 반도체 팁과 기판이나 하층의 칩 등의 지지 부재와의 접착 공정에서 높은 신뢰성을 확보하게 하며, 반도체 패키지에서 반도체 팁을 실장시 요구되는 내열성, 내습성 및 절연성을 확보하면서 우수한 작업성을 구현할 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 향상된 탄성 및 높은 기계적 물성을 확보하여, 이를 포함하는 다이싱 다이본딩 필름 및 상기 다이싱 다이본딩 필름을 이용한 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법에서는 버(burr)의 발생을 방지할 수 있으며 다이싱 과정에서 픽업 효율이 보다 높일 수 있으며 저온 및 고온에서의 높은 분단성을 확보할 수 있다.
발명의 구체적인 구현예의 반도체용 접착 필름에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상인 반도체용 접착 필름이 제공된다.
이전에 반도체용 접착 필름의 매립성 등을 고려하여 연화점이 낮은 성분들을 첨가하여 용융 점도를 낮추는 방법이 고려되었으나, 이러한 경우에는 높은 탄성을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 높은 파단 신율을 갖는 한계가 있었다.
이에, 본 발명자들은 상기 특정의 물성을 갖는 반도체용 접착 필름이 반도체 기판의 배선이나 반도체 칩에 부설된 와이어 등의 요철을 보다 용이하게 매립할 수 있으면서도, 다양한 절단 방법에 큰 제한 없이 적용되어 우수한 분단성을 구현하여 반도체 패키지 공정의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름을 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상, 또는 50 MPa 내지 300 MPa 이기 ‹š문에, 상기 구현예의 접착 필름은 칼날을 이용한 웨이퍼 절단 방법뿐만 아니라 기타 비접촉식 접착제 절단 방법, 예를 들어 DBG(Dicing Before Grinding)에도 용이하게 적용되어 낮은 온도에서도 우수한 분단성을 가질 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름을 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 미만이면, 저온에서 익스펜딩(expending)을 수행하더라고 분단성이 충분하지 않을 수 있으며, 상온에서 정치하였을 경우 재점착되는 문제점을 가질 수 있으며, 상기 접착 필름이 결합된 웨이퍼를 절단할 때 발생하는 열로 인하여 접착제가 연화되어 접착 필름에 버(burr)가 발생할 수 있으며, 이에 따라 반도체 칩의 회면을 오염시킬 수 있다.
아울러, 상기 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 갖는데, 상기 접착 필름이 110℃ 내외의 온도 범위에서 상대적으로 낮은 점도를 가짐에 따라서 보다 우수한 접착력과 반도체에 최적화된 유동 특성을 가질 수 있으며, 또한 다이 어태치 과정과 경화초기 계면에서의 보이드 제거에 유리한 작용을 할 수 있으며, 다이 어태치 이후 본딩 와이어(Bonding Wire)의 주변 공간으로의 침투(Penetration)가 접착 필름의 형태나 물성에 큰 영향을 미치지 않고 원활하게 이루질 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가짐에 따라서, 반도체 제조 과정에서 적용되는 고온 조건에 장시간 노출되어도 보이드(void)가 실질적으로 발생하지 않을 수 있으며, 또한 다이싱 다이본딩 필름 등으로 적용되는 경우 충분한 고온 전단력을 확보하여 우수한 분단성을 확보할 수 있다.
상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 접착 필름은 다이 본딩 필름 또는 다이싱 다이 본딩 필름 등의 형태로 가공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 구현예의 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상인 조건을 만족하는 경우, 상술한 고유의 효과를 구현할 수 있으며, 그 구체적인 구성 성분들이 크게 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제 및 액상 에폭시 수지를 포함한 연속상 기재; 및 상기 연속상 기재에 분산된 고상 에폭시 수지;를 포함할 수 있다.
상기 액상 에폭시 수지는 상기 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지 및 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있으며, 상기 구현예의 반도체용 접착 필름이 낮은 점도를 가지면서도 높은 파단 강도 및 낮은 파단 신율을 가질 수 있도록 한다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6, 또는 1.7 내지 2.5, 또는 1.75 내지 2.4, 또는 1.8 내지 2.3일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지에 비하여 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지를 상술한 범위로 포함함에 따라서, 상기 반도체용 접착 필름이 고온에서 낮은 점도를 가지면서도 높은 탄성, 우수한 기계적 물성 및 높은 접착력을 구현할 수 있다. 이전에 알려진 반도체용 접착 필름은 열가소성 수지 대비 에폭시 수지 함량을 상대적으로 작게 사용하는 등의 이유로 인하여 상술한 구현예의 반도체용 접착 필름이 갖는 고유의 특성을 구현할 수 없었다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 상술한 범위보다 낮은 경우, 상기 반도체용 접착 필름이 고온에서 높은 점도를 나타내거나 또는 낮은 파단 강도 및 높은 파단 신율을 나타낼 수 있으며, 또한 고온 전단력 또한 낮아져서 분단성이 충분히 확보되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 2.6을 초과하는 경우, 상온에서 상기 반도체용 접착 필름을 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 매우 높아지거나, 또는 상기 접착 필름이 갖는 상온에서의 인장율은 매우 크게 낮아져서 작업성을 크게 저해할 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 2.6을 초과하는 경우, 상기 반도체용 접착 필름이 경화 과정에서 점도의 상승 속도가 크게 높아져서 필름 내의 보이드 제거가 어려울 수 있으며, 이는 반도체 패키지의 신뢰성을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다.
한편, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상, 또는 0.300 내지 0.600일 수 있다.
상기 페놀 수지는 상기 액상 에폭시 수지 및 상기 -10℃ 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있는데, 이때 상기 페놀 수지는 상기 접착 성분의 기재 중 일정 수준 이상의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 미만이면, 상기 반도체용 접착 필름에 충분한 경화도를 부여하지 못하여 내열성이 낮아질 수 있고, 상기 접착 필름을 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 매우 낮아지면서도 상기 접착 필름이 갖는 상온에서의 인장율은 매우 크게 상승하게 되며, 또한 상기 접착 필름을 이용하여 제조된 다이싱 다이본딩 필름에서는 다이싱 과정을 통하여 burr가 과량으로 발생하고 고온 전단력 또한 낮아져서 분단성이 충분히 확보되지 않을 수 있다.
한편, 상기 상기 반도체용 접착 필름에 포함되는 경화제는 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함할 수 있다. 상기 페놀 수지는 70℃ 이상, 또는 80℃이상, 70℃ 내지 160℃ 또는 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하, 또는 105℃ 내지 150℃의 연화점을 가질 수 있다.
상기 구현예의 상기 반도체용 접착 필름은 상대적으로 높은 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함할 수 있으며, 이와 같이 70℃ 이상, 또는 80℃이상, 70℃ 내지 160℃ 또는 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하, 또는 105℃ 내지 150℃의 연화점을 갖는 페놀 수지는 상기 액상 에폭시 수지 및 상기 -10℃ 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있으며, 상기 상기 반도체용 접착 필름이 상온에서 보다 높은 인장 모듈러스와 우수한 접착력을 갖도록 하고 반도체에 최적화된 유동 특성을 갖도록 한다.
이에 반하여, 상기 페놀 수지의 연화점이 상술한 범위 미만인 경우, 상기 상기 반도체용 접착 필름이 갖는 상온에서의 인장 모듈러스가 낮아지거나 상온 인장율이 크게 증가할 수 있으며, 또한 상기 상기 반도체용 접착 필름이 갖는 용융 점도가 감소하거나 또는 모듈러스가 낮아지며, 이에 따라 다이싱 과정에서 발생하는 열에 의해 버(burr)가 보다 많이 발생하거나 분단성이나 픽업 효율이 저하될 수 있다. 또한 상기 접착 필름을 결합하는 과정이나 상기 접착 필름이 고온 조건에 장시간 노출되는 경우에 흘러내림(bleed out)이 다수 발생할 수 있다.
또한, 상기 페놀 수지는 상기 페놀 수지는 80 g/eq 내지 400 g/eq의 수산기 당량, 또는 90 g/eq 내지 250 g/eq의 수산기 당량, 또는 또는 100 g/eq 내지 178 g/eq의 수산기 당량, 또는 210 내지 240g/eq 수산기 당량을 가질 수 있다. 상기 페놀 수지가 상술한 수산기 당량 범위를 가짐에 따라서, 짧은 경화시간에서도 경화도를 높일 수 있으며, 이에 따라 상기 상기 반도체용 접착 필름이 상온에서 보다 높은 인장 모듈러스와 우수한 접착력의 특성을 부여할 수 있다.
상기 구현예의 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 0.5 내지 1.5일 수 있다.
상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 너무 높으면, 상기 상기 반도체용 접착 필름의 파단 강도가 크게 증가하게 되고 상온에서의 인장 모듈러스가 낮아질 수 있고 저온 분단 과정에서의 분단성 또는 효율이 저하될 수 있다.
또한, 상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 너무 낮으면, 상온에서 신장시 발생하는 모듈러스가 너무 높아지거나 상온에서의 인장율이 크게 저하되어 최종 제품의 제조 수율이 크게 저하될 수 있으며, 또한 상기 구현예의 상기 반도체용 접착 필름이 웨이퍼에 대하여 충분한 밀착력을 갖지 못하여 제조 공정 중에서 웨이퍼와 접착 필름 간의 들뜸 현상이 발생할 수 있다.
상기 액상 에폭시 수지의 구체적인 종류 및 물성이 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 액상 에폭시 수지는 25℃에서 500 mPa·s 내지 20,000 mPa·s의 점도를 가질 수 있다. 또한, 상기 액상 에폭시 수지는 100 내지 1,000의 에폭시 당량을 가질 수 있다.
한편, 상기 액상 에폭시 수지는 상기 -10℃ 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지 및 페놀 수지를 포함한 경화제와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있으며, 상기 접착 필름이 상대적으로 낮은 점도를 가지면서도 우수한 접착력과 반도체에 최적화된 유동 특성을 부여하여 다이 어태치 과정과 경화초기 계면에서의 보이드 제거에 유리한 작용을 할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지의 예가 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 폴리이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에스테르 이미드, 폴리아미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 페녹시, 반응성 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무, (메타)아크릴레이트계 수지, 이들의 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 2종 이상의 공중합체를 들 수 있다.
구체적으로, 상기 (메타)아크릴레이트계 수지는 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 포함하고 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지일 수 있다.
상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 포함하고 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지를 사용함에 따라서, 상기 상기 반도체용 접착 필름을 극박 웨이퍼의 다단 적층에 사용하는 경우 높은 내충격성을 확보할 수 있으며 반도체 제조 이후 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 에폭시계 작용기는 상기 (메타)아크릴레이트계 수지의 주쇄를 이루는 반복 단위에 1이상 치환될 수 있다.
상기 에폭시계 작용기는 에폭시기 또는 글리시딜기를 포함할 수 있다.
상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 0.1 중량% 내지 10 중량% 포함하는 (메타)아크릴레이트계 수지는 -10℃ 내지 20℃, 또는 -5℃ 내지 15℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 상술한 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지를 사용함에 따라서 상기 상기 반도체용 접착 필름이 충분한 유동성을 가질 수 있으며 최종 제조되는 접착 필름이 높은 접착력을 확보할 수 있고, 상기 상기 반도체용 접착 필름을 박막 필름 등의 형태로 제조하기가 용이하다.
상기 반도체용 접착 필름의 경화도 조절이나 접착 성능 등을 높이기 위해서 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 고상 에폭시의 수지의 구체적인 예로는, 바이페닐계 에폭시 수지, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 및 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 수지를 들 수 있다.
상기 고상 에폭시 수지의 연화점은 50℃ 내지 120℃일 수 있다. 상기 고상에폭시 수지의 연화점이 너무 낮으면 상기 반도체용 접착 필름의 점착력이 높아져서 다이싱 후 칩 픽업성이 저하될 수 있으며, 상기 고상 에폭시 수지의 연화점이 너무 높으면 상기 반도체용 접착 필름의 유동성이 저하될 수 있고 이의 접착력이 저하될 수 있다.
상기 고상 에폭시 수지는 100 내지 1,000의 에폭시 당량을 가질 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지의 함량이 너무 작으면 상기 수지 조성물의 경화후 모듈러스가 급격히 상승하여 기판과 웨이퍼간의 응력 완화 효과를 기대하기 어렵다. 또한, 상기 열가소성 수지의 함량이 너무 높으면 B-stage 에서 조성물의 점도가 높아져서 다이어태치 과정에서 기판과의 밀착성이 저하되고 경화 과정 중에 보이드 제거가 어려워져 공정 및 최종 제품의 신뢰성이 저하될 수 있다.
상기 페놀 수지를 포함한 경화제의 함량이 너무 작으면 충분한 내열성 확보가 어려울 수 있다. 상기 페놀 수지를 포함한 경화제의 함량이 너무 높으면 경화가 완료되더라도 미반응 상태의 페놀기가 잔류하여 흡습성을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 반도체 패키징 과정에서의 흡습 후 리플로우 과정에서 기판과 접착제 간의 박리 현상을 야기할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 상온에서 인장율이 500% 이하인 반도체용 접착 필름이 제공된다.
이전에 반도체용 접착 필름의 매립성 등을 고려하여 연화점이 낮은 성분들을 첨가하여 용융 점도를 낮추는 방법이 고려되었으나, 이러한 경우에는 높은 탄성을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 높은 파단 신율을 갖는 한계가 있었다.
이에, 본 발명자들은 상기 특정의 물성을 갖는 반도체용 접착 필름이 반도체 기판의 배선이나 반도체 칩에 부설된 와이어 등의 요철을 보다 용이하게 매립할 수 있으면서도, 다양한 절단 방법에 큰 제한 없이 적용되어 우수한 분단성을 구현하여 반도체 패키지 공정의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 갖는데, 상기 접착 필름이 110℃ 내외의 온도 범위에서 상대적으로 낮은 점도를 가짐에 따라서 보다 우수한 접착력과 반도체에 최적화된 유동 특성을 가질 수 있으며, 또한 다이 어태치 과정과 경화초기 계면에서의 보이드 제거에 유리한 작용을 할 수 있으며, 다이 어태치 이후 본딩 와이어(Bonding Wire)의 주변 공간으로의 침투(Penetration)가 접착 필름의 형태나 물성에 큰 영향을 미치지 않고 원활하게 이루질 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가짐에 따라서, 반도체 제조 과정에서 적용되는 고온 조건에 장시간 노출되어도 보이드(void)가 실질적으로 발생하지 않을 수 있으며, 또한 다이싱 다이본딩 필름 등으로 적용되는 경우 충분한 고온 전단력을 확보하여 우수한 분단성을 확보할 수 있다.
아울러, 상기 반도체용 접착 필름은 상온에서 인장율이 500% 이하, 또는 50 내지 500%, 또는 100 내지 400%일 수 있다. 상기 반도체용 접착 필름은 상대적으로 높은 탄성을 가지면서도 낮은 인장율 및 낮은 파단 신율을 나타내어 낮은 온도에서도 우수한 분단성을 가질 수 있으며, 또한 칼날을 이용한 웨이퍼 절단 방법뿐만 아니라 기타 비접촉식 접착제 절단 방법, 예를 들어 DBG(Dicing Before Grinding) 등을 적용하는 경우에도 우수한 분단성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 상기 반도체용 접착 필름이 상온에서 500%를 넘는 인장율을 나타내는 경우, 저온에서 익스펜딩(expending)을 수행하더라고 분단성이 충분하지 않을 수 있으며, 상온에서 정치하였을 경우 재점착되는 문제점을 가질 수 있으며, 상기 접착 필름이 결합된 웨이퍼를 절단할 때 발생하는 열로 인하여 접착제가 연화되어 접착 필름에 버(burr)가 발생할 수 있으며, 이에 따라 반도체 칩의 회면을 오염시킬 수 있다.
상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 접착 필름은 다이 본딩 필름 또는 다이싱 다이 본딩 필름 등의 형태로 가공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 구현예의 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 상온에서 인장율이 500% 이하인 조건을 만족하는 경우, 상술한 고유의 효과를 구현할 수 있으며, 그 구체적인 구성 성분들이 크게 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제 및 액상 에폭시 수지를 포함한 연속상 기재; 및 상기 연속상 기재에 분산된 고상 에폭시 수지;를 포함할 수 있다.
상기 액상 에폭시 수지는 상기 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지 및 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있으며, 상기 구현예의 반도체용 접착 필름이 낮은 점도를 가지면서도 높은 파단 강도 및 낮은 파단 신율을 가질 수 있도록 한다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6, 또는 1.7 내지 2.5, 또는 1.75 내지 2.4, 또는 1.8 내지 2.3일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지에 비하여 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지를 상술한 범위로 포함함에 따라서, 상기 반도체용 접착 필름이 고온에서 낮은 점도를 가지면서도 높은 탄성, 우수한 기계적 물성 및 높은 접착력을 구현할 수 있다. 이전에 알려진 반도체용 접착 필름은 열가소성 수지 대비 에폭시 수지 함량을 상대적으로 작게 사용하는 등의 이유로 인하여 상술한 구현예의 반도체용 접착 필름이 갖는 고유의 특성을 구현할 수 없었다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 상술한 범위보다 낮은 경우, 상기 반도체용 접착 필름이 고온에서 높은 점도를 나타내거나 또는 낮은 파단 강도 및 높은 파단 신율을 나타낼 수 있으며, 또한 고온 전단력 또한 낮아져서 분단성이 충분히 확보되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 2.6을 초과하는 경우, 상온에서 상기 반도체용 접착 필름을 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 매우 높아지거나, 또는 상기 접착 필름이 갖는 상온에서의 인장율은 매우 크게 낮아져서 작업성을 크게 저해할 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 2.6을 초과하는 경우, 상기 반도체용 접착 필름이 경화 과정에서 점도의 상승 속도가 크게 높아져서 필름 내의 보이드 제거가 어려울 수 있으며, 이는 반도체 패키지의 신뢰성을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다.
한편, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상, 또는 0.300 내지 0.600일 수 있다.
상기 페놀 수지는 상기 액상 에폭시 수지 및 상기 -10℃ 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있는데, 이때 상기 페놀 수지는 상기 접착 성분의 기재 중 일정 수준 이상의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 미만이면, 상기 반도체용 접착 필름에 충분한 경화도를 부여하지 못하여 내열성이 낮아질 수 있고, 상기 접착 필름을 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 매우 낮아지면서도 상기 접착 필름이 갖는 상온에서의 인장율은 매우 크게 상승하게 되며, 또한 상기 접착 필름을 이용하여 제조된 다이싱 다이본딩 필름에서는 다이싱 과정을 통하여 burr가 과량으로 발생하고 고온 전단력 또한 낮아져서 분단성이 충분히 확보되지 않을 수 있다.
한편, 상기 상기 반도체용 접착 필름에 포함되는 경화제는 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함할 수 있다. 상기 페놀 수지는 70℃ 이상, 또는 80℃이상, 70℃ 내지 160℃ 또는 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하, 또는 105℃ 내지 150℃의 연화점을 가질 수 있다.
상기 구현예의 상기 반도체용 접착 필름은 상대적으로 높은 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함할 수 있으며, 이와 같이 70℃ 이상, 또는 80℃이상, 70℃ 내지 160℃ 또는 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하, 또는 105℃ 내지 150℃의 연화점을 갖는 페놀 수지는 상기 액상 에폭시 수지 및 상기 -10℃ 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있으며, 상기 상기 반도체용 접착 필름이 상온에서 보다 높은 인장 모듈러스와 우수한 접착력을 갖도록 하고 반도체에 최적화된 유동 특성을 갖도록 한다.
이에 반하여, 상기 페놀 수지의 연화점이 상술한 범위 미만인 경우, 상기 상기 반도체용 접착 필름이 갖는 상온에서의 인장 모듈러스가 낮아지거나 상온 인장율이 크게 증가할 수 있으며, 또한 상기 상기 반도체용 접착 필름이 갖는 용융 점도가 감소하거나 또는 모듈러스가 낮아지며, 이에 따라 다이싱 과정에서 발생하는 열에 의해 버(burr)가 보다 많이 발생하거나 분단성이나 픽업 효율이 저하될 수 있다. 또한 상기 접착 필름을 결합하는 과정이나 상기 접착 필름이 고온 조건에 장시간 노출되는 경우에 흘러내림(bleed out)이 다수 발생할 수 있다.
또한, 상기 페놀 수지는 80 g/eq 내지 400 g/eq의 수산기 당량, 또는 100 g/eq 내지 200 g/eq의 수산기 당량을 가질 수 있다. 상기 페놀 수지가 상술한 수산기 당량 범위를 가짐에 따라서, 짧은 경화시간에서도 경화도를 높일 수 있으며, 이에 따라 상기 상기 반도체용 접착 필름이 상온에서 보다 높은 인장 모듈러스와 우수한 접착력의 특성을 부여할 수 있다.
상기 구현예의 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 0.5 내지 1.5일 수 있다.
상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 너무 높으면, 상기 상기 반도체용 접착 필름의 파단 강도가 크게 증가하게 되고 상온에서의 인장 모듈러스가 낮아질 수 있고 저온 분단 과정에서의 분단성 또는 효율이 저하될 수 있다.
또한, 상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 너무 낮으면, 상온에서 신장시 발생하는 모듈러스가 너무 높아지거나 상온에서의 인장율이 크게 저하되어 최종 제품의 제조 수율이 크게 저하될 수 있으며, 또한 상기 구현예의 상기 반도체용 접착 필름이 웨이퍼에 대하여 충분한 밀착력을 갖지 못하여 제조 공정 중에서 웨이퍼와 접착 필름 간의 들뜸 현상이 발생할 수 있다.
상기 액상 에폭시 수지의 구체적인 종류 및 물성이 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 액상 에폭시 수지는 25℃에서 500 mPa·s 내지 20,000 mPa·s의 점도를 가질 수 있다. 또한, 상기 액상 에폭시 수지는 100 내지 1,000의 에폭시 당량을 가질 수 있다.
한편, 상기 액상 에폭시 수지는 상기 -10℃ 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지 및 페놀 수지를 포함한 경화제와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있으며, 상기 접착 필름이 상대적으로 낮은 점도를 가지면서도 우수한 접착력과 반도체에 최적화된 유동 특성을 부여하여 다이 어태치 과정과 경화초기 계면에서의 보이드 제거에 유리한 작용을 할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지의 예가 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 폴리이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에스테르 이미드, 폴리아미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 페녹시, 반응성 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무, (메타)아크릴레이트계 수지, 이들의 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 2종 이상의 공중합체를 들 수 있다.
구체적으로, 상기 (메타)아크릴레이트계 수지는 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 포함하고 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지일 수 있다.
상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 포함하고 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지를 사용함에 따라서, 상기 상기 반도체용 접착 필름을 극박 웨이퍼의 다단 적층에 사용하는 경우 높은 내충격성을 확보할 수 있으며 반도체 제조 이후 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 에폭시계 작용기는 상기 (메타)아크릴레이트계 수지의 주쇄를 이루는 반복 단위에 1이상 치환될 수 있다.
상기 에폭시계 작용기는 에폭시기 또는 글리시딜기를 포함할 수 있다.
상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 0.1 중량% 내지 10 중량% 포함하는 (메타)아크릴레이트계 수지는 -10℃ 내지 20℃, 또는 -5℃ 내지 15℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 상술한 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지를 사용함에 따라서 상기 상기 반도체용 접착 필름이 충분한 유동성을 가질 수 있으며 최종 제조되는 접착 필름이 높은 접착력을 확보할 수 있고, 상기 상기 반도체용 접착 필름을 박막 필름 등의 형태로 제조하기가 용이하다.
상기 반도체용 접착 필름의 경화도 조절이나 접착 성능 등을 높이기 위해서 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 고상 에폭시의 수지의 구체적인 예로는, 바이페닐계 에폭시 수지, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 및 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 수지를 들 수 있다.
상기 고상 에폭시 수지의 연화점은 50℃ 내지 120℃일 수 있다. 상기 고상에폭시 수지의 연화점이 너무 낮으면 상기 반도체용 접착 필름의 점착력이 높아져서 다이싱 후 칩 픽업성이 저하될 수 있으며, 상기 고상 에폭시 수지의 연화점이 너무 높으면 상기 반도체용 접착 필름의 유동성이 저하될 수 있고 이의 접착력이 저하될 수 있다.
상기 고상 에폭시 수지는 100 내지 1,000의 에폭시 당량을 가질 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지의 함량이 너무 작으면 상기 수지 조성물의 경화후 모듈러스가 급격히 상승하여 기판과 웨이퍼간의 응력 완화 효과를 기대하기 어렵다. 또한, 상기 열가소성 수지의 함량이 너무 높으면 B-stage 에서 조성물의 점도가 높아져서 다이어태치 과정에서 기판과의 밀착성이 저하되고 경화 과정 중에 보이드 제거가 어려워져 공정 및 최종 제품의 신뢰성이 저하될 수 있다.
상기 페놀 수지를 포함한 경화제의 함량이 너무 작으면 충분한 내열성 확보가 어려울 수 있다. 상기 페놀 수지를 포함한 경화제의 함량이 너무 높으면 경화가 완료되더라도 미반응 상태의 페놀기가 잔류하여 흡습성을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 반도체 패키징 과정에서의 흡습 후 리플로우 과정에서 기판과 접착제 간의 박리 현상을 야기할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상이고, 상온에서 인장율이 500% 이하인 반도체용 접착 필름이 제공된다.
이전에 알려진 반도체용 접착 필름들은 높은 탄성과 함께 낮은 판단 신율을 함께 확보하지 못하여, 반도체 패키지 공정에서 충분한 매립성이나 분단성을 구현하지 못하는 한계가 있었다.
이에, 본 발명자들은 상기 특정의 물성을 갖는 반도체용 접착 필름이 반도체 기판의 배선이나 반도체 칩에 부설된 와이어 등의 요철을 보다 용이하게 매립할 수 있으면서도, 다양한 절단 방법에 큰 제한 없이 적용되어 우수한 분단성을 구현하여 반도체 패키지 공정의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름을 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상, 또는 50 MPa 내지 300 MPa 이기 ‹š문에, 상기 구현예의 접착 필름은 칼날을 이용한 웨이퍼 절단 방법뿐만 아니라 기타 비접촉식 접착제 절단 방법, 예를 들어 DBG(Dicing Before Grinding)에도 용이하게 적용되어 낮은 온도에서도 우수한 분단성을 가질 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름을 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 미만이면, 저온에서 익스펜딩(expending)을 수행하더라고 분단성이 충분하지 않을 수 있으며, 상온에서 정치하였을 경우 재점착되는 문제점을 가질 수 있으며, 상기 접착 필름이 결합된 웨이퍼를 절단할 때 발생하는 열로 인하여 접착제가 연화되어 접착 필름에 버(burr)가 발생할 수 있으며, 이에 따라 반도체 칩의 회면을 오염시킬 수 있다.
아울러, 상기 반도체용 접착 필름은 상온에서 인장율이 500% 이하, 또는 50 내지 500%, 또는 100 내지 400%일 수 있다. 상기 반도체용 접착 필름은 상대적으로 높은 탄성을 가지면서도 낮은 인장율 및 낮은 파단 신율을 나타내어 낮은 온도에서도 우수한 분단성을 가질 수 있으며, 또한 칼날을 이용한 웨이퍼 절단 방법뿐만 아니라 기타 비접촉식 접착제 절단 방법, 예를 들어 DBG(Dicing Before Grinding) 등을 적용하는 경우에도 우수한 분단성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 상기 반도체용 접착 필름이 상온에서 500%를 넘는 인장율을 나타내는 경우에도, 저온에서 익스펜딩(expending)을 수행하더라고 분단성이 충분하지 않을 수 있으며, 상온에서 정치하였을 경우 재점착되는 문제점을 가질 수 있으며, 상기 접착 필름이 결합된 웨이퍼를 절단할 때 발생하는 열로 인하여 접착제가 연화되어 접착 필름에 버(burr)가 발생할 수 있으며, 이에 따라 반도체 칩의 회면을 오염시킬 수 있다.
상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 접착 필름은 다이 본딩 필름 또는 다이싱 다이 본딩 필름 등의 형태로 가공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 구현예의 반도체용 접착 필름은 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상이고, 상온에서 인장율이 500% 이하인 조건을 만족하는 경우, 상술한 고유의 효과를 구현할 수 있으며, 그 구체적인 구성 성분들이 크게 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제 및 액상 에폭시 수지를 포함한 연속상 기재; 및 상기 연속상 기재에 분산된 고상 에폭시 수지;를 포함할 수 있다.
상기 액상 에폭시 수지는 상기 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지 및 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있으며, 상기 구현예의 반도체용 접착 필름이 낮은 점도를 가지면서도 높은 파단 강도 및 낮은 파단 신율을 가질 수 있도록 한다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6, 또는 1.7 내지 2.5, 또는 1.75 내지 2.4, 또는 1.8 내지 2.3일 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지에 비하여 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지를 상술한 범위로 포함함에 따라서, 상기 반도체용 접착 필름이 고온에서 낮은 점도를 가지면서도 높은 탄성, 우수한 기계적 물성 및 높은 접착력을 구현할 수 있다. 이전에 알려진 반도체용 접착 필름은 열가소성 수지 대비 에폭시 수지 함량을 상대적으로 작게 사용하는 등의 이유로 인하여 상술한 구현예의 반도체용 접착 필름이 갖는 고유의 특성을 구현할 수 없었다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 상술한 범위보다 낮은 경우, 상기 반도체용 접착 필름이 고온에서 높은 점도를 나타내거나 또는 낮은 파단 강도 및 높은 파단 신율을 나타낼 수 있으며, 또한 고온 전단력 또한 낮아져서 분단성이 충분히 확보되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 2.6을 초과하는 경우, 상온에서 상기 반도체용 접착 필름을 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 매우 높아지거나, 또는 상기 접착 필름이 갖는 상온에서의 인장율은 매우 크게 낮아져서 작업성을 크게 저해할 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 2.6을 초과하는 경우, 상기 반도체용 접착 필름이 경화 과정에서 점도의 상승 속도가 크게 높아져서 필름 내의 보이드 제거가 어려울 수 있으며, 이는 반도체 패키지의 신뢰성을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다.
한편, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상, 또는 0.300 내지 0.600일 수 있다.
상기 페놀 수지는 상기 액상 에폭시 수지 및 상기 -10℃ 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있는데, 이때 상기 페놀 수지는 상기 접착 성분의 기재 중 일정 수준 이상의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 미만이면, 상기 반도체용 접착 필름에 충분한 경화도를 부여하지 못하여 내열성이 낮아질 수 있고, 상기 접착 필름을 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 매우 낮아지면서도 상기 접착 필름이 갖는 상온에서의 인장율은 매우 크게 상승하게 되며, 또한 상기 접착 필름을 이용하여 제조된 다이싱 다이본딩 필름에서는 다이싱 과정을 통하여 burr가 과량으로 발생하고 고온 전단력 또한 낮아져서 분단성이 충분히 확보되지 않을 수 있다.
한편, 상기 상기 반도체용 접착 필름에 포함되는 경화제는 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함할 수 있다. 상기 페놀 수지는 70℃ 이상, 또는 80℃이상, 70℃ 내지 160℃ 또는 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하, 또는 105℃ 내지 150℃의 연화점을 가질 수 있다.
상기 구현예의 상기 반도체용 접착 필름은 상대적으로 높은 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함할 수 있으며, 이와 같이 70℃ 이상, 또는 80℃이상, 70℃ 내지 160℃ 또는 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하, 또는 105℃ 내지 150℃의 연화점을 갖는 페놀 수지는 상기 액상 에폭시 수지 및 상기 -10℃ 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있으며, 상기 상기 반도체용 접착 필름이 상온에서 보다 높은 인장 모듈러스와 우수한 접착력을 갖도록 하고 반도체에 최적화된 유동 특성을 갖도록 한다.
이에 반하여, 상기 페놀 수지의 연화점이 상술한 범위 미만인 경우, 상기 상기 반도체용 접착 필름이 갖는 상온에서의 인장 모듈러스가 낮아지거나 상온 인장율이 크게 증가할 수 있으며, 또한 상기 상기 반도체용 접착 필름이 갖는 용융 점도가 감소하거나 또는 모듈러스가 낮아지며, 이에 따라 다이싱 과정에서 발생하는 열에 의해 버(burr)가 보다 많이 발생하거나 분단성이나 픽업 효율이 저하될 수 있다. 또한 상기 접착 필름을 결합하는 과정이나 상기 접착 필름이 고온 조건에 장시간 노출되는 경우에 흘러내림(bleed out)이 다수 발생할 수 있다.
또한, 상기 페놀 수지는 80 g/eq 내지 400 g/eq의 수산기 당량, 또는 100 g/eq 내지 200 g/eq의 수산기 당량을 가질 수 있다. 상기 페놀 수지가 상술한 수산기 당량 범위를 가짐에 따라서, 짧은 경화시간에서도 경화도를 높일 수 있으며, 이에 따라 상기 상기 반도체용 접착 필름이 상온에서 보다 높은 인장 모듈러스와 우수한 접착력의 특성을 부여할 수 있다.
상기 구현예의 상기 반도체용 접착 필름에서 상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 0.5 내지 1.5일 수 있다.
상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 너무 높으면, 상기 상기 반도체용 접착 필름의 파단 강도가 크게 증가하게 되고 상온에서의 인장 모듈러스가 낮아질 수 있고 저온 분단 과정에서의 분단성 또는 효율이 저하될 수 있다.
또한, 상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 너무 낮으면, 상온에서 신장시 발생하는 모듈러스가 너무 높아지거나 상온에서의 인장율이 크게 저하되어 최종 제품의 제조 수율이 크게 저하될 수 있으며, 또한 상기 구현예의 상기 반도체용 접착 필름이 웨이퍼에 대하여 충분한 밀착력을 갖지 못하여 제조 공정 중에서 웨이퍼와 접착 필름 간의 들뜸 현상이 발생할 수 있다.
상기 액상 에폭시 수지의 구체적인 종류 및 물성이 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 액상 에폭시 수지는 25℃에서 500 mPa·s 내지 20,000 mPa·s의 점도를 가질 수 있다. 또한, 상기 액상 에폭시 수지는 100 내지 1,000의 에폭시 당량을 가질 수 있다.
한편, 상기 액상 에폭시 수지는 상기 -10℃ 내지 30℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지 및 페놀 수지를 포함한 경화제와 함께 접착 성분의 기재(또는 매트릭스)를 형성할 수 있으며, 상기 접착 필름이 상대적으로 낮은 점도를 가지면서도 우수한 접착력과 반도체에 최적화된 유동 특성을 부여하여 다이 어태치 과정과 경화초기 계면에서의 보이드 제거에 유리한 작용을 할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지의 예가 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 폴리이미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에스테르 이미드, 폴리아미드, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 페녹시, 반응성 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무, (메타)아크릴레이트계 수지, 이들의 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 2종 이상의 공중합체를 들 수 있다.
구체적으로, 상기 (메타)아크릴레이트계 수지는 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 포함하고 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지일 수 있다.
상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 포함하고 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지를 사용함에 따라서, 상기 상기 반도체용 접착 필름을 극박 웨이퍼의 다단 적층에 사용하는 경우 높은 내충격성을 확보할 수 있으며 반도체 제조 이후 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 에폭시계 작용기는 상기 (메타)아크릴레이트계 수지의 주쇄를 이루는 반복 단위에 1이상 치환될 수 있다.
상기 에폭시계 작용기는 에폭시기 또는 글리시딜기를 포함할 수 있다.
상기 에폭시계 작용기를 포함한 (메타)아크릴레이트계 반복 단위를 0.1 중량% 내지 10 중량% 포함하는 (메타)아크릴레이트계 수지는 -10℃ 내지 20℃, 또는 -5℃ 내지 15℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 상술한 유리 전이 온도를 갖는 (메타)아크릴레이트계 수지를 사용함에 따라서 상기 상기 반도체용 접착 필름이 충분한 유동성을 가질 수 있으며 최종 제조되는 접착 필름이 높은 접착력을 확보할 수 있고, 상기 상기 반도체용 접착 필름을 박막 필름 등의 형태로 제조하기가 용이하다.
상기 반도체용 접착 필름의 경화도 조절이나 접착 성능 등을 높이기 위해서 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 고상 에폭시의 수지의 구체적인 예로는, 바이페닐계 에폭시 수지, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 4관능성 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 및 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고분자 수지를 들 수 있다.
상기 고상 에폭시 수지의 연화점은 50℃ 내지 120℃일 수 있다. 상기 고상에폭시 수지의 연화점이 너무 낮으면 상기 반도체용 접착 필름의 점착력이 높아져서 다이싱 후 칩 픽업성이 저하될 수 있으며, 상기 고상 에폭시 수지의 연화점이 너무 높으면 상기 반도체용 접착 필름의 유동성이 저하될 수 있고 이의 접착력이 저하될 수 있다.
상기 고상 에폭시 수지는 100 내지 1,000의 에폭시 당량을 가질 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름에서 상기 열가소성 수지의 함량이 너무 작으면 상기 수지 조성물의 경화후 모듈러스가 급격히 상승하여 기판과 웨이퍼간의 응력 완화 효과를 기대하기 어렵다. 또한, 상기 열가소성 수지의 함량이 너무 높으면 B-stage 에서 조성물의 점도가 높아져서 다이어태치 과정에서 기판과의 밀착성이 저하되고 경화 과정 중에 보이드 제거가 어려워져 공정 및 최종 제품의 신뢰성이 저하될 수 있다.
상기 페놀 수지를 포함한 경화제의 함량이 너무 작으면 충분한 내열성 확보가 어려울 수 있다. 상기 페놀 수지를 포함한 경화제의 함량이 너무 높으면 경화가 완료되더라도 미반응 상태의 페놀기가 잔류하여 흡습성을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 반도체 패키징 과정에서의 흡습 후 리플로우 과정에서 기판과 접착제 간의 박리 현상을 야기할 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상이고, 상온에서 인장율이 500% 이하인, 반도체용 접착 필름이 제공될 수 있다.
이전에 알려진 반도체용 접착 필름들은 높은 탄성과 함께 낮은 판단 신율을 함께 확보하지 못하여, 반도체 패키지 공정에서 충분한 매립성이나 분단성을 구현하지 못하는 한계가 있었다.
또한, 이전에 반도체용 접착 필름의 매립성 등을 고려하여 연화점이 낮은 성분들을 첨가하여 용융 점도를 낮추는 방법이 고려되었으나, 이러한 경우에는 높은 탄성을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 높은 파단 신율을 갖는 한계가 있었다.
본 발명자들은 상기 특정의 물성을 갖는 반도체용 접착 필름이 반도체 기판의 배선이나 반도체 칩에 부설된 와이어 등의 요철을 보다 용이하게 매립할 수 있으면서도, 다양한 절단 방법에 큰 제한 없이 적용되어 우수한 분단성을 구현하여 반도체 패키지 공정의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름을 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상, 또는 50 MPa 내지 300 MPa 이기 ‹š문에, 상기 구현예의 접착 필름은 칼날을 이용한 웨이퍼 절단 방법뿐만 아니라 기타 비접촉식 접착제 절단 방법, 예를 들어 DBG(Dicing Before Grinding)에도 용이하게 적용되어 낮은 온도에서도 우수한 분단성을 가질 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름을 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 미만이면, 저온에서 익스펜딩(expending)을 수행하더라고 분단성이 충분하지 않을 수 있으며, 상온에서 정치하였을 경우 재점착되는 문제점을 가질 수 있으며, 상기 접착 필름이 결합된 웨이퍼를 절단할 때 발생하는 열로 인하여 접착제가 연화되어 접착 필름에 버(burr)가 발생할 수 있으며, 이에 따라 반도체 칩의 회면을 오염시킬 수 있다.
아울러, 상기 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 갖는데, 상기 접착 필름이 110℃ 내외의 온도 범위에서 상대적으로 낮은 점도를 가짐에 따라서 보다 우수한 접착력과 반도체에 최적화된 유동 특성을 가질 수 있으며, 또한 다이 어태치 과정과 경화초기 계면에서의 보이드 제거에 유리한 작용을 할 수 있으며, 다이 어태치 이후 본딩 와이어(Bonding Wire)의 침투(Penetration)가 접착 필름의 형태나 물성에 큰 영향을 미치지 않고 원활하게 이루질 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가짐에 따라서, 반도체 제조 과정에서 적용되는 고온 조건에 장시간 노출되어도 보이드(void)가 실질적으로 발생하지 않을 수 있으며, 또한 다이싱 다이본딩 필름 등으로 적용되는 경우 충분한 고온 전단력을 확보하여 우수한 분단성을 확보할 수 있다.
아울러, 상기 반도체용 접착 필름은 상온에서 인장율이 500% 이하, 또는 50 내지 500%, 또는 100 내지 400%일 수 있다. 상기 반도체용 접착 필름은 상대적으로 높은 탄성을 가지면서도 낮은 인장율 및 낮은 파단 신율을 나타내어 낮은 온도에서도 우수한 분단성을 가질 수 있으며, 또한 칼날을 이용한 웨이퍼 절단 방법뿐만 아니라 기타 비접촉식 접착제 절단 방법, 예를 들어 DBG(Dicing Before Grinding) 등을 적용하는 경우에도 우수한 분단성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 상기 반도체용 접착 필름이 상온에서 500%를 넘는 인장율을 나타내는 경우, 저온에서 익스펜딩(expending)을 수행하더라고 분단성이 충분하지 않을 수 있으며, 상온에서 정치하였을 경우 재점착되는 문제점을 가질 수 있으며, 상기 접착 필름이 결합된 웨이퍼를 절단할 때 발생하는 열로 인하여 접착제가 연화되어 접착 필름에 버(burr)가 발생할 수 있으며, 이에 따라 반도체 칩의 회면을 오염시킬 수 있다.
상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 접착 필름은 다이 본딩 필름 또는 다이싱 다이 본딩 필름 등의 형태로 가공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 구현예의 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상이고, 상온에서 인장율이 500% 이하인 조건을 만족하는 경우, 상술한 고유의 효과를 구현할 수 있으며, 그 구체적인 구성 성분들이 크게 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 반도체용 접착 필름은 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지 각각에 대한 구체적인 내용은 상기 구현예들의 반도체용 접착 필름에서 상술한 내용을 모두 포함한다.
상기 반도체용 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
한편, 상술한 구현예들의 반도체용 접착 필름에 각각 포함되는 경화제는 아민계 경화제, 및 산무수물계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 경화제의 사용량은 최종 제조되는 접착 필름의 물성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 상기 에폭시 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 700중량부, 또는 30 내지 300중량부로 사용될 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 경화 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 경화 촉매는 상기 경화제의 작용이나 상기 반도체용 접착 필름의 경화를 촉진 시키는 역할을 하며, 반도체 접착 필름 등의 제조에 사용되는 것으로 알려진 경화 촉매를 큰 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화 촉매로는 인계 화합물, 붕소계 화합물 및 인-붕소계 화합물 및 이미다졸계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 경화 촉매의 사용량은 최종 제조되는 접착 필름의 물성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 상기 액상 및 고상 에폭시 수지, (메타)아크릴레이트계 수지 및 페놀 수지의 총합 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 10중량부로 사용될 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름은 지르코늄, 안티몬, 비스무스, 마그네슘 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함한 금속 산화물; 다공성 실리케이트; 다공성 알루미노 실리케이트; 또는 제올라이트를 포함하는 이온 포착제를 더 포함할 수 있다.
상기 지르코늄, 안티몬, 비스무스, 마그네슘 및 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함한 금속 산화물의 예로는 산화지르코늄, 안티몬의 산화물, 비스무스의 산화물, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 안티몬 비스무스계 산화물, 지르코늄 비스무스계 산화물, 지르코늄 마그네슘계산화물, 마그네슘 알루미늄계 산화물, 안티몬 마그네슘계 산화물, 안티몬 알루미늄계 산화물, 안티몬 지르코늄계 산화물, 지르코늄 알루미늄계 산화물, 비스무스 마그네슘계 산화물, 비스무스 알루미늄계 산화물 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
상기 이온 포착제는 상기 상기 반도체용 접착 필름 내부에 존재하는 금속 이온 또는 할로겐 이온 등을 흡착하는 역할을 할 수 있으며, 이에 따라 상기 접착 필름과 접촉하는 배선의 전기적 신뢰성을 증진시킬 수 있다.
상기 반도체용 접착 필름 중 이온 포착제의 함량이 크게 제한되는 것은 아니나, 전이 금속 이온과의 반응성, 작업성 및 상기 수지 조성물로부터 제조되는 접착 필름 등의 물성을 고려하여 상기 반도체용 접착 필름 중량을 기준으로 0.01 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
한편, 상기 반도체용 접착 필름은 커플링제 및 무기 충진제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 커플링제 및 무기 충진제의 구체적이 예가 한정되는 것은 아니며, 반도체 패키징용 접착제에 사용될 수 있는 것으로 알려진 성분을 큰 제한 없이 사용할 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 기재 필름; 상기 기재 필름 상에 형성되는 점착층; 및 상기 점착층 상에 형성되고, 상술한 구현예들 중 어느 하나의 반도체용 접착 필름을 포함한 접착층;을 포함한 다이싱 다이본딩 필름이 제공될 수 있다.
상기 다이싱 다이본딩 필름의 접착층이 상술한 구현예들 중 어느 하나의 반도체용 접착 필름을 포함함에 따라서, 상기 다이싱 다이본딩 필름은 높은 기계적 물성, 내열성 및 내충격성 등의 우수한 기계적 물성과 높은 접착력을 가질 수 있으며, 낮은 흡습율을 나타내어 수분의 기화에 기화에 따른 웨이퍼와 다이본딩 필름의 박리 현상이나 리플로우 균열 등을 방지할 수 있다.
또한, 상기 다이싱 다이본딩 필름의 접착층이 상술한 구현예들 중 어느 하나의 반도체용 접착 필름을 포함함에 따라서, 상기 특정의 물성을 갖는 반도체용 접착 필름이 반도체 기판의 배선이나 반도체 칩에 부설된 와이어 등의 요철을 보다 용이하게 매립할 수 있으면서도, 다양한 절단 방법에 큰 제한 없이 적용되어 우수한 분단성을 구현하여 반도체 패키지 공정의 신뢰성 및 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 다이싱 다이본딩 필름은 상기 특정의 물성을 갖는 반도체용 접착 필름을 포함하여, 칼날을 이용한 웨이퍼 절단 방법뿐만 아니라 기타 비접촉식 접착제 절단 방법, 예를 들어 DBG(Dicing Before Grinding)에도 용이하게 적용될 수 있고, 상기 접착층은 낮은 온도에서도 우수한 분단성을 가질 수 있다.
상술한 구현예들 중 어느 하나의 반도체용 접착 필름에 관한 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.
구체적으로, 상기 반도체용 접착 필름은 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가질 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상일 수 있다.
또한, 상기 반도체용 접착 필름은 상온에서 인장율이 500% 이하일 수 있다.
한편, 상기 다이싱 다이본딩 필름에 포함되는 기재 필름의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 이 분야에서 공지된 플라스틱 필름 또는 금속박 등을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 기재 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 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
상기에서 2종 이상의 고분자가 혼합물이 포함되는 기재 필름의 의미는, 전술한 고분자들을 각각 포함한 필름이 2층 이상 적층된 구조의 필름 또는 전술한 고분자들이 2이상 포함된 단일층이 필름을 모두 포함한다.
상기 기재 필름의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 통상 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 180㎛의 두께로 형성된다. 상기 두께가 10 ㎛미만이면, 다이싱 공정에서 절단 깊이(cut depth)의 조절이 불안해 질 우려가 있고, 200 ㎛를 초과 하면, 다이싱 공정에서 버(burr)가 다량 발생하게 되거나, 연신률이 떨어져서 익스펜딩 공정이 정확하게 이루어지지 않을 우려가 있다.
상기 기재필름에는 필요에 따라 매트처리, 코로나 방전처리, 프라이머 처리 또는 가교 처리 등의 관용적인 물리적 또는 화학적 처리를 가할 수 있다.
한편, 상기 점착층은 자외선 경화형 점착제 또는 열 경화형 점착제를 포함할 수 있다. 자외선 경화형 점착제를 사용할 경우에는 기재 필름 측으로부터 자외선을 조사하여, 점착제의 응집력 및 유리전이온도를 올려 점착력을 저하시키고, 열 경화형 점착제의 경우는 온도를 가하여 점착력을 저하시킨다.
아울러, 상기 자외선 경화형 점착제는 (메타)아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 화합물, 광개시제, 및 가교제를 포함할 수 있다.
상기에서 (메타)아크릴레이트계 수지는 중량평균분자량이 10만 내지 150만, 바람직하게는 20만 내지 100만일 수 있다. 중량평균분자량이 10만 미만이면, 코팅성 또는 응집력이 저하되어, 박리 시에 피착체에 잔여물이 남거나, 또는 점착제 파괴 현상이 일어날 우려가 있다. 또한, 중량평균분자량이 150만을 초과하면, 베이스 수지가 자외선 경화형 화합물의 반응을 방해하여, 박리력 감소가 효율적으로 이루어지지 않을 우려가 있다.
이러한 (메타)아크릴레이트계 수지는 예를 들면, (메타)아크릴산에스테르계 단량체 및 가교성 관능기 함유 단량체의 공중합체일 수 있다. 이 때 (메타)아크릴산에스테르계 단량체의 예로는 알킬 (메타)아크릴레이트를 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 가지는 단량체로서, 펜틸 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 메틸 (메타)아크릴레이트, 헥실 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 도데실 (메타)아크릴레이트 또는 데실 (메타)아크릴레이트의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있다. 알킬의 탄소수가 큰 단량체를 사용할수록, 최종 공중합체의 유리전이온도가 낮아지므로, 목적하는 유리전이온도에 따라 적절한 단량체를 선택하면 된다.
또한, 가교성 관능기 함유 단량체의 예로는 히드록시기 함유 단량체, 카복실기 함유 단량체 또는 질소 함유 단량체의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있다. 이 때 히드록실기 함유 화합물의 예로는, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있고, 카복실기 함유 화합물의 예로는, (메타)아크릴산 등을 들 수 있으며, 질소 함유 단량체의 예로는 (메타)아크릴로니트릴, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (메타)아크릴레이트계 수지에는 또한 상용성 등의 기타 기능성 향상의 관점에서, 초산비닐, 스틸렌 또는 아크릴로니트릴 탄소-탄소 이중결합함유 저분자량 화합물 등이 추가로 포함될 수 있다.
또한, 상기 자외선 경화형 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 중량평균분자량이 500 내지 300,000 정도인 다관능성 화합물(ex. 다관능성 우레탄 아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트 단량체 또는 올리고머 등)을 사용할 수 있다. 이 분야의 평균적 기술자는 목적하는 용도에 따른 적절한 화합물을 용이하게 선택할 수 있다.
상기 자외선 경화형 화합물의 함량은 전술한 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 5 중량부 내지 400 중량부, 바람직하게는 10 중량부 내지 200 중량부일 수 있다. 자외선 경화형 화합물의 함량이 5 중량부 미만이면, 경화 후 점착력 저하가 충분하지 않아 픽업성이 떨어질 우려가 있고, 400 중량부를 초과하면, 자외선 조사 전 점착제의 응집력이 부족하거나, 이형 필름 등과의 박리가 용이하게 이루어지지 않을 우려가 있다.
상기 광개시제의 종류 역시 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 알려진 일반적인 개시제의 사용이 가능하며, 그 함량은 상기 자외선 경화형 화합물 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 광개시제의 함량이 0.05 중량부 미만이면, 자외선 조사에 의한 경화 반응이 부족해져 픽업성이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면 경화 과정에는 가교 반응이 짧은 단위로 일어나거나, 미반응 자외선 경화형 화합물이 발생하여 피착체 표면의 잔사에 원인이 되거나, 경화 후 박리력이 지나치게 낮아져 픽업성이 저하될 우려가 있다.
또한, 점착부에 포함되어 접착력 및 응집력을 부여하기 위한 가교제의 종류 역시 특별히 한정되지 않으며, 이소시아네이트계 화합물, 아지리딘계 화합물, 에폭시계 화합물 또는 금속 킬레이트계 화합물 등의 통상의 화합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 2 중량부 내지 40 중량부, 바람직하게는 2 중량부 내지 20 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 함량이 2 중량부 미만이면, 점착제의 응집력이 부족할 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면, 자외선 조사 전 점착력이 부족하여, 칩 비산 등이 일어날 우려가 있다.
상기 점착층에는 또한 로진 수지, 터펜(terpene) 수지, 페놀 수지, 스티렌 수지, 지방족 석유 수지, 방향족 석유 수지 또는 지방족 방향족 공중합 석유 수지 등의 점착 부여제가 더 포함될 수 있다.
상기와 같은 성분을 포함하는 점착층을 기재 필름 상에 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 기재 필름 상에 직접 본 발명의 점착제 조성물을 도포하여 점착층을 형성하는 방법 또는 박리성 기재 상에 일단 점착제 조성물을 도포하여 점착층을 제조하고, 상기 박리성 기재를 사용하여 점착제층을 기재 필름 상에 전사하는 방법 등을 사용할 수 있다.
이때 점착제 조성물을 도포 및 건조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 상기 각각의 성분을 포함하는 조성물을 그대로, 또는 적당한 유기용제에 희석하여 콤마 코터, 그라비아코터, 다이 코터 또는 리버스코터 등의 공지의 수단으로 도포한 후, 60℃ 내지 200℃의 온도에서 10초 내지 30분 동안 용제를 건조시키는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 상기 과정에서는 점착제의 충분한 가교 반응을 진행시키기 위한 에이징(aging) 공정을 추가적으로 수행할 수도 있다.
상기 점착층의 두께가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 1 ㎛ 내지 600 ㎛, 또는 3 ㎛ 내지 500 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 300 ㎛의 범위일 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 접착층은 상기 점착층 상에 형성되며 상술한 구현예의 반도체용 접착 필름을 포함할 수 있다. 상기 반도체용 접착 필름에 관한 내용은 상술한 사항을 모두 포함한다.
상기 접착층의 두께가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 1 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 접착 필름은 300 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 다이싱 다이본딩 필름은 또한, 상기 접착층 상에 형성된 이형필름을 추가로 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 이형필름의 예로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 염화비닐공중합체 필름 또는 폴리이미드 필름 등의 일종 또는 이종 이상의 플라스틱 필름을 들 수 있다.
상기와 같은 이형필름의 표면은 알킬드계, 실리콘계, 불소계, 불포화에스테르계, 폴리올레핀계 또는 왁스계등의 일종 또는 이종 이상으로 이형 처리되어 있을 수 있으며, 이중 특히 내열성을 가지는 알키드계, 실리콘계 또는 불소계 등의 이형제가 바람직하다.
이형 필름은 통상 10 ㎛내지 500 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛내지 200 ㎛정도의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 다이싱 다이본딩 필름을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 기재필름상에 점착부, 접착부 및 이형 필름을 순차로 형성하는 방법, 또는 다이싱필름(기재필름+점착부) 및 다이본딩 필름 또는 접착부가 형성된 이형필름을 별도로 제조한 후, 이를 라미네이션 시키는 방법 등이 사용될 수 있다.
상기에서 라미네이션 방법은 특별히 한정되지 않으며, 핫롤라미네이트 또는 적층프레스법을 사용할 수 있고, 이중 연속공정 가능성 및 효율성 측면에서 핫롤라미네이트법이 바람직하다. 핫롤라미네이트법은 10℃내지 100℃의 온도에서 0.1 Kgf/㎠내지 10 Kgf/㎠의 압력으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 다이싱 다이본딩 필름; 및 상기 다이싱 다이본딩 필름의 적어도 일면에 적층된 웨이퍼;를 포함하는 반도체 웨이퍼를 완전 분단 또는 분단 가능하게 부분 처리하는 전처리 단계; 상기 전처리한 반도체 웨이퍼의 기재 필름에 자외선을 조사하고, 상기 반도체 웨이퍼의 분단에 의해 분리된 개별 칩들을 픽업하는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법이 제공될 수 있다.
상기 다이싱 다이본딩 필름에 관한 내용을 상술한 내용을 모두 포함한다.
상기 다이싱 방법의 세부 단계에 관한 내용을 제외하고, 통상적으로 알려진 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법에 사용되는 장치, 방법 등을 별 다른 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 반도체 웨이퍼의 다이싱 방법은 상기 전처리 단계 이후 반도체 웨이퍼를 익스팬딩 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우 상기 익스펜딩한 반도체 웨이퍼의 기재 필름에 자외선을 조사하고, 상기 반도체 웨이퍼의 분단에 의해 분리된 개별 칩들을 픽업하는 과정이 후행된다.
상기 다이싱 필름을 포함한 다이싱 다이본딩 필름을 사용함에 따라서, 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정 중 발생할 수 있는 버(burr) 현상을 최소화하여 반도체 칩의 오염을 방지하고 반도체 칩의 신뢰도 및 수명을 향상시킬 수 있다.
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 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3: 반도체 접착용 수지 조성물 및 반도체용 접착 필름의 제조]
실시예1
(1) 반도체 접착용 수지 조성물 용액의 제조
에폭시 수지의 경화제인 페놀 수지 KH-6021(DIC사 제품, 비스페놀A 노볼락 수지, 수산기 당량 121 g/eq, 연화점: 125 ℃) 40g, 에폭시 수지 EOCN-104S(일본 화약 제품, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 에폭시 당량 214 g/eq, 연화점: 83 ℃) 38g, 액상 에폭시 수지 RE-310S(일본 화학 제품, 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 180 g/eq) 50g, 열가소성 아크릴레이트 수지 KG-3015(Mw: 90만, 유리전이온도: 10℃) 40g, 실란 커플링제 A-187(GE 도시바 실리콘, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란) 5g, 경화 촉진제 2PZ(시코쿠 화성, 2-페닐 이미다졸) 0.1g 및 충진제 SC-2050(아드마텍, 구상 실리카, 평균 입경 약 400㎚) 100g을 메틸 에틸 케톤 용매에 혼합하여 반도체 접착용 수지 조성물 용액(고형분 20중량％ 농도)을 얻었다.
(2) 다이 본딩 필름의 제조
상기 제조된 반도체 접착용 수지 조성물 용액을 이형 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께 38㎛) 상에 도포한 후 110℃에서 3분간 건조하여 약 60㎛ 두께의 반도체용 접착 필름(다이 본딩 필름)을 얻었다.
실시예 2 내지 5
하기 표1에 기재된 성분 및 사용량을 적용한 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 접착용 수지 조성물 용액(고형분 20중량％ 농도) 및 60㎛ 두께의 반도체용 접착 필름(다이 본딩 필름)을 얻었다.
비교예 1 내지 2
하기 표1의 성분 및 함량을 사용하여 반도체 접착용 수지 조성물 용액(메틸에틸케톤 20중량％ 농도)을 제조한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체용 접착 필름(다이 본딩 필름)을 제조하였다.
실시예 및 비교예의 수지 조성물의 조성 [단위: g]
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1 비교예2
페놀
수지		 KH-6021 40 59 59 60 40
GPH-103 60 40
HE200C-17 20
KPH-3065 40
액상 에폭시 수지 RE-310S 50 50 40 40 35 40 65 50
고상 에폭시 수지 EOCN-104S 38 35 35 32 45 45 35 45
아크릴
수지		 KG-3015P 40 40 40 40 40 40 40 40
경화
촉진제		 2PZ 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
커플링제 A-187 5 5 5 5 5 5 5 5
충진제 SC-2050 100 100 100 100 110 110 100 100
- KH-6021: 비스페놀 A 노볼락 수지 (DIC사, 연화점: 125 ℃)
- GPH-103: 바이페닐 노볼락 수지 (일본화약㈜, 연화점: 103℃)
- HE200C-17: 바이페닐 노볼락 수지 (Air Water㈜, 연화점: 75℃)
- KPH-3065: 자일록A 노볼락 페놀 수지 (코오롱유화, 수산기당량: 180 g/eq, 연화점 67 ℃)
- KG-3015P: 아크릴레이트계 수지(글리시딜메타아크릴레이트계 반복 단위 3중량% 포함, 유리 전이 온도: 10 ℃, 중량평균분자량 90만)
- EOCN-104S: 크레졸노볼락에폭시(일본화약㈜, 에폭시 당량: 180 g/eq, 연화점: 90℃)
- RE-310S: 비스페놀 A 에폭시 액상 수지(Nippon KayaKu, 에폭시 당량: 약 180 g/eq, 25℃에서의 점도(viscosity):약 13000 내지 17000 mPa·s)
[ 실험예 : 반도체용 접착 필름의 물성 평가]
실험예 1: 용융 점도의 측정
상기 실시예 및 비교예서 각각 얻어진 접착 필름을 두께 650 ㎛가 될 때까지 중첩하여 적층한 후 60℃의 롤라미네이터를 이용하여 라미네이트 하였다. 이후, 각 시편을 지름 10 ㎜의 원형으로 성형한 이후, TA사의 advanced rheometric expansion system(ARES)를 이용하여 1 Hz 및 5 rads의 전단 속도에서 20℃/분의 승온 속도를 적용하여 40℃ 내지 160℃ 범위에서 온도에 따른 용융 점도를 측정하였다.
실험예 2: 상온 인장 특성 평가
상기 실시예 및 비교예서 각각 얻어진 접착 필름의 인장 특성을 측정하기 위하여 Texture Analyzer(Stable Micro System 사)를 이용하였다. 구체적으로, 상기 실시예 및 비교예서 각각 얻어진 접착 필름을 폭 15㎜ 및 길이 100 ㎜의 크기로 재단하여 샘플을 제작하고, 샘플 중앙부를 50 ㎜ 남긴 상태로 양 끝을 테이핑하였다. 그리고, 상기 테이핑 된 샘플의 양 끝을 상기 장비에 고정하고 0.3 ㎜/sec 의 속도로 인장하면서 인장 곡선을 작성하였다. 상기 인장 곡선으로부터 5% 인장시의 기울기 값을 측정하여 모듈러스를 측정하였으며, 상기 샘플이 완전히 끊어지는 시점을 측정하여 인장율을 결정하였다.
실험예 3: 버(Burr) 발생 관찰
(1) 다이싱 필름의 제조
2-에틸헥실 아크릴레이트 75g, 2-에틸헥실 메타아크릴레이트 10g, 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트 15g을 에틸아크릴레이트 용매 300g 하에서 공중합하여 중량평균분자량이 850,000 인 공중합체(유리전이온도가 10℃)를 수득한 후, 여기에 광경화 물질인 아크릴이소시아네이트 화합물 10g을 첨가하여 반응물을 얻었다. 그 후, 여기에 다관능 이소시아네이트 올리고머 10g과 광개시제로서 다로커 TPO를 1g 혼합하여 자외선 경화형 점착제 조성물을 제조하였다.
상기 자외선 경화형 점착제 조성물을 이형 처리된 두께 38um의 폴리에스테르 필름 위에 건조 후의 두께가 10um가 되도록 도포하고, 110℃에서 3분간 건조하였다. 건조된 점착층을 두께가 100 ㎛인 폴리올레핀필름에 라미네이트 하여 다이싱 필름을 제조하였다.
(2) 다이싱 다이본딩 필름의 제조
상기의 과정에서 얻은 점착층 및 상기 실시예 및 비교예서 각각 얻어진 접착 필름(폭 18mm, 길이 10cm)을 합지하여 다이싱 다이본딩용 다층 구조의 접착필름을 제조하였다.
(3) 버(Burr) 발생율 측정
100㎛의 웨이퍼 및 웨이퍼 링 마운터를 이용하여 50℃에서 상기 제조된 각각의 다이싱 다이본딩 필름을 라미네이션 한 후, 다이싱 장리를 이용하여 40K rpm 및 20 ㎜/sec의 속도, 10㎜ * 10㎜의 칩 크기의 조건으로 다이싱 한 후, 다이 위에 버가 발생된 개수를 확인하여 버 발생율을 측정하였다.
실험예 4: 고온 전단력 평가
약 600㎛ 내지 700㎛의 웨이퍼 미러 면에 실시예 및 비교예에서 각각 얻어진 접착 필름을 60℃의 조건하에서 라미네이션 하고, 웨이퍼를 5 ㎜ * 5 ㎜의 크기로 조각화하여 다이 크기만큼의 접착 필름을 준비하였다. 그리고, 10 ㎜ * 10 ㎜ 크기의 70㎛ 웨이퍼 미러를 130℃의 핫 프레이트에 위치시킨 이후 상기 다이 본딩 필름을 웨이퍼 다이어 2 Kg 및 2초의 조건으로 부착하고, 125℃의 온도에서 1시간 동안 경화를 진행하고 175℃의 온도에서 2시간 동안 재차 경화를 진행하였다.
그리고, 다이 쉐어 테스터(Die Shear Tester) DAGE 4000을 사용하여 250℃에서 웨이퍼 다이를 0.05 mm/sec 의 속도로 밀면서 힘을 측정하고 고온 전단력을 측정하였다.
실험예 5: 분단성 평가
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2로부터 얻은 점착제를 다이싱 필름에 라미네이트하여 다이싱 다이 본딩 필름을 제조하였다.
5㎜ * 5㎜의 크기로 미리 절삭된 50㎛의 8인치 웨이퍼 및 웨이퍼 링 마운터를 이용하여 60℃에서 상기 제조된 각각의 다이싱 다이본딩 필름을 라미네이션 한 이후, 30분간 실온에서 방치하였다. 이후 저온 챔버에 상기 다이싱 다이본딩 필름이 라미네이션 된 웨이퍼를 장착하고 -10 ℃의 온도에서 100 ㎜/s의 속도로 5 ㎜ 높이까지 저온 익스펜딩을 수행하였다. 그리고, 상기 웨이퍼를 열수축 장치로 이동시켜 1 ㎜/s의 조건으로 4 ㎜까지 익스펜딩한 이후 열을 조사하여 다이싱 필름을 열수축 시켰다. 이후 실온에서 웨이퍼의 분단 비율은 확인하였다.
실험예의 결과
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1 비교예2
용용 점도
(5 rads, 온도 110℃)
[단위: Pa*s]		 2000 1900 2100 1900 2000 1970 2600 2200
실온 5% 인장
모듈러스
[단위: MPa]		 66 84 110 130 110 95 38 25
실온 10%인장
모듈러스
[단위: MPa]		 59 75 95 115 97 89 32 21
상온 인장율(Elongation)
[단위: %]		 350 290 250 150 210 250 550 750
고온 전단력
[단위: Mpa]		 7.8 8.1 10.2 11.2 6.5 6.7 5.6 3.2
Bur 발생여부 미발생 미발생 미발생 미발생 미발생 미발생 20%발생 35%발생
분단성 100% 100% 100% 100% 100% 100% 70% 50%
상기 표2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서 제조된 접착 필름은 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 내지 150 MPa의 범위이며, 110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며, 또한 상온에서의 인장율이 500% 이하인 물성적인 특성을 가짐에 따라서, 저온에서 익스펜딩 공정을 수행하여도 100%의 분단성을 확보할 수 있다는 점이 확인되었다.
또한, 상기 실시예 1 내지 5의 접착 필름을 이용하여 제조된 다이싱 다이본딩 필름에서는 다이싱 과정을 통하여 burr가 실질적으로 발생하지 않았으며, 상기 실시예 1 내지 5의 접착 필름은 높은 고온 전단력을 가져서 향상된 내열성과 접착성을 갖는다는 점이 확인되었다.
상기 비교예1의 접착 필름은 상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 2.6을 초과하게 사용하며, 또한 상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 미안이 되도록 하여 제조되었다. 상기 표2에서 확인되는 바와 같이 비교예1의 접착 필름의 경우, 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 40 MPa 미만이며 상온에서의 인장율이 550 % 초과한다는 점을 확인되었다.
또한, 연화점이 낮은 페놀 수지를 사용하는 비교예2의 경우에도 상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 30 MPa 미만이며 상온에서의 인장율이 750 %에 달하는 점을 확인되었다.
이러한 비교예 1 및 2의 접착 필름은 상온에서 높은 인장율을 가짐에 따라서 저온에서 익스펜딩 과정에서 낮은 분단성을 갖게 되며, 이에 따라 상기 표2에 나타난 바와 같이 충분한 분단성을 확보하기 어려운 것으로 확인되었다.
그리고, 이러한 비교예 1 및 2의 접착 필름을 이용하여 제조된 다이싱 다이본딩 필름에서는 다이싱 과정을 통하여 burr가 20%이상 발생하며, 상기 비교예 1 및 2의 접착 필름은 고온 전단력이 충분하지 않아서 충분한 접착력을 확보하기 어려운 것으로 확인되었다.

Claims (18)

  1. -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하 의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 0.5 내지 1.5이고,
    110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며,
    상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상인, 반도체용 접착 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용되는, 반도체용 접착 필름.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6인, 반도체용 접착 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상인, 반도체용 접착 필름.
  6. -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하 의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 0.5 내지 1.5이고,
    110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며,
    상온에서 인장율이 500% 이하인, 반도체용 접착 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용되는, 반도체용 접착 필름.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6인, 반도체용 접착 필름.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상인, 반도체용 접착 필름.
  11. -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하 의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 0.5 내지 1.5이고,
    상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상이고,
    상온에서 인장율이 500% 이하인, 반도체용 접착 필름.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용되는, 반도체용 접착 필름.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 대비 상기 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지의 총 함량의 중량비가 1.6 내지 2.6인, 반도체용 접착 필름.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 열가소성 수지, 페놀 수지 및 액상 에폭시 수지의 전체 중량 대비 상기 페놀 수지의 중량비가 0.280 이상인, 반도체용 접착 필름.
  16. -10℃ 내지 20℃의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 수지, 100 ℃ 초과 내지 160℃ 이하 의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함한 경화제, 액상 에폭시 수지 및 고상 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 페놀 수지 대비 상기 액상 에폭시 수지의 중량비가 0.5 내지 1.5이고,
    110℃의 온도 및 5 rad/s의 전단 속도에서 1,000 Pa·s 내지 4,000 Pa·s의 용융 점도를 가지며,
    상온에서 5% 내지 10% 신장시 발생하는 모듈러스가 50 MPa 이상이고,
    상온에서 인장율이 500% 이하인, 반도체용 접착 필름.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 접착 필름은 리드프레임 또는 기판과 다이를 접착하거나 다이와 다이를 접착하는 다이 어태치 필름(DAF)으로 사용되는, 반도체용 접착 필름.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 접착 필름은 1 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 갖는, 반도체용 접착 필름.
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