KR20200045758A - 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름 - Google Patents

반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름 Download PDF

Info

Publication number
KR20200045758A
KR20200045758A KR1020180126662A KR20180126662A KR20200045758A KR 20200045758 A KR20200045758 A KR 20200045758A KR 1020180126662 A KR1020180126662 A KR 1020180126662A KR 20180126662 A KR20180126662 A KR 20180126662A KR 20200045758 A KR20200045758 A KR 20200045758A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
compound
resin
independently
carbon atoms
Prior art date
Application number
KR1020180126662A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102228539B1 (ko
Inventor
김영삼
김정학
김주현
이광주
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
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020180126662A priority Critical patent/KR102228539B1/ko
Priority to US17/047,551 priority patent/US12006308B2/en
Priority to CN201980018102.7A priority patent/CN111836840B/zh
Priority to TW108138008A priority patent/TWI722610B/zh
Priority to EP19877004.2A priority patent/EP3763709B1/en
Priority to PCT/KR2019/013905 priority patent/WO2020085770A1/ko
Priority to JP2020547378A priority patent/JP6987427B2/ja
Publication of KR20200045758A publication Critical patent/KR20200045758A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102228539B1 publication Critical patent/KR102228539B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/12Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings linked by a chain containing hetero atoms as chain links
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/34Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/34Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C08F220/36Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02Non-macromolecular additives
    • C09J11/06Non-macromolecular additives organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/08Macromolecular additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J201/00Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67132Apparatus for placing on an insulating substrate, e.g. tape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2203/00Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2203/326Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for bonding electronic components such as wafers, chips or semiconductors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)

Abstract

본 발명은 이미다졸을 갖는 아크릴 수지와 상호간 수소 결합을 할 수 있는 작용기를 갖는 아크릴 수지를 포함한 특정 구조의 고분자 화합물과, 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 특정 구조의 상기 고분자 화합물을 포함하는 반도체 접착용 수지 조성물과 이를 이용하여 제조되는 반도체용 접착 필름에 관한 것이다.

Description

반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름{ADHESIVE COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR CIRCUIT CONNECTION AND ADHESIVE FILM CONTAINING THE SAME}
본 발명은 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 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 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 기술(Thermal Compression Bonding)이 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.
이를 위해, 범용적으로 사용되고 있는 촉매인 이미다졸 계열은 용매 및 레진 배합물에 대한 상용성이 좋지 않아 접착필름의 표면상태를 불량하게 하는 점, 온도 구간별 반응성의 조절이 어렵다는 점 그리고 상온에서 미량 반응한다는 단점이 있다.
본 발명은 특정 고분자 수지를 반도체 접착용 수지 조성물의 잠재성 촉매로 사용하여 저온 및 상온 안정성과 고온 촉매 활성도 조절이 가능하도록 하는, 반도체 회로 접속용 접착제 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물을 포함한 접착 필름을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 하기 화학식 1의 화합물이 제공된다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
R 및 R' 은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기(aryl group) 또는 탄소수 3 내지 8 의 고리형의 탄화수소이고, 상기 R 및 R'에서 알킬기, 아릴기 또는 고리형 탄화수소는 각각 독립적으로 헤테로원자를 가질 수 있으며,
x는 각각 독립적으로 1 내지 50이고,
y는 각각 독립적으로 1 내지 100이다.
z는 각각 독립적으로 1 내지 4이다.
보다 구체적으로, 상기 화학식 1에서, R은 수소이고, x는 1 내지 6이고, y는 8 내지 10이고, z는 1 내지 4일 수 있다.
본 명세서에서는 또한, 하기 화학식 2의 화합물과 하기 화학식 3의 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는, 상기 화학식 1의 화합물의 제조방법이 제공된다:
[화학식 2] 
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
상기 화학식 3에서,
R 및 R' 은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기(aryl group) 또는 탄소수 3 내지 8 의 고리형의 탄화수소이고, 상기 R 및 R'에서 알킬기, 아릴기 또는 고리형 탄화수소는 각각 독립적으로 헤테로원자를 가질 수 있으며,
z는 1 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 3에서, R은 수소이고, R'은 메틸기이고, z는 1 내지 4일 수 있다.
또한, 상기 방법은 상기 화학식 2의 화합물 1당량에 대하여 화학식 3의 화합물 0.1 내지 10 당량을 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 상기 화학식1의 화합물을 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물이 제공된다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 상기 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 상기 화학식1의 화합물 총합 100중량부 대비 상기 화학식1의 화합물 0.1 내지 15중량부를 포함할 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.
상기 열경화성 수지는 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지로 이루어진군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 경화제는 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 상술한 반도체 접착용 수지 조성물을 포함한 반도체용 접착 필름이 제공된다.
본 발명에 따르면, 잠재성 촉매의 상용성을 높이고, 온도별 반응 구간 조절 능력을 향상시킬 수 있는 고분자 화합물을 이용하여, 저온 내지 고온까지 다양한 온도에서 필름 경화반응을 유도할 수 있는 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 반도체용 전착 필름이 제공될 수 있다.
이하 발명의 구체적인 구현예의 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 반도체용 전착 필름에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예들은 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
발명의 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1의 화합물이 제공될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00004
상기 화학식 1에서,
R 및 R' 은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기(aryl group) 또는 탄소수 3 내지 8 의 고리형의 탄화수소이고, 상기 R 및 R'에서 알킬기, 아릴기 또는 고리형 탄화수소는 각각 독립적으로 헤테로원자를 가질 수 있으며,
x는 각각 독립적으로 1 내지 50이고,
y는 각각 독립적으로 1 내지 100이다.
z는 각각 독립적으로 1 내지 4이다.
본 발명자들은 반도체 소자의 접착 또는 패키징에 사용될 수 있는 성분에 대한 연구를 진행하여, 상기 화학식1의 화합물과, 이를 포함하는 조성물 또는 접착 필름이 반도체 회로 접속을 위한 소재로 적용되어, 다양한 온도에서 경화 가능하면서도 저온 및 상온 하에서의 우수한 보관 안정성을 갖는 점을 확인하였다.
구체적으로, 상기 화학식1의 화합물은 이미다졸기를 가지는 아크릴 단량체(Acryl monomer)를 다중 수소결합(Hydrogen Bonding)을 가지는 고분자(Polymer)에 반응시킴으로써, 잠재성 촉매로 제공될 수 있다.
이때, 본 발명의 명세서에서 헤테로원자(hetero atom)은 잘 알려진 바와 같이, 할로겐, O, N, S, P 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 화학식 1에서, x는 후술하는 화학식 2의 비율을 나타낼 수 있으며, y는 후술하는 화학식 3의 비율을 나타낼 수 있다.
바람직하게, 상기 화학식 1에서, R은 수소이고, x는 1 내지 6이고, y는 8 내지 10이고, z는 1 내지 4일 수 있다. 바람직한 일례로, 상기 화학식 1에서, R은 수소이고, x는 1이고, y는 10이고, z는 2일 수 있다. 다른 바람직한 일례로, 상기 화학식 1에서, R은 수소이고, x는 6이고, y는 8이고, z는 2일 수 있다.
또한, 기존에는 이미다졸의 경화를 지연/조절하기 위해, 이미다졸 경화제를 캡슐화 하거나 글리시돌과 함께 Adduct 형태로 보관하는 방법 등이 있으나, 본원발명과 같이 수소결합을 이용하는 방법은 연구된 바가 없다.
이러한 화학식 1의 화합물은 조건에 따라 잠재성 촉매 역할을 제한하고 저온에서 열안정성을 높일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 화합물은 반응이 진행되어야 하는 고온에서는 이미다졸 촉매의 역할은 문제없이 수행될 수 있도록 하며, 또한 수소결합의 수를 제한함으로써 온도구간별 촉매의 활성도를 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 저온에서는 안정하며, 고온에서는 촉매의 활성도를 조절할 수 있는 잠재성 촉매로 우수한 역할을 할 수 있다.
즉, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 열을 받으면, 하기 반응식 1, 2와 같이 이미다졸 촉매 구조를 외부물질로부터 블로킹하여 비활성화시켜 잠재성 촉매의 역할을 조절할 수 있다.
[반응식 1]
Figure pat00005
(상기 반응식 1에서, R, R', x, y 및 z는 상기에서 정의된 바와 같다)
[반응식 2]
Figure pat00006
특히, 본 발명은 잠재성 촉매의 상용성을 높이고 온도별 반응 구간 조절 능력을 향상시키기 위하여, 두 아크릴레진 구조의 올리고머에 가지 형태로 촉매를 결합할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 잠재성 촉매를 포함하는 두 올리고머의 분자간 인력 (Intermolecular Forces)을 조절함으로써, 다양한 온도에서 필름 경화반응을 유도할 수 있는 장점을 제공한다. 또한, 본 발명은 화학적 반응을 이용하지 않고 DNA와 같이 수소결합이 구조적으로 가능한 분자간 인력을 이용하여 촉매를 활성화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 반도체 접착용 수지 조성물 내에서 수소결합 등의 분자간 인력을 통하여 다이머 혹은 트라이머 형태의 구조를 형성함으로써 저온 및 상온에서는 촉매를 비활성화시켜 에폭시 수지와의 반응을 지연시키는 특성을 가지게 할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물을 잠재성 촉매로 이용하면, 고온에서는 촉매활성을 방해하고 있는 분자들간 인력이 약해지는 바, 잠재성 촉매로서 그 역할을 할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 우수한 상용성으로 접착 필름의 표면 상태를 개선할 수 있고, 특히 온도 구간별 반응성 조절이 가능하여, 저온 내지 고온의 온도 조건에 따라 경화 특성을 조절할 수 있다. 또한, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 범프 접합을 위한 열압착 본딩 시, 고온에서 단시간 내에 경화가 가능하고, 저온 및 상온에서는 경화가 억제되어 보관 안정성이 향상될 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 하기 화학식 2의 화합물과 하기 화학식 3의 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는, 상기 화학식 1의 화합물의 제조방법이 제공될 수 있다:
[화학식 2] 
Figure pat00007
[화학식 3]
Figure pat00008
상기 화학식 3에서,
R 및 R' 은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기(aryl group) 또는 탄소수 3 내지 8 의 고리형의 탄화수소이고, 상기 R 및 R'에서 알킬기, 아릴기 또는 고리형 탄화수소는 각각 독립적으로 헤테로원자를 가질 수 있으며,
z는 1 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 3에서, R은 수소이고, R'은 메틸이고, z는 1 내지 4일 수 있다. 가장 바람직하게, 상기 화학식 3에서, R은 수소이고, R'은 메틸이고, z는 2일 수 있다.
[반응식 3]
Figure pat00009
[반응식 4]
Figure pat00010
(상기 반응식 4에서, R, R' 및 z는 상기에서 정의된 바와 같고, X는 할로겐 원소이다)
이러한 본 발명의 방법은, 상기 화학식 2의 화합물 1당량에 대하여 화학식 3의 화합물 0.1 내지 10 당량을 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 화학식 3의 화합물의 함량이 0.1 당량 이하이면, 촉매로서의 역할을 하기 위해 과량의 촉매를 조성에 포함시켜야 하는 문제가 있고, 그 함량이 10 당량 이상이면 화학식 2가 지니고 있는 헤테로 원소의 감소로 인해 수소 결합이 약해져 잠재성 촉매로서의 역할을 하는데 있어 문제가 발생될 수 있다.
즉, 상기 화학식 1에서, x는 화학식 2의 비율을 나타내고, y는 화학식 3의 비율을 나타낼 수 있는 바, 상기 화학식 3의 화합물의 함량 조절로 본원에서 제공하고자 하는 화학식 1의 화합물을 제공할 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 상기 화학식1의 화합물을 포함하는 반도체 접착용 수지 조성물이 제공될 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 상기 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 상기 화학식 1의 화합물 총합 100중량부 대비 상기 화학식 1의 화합물 0.1 내지 15중량부, 또는 0.5 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
상기 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 상기 화학식1의 화합물 총합 100중량부 대비 상기 화학식 1의 화합물의 중량이 너무 낮으면, 경화 반응이 진행되기 어려워 경화도 확보가 되지 않거나 반응 온도 구간이 넓게 나타나 특정 온도에서 빠르게 경화되는 속경화 특성을 잃을 수 있다.
상기 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 상기 화학식1의 화합물 총합 100중량부 대비 상기 화학식1의 화합물의 중량이 너무 높으면, 상온에서도 일부 촉매가 활성화 되어 반응이 진행될 수 있기 때문에 필름의 보관안정성이 확보되지 않을 수 있다.
한편, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은, 상술한 화학식1의 화합물 이외에, 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 무기 충전재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 상술한 화학식1의 화합물 이외에, 열경화성 수지, 열가소성 수지, 경화제, 및 무기 충전재를 더 포함할 수 있다.
상기 구현예의 반도체 접착용 수지 조성물에 포함되는 상기 열경화성 수지, 열가소성 수지, 경화제로는 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 분야에서 알려진 통상적으로 성분들이 적용될 수 있다.
상기 열경화성 수지의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상기 열경화성 수지로는 에폭시 수지가 바람직하게 적용될 수 있다.
구체적으로, 상기 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시 수지, 바이페닐계 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지, 플로렌계 에폭시 수지, 페놀노볼락계 에폭시 수지, 크레졸노볼락계 에폭시 수지, 트리스하이드록실페닐메탄계 에폭시 수지, 테트라페닐메탄계 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 및 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 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.
비제한적인 예로, 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 열가소성 수지 또한 그 종류가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 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 경화제로는 상기 열경화성 수지의 경화제 역할을 할 수 있는 것으로 알려진 화합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 경화제는 아민계 경화제, 및 산무수물계 경화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
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.
상기 노볼락계 페놀 수지는 60℃ 이상, 또는 60℃ 내지 150℃, 또는 105℃ 내지 150℃, 또는 70℃ 내지 120 ℃의 연화점을 갖는 것이 바람직하게 적용될 수 있다. 60℃ 이상의 연화점을 갖는 노볼락계 페놀 수지는 접착제 조성물의 경화 후 충분한 내열성, 강도 및 접착성을 가질수 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 노볼락계 페놀 수지는 80 g/eq 내지 300 g/eq의 수산기 당량 및 60℃ 내지 150℃의 연화점을 갖는 것이 바람직하다.
상기 경화제의 함량은 최종 제조되는 접착 필름의 물성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제는 상기 열경화성 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 700 중량부 또는 30 내지 300 중량부로 사용될 수 있다.
상기 반도체 접착용 수지 조성물은 경화 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 경화 촉매는 상기 경화제의 작용이나 상기 반도체 접착용 수지 조성물의 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, 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 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 열경화성 수지 및 열가소성 수지의 총 합 100 중량부를 기준으로 10 내지 300 중량부 또는 15 내지 250 중량부로 사용될 수 있다.
또한, 상기 반도체 회로 접속용 접착제 조성물은 상기 열경화성 수지 및 열가소성 수지, 그리고 무기 충전재의 총 합 100 중량부를 기준으로 10 내지 90 중량부의 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 에터류 용매는 다이에틸렌글라이콜다이메틸에터, 테트라하이드로퓨란, 에틸렌글라이콜모노메틸에터, 에틸렌글라이콜모노에틸에터, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 다이에틸렌글라이콜모노메틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노에틸에터, 다이에틸렌글라이콜모노뷰틸에터, 프로필렌글라이콜모노메틸에터, 프로필렌글라이콜모노메틸에터아세테이트, 프로필렌글라이콜모노에틸에터아세테이트, 프로필렌글라이콜모노프로필에터아세테이트 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 회로 접속용 접착제 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.
발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상술한 접착제 조성물을 포함하는 반도체 회로 접속용 접착 필름이 제공된다.
상기 반도체 회로 접속용 접착 필름은 상술한 구현 예의 반도체 회로 접속용 접착제 조성물을 포함함에 따라, 저온 및 상온에서 보관 안정성을 나타내면서도, 경화 특성도 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
상기 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 접착제 조성물로 이루어진다. 상기 접착제 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 반도체 회로 접속용 접착 필름은, 상기 접착제 조성물의 구성 성분을 혼합한 후, 이를 지지 기재 상에 소정의 두께로 코팅하여 접착층을 형성하고, 상기 접착층을 건조하는 방법으로 제조될 수 있다.
또한, 상기 접착 필름은 상기 지지 기재 상에 접착층을 형성한 후 상기 접착층 상에 보호 필름을 적층하는 방법으로 제조될 수 있다.
또한, 상기 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.
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.
제조예 1 (화학식 1의 제조방법)
하기 반응식의 방법으로 화학식 1-1의 화합물을 제조하였다.
(1) 화학식 2의 제조
2-아미노-4-하이드록시-6-메틸피리미딘(2-Amino-4-hydroxy-6-methylpyrimidine)과 2-이소시아노에틸 메타크릴레이트(2-Isocyanatoethyl methacrylate)는 Sigma Aldrich사에서 구매하였다.
4.0 g의 2-아미노-4-하이드록시-6-메틸피리미딘을 DMSO 용액 상에 용해시킨 후, 170℃의 온도의 조건에서 2-이소시아노에틸 메타크릴레이트 5.5 g를 반응시키고 즉시 Water Bath를 이용하여 반응을 종결시켜 화학식 2의 화합물을 제조하였다.
[반응식 3-1]
Figure pat00011
(2) 화학식 3의 제조
1-(2-하이드록시에틸)이미다졸(1-(2-Hydroxyethyl)imidazole)과 메타크릴로일 클로라이드(Methacryloyl chloride)는 Sigma Aldrich 사에서 구매하였다. 위의 두 물질을, 트리에틸아민 및 클로로포름 용매 하의 상온 조건에서 반응시켜 화학식 3의 화합물을 제조하였다.
[반응식 4-1]
Figure pat00012
(상기 반응식 4-1에서, X는 Cl 이고, R은 H 이고, R'은 메틸이고, z는 2이다)
(3) 화학식 1-1의 제조
0.5 mol %의 AIBN와 DMSO 용매의 조건으로 Free radical copolymerization으로 화합물 3에 화합물 2를 10 mol %를 을 반응시켜 화학식 1-1의 화합물을 제조하였다.
[화학식 1-1]
Figure pat00013
상기 화학식 1에서,
R은 각각 H 이고,
x는 각각 독립적으로 1 이고,
y는 각각 독립적으로 10 이다.
Z는 각각 독립적으로 2 이다.
실시예1: 반도체 접착용 수지 조성물 및 접착 필름의 제조
(1) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물의 제조
에폭시 수지의 경화제인 페놀 수지 (KH-6021, DIC사 제품, 비스페놀A 노볼락 수지, 수산기 당량 121 g/eq, 연화점: 133 ℃) 40g; 고점도 액상 에폭시 수지 (RE-310S, 일본 화약 제품, 비스페놀 A 에폭시 수지, 에폭시 당량 180 g/eq) 40g; 열가소성 아크릴레이트 수지 KG-3015(Mw: 90만, 유리전이온도: 10℃) 40g; 화학식 1-1의 화합물 6.0 g; 및 무기 충전재 (SC-2050, 아드마텍, 구상 실리카, 평균 입경 약 400㎚) 80g을 메틸에틸케톤에 혼합하여, 반도체 회로 접속용 접착제 조성물(고형분 40중량% 농도)을 얻었다.
(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 장치의 제조
높이 15㎛ 및 피치 50㎛의 구리 필러에 무연 솔더가 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 진공라미네이션을 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 내지 3 및 비교예 1 내지 4
하기 표 1 및 2에 나타낸 성분과 함량을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 적용한 접착 필름을 제조하였고, 이를 사용하여 반도체 장치를 제조하였다.
중량 (g) 실시예 1 실시예 2 실시예 3
페놀
수지
KH-6021 40 40 40
에폭시수지 RE-310S 40 40 40
아크릴 수지 KG-3015 40 40 40
화학식1-1 3 6 9
커플링제 KBM-403 1 1 1
충전재 SC-2050 80 80 80
중량 (g) 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
페놀
수지
KH-6021 40 40 40 40
에폭시수지 RE-310S 40 40 40 40
아크릴 수지 KG-3015 40 40 40 40
촉매 2MZ-H 1.5 - -
2PZ - - 1.5 -
2-(2-Methylphenyl)-1H-imidazole 1.5 - - -
3-(1H-Imidazol-2-yl)benzoic acid - - - 1.5
커플링제 KBM-403 1 1 1 1
충전재 SC-2050 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)
*KG-3015: 아크릴레이트계 수지(글리시딜메타아크릴레이트계 반복 단위 3중량% 포함, 유리 전이 온도: 10 ℃, 중량평균분자량 90만)
*2MZ-H: 이미다졸 경화 촉진제 (Curezol 2MZ-H, SHIKOKU)
*2PZ: 이미다졸 경화 촉진제 (Curezol 2PZ, SHIKOKU)
*2-(2-Methylphenyl)-1H-imidazole: 이미다졸 경화 촉진제 (Aldrich)
*3-(1H-Imidazol-2-yl)benzoic acid: 이미다졸 경화 촉진제 (화학식1-1과 이성질체, Aldrich)
*KBM-403: 커플링제 (에폭시계, 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
*SC-2050: 충전재 (아드마텍, 구상 실리카, 평균 입경 약 400㎚)
[실험예: 물성 평가]
시험예
(1) 용융 점도 측정
실시예 및 비교예에서 각각 얻어진 접착층을 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 전단속에서 10℃/분의 승온 속도를 적용하여 측정값의 가장 낮은 수치의 점도값을 용융점도로 판단하였다.
(2) 보이드 평가
실시예 및 비교예에서 각각 얻어진 반도체 장치에 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.
(3) 도통 평가
실시예 및 비교예에서 각각 얻어진 반도체 장치에 대해 데이지 체인 접속을 확인할 수 있었던 것을 합격(O)으로, 그리고 데이지 체인 접속을 확인할 수 없었던 것을 불합격(X)으로 평가하였다.
(4) 접속 상태 평가
실시예 및 비교예에서 각각 얻어진 반도체 장치에 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.
(5) 상온 경시성 평가
실시예 및 비교예에서 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 혹은 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.
(6) Stage 안정성 평가
실시예 및 비교예에서 각각 얻어진 접착 필름을 시차열분석기 (DSC)에서80℃로 각각 8시간, 24시간 등온 실험을 하였을 경우, 표 3 및 4의 결과를 얻었다. 그리고, 상기 결과에서 △H peak 변화량을 계산하여 기존 △H peak에서부터의 변화율이 각각을 동시에 2% 이하와 10% 이하인 경우 합격 (0)으로, 그리고 그 이외의 것을 불합격(X)로 평가하였다.
(7) 촉매 반응 지연 평가
실시예 및 비교예에서 각각 얻어진 접착 필름을 시차열분석기 (DSC)에서 얻어진 Onset Temperature를 측정하였을 때, 표 3 및 4의 결과를 얻었다. 그리고, 결과에서 상기 온도가 160℃ 이상일 경우 합격 (0)으로 그리고 그 미만의 것을 불합격(X)으로 평가하였다.
Stage Stability
제품명 실시예1 실시예2 실시예3
Cure 장비 DSC Cure DSC Cure DSC Cure
delta H (J/g) 97 106 104
Onset T (℃) 167 168 163
ΔH after 8h @80℃ 95 104 102
ΔH after 32h @80℃ 88 98 93
Degree of Cure 8h @80℃ 2% 2% 2%
Degree of Cure 32h @80℃ 9% 8% 11%
Stage Stability
제품명 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
Cure 장비 DSC Cure DSC Cure DSC Cure DSC Cure
delta H (J/g) 104 106 97 77
Onset T (℃) 158 166 150 154
ΔH after 8h @80℃ 96 105 94 71
ΔH after 24h @80℃ 88 92 85 66
Degree of Cure 8h @80℃ 8% 1% 3% 7%
Degree of Cure 24h @80℃ 15% 13% 12% 14%
실시예 1 실시예 2 실시예 3
용융점도 (Pa.s) 11860 12240 12520
보이드 O O O
도통 O O O
접속 상태 O O O
상온 경시성 O O O
Stage 안정성 O O X
촉매 반응 지연 O O O
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
용융점도 (Pa.s) 11200 9200 9000 6200
보이드 O O O O
도통 O O O O
접속 상태 O O O O
상온 경시성 X O O X
Stage 안정성 X X X X
촉매 반응 지연 X O X X
실험 결과, 본 발명의 실시예 1 내지 3의 화학식 1의 화합물을 잠재성 촉매로 사용하는 것에 비해 비교예 1 내지 4의 경우, 촉매 반응 지연 평가 및 Stage 안정성 측면에서 부족함을 확인할 수 있었다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1의 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00014

    상기 화학식 1에서,
    R 및 R' 은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기(aryl group) 또는 탄소수 3 내지 8 의 고리형의 탄화수소이고, 상기 R 및 R'에서 알킬기, 아릴기 또는 고리형 탄화수소는 각각 독립적으로 헤테로원자를 가질 수 있으며,
    x는 각각 독립적으로 1 내지 50이고,
    y는 각각 독립적으로 1 내지 100이다.
    z는 각각 독립적으로 1 내지 4이다.
  2. 제1항에 있어서,
    R은 수소이고, x는 1 내지 6이고, y는 8 내지 10이고, z는 1 내지 4인 화학식 1의 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, R은 수소이고, x는 1이고, y는 10이고, z는 2인 화학식 1의 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, R은 수소이고, x는 6이고, y는 8이고, z는 2인 화학식 1의 화합물.
  5. 하기 화학식 2의 화합물과 하기 화학식 3의 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는, 제1항의 화학식 1의 화합물의 제조방법:
    [화학식 2] 
    Figure pat00015

    [화학식 3]
    Figure pat00016

    상기 화학식 3에서,
    R 및 R' 은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기(aryl group) 또는 탄소수 3 내지 8 의 고리형의 탄화수소이고, 상기 R 및 R'에서 알킬기, 아릴기 또는 고리형 탄화수소는 각각 독립적으로 헤테로원자를 가질 수 있으며,
    z는 1 내지 4의 정수이다.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화학식 3에서, R은 수소이고, R'은 메틸기이고, z는 1 내지 4인 화학식 1의 화합물의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    하기 화학식 2의 화합물 1당량에 대하여 화학식 2의 화합물 0.1 내지 10 당량을 반응시키는 단계를 포함하는 화학식 1의 화합물의 제조방법.
  8. 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 제1항의 화학식1의 화합물을 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열가소성 수지; 열경화성 수지; 경화제; 및 상기 화학식1의 화합물 총합 100중량부 대비 상기 화학식1의 화합물 0.1 내지 15중량부를 포함하는,
    반도체 접착용 수지 조성물.
  10. 제8항에 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.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 고상 에폭시 수지 및 액상 에폭시 수지로 이루어진군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 경화제는 70℃ 이상의 연화점을 갖는 페놀 수지를 포함하는, 반도체 접착용 수지 조성물.
  13. 제8항의 반도체 접착용 수지 조성물을 포함한 반도체용 접착 필름.
KR1020180126662A 2018-10-23 2018-10-23 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름 KR102228539B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180126662A KR102228539B1 (ko) 2018-10-23 2018-10-23 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름
US17/047,551 US12006308B2 (en) 2018-10-23 2019-10-22 Adhesive composition for semiconductor circuit connection and adhesive film containing the same
CN201980018102.7A CN111836840B (zh) 2018-10-23 2019-10-22 用于半导体电路连接的粘合剂组合物和包含其的粘合剂膜
TW108138008A TWI722610B (zh) 2018-10-23 2019-10-22 化合物、彼之製法、含彼之用於接合半導體的樹脂組成物、及使用彼製造的黏著膜
EP19877004.2A EP3763709B1 (en) 2018-10-23 2019-10-22 Adhesive composition for connecting semiconductor circuit, and adhesive film comprising same
PCT/KR2019/013905 WO2020085770A1 (ko) 2018-10-23 2019-10-22 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름
JP2020547378A JP6987427B2 (ja) 2018-10-23 2019-10-22 半導体回路接続用接着剤組成物およびそれを含む接着フィルム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180126662A KR102228539B1 (ko) 2018-10-23 2018-10-23 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200045758A true KR20200045758A (ko) 2020-05-06
KR102228539B1 KR102228539B1 (ko) 2021-03-15

Family

ID=70331596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180126662A KR102228539B1 (ko) 2018-10-23 2018-10-23 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름

Country Status (7)

Country Link
US (1) US12006308B2 (ko)
EP (1) EP3763709B1 (ko)
JP (1) JP6987427B2 (ko)
KR (1) KR102228539B1 (ko)
CN (1) CN111836840B (ko)
TW (1) TWI722610B (ko)
WO (1) WO2020085770A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110382565A (zh) * 2017-03-07 2019-10-25 松下知识产权经营株式会社 用作底部填充材料的热固性组合物和半导体装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194057A (ja) * 2000-12-26 2002-07-10 Toagosei Co Ltd 熱硬化性樹脂組成物
US20090111930A1 (en) * 2004-07-12 2009-04-30 Suprapolix B. V. Supramolecular Ionomers

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6822341B1 (en) * 2002-12-19 2004-11-23 Henkel Corporation Latent catalysts for molding compounds
US8172873B2 (en) * 2006-10-25 2012-05-08 University Of Rochester Shape memory polymers
KR101234711B1 (ko) 2007-04-12 2013-02-19 주식회사 엘지화학 이미다졸 어덕트형 잠재성 고분자 경화제, 그 제조방법,이를 포함하는 일액형 에폭시 수지 조성물 및 이방 도전성접착재료
FR2930777B1 (fr) 2008-05-05 2011-07-01 Arkema France Procede de synthese de materiaux supramoleculaires
US20150125646A1 (en) 2013-11-05 2015-05-07 Espci Innov Self-Healing Thermally Conductive Polymer Materials
CN104231157B (zh) * 2014-09-23 2018-07-24 厦门大学 一种具有自修复功能的环氧树脂及其制备方法
US10556975B2 (en) 2016-09-13 2020-02-11 Phillips 66 Company Aqueous polymerization of thermoresponsive flocculants
KR101809935B1 (ko) 2016-09-21 2017-12-19 충북대학교 산학협력단 에폭시 수지의 잠재성 경화를 위해 공중합체를 이용하여 제조된 이미다졸 경화제 및 그의 제조방법
KR102069314B1 (ko) 2016-10-05 2020-01-22 주식회사 엘지화학 반도체 접착용 수지 조성물, 반도체용 접착 필름 및 다이싱 다이본딩 필름

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194057A (ja) * 2000-12-26 2002-07-10 Toagosei Co Ltd 熱硬化性樹脂組成物
US20090111930A1 (en) * 2004-07-12 2009-04-30 Suprapolix B. V. Supramolecular Ionomers

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020085770A1 (ko) 2020-04-30
CN111836840A (zh) 2020-10-27
US20210115021A1 (en) 2021-04-22
JP2021515838A (ja) 2021-06-24
US12006308B2 (en) 2024-06-11
TW202021997A (zh) 2020-06-16
KR102228539B1 (ko) 2021-03-15
CN111836840B (zh) 2022-04-15
EP3763709B1 (en) 2023-03-01
JP6987427B2 (ja) 2022-01-05
TWI722610B (zh) 2021-03-21
EP3763709A1 (en) 2021-01-13
EP3763709A4 (en) 2021-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101141493B1 (ko) 반도체소자 접착필름 형성용 수지 바니시, 반도체소자 접착필름, 및 반도체장치
KR101105470B1 (ko) 반도체 칩 적층체 및 반도체 칩 적층용 접착제 조성물
KR101033045B1 (ko) 반도체 조립용 접착필름 조성물 및 이를 이용한 접착필름
EP3763709B1 (en) Adhesive composition for connecting semiconductor circuit, and adhesive film comprising same
CN112424307B (zh) 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
KR102204964B1 (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름
KR102186521B1 (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름
JP2009124135A (ja) 半導体用接着部材及び半導体装置
KR20210046177A (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 반도체 회로 접속용 접착 필름
KR20220011938A (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 반도체 회로 접속용 접착 필름
US11527503B2 (en) Method for manufacturing semiconductor package
EP3780094A1 (en) Method for manufacturing semiconductor package
KR20220015197A (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 반도체 회로 접속용 접착 필름
WO2019203572A1 (ko) 반도체 회로 접속용 접착제 조성물 및 이를 포함한 접착 필름
KR20220022871A (ko) 반도체 접착용 수지 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름 및 이를 이용한 다이싱 다이본딩 필름
KR20210043120A (ko) 반도체 접착용 수지 조성물, 이를 이용한 반도체용 접착 필름, 반도체 패키지 제조방법 및 반도체 패키지

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant