KR0158716B1 - 광반도체용 에폭시 수지조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광반도체 봉지용 에폭시 수지조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 (A) 에폭시 수지 200중량부, (B) 페놀수지 70 내지 150중량부, (C) 커플링제3 내지 20중량부, (D) 무기충진제 600 내지 800, (E) 이형제 3 내지 20중량부 및 (F) 경화 촉진제 1 내지 10중량부로 이루어지는 광반도체용 에폭시 수지조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 광반도체 봉지용 에폭시 수지조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 전기절연성 및 반사성이 우수하며 내열성, 내흡수성, 기계적특성이 매우 우수하여 광반도체 디바이스중 포토 커플러와 같은 발광소자 및 수광소자가 일체화 되어 있는 광반도체 장치류에 적용 가능한 에폭시 수지조성물에 관한 것이다.
포토 커플러는 발광소자 및 수광소자가 일체화되어 있는 소자로서 입출력간이 전기적으로 완전히 절연되어 신호전달의 방향성이 있으며 신호전달 체계도 광신호에 의한 방식이므로 응답속도가 빠르며 소형, 경량으로 실장밀도를 높일 수 있는 등의 여러 가지 특징으로 인하여 현재 복사기, 팩시밀리 등의 사무용 기기, 전화기, 텔레비젼, 비디오, 오디오 및 에어컨 등의 가전제품과 엘리베이터, 자동문 등의 산업용 부문 등에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
상기 포토커플러의 반도체 소자를 습기, 열, 충격 진동 등의 외부 환경으로부터 보호하는 1차적 기능외에 입출력 간의 전기전열성 유지 및 발광소자와 수광소자간의 광신호 전달을 유지시켜 주기 위하여 종래에는 발광소자와 수광소자간에 광 투과율이 우수한 에폭시 수지 조성물로 1차 봉지하고 다시 공지된 반도체 봉지용 에폭시 수지조성물로 2차 봉지하는 방법을 사용하였으나, 이는 저압 트랜스퍼성형을 2차례에 걸쳐 해야하며, 작업 시간이 많이 걸려 양산성이 떨어지는 단점이 있었다.
본 발명은 이러한 생산성 저하 문제를 해결하기 위해 새로이 제안된 것으로 발광소자와 수광소자간의 광 신호가 광 반사를 통해 전달되는 새로운 형태의 포토커플러에 적용 가능한 광반도체용 에폭시 수지조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조성물은 (A) 에폭시 수지 200중량부, (B) 페놀수지 70 내지 150중량부, (C) 커플링제 3 내지 20중량부, (D) 무기충진제 600 내지 800, (E) 이형제 3 내지 20중량부 및 (F) 경화 촉진제 1 내지 10중량부로 이루어진다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 있어서, 성분 (A)로 사용가능한 에폭시 수지로는 글리시딜 에테르형 수지, 글리시딜 에스테르형 수지, 글리시딜 에스테르형 에폭시 수지, 글리시딜 아민형 에폭시 수지, 비페닐 에폭시 수지, 페놀 노볼릭 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 또는 비스페놀 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중 에폭시 수지의 당량이 160 내지 400정도인 페놀 노볼락 에폭시 수지 및 크레졸 노볼락 에폭시 수지를 이용할 경우 특히 우수한 기계적 전기적 특성을 얻을 수 있다.
또한 성분 (B)의 페놀수지는 에폭시 수지 성분 (A)의 경화제로 사용하는 것으로 그 예로는 노볼락형 페놀수지, 페놀아르알킬수지, 비스페놀 A형수지, 또는 레졸형 페놀수지가 있고, 본 발명에서는 상기 수지에헥시 하이드로 프탈릭 안하이드라이드 또는 메틸 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드 등과 같은 분자구조내 이중 결합을 같지 않는 산무수물계 경화제를 첨가시켜 사용할 수 있다. 이들 경화제는 두가지 이상 혼용하여 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 노볼락 페놀수지와 메탈 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드를 사용하는 것이 바람직하며, 이들 수지를 단독 혹은 혼용 사용할 경우 우수한 전기 절연성 및 고내열성을 갖는 수지조성물을 얻을 수 있었다. 여기서 메틸헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드는 수지조성물의 전기절연성 향상에는 높은 효과를 발휘하나, 경화제 전체양에 20 내지 50중량%를 혼용시키는 것이 바람직한데, 50중량% 이상 혼용적용시는 흡수율이 높아지며 작업성에 나쁜 영향을 미치므로 바람직하게는 노볼락 페놀수지 80중량%에 메틸 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드 20중량%를 혼용 사용하는 것이 좋다.이때, 에폭시 수지(A)와 페놀수지(경화제)(B)와의 배합비율은 에폭시수지의 당량과 페놀수지의 수산기당량과 산무수물 당량의 당량비로 조절하는 바 이들 당량비가(에폭시당량/수산기, 산무수물 당량) 0,5 내지 1.5가 되도록 조절하는 것이 좋다. 만일 당량비가 이 범위보다 낮으면 트랜스퍼성형시 성형성이 불량해지고 이 범위보다 높으면 경화된 후 기계적 물성이 저하될 수 있다. 본 발명에 사용되는 에폭시수지의 가수분해성 염소이온의 함량은 0,1%중량 이하인 것을 사용하여야 반도체 칩 중의 알루미늄 부식 방지를 위해 효과적이다.
그리고 수지조성물상의 (C)성분은 커프링제로서 에폭시 수지 조성물중의 유기분과 무기분 및 금속 리이드프레임간에 작용하여 결합력을 높여주는 역할을 한다. 이 커플링제에는 실란계 커플링제, 티타늄계 커플링제, 또는 지르코 알루미네이트 커플링제 등이 있으며 본 발명에서는 에폭시기를 함유하는 실란계 커플링제를 에폭시수지 200중량부에 대하여 3 내지 20중량부, 바람직하게는 3 내지 10중량부를 사용하였다.
본 발명의 수지 조성물상의 성분(D)는 본 발명에서 가장 중요한 부분으로 일반적인 무기충진제로는 광 반사성을 충분히 얻을 수 없으므로 이산화 티타늄분말을 적용하는 것이 좋으나, 이산화 티타늄 단독 적용시에는 에폭시 수지 조성물의 열선팽창 계수가 급격히 증가하며, 흡수율이 높아져 신뢰성에 나쁜 영향을 미치게 되므로 용융 각상실리카분말을 적절히 혼용하여 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 전체 무기 충진제에 대해 이산화 티타늄분말이 60중량%에 용융 각상 실리카 분말을 40중량%를 혼용하여 적용하는 것이 좋다. 상기 전체 무기충진제의 적절한 사용량은 이산화 티타늄 400 내지 600중량부 및 용융 각상실리카 100 내지 300중량부로서 그 합이 에폭시수지 200중량부에 대하여 600 내지 800중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 만일 사용량이 보다 적을 경우에는 기계적 물성저하와 더불어 전기 절연성이 떨어지게 되며, 사용량이 이보다 많을 경우에는 유동성이 저하되며 트랜스퍼성형 작업시 불완전 충진이 되거나, 반도체 칩상의 리이드선의 단선을 초래할 수 있다. 그리고 본 발명에 사용되는 이산화 티타늄 분말은 평균입경이 약 5μm이하를 갖는 것이 좋으며, 용융 각상실리카 분말은 평균 입경이 약 10μm의 입도분포를 갖는 것이 좋다.
성분(E)는 트랜스퍼 성형작업시 포토커플러 패키지와 금형사이의 분리를 용이하게 해주는 이형제로서 그 종류로는 천연왁스, 에스테르나 금속염, 파라핀, 또는 산 아미드 등이 있고 이들은 2종 이상을 혼용하여 사용하여도 좋다. 사용량은 에폭시수지 200중량부에 대하여 3 내지 20중량부가 바람직하다.
성분(F)는 에폭시 수지조성물의 경화촉진제로서 유기포스핀계 화합물중에는 트리페닐 포스핀, 트리 부틸 포스핀, 메틸 디페닐 포스핀 등의 제3포스핀계 화합물, 부틱 페닐 포스핀, 디메틸포스핀 등의 제2포스핀계 화합물, 또는 페닐 포스핀, 옥틸포스핀 등의 제1포스핀계 화합물 등이 사용될 수 있으며, 3급 아민, 아미다졸류, 키르본산 금속염 등도 적용가능하며 팩키지 표면의 마킹성을 고려할 때 황변현상이 비교적 양호한 이미다졸류의 경화촉진제를 사용하는 것이 바람직하다. 사용량은 에폭시수지 200중량부에 대하여 1 내지 10중량부가 바람직하다.
이상의 조성물로 제조된 제품을 원하는 성형품으로 만들때에는 일반적으로 널리 알려진 저압트래스터 성형을 이용할 수 있으며, 성형시 165℃-175℃의 온도에서 3분 이내에 성형작업을 할 수 있기 때문에 대량생산에 적합하다. 성형후에는 성형품을 165℃-175℃의 온도에서 3시간 이상 후 경화시켜야 에폭시 수지조성물이 완전히 경화된 성형품을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교에 따라 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 예들이 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 3 및 비교예 4 내지 7]
하기 표1의 비율로 각 성분들의 무게를 재고 이들중 용융 각상실리카 분말을 헨셀믹서에 넣고 고속에서 회전하며 커플링제를 분사시켜 실리카 분말을 전처리 한 후 나머지 성분들을 넣고 충분히 분쇄 혼합한다. 이것을 70℃-120℃로 가열된 2축 롤러나 니이더로 용융 혼련시킨후 냉각시켜 에폭시 수지조성물을 제조한다. 이 조성물을 165℃-175℃의 저압트랜스퍼로 2분동안 성형시키고 다시 165℃-175℃의 온도에서 4시간 동안 후경화 시켜서 시편을 제하였고, 그 물성치를 측정하여 하기 표2에 기재하였다. 시험 조건 및 방법은 하기 표3에 기재하였다.
상기 표3으로부터 알 수 있듯이, 본 발명에서 기술한 에폭시 수지 조성물은 전기 절연성이 양호하며, 특히 광반사성이 뛰어난 특징을 나타내고 있음을 알 수 있다. 그리고 상기 에폭시 수지 조성물은 종래에 사용되던 광 투광형 에폭시 수지조성물이 1, 2차의 두차례에 걸친 트랜스퍼 성형작업을 필요로 하는 것에 대해 단 한 차례의 성형 작업으로 완제품을 만들 수 있기 때문에 날로 증가하고 있는 포토커플러와 같은 광 반도체 소자의 생산성을 비약적으로 높일 수 있는 것이 그 특징이라 할 수 있다.
Claims (3)
- (A) 글리시딜 에테르형 수지, 글리시딜 에스테르형 수지, 글리시딜 에스테르형 에폭시수지, 글리시딜 아민형 에폭시 수지, 비페닐에폭시수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 및 비스페놀 에폭시 수지로부터 선택된 에폭시 수지 200중량부, (B) 노볼락형 페놀수지, 페놀아르알킬수지, 비스페놀 A형수지 및 레졸형 페놀수지 중에서 선택된 적어도 하나의 페놀수지에 헥사 하이드로 프탈릭 안하이드라이드 또는 메틸 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드와 같은 분자구조내 이중결합을 갖지 않는 산무수물계 경회제 20 내지 50중량%를 첨가시켜서 된 페놀수지 70 내지 150중량부, (C) 실란계 커플링제, 티타늄계 커플링제 및 지르코 알루미네이트 커플링제 중에서 선택된 커플링제 3 내지 20중량부, (D) 이산화 티타늄 400 내지 600중량부 및 용융 각상실리카 100 내지 300중량부로 이루어진 무기충진제 600 내지 800중량부, (E) 천연왁스, 에스테르나 금속염, 파라핀 및 산 아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 이형제 3 내지 20중량부 및 (F) 트리페닐 포스핀, 트리 부틸 포스핀, 메틸 디페닐 포스핀 등의 제3포스핀계 화합물 부틸 페닐 포스핀, 디메틸포스핀 등의 제2포스핀계 화합물, 페닐 포스핀, 옥닐포스핀 등의 제1포스핀계 화합물, 3급 아민, 아미다졸류 및 카르본산 금속염으로부터 선택된 경화 촉진제 1 내지 10중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광반도체용 에폭시 수지조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지의 당량이 160 내지 400정도인 페놀 노볼락 에폭시 수지 또는 크레졸 노볼락 에폭시 수지임을 특징으로 하는 광반도체용 에폭시 수지조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 이산화 티타늄 분말의 평균입경이 약 5μm 이하이고, 용융 각상실리카 분말의 평균 입경이 약 10μm의 입도분포를 갖는 것을 특징으로 하는 광 반도체용 에폭시 수지조성물.
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| KR100441217B1 (ko) * | 2001-07-11 | 2004-07-22 | 한장희 | 커플링 처리 무기 충진제를 활용한 고내열 피엠씨 복합재및 이의 제조공정 |
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