KR0171621B1

KR0171621B1 - Epoxy resin composition

Info

Publication number: KR0171621B1
Application number: KR1019930012175A
Authority: KR
Inventors: 김성균; 박윤곡; 우희우
Original assignee: 채오병; 제일모직주식회사
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1999-03-30
Also published as: KR950000796A

Abstract

본 발명은 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열응력과 열충격에 의한 패케이지 크랙(PACKAGE CRACK)이 감소되고, 봉지재의 내습특성을 개선시키는 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, the object of the present invention is to provide an epoxy resin composition for semiconductor element encapsulation to reduce the package crack (PACKAGE CRACK) due to thermal stress and thermal shock, improve the moisture resistance characteristics of the encapsulant. do.

본 발명은 반도체 에폭시 수지 조성물에 있어서, 에폭시 수지로서 구조식 II)와 같은 에폭시 수지 100 중량부에 구조식 I)과 같은 비스말레이미드 수지 20 내지 80 중량부를 혼합사용한 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that, in the semiconductor epoxy resin composition, 20 to 80 parts by weight of the bismaleimide resin of the formula (I) is mixed and used as 100 parts by weight of the epoxy resin of the formula (II) as the epoxy resin.

Description

Epoxy Resin Compositions for Semiconductor Device Encapsulation

본 발명은 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로서, 상세하게로는 반도체 소자 봉지재의 내열성과 유동성을 개선하여 열충격에 의한 패케이지 크랙(PACKAGE CRACK)을 감소시키고, 무기충전재 함량을 증가시켜 열응력 감소와 아울러 봉지재의 내습특성을 개선시키는 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition, and more particularly, improves heat resistance and fluidity of a semiconductor device encapsulation material, thereby reducing package cracks due to thermal shock, and increasing inorganic filler content to reduce thermal stress and encapsulation. The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor element encapsulation that improves the moisture resistance of ashes.

최근 반도체 소자(CHIP)의 집적기술의 발달로 소자 면적은 증가하고 PACKAGE는 소형화, 박형화 되어 봉지재의 내열성과 내습성이 취약한 원인으로 PACKAGE CRACK과 소자의 부식(AL-CORROSION)에 의한 불량이 많이 발생하게 되었다. 따라서 이를 방지하기 위한 봉지재에 관한 기술로는 일본공개특허 平 4 - 120126, 平 4 - 258624등과 같이 Epoxy n이나 Phenolic Resin을 다관능기 구조로 적용하여 내열성을 개량하거나, 일본공개특허 4 - 227624, 평 4 - 314725, 평 4 - 328121 등과 같이 IMIDE기 구조를 적용시켜 내열성을 개량한 것 등이 있다.Recently, due to the development of integrated technology of semiconductor devices (CHIP), the device area is increased and the package is miniaturized and thinned. Therefore, the defects due to the package crack and the corrosion of the device are caused due to the weak heat resistance and moisture resistance of the encapsulant. Was done. Therefore, as a technique for encapsulating material to prevent this, by applying Epoxy n or Phenolic Resin as a multi-functional structure, such as Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 4-120126, Hei 4-258624, or improve the heat resistance, The heat resistance is improved by applying IMIDE structure, such as Pyeong 4-314725 and Pyeong 4-328121.

그러나 내열성을 향상시키는 방법 중 다관능기를 적용한 경우는 내열성이 충분하지 못하였으며, IMIDE기 구조를 적용시켰을 경우는 내열성에는 탁월하게 효과가 있으나 상대적으로 내습성이 부족할 뿐만 아니라, 높은 성형온도 (Temp = 200℃ 이상)가 요구되어 반도체 소자 봉지재로 적용하는 데에는 어려움이 있었다.However, when the multifunctional group is applied among the methods of improving the heat resistance, the heat resistance is not sufficient, and when the IMIDE group structure is applied, the heat resistance is excellent, but it is relatively poor in moisture resistance and high molding temperature (Temp = 200 ℃ or more) is required, there was a difficulty in applying as a semiconductor element encapsulant.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 하기 구조식 I)과 같은 비스 말레이미드(BIS MALEIMIDE) 수지를 구조식 II)와 같은 에폭시 수지와 혼합 사용하게 되면 내열성, 내습성 작업성(MOLDABILITY)이 개선되어 PACKAGE CRACK, AL-CORROSION을 감소시킬 수 있음을 밝혀 내게 되었다.The present inventors have studied to achieve the above object, and when the bis maleimide (BIS MALEIMIDE) resin such as the following formula (I) is mixed with an epoxy resin such as the formula (II), heat resistance, moisture resistance workability (MOLDABILITY) is It has been found to be able to reduce PACKAGE CRACK and AL-CORROSION.

(n = 0 내지 5 사이의 정수, m = 0 내지 5 사이의 정수)(an integer between 0 = 5 and m = an integer between 0 and 5)

(n = 0 내지 3 사이의 정수)(n = integer between 0 and 3)

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 조성물은 1) 에폭시 수지 6 - 15 중량부, 2) 경화제 3 - 10 중량부, 3) 경화촉진제 0.1 - 1.0 중량부, 4) 무기충전재 70 - 90 중량부, 5) 결합제 0.3 - 1.0 중량부, 6) 개질제 0.5 - 3.0 중량부, 7) 난연제 1.0 - 5.0 중량부로 구성된다.The composition of the present invention is 1) 6 to 15 parts by weight of epoxy resin, 2) 3 to 10 parts by weight of hardener, 3) 0.1 to 1.0 part by weight of curing accelerator, 4) 70 to 90 parts by weight of inorganic filler, 5) binder 0.3 to 1.0 Parts by weight, 6) 0.5-3.0 parts by weight of modifier, 7) 1.0-5.0 parts by weight of flame retardant.

일반적으로 에폭시 수지로서는 올소크레졸 노볼락 에폭시수지인 BIS - Phenol A형 에폭시 수지가 주로 사용되고 있으나, 본 발명에서는 구조식 I) 및 구조식 II)를 혼합하여 사용하며, 구조식 I) 화합물은 구조식 II) 화합물 100 중량부에 대하여 20 내지 80 중량부의 양으로 혼합한다.Generally, BIS-Phenol A epoxy resin, which is an allocresol novolac epoxy resin, is mainly used as an epoxy resin, but in the present invention, a mixture of Structural Formula I) and Structural Formula II) is used. Mix in an amount of 20 to 80 parts by weight based on the parts by weight.

경화제로는 페놀 노볼락형수지, 산무수물 등을 사용할 수 있으며, 경화촉진제로는 트리페닐포스핀, 트리부틸포스핀 등의 인계화합물이나 3급 아민화합물을 주로 사용하고 무기충전재로는 고순도 무정형의 구상 또는 파쇄 형상의 실리카 분말 또는 결정형 파쇄 실리카 등을 사용할 수 있다.Phenolic novolac resins and acid anhydrides can be used as the curing agent.Phosphorus compounds such as triphenylphosphine and tributylphosphine or tertiary amine compounds are mainly used as curing accelerators. Spherical or crushed silica powder or crystalline crushed silica can be used.

결합제로는 에폭시기, 아민기 등을 갖는 글리시톡시 프로필 트리메톡시 실란계를 사용할 수 있는데, 결합제는 유기물과 무기충전재의 계면에서 결합력을 증대시켜 충격강도 및 내습성, 전기적 특성, 유동성 등을 개선시킬 수 있다.As the binder, a glycitoxy propyl trimethoxy silane system having an epoxy group, an amine group, or the like may be used. The binder improves the bonding strength at the interface between the organic material and the inorganic filler to improve impact strength, moisture resistance, electrical properties, and fluidity. You can.

개질제로는 에폭시, 아민, 페놀, 카르복실 변성 실리콘 오일류나, 실리콘 분말, 카르복실 변성 폴리부타디엔 화합물 등을 사용한다. 난연제는 유기난연제와 무기난연제 등이 있으며, 유기난연제로는 브롬화 노볼락 에폭시 수지나 브롬화 비스페놀 A형 에폭시 등을 사용할 수 있으며, 무기난연제로는 안티몬 트리옥사이드 등을 사용한다. 이형제와 착색제는 고순도 반도체용 제품을 사용하는 것이 바람직하다.As the modifier, epoxy, amine, phenol, carboxyl modified silicone oils, silicone powder, carboxyl modified polybutadiene compound and the like are used. Flame retardants include an organic flame retardant and an inorganic flame retardant, and the organic flame retardant may be a brominated novolac epoxy resin, brominated bisphenol A-type epoxy and the like, antimony trioxide and the like is used as the inorganic flame retardant. It is preferable to use a high purity semiconductor product for a mold release agent and a coloring agent.

본 발명의 실시예는 다음과 같다.Embodiments of the present invention are as follows.

본 발명의 실시예 및 비교예에 적용된 조성물의 비율은 아래의 표1)과 같다.The ratio of the composition applied to the Example and comparative example of this invention is as Table 1) below.

[실시예 1]Example 1

표 1에 나타난 조성물과 조성비로 에폭시수지와 IMIDE 수지를 예비 반응시켜 (반응온도 = 190 ±30℃, 반응시간 3±1시간) 평량하고 분쇄/혼합기에서 건식 분쇄/혼합하여, 가열용융 혼합기(TWO-ROLLMILL)에서 용융혼합(85±10℃, 10분)하여 반응시킨 후, 상온으로 냉각 분쇄하여, 10 MESH정도의 분말 상태로 만든 다음, 측정항목과 측정방법에 의하여 시험하여 그 결과를 표 2)로 나타내었으며, 상세한 측정방법은 다음과 같다.Epoxy resin and IMIDE resin were pre-reacted with the composition and composition ratio shown in Table 1 (reaction temperature = 190 ± 30 ℃, reaction time 3 ± 1 hour) and weighed by dry grinding / mixing in a grinding / mixer, followed by heating melt mixer (TWO). -ROLLMILL) reacted by melt mixing (85 ± 10 ℃, 10 minutes), cooled to room temperature, ground to 10 MESH, and then tested by measuring items and measuring methods. Table 2 ), And the detailed measurement method is as follows.

* 유동성 측정* Liquidity measurement

가열 이송성형기(175℃, 1000psi)에서 EMMI-I-66측정방법에 의해 스파이럴플로우 금형(SPIRAL FLOW MOLD)으로 성형하여 조성물의 흘러간 길이를 측정하였다.The flow length of the composition was measured by molding into a spiral flow mold (SPIRAL FLOW MOLD) by an EMMI-I-66 measuring method in a heat transfer molding machine (175 ° C, 1000 psi).

* 흡수율 측정* Absorption rate measurement

흡수율 측정용 시편제작 금형(가로 = 4cm, 세로 = 2cm, 두께 = 0.4cm)으로 가열한 후, 이송성형기(175℃, 1000psi, 120sec)에서 시편을 제작하고 후경화 공정(175℃, 5시간)을 거쳐, 가열/가압 포화수증기(121℃, 2기압) 분위기에 24시간 방치하여 시편에 흡수된 수분의 량을 측정하였다.After heating with a specimen manufacturing mold (width = 4cm, length = 2cm, thickness = 0.4cm) for absorbance measurement, the specimen is made in a transfer molding machine (175 ℃, 1000psi, 120sec) and post-curing process (175 ℃, 5 hours). After the mixture was left in a heated / pressurized saturated steam (121 ° C., 2 atm) atmosphere for 24 hours, the amount of moisture absorbed in the specimen was measured.

* 유리전이온도 측정* Glass transition temperature measurement

TMA에 의하여 가로 5mm, 세로 5mm, 두께 6.5mm의 시편으로 상온부터 300℃까지 승온(5℃/mm)시켜 측정하였다.TMA was measured by heating (5 ° C./mm) from room temperature to 300 ° C. in a specimen having a width of 5 mm, a length of 5 mm, and a thickness of 6.5 mm.

* PACKAGE CRACK 측정* PACKAGE CRACK MEASUREMENT

가열 이송성형기(175℃, 1000psi, 120sec)에서 시편을 제작 금형(DIP-18pin, CHIP SIZE = 5 × 5 × 0.4 mm, Alloy-42)으로 시편제작 후 후경화 공정(175℃, 5시간)을 거쳐 가열/가압 포화수증기(121℃, 2기압)에 24시간 방치 후, VPS(Vapor phase soldering)공정(215℃, 20sec)을 통과시킨 다음, 냉각수(17℃, 2분)에 침적시키는 방법으로 패캐이지 크랙(PACKAGE CRACK)이 발생할 때까지 연속적으로 VPS 고정 및 냉각수에 침적시켰다.After the specimen is manufactured by using a mold (DIP-18pin, CHIP SIZE = 5 × 5 × 0.4 mm, Alloy-42) in a heat transfer molding machine (175 ℃, 1000psi, 120sec), the post curing process (175 ℃, 5 hours) is performed. After standing for 24 hours in heated / pressurized saturated steam (121 ° C, 2 atmospheres), it was passed through a VPS (Vapor phase soldering) process (215 ° C, 20sec), and then immersed in cooling water (17 ° C, 2 minutes). Subsequent immersion in the VPS fixation and cooling water until package crack occurred.

[비교예 1-5]Comparative Example 1-5

실시예와 동일한 방법으로 표 1)에 나타난 조성물과 조성비로 평량하고 제조 및 물성 측정을 동일하게 실시하여 표 2)에 나타내었다.In the same manner as in Example, the composition and the composition ratio shown in Table 1) were weighed out, and the preparation and measurement of properties were carried out in the same manner as shown in Table 2).

상기 실시예와 비교예의 패캐이지 크랙(PACKAGE CRACK) 평가결과에서 나타난 바와 같이 구조식 I)과 같은 비스말레이미드(BIS MALE IMIDE) 수지와 구조식 II)와 같은 에폭시 수지를 혼합함으로써 에폭시 수지 조성물의 내열성이 향상되었고, 크랙발생율이 현저히 낮아졌다.As shown in the PACKAGE CRACK evaluation results of the Examples and Comparative Examples, the heat resistance of the epoxy resin composition was mixed by mixing a bismaleimide resin such as Formula I) and an epoxy resin such as Formula II). Improved, and the cracking rate was significantly lowered.

Claims

In a semiconductor epoxy resin composition composed of an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, an inorganic filler, a binder, a modifier, a flame retardant, a bismaleimide resin such as formula (I) 20 parts by weight of an epoxy resin such as formula (II) as an epoxy resin 20 To 80 parts by weight of the mixed use, the epoxy resin composition for sealing semiconductor elements.