KR100193024B1 - 반도체소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이형성 및 작업성이 우수하고, 금형오염이 적으며, 특히 잉크를 이용하여 수지표면에 인쇄시, 작업 불량률 및 수지표면과의 접착력이 우수하고 인쇄특성이 현저히 개선된 반도체소자 밀봉용 에폭시 수지조성물을 제공하기 위한 것으로서, 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제, 유기난연제, 무기충전제 및 이형제 등으로 구성되는 에폭시 수지조성물에 있어서, 이형제로서 평균분자량이 1,000-4,000 사이인 비산화형 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계의 이형제를 전체 수지 조성율 100 중량부에 대하여 0.05-1.50 중량부 사용함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반도체소사 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수지 성형물 표면의 인쇄특성을 개선한 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 에폭시 수지 조성물은 우수한 내습특성, 기계적 특성 및 전기적 특성으로 인해 전기, 전자 및 반도체 분야에 널리 사용되어지고 있다. 특히 직접회로, 고직접회로, 초고집적회로, 트랜지스터 그리고 다이오드 등의 봉지재로서 극히 일부분을 제외한 대부분의 반도체소사 밀봉용 재료로 에폭시 수지 조성물이 사용되고 있다.
이러한 에폭시 수지조성물은 기타 봉지재로 사용되는 금속 혹은 세라믹 봉지재에 비하여 가격이 저렴하고, 생산성이 우수하여 민수용 제품의 대부분이 에폭시 수지조성물을 이용하여 생산되고 있으며, 이들 제품의 생산성 향상에 대한 노력이 꾸준히 이어지고 있는 실정이다.
그런데, 반도체 소자의 경우 에폭시 수지로 성형한 후 수지 표면에 제조사, 제품명 및 제품특성 등에 관하여 표기를 하게 된다. 이러한 표기방법으로는 주로 레이저 혹은 잉크를 이용하는 인쇄 방법(J. MILLER LASER MARKING ENHANCES IC IDENTIFICATION, EVALUATION ENGINEERING VOL. 29. NO. 1. pp. 20-22)등이 사용되어지고 있다.
그러나, 일반적으로 사출성형, 압축성형, 저압 이송성형 등을 이용하여 성형물을 제조하는 경우 금형을 사용하여 제품을 성형하게 되므로, 수지 성형품을 금형으로부터 이형시키기 위하여는 수지 성형물을 구성하는 원재료중에 이형제를 배합시키게 된다. 따라서 이형제를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 얻어진 수지 성형품의 표면은 이형제가 다량 분포되어 있게 되며, 따라서 이러한 이형제로 인하여 잉크를 사용하여 제품표면에 인쇄를 실시할 경우 잉크가 고르게 분포되지 않거나, 수지표면과 잉크간의 접착력이 저하되어 인쇄되어진 문자가 수지표면으로부터 쉽게 떨어져 나가는 불량이 유발되어지므로 이에 대한 개선이 요구되어지고 있는 것이다.
지금까지 인쇄성 개량을 위한 공지의 방법으로는 제품표면을 레이저로 처리하는 방법(일본공개특허 평 01-14037호)과 가스를 이용한 불꽃에 의한 표면처리 방법(일본공개특허 소 63-45838호)등 주로 반도체 제조공정에서의 개선방법과 잉크를 변경하는 방법 등을 이용 개선하여 왔으며, 수지 조성물에 있어서는 조성물 중 무기충전제인 실리카와 유기물과의 상용성 증대를 위하여 사용되어지는 표면처리제에 대한 연구(일본공개특허 소56-131664호)가 진행되어 왔으나, 조성물에 대한 대부분의 연구는 성형시의 작업성 및 성형불량률을 최소화 하기 위한 연구 및 신뢰성 향상에 대한 연구가 주로 진행되었으므로, 상기 문제를 해결하기에는 한계가 있었다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하여, 이형성 및 작업성이 우수하고, 금형오염이 적으며, 특히 잉크를 이용하여 수지표면에 인쇄시에 작업 불량률 및 수지표면과의 접착력이 우수하고 인쇄특성이 현저히 개선된 반도체소자 밀봉용 에폭시 수지조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구한 결과, 평균분자량 1,000-4,000사이의 비산화형 폴리에틸렌계 혹은 폴리프로필렌계 이형제를 사용하여 얻은 에폭시 수지조성물의 타 이형제를 사용한 에폭시 수지조성물에 비하여 인쇄특성이 현저하게 개선되어짐을 알게 되어 본 발명은 완성하게 되었다.
즉, 본 발명은 크레졸 노볼락형 에폭시 수지와 페놀 노볼락형 경화제, 경화 촉진제, 유기난연제 및 무기 충전제 그리고 이형제 등을 함유하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지조성물에 있어서, 평균분자량이 1,000-4,000 사이인 비산화형 폴리에틸렌계 혹은 폴리프로필렌계 이형제를 0.05-1.50 중량부 사용하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지조성물은 올소-크레졸 노볼락형 에폭시 수지와 페놀 노볼락형 경화제, 그리고 경화촉진제(트리페닐포스핀 등)등으로 구성된 유기물과 무기물인 용융 혹은 결정성 실리카를 충전제를 사용한 기본 조성물에 착색제, 난연제, 표면처리제 등의 첨가제를 혼합하고 금형과의 이형성 및 인쇄특성 개선을 위한 폴리에틸렌 혹은 폴리에틸렌계 비산화형 이형제를 첨가하여 구성된다.
상기와 같은 본 발명 수지 조성물의 조성과 바람직한 조성량을 나타내면 다음과 같다.
전체 수지 조성물 100 중량부에 대하여
본 발명에서 사용하는 에폭시 수지로서는 내열성이 우수한 올소-크레졸 노볼락형 엑폭시 수지를 사용하며, 경화제로는 하이드록시 당량이 100-120인 페놀 노블락형 수지를 사용하고, 경화촉진제로는 트리페닐 포스핀을 사용한다.
한편, 본 발명에서 특징적으로 사용되는 이형제로는 산가를 가지지 않는 비산화형의 평균 분자량이 1,000-4,000 사이인 폴리에틸렌계 혹은 폴리프로필렌계 합성 이형제를 사용해야 이형성 및 인쇄특성 면에서 양호한 조성물을 얻을수 있으며, 상기 이형제는 전체 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.05-1.50중량부, 바람직하게는 0.05-0.50 중량부를 사용하는 것이 효과적이다. 만일 이형제의 사용량이 0.05 중량부 미만인 경우에는 성형물이 금형에서 이형이 되지 않는 스틱킹(sticking) 현상이 발생되며 1.5 중량부를 초과하여 사용할 경우에는 금형표면에 이형제가 과다하게 남게되어 금형 크리닝을 자주하여 주어야 하므로 생산성이 떨어지는 문제가 발생되어진다.
특히 본 발명에서 사용되는 이형제로는 비산화형 이형제를 사용하는 것이 좋은데, 이는 산화형 이형제의 경우 인쇄초기의 끊어짐 현상이 다수 발생되고, 또한 잉크와의 접착력도 저하되기 때문이다. 또한 평균 분자량이 1,000미만인 이형제를 사용할 경우에는 1,000 이상의 분자량을 가지는 이형제보다 금형오염이 쉽게 되어지는 단점이 있으며, 4,000을 초과하는 이형제인 경우에는 이형성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에서는 이형성 향상 및 금형오염 제어를 위하여 상기 합성 이형제 외에 천연 이형제 등도 혼합하여 사용하는데, 천연 이형제로는 카르나우바 왁스 등을 0.05-0.2 중량부 사용하며, 그 외에 착색제로는 카본블랙, 유기난연제 및 난연조제로서는 브로화 에폭시 수지 및 삼산화 안티몬을 각각 사용한다.
상기와 같은 본 발명의 조성물을 만들기 위하여는 먼저 무기충전제와 난연조제를 표면처리로서 처리한 후 기타 각 성분들을 헨셀믹서나 기타 예비믹서기에서 균일하게 혼합 시키고, 니이더나 롤밀을 이용하여 85-120℃에서 약 3-10분간 용융혼합시킨 다음 냉각시켜서 분쇄기를 이용하여 분말로 만든다.
분말 조성물은 분말상태로 반도체소자 밀봉시 사용하거나 혹은 타정기에 넣어 일정한 형태로 타정하여 반도체소자 밀봉시 활용하게 된다.
반도체 밀봉시에는 주로 저압이송방식의 성형법인 트랜스퍼 몰딩 방법에 의하여 성형하게 되며, 성형되어진 반도체 제품에 대해 플래시제거 및 고금공정을 거친 후 인쇄공정을 진행한다.
상술한 바와 같이 평균분자량이 1,000-4,000 사이인 비산화형 폴리에틸렌계 혹은 폴리프로필렌계 이형제를 0.05-1.50 중량부 사용하여 제조된 본 발명의 수지 조성물은 인쇄특성이 현저히 개선된다.
이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 이거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같으나, 본 발명이 이들 실시예 등에 의해 한정되는 것은 아니다.
또한 본 발명에서는 인쇄성의 평가를 위하여 초기 인쇄불량률 및 MILL-STD-833C 방법을 이용한 수지표면과 잉크와의 접착력을 평가하였다.
[실시예 1]
다음 표 1에 나타낸 각 성분 및 표 2에 기재된 특성을 갖는 이형제 A 등을 표 1의 조성대로 평량한 후 헨셀믹서에서 균일하게 혼합하여 1차 조성물을 만들었다. 1차 혼합공정을 통하여 얻은 조성물을 니이더를 이용하여 95℃에서 용융 혼련한 후, 냉각공정을 통하여 실온으로 냉각한 뒤 냉각된 수지조성물을 분쇄기를 이용하여 분쇄하고 분쇄후 얻어진 입자형의 조성물을 일정 크기로 타정하였다. 상기 방법에 의하여 제조된 조성물을 이용하여 반도체 소자를 밀봉하였다. 밀봉시에는 타정되어진 수지조성물을 고주파 예열기를 이용하여 10-40초간 예열시킨 후 160-175℃에서 120초간 저압이송성형법을 이용하여 성형하였다.
상기 공정을 거쳐 얻어진 반도체 제품을 플래시 제거공정, 도금공정 그리고 트림공정을 거친 후 인쇄와 최종 제품특성을 평가하였다.
본 발명을 통하여 얻어진 수지조성물에 대한 평가는 자외선 경화 잉크인 T K TOKA사의 UV BON 300잉크를 사용하여 실시하였으며, 인쇄공정에서의 문자 끊어짐 등의 불량발생률과 반도체 제조공정을 거친 후의 MARK PERMANENCY TEST (MPT) 불량을 MIL-STD-833C 방법에 의한 인쇄품질 평가법에 의하여 측정하였으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
[실시예 2-4 및 비교예 1-2]
각 성분의 조성과 조성량을 다음표 1에 기재된 바와같이 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 인쇄특성평가(MARK PERMANENCY TEST : MPT) 등을 평가하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
* 성형성 : 5회 예비 성형후 18회 연속 성형하여 성형불량 분석
* 이형성 : 5회 예비 성형후 18회 연속 성형하여 이형성 평가
* 초기인쇄특성 : 14,400개의 반도체 소자를 연속 인쇄하여 인쇄 불량 자유 유관 선별
* MPT 불량 : MIL-STD-833C METHOD 2015중 1,1,1-트리클로로에탄을 이용하여 평가 후 외쇄 끊어짐, 지워짐 선별
상기 표 3에서 볼 수 있듯이 본 발명에 의한 소지조성물의 경우 금형오염, 이형성이 양호할 뿐만 아니라, 초기인쇄특성과 인쇄되어진 잉크와 수지표면과의 접착력을 평가하는 MIL-STD-833C 방법에 의한 MPT(MARK PERMANENY TEST)결과가 양호한 것으로 나타났다.
Claims (3)
- 크레졸 노블락형 에폭시 수지와 경화제, 경화촉진제, 유기난연제, 무기충전제 및 이형제 등으로 구성되는 반도체소자 밀봉용 에폭시 수지조성물에 있어서, 이형제로서 비산화형 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 이형제를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지조성물.
- 제1항에 있어서, 비산화형 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌계 이형제의 평균 분자량이 1,000-4,000 사이임을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지조성물.
- 제1항에 있어서, 비산화형 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌계 이형제의 사용량이 전체수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.05-1.50 중량부임을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지조성물.
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