KR100255340B1 - 무기질충전제,에폭시수지조성물및반도체장치 - Google Patents

무기질충전제,에폭시수지조성물및반도체장치 Download PDF

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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
카나가와 치히로
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Abstract

평균입경이 10-50㎛인 출발 무기질 충전제 입자로부터 입경이 2㎛미만인 미립자 분획을 제거하고 거기에 평균입경이 0.1-2㎛, 비표면적이 3-10㎡/g(BET)인 입자를 첨가함으로써 평균입경이 5-40㎛인 입상 무기질 충전제가 얻어진다. 다량의 무기질 충전제가 에폭시수지 조성물에 부하될 때 조성물은 다이패드변형 및 와이어 변형을 일으키지 않고 반도체 장치를 캡슐화하기에 효과적이고 성형하기에 충분한 저용융점도를 유지한다. 캡슐화된 반도체 장치는 고신뢰성이다.

Description

무기질 충전제, 에폭시수지 조성물 및 반도체장치{INORGANIC FILLER, EPOXY RESIN COMPOSITION, AND SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 점도를 증가시키지 않고 수지 조성물, 전형적으로는 에폭시수지 조성물에 고부하되어 성형하기에 충분한 저용융점도를 가지는 수지조성물을 제공할 수 있는 신규한 무기질 충전제에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 무기질 충전제가 부하된 에폭시수지 조성물 및 이 조성물의 경화물로 캡슐화된 반도체장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 캡슐화에 사용되는 종래기술의 에폭시수지 조성물은 일반적으로 80중량%미만의 무기질 충전제를 함유한다. 리플로 솔더링 저항을 개선하기 위해 저점도 수지를 주성분으로 하고 다량의 무기질 충전제를 수지에 배합하여 흡수율을 감소시키는 것이 최근의 주류 기법이 되었다. 수지성분의 함량이 매우 낮은 이러한 고부하된 수지 조성물을 종래의 잘 알려진 연속 혼련기로 제조할 때 얻어지는 조성물은 수지에 의한 충전제의 습윤화가 불충분하기 때문에 점도가 높고 성형성이 불량하다.
이와 관련하여 본 발명자들은 사용되는 무기질 충전제가 비표면적이 10㎡/g을 초과하고 입경이 3㎛미만, 특히 0.5㎛미만인 충전제 성분을 큰 비율로 함유할 때 성형성의 실질적 저하가 일어남을 발견하였다. 또한 충전제가 종래의 방법으로 제조될 때 미크론 이하의 입자(입경이 1㎛미만)의 함량은 로트 사이에서 다소 변화된다. 그래서 성형성은 충전제의 특정 로트에 의존한다. 이러한 불편한 문제는 연속 혼련기의 스크루를 재설계하거나 혼련시간을 연장시킴으로써 극복될 수 있다. 불리하게도 이들 접근법은 생산성이 낮고 비용을 증가시킨다.
따라서 무기질 충전제의 고부하와 관련된 문제를 극복할 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 성형하기에 충분한 저용융점도를 유지하면서 수지 조성물에 고부하될 수 있는 무기질 충전제를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 이 무기질 충전제가 부하된 에폭시수지 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 이 에폭시수지 조성물로 캡슐화된 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 분류 또는 습식 체분석에 의해 출발 무기질 충전제 입자로부터 입경이 2㎛미만인 미립자 분획을 제거하고 그후 제어된 입경, 입경분포 및 비표면적을 가지는 미립자를 첨가함으로써, 액체 또는 고체 분말 수지, 전형적으로는 에폭시수지와 배합되어 안정한 유동성 및 개선된 성형성을 가지는 수지 조성물을 생성할 수 있는 입상무기질 충전제가 얻어짐을 발견하였다.
보다 상세하게는, 캡슐화용 수지 조성물의 유동성은 현대식 박형 패키지 및 멀티핀 대형 패키지의 성형에 큰 영향을 미친다. 캡슐화제로서 기능하는 수지 조성물에 대해 충전상의 개선과 낮은 흡수율간의 절충안을 찾기 위해 취해지는 현재의 접근법은 평균입경이 1㎛미만, 바람직하게는 0.5㎛미만인 미크론 이하의 충전제 성분을 큰 비율로 함유하는 구상 충전제를 배합하는 것이다. 이러한 구상 충전제는 일반적으로 실리카 스톤을 미분말로 분쇄하고 플레임에서 분말을 구상입자로 용융시킴으로써 제조된다. 이 방법으로는 평균입경이 2㎛미만, 특히 0.5㎛미만인 미세한 구상 충전제 분획의 함량을 제어하기 어렵고 그 함량이 다른 로트사이에서 종종 변화된다. 또한 제조조건의 미묘한 변화는 2㎛미만의 미세한 구상충전제 분획의 입경분포의 변화를 가져온다. 이러한 미세한 충전제 분획의 변화는 그것이 부하된 에폭시수지 조성물의 유동 및 성형성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 이러한 상황하에개선점을 얻기 위해 본 발명자들은 출발 무기질 충전제로부터 입경이 2㎛미만이고 비표면적이 보다 큰 미립자 분획을 제거하고 거기에 평균입경이 0.1 내지 2㎛, 비표면적이 3 내지 10㎡/g인 제어된 미립자를 첨가함으로써 특유한 무기질 충전제가 얻어짐을 발견하였다. 이 입상 무기질 충전제를 사용하면 상기 문제가 없는 수지 조성물, 전형적으로는 에폭시수지 조성물이 얻어진다.
본 발명의 제 1양태에 따르면 평균입경이 5 내지 40㎛인 입상 무기질 충전제가 제공되는데, 이것은 평균입경이 10 내지 50㎛인 무기질 충전제 입자로부터 평균입경이 2㎛미만인 미립자 분획을 제거하고 거기에 평균입경이 0.1 내지 2㎛, 질소흡착 BET법에 의해 측정될 때의 비표면적이 3 내지 10㎡/g인 입자를 첨가함으로써 얻어진다. 바람직하게는 미립자 분획이 제거된 무기질 충전제 입자 100중량부에 평균입경이 0.1 내지 2㎛이고 비표면적이 3 내지 10㎡/g인 입자 1 내지 30중량부를첨가한다.
제 2양태에서 본 발명은 에폭시수지, 경화제 및 상기에서 정의한 바와같은 무기질 충전제로 이루어지는 에폭시수지 조성물을 제공한다.
여기서 상기에서 정의한 바와같은 에폭시수지 조성물의 경화물로 캡슐화된 반도체장치도 또한 예상된다.
발명의 상세한 설명
간단히 말하면, 본 발명에 따른 입상 무기질 충전제는 출발 무기질 충전제 입자로부터 입경이 2㎛미만인 미립자를 제거하고 입경이 0.1 내지 2㎛, 비표면적이 3 내지 10㎡/g인 대체 입자를 첨가함으로써 얻어진다.
출발 무기질 충전제는 평균입경이 10 내지 50㎛, 바람직하게는 15 내지 40㎛이어야 한다. 평균입경이 10㎛미만이면(이것은 충전제의 입경이 너무 작음을 의미한다), 충전제가 큰 비율로 부하된 에폭시수지 조성물이 너무 점성이어서 성형할 수 없게 될 것이다. 평균입경이 50㎛보다 크면 경화물의 강도가 낮아질 것이다. 출발 무기질 충전제는 평균입경이 2㎛미만인 미립자를 함유한다. 입경이 2㎛미만인 미립자 0.5 내지 25중량%, 특히 0.5 내지 15중량%를 함유하는 출발 무기질 충전제는 미립자의 제거가 용이하고 값이 싸기 때문에 편리하다. 또한 출발 무기질 충전제는 질소흡착 BET법에 의해 측정될 때 바람직하게는 비표면적이 0.5 내지 4㎡/g, 특히 0.5 내지 3㎡/g이어야 한다.
본 발명의 제 1단계에서는 출발 무기질 충전제에 처음에 함유된 입경 2㎛미만의 미립자 분획이 제거된다.
미립자는 충전제 제조동안 습식 스크린 또는 사이클론과 같은 분류기에 출발물질을 통과시킴으로써 제거될 수 있다. 제거되는 입자는 입경이 2㎛미만, 특히 0.1㎛미만이고 비표면적이 50㎡/g보다 큰 미립자이다. 출발 무기질 충전제중의 미립자 함량은 충전제 제조의 다른 로트 사이에서 변화한다. 미립자 함량의 약간의 변화라도 성형성에 큰 영향을 미칠 수 있는 데 그것은 미립자의 비표면적이 크기 때문이다. 따라서 안정한 성형성을 제공하기 위해서는 이러한 미립자의 함량을 제어하는 것이 매우 중요하다.
본 발명의 제2단계에서는 입경이 2㎛미만인 미립자 분획이 제거된 무기질 충전제에 제어된 미립자를 첨가하고, 이로써 수지 조성물에 고부하되어 안정한 성형성을 갖는 조성물을 제공할 수 있는 입상 무기질 충전제를 생성한다. 제어된 미립자는 평균입경이 0.1 내지 2㎛, 바람직하게는 0.3 내지 2㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5㎛이고 질소흡착 BET법에 의해 측정될 때 비표면적이 3 내지 10㎡/g, 바람직하게는 4 내지 7㎡/g이어야 한다. 이러한 제어된 미립자는 예를들면 아드마테치스 가부시키가이샤로 부터 SO25 및 SO32라는 상품명으로 평균입경이 0.3 내지 2㎛이고 비표면적이 3 내지 10㎡/g인 구상 충전제 및 알루미나 충전제로서 시중에서 입수가능하다. 졸-겔법으로 제조될 수 있고 유사한 특성을 가지는 구상 미립자도 또한 유용하다. 첨가되는 한 예시적인 충전제는 산화용 플레임에서 금속 실리카를 연소시키는 방법으로 제조될 수 있다. 이 방법은 입경 분포 및 비표면적이 쉽게 제어되는 것을 보장한다.
제어된 미립자를 첨가하면 평균입경이 5 내지 40㎛, 특히 10 내지 35㎛인 입상 무기질 충전제가 얻어진다. 평균입경이 5㎛미만이면 그러한 충전제가 이것이 부하된 수지 조성물의 점도를 증가시켜 충전제가 다량으로 첨가될 수 없게 할 것이다. 평균입경이 40㎛보다 크다는 것은 게이트 막힘을 야기할 수 있는 굵은 입자의 비율이 큼을 가리킨다. 무기질 충전제는 바람직하게는 최대 입경이 74㎛미만, 특히 50㎛미만이어야 한다.
따라서 평균입경이 0.1 내지 2㎛, 비표면적이 3 내지 10㎡/g인 제어된 미립자는 얻어지는 무기질 충전제가 상기에서 정의한 바와같은 평균입경을 가질 수 있는 양으로 무기질 충전제입자(크기가 2㎛미만인 처음의 미립자가 제거된 것)에 첨가된다. 바람직하게는 처음의 미립자가 제거된 무기질 충전제 입자 100중량부에 제어된 미립자 1 내지 30부, 특히 5 내지 25부가 첨가된다. 제어된 미립자의 양이 이것 기준으로 1부 미만이면 미분말의 양이 너무 적어 성형성이 악화될 수 있고 버어 및 플래시가 생길 것이다. 제어된 미립자의 양이 30부보다 많으면 미분말의 양이 너무 많아서 수지 조성물이 너무 높은 점도를 가질 것이다.
저점도 및 성형성의 관점에서 본 발명의 무기질 충전제는 질소흡착 BET법에 의해 측정될 때 비표면적이 0.5 내지 3㎡/g, 보다 바람직하게는 0.7 내지 2㎡/g인 것이 바람직한데 그 이유는 이것이 부하된 수지 조성물은 그렇게 요변성이 아니기 때문이다.
본 발명의 무기질 충전제는 유동성에 큰 영향을 미치는 입경 0.1㎛미만의 미립자 분획이 실질적으로 없다. 달리 말하면 본 발명의 무기질 충전제는 비교적 좁은 입경 분포를 가진다.
평균 입경 및 입경분포는 레이저 회절입경분포계, 예를들면 CILAS ALCATEL(프랑스)제 Granulometer 920에 의한 측정치(예컨대 중량평균치)임에 주의한다.
본 발명에 따른 무기질 충전제의 유형은 중요하지 않고 의도된 용도에 따라적절히 선택될 수 있다. 예를들면 용융 실리카, 결정성 실리카, 알루미나, 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소, 마그네시아, 및 규산마그네슘이 사용될 수 있다. 반도체 소자가 상당한 열을 방출하는 경우에는 알루미나, 질화붕소, 질화알루미늄 및 질화규소와 같은 열전도성이 높고 팽창계수가 낮은 충전제를 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 용융 실리카와 배합될 수도 있다. 무기질 충전제의 형상은 중요하지 않다. 편상, 수지상 및 구상의 충전제가 단독으로 또는 2가지 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. 바람직하게는 충전제는 사용에 앞서 실란커플링제 및 티탄커플링제로 표면처리된다.
본 발명의 무기질 충전제는 여러가지 조성물, 예를들면 에폭시수지 조성물, 실리콘 수지 조성물 및 페놀수지 조성물, 특히 반도체장치 캡슐화용의 에폭시수지 조성물에 배합될 수 있다.
이제, 무기질 충전제의 이 용도를 설명한다. 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시수지, 경화제 및 무기질 충전제를 필수성분으로서 함유한다.
여기서 사용되는 에폭시수지는 분자내에 적어도 2개의 에폭시기를 가지는 종래의 잘 알려진 에폭시수지, 예를들면 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지, 페놀노볼락형 에폭시수지, 크레졸 노볼락형 에폭시수지, 나프탈렌형 에폭시수지, 비페닐형 에폭시수지, 페놀아랄킬형 에폭시수지 및 시클로펜타디엔형 에폭시수지중에서 선택될 수 있다. 이들 에폭시수지중 바람직한 것은 나프탈렌형 에폭시수지 및 다음 구조식중의 어느 하나로 표시되는 액정구조를 가지는 에폭시수지이다.
Figure pat00001
상기식에서 E는
Figure pat00002
이고, R은 수소 또는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸 및 tert-부틸과 같은 탄소원자수 1 내지 4의 알킬기이고, n은 0 내지 5의 정수이다.
이들 에폭시수지는 바람직하게는 20시간 동안 120℃에서 50중량%의 에폭시수지 농도로 측정될 때 전 염소농도가 1,500ppm미만, 보다 바람직하게는 1,000ppm미만이고, 물추출성 염소함량이 5ppm미만이어야 한다. 전 염소함량이 1,500ppm 보다 많고 및/또는 물추출성 염소함량이 5ppm보다 많으면 그러한 에폭시수지로 캡슐화된 반도체 장치는 습도에 대한 신뢰성이 적게 된다.
경화제는 에폭시수지용 경화제로서 사용되는 종래의 잘 알려진 화합물, 예를들면 페놀화합물, 아민화합물 및 산 무수물화합물중에서 선택될 수 있다. 특히 분자내에 적어도 2개의 페놀성 히드록실기를 가지는 페놀수지가 유용하다. 페놀수지의 예는 페놀 노볼락수지, 크레졸 노볼락수지, 페놀 아랄킬수지, 나프탈렌형 페놀수지, 시클로펜타디엔형 페놀 수지, 및 다음 구조의 페놀성 히드록실기 함유 페놀 수지이다.
Figure pat00003
상기 식에서 R은 수소, 또는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸 및 tert-부틸과 같은 탄소원자수 1 내지 4의 알킬기이고, n은 0 내지 5의 정수이다.
에폭시수지와 같이 페놀수지는 120℃에서 추출될 때 바람직하게는 염소 및 나트륨이온 함량이 10ppm미만, 특히 5ppm미만이어야 한다.
에폭시수지 및 페놀수지는 에폭시기 1몰당 0.5 내지 1.6몰, 특히 0.6 내지 1.4몰의 페놀성 히드록실기가 이용가능하도록 혼합되는 것이 바람직하다. 에폭시기 1몰당 페놀성 히드록실기가 0.5몰 미만이라는 것은 히드록실기가 부족하여 에폭시기의 단일중합 비율이 크게 되고 유리전이온도가 낮게 됨을 의미한다. 에폭시기 1몰당 페놀성 히드록실기가 1.6몰 보다 많다는 것은 페놀성 히드록실기의 비율이 높아서 낮은 반응도, 낮은 가교밀도 및 불충분한 강도를 초래함을 의미한다.
본 발명의 에폭시수지 조성물에는 경화촉진제가 배합될 수 있다. 경화촉진제는 인 화합물, 이미다졸 유도체 및 시클로아미딘 유도체 중에서 선택될 수 있다. 경화촉진제의 양은 바람직하게는 에폭시수지와 페놀수지의 합계 100중량부당 0.01 내지 10중량부이다.
본 발명의 에폭시수지 조성물에 사용되는 충전제는 본 발명에 따라 상기에서 정의된 입상 무기질 충전제이다. 배합되는 무기질 충전제의 양은 바람직하게는 전조성물의 약 70 내지 90중량%, 특히 약 80 내지 90중량%이다. 달리 말하면 에폭시수지와 경화제의 합계 100중량부당 무기질 충전제 약 250 내지 900중량부가 배합된다. 이 범위밖에서는 보다 적은 양의 무기질 충전제를 가지는 에폭시수지 조성물이 비교적 높은 팽창계수와 높은 흡수율을 가져 기판상에 설치할 때의 리플로 솔더링시 고온에서 패키지가 균열할 위험이 남을 것이다. 보다 많은 양의 무기질 충전제를 가지는 에폭시수지 조성물은 너무 점성이어서 성형할 수 없게 될 것이다. 바람직하게는 에폭시수지와 경화제의 합계 100중량부당 무기질 충전제 약 500 내지 850중량부를 배합한다.
요변성을 부여하기 위해 에어로실과 같은 초미세 실리카를 에폭시수지 조성물에 첨가할 수도 있다.
더욱이 실리콘 고무 및 겔과 같은 종래의 잘 알려진 분말, 실리콘변성 에폭시수지, 실리콘변성 페놀수지 및 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체와 같은 열가소성수지가 응력감소제로서 에폭시수지 조성물에 배합될 수 있다.
또한 에폭시 또는 페놀성 히드록실기를 가지는 종래의 잘 알려진 희석제도 점도를 감소시키기 위해 첨가될 수 있다. 희석제의 예로는 n-부틸글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, 스티렌옥사이드, tert-부틸페닐글리시딜에테르, 디시클로펜타디엔디에폭시드, 페놀, 크레졸 및 tert-부틸페놀을 들 수 있다.
더욱이 실란 커플링제, 티탄 커플링제 및 알루미늄 커플링제, 카본블랙과 같은 안료 및 습윤성 조절제, 및 비이온성 계면활성제, 플루오르화 계면활성제 및 실리콘액과 같은 발포방지제가 원한다면 첨가된다.
제조공정에 대해 말하면, 액체 에폭시수지 조성물은 시나가와(Shinagawa)혼합기와 같은 교반혼합기로 상기 성분들을 충분히 혼련하여 제조될 수 있다. 혼련온도는 바람직하게는 20 내지 50℃이다. 분말상 에폭시수지 조성물은 고속혼합기로 상기 성분들을 균일하게 혼합하고, 그 혼합물을 쌍롤 밀 또는 연속혼련기로 충분히 혼련하여 제조될 수 있다. 혼련온도는 바람직하게는 50 내지 110℃이다. 혼련 후 조성물은 얇게 시트화, 냉각 및 분쇄된다.
본 발명의 수지 조성물은 범용 성형재료, 특히 반도체 캡슐화 재료로서 사용된다. 여기서 사용되는 성형법으로는 트랜스퍼성형, 포팅, 및 클립 칩 설치를 위한 언더필링을 들 수 있다. 트랜스퍼 성형에 대한 경화온도는 150 내지 180℃이다. 포팅 및 언더필링에 대한 경화온도는 80 내지 170℃이며 약 100℃ 및 약 150℃의 온도에서의 단계적 경화가 바람직하다.
여러가지 반도체 장치를 본 발명에 따른 에폭시수지 조성물로 캡슐화할 수 있다. 특히 독립된 장치, IC, 및 LSI 및 초 LSI와 같은 고집적 장치를 유리하게 캡슐화할 수 있다.
수지 조성물, 전형적으로는 에폭시수지 조성물에 고부하될 수 있어 수지 조성물이 성형하기에 충분한 저용융점도를 가질 수 있도록 하는 입상 무기질 충전제가 기재되었다. 이 무기질 충전제가 부하된 에폭시수시 조성물은 패드 변형 및 와이어 변형을 일으키지 않고 반도체 장치를 캡슐화하는데 효과적이다. 부하된 에폭시수지 조성물로 캡슐화된 반도체 장치는 여전히 신뢰성이 높다.
실시예
이하에 본 발명의 실시예를 한정의 수단이 아니라 예시의 수단으로 제공한다. 모든 부는 중량부이다.
실시예 1: 실리카의 제조
평균입경이 30.2㎛, 비표면적이 1.7㎡/g인 구상 실리카를 물로 습식 분류하여 미분말상 실리카 분획을 제거하였다. 평균입경이 32.1㎛, 비표면적이 0.8㎡/g인 구상 실리카(A)를 94중량%의 수율로 얻었다. 이것은 평균입경이 30.2㎛인 출발 구상 실리카가 입경이 2㎛이하인 입자를 6중량% 함유하였음을 의미한다. 제거된 미분말상 실리카 분획(B)은 평균입경이 1.5㎛, 비표면적이 15㎡/g이었다. 이하에 나타낸 바와 같은 미세한 구상 실리카 6중량%를 구상 실리카(A)에 첨가하여 구상 실리카 시료를 얻었다. 비교를 위해 미분말상 실리카 분획(B) 6중량%를 구상 실리카(A)에 다시 첨가하여 구상실리카 시료를 또한 제조하였다. 이렇게 하여 얻어진 실리카 시료의 특성을 표 1에 나타내었다.
미세한 구상 실리카:
상품명 비표면적(㎡/g) 평균입경(㎛)
SO25R 6.9 0.5
SO25R 4.8 0.6
SO32R 3.4 1.7
SOC1 26.2 0.2
모두 아드마테치스 가부시키가이샤에서 입수가능.
구상실리카A(%) SO25R(%) SO25H(%) S032R(%) SOC1(%) 미분말상실리카B(%) 평균입경(㎛) 비표면적(㎡/g) 실리카시료No.
94 6 - - - - 30.2 1.1 1 실시예
94 - 6 - - - 30.1 1.0 2 실시예
94 - - 6 - - 30.3 0.9 3 실시예
94 - - - 6 - 30.2 2.3 4 비교예
94 - - - - 6 29.5 1.7 5 비교예
90 - 10 - - - 29.0 1.2 6 실시예
92 - 4 - - 4 28.3 1.5 7 비교예
실시예 2-5 및 비교예 1-3
분류하기 전의 출발 실리카와 실시예 1에서 제조된 7가지의 실리카시료 각각 300그램, 에폭시수지 Epikote 807(에폭시당량이 168, 25℃에서의 점도가 38포이즈인 비스페놀 F형 에폭시수지, 셸가가쿠 가부시키가이샤 제) 100그램, 및 경화제인-2-페닐이미다졸 1.2그램을 칭량하여 30분동안 진공하에 30℃에서 충분히 혼련함으로써 에폭시수지 조성물을 제조하였다. 혼련 말기에서 조성물을 전단속도 0.6s-1및 10s-1과 온도 25℃에서 E형 점도계로 점도에 대해 측정하였다.
에폭시수지 조성물 각각을 450 금 와이어가 접속되어 있는 플라스틱 리드 칩 캐리어(PLCC)상에 80℃에서 포팅하고 110℃에서 1시간, 그리고 150℃에서 4시간 더 경화시켰다. 초음파 흠 검출기로 내부공극의 존재 또는 부재를 조사함으로써, PLCC의 캡슐화를 평가하였다. 그 결과로부터 전단속도 0.6s-1과 10s-1간의 점도차를 적게 하는 본 발명의 충전제가 부하된 에폭시수지 조성물은 보다 효과적인 캡슐화를 달성함이 명백하다.
실리카시료 No. 점도@0.6s-1(mpa.s) 점도@10s-1(mpa.s) 캡슐화,내부공극
E2 1 275000 164000 없음
E3 2 220000 161000 없음
E4 3 300000 117000 없음
E5 6 230000 102000 없음
CE1 4 415000 163000 존재
CE2 5 45700 216000 존재
CE3 7 405000 206000 존재
실시예 6-8 및 비교예 4-5
비페닐형 에폭시수지 YX4000HK(유카 셸 가부시키가이샤)42.6그램, 페놀 아랄킬 수지 마일렉스-3L(미츠이 도아츠 가가쿠 가부시키가이샤) 46.8그램, 삼산화안티몬 6그램, 브롬화 노볼락 에폭시수지 BREN-6(니혼 가야쿠 가부시키가이샤) 4.2그램, 카르나우바 왁스 2.6그램, 트리페닐포스핀 1.3그램 및 실리카시료 No. 1,2,4 또는 5의 지시량(표 3참조)을 칭량하여 성분들을 헨셸 혼합기로 혼합함으로써 에폭시수지 조성물을 제조하였다. 혼합물을 연속 혼련기로 더 혼련하였다. 조성물을 다음 시험으로 조사하였다.
부하량
에폭시수지와 경화제의 합계 100부당의 충전제량(부).
선회류(spiral flow)
선회류를 온도 175℃ 및 압력 70kg/㎠에서 에폭시수지 조성물을 트랜스퍼 성형하여 측정하였다.
겔 타임
에폭시수지 조성물을 겔화될 때까지 175℃에서 핫 플레이트상에서 가열하였다.
용융점도
직경 1mm의 노즐을 갖춘 고카(Kouka)형 유동시험기를 사용하여 온도 175℃ 및 압력 10kg에서 점도를 측정하였다.
내부 및 외부 공극
에폭시수지 조성물을 온도 175℃ 및 압력 70kgf/㎠에서 콰드 플랫 패키지(QFP, 5개의 시료)에 걸쳐 트랜스퍼 성형하였다. 초음파 흠 검출기를 사용하여 내부공극수를 세었다. 외부공극수는 육안으로 세었다. 공극수는 5개의 시료내 또는 시료상에 있는 공극의 합계이다.
다이패드 변형
에폭시수지 조성물을 온도 175℃ 및 압력 70kgf/㎠에서 QFP에 걸쳐 트랜스퍼 성형하였다. 패키지를 절단하여 다이패드가 변형되었는지의 여부를 조사하였다.
와이어 변형
에폭시수지 조성물을 온도 175℃ 및 압력 70kgf/㎠에서 접속된 3mm길이의 금와이어로 QFP에 걸쳐 트랜스퍼 성형하였다. 패키지를 소프트 X선분석기로 관찰하여 금와이어가 변형되었는지의 여부를 조사하였다.
그 결과를 표 3에 나타낸다.
E6 E7 E8 CE4 CE5
실리카 No.1 No.2 No.2 No.4 No.5
부하량 750 750 850 750 750
선회류(cm) 115 118 96 102 98
겔타임(초) 22 21 21 22 23
용융점도(포이즈) 105 98 145 150 180
내부공극(개수) 0 0 0 8 11
외부공극(개수) 0 0 0 3 2
다이패드변형 없음 없음 없음 있음 있음
와이어변형 없음 없음 없음 있음 있음
몇가지 바람직한 실시예 기재되었으나 상기 기술에 비추어 여기에 많은 수정 및 변경이 행해질 수도 있다. 따라서 첨부된 특허 청구범위의 범주내에서 본 발명이 구체적으로 기재된 것과 다른 식으로 실시될 수도 있음은 물론이다.
수지 조성물, 전형적으로는 에폭시수지 조성물에 고부하될 수 있어 수지 조성물이 성형하기에 충분한 저용융점도를 가질 수 있도록 하는 입상 무기질 충전제가 기재되었다. 이 무기질 충전제가 부하된 에폭시수시 조성물은 패드 변형 및 와이어 변형을 일으키지 않고 반도체 장치를 캡슐화하는데 효과적이다. 부하된 에폭시수지 조성물로 캡슐화된 반도체 장치는 여전히 신뢰성이 높다.

Claims (10)

  1. 평균입경이 10 내지 50㎛인 무기질 충전제 입자로부터 입경이 0.1㎛이하이며 질소흡착 BET법에 의한 비표면적이 50㎡/g 이상의 입자를 포함하는 입경이 2㎛미만인 미립자 분획을 제거하고 거기에 평균입경이 0.1 내지 2㎛, 질소흡착 BET법에 의해 측정될 때의 비표면적이 3 내지 10㎡/g인 입자를 첨가하여 얻어지는 평균입경이 5 내지 40㎛이며, 0.1㎛이하의 미세한 입자를 실질적으로 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 무기질 충전제.
  2. 제 1 항에 있어서, 미립자 분획이 제거된 무기질 충전제 입자 100중량부에 평균입경이 0.1 내지 2㎛, 비표면적이 3 내지 10㎡/g인 입자 1 내지 30중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 무기질 충전제.
  3. 에폭시수지, 경화제 및 제 1 항에 기재된 무기질 충전제로 이루어지는 에폭시수시 조성물.
  4. 제 3 항에 기재된 에폭시수지 조성물의 경화물로 캡슐화된 반도체장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 평균입경이 0.1 - 2㎛이며, 질소흡착 BET법에 의한 비표면적이 3 - 10㎡/g의 입자를 첨가하여 얻어지는 최종 무기질 충전제의 질소흡착 BET법에 의한 비표면적이 0.5 - 3㎡/g인 것을 특징으로 하는 무기질 충전제.
  6. 제 1 항에 있어서, 최초의 무기질 충전제가 2㎛이하의 미세입자의 함유량이 0.5 - 25 중량%이며, 이 미세입자의 질소흡착 BET법에 의한 비표면적이 0.5 - 4㎡/g인 것을 특징으로 하는 무기질 충전제.
  7. 제 1 항에 있어서, 평균입경이 0.1 - 2㎛이며, 질소흡착 BET법에 의한 비표면적이 3 - 10㎡/g의 첨가용 입자가 구상 미세입자인 것을 특징으로 하는 무기질 충전제.
  8. 제 1 항에 있어서, 무기질 충전제가 용융 실리카, 결정성 실리카, 알루미나, 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소, 마그네시아 및 규산마그네슘으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 무기질 충전제.
  9. 제 3 항에 있어서, 에폭시수지가 비스페놀A형 에폭시수지, 비스페놀F형 에폭시수지, 페놀노볼락형 에폭시수지, 크레졸노볼락형 에폭시수지, 나프탈렌형 에폭시수지, 비페닐형 에폭시수지, 페놀아랄킬형 에폭시수지 및 시클로펜타디엔형 에폭시수지로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 에폭시수지 조성물.
  10. 제 3 항에 있어서, 경화제는 페놀화합물, 아민화합물 및 산 무수화합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 에폭시수지 조성물.
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