KR100558256B1 - Epoxy resin composition for sealing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1)에폭시 수지, 2)경화제, 3)난연제, 4)경화 촉진제, 5)변성실리콘 오일 및 6)무기 충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 1)에폭시 수지로서 다방향족 에폭시 수지를 사용하고, 상기 2)경화제로서 다방향족 경화제를 사용하며, 상기 3)난연제로서 징크보레이트 및 하이드로탈사이트(hydrotalcite) 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이며, 본 발명에 의해 할로겐계 난연제를 사용하지 않으면서도 난연성, 신뢰성 및 성형성이 확보되는 효과를 제공한다.The present invention relates to an epoxy resin composition for sealing semiconductor devices, and more particularly, to an epoxy resin comprising 1) an epoxy resin, 2) a curing agent, 3) a flame retardant, 4) a curing accelerator, 5) a modified silicone oil, and 6) an inorganic filler. In the resin composition, 1) a polyaromatic epoxy resin is used as the epoxy resin, 2) a polyaromatic curing agent is used as the curing agent, and 3) at least one of zinc borate and hydrotalcite is used as the flame retardant. The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor element sealing, wherein the present invention provides an effect of ensuring flame retardancy, reliability, and moldability without using a halogen-based flame retardant.

반도체 봉지제, 다방향족 에폭시 수지 조성물, 다방향족 경화제, 비할로겐계 난연제, 징크보레이트. 하이드로탈사이트 Semiconductor encapsulating agent, polyaromatic epoxy resin composition, polyaromatic curing agent, non-halogen flame retardant, zinc borate. Hydrotalcite

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물{Epoxy resin composition for sealing semiconductor device}Epoxy resin composition for sealing semiconductor device

본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 할로겐이 함유되지 않으면서도 우수한 난연성을 나타내는 반도체 봉지제용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor element sealing, and more particularly, to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulant that exhibits excellent flame resistance without containing halogen.

일반적으로 반도체 봉지제용 에폭시 수지를 제조함에 있어서 난연성이 필요하며 대부분의 반도체업체에서 UL-94 V-0를 난연성으로 요구하고 있다. 이러한 난연성을 확보하기 위해 난연제를 사용하여 반도체 봉지제용 에폭시 수지를 제조하고 있으며 주로 브롬화에폭시와 삼산화안티몬을 반도체 봉지제용 에폭시 수지 제조시 사용하여 난연성을 확보하고 있다. 즉 반도체 봉지제용 에폭시 수지를 제조시 난연성을 부여하는 난연제로서 브롬이나 염소계의 할로겐계 난연제와 이것과 같이 난연 상승효과가 우수한 삼산화안티몬을 난연보조제로 많이 사용하고 있다. 이러한 할로겐계 난연제를 사용하여 난연성을 확보한 반도체 봉지제용 에폭시 수지의 경우 소각시나 화재시 다이옥신(dioxin)이나 다이퓨란(difuran)등의 유독성 발암물질이 발생되는 것으로 알려져 있다. 또한 할로겐계 난연제의 경우 연소시 발생하는 HBr 및 HCl등의 가스로 인해 인체에 유독하며 반도체 칩(chip)이나 와이어(wire) 및 리드 프레임(lead frame)의 부식(corrosion)을 발생시키는 주요한 원인으로 작용하는 점 등의 문제가 있다. 이에 대한 대책으로서 포스파젠(phosphazene)이나 인산에스테르와 같은 인계 난연제 및 질소원소 함유 수지와 같은 신규 난연제가 검토되고 있으나 질소원소 함유 수지의 경우 난연성이 부족하고 인계 난연제의 경우 수분과 결합하여 생성되는 인산 및 폴리인산이 반도체의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제가 발생하고 있다.
In general, flame retardancy is required in manufacturing an epoxy resin for semiconductor encapsulant, and most semiconductor companies require UL-94 V-0 as flame retardant. In order to secure such flame retardancy, a flame retardant is used to manufacture an epoxy resin for a semiconductor encapsulant, and flame retardancy is mainly secured by using epoxy bromide and antimony trioxide in the production of an epoxy resin for a semiconductor encapsulant. In other words, bromine or chlorine halogen-based flame retardants and antimony trioxide having excellent flame retardant synergistic effects are widely used as flame retardants as flame retardants for imparting flame retardancy in the manufacture of epoxy resins for semiconductor encapsulants. In the case of an epoxy resin for a semiconductor encapsulant having flame retardancy by using a halogen-based flame retardant, it is known that toxic carcinogens such as dioxin or difuran are generated during incineration or fire. In addition, halogen-based flame retardants are toxic to humans due to gases such as HBr and HCl generated during combustion, and are the main cause of corrosion of semiconductor chips, wires, and lead frames. There is a problem such as working. As a countermeasure, new flame retardants such as phosphorus flame retardants such as phosphazene and phosphate esters and nitrogen element-containing resins have been considered. However, phosphorus flame retardants in nitrogen element-containing resins are insufficient in flame retardancy and phosphorus flame retardants are combined with moisture. And a problem that polyphosphoric acid degrades the reliability of the semiconductor.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이러한 인체나 기기에 유해한 할로겐계 난연제 및 인계 난연제를 사용하지 않고 다방향족 에폭시 수지와 다방향족 경화제를 사용하고 여기에 무기 난연제인 징크보레이트 (zinc borate)와 하이드로탈사이트(hydrotalcite)를 각각 단독으로 또는 이를 혼합하여 사용함으로써 우수한 난연성을 나타내는 반도체 봉지제용 에폭시 수지 조성물을 제공한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, using a multi-aromatic epoxy resin and a multi-aromatic curing agent without the use of halogen-based flame retardants and phosphorus-based flame retardants harmful to humans or devices, and zinc borate which is an inorganic flame retardant (Zinc borate) and hydrotalcite (hydrotalcite) are used alone or in combination to provide an epoxy resin composition for a semiconductor encapsulant exhibiting excellent flame retardancy.

즉, 본 발명은 1)에폭시 수지, 2)경화제, 3)비할로겐계 난연제, 4)경화 촉진제, 5)변성실리콘 오일 및 6)무기 충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 1)에폭시 수지로는 하기 화학식 1로 표시되는 다방향족 에폭시 수지를 사용하고, 상기 2)경화제로는 하기 화학식 2로 표시되는 다방향족 경화제를 사용하며, 상기 3)비할로겐계 난연제로는 하기 화학식 3으로 표시되는 징크보레이트 및 화학식 4로 표시되는 하이드로탈사이트(hydrotalcite) 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.That is, the present invention relates to an epoxy resin composition comprising 1) an epoxy resin, 2) a hardener, 3) a non-halogen flame retardant, 4) a curing accelerator, 5) a modified silicone oil, and 6) an inorganic filler, wherein the 1) epoxy resin As a multi-aromatic epoxy resin represented by the following formula (1), and 2) As the curing agent is used a multi-aromatic curing agent represented by the formula (2), 3) As the non-halogen-based flame retardant is represented by the formula (3) It relates to an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device, characterized in that at least one of zinc borate and hydrotalcite represented by the formula (4) is used.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112003024805400-pat00001
Figure 112003024805400-pat00001

상기식에서 n은 1-7 사이의 자연수이다.Where n is a natural number between 1-7.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112003024805400-pat00002
Figure 112003024805400-pat00002

상기식에서 n은 1-7 사이의 자연수이다.Where n is a natural number between 1-7.

[화학식 3]  [Formula 3]

Figure 112003024805400-pat00003
Figure 112003024805400-pat00003

[화학식 4] [Formula 4]

Figure 112003024805400-pat00004

Figure 112003024805400-pat00004

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 성분 1)인 에폭시 수지 또는 당량이 250 ~ 300이고 하기 화학식 1의 구조를 갖는 다방향족 수지를 사용한다.Epoxy resin, which is component 1) of the present invention, or a polyaromatic resin having an equivalent weight of 250 to 300 and having the structure of Formula 1 below is used.

Figure 112003024805400-pat00005
Figure 112003024805400-pat00005

상기 식에서 n은 1-7 사이의 수이다.Where n is a number between 1-7.

본 발명에 적용된 상기의 다방향족 에폭시 수지는 페놀 골격을 근간으로 해서 중간에 바이페닐을 가지고 있는 구조를 하고 있기 때문에 흡습성, 인성, 내산화성이 우수하며 또한 내크랙성도 우수하다. 본 발명에서 상기 다방향족 에폭시 수지는 가교 밀도가 낮아서 고온에서 연소시 탄소층(char)을 형성하여 난연성을 확보하게 된다. 상기 다방향족 에폭시 수지에 더하여 바이페닐, 오르소 크레졸 노볼락 수지 등을 추가하여 사용할 수 있다. 이 경우 추가적으로 사용되는 에폭시 수지는 다방향족 에폭시 수지에 대하여 10:90 ~ 80:20의 무게로 혼합하여 사용된다. 상기 에폭시 수지의 사용량은 전체 수지 조성물중 3.5 ~ 15중량%가 적합하다. 사용량이 3.5중량%미만일 때는 충분한 난연성을 얻기가 어려운 문제점이 발생하고 15중량%이상일 때는 이에 상응하는 난연성을 얻기가 어려워 불필요한 원가 상승의 원인이 된다. 상기와 같은 다방향성 에폭시 수지를 사용하여 흡습성, 인성, 내크랙성이 우수한 수지를 제공할 수 있다. The polyaromatic epoxy resin applied to the present invention has a structure having a biphenyl in the middle based on a phenol skeleton, and thus has excellent hygroscopicity, toughness, oxidation resistance, and crack resistance. In the present invention, the multi-aromatic epoxy resin has a low crosslinking density to form a carbon layer (char) during combustion at high temperature to ensure flame retardancy. In addition to the polyaromatic epoxy resin, biphenyl, ortho cresol novolak resin and the like can be added and used. In this case, additionally used epoxy resin is used by mixing in a weight of 10:90 ~ 80:20 with respect to the multi-aromatic epoxy resin. As for the usage-amount of the said epoxy resin, 3.5-15 weight% is suitable in the whole resin composition. When the amount is less than 3.5% by weight, it is difficult to obtain sufficient flame retardancy, and when it is more than 15% by weight, it is difficult to obtain a corresponding flame retardancy, which causes unnecessary cost increase. By using the above-mentioned multi-directional epoxy resin, it is possible to provide a resin excellent in hygroscopicity, toughness and crack resistance.                     

본 발명에 사용된 성분 2)인 경화제로는 하기 화학식 2로 표시되는 다방향족 경화제를 사용한다.As the curing agent of component 2) used in the present invention, a polyaromatic curing agent represented by the following formula (2) is used.

Figure 112003024805400-pat00006
Figure 112003024805400-pat00006

상기 식에서 n은 1-7 사이의 수이다.
Where n is a number between 1-7.

본 발명에서 상기 화학식 2로 표시되는 다방향족 경화제는 상기 다방향족 에폭시 수지와 반응하여 탄소층(char)을 형성하여 주변의 열 및 산소의 전달을 차단함으로써 난연성을 달성하게 된다. 상기 다방향족 경화제에 대하여 자일록 수지, 페놀 노볼락 수지와 같은 통상적인 경화제를 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우 추가적으로 사용되는 경화제는 다방향족 경화제에 대해 10:90 ~ 80:20의 무게비로 혼합하여 사용한다. 상기 경화제의 사용량은 전체 수지 조성물중 2~ 10.5 중량%가 적합하다. 사용량이 2중량% 미만일 때는 충분한 난연성을 얻기가 어려운 문제점이 발생하고, 10.5중량% 이상일 때는 이에 상응하는 난연성을 얻기가 어려워 불필요한 원가 상승의 원인이 된다.
In the present invention, the multi-aromatic curing agent represented by Chemical Formula 2 forms a carbon layer (char) by reacting with the multi-aromatic epoxy resin to achieve flame retardancy by blocking the transfer of heat and oxygen around. Conventional hardening | curing agents, such as a xylene resin and a phenol novolak resin, can be mixed and used with respect to the said polyaromatic hardening | curing agent. In this case, the additionally used curing agent is used by mixing at a weight ratio of 10:90 to 80:20 with respect to the multi-aromatic curing agent. As for the usage-amount of the said hardening | curing agent, 2-10.5 weight% is suitable for all the resin compositions. When the amount is less than 2% by weight, it is difficult to obtain sufficient flame retardancy, and when it is 10.5% by weight or more, it is difficult to obtain a corresponding flame retardancy, which causes unnecessary cost increase.

본 발명에 사용된 성분 3)인 비할로겐계 난연제로는 화학식 3으로 표시되는 징크보레이트와 화학식 4로 표시되는 하이드로탈사이트(Hydrotalcite)를 각각 단독 으로 사용하거나 이를 혼합하여 사용한다.As the non-halogen-based flame retardant component 3) used in the present invention, zinc borate represented by the formula (3) and hydrotalcite represented by the formula (4) may be used alone or in combination thereof.

Figure 112003024805400-pat00007
Figure 112003024805400-pat00007

Figure 112003024805400-pat00008
Figure 112003024805400-pat00008

본 발명에 있어서 적용된 징크보레이트(zinc borate)는 화학식 3과 같은 구조를 가진 화합물로서 녹는점이 260℃이고 내열성, 전기특성, 내습성이 우수하며 고온에서 탈수반응이 일어나면서 흡열현상이 보이며 530J/g의 흡열량에 의해 난연효과가 크게 나타낸다. 또한 분해된 연소물이 안정적인 탄소층(Char)을 형성하여 기존 할로겐계 난연제보다 뛰어난 난연효과가 나타난다.Zinc borate applied in the present invention (zinc borate) is a compound having a structure as shown in the formula (3) has a melting point of 260 ℃ and excellent heat resistance, electrical properties, moisture resistance, the dehydration reaction occurs at high temperatures, the endothermic phenomenon is seen 530J / g The flame retardant effect is large by the endothermic amount of. In addition, the decomposed combustion products form a stable carbon layer (Char), resulting in an excellent flame retardant effect than conventional halogen-based flame retardants.

본 발명에 적용된 하이드로탈사이트는 화학식 4와 같은 화학 구조를 가지고 있으며 열안정성, 내식성, 저장안정성이 우수하며 180℃에서 탈수반응이 일어나며 고온에서 연소시 흡열현상이 발생함에 따라 난연효과가 나타나게 된다.Hydrotalcite applied to the present invention has a chemical structure as shown in Chemical Formula 4, and has excellent thermal stability, corrosion resistance, storage stability, dehydration reaction at 180 ° C., and endothermic phenomenon during combustion at high temperature.

난연제의 사용량은 전체 수지 조성물에 대하여 0.5 ~ 5중량%가 적합하다. 사용량이 0.5중량% 미만일 때는 난연효과를 얻기 어려운 문제점이 있고, 5중량% 이상일 때는 유동 특성 저하로 인해 성형성이 나빠지는 문제점이 발생한다. 난연제로 징크보레이트와 하이드로탈사이트를 사용하여 열안정성, 내식성, 저장안정성이 우수한 비할로겐계 난연성 반도체 봉지제용 에폭시 수지 조성물을 제공한다. The amount of flame retardant is preferably 0.5 to 5% by weight based on the total resin composition. When the amount of use is less than 0.5% by weight, there is a problem in that it is difficult to obtain a flame retardant effect, and when the amount is more than 5% by weight, there is a problem in that moldability is deteriorated due to deterioration of the flow characteristics. Using a zinc borate and hydrotalcite as a flame retardant provides an epoxy resin composition for a non-halogen flame retardant semiconductor encapsulant having excellent thermal stability, corrosion resistance and storage stability.                     

본 발명에 사용된 성분 4)인 경화 촉진제는 상기 1)과 2) 성분의 경화반응을 촉진하기 위해 필요한 성분으로, 예를 들어 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디메틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀 등의 3급 아민류, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류, 트리페닐포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀 등의 유기 포스핀류, 테트라페닐포스포니움 테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트 등의 테트라페닐보론염 등을 사용할 수 있으며, 이 중 1종 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 사용량은 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 - 0.3 중량%가 좋다.As the component 4) used in the present invention, the curing accelerator is a component necessary for promoting the curing reaction of the components 1) and 2), for example benzyldimethylamine, triethanolamine, triethylenediamine, dimethylaminoethanol, tri ( Tertiary amines such as dimethylaminomethyl) phenol, imidazoles such as 2-methylimidazole and 2-phenylimidazole, organic phosphines such as triphenylphosphine, diphenylphosphine, phenylphosphine, tetra Tetraphenyl boron salts, such as a phenyl phosphonium tetraphenyl borate and a triphenyl phosphine tetraphenyl borate, etc. can be used, One or two or more of these can be used together. The amount used is preferably 0.1 to 0.3% by weight based on the total epoxy resin composition.

본 발명에 사용된 성분 5)인 변성 실리콘 오일로는 내열성이 우수한 실리콘 중합체가 좋으며 에폭시 관능기를 갖는 실리콘 오일, 아민 관능기를 갖는 실리콘 오일 및 카르복실 관능기를 갖는 실리콘 오일 등을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 전체 에폭시 수지 조성물에 대해 0.05 - 1.5 중량% 사용할 수 있다. 다만, 실리콘 오일을 1.5 중량%를 초과하여 사용시는 표면 오염이 발생하기 쉽고 레진 블리드가 길어질 우려가 있으며 0.05 중량% 미만으로 사용시에는 충분한 저탄성률을 얻을 수가 없게 된다.
As the modified silicone oil which is component 5) used in the present invention, a silicone polymer having excellent heat resistance is preferred, and silicone oil having an epoxy functional group, silicone oil having an amine functional group, silicone oil having a carboxyl functional group, etc. It can be mixed and used 0.05-1.5 weight% with respect to the whole epoxy resin composition. However, when the silicone oil is used in excess of 1.5% by weight, surface contamination is likely to occur and the resin bleed may be long, and when used at less than 0.05% by weight, sufficient low modulus of elasticity may not be obtained.

본 발명에 사용된 성분 6)인 무기 충전제는 그 평균입자가 0.1 - 35㎛인 용융 또는 합성 실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 충전량은 조성물 전체에 대해 73~90중량% 사용하여야 한다. 73 중량% 미만으로 무기충전제를 사용할 경우에는 충분한 강도와 저열팽창화를 실현할 수 없으며 또한 수분의 침투가 용이해져 신뢰 성 특성에 치명적이 된다. 또한, 무기충전제의 사용량이 90중량%를 초과하는 경우는유동특성의 저하로 인한 성형성이 나빠질 우려가 있다.
Inorganic fillers of component 6) used in the present invention preferably use fused or synthetic silica having an average particle of 0.1-35 탆, and the amount of the filler should be 73 to 90% by weight based on the total composition. If the inorganic filler is used in an amount less than 73% by weight, sufficient strength and low thermal expansion cannot be realized, and moisture penetration is facilitated, which is fatal to the reliability characteristics. In addition, when the amount of the inorganic filler used exceeds 90% by weight, there is a fear that the moldability due to the deterioration of the flow characteristics deteriorates.

또한 본 발명의 조성물에는 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스 등의 이형제, 카본블랙, 유·무기염료 등의 착색제, 에폭시 실란, 아미노 실란, 알킬 실란 등의 커플링제 등을 필요에 따라 사용할 수 있다.
In the composition of the present invention, release agents such as higher fatty acids, higher fatty acid metal salts, ester waxes, coloring agents such as carbon black and organic and inorganic dyes, epoxy silanes, amino silanes, alkyl silanes, and the like, without departing from the object of the present invention. A coupling agent etc. can be used as needed.

이상과 같은 원재료를 이용하여 에폭시 수지 조성물을 제조하는 일반적인 방법으로는 소정의 배합량을 헨셀믹서나 뢰디게 믹서를 이용하여 균일하게 충분히 혼합한 뒤, 롤밀이나 니이더로 용융혼련하며, 냉각, 분쇄과정을 거쳐 최종 분말 제품을 얻는 방법이 사용되고 있다.
As a general method for producing an epoxy resin composition using the raw materials described above, a predetermined amount is uniformly mixed sufficiently using a Henschel mixer or a solid mixer, followed by melt kneading with a roll mill or a kneader, followed by cooling and grinding. A method of obtaining the final powder product is used.

본 발명에서 얻어진 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법으로써는 저압 트랜스퍼 성형법이 가장 일반적으로 사용되는 방법이나, 인젝션 (Injection) 성형법이나 캐스팅(Casting) 등의 방법으로도 성형가능하다.
As a method of sealing a semiconductor element using the epoxy resin composition obtained in the present invention, a low pressure transfer molding method is most commonly used, or an injection molding method or a casting method may be used.

이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하나, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by Examples.                     

실시예 1-3Example 1-3

본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하기 위해 표 1에 나타낸 바와 같이 각 성분들을 평량한 뒤, 헨셀 믹서를 이용, 균일하게 혼합하여 분말 상태의 1차 조성물을 제조하였으며, 믹싱 2-롤밀을 이용하여 100℃에서 7분간 용융혼련한 뒤, 냉각 및 분쇄과정을 거쳐 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.To prepare the epoxy resin composition for sealing a semiconductor device of the present invention, as shown in Table 1, each component was weighed, and then uniformly mixed using a Henschel mixer to prepare a powdery primary composition. After melt kneading at 100 ° C. for 7 minutes, an epoxy resin composition was prepared by cooling and pulverizing.

이렇게 하여 얻어진 에폭시 수지 조성물에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성 및 신뢰성을 평가하였으며, 신뢰성 시험을 위해, MQFP형 반도체 소자 성형시에는 MPS(Multi Plunger System)성형기를 이용하여 175℃에서 60초간 성형시킨후, 175℃에서 6시간동안 후경화시켜, MQFP형 반도체 소자를 제작하였다.The epoxy resin composition thus obtained was evaluated for physical properties and reliability by the following method, and for the reliability test, after molding for 60 seconds at 175 ℃ using a multi-plunger system (MPS) molding machine for molding an MQFP type semiconductor device And post-cured at 175 ° C. for 6 hours to produce an MQFP semiconductor device.

본 발명에 의한 에폭시수지 조성물의 물성 및 난연성, 신뢰성, 성형성 시험결과를 표 2에 나타내었다.Table 2 shows the physical properties and flame retardancy, reliability, and moldability test results of the epoxy resin composition according to the present invention.

신뢰성 시험은 열충격 시험에서의 팩키지크랙 발생 정도로 나타내었다.Reliability tests were indicated to the extent of package cracking in the thermal shock test.

* 물성평가 방법  * Property evaluation method

1) 스파이럴 플로우(Spiral Flow)  1) Spiral Flow

EMMI규격을 기준으로 금형을 제작하여 성형온도(175℃), 성형압력 70Kgf/cm2에서 유동 길이를 평가하였다.Molds were manufactured based on the EMMI standard, and the flow length was evaluated at a molding temperature (175 ° C.) and a molding pressure of 70 Kgf / cm 2.

2) 유리전이온도(Tg)  2) Glass transition temperature (Tg)

TMA(Thermomechanical Analyser)로 평가하였다.It was evaluated by TMA (Thermomechanical Analyser).

3) 전기전도도  3) Electrical conductivity

경화된 EMC 시험편을 분쇄기에서 약 #400MESH ~ #100MESH의 입자크기로 분쇄 하고 분말화한 시료 2g± 0.2㎎을 평량하여 추출용 병에 넣어서 증류수 80CC를 넣고 100 ℃ OVEN 내에서 24시간 추출한 다음 추출수의 상등액을 이용하여 전기전도도를 측정하였다.The cured EMC test piece was crushed to a particle size of about # 400MESH to # 100MESH in a crusher, and weighed 2g ± 0.2mg of powdered sample into an extraction bottle, put 80CC of distilled water, and extract for 24 hours in 100 ℃ oven Electrical conductivity was measured using the supernatant.

4) 굴곡강도 및 굴곡 탄성율  4) Flexural Strength and Flexural Modulus

경화된 EMC성형시편(125 X 12.6 X 6.4 mm)을 준비하여 시편 중심부의 넓이와 두께를 Micrometer로 0.001mm까지 재어 UTM시험기에 측정하였다.Hardened EMC molded specimens (125 x 12.6 x 6.4 mm) were prepared and measured on a UTM tester using a micrometer measuring the width and thickness of the center of the specimen to 0.001 mm.

5) 난연성  5) Flame retardant

UL 94 V-0 규격에 준하여 평가하였다.It evaluated according to UL 94 V-0 standard.

6) 내크랙성 평가(신뢰성 시험)  6) Crack resistance evaluation (reliability test)

프리컨디션(Precondition)후 열충격 환경시험기(Temperature Cycle Test)에서 1,000싸이클 경과 후, 비파괴 검사기인 SAT(Scanning Acoustic Tomograph)로 크랙발생 유무를 평가하였다.After pre-condition, after 1,000 cycles in a thermal shock environment tester (Temperature Cycle Test), the presence of cracks was evaluated by a non-destructive tester SAT (Scanning Acoustic Tomograph).

a) 프리컨디션조건   a) Precondition

에폭시 수지조성물로 제조한 SOJ형 반도체 소자를 125(℃)에서 24시간 건조시킨 후, 5싸이클의 열충격시험을 거쳐 다시 85℃/85% 상대습도 조건하에서 168시간 동안 방치시킨 후 235℃,10초 동안 IR 리플로우를 3회 통과시켜 1차로 프리컨디션 조건하에서의 패케이지 크랙발생 유무를 평가한다. 이 단계에서 크랙이 발생되었을 경우, 다음 단계인 1,000싸이클의 열충격 시험은 진행하지 않았다.SOJ-type semiconductor device made of epoxy resin composition was dried for 24 hours at 125 (℃), and then subjected to 5 cycles of thermal shock test and left for 168 hours under 85 ° C / 85% relative humidity. Three passes of IR reflow are performed during the first phase to assess the presence of package cracks under precondition conditions. If cracks occurred at this stage, the next stage of thermal shock testing of 1,000 cycles was not conducted.

b) 열충격 시험   b) thermal shock test

앞서의 프리컨디션 조건을 통과한 반도체 패키지를 -65℃에서 10분, 25℃에 서 5분, 150℃에서 10분씩 방치하는 것을 1싸이클로하여 1,000싸이클을 진행한 후, 비파괴 검사기인 SAT를 이용하여 내부 및 외부 크랙을 평가하였다.After 1,000 cycles of the semiconductor package that passed the preconditions for 10 minutes at -65 ° C, 5 minutes at 25 ° C, and 10 minutes at 150 ° C for 1 cycle, the SAT, a non-destructive tester, was used. Internal and external cracks were evaluated.

비교예 1-2Comparative Example 1-2

다음 표1에 나타난 바와 같이 각 성분을 주어진 조성대로 평량하여 실시예와 같은 방법으로 에폭시 수지 조성물을 제조하였으며, 각 물성 및 신뢰성 평가결과를 표 2에 나타내었다.As shown in Table 1 below, each component was weighed to a given composition to prepare an epoxy resin composition in the same manner as in Example, and the results of evaluation of physical properties and reliability are shown in Table 2.

구성성분(단위:중량%)Ingredient (Unit: wt%) 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 에폭시 수지Epoxy resin 다방향족Multi-aromatic 3.53.5 5.755.75 5.765.76 -- -- 오르소크레졸노볼락Orthocresol novolac -- -- -- 3.453.45 2.32.3 바이페닐Biphenyl 2.252.25 -- -- 2.32.3 3.453.45 경화제Hardener 다방향족Multi-aromatic 5.235.23 3.233.23 5.235.23 5.235.23 -- 자일록Xylock -- 22 -- -- 4.734.73 난연제Flame retardant 징크보레이트Zinc borate 0.50.5 -- 2.52.5 -- -- 하이드로탈사이트Hydrotalcite -- 2.52.5 2.52.5 -- -- 브롬화에폭시수지Brominated epoxy resin -- -- -- 0.30.3 0.740.74 삼산화안티몬Antimony trioxide -- -- -- 0.740.74 0.30.3 경화촉진제Curing accelerator 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 실리카Silica 87.3487.34 85.3485.34 82.8382.83 86.886.8 86.886.8 변성실리콘오일 Modified silicone oil                                              0.10.1 0.10.1 0.10.1 0.10.1 0.10.1 γ-글리시톡시 프로필트리 메톡시실란  γ-glycithoxy propyltri methoxysilane 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 카본블랙  Carbon black 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 카르나우바왁스  Carnauba Wax 0.260.26 0.260.26 0.260.26 0.260.26 0.260.26 합계  Sum 100100 100100 100100 100100 100100

* 경화 촉진제(HOKKO 社, TPP)* Curing accelerator (HOKKO, TPP)

* 변성실리콘 오일(Dow Corning Toray 社, SF-8421EG) * Modified silicone oil (Dow Corning Toray, SF-8421EG)                     

평가항목 Evaluation item                                              실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 스파이럴 플로우(inc h) Spiral flow (inc h) 4242 4343 4545 4242 4040 Tg(℃) Tg (℃) 109109 108108 109109 119119 120120 전기전도도(㎲/㎝) Electrical Conductivity (㎲ / ㎝) 1414 1111 1212 1515 1616 굴곡강도(kgf/nm2 at 240℃)Flexural Strength (kgf / nm 2 at 240 ℃) 1818 1919 1717 1616 1616 굴곡탄성율(kgf/nm2 at 240℃) Flexural modulus (kgf / nm 2 at 240 ℃) 24002400 24502450 25002500 23602360 24002400 난연성 Flame retardant UL 94 V-0UL 94 V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 신뢰성 responsibility 내크랙성 평가 (열충격 시험) 크랙발생수Cracking resistance evaluation (thermal shock test) 00 00 00 1One 00 총시험한 반도체 소자수Total number of semiconductor devices tested 30003000 30003000 30003000 30003000 30003000 성형성 Formability 보이드 발생갯수 (Visual Inspection)Void occurrence number (Visual Inspection) 00 00 00 00 1One 총시험한 반도체 소자수Total number of semiconductor devices tested 30003000 30003000 30003000 30003000 30003000

상기 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 의한 수지조성물이 기존의 비교예에 비하여 난연성을 확보하면서도 성형성 및 신뢰성면에서도 뒤떨어지지 않는 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
As shown in Table 2, it can be seen that the resin composition according to the present invention exhibits characteristics that are inferior in terms of formability and reliability while securing flame retardancy compared to the conventional comparative examples.

본 발명의 수지 조성물에 대해 할로겐 화합물을 사용하지 않고도 난연성, 신 뢰성 및 성형성이 확보되는 난연성 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다.It is possible to provide an epoxy resin composition for flame retardant semiconductor element sealing that is flame retardant, reliable and moldable without using a halogen compound for the resin composition of the present invention.

Claims (6)

하기 화학식 1로 표시되는 다방향족 에폭시 수지 3.5 - 15중량%, 3.5-15% by weight of a multi-aromatic epoxy resin represented by the following formula (1), 하기 화학식 2로 표시되는 다방향족 경화제 2 - 10.5중량%, 1 to 10.5% by weight of a multi-aromatic curing agent represented by the formula 하기 화학식 3으로 표시되는 징크보레이트 및 하기 화학식 4로 표시되는 하이드로탈사이트(hydrotalcite) 중 적어도 하나를 사용하는 무기난연제 0.5 - 5중량%, 0.5 to 5 wt% of an inorganic flame retardant using at least one of zinc borate represented by the following formula (3) and hydrotalcite represented by the following formula (4), 경화촉진제 0.1 - 0.3중량%, Curing accelerator 0.1-0.3% by weight, 변성실리콘 오일 0.05 - 1.5중량%, 및 Modified silicone oil 0.05-1.5 wt%, and 무기 충전제 73 - 90 중량%Inorganic Filler 73-90 wt% 를 필수성분으로 하여 이루어지는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.The epoxy resin composition for semiconductor element sealing which consists of essential components. [화학식 1][Formula 1]
Figure 112005058486426-pat00009
Figure 112005058486426-pat00009
상기식에서 n은 1-7 사이의 자연수이다.Where n is a natural number between 1-7. [화학식 2][Formula 2]
Figure 112005058486426-pat00010
Figure 112005058486426-pat00010
상기식에서 n은 1-7 사이의 자연수이다.Where n is a natural number between 1-7. [화학식 3]  [Formula 3]
Figure 112005058486426-pat00011
Figure 112005058486426-pat00011
[화학식 4] [Formula 4]
Figure 112005058486426-pat00012
Figure 112005058486426-pat00012
제 1항에 있어서, 상기 에폭시 수지로 바이페닐 수지 또는 오르소 크레졸 노볼락 수지를 다방향족 에폭시 수지에 대하여 10:90 ~ 80:20의 중량비로 추가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.The epoxy for sealing semiconductor elements according to claim 1, wherein a biphenyl resin or an ortho cresol novolak resin is added to the epoxy resin in a weight ratio of 10:90 to 80:20 with respect to the polyaromatic epoxy resin. Resin composition. 제 1항에 있어서, 상기 경화제로 자일록 수지 또는 페놀노볼락수지를 다방향족 경화제에 대하여 10:90 ~ 80:20의 중량비로 추가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.The epoxy resin composition for semiconductor element encapsulation according to claim 1, wherein xylloc resin or phenol novolak resin is used as the curing agent in a weight ratio of 10:90 to 80:20 relative to the polyaromatic curing agent. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 경화촉진제는 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디메틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀을 포함하는 3급 아민류, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류, 트리페닐포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀을 포함하는 유기 포스핀류, 테트라페닐포스포니움 테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트를 포함하는 테트라페닐보론염 중 1종 이상을, 상기 변성 실리콘 오일은 에폭시 관능기를 갖는 실리콘 오일, 아민 관능기를 갖는 실리콘 오일 및 카르복실 관능기를 갖는 실리콘 오일로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.The method of claim 1, wherein the curing accelerator is benzyldimethylamine, triethanolamine, triethylenediamine, tertiary amines including dimethylaminoethanol, tri (dimethylaminomethyl) phenol, 2-methylimidazole, 2-phenyl Tetraphenylboron including imidazoles such as midazoles, organic phosphines including triphenylphosphine, diphenylphosphine, phenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, and triphenylphosphine tetraphenylborate At least one of the salts, the modified silicone oil is a semiconductor device characterized in that at least one selected from the group consisting of a silicone oil having an epoxy functional group, a silicone oil having an amine functional group and a silicone oil having a carboxyl functional group. Epoxy resin composition for sealing. 제 1항에 있어서, 상기 무기난연제로 상기 화학식 3으로 표시되는 징크보레이트와 상기 화학식 4로 표시되는 하이드로탈사이트를 혼합하여 동시에 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.The epoxy resin composition for sealing a semiconductor device according to claim 1, wherein the inorganic flame retardant is mixed with zinc borate represented by Chemical Formula 3 and hydrotalcite represented by Chemical Formula 4 at the same time.
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