KR100614409B1 - 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 우수한 내-땜납성을 가짐과 동시에 은 도금을 한 구리 리드 프레임, 또는 니켈 도금 및 팔라듐 도금 후 은 및/또는 금 도금을 한 구리 리드 프레임과의 부착성이 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로서, 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 실란커플링제 및 무기충전재들을 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 실란커플링제로서 황 함유 커플링제를 포함하고, 부착력 향상 첨가제로서 2-머캅토벤즈이미다졸을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
반도체 소자, 부착력, PPF, 신뢰성, 첨가제, 황 함유 커플링제

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물{Epoxy resin composition for encapsulating semiconductor device}
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 적용될 수 있는 반도체 소자의 하나의 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 주석-납 도금 2 : 주석-납 공융 땜납
본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 우수한 내-땜납성을 가짐과 동시에 은 도금을 한 구리 리드 프레임, 또는 니켈 도금 및 팔라듐 도금 후 은 및/또는 금 도금을 한 구리 리드 프레임과의 부착성이 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
근래 폐기되는 전기/전자제품 내의 납성분의 인체에 대한 치명적인 영향이 현실화 됨에 따라 국가별로 지하수 1ℓ 당 납 용출량을 0.05 내지 0.3㎎으로 규제하고 있다. 특히 유럽을 중심으로 납 규제에 대한 법제화가 활발히 진행되고 있으며, 전기/전자제품의 유해물질 사용제한 지침(RoHS)에서는 납, 수은, 카드뮴, 6가 크롬 등의 무기원소와, 브롬계 유기 난연제 규제법을 2006년 7월 시행할 예정이다.
따라서 이러한 규제법이 시행되기 이전에 전기/전자제품 내 유해물질이 함유된 부품 전부를 환경친화적으로 교체하여야 하므로 무연(Pb-free) 제품의 활발한 개발이 필요한 실정이다. 전기/전자부품 제조업체 및 완성품 제조업체에서 전자 부품 내 무연화(Pb-free) 하여야 할 대상은 다음과 같다.
현재 땜납(solder)의 경우, 도 1에서 도시한 바와 같은 소자에서 주석-납 도금(1)과 주석-납 공융 땜납(2)이 사용되고 있다. 해외에서는 거의 무연 땜납9Pb-free solder)로 진행된 상태이며, 주석-납 도금(Sn-Pb plating)도 점차 무연화가 진행되고 있는 단계이다. 기존의 주석-납 도금의 무연화로 현재 개발되고 있는 방법들은 크게 순수 주석 도금방법(pure Sn plating)과 니켈-팔라듐 선-도금방법(Ni-Pd pre-plating)을 들 수 있다.
삼성전자, NEC, 소니(Sony) 등에서는 얼로이 42(alloy 42) 및 구리에 순수 주석 도금방법을 적극적으로 검토하고 있는 단계이나, 수염결정(whisker) 문제를 극복하여야 하는 과제가 남아 있어 양산까지는 상당한 시간이 소요될 것으로 예상된다. 니켈-팔라듐-은 선-도금방법(Ni-Pd-Ag pre-plating) 또는 니켈-팔라듐-은/금 도금방법(Ni-Pd-Ag/Au, 달리 'PPF'라고도 함)들은 이러한 문제점 극복을 위한 대안으로 제시되고 있는데, 특히 유럽을 중심으로 구리 리드 프레임에 대한 PPF 대 체가 활발히 진행되고 있으며, PPF 사용량이 2005년에는 큰 폭으로 증가할 것으로 예상되고 있다.
그러나 PPF 리드 프레임은 기존 얼로이 및 구리 재질의 리드 프레임에 비하여 에폭시 수지 조성물과의 계면 부착력이 크게 낮아 후경화 및 신뢰도 실험 후 박리가 발생하는 등 신뢰도가 저하되는 문제를 안고 있다.
일반적으로 용접 후의 신뢰도 저하를 개선하기 위하여 무기충전재의 충전량을 증가시켜 저흡습 및 저열팽창화를 달성하여 내-땜납성을 향상시킴과 동시에 저점도 수지를 사용하여 고유동성을 유지하는 방법을 적용하나, 용접 처리 후의 신뢰성은 에폭시 수지 조성물의 경화물과 반도체 장치 내부에 존재하는 반도체 소자나 리드 프레임 등의 기재와의 계면의 부착성이 더 큰 영향을 미치게 된다. 만약 이 계면의 부착력이 약하다면, 용접 처리 후, 기재와의 계면에서 박리가 발생하고, 나아가서는 이 박리에 의하여 반도체 장치에 크랙이 발생하게 되는 것이다.
따라서 종래부터 계면 접착력의 향상을 목적으로 아민계 커플링제 등이 수지 조성물에 첨가되어 왔으나(참고 ; JP 2000-304430, JP 2000-352727), 무연화에 의한 용접 처리온도의 상승(215 내지 240℃ → 260℃)이나 PPF 등의 출현으로 적합한 부착력을 유지하는 데에 한계에 도달하게 되었다.
본 발명의 목적은 우수한 내-땜납성을 가짐과 동시에 은 도금을 한 구리 리드 프레임, 또는 니켈 도금 및 팔라듐 도금 후 은 및/또는 금 도금을 한 구리 리드 프레임과의 부착성이 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은, 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 실란커플링제 및 무기충전재들을 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 실란커플링제로서 황 함유 커플링제를 포함하고, 부착력 향상 첨가제로서 2-머캅토벤즈이미다졸을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은, 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 실란커플링제 및 무기충전재들을 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 실란커플링제로서 하기 화학식 1의 황 함유 커플링제를 수지 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 0.2중량%의 양으로 포함하고, 부착력 향상 첨가제로서 하기 화학식 2의 2-머캅토벤즈이미다졸을 수지 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 0.1중량%의 양으로 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다;
(RO) 3 Si-Y-S X -Y-Si(OR) 3
상기 식에서, R은 메틸 혹은 에틸기와 같은 알킬기이고, Y는 (CH2)n 이고, X는 2 내지 4의 자연수이고, n은 1 내지 4의 자연수이고,
Figure 112004060259145-pat00001
.
상기 에폭시 수지로는 오르토-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비페닐계 에폭시 수지, 하기 화학식 3의 비페닐 유도체, 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 에폭시 수지가 사용될 수 있으나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 에폭시 수지는 종래의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에서의 그것과 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있다. 상기 에폭시 수지는 전체 조성물의 중량에 대해 0.5 내지 15중량%의 양으로 사용될 수 있다.
Figure 112004060259145-pat00002
상기 식에서, n은 1 내지 7의 자연수이다.
상기 경화제로는 페놀-노볼락 수지, 자일록 수지, 하기 화학식 4의 비페닐 유도체를 포함하는 페놀-노볼락 수지 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 사용될 수 있으나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 경화제는 종래의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에서의 그것 과 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있다. 상기 경화제는 전체 조성물의 중량에 대해 0.1 내지 15중량%의 양으로 사용될 수 있다.
Figure 112004060259145-pat00003
상기 식에서, n은 1 내지 7의 자연수이다.
상기 경화촉진제는 상기 에폭시 수지와 상기 경화제들 간의 경화반응을 촉진하기 위하여 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 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 사용될 수 있으나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 경화촉진제는 종래의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에서의 그것과 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있다. 상기 경화촉진제는 전체 조성물의 중량에 대해 0.1 내지 0.5중량%의 양으로 사용될 수 있다.
상기 실란커플링제는, 특히 본 발명에서 새로이 채용되는 것으로서, 하기 화학식 1의 황 함유 커플링제를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 따라서, 상기 실란커플링제는 하기 화학식 1의 황 함유 커플링제 단독으로 또는 상기 화학식 1의 황 함유 커플링제와 에폭시 실란 커플링제, 머캡토 실란 커플링제, 아민계 커플링제, 메틸트리메톡시실란 커플링제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 통상의 실란 커플링제를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 황 함유 커플링제는 전체 조성물의 중량에 대해 0.01 내지 0.2중량%, 바람직하게는 0.01 내지 0.1중량%의 양으로 사용될 수 있다. 상기 황 함유 커플링제가 0.01중량% 미만으로 사용되는 경우, 수득되는 수지 조성물이 충분한 부착성을 갖지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 0.2중량%를 초과하는 경우, 부착력 향상 효과가 둔화되며, 황 함유 커플링제로 인하여 수득되는 수지 조성물에서 심한 악취가 발생하게 되는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 상기 황 함유 커플링제와 통상의 실란 커플링제들을 함께 포함하는 경우의 커플링제 혼합물은 전체 조성물의 중량에 대해 0.01 내지 1중량%의 양으로 사용될 수 있다.
[화학식 1]
(RO) 3 Si-Y-S X -Y-Si(OR) 3
상기 식에서, R은 메틸 혹은 에틸기와 같은 알킬기이고, Y는 (CH2)n 이고, X는 2 내지 4의 자연수이고, n은 1 내지 4의 자연수이다.
상기 무기충전재는 그 평균입자가 0.1 내지 35㎛인 용융 또는 합성 실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 충전량은 상기한 성분들의 함량을 제외한 잔량으로서 사용될 수 있으며, 바람직하게는 전체 조성물의 중량에 대해 82 내지 92중량%의 양 으로 사용될 수 있다. 상기 무기충전재의 함량이 부족하면, 수지 조성물 자체의 충분한 신뢰성 즉, 내크랙성을 얻을 수 없게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 상기 무기충전재의 함량이 너무 많으면, 유동특성의 저하로 인하여 성형성이 나빠지는 문제점이 있을 수 있다.
상기 부착력 향상 첨가제 역시 본 발명에서 새로이 채용되는 것으로서, 하기 화학식 2의 구조를 가지며, 260℃ 이상의 융점을 갖는 2-머캡토벤즈이미다졸로서, 전체 수지 조성물의 중량에 대해 0.01 내지 0.1중량%의 양으로 사용될 수 있다. 상기 부착력 향상 첨가제가 0.01중량% 미만으로 포함되는 경우, 충분한 부착력을 가질 수 없게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 0.1중량%를 초과하는 경우, 함량 증가에 따른 부착력 상승효과가 적고, 에폭시 수지 조성물 내의 불순물 성분으로 작용할 수 있다는 문제점이 있을 수 있다. 상기 부착력 향상 첨가제는 조성물 제조 시, 직접 투입되어 혼합되거나, 에폭시 수지 또는 경화제 등의 용융물에 미리 용융, 분산시켜 조성물에 투입될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112004060259145-pat00004
본 발명의 수지 조성물에는 필요에 따라 브롬화 에폭시 수지, 산화 안티몬, 금속 수화물 등의 난연제, 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스 등 의 이형제, 카본블랙, 유기염료, 무기염료 등의 착색제 및 변성 실리콘 오일 등을 필요에 따라 사용할 수 있으며, 이들은 모두 당업자에게는 상용적으로 구입하여 적절한 양을 필요에 따라 결정하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있는 것이다. 상기 변성 실리콘 오일로는 내열성이 우수한 실리콘 중합체가 사용될 수 있으며, 그 구체적인 예들로는 에폭시 관능기를 갖는 실리콘 오일, 아민 관능기를 갖는 실리콘 오일, 카르복실 관능기를 갖는 실리콘 오일 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 사용될 수 있다. 상기 변성 실리콘 오일은 전체 수지 조성물의 중량에 대해 0.05 내지 1.5중량%의 양으로 사용될 수 있다.
상기한 바와 같은 성분들을 이용하여 에폭시 수지 조성물을 제조하는 일반적인 방법으로는 소정의 배합량을 상용화된 헨셀믹서나 뢰디게 믹서를 이용하여 균일하게 충분히 혼합한 후, 롤밀이나 니이더로 용융혼련하며, 냉각, 분쇄과정을 거쳐 최종 분말 제품을 얻는 방법이 사용되고 있다. 본 발명에 따라 수득되는 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법으로서는 저압 트랜스퍼 성형법이 가장 일반적으로 사용되는 방법이나, 인젝션(injection) 성형법이나 캐스팅(cating) 성형법 등의 방법으로도 성형이 가능하다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.
이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.
실시예 1 및 2
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하기 위하여 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 각 성분들을 평량한 뒤, 헨셀믹서를 이용하여 균일하게 혼합하여 분말 상태의 1차 조성물을 제조하였으며, 믹싱 2-롤밀을 이용하여 100℃에서 7분간 용융혼련시킨 뒤, 냉각 및 분쇄과정을 거쳐 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
이렇게 하여 수득된 에폭시 수지 조성물에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성 및 신뢰성을 평가하였으며, 신뢰성 시험을 위해, MQFP(Metric Quad Flat Package)형 반도체 소자를 제작하였다.
본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 물성 및 난연성, 신뢰성, 성형성 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다. 신뢰성 시험은 프리컨디션 조건 하에서어의 다이의 박리 및 패키지 크랙 발생 정도로 나타내었다.
물성 평가 방법
* 스파이럴 플로우(Spiral Flow) ; EMMI 규격을 기준으로 금형을 제작하여 성형온도(175℃), 성형압력(70㎏f/㎠)에서 유동 길이를 평가하였다.
* 유리전이온도(Tg); TMA(Thermomechanical Analyser)로 평가하였다.
* 부착력 ; 측정하고자 하는 금속 소자를 부착 측정용 금형에 맞는 규격으로 준비하고, 측정 대상인 에폭시 수지 성형물을 금형온도 170 내지 180℃, 이송압력 1000psi, 이송속도 0.5 내지 1.0㎝/sec, 경화시간 120초의 조건으로 성형하여 경화물을 수득한 후, 시편을 170 내지 180℃의 오븐에 넣어 4시간 동안 후경화시킨 직후와, 60℃, 60% 상대습도 조건하에서 120시간 동안 방치시킨 후, 260℃, 30초 동안 IR 리플로우를 3회 통과시킨 후의 부착력을 각각 측정하였다. 이때 금속 시편에 닿는 에폭시 수지 조성물의 면적은 33 내지 40㎟이며, 부착력 측정은 각 측정 공정 당 10개 이상의 시편에 대하여 UTM을 이용하여 측정하였다.
* 내크랙성 평가(신뢰성 시험) ; 에폭시 수지 조성물로 제조한 MQFP형 반도체 소자를 125℃에서 24시간 건조시킨 후, 60℃, 60% 상대습도 조건하에서 120시간 동안 방치시킨 후, 260℃, 30초 동안 IR 리플로우를 3회 통과시켜 1차로 프리컨디션 조건하에서의 패키지 크랙발생 유무를 평가하였다. 프리컨디션 후, 열충격 환경시험기(Temperature cycle test)에서 -65℃에서 10분, 25℃에서 5분, 150℃에서 10분씩 방치하는 것을 1사이클로 하여 1,000사이클을 진행한 후, 비파괴 검사기인 SAT(Scanning Acoustic Tomograph)로 크랙발생 유무를 평가하였다.
비교예 1 내지 3
하기 표 1에 나타낸 바와 같이 각 성분들을 주어진 조성 대로 평량하여 상기 실시예와 같은 방법으로 에폭시 수지 조성물을 제조하였으며, 각 물성 및 신뢰성 평가를 동일하게 수행하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
성분 비교예1 비교예2 비교예3 실시예1 실시예2
에폭시수지 화학식 3의 비페닐 유도체가 포함된 에폭시 수지 4.87 4.87 4.87 4.87 4.87
비페닐 에폭시 수지 2.10 2.10 2.10 2.10 2.10
경화제 자일록 4.16 4.16 4.16 4.16 4.16
화학식4의 비페닐 유도체가 포함된 페놀 수지 0.64 0.64 0.64 0.64 0.64
경화촉진제 트리페닐포스핀계 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
무기충전재 실리카 87.00 86.95 87.00 87.04 87.04
커플링제 머캅토프로필트리메톡시실란 0.12 0.20 0.20 0.12 0.12
메틸트리메톡시실란 0.30 0.30 0.30 0.20 0.20
황 함유 커플링제 0.08 - - 0.09 0.05
첨가제 2-머캅토벤즈이미다졸 - 0.05 - 0.05 0.09
착색제 카본블랙 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27
왁스 카르나우바 왁스 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26
* 단위 ; 중량%
상기 표 1에서 황 함유 커플링제로는 하기 화학식 5의 황 함유 커플링제를 사용하였다.
(CH 3 CH 2 O) 3 Si-C 3 H 6 -S-S-S-S-C 3 H 6 -Si(OCH 2 CH 3 ) 3
평가항목 비교예1 비교예2 비교예3 실시예1 실시예2
스파이럴 플로우(inch) 45 43 39 45 42
유리전이온도(℃) 124 122 123 122 121
리드프레임부착력 (㎏f) 구리 후경화 직후 89 88 78 87 85
60℃/60%+120시간 후 81 82 66 80 79
얼로이 42 후경화 직후 58 54 52 56 57
60℃/60%+120시간 후 52 51 48 50 49
Ni/Pd/Au PPF 후경화 직후 20 10 0 72 70
60℃/60%+120시간 후 10 5 0 65 64
신뢰성 내크랙성 평가 크랙발생수 168 168 200 0 0
총시험한 반도체 소자수 200 200 200 200 200
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 에폭시 수지 조성물이 기존 의 비교예에 비하여 후경화 직후 및 60℃, 60% 상대습도 조건하에서 120시간 동안 방치시킨 후, 260℃, 30초 동안 IR 리플로우를 3회 통과시킨 후의 부착력을 충분히 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 황 함유 커플링제 또는 2-머캅토벤즈이미다졸을 단독 적용하는 경우에도 본 발명에서 달성하고자 하는 목표를 달성할 수 없음을 확인할 수 있었다.
따라서 본 발명에 의하면 우수한 내-땜납성을 가짐과 동시에 은 도금을 한 구리 리드 프레임, 또는 니켈 도금 및 팔라듐 도금 후 은 및/또는 금 도금을 한 구리 리드 프레임과의 부착성이 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 실란커플링제 및 무기충전재들을 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서,
    상기 실란커플링제로서 하기 화학식 1의 황 함유 커플링제를 수지 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 0.2중량%의 양으로 포함하고, 부착력 향상 첨가제로서 하기 화학식 2의 2-머캅토벤즈이미다졸을 수지 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 0.1중량%의 양으로 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물;
    [화학식 1]
    (RO) 3 Si-Y-S X -Y-Si(OR) 3
    상기 식에서, R은 메틸 혹은 에틸기와 같은 알킬기이고, Y는 (CH2)n 이고, X는 2 내지 4의 자연수이고, n은 1 내지 4의 자연수이고,
    [화학식 2]
    Figure 112004060259145-pat00005
    .
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시 수지가 오르토-크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비페닐계 에폭시 수지, 하기 화학식 3의 비페닐 유도체, 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것으로서, 전체 조성물의 중량에 대해 0.5 내지 15중량%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물;
    [화학식 3]
    Figure 112004060259145-pat00006
    상기 식에서, n은 1 내지 7의 자연수이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화제가 페놀-노볼락 수지, 자일록 수지, 하기 화학식 4의 비페닐 유도체를 포함하는 페놀-노볼락 수지 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것으로서, 전체 조성물의 중량에 대해 0.1 내지 15중량%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물;
    [화학식 4]
    Figure 112004060259145-pat00007
    상기 식에서, n은 1 내지 7의 자연수이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화촉진제가 전체 조성물의 중량에 대해 0.1 내지 0.5중량%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 경화촉진제가 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 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000046091A (ko) * 1998-12-31 2000-07-25 유현식 내크랙성이 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000046091A (ko) * 1998-12-31 2000-07-25 유현식 내크랙성이 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물
JP2003160642A (ja) 2001-11-27 2003-06-03 Matsushita Electric Works Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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