KR100656684B1 - Epoxy resin composition for encapsulating semiconductor device and the semiconductor device using thereof - Google Patents
Epoxy resin composition for encapsulating semiconductor device and the semiconductor device using thereofInfo
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Abstract
Description
본 발명은 유동성 및 경화특성이 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition for sealing semiconductor elements excellent in fluidity and curing properties.
에폭시 수지는 내열성, 내습성, 전기특성, 접착성 등이 우수하여 도료, 접착제, 전기절연재료 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 그 중에서 반도체 등 전자회로부품을 성형하는 방법으로서 종래에는 금속, 세라믹을 이용한 허메틱 성형방식과 페놀수지, 실리콘수지, 에폭시수지 등과 같은 수지를 이용한 수지 성형방식이 있었다. 그러나 경제성, 생산성, 물성의 관점에서 에폭시 수지를 이용한 수지 성형방식이 가장 좋은 것으로 알려져 왔다. Epoxy resins are used in various fields such as paints, adhesives, and electrical insulating materials because of excellent heat resistance, moisture resistance, electrical properties, and adhesion. Among them, conventional methods of molding electronic circuit components such as semiconductors include a hermetic molding method using metals and ceramics and a resin molding method using resins such as phenol resins, silicone resins, and epoxy resins. However, the resin molding method using an epoxy resin has been known to be the best from the viewpoint of economy, productivity and physical properties.
최근에 프린트 기판의 반도체 패키지 실장방식에 있어서 고밀도화, 자동화가 급진전되면서 종래에 사용되었던 리드핀을 기판 구멍에 삽입하는 삽입 실장방식에서 기판 표면의 패키지를 바로 납땜하는 표면 실장방식이 보편화되었다. 이에 따라 패키지도 종래의 DIP(Dual Inline Pacakge)에서 고밀도 실장 및 표면 실장에 적합 한 박형의 FPP(Flat Plastic Package)로 바뀌고 있다. 미세 가공 기술의 진보에 따라 반도체의 집적도가 비약적으로 향상되면서, 패키지 중에 반도체 칩이 차지하는 점유 면적이 증대되어, 패키지도 대형화, 다핀화되고 있다. Recently, in the semiconductor package mounting method of a printed circuit board, a surface mounting method of directly soldering a package on a substrate surface has become popular in an insert mounting method for inserting lead pins into a hole in a substrate, which has been used in the past, as density and automation have advanced rapidly. Accordingly, the package is also changed from a conventional dual inline pacakge (DIP) to a thin flat plastic package (FPP) suitable for high density and surface mounting. With the progress of fine processing technology, the degree of integration of semiconductors has dramatically improved, and the occupied area occupied by semiconductor chips in packages has increased, and packages have become larger and more multi-pinned.
그러므로 이러한 반도체 패키지를 성형하는데 있어 성형성이 증대되지 않으면 패키지의 미충진, 보이드 발생 등의 성형불량이 일어나 생산성의 감소를 유발하게 된다. 최근에 사용되는 반도체 성형 방식은 에폭시 수지 성형물을 타블렛 상태로 만들어 저압 트랜스퍼 성형기를 이용하여 성형한다. 이 때, 에폭시 수지 성형물은 B-단계(B-Stage) 상태이므로 실온에서 수 일씩 방치하거나 저온에서의 저장기간이 오래되면 경화반응이 이루어져 성형성이 떨어지게 된다. 특히 반도체 성형 전에는 실온에서 에이징(aging)하는 것이 일반적이므로 이 경우 성형성이 약화되는 경우가 많다. 이 경우, 반도체 성형 시 외관 불량(미충진, 보이드, 핀홀 등)과 내부 불량(금선 변형, 내부 보이드 등)이 발생하여 내습 신뢰성 및 납땜 내열성 등의 반도체 패키지의 신뢰성에 문제를 야기시킨다. 에이징을 하는 가장 큰 이유는 저온에서 저장하여 실온에서 바로 성형하는 경우 에폭시 수지 조성물의 표면 열 이력과 내부 열 이력이 달라 성형 시에 많은 불량이 발생하기 때문이다. Therefore, if the moldability is not increased in molding such a semiconductor package, mold failure such as unpacking of the package and generation of voids may occur, leading to a decrease in productivity. The semiconductor molding method used in recent years is to make an epoxy resin molding into a tablet state and to mold using a low pressure transfer molding machine. At this time, since the epoxy resin molded article is in a B-stage (B-Stage) state, if left for several days at room temperature or long storage period at low temperature, the curing reaction is performed, resulting in poor moldability. In particular, since aging at room temperature is common before semiconductor molding, moldability is often weakened in this case. In this case, appearance defects (unfilled, voids, pinholes, etc.) and internal defects (gold wire deformation, internal voids, etc.) occur during semiconductor molding, causing problems in the reliability of the semiconductor package such as moisture resistance and soldering heat resistance. The main reason for the aging is that when stored at low temperature and molded directly at room temperature, the surface heat history and the internal heat history of the epoxy resin composition are different, so that many defects occur during molding.
이러한 이유로 반도체 밀봉용 수지 조성물의 성형특성을 개선하기 위하여 다양한 형태의 경화촉진제 개발이 이루어져 왔다.(일본특허공개 平 6-271653, 일본특허공개 平 6-322073, 일본특허공개 平 6-326220) 그러나, 여기에서도 생산 효율을 저하시키지 않고 성형성을 향상시키지는 못하였다. 특히 최근의 반도체에 대한 고밀도, 고내열, 고내습화의 요구에 따라 무기충전제의 고충전 기술이 요구됨에 따라 에폭시 수지는 기존의 노볼락 형태에서 바이페닐 형태의 저점도 에폭시 수지를 사용하며, 또한, 환경 친화성의 에폭시 수지 조성물의 제공을 위해서 자기 소화성 수지들을 사용하는 추세이다. 이러한 바이페닐 에폭시 수지 및 자기소화성 수지들은 노볼락형 에폭시수지 및 페놀수지에 비하여 반응성이 매우 떨어지기 때문에 기존에 사용하던 경화촉진제를 사용할 경우 반응성이 나빠서 경화반응이 불완전하게 되며, 이에 따라 반도체 성형성, 경화특성 및 보존안정성의 저하가 나타나게 된다.(W.G. Kim et al., Journal of Applied Polymer Science, Vol. 96, pp. 2287∼2299, 2005)For this reason, various types of curing accelerators have been developed to improve molding characteristics of the resin composition for semiconductor encapsulation (Japanese Patent Laid-Open No. 6-271653, Japanese Patent Laid-Open No. 6-322073, Japanese Patent Laid-Open No. 6-326220). Here, too, the moldability was not improved without lowering the production efficiency. In particular, as the demand for high-density, high heat-resistance, and high moisture resistance of semiconductors requires high-filling technology of inorganic fillers, epoxy resins use biphenyl-type low viscosity epoxy resins in the conventional novolak form. In order to provide an environmentally friendly epoxy resin composition, self-extinguishing resins are used. These biphenyl epoxy resins and self-extinguishing resins have very low reactivity compared to novolak-type epoxy resins and phenolic resins, so that the curing reaction is incomplete when the conventional curing accelerator is used, resulting in incomplete curing reaction. In addition, degradation of curing properties and storage stability appear (WG Kim et al., Journal of Applied Polymer Science, Vol. 96, pp. 2287-2299, 2005).
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 극복한, 반응성이 우수하면서도 보존안정성이 양호한 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is to provide an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, which has excellent reactivity and good storage stability, overcoming the problems of the prior art.
본 발명자는 위와 같은 문제를 해결하기 위해서 새로운 경화촉진제를 적용하면 반응성이 우수하면서도 성형성, 경화특성 및 보존안정성이 양호한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.In order to solve the above problems, the present inventors have found that applying a new curing accelerator can provide an epoxy resin composition for sealing semiconductor devices having excellent reactivity and good moldability, curing characteristics, and storage stability, thereby completing the present invention. It became.
그러므로 본 발명에 의하면 에폭시수지, 경화제, 경화촉진제 및 충전제를 포 함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 경화촉진제가 하기 화학식 (1)로 표시되는 테트라시아노에틸렌 또는 하기 화학식 (2)로 표시되는 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공한다.Therefore, according to the present invention, in an epoxy resin composition comprising an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator and a filler, the curing accelerator is represented by the following formula (1), tetracyanoethylene or the following formula (2). Provided is an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device, comprising 7,7,8,8-tetracyanoquinomethane.
화학식(1) Formula (1)
화학식(2) Formula (2)
상기 경화촉진제로서 테트라시아노에틸렌과 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄을 병용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공한다. Tetracyanoethylene and 7,7,8,8-tetracyanoquinomethane are used together as said hardening accelerator, The epoxy resin composition for semiconductor element sealing is provided.
상기 경화촉진제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1∼10 중량% 함유된 것을 특징으로 한다. The curing accelerator is characterized in that 0.1 to 10% by weight based on the total epoxy resin composition.
상기 경화촉진제 중 테트라시아노에틸렌 또는 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄은 전체 경화촉진제 중 5∼95 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다. Tetracyanoethylene or 7,7,8,8-tetracyanoquinomethane in the curing accelerator is characterized in that 5 to 95% by weight of the total curing accelerator.
상기 테트라시아노에틸렌 또는 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄을 상기 경화제와 선반응하여 만든 부가물을 포함하는 것을 특징으로 한다. It characterized in that it comprises an adduct made by pre-reacting the tetracyanoethylene or 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane with the curing agent.
상기 에폭시수지로 하기 화학식 (4)로 표현되는 바이페닐형 에폭시수지를 사용하는 것을 특징으로 한다. It is characterized by using a biphenyl type epoxy resin represented by the following formula (4) as the epoxy resin.
화학식(4) Formula (4)
(상기 식에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)(In the above formula, the average value of n is 1 to 7.)
상기 바이페닐형 에폭시수지를 전체 에폭시수지에 대하여 40 중량% 이상 사용하는 것을 특징으로 한다. The biphenyl type epoxy resin is characterized by using more than 40% by weight relative to the total epoxy resin.
상기 바이페닐형 에폭시수지를 전체 에폭시수지에 대하여 70 중량% 이상 사용하는 것을 특징으로 한다. The biphenyl type epoxy resin is characterized by using more than 70% by weight relative to the total epoxy resin.
상기 경화제로 하기 화학식 (5)로 표현되는 자일록형 페놀수지를 사용하는 것을 특징으로 한다. It is characterized by using a xylol-type phenol resin represented by the following formula (5) as the curing agent.
화학식 (5) Formula (5)
(상기 식에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)(In the above formula, the average value of n is 1 to 7.)
상기 자일록형 페놀수지를 전체 경화제에 대하여 30 중량% 이상 사용하는 것을 특징으로 한다. The xylox phenolic resin is characterized by using at least 30% by weight relative to the total curing agent.
상기 자일록형 페놀수지를 전체 경화제에 대하여 50 중량% 이상 사용하는 것을 특징으로 한다. The xylox phenolic resin is characterized by using at least 50% by weight relative to the total curing agent.
상기 충전제로 평균 입경 5㎛ 이상 30㎛ 이하의 구상 용융실리카를 50∼99 중량%, 평균입경 1㎛ 이하의 구상용융 실리카를 1∼50 중량%를 포함한 실리카를 사용하는 것을 특징으로 한다. As the filler, a silica containing 50 to 99% by weight of spherical fused silica having an average particle diameter of 5 µm or more and 30 µm or less and 1 to 50% by weight of spherical molten silica having an average particle diameter of 1 µm or less is used.
상기 충전제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 70~95 중량% 함유된 것을 특징으로 한다.The filler is characterized by containing 70 to 95% by weight based on the total epoxy resin composition.
상기 충전제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 80~95 중량% 함유된 것을 특징으로 한다.The filler is characterized by containing 80 to 95% by weight based on the total epoxy resin composition.
본 발명에서는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용한 반도체 소자가 제공된다. In this invention, the semiconductor element using the said epoxy resin composition for semiconductor element sealing is provided.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 동계 리드프레임, 철계 리드프레임, 유기계 라미네이트 프레임 등의 반도체 장치에 사용될 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to an epoxy resin composition for sealing semiconductor elements that can be used in semiconductor devices such as copper lead frames, iron lead frames, and organic laminate frames.
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시수지, 경화제, 경화촉진제 및 충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 경화촉진제로써 하기 화학식 (1)로 표시되는 테트라시아노에틸렌 또는 하기 화학식 (2)로 표시되는 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공한다. The epoxy resin composition for sealing a semiconductor device of the present invention is an epoxy resin composition comprising an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, and a filler, wherein as the curing accelerator, tetracyanoethylene represented by the following formula (1) or the following formula (2): Provided is an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device, comprising 7,7,8,8-tetracyanoquinomethane represented by).
화학식(1) Formula (1)
화학식(2) Formula (2)
본 발명의 에폭시 수지는 예를 들면, 크레졸 노볼락형 에폭시수지, 페놀 노볼락형 에폭시수지, 바이페닐형 에폭시수지, 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지, 선형지방족 에폭시수지, 지환식 에폭시수지, 복소환식 에폭시수지, 스피로환을 포함하는 에폭시수지 및 자일록형 에폭시수지, 페놀아랄킬형 에폭시수지 등을 들 수 있으며, 이 중 두 가지 이상을 사용할 수 있다. 예를 들어 화학식 (3)으로 표현되는 페놀아랄킬형 에폭시수지와 화학식 (4)로 나타낼 수 있는 바이페닐형 에폭시수지를 들 수 있다. Examples of the epoxy resin of the present invention include cresol novolac epoxy resins, phenol novolac epoxy resins, biphenyl epoxy resins, bisphenol A epoxy resins, bisphenol F epoxy resins, linear aliphatic epoxy resins, and alicyclic epoxy resins. Resins, heterocyclic epoxy resins, epoxy resins including spiro rings and xylox epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins, and the like, and two or more of them may be used. For example, the phenol aralkyl type epoxy resin represented by General formula (3) and the biphenyl type epoxy resin represented by General formula (4) are mentioned.
화학식(3) Formula (3)
(상기 식에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.) (In the above formula, the average value of n is 1 to 7.)
화학식(4) Formula (4)
(상기 식에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.) (In the above formula, the average value of n is 1 to 7.)
바람직한 에폭시수지로는 상기 화학식 (4)로 표현되는 바이페닐형 에폭시수지를 들 수 있으며, 이를 전체 에폭시수지에 대하여 40 중량% 이상, 특히 70 중량% 이상 사용하는 것이 좋다. 상기 바이페닐형 에폭시 수지는 단독 혹은 혼합물로도 충분한 효과를 발휘할 수 있으며, 상기 바이페닐형 에폭시 수지에 일부 반응을 시킨 부가 화합물로도 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 전체 에폭시수지는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 3∼15 중량%가 바람직하며, 보다 바람직하기로는 3∼12 중량%가 사용된다. Preferred epoxy resins include biphenyl type epoxy resins represented by the above formula (4), and it is preferable to use them at 40 wt% or more, particularly 70 wt% or more, based on the total epoxy resin. The said biphenyl type epoxy resin can exhibit sufficient effect even if it is single or a mixture, and can also be used as an addition compound which made partial reaction to the said biphenyl type epoxy resin. The total epoxy resin used in the present invention is preferably 3 to 15% by weight, more preferably 3 to 12% by weight based on the total epoxy resin composition.
본 발명에 사용되는 경화제는 에폭시수지와 반응하여 경화물을 만들 수 있는 물질로서 구체적인 예로는 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 A와 레졸로부터 합성된 각종 노볼락 수지, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 디하이드록시바이페닐 등 다양한 다가 페놀 화합물, 무수 말레인산, 무수프탈산 등의 산무수물 및 메타페닐렌디아민, 디아미노이페닐메탄, 디아미노이페닐설폰 등의 방향족 아민 등을 들 수 있다. 반도체 성형용으로는 내열성, 내습성 및 보존성 측면에서 페놀계 경화제가 많이 사용되고 있으며, 용도에 따라 2종류 이상의 경화제가 병행하여 사용되는 것이 좋다. 예를 들어 화학식 (5)로 표현되는 자일록형 페놀수지와 화학식 (6)으로 나타낼 수 있는 페놀아랄킬형 페놀수지를 들 수 있다. The curing agent used in the present invention is a substance capable of reacting with an epoxy resin to form a cured product. Specific examples include phenol novolak resins, cresol novolak resins, various novolak resins synthesized from bisphenol A and resol, and tris (hydroxyphenyl). And various polyhydric phenol compounds such as methane and dihydroxybiphenyl, acid anhydrides such as maleic anhydride and phthalic anhydride, and aromatic amines such as metaphenylenediamine, diaminoimphenylmethane and diaminoimphenylsulfone. Phenol-based curing agents are widely used in terms of heat resistance, moisture resistance, and storage properties for semiconductor molding, and two or more kinds of curing agents may be used in parallel depending on the use. For example, a xylox phenol resin represented by General formula (5) and the phenol aralkyl type phenol resin represented by General formula (6) are mentioned.
화학식 (5) Formula (5)
(상기 식에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)(In the above formula, the average value of n is 1 to 7.)
화학식 (6) Formula (6)
(상기 식에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)(In the above formula, the average value of n is 1 to 7.)
바람직한 페놀수지로는 화학식 (5)와 같은 자일록형 페놀수지를 들 수 있으 며, 이를 전체 페놀수지에 대하여 30 중량% 이상 특히 50 중량% 이상 사용하는 것이 좋다. 본 발명에서 사용되는 전체 경화제는 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1∼10 중량%가 바람직하며, 보다 바람직하기로는 0.5∼7 중량%를 사용한다. 에폭시 수지와 경화제의 비는 기계적 성질 및 내습 신뢰성의 요구에 따라 에폭시수지에 대해 경화제의 화학 당량비가 0.5∼1.5 특히 0.8∼1.2 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. Preferred phenolic resins include xylol-type phenolic resins such as the formula (5), which is preferably used at least 30% by weight, in particular at least 50% by weight, based on the total phenolic resin. The total curing agent used in the present invention is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 7% by weight based on the total epoxy resin composition. The ratio of the epoxy resin and the curing agent is preferably used in the chemical equivalence ratio of the curing agent in the range of 0.5 to 1.5, in particular 0.8 to 1.2, depending on the requirements of mechanical properties and moisture resistance reliability.
본 발명에 사용되는 경화촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다. 일반적으로 제 3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 이미다졸, 붕소화합물 등이 사용 가능하다. 제 3급 아민에는 벤질디메틸아민, 2-2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디아미노메틸)페놀과 트리-2-에틸헥실 에시드의 염 등이 있다. 유기금속화합물에는 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸 아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트 등이 있다. 유기인화합물에는 트리스-4-메톡시 포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 부틸트리페닐포스포늄브로마이드, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논 부가물 등이 있다. 이미다졸류에는 2-메틸이미다졸, 2-아미노이미다졸, 2메틸-1-비닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸 등이 있다. 붕소화합물에는 트리플루오로보란-n-헥실아민, 트리플루오로보란모노에틸아민, 테트라플루오로보란트리에틸아민, 테트라플루오로보란아민 등이 있다. 이외에도 1,8-디아자바이시클로운데센(DBU)와 페놀노볼락 수지염 등이 있다. The curing accelerator used in the present invention is a substance that promotes the reaction of the epoxy resin and the curing agent. In general, tertiary amines, organometallic compounds, organophosphorus compounds, imidazoles, boron compounds and the like can be used. Tertiary amines include benzyldimethylamine, 2-2- (dimethylaminomethyl) phenol, salts of 2,4,6-tris (diaminomethyl) phenol and tri-2-ethylhexyl acid. Organometallic compounds include chromium acetylacetonate, zinc acetyl acetonate, nickel acetylacetonate and the like. Organophosphorus compounds include tris-4-methoxy phosphine, tetrabutylphosphonium bromide, butyltriphenylphosphonium bromide, triphenylphosphine, triphenylphosphine triphenylborane, triphenylphosphine-1,4-benzoquinone Additives and the like. The imidazoles include 2-methylimidazole, 2-aminoimidazole, 2methyl-1-vinylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole and the like. Examples of the boron compound include trifluoroborane-n-hexylamine, trifluoroborane monoethylamine, tetrafluoroborane triethylamine, tetrafluoroboraneamine and the like. In addition, 1, 8- diazabicyclo undecene (DBU), a phenol novolak resin salt, etc. are mentioned.
그러나, 이러한 일반적인 경화촉진제로는 저점도 수지를 사용한 에폭시 수지 조성물의 경화특성 및 성형성의 개선이 이루어지지 않으므로 본 연구에서는 에폭시 수지 조성물의 성형성, 보존안정성 및 경화특성을 개선하기 위하여 화학식 (1)의 테트라시아노에틸렌 또는 화학식 (2)의 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄을 첨가하여 사용하며, 테트라시아노에틸렌과 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄을 병용하여 사용해도 좋다. 특히 경화촉진제로서 에폭시 수지 조성물의 유동성에 우수한 특성을 보이는 트리페닐포스핀 유도체에 테트라시아노에틸렌 또는 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄을 부가한 경화 촉진제를 사용하는 것이 바람직하다. 트리페닐포스핀 유도체로는 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀옥사이드, 부틸트리페닐포스핀브로마이드, 트리페닐포스핀트리페닐보레이트 등이 있으며, 특히 트리페닐포스핀에 테트라시아노에틸렌 또는 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄을 부가한 경화 촉진제를 경화제와 선반응하여 만든 부가물을 사용하면 더욱 효과적이다. However, since the curing properties and moldability of the epoxy resin composition using the low viscosity resin are not improved as such a general curing accelerator, in this study, in order to improve the moldability, storage stability and curing properties of the epoxy resin composition, Tetracyanoethylene or 7,7,8,8-tetracyanoquinomethane of formula (2) is used, and tetracyanoethylene and 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane You may use together. In particular, as a curing accelerator, it is preferable to use a curing accelerator added with tetracyanoethylene or 7,7,8,8-tetracyanoquinomethane to a triphenylphosphine derivative exhibiting excellent properties in flowability of the epoxy resin composition. . Triphenylphosphine derivatives include triphenylphosphine, triphenylphosphine oxide, butyl triphenylphosphine bromide, triphenylphosphine triphenylborate, and especially tricyanoethylene or 7,7 to triphenylphosphine. It is more effective to use an adduct made by pre-reacting a curing accelerator with, 8,8-tetracyanoquinodimethane with a curing agent.
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에는 상기 경화촉진제가 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 ∼ 10 중량% 포함되는 것이 바람직하며, 상기 화학식 (1)로 표시되는 화합물은 전체 경화촉진제 중 5 ∼ 95 중량% 함유되는 것이 바람직하다.In the epoxy resin composition for sealing semiconductor elements of the present invention, the curing accelerator is preferably contained in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total epoxy resin composition, and the compound represented by the formula (1) is 5 to 95 weight in the total curing accelerator. It is preferable to contain%.
본 발명에 사용되는 충전제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성과 저응력화 를 효과적으로 향상시키는 물질이다. 일반적으로 사용되는 예로서는 용융실리카, 결정성 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나, 마그네시아, 클레이, 탈크, 규산칼슘, 산화티탄, 산화안티몬, 유리섬유 등을 들 수 있다. 저응력화를 위해서는 선평창계수가 낮은 용융실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 용융실리카는 진비중이 2.3 이하인 비결정성 실리카를 의미하는 것으로 결정성 실리카를 용융하여 만들거나 다양한 원료로부터 합성한 비결정성 실리카도 포함된다. 용융실리카의 형상 및 입경은 특별히 한정하지는 않지만, 평균 입경 5㎛ 이상 30㎛ 이하의 구상 용융실리카를 50∼99 중량%, 평균입경 1㎛ 이하의 구상용융 실리카를 1∼50 중량%를 포함한 실리카를 전체 충전제 대비 40 중량% 이상, 좋게는 60 중량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 충전제의 비율은 성형성, 저응력성, 고온강도 등의 물성에 따라 다르지만, 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 70∼95 중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80∼95 중량% 비율로 사용한다. The filler used in the present invention is a material that effectively improves the mechanical properties and low stress of the epoxy resin composition. Examples generally used include fused silica, crystalline silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesia, clay, talc, calcium silicate, titanium oxide, antimony oxide, glass fibers and the like. In order to reduce the stress, it is preferable to use molten silica having a low linear window coefficient. The fused silica refers to amorphous silica having a specific gravity of 2.3 or less, and includes crystalline silica made by melting crystalline silica or synthesized from various raw materials. Although the shape and particle diameter of a fused silica are not specifically limited, Silica containing 50-99 weight% of spherical molten silica of 5 micrometers-30 micrometers of average particle diameters, and 1-50 weight% of spherical molten silica of 1 micrometer or less of average particle diameters are used. It is preferably contained at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight relative to the total filler. The proportion of the filler in the present invention depends on the physical properties such as moldability, low stress, high temperature strength, etc., preferably 70 to 95% by weight, more preferably 80 to 95% by weight relative to the total epoxy resin composition do.
본 발명의 조성물에는 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스 등의 이형제, 카본블랙, 유기염료, 무기염료 등의 착색제, 에폭시실란, 아미노실란, 알킬실란 등의 커플링제, 변성 실리콘 오일, 실리콘 파우더, 실리콘 레진 등의 응력완화제 등이 필요에 따라 사용될 수 있다. 이때, 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 내지 1.5 중량% 사용할 수 있다. 다만, 실리콘 오일을 1.5 중량% 이상 초과할 경우에는 표면 오염이 발생하기 쉽고 레진 블리드가 길어질 우려가 있으며, 0.05 중량% 미만으로 사용 시에는 충분한 저탄성률을 얻을 수가 없게 되는 문제점이 있을 수 있다. In the composition of the present invention, release agents such as higher fatty acids, higher fatty acid metal salts, ester waxes, colorants such as carbon black, organic dyes and inorganic dyes, epoxysilanes, aminosilanes, alkylsilanes, and the like, without departing from the object of the present invention. Coupling agents, modified silicone oils, silicone powders, stress relieving agents such as silicone resins and the like may be used as necessary. At this time, the modified silicone oil is preferably a silicone polymer having excellent heat resistance, and the total epoxy resin composition by mixing one or two or more kinds 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. 0.05 to 1.5% by weight can be used. However, when the silicon oil exceeds 1.5% by weight or more, surface contamination is likely to occur and the resin bleed may be long, and when used at less than 0.05% by weight, there may be a problem that a sufficient low modulus of elasticity cannot be obtained.
이상과 같은 원재료를 이용하여 에폭시 수지 조성물을 제조하는 일반적인 방법으로는 소정의 함유량을 헨셀 믹서나 뢰디게 믹서를 이용하여 균일하게 충분히 혼합한 뒤, 롤밀이나 니이더로 용융 혼련하며, 냉각, 분쇄과정을 거쳐 최종 분말 제품을 얻는 방법이 사용되고 있다. 일반적으로 저압 트랜스퍼 성형법을 사용하거나, 인젝션(Injection) 성형법이나 캐스팅(Casting) 등의 방법으로 본 발명에서 얻어진 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 제조할 수 있다. As a general method for producing an epoxy resin composition using the raw materials described above, a predetermined content is uniformly sufficiently mixed using a Henschel mixer or a Rodige mixer, melt-kneaded with a roll mill or a kneader, and cooled and pulverized. A method of obtaining the final powder product is used. In general, a semiconductor device can be manufactured using the epoxy resin composition obtained in the present invention by using a low pressure transfer molding method or an injection molding method or a casting method.
다음에 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하나, 실시예에 의거 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to Examples.
[실시예 1 내지 4][Examples 1 to 4]
다음 표 1의 조성에 따라 헨셀 믹서를 이용하여 균일하게 혼합한 후 연속 니더를 이용하여 100∼120℃ 범위에서 용융 혼련 후 냉각, 분쇄하여 반도체 성형용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 각종 물성은 다음의 방법에 의해 평가하였다. 결과를 표 2에 나타내었다. Next, the mixture was uniformly mixed using a Henschel mixer according to the composition of Table 1, followed by melt kneading in a range of 100 to 120 ° C. using a continuous kneader, followed by cooling and grinding to prepare an epoxy resin composition for semiconductor molding. Various physical properties were evaluated by the following method. The results are shown in Table 2.
(유동성/스파이럴플로우) : EMMI-1-66에 준하여 평가용 금형을 사용하여 175℃에서 트랜스퍼 몰딩 프레스를 이용하여 측정하였다.(Fluidity / spiral flow): It measured using the transfer molding press at 175 degreeC using the evaluation mold according to EMMI-1-66.
(보존안정성) : 보존 전의 스파이럴플로우의 값을 기준으로 하여 25℃, 55% RH에서 (Storage stability): at 25 ℃ and 55% RH based on the value of spiral flow before storage
96시간 보존한 후의 스파이럴플로우의 저하율을 측정하였다. 저하율이 적을수록 보존안정성이 우수한 것이다.The reduction rate of spiral flow after 96 hours storage was measured. The lower the reduction rate, the better the storage stability.
(굴곡강도) : ASTM D-790에 준하여 표준시편을 만든 후 175℃에서 4시간 경화시킨 시편으로 UTM을 이용하여 측정하였다.(Bending strength): A standard specimen was prepared according to ASTM D-790, and then cured for 4 hours at 175 ° C and measured using UTM.
[비교예 1 내지 3][Comparative Examples 1 to 3]
다음 표 1의 조성에 따라 상기 실시예와 동일한 방법으로 실시하고 특성을 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.Next, according to the composition of Table 1 and carried out in the same manner as in the above Example and evaluated the properties are shown in Table 2 the results.
(단위 : 중량%)(Unit: weight%)
(주)(week)
1) 에폭시수지I : 바이페닐 에폭시 수지(YX-4000H, JER, 에폭시 당량=190) 1) Epoxy Resin I: Biphenyl Epoxy Resin (YX-4000H, JER, Epoxy Equivalent = 190)
2) 에폭시수지II : 페놀아랄킬형 에폭시 수지(NC-3000, Nippon Kayaku, 에폭시 2) Epoxy Resin II: Phenolic Aralkyl Type Epoxy Resin (NC-3000, Nippon Kayaku, Epoxy
당량=270)Equivalent to 270)
3) 경화제 : 자일록형 페놀수지( MEH-7800-4S, Meihwa Chem., 수산기 당량=175) 3) Curing agent: Xylox type phenolic resin (MEH-7800-4S, Meihwa Chem., Hydroxyl equivalent = 175)
4) TPP : 트리페닐포스핀(Triphenylphosphine) 4) TPP: Triphenylphosphine
5) TCE : 테트라시아노에틸렌(Tetracyanoethylene) 5) TCE: Tetracyanoethylene
6) TCNQ : 테트라시아노퀴노디메탄(Tetracyanoquinodimethane) 6) TCNQ: Tetracyanoquinodimethane
7) 2MI : 2-메틸이미다졸(2-methyl imidazole) 7) 2MI: 2-methyl imidazole
8) DBU : 1,8-디아자바이시클로운데센(1,8-diazabicycloundecene) 8) DBU: 1,8-diazabicycloundecene (1,8-diazabicycloundecene)
9) 충전제 I : 평균 입경 28㎛의 구상 용융 Silica 9) Filler I: spherical fused silica with an average particle diameter of 28 μm
10) 충전제 II : 평균 입경 6㎛의 구상 용융 Silica 10) Filler II: spherical fused silica with an average particle diameter of 6 μm
11) 충전제 III : 평균 입경 1㎛의 구상 용융 Silica 11) Filler III: spherical molten silica with an average particle diameter of 1 μm
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 에폭시 수지 조성물은 경화촉진제로서 화학식 (1)의 테트라시아노에틸렌 또는 화학식 (2)의 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄을 기존의 촉매 시스템에 부가하여 사용함으로써 에폭시 수지 조성물의 유동성, 보존안정성 및 기계적 특성이 매우 우수해짐을 알 수 있었다. 그러므로, 본 발명에 의한 반도체용 에폭시 수지 조성물을 사용함으로써 반도체 소자 성형 시 우수한 성형성과 신뢰성 높은 반도체 소자를 제조할 수 있다.As described above, the epoxy resin composition according to the present invention is a catalyst for the conventional catalyst of tetracyanoethylene of formula (1) or 7,7,8,8-tetracyanoquinomethane of formula (2) as a curing accelerator. In addition to the system, it was found that the flowability, storage stability and mechanical properties of the epoxy resin composition were very excellent. Therefore, by using the epoxy resin composition for semiconductors according to the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor device having excellent moldability and high reliability in forming a semiconductor device.
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