KR100671129B1 - 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구상 알루미나(alumina)를 무기충전제 총 중량의 30중량% 이상 사용하여 2.0W/mㆍK 이상의 고열전도도 특성을 가짐과 동시에 유ㆍ무기 할로겐계 및 삼산화안티몬계 난연제 등의 환경오염성 난연제를 사용하지 않고도 뛰어난 난연성과 고신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공한다.
무기충전제, 구상 알루미나, 비할로겐계 난연제, 경화촉진제, 결정성실리카
Description
본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본 발명은 구상 알루미나(alumina)를 무기충전제 총 중량의 30중량% 이상 사용하여 2.0W/mㆍK 이상의 고열전도도 특성을 가짐과 동시에 유ㆍ무기 할로겐계 및 삼산화안티몬계 난연제 등의 환경오염성 난연제를 사용하지 않고도 뛰어난 난연성과 고신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
최근 반도체 패키지의 대형화, 복합화 및 표면실장화라는 기술동향에 따라 반도체 소자에 있어서 미세화, 소자 크기의 대형화, 셀(cell) 면적의 축소, 다핀화 및 박형화가 급속하게 진전되고 있다. 반도체 패키지의 디자인의 개선도 활발하게 진행되고 있는데, 박형화에 의한 박형 패키지(thin package) 뿐만 아니라 BGA(Ball Grid Array), MCM(Multi Chip Module), QFN(Quad Flat No lead), KGD(Known Good Die) 및 3-D(three-dimentional) 메모리 큐브 등의 패키지도 이미 실용화된 지 오 래이며, 일부는 신뢰성 개선의 목적으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 이와 같은 대형 반도체 소자를 소형, 박형 패키지로 밀봉한 수지 밀봉형 반도체 장치에서는 외부온도 및 습도변화에 따른 열응력에 기인하여 패키지 크랙 또는 알루미늄 패드에의 부식 발생 등 고장발생의 빈도가 매우 높아지게 되고, 열발생 및 발산이 심각한 문제가 되고 있다. 패키지의 방열특성을 향상시킬 수 있는 수단으로서는 리드프레임(lead frame) 재료의 변경, 패키지 구조의 변경, 고열전도성 봉지재료의 사용 등을 생각할 수 있다. 현재 얼로이 42(alloy 42) 보다 열전도도가 큰 구리계 리드프레임으로의 변경, 힛싱크(heat sink) 등과 같은 방열판의 도입 등이 진행되고 있으나, 아직 패키지의 열저항을 낮추는 것은 한계가 있다. 이에 반해, 고열전도성 봉지재료의 개발은 종래의 성형공정을 그대로 사용하면서 패키지의 방열성능을 높일 수 있는 장점을 갖고 있다. 봉지재료의 열전도도를 높이는 방법으로는 열전도율이 높은 충전제를 사용하여 고밀도로 충전하는 것이 요점이라고 할 수 있지만, 아직까지는 무기충전제를 다량으로 적용한 조성물을 사용하되, 무기충전제로서 용융실리카가 아닌 결정형실리카를 적용하여 열전도도를 높이는 극히 제한된 방법만이 채택되고 있는 실정이다.
종래의 고열전도성 에폭시 수지 조성물은 대부분의 반도체 업체에서 요구하는 UL-94 V-0 난연성을 확보하기 위해 주로 브롬에폭시와 삼산화안티몬을 수지 조성물 제조 시 사용하여 난연성을 확보하고 있다. 즉 반도체 봉지제용 에폭시 수지 조성물의 난연제로서 브롬이나 염소와 같은 할로겐계와 이것과 같이 난연 상승효과가 우수한 삼산화안티몬을 많이 사용하고 있다. 이러한 할로겐계 난연제를 사용하 여 난연성을 확보한 에폭시 수지 조성물의 경우, 소각 또는 화재 시 다이옥신(dioxin)이나 다이퓨란(difuran) 등의 유독성 발암물질이 발생되는 것으로 알려져 있다. 또한 할로겐계 난연제의 경우 연소 시 발생하는 브롬화수소(HBr) 및 염산(HCl) 등의 가스가 인체에 매우 유독하며 반도체 칩(chip)이나 와이어(wire) 및 리드프레임에 부식(corrosion)을 발생시키는 주요한 원인으로 작용하는 점 등의 문제가 있다.
비할로겐계 난연제와 자기소화성을 가지는 특정 구조의 에폭시 및 경화제, 무기충전제 등의 함량을 증가시켜 난연성을 확보하는 방법들이 사용되고 있으나, 여전히 개선되어야 할 점들이 많아 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술상의 문제점들을 극복한 것으로서, 친환경적인 에폭시 수지 조성물을 확보하면서, 동시에 고열전도도 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구한 결과, 인체나 기기에 유해한 할로겐계 난연제를 사용하지 않는 대신 다방향족 에폭시 수지와 다방향족 경화제, 무기난연제인 징크보레이트와 하이드로탈사이트, 수산화마그네슘 및 포스파젠을 병용하여 난연성(UL-94 V-0)을 충분히 얻을 수 있는 에폭시 수지 조성물 에 무기충전제로 구상 알루미나, 용융실리카 및 결정성실리카를 혼용하여 조성물의 경화물의 열전도율을 2.0W/mㆍK 이상, 선팽창계수는 7 내지 20ppm/℃로 확보할 수 있다는 것을 발견하였으며, 이를 기초로 하여 본 발명을 완성하였다.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은, 무기충전제, 에폭시 수지, 경화제, 비할로겐계 난연제, 경화촉진제 등을 포함하여 이루어지는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 무기충전제로서 용융실리카 또는 결정성실리카와 구상 알루미나를 포함하는 무기충전제를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 상기 무기충전제는 평균입도가 0.1 내지 35㎛인 구상 용융실리카, 결정성실리카 및 구상 알루미나의 혼합물을 전체 조성물 중량의 85 내지 93중량%의 양으로 사용하되, 이중 구상 알루미나가 30 내지 80중량% 이상 사용되어 열전도율을 2.0W/mㆍK 이상, 선팽창계수를 7 내지 20ppm/℃가 되도록 한 점에 특징이 있는 것이다. 상기 용융실리카는 55㎛ 이상의 입도분포를 갖는 것으로서, 누적중량분율이 0.1% 이하인 것을 사용할 수 있으며, 그 형태는 구형인 것이 바람직하다. 상기 결정성실리카는 알루미나의 구조적 특성 상 유기물과 접착하지 못해 한정된 충전량을 가지게 되는 것을 보완하고, 선팽창계수를 구리나 프린트회로기판과 유사한 값이 되도록 하는 역할을 한다.
본 발명에서 적용되는 무기충전제의 각 성분들의 열전도도와 선팽창계수를 하기 표 1에 나타내었다.
| 재료 | 열전도도 | C.T.E(α1) | |
| W/mㆍK | * 10-4cal/㎝ㆍS | ppm/℃ | |
| 구상 알루미나 | 33.5 | 800 | 7.9 |
| 구상 용융실리카 | 1.51 | 36 | 0.5 |
| 결정성실리카 | 13.4 | 320 | 12 내지 16 |
상기 구상 알루미나는 평균 입경이 0.1 내지 10㎛인 세립의 구상 알루미나와, 평균 입경이 8 내지 30㎛인 조립의 구상 알루미나를 혼용하여 사용하는 것이 바람직하다. 조립의 구상 알루미나를 단독으로 사용하는 경우, 유동성 저하로 인하여 성형성이 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 또한 구상 알루미나의 사용량이 30중량% 미만인 경우, 충분한 고열전도도를 얻을 수 없으며, 80중량%를 초과하는 경우, 구상 알루미나는 유기물과 반응할 반응기가 없어 에폭시 수지나 경화제 등 유기물과의 결합력이 낮아 조성물의 신뢰성 특성이 저하되어 크랙발생율이 높아지는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 무기충전제의 충전량이 85중량% 미만인 경우, 친환경성 에폭시 수지 조성물이 충분한 난연성을 얻지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 93중량%를 초과하는 경우, 유동특성의 저하로 인하여 성형성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 에폭시 수지는 당량이 250 내지 300이고, 하기 화학식 1의 구조를 갖는 다방향족 에폭시 수지와 오르소 크레졸 노볼락형, 비페닐형, 비스페놀 F형, 비스페놀 A형, 디시클로펜타디엔형 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 사용될 수 있다. 상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 다방향족 에폭시 수지가 0.1 내지 10중량%를 포함하여 이루어지며, 전체 조성 물 중 3 내지 15중량%의 양으로 사용될 수 있다.
상기 식에서, R1, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기로, 서로 동일하거나 다른 것이 될 수 있고, a는 0 내지 4의 정수이고, n은 0 내지 7의 정수이다.
상기 다방향족 에폭시 수지는 페놀 골격을 근간으로 해서 중간에 바이페닐을 가지고 있는 구조를 하고 있기 때문에 흡습성, 인성, 내산화성이 우수하며, 또한 내크랙성도 우수하다. 본 발명에서 적용된 상기 화학식 1의 다방향족 에폭시 수지는 가교 밀도가 낮아서 고온에서 연소 시, 탄소층(char)을 형성하여 난연성을 확보하게 된다.
상기 경화제로는 2개 이상의 수산기를 갖고, 수산기 당량이 100 내지 200인 하기 화학식 2와 같은 구조를 갖는 다방향족형 경화제와 통상의 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 자일록(Xylok) 수지, 디사이클로펜타디엔형 수지 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 사용될 수 있으며, 이는 전체 조성물 중 0.1 내지 10중량%의 양으로 사용될 수 있다.
상기 식에서, R1, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기로, 서로 동일하거나 다른 것이 될 수 있고, a는 0 내지 4의 정수이고, n은 0 내지 7의 정수이다.
상기 화학식 2의 다방향족형 경화제는 상기 에폭시 수지군과 반응하며, 연소 시 탄소층(char)을 형성하여 주변의 열 및 산소의 전달을 차단함으로써 난연성을 달성하게 된다. 상기 경화제의 사용량은 전체 수지 조성물 중 2 내지 10.5중량%의 양으로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 비할로겐계 난연제는 하기 화학식 3의 징크보레이트와 하기 화학식 4의 하이드로탈사이트, 하기 화학식 5의 수산화마그네슘 및 하기 화학식 6의 포스파젠 등의 난연보조제를 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용할 수 있다.
상기 화학식 6에서, R1, R2는 탄소수 3 내지 12의 지환족 또는 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소로, 서로 동일하거나 다른 것이 될 수 있고, n은 3 내지 1,000의 정수이다.
상기 화학식 3의 징크보레이트는 녹는점이 260℃이고, 내열성, 전기특성, 내습성이 우수하며, 고온에서 탈수반응이 일어나면서 흡열현상을 보이며, 530J/g의 흡열량에 의해 우수한 난연효과를 나타낸다. 또한 분해된 연소물이 안정적인 탄소층을 형성하여 기존 할로겐계 난연제와 동등 또는 그 이상의 난연효과를 나타낼 수 있다. 본 발명에서 적용되는 상기 화학식 4의 하이드로탈사이트는 열안정성, 내식성, 저장안정성이 우수하며, 180℃에서 탈수반응이 일어나며, 고온에서 연소 시 흡열현상에 의해 우수한 난연효과를 나타낸다. 또한 상기 화학식 5의 수산화마그네슘과 상기 화학식 6의 포스파젠들 역시 이들을 포함하는 조성물에 난연효과를 부여한다. 상기 징크보레이트, 하이드로탈사이트, 수산화마그네슘 및 포스 파젠 등은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있으며, 그 사용량은 전체 수지 조성물 중 0.1 내지 5.0중량%의 양으로 사용될 수 잇다.
상기 경화촉진제는 상기 에폭시 수지와 상기 경화제의 경화반응을 촉진시키기 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 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 사용될 수 있으며, 그 사용량은 전체 에폭시 수지 조성물 중 0.1 내지 0.3중량%의 양으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물에는 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스 등의 이형제, 카본블랙, 유기염료, 무기염료 등의 착색제, 에폭시 실란, 아미노 실란, 알킬 실란 등의 커플링제, 변성 실리콘 오일 등을 필요에 따라 사용할 수 있다. 이들은 모두 종래의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에서 사용되는 것들과 동일 또는 유사한 것들로서 당업자에게는 이들을 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다.
상기한 바와 같은 성분들을 사용하여 에폭시 수지 조성물을 제조하는 일반적인 방법으로는 소정의 배합량을 헨셀 믹서나 뢰디게 믹서 또는 슈퍼 믹서 등을 이용히여 균일하게 충분히 혼합한다. 혼합 후, 롤밀이나 니이더로 용융혼련하며, 냉각, 분쇄과정을 거쳐 최종 분말 제품을 얻는 방법이 사용될 수 있다.
본 발명에서 얻어진 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법으로서는 저압 트랜스퍼 성형법이 가장 일반적으로 사용되는 방법이나, 인젝션(injection) 성형법이나 캐스팅(casting) 성형법 등의 방법으로도 성형가능하다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하나, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 3]
본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하기 위해 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 각 성분들을 정량한 후, 헨셀 믹서를 이용, 균일하게 혼합하여 분말상태의 1차 조성물을 제조하였으며, 믹싱 2-롤밀을 이용하여 100℃에서 7분간 용융혼련한 뒤, 냉각 및 분쇄과정을 거쳐 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
이렇게 하여 얻어진 본 발명에 따른 고열전도도 환경친화성 에폭시 수지 조성물에 대하여 다음과 같은 방법으로 스파이럴 플로우를 측정하였으며, 시험시편을 제작하여 175℃에서 6시간 동안 후경화시킨 뒤, 유리전이온도, 열팽창계수 등을 측정하였다. 또한 열전도도 측정용 시험시편을 제작하여 2.0W/mㆍK의 목표 열전도도의 달성여부를 검토하였다.
* 물성평가 방법
1) 스파이럴 플로우(spiral flow)
EMMI 규격을 기준으로 금형을 제작하여 성형온도 175℃, 성형압력 70㎏f/㎠에서 유동길이를 평가하였다.
2) 유리전이온도(Tg)
TMA(Thermomechanical Analyser)로 평가하였다.
3) 열팽창계수(α1)
ASTM D696에 의해 TMA를 이용하여 측정하였다.
4) 열전도도(W/mㆍK)
열전도도 측정설비(Kyoto Electronics, QTM-D3)를 30분 동안 가동한 후, 성형시편(규격 69.9㎜*39.9㎜*12.8㎜)을 열전도 측정설비로 60초 동안 측정하였다.
5) 전기전도도
경화된 에폭시 수지조성물(EMC) 시험편을 분쇄기에서 약 #400 내지 #1000메쉬(mesh)의 입자크기로 분쇄하고, 분말화한 시료 2gㅁ 0.2㎎을 평량하여 추출용 병에 넣고, 증류수 80㏄를 넣고, 100℃의 오븐 내에서 24시간 동안 추출한 다음 추출 수의 상등액을 이용하여 전기전도도를 측정하였다.
6) 난연성
UL 94 V-0 규격에 준하여 평가하였다.
7) 내크랙성 평가
프리컨디션(precondition) 후, 열충격 환경시험기(temperature cycle tester)에서 1000사이클 경과 후, 비파괴검사기인 SAT(Scanning Acoustic Tomograph)로 크랙발생유무를 평가하였다.
a) 프리컨디션 조건
에폭시 수지 조성물로 제조한 FCPM(Flip Chip Power Module) 반도체 소자를 125℃에서 24시간 건조시킨 후, 5사이클의 열충격시험을 거쳐 다시 85℃/85% 상대습도의 조건 하에서 168시간 동안 방치시킨 후, 260℃에서 10초 동안 IR 리플로우를 3회 통과시켜 1차로 프리컨디션 조건 하에서의 패키지의 크랙발생 유무를 평가하였다. 이 단계에서 크랙이 발생되었을 경우, 다음 단계인 1000사이클의 열충격시험은 진행하지 않았다.
b) 열충격시험
앞서의 프리컨디션 조건을 통과한 반도체 패키지를 -65℃에서 10분, 25℃에서 5분, 150℃에서 10분씩 방치하는 것을 1사이클로 하여 1000사이클을 진행한 후, 비파괴검사기인 SAT를 이용하여 내부 및 외부 크랙을 평가하였다.
[비교예 1 내지 3]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이 각 성분들을 주어진 조성대로 정량하여 상기 실시예와 같은 방법으로 에폭시 수지 조성물을 제조하였으며, 각 물성 및 신뢰성 역시 동일하게 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
| 구성성분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | |
| 에폭시 수지 | 다방향족 | 1.80 | - | 2.33 | 1.71 | 2.33 | - |
| 오르소 크레졸 노볼락 | - | - | - | - | - | 8.05 | |
| 바이페닐 | 3.90 | 3.96 | - | 3.98 | 3.5 | - | |
| 비스페놀 F형 | - | - | 3.5 | - | - | - | |
| 경화제 | 다방향족 | 1.22 | - | 0.89 | 4.24 | 0.89 | - |
| 자일록 | 2.76 | 3.31 | 3.34 | 0.75 | 3.34 | - | |
| 페놀 노볼락 | - | - | - | - | - | 4.36 | |
| 난연제 | 징크보레이트 | - | - | 0.2 | - | 0.2 | - |
| 하이드로탈사이트 | 0.10 | - | - | 0.02 | - | 0.17 | |
| 수산화마그네슘 | - | - | - | - | - | - | |
| 포스파젠 | - | 0.50 | 0.5 | - | 0.5 | - | |
| 브롬화에폭시수지 | - | - | - | - | - | 0.5 | |
| 삼산화안티몬 | - | - | - | - | - | 0.5 | |
| 경화촉진제 | 0.20 | 0.21 | 0.22 | 0.23 | 0.22 | 0.12 | |
| 무기 충전제 | 구상 알루미나(0.1 - 10㎛) | 5.04 | 7.51 | 1.75 | - | - | - |
| 구상 알루미나(8 - 30㎛) | 45.36 | 60.74 | 33.25 | - | 35 | - | |
| 결정성실리카 | 2.00 | 18.20 | 35 | - | 35 | 84.25 | |
| 구상 용융실리카 | 36.60 | 4.55 | 18 | 88 | 18 | 0.25 | |
| 실란커플링제 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.51 | 0.46 | 1.33 | |
| 카본블랙 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.25 | |
| 카르나우바 왁스 | 0.22 | 0.22 | 0.22 | 0.22 | 0.22 | 0.22 | |
| 합계 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | |
| 평가항목 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | |
| 스파이럴 플로우(inch) | 36 | 32 | 30 | 42 | 25 | 23 | |
| 유리전이온도(℃) | 119 | 110 | 124 | 121 | 120 | 165 | |
| 열팽창계수(α1, ppm/℃) | 9.1 | 12.3 | 15.6 | 9.3 | 14.9 | 20 | |
| 전기전도도(㎲/㎝) | 11 | 12 | 13 | 10 | 13 | 20 | |
| 굴곡강도(㎏f/㎟ at 25℃) | 17 | 18 | 16 | 15 | 16 | 15 | |
| 굴곡탄성율(㎏f/㎟ at 25℃) | 2580 | 2650 | 2500 | 2470 | 2520 | 2350 | |
| 열특성 | 열전도도(W/mㆍK) | 2.9 | 3.8 | 2.4 | 1.0 | 2.4 | 2.4 |
| 난연성 | UL 94 V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
| 총연소시간(sec) | 12 | 10 | 13 | 13 | 13 | 10 | |
| 성형성 | 보이드 발생갯수(육안 검사) | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 2 |
| 총 시험한 반도체 소자 갯수 | 1280 | 1280 | 1280 | 1280 | 1280 | 1280 | |
| 신뢰성 | 내크랙성 평가(열충격시험) 크랙발생수 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 3 |
| 총 시험한 반도체 소자 갯수 | 128 | 128 | 128 | 128 | 128 | 128 | |
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 수지 조성물이 비교예 3에 비하여 친환경성수지 및 비할로겐계 난연제를 사용하여 난연성 UL 94 V-0를 확보하면서 동시에 우수한 신뢰성을 가지고, 비교예 1에 비하여 동등 이상의 수준의 난연특성을 가지면서도 월등히 높은 열전도율(2.0W/mㆍK 이상)을 가져 열방출 특성이 우수함을 확인할 수 있었다.
비교예 2는 평균 입경이 0.1 내지 10㎛인 구상 알루미나를 사용하지 않은 것으로 본 발명에 따른 수지 조성물과 유사한 난연특성과 열전도율(2.0W/mㆍK 이상)을 갖기는 하나, 유동특성이 떨어져 성형성이 좋지 않음을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 의하면 구상 알루미나(alumina)를 무기충전제 총 중량의 30중량% 이상 사용하여 2.0W/mㆍK 이상의 고열전도도 특성을 가짐과 동시에 유ㆍ무기 할로겐계 및 삼산화안티몬계 난연제 등의 환경오염성 난연제를 사용하지 않고도 뛰어난 난연성과 고신뢰성을 확보할 수 있는 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 (8)
- 무기충전제, 에폭시 수지, 경화제, 비할로겐계 난연제, 경화촉진제 등을 포함하여 이루어지는 에폭시 수지 조성물에 있어서,상기 무기충전제로서 (a) 용융실리카, (b) 평균입경이 0.1 내지 10㎛인 세립의 구상 알루미나 및 (c) 평균입경이 8 내지 30㎛인 조립의 구상 알루미나와의 혼합물을 포함하여 이루어지며, 상기 구상 알루미나 혼합물은 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 30 내지 80 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 무기충전제로 결정성 실리카를 추가로 포함하며, 상기 무기충전제가 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 85 내지 93중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
- 제 2 항에 있어서,용융 실리카가 55㎛ 이상의 입도를 가진 것을 누적 중량분율로 0.1% 이하이며, 형태가 구형인 것이 사용됨을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
- 제 1항에 있어서,상기 세립의 구상 알루미나는 구상 알루미나 혼합물 중 3 내지 15중량%이고, 상기 조립의 구상 알루미나는 구상 알루미나 혼합물 중 85 내지 97중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 에폭시 수지가 하기 화학식 1의 다방향족 에폭시 수지와 오르소 크레졸 노볼락형, 비페닐형, 비스페놀 F형, 비스페놀 A형, 디시클로펜타디엔형 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 사용되며, 상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1의 다방향족 에폭시 수지를 0.1 내지 10중량%를 포함하여 이루어지며, 상기 에폭시 수지가 전체 조성물의 3 내지 15중량%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물;[화학식 1]
상기 식에서, R1, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기로, 서로 동일하거나 다른 것이 될 수 있고, a는 0 내지 4의 정수이고, n은 0 내지 7의 정수이다. - 제 1 항에 있어서,상기 경화제가 2개 이상의 수산기를 갖고, 수산기 당량이 100 내지 200인 하기 화학식 2와 같은 구조를 갖는 다방향족형 경화제와 통상의 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 자일록(Xylok) 수지, 디사이클로펜타디엔형 수지 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 사용되며, 경화제는 하기 화학식 2의 다방향족형 경화제를 0.1 내지 10중량%를 포함하여 이루어지며, 상기 경화제가 전체 조성물의 2 내지 10.5중량%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물;[화학식 2]
상기 식에서, R1, R2는 탄소수 1 내지 4의 알킬기로, 서로 동일하거나 다른 것이 될 수 있고, a는 0 내지 4의 정수이고, n은 0 내지 7의 정수이다. - 제 1 항에 있어서,상기 비할로겐계 난연제가 하기 화학식 3의 징크보레이트와 하기 화학식 4의 하이드로탈사이트, 하기 화학식 5의 수산화마그네슘 및 하기 화학식 6의 포스파젠 등의 난연보조제를 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용되며, 상기 비할로겐계 난연제가 전체 조성물의 0.5 내지 5.0중량%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물;[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 화학식 6에서, R1, R2는 탄소수 3 내지 12의 지환족 또는 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소로, 서로 동일하거나 다른 것이 될 수 있고, n은 3 내지 1,000의 정수이다. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 에폭시 수지 조성물의 경화에 의해 수득되는, 열전도율이 2.0W/mㆍK 이상, 선팽창계수는 7 내지 20ppm/℃인 에폭시 수지 조성물의 경화물.
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| KR20020044725A (ko) * | 2000-12-06 | 2002-06-19 | 안복현 | 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 |
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