KR100678686B1 - 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 대한 것으로, 보다 상세하게는 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제 및 무기 충전제를 필수성분으로 하여 이루어지는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 난연제는 소디움계 붕산염 수화물 또는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물 중 어느 하나 이상이며, 상기 경화촉진제는 제3포스핀과 파라-벤조퀴논의 부가반응물인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이며, 본 발명에 의해 할로겐화 난연제를 사용하지 않고도 우수한 난연성을 달성함과 동시에 성형성 및 신뢰성 면에서도 우수한 특성을 나타내는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다.
비할로겐계 난연제, 경화촉진제, 난연성, 성형성, 신뢰성

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물{Epoxy Resin Composition for Encapsulating Semiconductor Device}
본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 특별히 환경대응의 관점으로부터 요구되는 비할로겐계 난연제로서 소디움계 붕산염 수화물 또는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물 중 어느 하나 이상을 포함하고 성형성과 신뢰성이 우수한 경화촉진제로 제3포스핀과 파라-벤조퀴논과의 부가반응물을 사용하는 난연성이 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지를 제조함에 있어서 대부분의 반도체 업체에서 난연성과 관련하여 UL-94 V-0를 요구하고 있다. 이러한 난연성을 확보하기 위해, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 제조 시에 난연제로는 일반적으로 브롬에폭시 등의 할로겐계 난연제 또는 삼산화안티몬(Sb2O3)을 사용하였다.
그러나, 이러한 할로겐계 난연제 또는 삼산화안티몬을 사용하여 난연성을 확보한 반도체 봉지재용 에폭시 수지의 경우 소각 시나 화재 시 다이옥신(dioxin)이 나 다이퓨란(difuran) 등의 유독성 발암물질이 발생하는 것으로 알려져 있다. 또한 할로겐계 난연제의 경우, 연소시 발생하는 HBr 및 HCl 등의 가스로 인해 인체에 유독할 뿐만 아니라 반도체 칩(chip)이나 와이어(wire) 및 리드 프레임(lead frame)의 부식(corrosion)을 발생시키는 주요한 원인으로 작용하는 점 등의 문제가 있었다.
이에 대한 대책으로서 포스파젠(phosphazene)이나 인산 에스테르와 같은 인계 난연제 또는 질소원소 함유 수지와 같은 새로운 난연제가 검토되고 있으나, 인계 난연제의 경우 수분과 결합하여 생성되는 인산 및 폴리인산이 반도체 장기 신뢰성 시험 시 패드나 칩 부분에 부식을 일으킴으로써 신뢰성에 문제를 발생시키는 단점이 있었다.
또한, 이러한 난연제의 변화는 가소화로 인하여 반도체 패키지(PACKAGE)의 박형화에 따른 유동특성과 반도체 패키지(PACKAGE)의 내습 신뢰도에 영향을 주기에 본 발명에서는 상황을 감안하여 탈 할로겐화 및 내습신뢰성이 우수하고 성형성이 우수한 반도체 봉지용 에폭시 수지 재료를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 검토한 결과로 비할로겐계 난연제로서 소디움계 붕산염 수화물 또는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물 중 어느 하나 이상과 경화촉진제로서 제3포스핀과 파라-벤조퀴논과의 부가물을 사용함으로써 인체 및 환경에 유해한 부산물의 발생 우려가 없으면서 도 우수한 난연성을 나타내고 내습신뢰성과 성형성이 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 난연제로서 하기 화학식 1의 소디움계 붕산염 수화물 또는 하기 화학식 2의 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물 중 어느 하나 이상을 전체 에폭시 수지 조성물 대비 0.05 내지 10 중량% 포함하고, 반도체 패키지(PACKAGE)의 박형화에 따른 우수한 내습신뢰도 및 성형성을 확보하기 위한 경화촉진제로서 화학식 3의 제3포스핀과 파라-벤조퀴논과의 부가반응물을 전체 에폭시 수지 조성물 대비 0.01 내지 3 중량% 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하려고 한다.
본 발명에 의하면 에폭시 수지, 경화제, 난연제, 경화촉진제 및 무기충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 난연제로는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 소디움계 붕산염 수화물 또는 하기 화학식 2의 구조를 갖는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물 중 어느 하나 이상을 사용하며, 상기 경화촉진제로는 화학식 3으로 표현되는 제3포스핀과 파라-벤조퀴논의 부가반응물을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 제공된다.
[화학식 1]
H3BO3*Na2[B4O5(OH)4]*8H2O
[화학식 2]
(NH4)2SO4*K2CO3*NH4H2PO4
[화학식 3]
Figure 112005078644301-pat00001
(상기 R은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 알콕시기, m은 0∼3의 정수)
상기 난연제의 총 함량은 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 ∼ 10 중량%인 것을 특징으로 한다.
상기 에폭시 수지는 하기 화학식 4의 구조를 갖는 나프톨 아랄킬계 에폭시수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 4]
Figure 112005078644301-pat00002
(상기 n은 1 내지 7의 정수이다)
상기 경화제는 하기 화학식 5의 구조를 갖는 나프톨 아랄킬계 경화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 5]
Figure 112005078644301-pat00003
(상기 n은 1 내지 7의 정수이다.)
상기 제3포스핀과 파라-벤조퀴논의 부가반응물은 트리스(4-메틸페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-에틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논 의 부가반응물, 트리스(4-프로필 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-브틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-이소브로필 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(t-브틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,4-디메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,6-디메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,4,6-트리메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,6-디메틸 페닐-4-에톡시 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-메톡시 메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물 및 트리스(4-에톡시 메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 수지 조성물 중 나프톨 아랄킬계 에폭시 수지의 함량이 0.5 ∼ 15 중량%, 나프톨 아랄킬계 경화제 함량이 전체 수지 조성물 중 1.0 ∼ 12 중량%, 소디움계 붕산염 수화물 또는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물의 함량이 전체 수지 조성물의 0.1 ∼ 10 중량%, 경화촉진제 함량이 0.05 ∼ 0.5 중량%, 무기충진제의 함량이 70 ∼ 90 중량% 포함된 것을 특징으로 한다.
이하에서, 본 발명에 관하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 난연제, 경화촉진제 및 무기충전제를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 난연제로는 비할로겐계 난연제로서 하기 화학식 1로 표현되는 소디움계 붕산염 수화물 또는 하기 화학식 2로 표현되는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물 중 어느 하나 이상을 포함하며, 경화촉진제로서 하기 화학식 3으로 표현되는 제3포스핀과 파라-벤조퀴논과의 부가반응물을 사용하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
H3BO3*Na2[B4O5(OH)4]*8H2O
[화학식 2]
(NH4)2SO4*K2CO3*NH4H2PO4
[화학식 3]
Figure 112005078644301-pat00004
(상기 R은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 알콕시기, m은 0∼3의 정수)
본 발명의 난연제로 사용되는 상기 소디움계 붕산염 수화물 또는 황산암모늄 -인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물은 열적, 화학적으로 매우 안정한 구조로서 고온의 열이 가해질 경우, 붕소 및 질소가스가 발생하여 분해된 수지의 라디칼을 안정화시킬 뿐만 아니라, 소디움계 붕산염 수화물 또는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물이 분해될 때의 흡열반응에 의한 난연효과를 동시에 나타낸다. 또한, 분해된 연소물이 안정적인 난연층을 형성하기 때문에 우수한 난연 효과가 나타난다.
상기 난연제의 총 함량은 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.1 ∼ 10 중량%가 바람직하며, 0.5 ∼ 10 중량%가 보다 바람직하다. 사용량이 0.1 중량% 미만일 때는 난연 효과를 얻기가 어렵고, 10 중량%를 초과하면 유동성 저하로 인해 성형성이 나빠지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 구성 성분 중 에폭시 수지는 하기 화학식 4의 구조를 갖는 당량이 180 ∼ 300인 나프톨 아랄킬계 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 나프톨 아랄킬계 에폭시 수지는 페놀 골격을 바탕으로 하면서 중간에 바이페닐을 가지고 있는 구조를 형성하여, 금속리드프레임 및 칩과의 밀착성이 우수하고, 흡습성, 인성, 내산화성 및 내크랙성도 우수하다. 또한, 가교 밀도가 낮아서 고온에서 연소 시 탄소층(char)을 형성하기 때문에 그 자체로도 어느 정도 수준의 난연성을 확보할 수 있다. 상기 나프톨 아랄킬계 에폭시 수지에 바이페닐 에폭시 수지, 디사이클로 펜타다이엔 에폭시수지, 오르소크레졸노볼락 에폭시수지, 다관능계 에폭시 수지, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시수지, 비스페놀 S 에폭시수지를 혼합하여 사용할 수 있으며, 오르소크레졸노볼락 수지의 양은 나프톨 아랄킬계 에폭시 수지에 대하여 1종 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
본 발명에서 상기 나프톨 아랄킬계 에폭시 수지의 사용량은 전체 수지 조성물 중 0.5 ∼ 15 중량%가 바람직하다.
[화학식 4]
Figure 112005078644301-pat00005
(상기 n은 1 내지 7의 정수이다.)
본 발명에 적용되는 경화제로는 하기 화학식 5의 나프톨 아랄킬계 경화제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 나프톨 아랄킬계 경화제는 에폭시 수지와 반응하여 탄소층(char)을 형성하면서 주변의 열 및 산소의 전달을 차단함으로써 난연성을 향상시킨다. 상기 나프톨 아랄킬계 경화제에 페놀노볼락, 아랄킬, 다관능계, 크레졸, 레졸신,비스페놀 A, 비스페놀 F, α-나프톨, β-나프톨, 디히드록시 나프탈렌, 비페닐 등의 페놀수지와 같은 경화제를 혼합할 수 있다. 본 발명에서 상기 경화제 수지의 사용량은 전체 에폭시 수지 조성물 중 1 ∼ 12 중량%가 바람직하다.
[화학식 5]
Figure 112005078644301-pat00006
(상기 n은 1 내지 7의 정수이다.)
본 발명에서의 경화촉진제는 상기 에폭시 수지와 경화제의 경화반응을 촉진하기 위한 촉매 성분으로 하기 화학식 6의 퀴논류와 부가 반응하는 포스파인류로 디부틸페닐 포스파인, 부틸디페닐 포스파인, 에틸 디페닐 포스파인, 트리페닐 포스파인, 트리스(4-메틸페닐)포스파인, 트리스(4-에틸페닐)포스파인, 트리스(4-프로필 페닐)포스파인, 트리스(4-브틸페닐)포스파인, 트리스(이소프로필 페닐) 포스파인, 트리스(t-브틸 페닐)포스파인, 트리스(2,4-디메틸 페닐)포스파인, 트리스(2,6-디메틸페닐)포스파인, 트리스(2,4,6-트리메틸 페닐)포스파인, 트리스(2.6디메틸-4-에톡시 페닐)포스파인, 트리스(4-메톡시)포스파인, 트리스(4-에톡시)포스파인등의 아릴기를 갖는 포스파인이 사용될 수 있으며, 부가반응하는 화학식 6의 퀴논류로는 ORHTO-벤조퀴논, 파라-벤조퀴논, 디페노퀴논,1,4-나프토퀴논,안트라 퀴논 등을 들수있으며, 이중에서 파라-벤조퀴논이 내습성, 보존안정성에 있어서 바람직하다.
본 발명에서는 반도체 봉지 시 성형성과 보존안정성이 양호한 제3 포스핀과 파라-벤조퀴논과의 부가반응물이 바람직하고, 부가반응물로는 화학식 3으로 나타나는 형태가 바람직하다.
상기 부가반응물을 예시하면, 트리스(4-메틸페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-에틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물,트리스(4-프로필 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-브틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-이소브로필 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(t-브틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,4-디메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,6-디메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,4,6-트리메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,6-디메틸 페닐-4-에톡시 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-메톡시 메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-에톡시 메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물등을 들 수 있고 이 중에서 페키지(PACKAGE)의 성형성 관점에서 트리스(4-메틸페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물이 가장 바람직하다.
상기 부가반응물에 대한 구조를 예시하면 화학식 6, 7, 8을 들 수 있고 이중에서 화학식 7의 부가반응물의 사용이 성형성 관점에서 가장 유리할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112005078644301-pat00007
[화학식 7]
Figure 112005078644301-pat00008
[화학식 8]
Figure 112005078644301-pat00009
상기의 경화촉진제외에 예를 들면 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 등이 1종 또는 2종 이상을 혼합할 수 있으며, 경화촉진제의 사용량은 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.01 ∼ 2 중량%, 좋게는 0.05 ∼ 0.5 중량%가 바람직하다. 경화촉진제의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 성형 시 미경화로 인한 몰드 스티킹 발생의 우려가 있고, 2 중량% 초과일 경우에는 겔 발생으로 인해 성형 시 불완전성형과 같은 불량이 발생할 수 있다.
본 발명에서는 무기충전제로서 평균입자가 0.1 ∼ 35㎛인 천연실리카 또는 용융 및 합성실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 충전량은 조성물 전체에 대해 70 ∼ 90 중량%가 바람직하다. 70 중량% 미만으로 무기충전제를 사용하는 경우에는 내열성이 저하되고 수분의 침투가 용이해져서 신뢰성 특성에 치명적인 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 무기충전제의 함량이 90 중량%을 초과하면 유동 특성의 저하로 인하여 성형성이 나빠질 우려가 있다.
본 발명의 성형재료에는 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스 등의 이형제, 카본블랙, 유·무기염료 등의 착색제, 에폭시 실란, 아미노 실란, 알킬 실란, 머캡토 실란과 같은 커플링제와 수지개질제인 실리콘계 수지 등이 필요에 따라 사용될 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 상기와 같은 원재료를 헨셀믹서나 뢰디게 믹서를 이용하여 균일하게 충분히 혼합하고, 롤밀 또는 니이더로 용융 혼련한 뒤, 냉각 및 분쇄과정을 거쳐 최종 분말 제품으로 얻어진다.
본 발명에서 수득된 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법으로서는 저압 트랜스퍼 성형법이 가장 일반적으로 사용되는 방법이나, 인젝션(Injection) 성형법이나 캐스팅(Casting) 등의 방법도 가능하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어져서는 안 된다.
[실시예 1 내지 4]
표 1에 나타낸 바와 같이 각 성분들을 평량한 뒤, 헨셀 믹서를 이용하여 균일하게 혼합함으로써 분말 상태의 1차 조성물을 제조하고, 2-롤밀을 이용하여 100에서 7분간 용융혼련한 뒤, 냉각 및 분쇄과정을 거쳐 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
상기와 같이 수득된 에폭시 수지 조성물에 대하여 저압 트랜스퍼 몰드 프레스를 이용하여 175℃에서 80초간 성형 후, 175℃에서 4시간 동안 후경화시켜 시편을 제조하여 기본 물성 및 난연성을 평가하였다. 또한, 성형성 및 신뢰성을 평가하기 위하여 자동몰드시스템 성형기를 이용하여 SOP(Small Outlined Package) 반도체 소자를 제작하였다. 이에 대한 시험결과를 표 2에 나타내었다.
* 물성평가 방법
1) 스파이럴 플로우(Spiral Flow)
EMMI 규격을 기준으로 금형을 제작하여 성형온도 175℃, 성형압력 70Kgf/㎠에서 몰딩 후의 유동 길이를 측정하였다.
2) 유리전이온도(Tg)
TMA(Thermomechanical Analyser)를 이용하여 측정하였다.
3) 굴곡강도 및 굴곡 탄성율
경화된 EMC 성형시편(125*12.6*6.4 mm)을 준비한 후 UTM 시험기를 이용하여 측정하였다.
4) 난연성
UL 94 V-0 규격에 준하여, 시편두께 1/8인치를 기준으로 평가하였다.
5) 신뢰성
SOP(Small Outlined Package) 반도체 소자를 조립하고, PCT(Pressure cooker test) 설비에서 121℃, 2기압의 조건으로 96시간 담지한 후 칩의 부식 여부를 평가하였다.
[비교예 1 내지 3]
하기 표 1에 나타난 바와 같이 각 성분을 주어진 조성대로 평량하여 실시예 와 같은 방법으로 에폭시 수지 조성물을 제조하였으며, 각 물성 및 신뢰성 평가결과를 표 2에 나타내었다.
Figure 112005078644301-pat00010
1) 화학식 1 구조 화합물(제조사: 일본순량약품 상품명: KBL-P)
2) 화학식 2 구조 화합물(제조사: 일본순량약품 상품명: GAT-926AP)
3) 화학식 4 구조 화합물(제조사: 일본화약 상품명: NC-3000 )
4) 화학식 5 구조 화합물(제조사: 메이와 화성 상품명: MEH-7851 )
상기 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물을 비교예에 나타난 기존의 에폭시 수지 조성물과 비교하면 무기물 함량이 낮은 조성물에서도 난연성 확보가 가능하며, 성형성, 신뢰성 측면에서도 우수한 특성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 소디움계 붕산염 수화물 또는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물을 난연제로 포함하고, 경화촉진제로 제3포스핀과 파라-벤조퀴논과의 부가반응물을 사용하여 제조된 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 연소 시에 인체 및 환경에 유해한 부산물을 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 반도체 칩 및 리드 프레임의 부식을 초래하지 않으면서도 난연성이 확보되고, 성형성 및 신뢰성 이 우수한 에폭시 수지 조성물을 제공한다.

Claims (6)

  1. 에폭시 수지, 경화제, 난연제, 경화촉진제 및 무기충전제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 있어서,
    상기 난연제로 하기 화학식 1의 구조를 갖는 소디움계 붕산염 수화물 또는 하기 화학식 2의 구조를 갖는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물 중 어느 하나 이상을 사용하며, 상기 경화촉진제로 하기 화학식 3으로 표현되는 제3포스핀과 파라-벤조퀴논의 부가반응물을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    [화학식 1]
    H3BO3*Na2[B4O5(OH)4]*8H2O
    [화학식 2]
    (NH4)2SO4*K2CO3*NH4H2PO4
    [화학식 3]
    Figure 112005078644301-pat00012
    (상기 R은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 알콕시기, m은 0∼3의 정수)
  2. 제 1항에 있어서, 상기 난연제의 총 함량은 전체 수지 조성물에 대하여 0.1 ∼ 10 중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 하기 화학식 4의 구조를 갖는 나프톨 아랄킬계 에폭시수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    [화학식 4]
    Figure 112005078644301-pat00013
    (상기 n은 1 내지 7의 정수이다)
  4. 제 1항에 있어서, 상기 경화제는 하기 화학식 5의 구조를 갖는 나프톨 아랄킬계 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    [화학식 5]
    Figure 112005078644301-pat00014
    (상기 n은 1 내지 7의 정수이다.)
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제3포스핀과 파라-벤조퀴논의 부가반응물은 트리스 (4-메틸페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-에틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-프로필 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-브틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-이소브로필 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(t-브틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,4-디메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,6-디메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,4,6-트리메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(2,6-디메틸 페닐-4-에톡시 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물, 트리스(4-메톡시 메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물 및 트리스(4-에톡시 메틸 페닐)포스파인과 파라-벤조퀴논의 부가반응물 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 수지 조성물 중 나프톨 아랄킬계 에폭시 수지의 함량이 0.5 ∼ 15 중량%, 나프톨 아랄킬계 경화제 함량이 전체 수지 조성물 중 1.0 ∼ 12 중량%, 소디움계 붕산염 수화물 또는 황산암모늄-인산암모늄-탄산칼륨 복합화합물의 함량이 전체 수지 조성물의 0.1 ∼ 10 중량%, 경화촉진제 함량이 0.05 ∼ 0.5 중량%, 무기충진제의 함량이 70 ∼ 90 중량% 포함된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030001539A (ko) * 2001-04-23 2003-01-06 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드 에폭시수지 조성물 및 반도체 소자
KR20040091670A (ko) * 2002-02-27 2004-10-28 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용한 전자 부품 장치
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030001539A (ko) * 2001-04-23 2003-01-06 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드 에폭시수지 조성물 및 반도체 소자
KR20040091670A (ko) * 2002-02-27 2004-10-28 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용한 전자 부품 장치
US20040214003A1 (en) 2003-03-11 2004-10-28 Kuniharu Umeno Resin composition for encapsulating semiconductor chip and semiconductor device therewith

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