KR100806420B1 - Epoxy resin composition for sealing semiconductor element - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 구리 또는 은으로 도금된 리드 프레임과 에폭시 수지 조성물 간의 접착력이 향상되고, 솔더 리플로우 공정 후 계면 박리가 감소하여 패키지의 신뢰성을 월등히 향상시킬 수 있는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 이미다졸 실란 커플링제, 메르캅토 실란 커플링제 및 에폭시 실란 커플링제를 혼합하여 사용한다.The present invention relates to an epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices, and more particularly, to improve adhesion between a lead frame plated with copper or silver and an epoxy resin composition, and to reduce interfacial peeling after a solder reflow process. It is related with the epoxy resin composition which can improve significantly. The epoxy resin composition which concerns on this invention mixes and uses an imidazole silane coupling agent, a mercapto silane coupling agent, and an epoxy silane coupling agent.

반도체소자, 에폭시, 이미다졸 실란, 메르캅토 실란, 커플링제Semiconductor element, epoxy, imidazole silane, mercapto silane, coupling agent

Description

반도체소자 봉지용 에폭시 수지 조성물 {Epoxy resin composition for sealing semiconductor element}Epoxy resin composition for sealing semiconductor element

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 반도체소자 봉지용 에폭시 수지 조성물의 부착력을 측정하기 위한 리드 프레임과 에폭시 수지 조성물로 구성된 시편 및 상기 시편에 가하는 인장력을 표시한 개략도이다.1 and 2 is a schematic view showing a specimen consisting of a lead frame and an epoxy resin composition for measuring the adhesion of the epoxy resin composition for sealing semiconductor device according to the present invention and the tensile force applied to the specimen.

본 발명은 반도체소자 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 특정구조의 커플링제를 사용함으로써 리드 프레임(lead frame)과 에폭시 수지 조성물 간의 부착력이 향상되고 솔더 리플로우(solder reflow) 공정후 계면 박리가 감소하여 패키지의 신뢰성이 향상되는 반도체소자 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor device, and more particularly, by using a coupling agent of a specific structure, adhesion between the lead frame and the epoxy resin composition is improved, and a solder reflow process is performed. The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation, in which post-interface peeling is reduced to improve reliability of a package.

통상적으로 반도체 소자의 제조단계는 패턴설계단계, 기판제작단계, 부품삽입단계, 솔더링(soldering)단계, 컷팅단계 및 세척단계로 크게 나누어 볼 수 있다. 상기 솔더링 단계의 솔더 리플로우 공정은 다른 단계의 온도보다 20℃이상 높은 고온의 납용액으로 급속히 처리되기 때문에 반도체 소자의 봉지재(sealing material) 의 신뢰성이 특히 요구되며 이러한 품질이 최종 반도체 소자의 품질을 좌우하는 큰 요인이 되고 있다. 또한 계속적으로 반도체용 재료에서 환경 유해물질을 배제하려는 움직임이 대두되면서 기존의 솔더링에 사용되던 납을 다른 금속으로 대체하는 작업이 진행중이다. 이러한 경향에 따라 기존의 반도체 봉지재 대신 260℃ 이상의 솔더 리플로우 공정에서도 크랙(crack)이나 계면 박리현상을 발생시키지 않는 고신뢰성 봉지재가 요구되고 개발되어 오고 있다.In general, manufacturing steps of a semiconductor device may be divided into a pattern design step, a substrate manufacturing step, a component insertion step, a soldering step, a cutting step, and a cleaning step. Since the solder reflow process of the soldering step is rapidly processed with a high temperature lead solution that is 20 ° C. or higher than other temperatures, reliability of the sealing material of the semiconductor device is particularly required, and this quality is the quality of the final semiconductor device. It becomes a big factor influencing. In addition, as the movement to remove environmentally harmful substances from semiconductor materials continues, there is an ongoing process of replacing lead used in soldering with another metal. According to this trend, high reliability encapsulants that do not cause cracks or interfacial delamination even in solder reflow processes of 260 ° C. or higher have been demanded and developed instead of the conventional semiconductor encapsulants.

그러나 일반적인 종래의 반도체 봉지재용 에폭시 수지 조성물에 사용되고 있는 하기 화학식 3으로 표시되는 에폭시 실란 형태의 커플링제만을 사용하는 것으로는 260℃ 이상의 솔더 리플로우 공정에서 봉지재의 크랙이나 리드 프레임과 봉지재 간의 계면 박리 현상을 막을 수 없었다.However, using only the epoxy silane coupling agent represented by the following general formula (3) used in the conventional conventional epoxy resin composition for semiconductor encapsulant, it is possible to crack the encapsulant in the solder reflow process of 260 ° C or higher, and to remove the interface between the lead frame and the encapsulant. The phenomenon could not be prevented.

Figure 112001035400311-pat00001
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이에 본 발명의 목적은, 전술한 바와 같이 고온 솔더 리플로우 공정에서 고신뢰성을 확보하기 위해 특정 구조를 갖는 커플링제를 혼합하여 사용함으로써 신뢰성이 월등히 향상된 반도체소자 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an epoxy resin composition for semiconductor element encapsulation with improved reliability by mixing and using a coupling agent having a specific structure in order to ensure high reliability in the high temperature solder reflow process as described above.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은, 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 무기 충진제, 커플링제, 난연제, 착색제 및 첨가제로 이루어진 에폭시 수지 조성물에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 실란 커플링제, 하기 화학식 2로 표시되는 메르캅토 실란 커플링제 및 하기 화학식 3으로 표시되는 에폭시 실란 커플링제를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.Epoxy resin composition according to the present invention for achieving the above object, in the epoxy resin composition consisting of an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, an inorganic filler, a coupling agent, a flame retardant, a coloring agent and an additive, represented by the formula (1) It is characterized by using a silane coupling agent, a mercapto silane coupling agent represented by the following formula (2) and an epoxy silane coupling agent represented by the following formula (3).

Figure 112001035400311-pat00002
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Figure 112001035400311-pat00003
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화학식 3Formula 3

Figure 112001035400311-pat00004
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상기 식에서 R1 및 R2는 탄소수 18 이하인 알킬기 및 방향족 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, R3는 하이드록시기를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 10이하의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이며, R4는 탄소 수 5이하의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이다. 또한, R5는 탄소수 6이하의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, R6는 탄소수 5이하인 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이며, n은 1 내지 3의 정수이고, m은 2이하이면서 n+m=3을 만족하는 정수이다.Wherein R 1 and R 2 are one selected from the group consisting of alkyl groups having 18 or less carbon atoms and aromatic hydrocarbons, R 3 is one selected from the group consisting of hydrocarbons having 10 or less carbon atoms, with or without a hydroxy group, and R 4 is One selected from the group consisting of alkyl groups having up to 5 carbon atoms. R 5 is one selected from the group consisting of hydrocarbons having 6 or less carbon atoms, R 6 is one selected from the group consisting of alkyl groups having 5 or less carbon atoms, n is an integer of 1 to 3, m is 2 or less and n + m An integer that satisfies = 3.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 무기 충진제, 커플링제, 난연제, 착색제 및 첨가제로 이루어지며, 특히 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 실란 커플링제, 상기 화학식 2로 표시되는 메르캅토 실란 커플링제 및 상기 화학식 3으로 표시되는 에폭시 실란 커플링제를 혼합하여 사용하게 된다.As described above, the epoxy resin composition according to the present invention consists of an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, an inorganic filler, a coupling agent, a flame retardant, a coloring agent, and an additive, and in particular, the imidazole silane coupling agent represented by Formula 1, The mercapto silane coupling agent represented by the formula (2) and the epoxy silane coupling agent represented by the formula (3) are mixed and used.

본 발명에서 사용되는 에폭시 수지 조성물은 3 내지 15중량%의 에폭시 수지, 3 내지 15중량%의 경화제, 0.1 내지 1.0중량%의 경화 촉진제, 70 내지 92중량%의 무기 충진제, 0.1 내지 1.0중량%의 커플링제(상기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 커플링제의 총합), 1.0중량% 이내의 착색제, 2중량% 이내의 난연제, 및 1 내지 5중량%의 기타 첨가제를 포함한다.The epoxy resin composition used in the present invention is 3 to 15% by weight of epoxy resin, 3 to 15% by weight of curing agent, 0.1 to 1.0% by weight of curing accelerator, 70 to 92% by weight of inorganic filler, 0.1 to 1.0% by weight of Coupling agent (total of the coupling agent represented by Formula 1, Formula 2 and Formula 3), colorant within 1.0% by weight, flame retardant within 2% by weight, and other additives of 1 to 5% by weight.

본 발명에서 사용되는 에폭시 수지는 특별히 한정되는 것은 아니며, 오르소 크레졸 노볼락형, 비페닐형, 다관능형, 나프탈렌형 및 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 2이상의 수지를 혼합하여 사용하고, 전체 에폭시 수지 사용량은 3 내지 15중량%가 바람직하다.The epoxy resin used in the present invention is not particularly limited, and one or two or more resins selected from the group consisting of ortho cresol novolac type, biphenyl type, polyfunctional type, naphthalene type and dicyclopentadiene type epoxy resins are mixed. The total amount of epoxy resins used is preferably 3 to 15% by weight.

본 발명에서 사용되는 경화제는 페놀 수지로서 특별히 한정되는 것은 아니며, 노볼락형, 자일록형, 멀티아로마틱형, 다관능형, 나프탈렌형 및 디시클로펜타 디엔형 페놀 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 2이상의 수지를 혼합하여 사용하고, 전체 경화제 사용량은 3 내지 15중량%가 바람직하다.The curing agent used in the present invention is not particularly limited as a phenol resin, and at least one resin selected from the group consisting of novolak type, xylox type, multiaromatic type, polyfunctional type, naphthalene type and dicyclopentadiene type phenol resins. 3 to 15% by weight of the total amount of the curing agent is preferable.

본 발명에서 사용되는 무기 충진제로는 특별히 한정되는 것은 아니며, 고순도의 천연실리카, 합성실리카, 용융실리카, 알루미나 등을 사용하고, 성상은 구상 및 각상을 모두 적용할 수 있다. 본 발명에서 목적하는 고신뢰성을 달성하기 위해서는 무기 충진제를 70 내지 92중량%로 적용하는 것이 바람직하다.The inorganic filler used in the present invention is not particularly limited, and high-purity natural silica, synthetic silica, fused silica, alumina, and the like may be used. In order to achieve the desired high reliability in the present invention, it is preferable to apply the inorganic filler at 70 to 92% by weight.

본 발명에서 사용되는 난연제는 기존의 브롬화 에폭시와 삼산화안티몬을 사용한 경우, 적인 또는 인 화합물을 사용한 경우, 및 난연성 수지의 사용에 의한 무난연제의 경우를 모두 포함하고 있으며, 모든 경우에 있어 동일한 결과를 나타낸다.The flame retardant used in the present invention includes both the case of using the conventional brominated epoxy and antimony trioxide, the case of using the phosphorus or phosphorus compound, and the case of the flame retardant by the use of the flame retardant resin, and in all cases the same result Indicates.

본 발명에서 사용되는 커플링제로는, 통상의 커플링제인 상기 화학식 3으로 표시되는 에폭시 실란을 0.07 내지 0.9중량%로 사용하면서, 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 실란 커플링제 0.02 내지 0.3중량% 및 상기 화학식 2로 표시되는 메르캅토 실란 커플링제 0.01∼0.2중량%로 혼합하여 사용할 수 있으며, 본 발명에 있어서 반도체의 고신뢰성화를 위해서는 상기 3가지 커플링제의 총합이 0.1 내지 1.0중량%인 것이 바람직하다.As the coupling agent used in the present invention, 0.02 to 0.3 wt% of the imidazole silane coupling agent represented by the above formula (1) while using an epoxy silane represented by the above formula (3) which is a common coupling agent at 0.07 to 0.9 wt%, and The mercapto silane coupling agent represented by Formula 2 may be used in an amount of 0.01 to 0.2% by weight, and in the present invention, for the sake of high reliability of the semiconductor, the total of the three coupling agents is preferably 0.1 to 1.0% by weight. .

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 실란 커플링제의 경우 점성이 높은 액상 화합물로서, 에폭시 수지 조성물 내에서의 분산을 위해 전처리를 실시하는데, 에폭시 수지 또는 경화제인 페놀 수지를 110∼150℃에서 용융시킨 후 상기 이미다졸 실란 커플링제를 천천히 주입하여 혼합한 후 냉각하여 분쇄하여 사용하며, 이렇게 전처리를 실시하는 것이 본 발명에서 목적으로 하는 반도체의 고신뢰성화에 바람직하다.In addition, in the case of the imidazole silane coupling agent represented by the formula (1) as a highly viscous liquid compound, pretreatment is carried out for dispersion in the epoxy resin composition, the epoxy resin or a phenol resin which is a curing agent is melted at 110 ~ 150 ℃ After injecting, the imidazole silane coupling agent is slowly injected, mixed, cooled and pulverized, and the pretreatment is preferred for high reliability of the semiconductor of the present invention.

한편, 상기 화학식 2로 표시되는 메르캅토 실란 커플링제의 경우 저점도의 액상 화합물로서, 고분산성 확보를 위하여 무기 충진제에 전처리하여 사용하는 것이 본 발명에서 목적으로 하는 반도체의 고신뢰성화에 바람직한데, 무기 충진제의 저속 교반중에 메르캅토 실란 커플링제를 스프레이로 분사하여 전처리하게 된다.Meanwhile, in the case of the mercapto silane coupling agent represented by Chemical Formula 2, it is a low viscosity liquid compound, which is preferably used for pretreatment with an inorganic filler in order to secure high dispersibility. During the slow stirring of the filler, the mercapto silane coupling agent is sprayed and pretreated.

또한, 본 발명에서는 일반적으로 적용되는 이형제, 착색제, 개질제, 경화 촉진제 등을 첨가하는 것도 가능하다.Moreover, in this invention, it is also possible to add the mold release agent, a coloring agent, a modifier, a hardening accelerator, etc. which are generally applied.

이러한 본 발명의 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물은 각 원료들을 혼합한 후 용융 혼합기(Kneader)를 이용하여 80℃ 내지 130℃의 온도에서 용융 혼합하여 상온으로 냉각시키고 분말상태로 분쇄한 후 블렌딩 공정을 거치는 일반적인 제조방법에 의하여 제조될 수 있다.The epoxy resin composition for encapsulating the semiconductor device of the present invention is mixed with each raw material and then melt mixed at a temperature of 80 ℃ to 130 ℃ using a melt mixer (Kneader) to cool to room temperature and pulverized into a powder state after the blending process The fermentation may be manufactured by a general manufacturing method.

이하, 실시예를 통해 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1 및 2Examples 1 and 2

에폭시 수지로는 비페닐형 에폭시 수지를 사용하고, 경화제로는 자일록형 및 멀티아로마틱형 페놀수지를 당량비로 50 대 50으로 혼합하여 사용하고, 커플링제로는 상기 화학식 3으로 표시되는 에폭시 실란 커플링제, 하기 화학식 4 및 5로 표시되는 커플링제를 혼합하여 사용하며, 무기 충진제는 실리카를 사용하였다. 각 성분의 함량은 하기 표 1과 같고, 각 원료들을 함께 믹싱한 후 용융 혼합, 냉각, 분쇄, 블렌딩 공정을 거치고 일정크기로 타정하였다. 이때, 하기 화학식 4로 표시되는 이미다졸 실란 커플링제는 경화제인 페놀 수지 1.44중량%(페놀수지 3.6중량%의 40%)를 채취하여 110℃에서 용융시킨 후 상기 이미다졸 실란 커플링제를 천천히 주입하여 혼합한 후 냉각하여 분쇄하였고, 하기 화학식 5로 표시되는 메르캅토 실란 커플링제는 무기 충진제인 실리카 전체를 저속 교반시키면서 상기 메르캅토 실란 커플링제를 스프레이로 분사하여 전처리하였다.As the epoxy resin, a biphenyl type epoxy resin is used, and as a curing agent, a mixture of xylox and multiaromatic phenol resins is used in an equivalent ratio of 50 to 50, and as a coupling agent, an epoxy silane coupling agent represented by Formula 3 above is used. , And a coupling agent represented by the following formulas 4 and 5 were used by mixing, the inorganic filler was used as silica. The content of each component is shown in Table 1 below, and after mixing the raw materials together, the mixture was subjected to melt mixing, cooling, pulverization, blending process and compressed to a certain size. At this time, the imidazole silane coupling agent represented by the following formula (4) is taken 1.44% by weight of phenol resin (40% of 3.6% by weight of phenol resin) as a curing agent and melted at 110 ℃ and slowly inject the imidazole silane coupling agent After mixing, the mixture was cooled and pulverized, and the mercapto silane coupling agent represented by the following formula (5) was pretreated by spraying the mercapto silane coupling agent with a spray while stirring the entire silica, which is an inorganic filler, at low speed.

Figure 112001035400311-pat00005
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Figure 112001035400311-pat00006
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이렇게 얻어진 에폭시 수지 조성물을 이용하여 가열이송성형기(압력=70kg/㎠, 온도=175℃, 경화시간=120초)에서 도 1과 같은 부착력 측정용 시편을 제작하여 항온항습(85℃/85% RH) 48시간 조건에서 흡습시키기 전후에 구리 리드 프레임과의 부착력을 측정하였고, Si3N4 칩이 부착된 LQFP 패키지(Body size : 24mm×24mm×1.4mm, 176리드)에 몰딩한 다음 175℃에서 4시간동안 후경화시키고, 항온항습(85℃/85%RH) 48시간 조건에서 흡습시킨 후 IR-리플로우(최고온도=260℃) 를 3회 연속 인가한 후에 초음파 탐상기(SAT)를 이용하여 리드 프레임과 봉지재간의 계면 박리현상을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.Using the epoxy resin composition thus obtained, in the heat transfer molding machine (pressure = 70kg / ㎠, temperature = 175 ℃, curing time = 120 seconds) to prepare a specimen for measuring the adhesion as shown in Figure 1 constant temperature and humidity (85 ℃ / 85% RH Adhesion with the copper lead frame was measured before and after the moisture absorption at 48 hours, and molded in an LQFP package (Body size: 24mm × 24mm × 1.4mm, 176 leads) attached with a Si 3 N 4 chip, and then at 175 ° C. After curing for 4 hours, absorbing at constant temperature and humidity (85 ° C / 85% RH) for 48 hours, applying IR-reflow (maximum temperature = 260 ° C) three times in succession, and then using ultrasonic flaw detector (SAT) Interfacial delamination between the lead frame and the encapsulant was measured and shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1

각 성분 및 함량을 하기 표 1과 같이 혼합하여 상기 실시예 1과 동일하게 에폭시 수지 조성물을 제조하였고, 분석결과를 하기 표 1에 나타내었다.Each component and content were mixed as in Table 1 to prepare an epoxy resin composition in the same manner as in Example 1, and the analysis results are shown in Table 1 below.

구분division 단위unit 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 에폭시수지Epoxy resin 중량%weight% 6.76.7 6.76.7 6.76.7 페놀수지Phenolic Resin 중량%weight% 3.63.6 3.63.6 3.63.6 경화촉진제Curing accelerator 중량%weight% 0.20.2 0.20.2 0.20.2 실리카Silica 중량%weight% 87.287.2 87.287.2 87.287.2 첨가제additive 중량%weight% 0.60.6 0.60.6 0.60.6 브롬화에폭시Brominated Epoxy 중량%weight% 0.40.4 0.40.4 0.40.4 삼산화안티몬Antimony trioxide 중량%weight% 0.80.8 0.80.8 0.80.8 화학식 3Formula 3 중량%weight% 0.40.4 0.40.4 0.50.5 화학식 4Formula 4 중량%weight% 0.050.05 0.070.07 화학식 5Formula 5 중량%weight% 0.050.05 0.030.03 물성 평가 결과Property evaluation result 구리와의 부착력 (흡습전)Adhesion with Copper (Before Hygroscopic) MPaMPa 4.54.5 5.35.3 3.83.8 구리와의 부착력 (흡습후)Adhesion with copper (after moisture absorption) MPaMPa 4.34.3 4.94.9 3.13.1 패키지 박리 (패드상부)Package Peel Off (Upper Pad) %% 00 00 100100 패키지 박리 (패드하부)Package Peeling (Bottom Pad) %% 1010 00 4040

실시예 3∼5Examples 3 to 5

각 성분 및 함량을 하기 표 2와 같이 혼합하여 상기 실시예 1과 동일하게 에폭시 수지 조성물을 제조하였고, 분석결과를 하기 표 2에 나타내었다.Each component and content were mixed as in Table 2 to prepare an epoxy resin composition in the same manner as in Example 1, and the analysis results are shown in Table 2 below.

비교예 2∼4Comparative Examples 2-4

각 성분 및 함량을 하기 표 2와 같이 혼합하여 상기 실시예 1과 동일하게 에폭시 수지 조성물을 제조하였고, 분석결과를 하기 표 2에 나타내었다. Each component and content were mixed as in Table 2 to prepare an epoxy resin composition in the same manner as in Example 1, and the analysis results are shown in Table 2 below.                     

구분division 단위unit 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 에폭시수지Epoxy resin 중량%weight% 6.76.7 6.76.7 6.76.7 6.76.7 6.76.7 6.76.7 경화제Hardener 중량%weight% 3.63.6 3.63.6 3.63.6 3.63.6 3.63.6 3.63.6 경화촉진제Curing accelerator 중량%weight% 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 실리카Silica 중량%weight% 87.287.2 87.287.2 87.287.2 87.287.2 87.287.2 87.287.2 첨가제additive 중량%weight% 0.60.6 0.60.6 0.60.6 0.60.6 0.60.6 0.60.6 브롬화에폭시Brominated Epoxy 중량%weight% 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 삼산화안티몬Antimony trioxide 중량%weight% 0.80.8 0.80.8 0.80.8 0.80.8 0.80.8 0.80.8 화학식 3Formula 3 중량%weight% 0.190.19 0.280.28 0.470.47 0.140.14 0.200.20 화학식 4Formula 4 중량%weight% 0.300.30 0.020.02 0.020.02 0.300.30 0.350.35 0.050.05 화학식 5Formula 5 중량%weight% 0.010.01 0.20.2 0.010.01 0.200.20 0.010.01 0.250.25 물성 평가 결과Property evaluation result 구리와의 부착력 (흡습전)Adhesion with Copper (Before Hygroscopic) MPaMPa 5.35.3 4.44.4 4.64.6 4.04.0 3.93.9 3.53.5 구리와의 부착력 (흡습후)Adhesion with copper (after moisture absorption) MPaMPa 5.05.0 3.83.8 4.04.0 3.33.3 3.23.2 2.92.9 패키지 박리 (패드상부)Package Peel Off (Upper Pad) %% 2020 1515 2020 8080 8585 8080 패키지 박리 (패드하부)Package Peeling (Bottom Pad) %% 00 55 1010 4040 5050 7070

각 물성별 측정 방법은 다음과 같다.The measuring method for each property is as follows.

* 부착력 측정* Adhesive force measurement

도 1과 같은 형태의 시편을 제작하기 위해 리드 프레임과 몰드를 이용하여 가열이송성형기(압력=70kg/㎠, 온도=175℃, 경화시간=120초)에서 몰딩한 후 175℃의 오븐에서 4시간동안 후경화시킨 다음, 85℃/85%RH 조건에서 48시간동안 방치하기 전과 후에 UTM(Universal Testing Machine)으로 도 2와 같은 방향으로 인장력을 가하면서 리드 프레임이 에폭시 수지 조성물과 떨어지는 지점의 부하를 측정하여 부착력 값(MPa)으로 환산한다. 이때, (1)은 에폭시 수지 조성물이고, (2)는 구리 프레임을 나타낸다.In order to produce a specimen of the form as shown in Figure 1 using a lead frame and a mold in a heat transfer molding machine (pressure = 70kg / ㎠, temperature = 175 ℃, curing time = 120 seconds) after molding for 4 hours in an oven at 175 ℃ After the post-cure, the load was applied to the point where the lead frame fell from the epoxy resin composition while applying tensile force in the direction as shown in FIG. 2 before and after 48 hours at 85 ° C./85%RH. It measures and converts into adhesive force value (MPa). At this time, (1) is an epoxy resin composition, and (2) shows a copper frame.

* 패키지 박리 측정* Package Peeling Measurement

SiN 칩이 부착된 LQFP 패키지(Body size : 24mm×24mm, 176리드) 몰드를 이 용하여 가열이송성형기(압력=70kg/㎠, 온도=175℃, 경화시간=120초)에서 몰딩한 다음, 175℃에서 4시간동안 후경화시키고 항온항습(85℃/85%RH) 조건에서 48시간동안 흡습시킨 후, IR-리플로우(최고온도=260℃)를 3회 연속 인가한 후에 초음파 탐상기(SAT)를 이용하여 패키지 패드부분의 박리율(%), 즉 봉지재와 패드 상부 및 SiN 칩 표면간의 계면과 봉지재와 패드 하부 리드 프레임간의 계면박리율(%)을 각각 10 캐비티(cavity)씩 측정하여 평균값을 나타내었다.Molded in a heat transfer molding machine (pressure = 70kg / ㎠, temperature = 175 ℃, curing time = 120 seconds) using a LQFP package (Body size: 24mm × 24mm, 176 lead) mold with SiN chip, and then 175 ℃. After 4 hours of curing at 48 ° C / 85% RH for 48 hours, the ultrasonic flaw detector (SAT) was applied after three consecutive applications of IR-reflow (maximum temperature = 260 ° C). The peel rate (%) of the package pad portion, that is, the interface between the encapsulant and the pad top and the SiN chip surface, and the interfacial peel rate (%) between the encapsulant and the pad lower lead frame, were measured by 10 cavities, respectively. Indicated.

상기 실시예 및 비교예를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 이미다졸 실란 커플링제, 메르캅토 실란 커플링제 및 에폭시 실란 커플링제를 혼합하여 얻은 수지 조성물로 반도체소자를 봉지할 경우, 리드 프레임과 에폭시 수지 조성물간의 부착력이 향상되고, 솔더 리플로우 공정 후 계면 박리가 감소하여 패키지의 신뢰성이 월등히 향상된다.As can be seen from the examples and comparative examples, when encapsulating a semiconductor device with a resin composition obtained by mixing the imidazole silane coupling agent, the mercapto silane coupling agent and the epoxy silane coupling agent according to the present invention, the lead frame The adhesion between the resin and the epoxy resin composition is improved, the interface peeling after the solder reflow process is reduced, and the reliability of the package is greatly improved.

Claims (5)

3 내지 15중량%의 에폭시 수지, 3 내지 15중량%의 경화제, 0.1 내지 1.0중량%의 경화 촉진제, 70 내지 92중량%의 무기 충진제, 0.1 내지 1.0중량%의 커플링제, 1.0중량% 이내의 착색제, 2중량% 이내의 난연제, 및 1 내지 5중량%의 기타 첨가제로 이루어진 에폭시 수지 조성물에 있어서,3-15 wt% epoxy resin, 3-15 wt% curing agent, 0.1-1.0 wt% curing accelerator, 70-92 wt% inorganic filler, 0.1-1.0 wt% coupling agent, colorant within 1.0 wt% In the epoxy resin composition consisting of, within 2% by weight of a flame retardant, and 1 to 5% by weight of other additives, 상기 커플링제는 0.02 내지 0.3중량%의 하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸 실란 커플링제, 0.01∼0.2중량%의 하기 화학식 2로 표시되는 메르캅토 실란 커플링제 및 0.07 내지 0.9중량%의 하기 화학식 3으로 표시되는 에폭시 실란 커플링제를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 봉지용 에폭시 수지 조성물:The coupling agent is 0.02 to 0.3% by weight of the imidazole silane coupling agent represented by the following formula (1), 0.01 to 0.2% by weight of the mercapto silane coupling agent represented by the formula (2) and 0.07 to 0.9% by weight of the formula Epoxy resin composition for sealing semiconductor device, characterized in that for use by mixing the epoxy silane coupling agent shown: 화학식 1Formula 1
Figure 112007057559709-pat00007
Figure 112007057559709-pat00007
화학식 2Formula 2
Figure 112007057559709-pat00008
Figure 112007057559709-pat00008
화학식 3Formula 3
Figure 112007057559709-pat00009
Figure 112007057559709-pat00009
상기 식에서 R1 및 R2는 탄소수 18 이하인 알킬기 및 방향족 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, R3는 하이드록시기를 포함하거나 포함하지 않는 탄소수 10이하의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이며, R4는 탄소 수 5이하의 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이다. 또한, R5는 탄소수 6이하의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, R6는 탄소수 5이하인 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이며, n은 1 내지 3의 정수이고, m은 2이하이면서 n+m=3을 만족하는 정수이다.Wherein R 1 and R 2 are one selected from the group consisting of alkyl groups having 18 or less carbon atoms and aromatic hydrocarbons, R 3 is one selected from the group consisting of hydrocarbons having 10 or less carbon atoms, with or without a hydroxy group, and R 4 is One selected from the group consisting of alkyl groups having up to 5 carbon atoms. R 5 is one selected from the group consisting of hydrocarbons having 6 or less carbon atoms, R 6 is one selected from the group consisting of alkyl groups having 5 or less carbon atoms, n is an integer of 1 to 3, m is 2 or less and n + m An integer that satisfies = 3.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 이마다졸 실란 커플링제는 에폭시 수지 또는 경화제인 페놀 수지를 110∼150℃에서 용융시킨 후 이미다졸 실란 커플링제를 천천히 주입하여 혼합한 후 냉각하여 분쇄하는 방법으로 전처리되어 사용되는 것을 특징으로 하 는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.The method of claim 1, wherein the imidazole silane coupling agent is pretreated by using a method of melting an epoxy resin or a phenol resin, which is a curing agent, at 110 to 150 ° C., injecting the imidazole silane coupling agent slowly, mixing the mixture, and then cooling and pulverizing it. Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation characterized in that it is. 제1항에 있어서, 상기 메르캅토 실란 커플링제는 상기 무기 충진제의 저속 교반중에 메르캅토 실란 커플링제를 스프레이로 분사하여 전처리하여 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the mercapto silane coupling agent is used by spraying a mercapto silane coupling agent with a spray during pre-treatment of the inorganic filler.
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