KR101090653B1 - 에폭시 수지 조성물 및 반도체장치 - Google Patents

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Abstract

환경에 배려하여 유해물질을 포함하지 않고, 실장시의 납땜 내열성이 우수하며, 더욱이 생산성이 우수한 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 그것에 의해 봉지된 반도체장치를 제공한다. (A) 소정의 구조를 갖는 에폭시 수지, 및 (B) 소정의 구조를 갖는 페놀 수지를 주성분으로 하는 동시에, GPC 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분이 면적비로 0.8% 이하인 페놀 수지를 필수 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 반조체 봉지용 에폭시 수지 조성물, 및 이것을 사용하여 반도체 소자를 봉지해서 되는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
에폭시 수지 조성물, 반도체장치, 납땜 내열성, 반도체 봉지, 페놀 수지

Description

에폭시 수지 조성물 및 반도체장치{Epoxy resin composition and semiconductor device}
본 발명은 에폭시 수지 조성물 및 이 수지 조성물을 사용한 에폭시 수지 봉지 반도체장치(epoxy-resin encapsulated semiconductor device)에 관한 것으로, 특히 할로겐화 유기물·안티몬 등의 난연제(難燃劑)를 포함하지 않고 난연성을 가지며, 또한 생산성이 높은 성형성을 갖는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 납땜 내열성(soldering heat resistance)이 우수한 에폭시 수지 봉지 반도체장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
최근, 전자기기의 소형화, 경량화, 고성능화의 시장 동향에 있어서, 반도체의 고집적화가 해마다 진행되고, 또한 반도체 패키지(semiconductor package)의 표면 실장화(surface mounting)가 촉진되어 오고 있다. 한편으로 지구환경에 배려한 기업활동이 중요시되어, 대량소비사회에서 순환형 사회로의 대처가 이루어지고 있어, 분별·회수를 위한 재료 설계가 중요해지고 있다. EU(유럽연합)에 의한 폐전기전자기기(WEEE), 특정 물질 사용금지 지령(RoHS)의 제정에 의해, 납땜의 성분으로서 사용되는 납이 유해하기 때문에, 2006년까지 특정용도 이외에서 전폐(全廢)되는 동시에, 난연제에 있어서도 지금까지 주로 사용해 온 할로겐계 난연제를 분별 회수 하도록 나타내어져 있다.
그러나, 무연납땜(lead-free solder)의 융점은 종래의 납/주석 납땜에 비해 높고, 적외선 리플로(infrared reflow), 납땜 침지(solder immersion) 등의 납땜 실장시의 온도도 종래의 220~240℃에서, 향후 240~260℃로 높아진다. 이러한 실장온도의 상승에 의해, 실장시에 수지부에 크랙이 생기기 쉬워져, 반도체장치의 신뢰성을 보증하는 것이 곤란해지고 있다는 문제가 발생하고 있다. 더욱이 리드프레임(lead frame)에 대해서도, 외장 납땜 도금(external solder plating)도 탈연(deleading)할 필요가 있다는 관점에서, 외장 납땜 도금 대신에 사전에 니켈·팔라듐 도금을 행한 리드프레임의 적용이 진행되고 있다. 이 니켈·팔라듐 도금은 일반적인 봉지재료(encapsulating material)와의 밀착성이 낮아, 실장시에 계면(界面)에 있어서 박리가 생기기 쉽고, 수지부에 크랙도 생기기 쉽다. 특히 최근의 패키지는 TSOP, LQFP 등의 박형 패키지(thin package)가 주류로 되고 있어, 신재료를 사용했다 하더라도 반도체장치의 신뢰성을 확보하는 것은 중요한 문제가 되고 있다.
그러한 문제에 대해, 납땜 내열성의 향상에 대해서는 지금까지, 비페닐형 에폭시 수지와 페놀아랄킬 경화제를 사용함으로써, 충전재를 고충전시킨 저수흡수성(low water-absorbing) 에폭시 수지 조성물이 제안되어 있지만(예를 들면, 특허문헌 1 참조.), 상기의 엄격한 요구를 만족할 수 있는 레벨에는 도달되어 있지 않다. 더욱이 저수흡수의 에폭시 수지 조성물로서, 비페닐렌 골격을 갖는 페놀 아랄킬 또는 나프톨 아랄킬형 수지를 사용하는 것(예를 들면, 특허문헌 2, 3 또는 4 참 조.) 등이 제안되어, 납땜 내열성에 대해서는 개선할 수 있는 방법이 개시되어 있지만, 모두 난연제로서 할로겐화 유기물·안티몬 등을 첨가하지 않으면 필요로 해지는 난연성을 얻을 수 없는 것으로, 이들 난연제를 사용했을 때의 환경으로의 대응이라는 점에서 분별 회수를 요구받는 것으로부터, 난연성의 실현에 관하여 개량의 여지가 있었다.
할로겐화 유기물·안티몬 등의 난연제를 첨가하지 않고 우수한 난연성이 얻어지는 물질로서, 비페닐 유도체 및/또는 나프탈렌 유도체를 포함하는 노볼락 구조의 페놀 수지와 비페닐 유도체 및/또는 나프탈렌 유도체를 포함하는 노볼락 구조의 에폭시 수지를 조합시켜 사용한 에폭시 수지 조성물(예를 들면, 특허문헌 5 참조)이 개시되어 있다. 이들 에폭시 수지 조성물은 골격 중에 방향족환(aromatic ring)을 많이 포함하기 때문에 연소시에 탄화(炭化)가 진행되기 쉽고, 또한 가교밀도(crosslinking density)가 낮기 때문에 연소시에 열분해된 저비점 성분에 의한 발포가 생기기 쉬우며, 발포에 의해 표면산소 차단층이 형성됨으로써 난연효과가 얻어지는 것으로 생각되고 있다. 더욱이 이들 에폭시 수지의 경화물은 저수흡수성이 우수하고, 납땜 내열성도 우수하기 때문에, 시장에 제안·적용되기 시작하고 있다. 이들 에폭시 수지 조성물은, 저탄성, 저수흡수에 의해 납땜 내열성을 향상시키고 있는 반면, 경화 후의 성형물은 부드럽고, 또한 친유성(親油性)이 높아, 연속생산에서는 성형성에서의 문제가 발생하는 것에 의한 생산성의 저하로의 대응이 과제로 되어 오고 있다.
이상의 사실로부터, 생산성면도 포함하여, 환경에 배려한 납땜 내열성이 우 수한 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물이 요구되고 있다.
특허문헌 1 : 일본국 특허공개 제(평)6-80763호 공보
특허문헌 2 : 일본국 특허공개 제(평)9-3167호 공보
특허문헌 3 : 일본국 특허공개 제(평)9-3161호 공보
특허문헌 4 : 일본국 특허공개 제(평)9-235353호 공보
특허문헌 5 : 일본국 특허공개 제(평)11-140277호 공보
발명의 개시
본 발명은 유해물질로 되는 할로겐화 유기물, 산화안티몬을 포함하지 않는, 환경에 대해 안전하고 난연성, 납땜 내열성이 우수하고, 더욱이 연속 성형성이 우수한 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물, 및 그의 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 봉지해서 되는 반도체장치를 제공하는 것에 있다.
에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 봉지 성형하는 반도체장치의 제조에 있어서, 생산성을 저하시키는 원인은, 금형(金型) 오염에 의한 연속성형 쇼트 수의 저하, 연속성형에 의해 오염이 부착된 금형(에어벤트부(air vent))에 플래시(flash)가 남아 에어벤트를 막히게 함으로써 생기는 수지 조성물의 미충전(이하, 「에어벤트 막힘(air-vent blocking)」이라고 한다)이 있다. 금형 오염 및 에어벤트 막힘은, 이형제(mold release)의 산화에 의한 것 이외에 에폭시 수지나 경화제 중에 포함되는 저분자량 성분이 깊이 관여하고, 특히 경화제의 저분자량 성분은 금형 표면에 블리드 아웃(bleed out)되기 쉽고, 극성기(polar group)를 갖기 때문에, 수소결합을 발생시키기 쉽고 금형에도 부착되기 쉽다.
본 발명자 등은, 반도체장치 봉지용 에폭시 수지 조성물 중, 특히 경화제 중의 저분자량 성분에 착안하여 예의 검토한 결과, 소정의 구조를 갖는 페놀 수지를 주성분으로 하는 페놀 수지에 있어서, GPC 분석에 있어서의 1분자 중에 방향환(aromatic ring)이 3개 이하인 성분을 면적비로 0.8% 이하로 함으로써, 에어벤트 막힘을 개선할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이른 것이다.
즉 본 발명은,
[1] (A) 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지,
Figure 112006074017728-pct00001
(화학식 1 중의 n은 평균값을 나타내고 0~10의 값을 취한다. G는 글리시딜기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내며, 개개의 R1, R2는 서로 동일해도 상이해도 된다.)
(B) 화학식 2로 표시되는 페놀 수지를 주성분으로 하는 동시에, GPC(겔침투크로마토그래피) 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분이 면적비로 0.8% 이하인 페놀 수지
Figure 112006074017728-pct00002
(화학식 2 중의 n은 평균값을 나타내고 0~10의 값을 취한다. R1 및 R2는 각각 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, 개개의 R1, R2는 서로 동일해도 상이해도 된다.)
를 필수 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물,
[2] [1]에 있어서, 상기 (B) 페놀 수지가, 화학식 3으로 표시되는 화합물
Figure 112006074017728-pct00003
(화학식 3 중의 X는 할로겐원자를 나타내고, R2는 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내며, 개개의 R2는 서로 동일해도 상이해도 된다.)
과 페놀류를 반응시켜서 얻어지는 것인 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물,
[3] 상기의 반도체장치 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 (B) 페놀 수지의 연화점(softening point)이 60~70℃여도 되는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물,
[4] 상기 중 어느 하나의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소 자를 봉지해서 되는 것을 특징으로 하는 반도체장치,
이다.
본 발명에 의하면, 할로겐화 유기물, 산화안티몬을 포함하지 않고도 양호한 난연성이 얻어지고, 납땜 내열성도 우수한 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물이 얻어진다. 더욱이 이것을 사용하여 반도체 소자를 봉지 성형해서 반도체장치를 제조하면, 금형 오염이나 에어벤트 막힘 등이 발생하기 어려워, 장시간의 연속성형이 가능해진다.
본 발명의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은, 친환경적이고, 신뢰성, 생산성이 우수한 반도체장치를 부여하는 것이기 때문에, 공업적인 반도체장치의 제조용도에 적합하게 사용할 수 있는 것이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명은 (A) 후술하는 화학식 1로 나타내어지는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 및 (B) 후술하는 화학식 2로 나타내어지는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀 아랄킬형 페놀 수지를 주성분으로 하는 동시에, GPC 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분이 면적비로 0.8% 이하인 페놀 수지를 필수 성분으로 하는 반도체장치 봉지용 에폭시 수지 조성물이다. 이러한 수지는, 할로겐화 유기물·안티몬 등의 난연제를 포함하지 않고 난연성을 가지며, 생산성이 높은 성형성을 갖는다. 또한, 이 수지에 의해 봉지함으로써, 납땜 내열성이 우수한 에폭시 수지 봉지 반도체장치가 얻어진다.
이하에 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
본 실시형태에서 사용되는 에폭시 수지(A)는, 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지이다.
[화학식 1]
Figure 112006074017728-pct00004
(화학식 1 중의 n은 평균값을 나타내고 0~10, 바람직하게는 0~5의 값을 취한다. G는 글리시딜기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내며, 개개의 R1, R2는 서로 동일해도 상이해도 된다.)
여기에서, n은 분자쇄길이(molecular-chain length)의 평균을 나타내고, 예를 들면 화학식 1에 있어서 n=0인 분자사슬이 10%, n=1의 분자사슬이 30%, n=2의 분자사슬이 50%, n=3의 분자사슬이 10%의 비율로 존재하는 경우에는, 평균값 n은 (0×10+1×30+2×50+3×10)/100=1.6이 된다.
R1 또는 R2를 구성하는 탄소수 1~8의 알킬기로서는, -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H9 등을 들 수 있고, 특히 -CH3이다.
또한, R1 또는 R2를 구성하는 탄소수 1~8의 아릴기로서는, -C6H5, -C6H4-CH3로 나타내어지는 각종 이성체(isomer) 등을 들 수 있고, 특히 -C6H5이다.
이러한 에폭시 수지는 본 실시형태에서 사용되는 페놀 수지(B)와 에피클로로히드린(epichlorohydrin)과의 반응을 알칼리금속산화물 하에서 행함으로써 얻을 수 있다.
본 실시형태에서 사용되는 에폭시 수지(A)는, 그 이외의 에폭시 수지와 병용하는 것도 가능하다. 병용할 수 있는 에폭시 수지로서는, 1분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 것을 사용하면 된다. 예를 들면, 비페닐형 에폭시 수지, 히드로퀴논형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 트리아진 핵 함유 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 병용하는 경우의 병용비율은, 본 실시형태에서 사용되는 에폭시 수지(A)를 총 에폭시 수지 중에 50 중량% 이상 함유하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70 중량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 이 에폭시 수지(A)를 상기 범위에서 함유시킴으로써, 충분한 난연성을 실현할 수 있다. 더욱이 총 에폭시 수지의 에폭시기에 대한 총 페놀 수지의 페놀성 수산기 수의 비는, 0.5~1.5의 범위로 해도 되고, 그 범위로 함으로써 경화성의 저하를 억제할 수 있다.
본 실시형태에서 사용되는 페놀 수지(B)는, 화학식 2로 표시되는 에폭시 수지이다.
[화학식 2]
Figure 112006074017728-pct00005
(화학식 2 중의 n은 평균값을 나타내고 0~10, 바람직하게는 0~5의 값을 취한다. R1 및 R2는 각각 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, 개개의 R1, R2는 서로 동일해도 상이해도 된다.)
n, 및 R1 또는 R2를 구성하는 탄소수 1~8의 알킬기 및 아릴기는, 전술한 것과 동일하다.
또한, 페놀 수지(B)는 유동 특성의 관점에서는 저점도를 나타내는 70℃ 이하의 연화점을 갖는 것인 것이 바람직하지만, 에폭시 수지 조성물의 생산과정에 있어서의 취급 용이함이라는 관점도 고려하면, 60~70℃의 연화점을 갖는 것이 바람직하다.
이러한 페놀 수지의 합성방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 화학식 3으로 표시되는 화합물과 페놀류를 산촉매의 존재하에서 축합반응에 의해 얻을 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112006074017728-pct00006
(화학식 3 중의 X는 할로겐원자를 나타내고, R2는 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내며, 개개의 R2는 서로 동일해도 상이해도 된다.)
R2를 구성하는 탄소수 1~8의 알킬기 및 아릴기는, 전술한 것과 동일하다.
또한, 화학식 3으로 나타내어지는 화합물과 반응시키는 페놀류로서는, 페놀; 및 크레졸, 메틸페놀, n-프로필페놀, 크실레놀(xylenol), 메틸부틸페놀 등의 o-, m-, p-이성체; 시클로펜틸페놀, 시클로헥실페놀 등의 치환 페놀 등을 들 수 있다. 이들 페놀류는, 1종류만을 사용해도 되고, 2종류 이상을 조합시켜서 사용해도 된다.
화학식 3으로 표시되는 화합물과 페놀화합물과의 축합반응에 의해 얻어지는 페놀 수지는, 전술한 화학식 2로 표시되는 페놀 수지가 주성분으로 되지만, 이 구조 이외에, 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분과의 혼합물로서 얻어진다. 일반적으로, 혼합물에 포함되는 방향환이 3개 이하인 성분은 에어벤트로 스며나오기 쉽기 때문에, 성형과정에서 에어벤트가 오염되기 쉬워지는 경향이 있다. 그 결과, 이러한 방향환이 3개 이하인 성분은, 에어벤트에서의 플래시의 이형성을 저하시켜, 플래시가 에어벤트에 남기 쉬워진다. 본 실시형태에 있어서는, 페놀 수지(B) 중에서의 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분의 비율을, GPC 분석에서 면적비 0.8% 이하로 함으로써, 플래시가 에어벤트부의 금형에 남아 발생하는 미충전을 저감화할 수 있는 것이다.
여기에서 말하는 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분으로서는, 화학식 4~7로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.
Figure 112006074017728-pct00007
(화학식 4~7의 R1은 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기, 또는 아릴기, 페놀기 중 어느 하나를 나타내고, 개개의 R1은 서로 동일해도 상이해도 되며, R2는 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, 개개의 R2는 서로 동일해도 상이해도 된다. R3는 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기, 알데히드기 중 어느 하나를 나타낸다.)
R1, R2 및 R3를 구성하는 탄소수 1~8의 알킬기 및 아릴기는, 전술한 것과 동일하다.
본 실시형태에서 사용되는 페놀 수지(B)는, 그 이외의 페놀 수지와 병용하는 것도 가능하다. 병용할 수 있는 페놀 수지로서는, 1분자 중에 2개 이상의 페놀성 수산기를 갖는 것을 사용하면 된다. 예를 들면, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지, 크실릴렌 변성 페놀 수지, 테르펜 변성 페놀 수지, 트리페놀메탄형 노볼락 수지 등을 들 수 있다. 또한, 병용하는 경우의 병용비율은 본 실시형태에서 사용되는 페놀 수지(B)를 총 페놀 수지 중에 30 중량% 이상 함유하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70 중량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 페놀 수지(B)를 이 범위에서 함유시킴으로써, 충분한 난연성을 실현할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, (A) 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지, (B) 화학식 2로 표시되는 페놀 수지를 주성분으로 하고, GPC 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분이 면적비로 0.8% 이하인 페놀 수지를 필수성분으로 하는데, 그 이외에, (C) 경화촉진제, (D) 무기 충전제를 사용할 수 있다.
본 실시형태에서 사용해도 되는 경화촉진제(C)로서는, 상기 에폭시 수지와 페놀 수지와의 가교반응의 촉매로 될 수 있는 것을 가리키고, 구체적으로는 트리부틸아민 등의 아민계 화합물, 트리페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄·테트라페닐보레이트염 등의 유기 인계 화합물, 2-메틸이미다졸 등의 이미다졸화합물 등을 예시할 수 있지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 경화촉진제는 단독으로도 혼합해서 사용해도 지장 없다.
본 실시형태에서 사용해도 되는 무기 충전제(D)는, 파쇄상(破碎狀), 구상(球狀) 중 어느 것도 사용 가능하지만, 용융 실리카 분말의 함유량을 높이고, 수지 조성물의 용융점도의 상승을 억제한다는 관점에서는, 구상 실리카를 주로 사용해도 된다. 더욱이 구상 실리카의 함유량을 높이기 위해서는, 구상 실리카의 입도분포를 보다 넓게 취하도록 조정할 수 있고, 그 함유량은 82~92 중량%로 할 수 있다. 구상 실리카를 이 범위에서 함유시킴으로써, 수지 함유 비율을 적게 하고, 수흡수율을 낮게 하며, 납땜 내열성의 저하를 억제할 수 있는 한편으로, 수지 조성물의 유동성 저하를 억제할 수 있다.
본 실시형태의 수지 조성물에는, (A)~(D)까지의 성분 이외에도 필요에 따라, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 등의 커플링제(coupling agent), 실리콘오일, 실리콘고무 등의 저응력 성분, 카본블랙으로 대표되는 착색제(coloring agent), 천연 왁스 및 합성 왁스, 고급 지방산 및 그의 금속염류 또는 파라핀 등의 이형제, 산화방지제 등의 각종 첨가제를 적절히 배합해도 지장 없다.
또한, 수지 조성물로 하기 위해서는 각 성분을 혼합 후, 가열 니더(heating kneeder)나 열 롤(hot roller)에 의해 가열 혼련(混練), 계속해서 냉각, 분쇄함으로써 목적으로 하는 수지 조성물이 얻어진다.
본 실시형태의 수지 조성물을 사용하여, 반도체 등의 전자부품을 봉지하고, 수지 봉지 반도체장치를 제조하기 위해서는, 트랜스퍼 몰드(transfer molding), 컴프레션 몰드(compression molding), 인젝션 몰드(injection molding) 등, 종래부터의 공지의 수법으로 성형 경화하면 된다. 이들 수지 조성물은 전기부품 또는 전자부품인 트랜지스터(transistor), 집적회로 등의 피복, 절연, 봉지 등에 적용할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 할로겐화 유기물·안티몬 등의 난연제를 포함하지 않고 난연성을 가지며, 생산성이 높은 성형성을 갖는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 납땜 내열성이 우수한 에폭시 수지 봉지 반도체장치가 얻어지기 때문에, QFP(Quad Flat Package), LQFP(Low profile QFP) 등의 표면 실장형 반도체장치 등에 적합하게 사용할 수 있다.
(실시예 1)
이하, 본 발명을 이하의 실험예로 되는 실시예에서 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
이들 실험예에서 사용한 에폭시 수지, 페놀 수지의 설명을 이하에 나타낸다.
E-1 : 화학식 8로 표시되는 에폭시 수지(닛폰 가야쿠(주)제 NC-3000P, 에폭시당량 274, 연화점 62℃)
Figure 112006074017728-pct00008
(화학식 중, G는 글리시딜기를 나타낸다.)
E-2 : 오르토크레졸 노볼락 에폭시 수지(닛폰 가야쿠(주)제, EOCN-1020, 연화점 62℃, 에폭시 당량 200)
E-3 : 비페닐형 에폭시 수지(재팬 에폭시 레진(주)제, YX-4000H, 융점 105℃, 에폭시당량 195)
H-1 : 화학식 9로 표시되는 페놀 수지를 주성분으로 하고, GPC(겔침투크로마토그래피) 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분의 면적비가 0.1%인 페놀 수지(수산기당량 202, 연화점 65℃)
H-2 : 화학식 9로 표시되는 페놀 수지를 주성분으로 하고, GPC(겔침투크로마토그래피) 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분의 면적비가 0.4%인 페놀 수지(수산기당량 203, 연화점 67℃)
H-3 : 화학식 9로 표시되는 페놀 수지를 주성분으로 하고, GPC(겔침투크로마토그래피) 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분의 면적비가 0.7%인 페놀 수지(수산기당량 202, 연화점 65℃)
H-4 : 화학식 9로 표시되는 페놀 수지를 주성분으로 하고, GPC(겔침투크로마토그래피) 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분의 면적비가 1.0%인 페놀 수지(수산기당량 202, 연화점 67℃)
H-5 : 화학식 9로 표시되는 페놀 수지를 주성분으로 하고, GPC(겔침투크로마토그래피) 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분의 면적비가 2.0%인 페놀 수지(수산기당량 203, 연화점 67℃)
Figure 112006074017728-pct00009
H-6 : 파라크실릴렌 변성 페놀 수지(미쯔이 가가쿠(주)제, XLC-3L, 연화점 71℃, 수산기당량 175)
H-7 : 페놀 노볼락 수지(연화점 80℃, 당량 104)
(실험예 1)
에폭시 수지 E-1 76.2 중량부
페놀 수지 H-1 51.0 중량부
트리페닐포스핀 1.8 중량부
구상 용융 실리카 분말(평균입자경 16.0 ㎛, 최대입자경 75 ㎛)
860.0 중량부
γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 4.0 중량부
카나우바왁스(Carnauba wax) 4.0 중량부
카본블랙 3.0 중량부
상기의 전성분을 믹서에 의해 혼합한 후, 표면온도가 90℃와 45℃ 2개의 롤을 사용하여 30회 혼련, 얻어진 혼련물 시트를 냉각 후 분쇄하여, 수지 조성물로 하였다. 얻어진 수지 조성물의 특성을 이하의 방법으로 평가하였다. 평가결과를 표 1에 나타낸다.
(평가·분석방법)
·GPC 분석장치
송액펌프(liquid feeding pump) L-6000(히타치 세이사쿠쇼)
UV 디텍터(UV detector) : L-4000(히타치 세이사쿠쇼)
254 nm의 흡광도로 측정
칼럼 : KF-803(1개)+KF-802.5(2개)+KF-802(1개)
용매 : 테트라히드로푸란(THF)
·스파이럴 플로우(Spiral flow) : EMMI-1-66에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형을 사용하여, 금형온도 175℃, 주입압력 6.9 MPa, 경화시간 2분으로 측정하였다.
·납땜 내열성 : 160pLQFP(패키지 사이즈(package size): 24×24×1.4(두께) mm, 프레임(frame): Cu, 패드 사이즈(pad size): 8×8 mm), 탑재 칩 사이즈: 7×7× 0.35(두께) mm, 패시베이션 막(passivation film): PI)를 180℃의 금형온도, 9.8 MPa의 주입압력, 주입시간 7초, 경화시간 120초로 트랜스퍼 성형을 행하고, 추가로 180℃에서 4시간 후 경화하여 납땜 내열성 평가 패키지를 얻었다. 얻어진 패키지 12개를, 85℃, 상대습도 85%의 환경하에서 168시간 가습처리한 후, IR 리플로처리(IR reflow treatment)(260℃, JEDEC·Level 1 조건에 따른다)하였다. 초음파 탐상기(scanning acoustic tomograph)를 사용하여 패키지를 관찰하고, 내부 크랙 수를 (발생 패키지 수)/(전체 패키지 수)의 % 표시로 나타내었다.
·난연성
저압 트랜스퍼 성형기를 사용하여, 금형온도 175℃, 주입압력 9.8 MPa, 경화시간 120초의 조건에서, 길이 5 인치, 폭 1/2 인치, 두께 1/8 인치의 시험편을 성형하고, 포스트 큐어(post-curing)로서 175℃, 8시간 가열처리한 후, 23℃, 상대습도 50%의 환경하에서 48시간 처리하고, UL-94 수직시험에 준거하여 측정하였다.
난연성(V-0)의 판정: Fmax 10초 이하
∑F 50초 이하
2회째 접염(接炎) 후 글로우(glow)의 소멸 30초 이하
적하물에 의한 면(綿)의 착화(着火) 불가
난연성(V-1)의 판정: Fmax 30초 이하
∑F 250초 이하
2회째 접염 후 글로우의 소멸 60초 이하
적하물에 의한 면의 착화 불가
난연성(-)의 판정: 상기에 들어맞지 않는 것
단, ∑F: 플래밍시간(flaming time)의 합계(초)
Fmax: 플래밍시간의 최대값(초)
·연속 성형성
80pQFP(14×20×2.0 mm) 반도체 봉지용 금형에 이형성 부여처리를 행한 후에, 금형온도 175℃, 주입압력 7.3 MPa, 주입시간 8초, 경화시간 60초의 성형조건으로 에폭시 수지 조성물을 사용하여 연속 자동운전으로 성형하였다. 매 쇼트의 성형품을 미충전이 발생하지 않았는지 확인하고, 미충전이 발생했을 때 금형을 에어벤트 막힘이 발생하지 않았는지를 확인하고, 에어벤트 막힘에 의한 미충전이 발생할 때까지의 쇼트 수로 평가하였다. 문제 없는 경우는 500쇼트(shot)까지 확인하였다.
(실험예 2~13)
표 1의 처방에 따라 배합하고, 실험예 1과 동일하게 성형재료를 얻었다. 이 성형재료로 실험예 1과 동일하게 상기 평가를 행하였다. 평가결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112006074017728-pct00010
실험예 1~7에서는, 모두 양호한 유동성, 납땜 내열성, 내연성(耐燃性) 및 연속 성형성이 얻어졌다. 화학식 2로 표시되는 페놀 수지를 주성분으로 하고, GPC 해석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분의 면적비가 0.8%를 초과하는 페놀 수지를 사용한 실험예 8, 9 및 11에서는, 에어벤트 막힘에 의한 수지의 미충전이 조기의 단계에서 발생해 버려, 연속 성형성이라는 점에서 불충분한 결과였다. 또한, 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 사용하지 않은 실험예 10 및 11, 및 화학식 2로 표시되는 페놀 수지를 사용하지 않은 실험예 12 및 13에서는, 모두 내열성이라는 점에서 불충분한 결과였다. 또한, 실험예 10 및 13에서는, 납땜 내열성이라는 점에서도 불충분한 결과였다.

Claims (5)

  1. (A) 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지,
    [화학식 1]
    Figure 112011018991217-pct00011
    (화학식 1 중의 n은 평균값을 나타내고 0~10의 값을 취한다. G는 글리시딜기를 나타내고, R1 및 R2는 각각 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내며, 개개의 R1, R2는 서로 동일해도 상이해도 된다.)
    (B) 화학식 2로 표시되는 페놀 수지를 포함하는 동시에, GPC(겔침투크로마토그래피) 분석에 있어서 1분자 중에 방향환이 3개 이하인 성분이 면적비로 0.8% 이하인 페놀 수지
    [화학식 2]
    Figure 112011018991217-pct00012
    (화학식 2 중의 n은 평균값을 나타내고 0~10의 값을 취한다. R1 및 R2는 각각 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, 개개의 R1, R2는 서로 동일해도 상이해도 된다.)
    를 필수 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (B) 페놀 수지가, 화학식 3으로 표시되는 화합물
    [화학식 3]
    Figure 112006074017728-pct00013
    (화학식 3 중의 X는 할로겐원자를 나타내고, R2는 수소원자, 탄소수 1~8의 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 나타내며, 개개의 R2는 서로 동일해도 상이해도 된다.)
    과 페놀류를 반응시켜서 얻어지는 것인 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (B) 페놀 수지의 연화점이 60~70℃인 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 봉지해서 되는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  5. 제3항의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 봉지해서 되는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
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