KR101340545B1 - Epoxy resin composition for encapsulating semiconductor device, and semiconductor apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 경화 촉진제; 및 무기 충전제를 포함하며, 하기 화학식 1의 트리아졸계 화합물; 및 4,4'-디티오모폴린(dithiomorpholine)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 에폭시 수지 조성물은 사전 도금된 프레임 및 은 도금된 패드 면에 있어서의 부착력을 향상시켜 신뢰도를 높임과 동시에 별도의 할로겐계, 삼산화 안티몬 등의 난연제를 사용하지 않아도 우수한 난연성이 확보되므로 수지 밀봉형 반도체 소자 제조에 유용하다.The epoxy resin composition for semiconductor element sealing of the present invention is an epoxy resin; Curing agent; Curing accelerator; And an inorganic filler, wherein the triazole-based compound of Formula 1; And 4,4'-dithiomorpholine. The epoxy resin composition improves the adhesion on the surface of the pre-plated frame and the silver-plated pad to increase the reliability and at the same time ensures excellent flame retardancy without using a flame retardant such as halogen-based or antimony trioxide. Useful for device fabrication.

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치{EPOXY RESIN COMPOSITION FOR ENCAPSULATING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND SEMICONDUCTOR APPARATUS USING THE SAME}Epoxy resin composition for semiconductor element sealing and semiconductor device using the same {EPOXY RESIN COMPOSITION FOR ENCAPSULATING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND SEMICONDUCTOR APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 내땜납성을 가짐과 동시에 Ni, Ni-Pd, Ni-Pd-Au, Ni-Pd-Au/Ag 등의 사전 도금된 리드 프레임과의 부착성이 우수하며 자기 소화성의 난연 특성을 나타내는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 반도체 소자가 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an epoxy resin composition for sealing semiconductor elements and a semiconductor device using the same. More specifically, the present invention has solder resistance and excellent adhesion to pre-plated lead frames such as Ni, Ni-Pd, Ni-Pd-Au, Ni-Pd-Au / Ag, and self-extinguishing flame retardant. The present invention relates to an epoxy resin composition for sealing semiconductor elements exhibiting characteristics and a semiconductor device sealed using the same.

근래 폐기되는 전기/전자 제품 내의 납 성분의 인체에의 치명적인 영향이 밝혀짐에 따라 국가별로 지하수 1리터 당 납 용출량을 0.05 내지 0.3 mg으로 규제하고 있다. 특히 유럽을 중심으로 납 규제에 대한 법제화가 활발히 진행되고 있으며, 유해물질제한지침(Restriction of Hazardous Substances, RoHS) 규정을 통하여 납, 수은, 카드뮴, 6가 크롬 등의 무기 원소 및 브롬계 유기 난연제 규제법이 곧 시행될 예정이다.As the fatal effects of lead in the waste of electrical and electronic products have recently been found to be harmful to the human body, the amount of lead leached per liter of groundwater is regulated between 0.05 and 0.3 mg. Particularly, legislation on lead regulation has been actively conducted in Europe, and the regulation of inorganic elements such as lead, mercury, cadmium, and hexavalent chromium, and bromine-based organic flame retardants is regulated through the Restriction of Hazardous Substances (RoHS) regulations. This will be implemented soon.

따라서 규제법이 시행되기 이전에 전기/전자 제품 내 유해물질이 함유된 부품 전부를 환경 친화적으로 교체하여야 하므로 무연화(Pb free) 제품에 대한 개발이 절실히 필요한 실정이다. 전기/전자 부품 메이커(Maker) 및 세트(Set) 메이커에서 전자 부품 내 무연화하여야 할 대상은 다음과 같다.Therefore, the development of Pb free products is urgently needed because all parts containing harmful substances in electrical / electronic products must be replaced in an environmentally-friendly manner before the enforcement of regulations. In the electrical / electronic parts makers and sets makers, the subjects to be lead-free in electronic parts are as follows.

현재 솔더(Solder, 땜납)의 경우 해외에서는 거의 무연화 솔더로 진행되고 있으며, Sn-Pb 도금(plating)도 점차 무연화가 진행되고 있는 단계이다. 기존의 주석-납(Sn-Pb) 도금을 대체하기 위하여 현재 개발되고 있는 무연화 방법으로는 순수 주석 도금(Pure Sn plating)과 니켈-팔라듐(Ni-Pd)의 선도금(pre-plating)을 들 수 있다.Currently, solder (solder) is progressing to lead-free solder almost abroad, and Sn-Pb plating is gradually becoming lead-free. The lead-free method currently being developed to replace the existing tin-lead (Sn-Pb) plating is pure tin plating and pre-plating of nickel-palladium (Ni-Pd). Can be mentioned.

일부 대형 반도체 제조업체에서는 니켈합금(Alloy42) 리드프레임(lead frame) 또는 구리(Cu) 리드프레임에 순수 주석 도금을 하는 방법을 적극적으로 검토하고 있다. 그러나, 휘스커(whisker) 문제를 극복하여야 하는 과제가 남아 있어 양산까지는 상당 시간이 소요될 것으로 예상된다. Some large semiconductor manufacturers are actively looking at pure tin plating on nickel alloy leadframes or copper leadframes. However, there is a problem to overcome the whisker problem, so it is expected to take a considerable amount of time to mass production.

이러한 문제를 극복하기 위해 니켈-팔라듐(Ni-Pd)의 도금 후에 은(Ag) 및 금(Au) 중 하나 이상을 도금한 리드프레임(소위 PPF: pre-plated frame)이 대안으로 제시되고 있다. 특히 유럽을 중심으로 구리 리드프레임에 대해 PPF 리드프레임으로의 대체가 활발히 진행되고 있으며 PPF 리드프레임의 사용량이 큰 폭으로 증가할 것으로 예상되고 있다.To overcome this problem, a lead frame (so-called PPF: pre-plated frame) in which one or more of silver (Ag) and gold (Au) are plated after plating of nickel-palladium (Ni-Pd) has been proposed as an alternative. In particular, replacement of PPF leadframes with copper leadframes is actively underway in Europe, and the use of PPF leadframes is expected to increase significantly.

그러나 PPF 리드프레임은 기존의 니켈합금 및 구리 재질의 리드프레임에 비하여 에폭시 수지 조성물과의 계면 부착력이 굉장히 낮아 후경화(PMC; post mold cure)후 박리가 발생하는 등 신뢰도가 현저하게 저하되는 문제를 가지고 있다.However, PPF leadframes have a much lower interface adhesion with epoxy resin compositions than lead alloys made of nickel alloys and copper, resulting in significantly lower reliability such as peeling after post-cure (PMC). Have.

일반적으로 용접 후의 신뢰도 저하를 개선하기 위해서는 무기 충전제의 충전량을 증가시켜 저흡습 및 저열팽창화를 달성하여 내크랙성을 향상시킴과 동시에 저점도 수지를 사용하여 고유동성을 유지하는 방법을 적용한다. 그러나, 용접처리 후의 신뢰성은 에폭시 수지 조성물의 경화물과 반도체 장치 내부에 존재하는 반도체 소자나 리드프레임 등의 기재와의 계면에서의 부착력에 더 크게 의존하게 된다. 만약 이러한 계면에서의 부착력이 약하다면 용접처리 후, 기재와의 계면에서 박리가 발생하고 나아가서는 이 박리에 의하여 반도체 소자에 크랙이 발생할 수 있다.In general, in order to improve the reliability reduction after welding, a method of maintaining high fluidity using low viscosity resin while improving crack resistance by increasing the amount of inorganic filler to achieve low moisture absorption and low thermal expansion is applied. However, the reliability after the welding treatment is more dependent on the adhesive force at the interface between the cured product of the epoxy resin composition and the substrate such as a semiconductor element or lead frame existing inside the semiconductor device. If the adhesion at this interface is weak, peeling may occur at the interface with the substrate after the welding treatment, and further, cracking may occur in the semiconductor device due to this peeling.

이에, 계면에서의 부착력을 향상시킬 목적으로 아민계 커플링제 등이 수지 조성물에 첨가되어 왔으나, 무연화에 의한 용접처리 온도의 상승과 PPF 리드 프레임 등의 출현으로 충분한 부착 성능을 발휘하는 데는 한계가 있다.
Therefore, an amine coupling agent or the like has been added to the resin composition for the purpose of improving adhesion at the interface. However, there is a limit to sufficient adhesion performance due to an increase in welding treatment temperature due to lead-free and the appearance of a PPF lead frame. have.

본 발명의 목적은 반도체 소자, 리드 프레임 등의 각종 부재와의 부착성을 향상 시키고, 기판 실장 시의 내땜납성을 향상시킨 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이것을 이용한 반도체 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and a semiconductor device using the same, which have improved adhesion to various members such as semiconductor elements and lead frames, and improved solder resistance at the time of mounting the substrate.

본 발명의 다른 목적은 기재와의 부착력을 획기적으로 향상시킴과 동시에 인체나 기기에 유해한 할로겐계 난연제 및 인계 난연제를 일절 사용하지 않는 환경 친화적인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an environmentally friendly epoxy resin composition for semiconductor encapsulation that significantly improves adhesion to a substrate and does not use any halogen-based flame retardants or phosphorus-based flame retardants that are harmful to humans or devices.

본 발명의 또 다른 목적은 사전 도금된 프레임에 있어서의 부착력을 향상시켜 신뢰도를 높임과 동시에 별도의 할로겐계, 삼산화 안티몬 등의 난연제를 사용하지 않아도 우수한 난연성이 확보되므로 수지 밀봉형 반도체 소자 제조에 유용한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to improve the adhesion by pre-plated frame to increase the reliability and at the same time excellent flame retardancy is secured without the use of flame retardants such as halogen-based, antimony trioxide, etc. An epoxy resin composition for sealing semiconductor elements and a semiconductor device using the same are provided.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
These and other objects of the present invention can be achieved by the present invention which is described in detail.

본 발명의 관점은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 경화 촉진제; 및 무기 충전제를 포함하며, 하기 화학식 1의 트리아졸계 화합물; 및 4,4'-디티오모폴린(dithiomorpholine)을 포함한다:The aspect of this invention relates to the epoxy resin composition for semiconductor element sealing. Wherein the epoxy resin composition for sealing a semiconductor element comprises an epoxy resin; Curing agent; Curing accelerator; And an inorganic filler, wherein the triazole-based compound of Formula 1; And 4,4'-dithiomorpholine:

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112010086493005-pat00001
Figure 112010086493005-pat00001

(상기에서, R2는 수소, 머캅토기, 아미노기, 하이드록시기 및 탄소수 1~8의 탄화수소기에서 선택됨)(In the above, R2 is selected from hydrogen, mercapto group, amino group, hydroxy group and hydrocarbon group of 1 to 8 carbon atoms)

상기 트리아졸계 화합물은 중량평균분자량이 80 내지 200 g/mol 일 수 있다. The triazole-based compound may have a weight average molecular weight of 80 to 200 g / mol.

상기 트리아졸계 화합물과 상기 4,4'-디티오모폴린은 1:4 ~ 4:1로 혼합될 수 있다. The triazole-based compound and the 4,4'-dithiomorpholine may be mixed at 1: 4 to 4: 1.

상기 트리아졸계 화합물은 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%일 수 있다.The triazole-based compound may be 0.01 to 2% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition.

또한, 상기 4,4'-디티오모폴린은 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%일 수 있다.In addition, the 4,4'-dithiomorpholine may be 0.01 to 2% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition.

상기 에폭시 수지는 하기 화학식 3로 표시되는 페놀아랄킬형 에폭시 수지 및 하기 화학식 4으로 표시되는 바이페닐형 에폭시 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다:The epoxy resin may include at least one of a phenol aralkyl type epoxy resin represented by Formula 3 and a biphenyl type epoxy resin represented by Formula 4 below:

[화학식 3](3)

Figure 112010086493005-pat00002
Figure 112010086493005-pat00002

(상기 화학식 3에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)
(In the above formula (3), the average value of n is 1 to 7.)

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112010086493005-pat00003

Figure 112010086493005-pat00003

(상기 화학식 4에서 R은 탄소수 1~4의 알킬기, n의 평균치는 0　내지 7이다.)
(In Formula 4, R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the average value of n is 0 to 7.)

상기 경화제는 하기 화학식　5로　표시되는 페놀아랄킬형 페놀수지 및　하기 화학식　6로　표시되는　자일록형　페놀수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
The curing agent may include one or more of a phenol aralkyl type phenol resin represented by the following Chemical Formula 5 and a xylox type phenol resin represented by the following Chemical Formula 6.

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112010086493005-pat00004

Figure 112010086493005-pat00004

(상기 식에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)
(In the above formula, the average value of n is 1 to 7.)

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112010086493005-pat00005
Figure 112010086493005-pat00005

(상기 식에서 n의 평균치는 0　내지 7이다.)
(Wherein the average value of n is 0 to 7).

상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 실란 커플링제를 더 포함할 수 있다. The epoxy resin composition for sealing a semiconductor device may further include a silane coupling agent.

본 발명의 다른 관점은 상기 조성물을 이용하여 반도체 소자를 밀봉처리한 반도체 장치에 관한 것이다.
Another aspect of the present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor element is sealed by using the composition.

본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 반도체 소자, 리드 프레임 등의 각종 부재와의 부착성을 향상 시키고, 기판 실장 시의 내땜납성을 향상시킴과 동시에 별도의 할로겐계, 삼산화 안티몬 등의 난연제를 사용하지 않아도 우수한 난연성이 확보되므로 수지 밀봉형 반도체 소자 제조에 유용한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
The epoxy resin composition for semiconductor element sealing of the present invention improves adhesion to various members such as semiconductor elements and lead frames, and improves solder resistance at the time of mounting the substrate, and at the same time, flame retardants such as halogen-based and antimony trioxide. Since excellent flame retardancy is secured even without using, the present invention has an effect of providing an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device useful for manufacturing a resin-sealed semiconductor device and a semiconductor device using the same.

제1도는 본 발명의 한 구체예에 따른 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 밀봉처리한 반도체 장치의 개략적인 단면도이다.
제2도는 본 발명의 다른 구체예에 따른 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 밀봉처리한 반도체 장치의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which a semiconductor device is sealed by using an epoxy resin composition according to one embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which a semiconductor device is sealed by using an epoxy resin composition according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 경화 촉진제; 무기 충전제; 트리아졸계 화합물; 및 4,4'-디티오모폴린(dithiomorpholine)을 포함한다.
The epoxy resin composition for semiconductor element sealing of the present invention is an epoxy resin; Curing agent; Curing accelerator; Inorganic fillers; Triazole-based compounds; And 4,4'-dithiomorpholine.

에폭시 수지Epoxy resin

본 발명의 에폭시 수지로는 반도체 밀봉용으로　일반적으로 사용되는 에폭시 수지라면 특별히 제한되지 않으며, 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 에폭시 화합물인 것이 바람직하다. 이와 같은 에폭시 수지로는 페놀 또는 알킬 페놀류와 히드록시벤즈알데히드와의 축합물을 에폭시화함으로써 얻어지는 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 다관능형 에폭시 수지, 나프톨노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀Ａ/비스페놀F/비스페놀AD의 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀Ａ/비스페놀F/비스페놀AD의 글리시딜에테르, 비스히드록시비페닐계 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔계 에폭시 수지　등을 들 수 있다. The epoxy resin of the present invention is not particularly limited as long as it is an epoxy resin generally used for semiconductor encapsulation, and is preferably an epoxy compound containing two or more epoxy groups in the molecule. Such epoxy resins include epoxy resins obtained by epoxidizing condensates of phenol or alkyl phenols with hydroxybenzaldehyde, phenol novolak type epoxy resins, cresol novolak type epoxy resins, polyfunctional type epoxy resins, naphthol novolak type epoxys, etc. Resins, novolac epoxy resins of bisphenol A / bisphenol F / bisphenol AD, glycidyl ethers of bisphenol A / bisphenol F / bisphenol AD, bishydroxybiphenyl epoxy resins, dicyclopentadiene epoxy resins, and the like. Can be.

특히 바람직한　에폭시 수지로서 하기 화학식 3로 표시되는 바이페닐(biphenyl)　유도체를 포함하는 노볼락 구조의 페놀아랄킬형 에폭시 수지와 하기 화학식 4으로 표시되는 바이페닐형 에폭시 수지를 들 수 있다:
Particularly preferred epoxy resins include a phenol aralkyl type epoxy resin having a novolak structure containing a biphenyl derivative represented by the following general formula (3) and a biphenyl type epoxy resin represented by the following general formula (4):

[화학식 3](3)

Figure 112010086493005-pat00006
Figure 112010086493005-pat00006

(상기 화학식 3에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)
(In the above formula (3), the average value of n is 1 to 7.)

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112010086493005-pat00007

Figure 112010086493005-pat00007

(상기 화학식 4에서 R은 탄소수 1~4의 알킬기, n의 평균치는 0　내지 7이다.)
(In Formula 4, R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the average value of n is 0 to 7.)

상기에서 바람직하게는 R은 메틸기, 에틸기 이며, 더욱 바람직하게는 메틸기이다. Preferably, R is a methyl group or an ethyl group, more preferably a methyl group.

상기 화학식 3의 페놀아랄킬형　에폭시 수지는 페놀 골격을 바탕으로 하면서 중간에 바이페닐을 가지고 있는 구조를 형성하여 흡습성, 인성,　내산화성, 및 내크랙성이　우수하며, 가교 밀도가 낮아서 고온에서 연소 시 탄소층(char)을 형성하면서 그 자체로 어느 정도 수준의 난연성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 상기 화학식 4의 바이페닐형 에폭시 수지는 수지 조성물의 유동성 및 신뢰성　강화 측면에서 바람직하다.The phenol aralkyl type epoxy resin of Formula 3 forms a structure having a biphenyl in the middle based on the phenol skeleton, and thus has excellent hygroscopicity, toughness, oxidation resistance, and crack resistance. While forming a carbon layer (char), there is an advantage that can secure a certain level of flame resistance in itself. The biphenyl type epoxy resin of the formula (4) is preferred in view of fluidity and reliability strengthening of the resin composition.

이들 에폭시 수지는 단독 혹은 병용하여 사용될 수 있으며, 에폭시 수지에 경화제, 경화 촉진제, 이형제, 커플링제, 응력완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터배치(melt master batch)와 같은 선반응을 시켜 만든　부가 화합물도 사용할 수 있다.　또한 내습 신뢰성 향상을 위해 에폭시 수지 중에 함유된 염소 이온(ion), 나트륨 이온(sodium ion), 및 그 밖의 이온성 불순물이 낮은 것을 사용한 것이 바람직하다. These epoxy resins may be used singly or in combination, and addition compounds prepared by subjecting an epoxy resin to a linear reaction such as a curing agent, a curing accelerator, a releasing agent, a coupling agent, a stress relaxation agent, and a melt master batch Can be used. It is also preferable to use a resin having a low chloride ion, sodium ion, and other ionic impurities contained in the epoxy resin for improving moisture resistance.

상기 에폭시 수지는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 2 내지 15 중량%, 바람직하게는 2.5 내지 12 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 중량%일 수 있다.
The epoxy resin may be 2 to 15% by weight, preferably 2.5 to 12% by weight, and more preferably 3 to 10% by weight of the epoxy resin composition for sealing a semiconductor device.

경화제Hardener

본 발명의 경화제는 반도체 밀봉용으로　일반적으로 사용되는 것으로 2개 이상의 반응기를 가진 것이라면 특별히 한정되지 않는다. The curing agent of the present invention is generally used for semiconductor sealing and is not particularly limited as long as it has two or more reactors.

구체예로는 페놀아랄킬형 페놀수지,　페놀노볼락형 페놀수지, 자일록(xylok)형 페놀수지, 크레졸 노볼락형 페놀수지, 나프톨형 페놀수지, 테르펜형 페놀수지, 다관능형 페놀수지, 디시클로펜타디엔계 페놀수지, 비스페놀 A와 레졸로부터 합성된 노볼락형　페놀수지, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 디하이드록시바이페닐을 포함하는 다가 페놀 화합물, 무수 말레인산　및　무수　프탈산을 포함하는　산무수물, 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐설폰　등의 방향족 아민　등을 들　수 있다. 특히 바람직한　경화제로는　하기 화학식　5로　표시되는,　분자 중에 바이페닐　유도체를 포함하는 노볼락 구조의 페놀아랄킬형 페놀수지 또는　하기 화학식　6로　표시되는　자일록(xylok)형　페놀수지를 들 수 있다.
Specific examples thereof include phenol aralkyl type phenol resin, phenol novolac type phenol resin, xylok type phenol resin, cresol novolak type phenol resin, naphthol type phenol resin, terpene type phenol resin, Novolac phenol resins synthesized from bisphenol A and resole, polyhydric phenol compounds including tris (hydroxyphenyl) methane, dihydroxybiphenyl, acid anhydrides including maleic anhydride and phthalic anhydride, And aromatic amines such as metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone. As a particularly preferable hardening | curing agent, the phenol aralkyl type phenol resin of the novolak structure which contains a biphenyl derivative in a molecule | numerator represented by following formula (5), or the xylox phenol resin represented by following formula (6) is mentioned.

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112010086493005-pat00008

Figure 112010086493005-pat00008

(상기 식에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)
(In the above formula, the average value of n is 1 to 7.)

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112010086493005-pat00009
Figure 112010086493005-pat00009

(상기 식에서 n의 평균치는 0　내지 7이다.)
(Wherein the average value of n is 0 to 7).

상기 화학식 5의 페놀아랄킬형 페놀수지는 상기 페놀아랄킬형　에폭시수지와 반응하여 탄소층(char)을 형성하여 주변의 열 및 산소의 전달을 차단함으로써 난연성을 달성하게 된다. 상기 화학식 6의 자일록형 페놀수지는 수지 조성물의 유동성 및 신뢰성　강화 측면에서 바람직하다.The phenol aralkyl type phenol resin of formula (5) reacts with the phenol aralkyl type epoxy resin to form a carbon layer (char), thereby blocking the heat and oxygen transfer to the periphery, thereby achieving flame retardancy. The xylock type phenol resin of Formula 6 is preferable in terms of enhancing the fluidity and reliability of the resin composition.

이들 경화제는 단독 혹은 병용하여 사용될 수 있으며, 경화제에 에폭시 수지, 경화 촉진제, 이형제, 커플링제, 응력완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터배치(melt master batch)와 같은 선반응을 시켜 만든　부가 화합물로도 사용할 수 있다.　These hardeners may be used alone or in combination, and may also be used as additive compounds made by preliminary reactions such as melt master batches with other components such as epoxy resins, hardening accelerators, mold release agents, coupling agents, stress relief agents and the like. Can be used.

상기 경화제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.5 내지 12 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 8 중량% 일 수 있다.
The curing agent may be 0.5 to 12% by weight, preferably 1 to 10% by weight, more preferably 2 to 8% by weight in the epoxy resin composition for sealing a semiconductor device.

경화 촉진제Hardening accelerator

상기 경화 촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다. 예를 들면,　3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 이미다졸, 붕소화합물 등이 사용 가능하다. 3급 아민에는 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디에틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀, 2-2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디아미노메틸)페놀과 트리-2-에틸헥실산염 등이 있다. 유기 금속화합물에는 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트　등이 있다. 유기인화합물에는 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄브로마이드, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논　부가물 등이 있다. 이미다졸류에는 2-메틸이미다졸,　2-페닐이미다졸,　2-아미노이미다졸, 2메틸-1-비닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸　등이 있다. 붕소화합물에는 테트라페닐포스포늄-테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트, 테트라페닐보론염, 트리플루오로보란-n-헥실아민, 트리플루오로보란모노에틸아민, 테트라플루오로보란트리에틸아민, 테트라플루오로보란아민 등이 있다. 이외에도 1,5-디아자바이시클로[4.3.0]논-5-엔(1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene: DBN), 1,8-디아자바이시클로[5.4.0]운덱-7-엔(1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene: DBU) 및　페놀노볼락 수지염　등을 사용할 수 있다. 특히 바람직한　경화 촉진제로는 유기인화합물, 아민계 또는 이미다졸계 경화 촉진제를 단독 혹은 혼합하여 사용하는 것을 들 수 있다. 상기 경화 촉진제는 에폭시 수지 또는 경화제와 선반응하여 만든 부가물을 사용하는 것도 가능하다. The curing accelerator is a substance that promotes the reaction between the epoxy resin and the curing agent. For example, a tertiary amine, an organometallic compound, an organophosphorus compound, an imidazole, a boron compound, etc. can be used. Tertiary amines include benzyldimethylamine, triethanolamine, triethylenediamine, diethylaminoethanol, tri (dimethylaminomethyl) phenol, 2-2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (diaminomethyl ) Phenol and tri-2-ethylhexyl acid salt. Organometallic compounds include chromium acetylacetonate, zinc acetylacetonate, nickel acetylacetonate, and the like. Organophosphorus compounds include tris-4-methoxyphosphine, tetrabutylphosphonium bromide, tetraphenylphosphonium bromide, phenylphosphine, diphenylphosphine, triphenylphosphine, triphenylphosphine triphenylborane, triphenylphosphate And pin-1,4-benzoquinones adducts. The imidazoles include 2-methylimidazole, # 2-phenylimidazole, # 2-aminoimidazole, 2methyl-1-vinylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, and 2-heptadecyl. Midazoles. Boron compounds include tetraphenylphosphonium-tetraphenylborate, triphenylphosphine tetraphenylborate, tetraphenylboron salt, trifluoroborane-n-hexylamine, trifluoroborane monoethylamine, tetrafluoroboranetriethylamine And tetrafluoroboraneamine. In addition, 1,5- diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene (1, 5- diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene: DBN), 1, 8- diazabicyclo [5.4. 0] undec-7-ene (1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene: DBU) and phenol novolac resin salts may be used. As an especially preferable hardening accelerator, what uses an organophosphorus compound, an amine type, or an imidazole series hardening accelerator individually or in mixture is mentioned. The curing accelerator may also use an epoxy resin or an adduct made by preliminary reaction with a curing agent.

본 발명에서 경화 촉진제의 사용량은 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대하여　0.01 내지 2 중량%일 수 있으며, 바람직하게는 0.02 내지 1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%이다.　
The amount of the curing accelerator used in the present invention may be 0.01 to 2% by weight, preferably 0.02 to 1.5% by weight, more preferably 0.05 to 1% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition.

무기 충전제Inorganic filler

본 발명에 사용되는 무기 충전제는 에폭시 수지 조성물의　기계적 물성의 향상과 저응력화를 위하여 사용되는 물질이다. 일반적으로 사용되는 예로는 용융실리카, 결정성　실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나, 마그네시아, 클레이(clay), 탈크, 규산칼슘, 산화티탄, 산화안티몬, 유리섬유 등을 들 수 있다. The inorganic filler used in the present invention is a material used for improvement of mechanical properties and low stress of the epoxy resin composition. Examples commonly used include molten silica, crystalline silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, alumina, magnesia, clay, talc, calcium silicate, titanium oxide, antimony oxide, glass fibers, and the like.

바람직하게는 저응력화를 위해서는 선팽창계수가 낮은 용융실리카를 사용한다. 상기 용융실리카는 진비중이 2.3　이하인 비결정성 실리카를 의미하는 것으로 결정성 실리카를 용융하여 만들거나 다양한 원료로부터 합성한 비결정성 실리카도 포함된다. Preferably, fused silica having a low linear expansion coefficient is used for low stress. The fused silica refers to amorphous silica having a true specific gravity of 2.3 or less and includes amorphous silica obtained by melting crystalline silica or synthesized from various raw materials.

용융실리카의 형상 및 입경은 특별히 한정되지는 않는다. 한 구체예에서는 평균입자가 0.1 ~ 35 ㎛인 용융 또는 합성실리카를 사용할 수 있다. 다른 구체예에서는 평균 입경 5~30 ㎛의 구상용융실리카를 50~99 중량%, 평균입경 0.001~1 ㎛의 구상용융실리카를 1~50 중량%를 포함한 용융실리카　혼합물을　전체 충전제에　대하여　40~100 중량%가 되도록　포함할 수 있다. 또한, 용도에 맞춰 그 최대 입경을 45 ㎛, 55 ㎛　및　75 ㎛　중 어느 하나로 조정해서 사용할 수가 있다.　상기 용융구상실리카에는 도전성의 카본이 실리카 표면에 이물질로서 포함되는 경우가 있으나 극성 이물질의 혼입이 적은 물질을 선택하는 것도 중요하다.　The shape and particle diameter of the molten silica are not particularly limited. In one embodiment, molten or synthetic silica having an average particle of 0.1 to 35 μm may be used. In another embodiment, a molten silica mixture comprising 50 to 99% by weight of spherical molten silica having an average particle diameter of 5 to 30 µm and 1 to 50% by weight of spherical molten silica having an average particle diameter of about 40 to 100 It may be included so that the weight percent. Moreover, according to a use, the maximum particle diameter can be adjusted and used in any one of 45 micrometers, 55 micrometers micrometers, and # 75 micrometers micrometers. In the molten spherical silica, conductive carbon may be included as a foreign material on the silica surface, but it is also important to select a material having a small amount of polar foreign matter mixed therein.

본 발명에서 무기 충전제의 사용량은 성형성, 저응력성, 고온강도 등의 요구 물성에 따라 다르다. 구체예에서는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 70 내지 95 중량%일, 바람직하게는75 내지 92 중량%일 수 있다.
The amount of the inorganic filler used in the present invention depends on the required physical properties such as formability, low stress, high temperature strength. In embodiments, 70 to 95% by weight, preferably 75 to 92% by weight of the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices.

트리아졸계Triazole type 화합물 compound

본 발명의 트리아졸계 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다:
Triazole-based compound of the present invention may be represented by the following formula (1):

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112010086493005-pat00010
Figure 112010086493005-pat00010

(상기에서, R2는 수소, 머캅토기, 아미노기, 하이드록시기 및 탄소수 1~8의 탄화수소기에서 선택됨)(In the above, R2 is selected from hydrogen, mercapto group, amino group, hydroxy group and hydrocarbon group of 1 to 8 carbon atoms)

반도체 패키지 흡습 신뢰도 평가 시 발생하는 리드 프레임의 부식이 계면 간의 결합을 방해하여 부착력을 저하시키고 이후 신뢰도에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 발명에서는 리드프레임의 부식을 막고 기재와의 계면 부착력을 유지하기 위하여 상기 화학식 1의 트리아졸계 화합물을 적용한다. 일반적으로 부식은 금속이 접하고 있는 주위 환경에 존재하는 성분과 반응하여 화합물로 변해 소모됨으로써 금속 제품의 성능이 저하되는 현상으로 일반적으로 부식을 억제하기 위해 산/염기 부식액 중에 용해시킨 후 금속에 표면 처리하는 방법이 사용된다. 즉, 부식 억제제의 흡착기는 부식액과 금속 표면과의 사이에서 활성을 나타내는 물질(흡착기는 친금속성 및 친무기성, 탄화 수소기는 소금속성 및 친유기성)로 금속에 부착하기 이전의 단계에서는 부식액 중에 잘 분산되어 흡착이 용이하고, 금속면에 강하게 흡착한 후에는 쉽게 금속으로부터 탈착되지 않는 성질을 이용한 것이다. 따라서 본 발명에서는 부식액 대신 에폭시 수지 조성물에 상기 트리아졸계 화합물을 원할히 분산시켜, 금속면에 부착된 후 금속으로부터의 탈착을 막을 수 있도록 한다. 이를 통하여 기재와 금속간의 부착력의 저하를 막아 고 신뢰성의 반도체 봉지재료를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 흡착의 강도는 흡착에 관여하는 원자에 따른 영향이 크나 흡착 중심이 되는 원자에 따르는 다른 원자의 영향도 무시할 수 없다. 흡착기 중심원자가 금속에 전자를 공여하는 것이 흡착이기 때문에 부식 억제에 사용되는 물질의 흡착기는 전자 밀도가 높은 원소가 중심이 된다. 따라서 부식 억제제에 사용되는 물질의 흡착기는 전자 밀도가 높은 주기율표의 제 V족 및 제 VI족의 원소가 중심이 되며 특히 N이 포함된 화학식 1의 트리아졸(triazole)계 화합물은 높은 전기음성도를 가지고 있어 금속(Cu, Alloy, Ni)의 부식을 억제하여 금속과 에폭시 수지 조성물 간의 계면에서의 부착력의 저하를 방지하게 된다. Corrosion of the lead frame, which occurs when evaluating the moisture absorption reliability of the semiconductor package, may interfere with the interfacial bonding, thereby lowering the adhesion and adversely affecting the reliability. Therefore, in the present invention, the triazole-based compound of Chemical Formula 1 is applied to prevent corrosion of the leadframe and maintain interfacial adhesion with the substrate. In general, corrosion is a phenomenon in which the performance of a metal product is degraded by reacting with a component present in the surrounding environment where the metal is in contact with the metal. In general, corrosion is dissolved in an acid / base corrosion solution to suppress corrosion and then surface treatment on the metal. Method is used. That is, the adsorbent of the corrosion inhibitor is a substance exhibiting activity between the corrosion solution and the metal surface (the adsorbent is electrometallic and non-organic, and the hydrocarbon group is small metal and organic). It is dispersed and easily adsorbed, and after being strongly adsorbed on the metal surface, the property is not easily desorbed from the metal. Therefore, in the present invention, the triazole-based compound is smoothly dispersed in the epoxy resin composition instead of the corrosion solution, so as to prevent desorption from the metal after being attached to the metal surface. As a result, it is possible to provide a highly reliable semiconductor encapsulation material by preventing a decrease in adhesion between the substrate and the metal. In addition, the strength of the adsorption is largely influenced by the atoms involved in the adsorption, but the influence of other atoms depending on the atoms serving as the adsorption center cannot be ignored. Since the adsorption center atom donates electrons to the metal, the adsorption center of the material used for suppressing corrosion is centered on an element having a high electron density. Therefore, the adsorption group of the material used for the corrosion inhibitor is centered on elements of Groups V and VI of the periodic table with high electron density, and especially triazole compounds of Formula 1 containing N have high electronegativity. It has the corrosion of metal (Cu, Alloy, Ni) to prevent the degradation of adhesion at the interface between the metal and the epoxy resin composition.

본 발명에서 트리아졸계 화합물은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 PPF 등 금속과의 부착성 향상효과를 충분히 가질 수 있으며, 원재료 혼합이 용이하고 경화반응이 저하되지 않는다.
In the present invention, the triazole-based compound may be 0.01 to 2% by weight, preferably 0.05 to 1% by weight of the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices. In the above range, it can sufficiently have an effect of improving adhesion with metals such as PPF, and raw material mixing is easy and the curing reaction is not lowered.

4,4'-디티오모폴린4,4'-dithiomorpholine

상기 4,4'-디티오모폴린은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다:
The 4,4'-dithiomorpholine may be represented by the following Formula 2:

[화학식 2](2)

Figure 112010086493005-pat00011
Figure 112010086493005-pat00011

상기 4,4'-디티오모폴린은 금속 표면에 내산성을 부여하는 첨가제로서 상기 트리아졸(triazole)계 화합물과 마찬가지로 높은 전기음성도를 가지고 있어 금속(Cu, Alloy, Ag등)의 부식을 억제하는 효과가 있다. 특히 트리아졸(triazole)계 화합물과 4,4'-디티오모폴린을 동시에 적정한 비율로 사용하면 금속표면과의 접착성 보강이 가능하다.The 4,4'-dithiomorpholine is an additive that imparts acid resistance to the metal surface and has high electronegativity similar to the triazole-based compound to inhibit corrosion of metals (Cu, Alloy, Ag, etc.). It works. In particular, by using a triazole-based compound and 4,4'-dithiomorpholine in an appropriate ratio at the same time, it is possible to reinforce the adhesion to the metal surface.

한 구체예에서는 상기 트리아졸계 화합물과 상기 4,4'-디티오모폴린은 1 : 4~4 : 1 의 중량비로 혼합될 수 있다. 바람직하게는 상기 트리아졸계 화합물과 상기 4,4'-디티오모폴린은 1 : 3~3 : 1 의 중량비, 가장 바람직하게는 1 : 2~2 : 1로 혼합될 수 있다. In one embodiment, the triazole-based compound and the 4,4'-dithiomorpholine may be mixed in a weight ratio of 1: 4 to 4: 1. Preferably, the triazole-based compound and the 4,4'-dithiomorpholine may be mixed in a weight ratio of 1: 3 to 3: 1, most preferably 1: 2 to 2: 1.

상기 4,4'-디티오모폴린은 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%일 수 있다. 상기 범위에서 PPF 등 금속과의 부착성 향상효과를 충분히 가질 수 있으며, 원재료 혼합이 용이하고 경화반응이 저하되지 않는다.
The 4,4'-dithiomorpholine may be 0.01 to 2% by weight, preferably 0.05 to 1% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition. In the above range, it can sufficiently have an effect of improving adhesion with metals such as PPF, and raw material mixing is easy and the curing reaction is not lowered.

실란Silane 커플링제Coupling agent

본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 커플링제를 더 포함할 수 있다. 상기 커플링제는 실란 커플링제일 수 있다. 사용될 수 있는 실란 커플링제는 에폭시 수지와 무기 충전재 사이에서 반응하여, 에폭시 수지와 무기 충전재의 계면강도를 향상시키는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 에폭시 실란, 아미노 실란, 우레이도 실란, 머캅토 실란 등일 수 있다. 상기 커플링제는 단독으로 사용할 수 있으며 병용해서 사용할 수도 있다. The epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation of the present invention may further comprise a coupling agent. The coupling agent may be a silane coupling agent. The silane coupling agent that can be used is not particularly limited as long as it reacts between the epoxy resin and the inorganic filler to improve the interfacial strength of the epoxy resin and the inorganic filler. For example, epoxy silane, amino silane, ureido silane, mercapto silane And the like. The coupling agent may be used alone or in combination.

상기 커플링제는 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대해 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 3 중량%일 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%이다.
The coupling agent may be used in an amount of 0.01 to 5% by weight, preferably 0.05 to 3% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition. More preferably from 0.1 to 2% by weight.

이외에도, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은　본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스 등의 이형제; 카본블랙, 유기염료, 무기염료 등의 착색제; 및 변성 실리콘 오일, 실리콘 파우더, 실리콘 레진 등의 응력완화제　등을　필요에 따라 추가로 함유할 수 있다. In addition, the epoxy resin composition of the present invention includes: releasing agents such as higher fatty acids, higher fatty acid metal salts, and ester waxes within the scope of not impairing the object of the present invention; Coloring agents such as carbon black, organic dyes and inorganic dyes; And stress release agents such as modified silicone oil, silicone powder, silicone resin, and the like, may be further contained as necessary.

이상과 같은 원재료를 이용하여 에폭시　수지 조성물을 제조하는 일반적인 방법으로는 소정의 배합량을 헨셀　믹서(Hensel mixer)나 뢰디게 믹서(Lodige mixer)를 이용하여 균일하게 충분히 혼합한 뒤, 롤밀(roll-mill)이나 니이더(kneader)로 용융혼련한 후, 냉각, 분쇄과정을 거쳐 최종 분말 제품을 얻는 방법이 사용되고 있다. As a general method for producing an epoxy resin composition using the raw materials described above, a predetermined amount is uniformly mixed sufficiently using a Henschel mixer or Lodige mixer, and then roll-mill After kneading with a kneader or a kneader, cooling and grinding are used to obtain a final powder product.

본 발명에서 얻어진 에폭시　수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법으로써는 저압 트랜스퍼 성형법이 일반적으로 사용될 수 있다. 그러나, 인젝션(injection) 성형법이나 캐스팅(casting) 등의 방법으로도 성형이　가능하다. 상기 방법에 의해 에폭시 수지 조성물을, 구리계 리드프레임(예: 은 도금된 구리 리드프레임),　니켈합금계 리드프레임, 상기 리드프레임에 니켈과 팔라듐을 포함하는 물질로 선도금후 은(Ag) 및 금(Au) 중 하나 이상으로 도금된 리드프레임 등과 부착시켜 반도체 소자를 밀봉한 반도체 장치를 제조할 수 있다.As a method of sealing a semiconductor element using the epoxy resin composition obtained in the present invention, a low pressure transfer molding method can be generally used. However, molding can also be performed by injection molding or casting. The epoxy resin composition may be prepared by the above method, including a copper lead frame (eg, a silver plated copper lead frame), a nickel alloy lead frame, and a material containing nickel and palladium in the lead frame. A semiconductor device in which a semiconductor element is sealed by attaching to a lead frame or the like plated with one or more of Au can be manufactured.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 밀봉처리한 반도체 장치의 개략적인 단면을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 다이본딩재 경화물(6)을 매개로 다이패드(die pad)(2)상에 반도체 소자(1)가 고정되어 있다. 반도체 소자(1)의 전극패드와 리드프레임(4) 사이는 금속 배선(3)에 의해 접속되어 있다. 반도체 소자(1)는 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 경화하여 얻어진 경화물(5)에 의해서 밀봉된다.1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which a semiconductor device is sealed by using an epoxy resin composition according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a semiconductor element 1 is fixed on a die pad 2 via a die-bonding material cured material 6. The metal pad 3 is connected between the electrode pad of the semiconductor element 1 and the lead frame 4. The semiconductor element 1 is sealed by the hardened | cured material 5 obtained by hardening | curing the epoxy resin composition of this invention.

도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 밀봉처리한 반도체 장치의 개략적인 단면을 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, PCB(40)의 하부에는 Solder 볼(30)이 형성되어 있으며, 다이-어태치 페이스트(70)를 매개로 반도체 소자(10)가 고정된다. 상기 PCB(40)에는 PSR(Photo image-able Solder Resist mask, 50)층이 형성되며, 금속 배선(20)을 통해 반도체 소자(10)와 연결된다. 상기 반도체 소자(10)는 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 경화하여 얻어진 경화물(60)에 의해서 밀봉된다.
2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which a semiconductor device is sealed using an epoxy resin composition according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a solder ball 30 is formed below the PCB 40, and the semiconductor device 10 is fixed through the die-attach paste 70. A PSR (Photo Image-able Solder Resist Mask) layer 50 is formed on the PCB 40 and is connected to the semiconductor device 10 through the metal wire 20. The semiconductor element 10 is sealed by the cured product 60 obtained by curing the epoxy resin composition of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Details that are not described herein will be omitted since the description can be inferred by those skilled in the art.

실시예Example

하기 실시예 및 비교실시예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다: The specifications of each component used in the following examples and comparative examples are as follows:

(A) 에폭시 수지(A) an epoxy resin

(a1)페놀아랄킬형 에폭시수지: Nippon Kayaku에서 제조된 NC-3000 제품을 사용하였다. (a1) Phenol aralkyl type epoxy resin: NC-3000 manufactured by Nippon Kayaku was used.

(a2)바이페닐형 에폭시수지: Japan Epoxy Resin에서 제조된 YX-4000H 제품을 사용하였다.
(a2) Biphenyl type epoxy resin: YX-4000H manufactured by Japan Epoxy Resin was used.

(B) 경화제(B) Curing agent

(b1)자일록형 페놀수지: Airwater에서 제조된 HE100C-10 제품을 사용하였다. (b1) Xylox phenolic resin: HE100C-10 manufactured by Airwater was used.

(b2)페놀아랄킬형 페놀수지: Airwater에서 제조된 HE200C-10 제품을 사용하였다.
(b2) Phenol aralkyl type phenol resin: HE200C-10 manufactured by Airwater was used.

(C) 무기충전제: 평균입경이 14 ㎛인 실리카를 사용하였다.
(C) Inorganic filler: Silica having an average particle diameter of 14 µm was used.

(d1)트리아졸계 화합물 :Aldrich에서 제조된 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole(AMT)을 사용하였다. (d1) triazole compound: 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole (AMT) manufactured by Aldrich was used.

(d2)SEIKO CHEMICAL에서 제조된 4,4'-Dithiomorpholine을 사용하였다. (d2) 4,4'-Dithiomorpholine manufactured by SEIKO CHEMICAL was used.

(E) 경화 촉진제: Hokko에서 제조된 Tetraphenylphosphonium tetraphenylborate 를 사용하였다. (E) Curing accelerator: Tetraphenylphosphonium tetraphenylborate manufactured by Hokko was used.

(F) 실란커플링제: (f1)머캅토프로필트리메톡시 실란(KBM-803, Shin Etsu), (f2)메틸트리메톡시실란(SZ-6070, Dow Corning) 및 (f3) N-phenyl-gamma-aminopropyltrimethoxy silane(KBM-573, Shin Etsu)을 혼합하여 사용하였다.
(F) Silane coupling agent: (f1) mercaptopropyltrimethoxy silane (KBM-803, Shin Etsu), (f2) methyltrimethoxysilane (SZ-6070, Dow Corning) and (f3) N-phenyl- gamma-aminopropyltrimethoxy silane (KBM-573, Shin Etsu) was mixed and used.

실시예Example 1~3 및  1 to 3 and 비교예Comparative Example 1~3 1-3

하기 표 1의 조성에 따라 헨셀 믹서(KEUM SUNG MACHINERY CO.LTD(KSM-22)를 이용하여 균일하게 혼합한 후,　연속 니이더를 이용하여 최고온도 110℃에서 용융 혼련 후 냉각, 분쇄하여 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
According to the composition shown in Table 1 below, the mixture is uniformly mixed using a Henschel mixer (KEUM SUNG MACHINERY CO.LTD (KSM-22)), and melted and kneaded at a maximum temperature of 110 ° C. using a continuous kneader, followed by cooling and pulverization. An epoxy resin composition for sealing was prepared.

(단위:
중량%)(unit:
weight%) 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 (A)(A) (a1)(a1) 5.565.56 5.565.56 5.565.56 5.565.56 5.565.56 5.565.56 (a2)(a2) 1.861.86 1.861.86 1.861.86 1.861.86 1.861.86 1.861.86 (B)(B) (b1)(b1) 3.123.12 3.123.12 3.123.12 3.123.12 3.123.12 3.123.12 (b2)(b2) 0.780.78 0.780.78 0.780.78 0.780.78 0.780.78 0.780.78 (C)(C) 8787 8787 8787 8787 8787 8787 (d1)(d1) 0.300.30 0.200.20 0.100.10 0.400.40 -- -- (d2)(d2) 0.100.10 0.200.20 0.300.30 -- 0.400.40 -- (E)(E) 0.220.22 0.220.22 0.220.22 0.220.22 0.220.22 0.220.22 (F)(F) (f1)(f1) 0.100.10 0.100.10 0.100.10 0.100.10 0.100.10 0.200.20 (f2)(f2) 0.200.20 0.200.20 0.200.20 0.200.20 0.200.20 0.200.20 (f3)(f3) 0.200.20 0.200.20 0.200.20 0.200.20 0.200.20 0.500.50 카본블랙Carbon black 0.300.30 0.300.30 0.300.30 0.300.30 0.300.30 0.300.30 카르나우바왁스Carnauba wax 0.260.26 0.260.26 0.260.26 0.260.26 0.260.26 0.260.26

상기 제조된 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 대하여 하기의 방법으로 물성 평가를 하였다. The epoxy resin composition for sealing semiconductor devices prepared above was evaluated for physical properties by the following methods.

<스파이럴 플로우><Spiral flow>

저압 트랜스퍼 성형기를 사용하여, EMMI-1-66에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 성형온도 175℃, 성형압력 70Kgf/cm2에서 에폭시 수지 조성물을 주입하고, 유동장(流動長)(단위: inch)을 측정하였다. 측정값이 높을수록 유동성이 우수한 것이다.
Using a low pressure transfer molding machine, an epoxy resin composition was injected into a mold for spiral flow measurement according to EMMI-1-66 at a molding temperature of 175 ° C. and a molding pressure of 70 Kgf / cm 2, and a flow length (unit: inch) was used. Measured. The higher the measured value, the better the fluidity.

<유리전이온도(Tg)>Glass Transition Temperature (Tg)

표준시편(12.7×10.0×6.4 mm)을 만든 후 175℃에서 4시간 동안 경화시킨 시편으로 TMA(thermomechanical analyzer)를 이용하여 5℃/min 승온 조건 하에서 물성변곡점을 측정하였다.
 Water St. inflection point under 5 ℃ / min temperature increase conditions using a standard specimen (12.7 × 10.0 × 6.4 mm) 175 ℃ then made into a specimen cured for 4 hours (thermomechanical analyzer) TMA was measured.

<부착력><Adhesive force>

구리 시편, Alloy42 시편, 은 도금된 구리 시편, PPF(니켈-팔라듐 선도금후 은-금 도금된 시편)을 준비하였다. 측정하고자 하는 금속 소자를 부착 측정용 금형에 맞는 규격으로 준비하고, 측정 대상인 에폭시 수지 성형물을 금형온도 170 ~ 180℃, 이송압력 1000psi, 이송속도 0.5 ~ 1.0cm/sec, 경화시간 120초의 조건으로 성형하여 경화물을 얻은 후, 시편을 170 ~ 180℃의 오븐에 넣어 4시간 동안 후경화 시킨 직후와, 85℃, 85% 상대습도 조건 하에서 168시간 동안 방치시킨 후 260℃, 30초 동안 IR 리플로우를 3회 통과시킨 후의 부착력을 각각 측정하였다. 이때 금속 시편에 닿는 에폭시 수지 조성물의 면적은 33~40mm2이며 부착력 측정은 각 측정 공정 당 12개 시편에 대하여 UTM을 이용하여 측정한 후 평균값을 구하였다.
Copper specimens, Alloy42 specimens, silver plated copper specimens, and PPF (nickel-palladium leaded silver-gold plated specimens) were prepared. The metal element to be measured is prepared in a standard suitable for the measurement mold, and the epoxy resin molded object to be measured is formed under the conditions of a mold temperature of 170 to 180 ° C, a conveying pressure of 1000 psi, a conveying speed of 0.5 to 1.0 cm / sec, and a curing time of 120 seconds. After obtaining the cured product, the specimen was placed in an oven at 170 to 180 ° C. and immediately cured after 4 hours, and left to stand at 168 hours under 85 ° C. and 85% relative humidity, followed by IR reflow for 260 ° C. for 30 seconds. The adhesion after passing 3 times was measured, respectively. At this time, the area of the epoxy resin composition in contact with the metal specimen is 33 ~ 40mm2 and the adhesion was measured by measuring the average value of the 12 specimens per measurement using UTM.

<난연성><Flammability>

UL 94 V-O 규격에 준하여 1/8인치 두께를 기준으로 난연성을 평가하였다.
Flame retardancy was evaluated based on 1/8 inch thickness according to UL 94 VO standard.

<< 내크랙성Crack resistance 평가 (신뢰성 시험)> Evaluation (reliability test)>

에폭시 수지 조성물로 제조한 MQFP(28mm×28mm×3.4mm)형 반도체 소자를 125℃에서 24시간 건조시킨 후, 60℃, 60% 상대습도 조건 하에서 120시간 동안 방치시킨 후 260℃, 30초 동안 IR 리플로우를 3회 통과시켜 1차로 프리컨디션 조건 하에서의 패키지 크랙발생 유무를 광학 현미경으로 평가하였다. 외관 크랙이 발생한 패키지에 대해서는 이후 평가를 진행하지 않았다. 프리컨디션 후 열충격 환경시험기(Temperature Cycle Test)에서 -65℃에서 10분, 25℃에서 5분, 150℃에서 10분씩 방치하는 것을 1 사이클로 하여 1,000사이클을 진행한 후 비파괴 검사기인 SAT (Scanning Acoustic Tomograph)로 크랙발생 유무를 평가하였다. 프리컨디션 조건 이후와 열충격 시험 두 단계에서 크랙이 하나라도 발생한 반도체 소자 수 및 열충격 시험 단계에서 박리가 발생한 반도체 소자 수를 측정하였다.MQFP (28mm × 28mm × 3.4mm) type semiconductor device made of epoxy resin composition was dried at 125 ° C. for 24 hours, then left at 60 ° C., 60% relative humidity for 120 hours, and then at 260 ° C. for 30 seconds. The reflow was passed three times, and the presence or absence of package cracking under precondition conditions was evaluated by optical microscopy. The evaluation of the package in which the appearance crack occurred was not carried out. Non-destructive testing machine SAT (Scanning Acoustic Tomograph) after 1,000 cycles after preconditioning for 10 cycles at -65 ° C, 5 minutes at 25 ° C, and 10 minutes at 150 ° C in a thermal shock environment tester. ) Cracks were evaluated. The number of semiconductor devices in which at least one crack occurred after the precondition condition and in the thermal shock test step and the number of semiconductor devices in which the exfoliation occurred in the thermal shock test step were measured.

상기 평가 결과를 하기 표 2에 요약하였다.
The evaluation results are summarized in Table 2 below.

평가항목Evaluation item 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 스파이럴 플로우(inch)Spiral Flow (inch) 3535 3636 3333 3434 3535 3636 Tg(℃)Tg (占 폚) 122122 121121 123123 122122 124124 123123 부착력 (kgf)Adhesion force (kgf) CuCu After PMCAfter PMC 120120 120120 120120 120120 120120 120120 After 85℃/85%+168hrsAfter 85 ℃ / 85% + 168hrs 115115 115115 115115 115115 115115 115115 Alloy 42Alloy 42 After PMCAfter PMC 8080 8080 8080 8080 8080 8080 After 85℃/85%+168hrsAfter 85 ℃ / 85% + 168hrs 7878 7878 7878 7878 7878 7474 AgAg After PMCAfter PMC 6565 6363 6262 5555 5454 5050 After 85℃/85%+168hrsAfter 85 ℃ / 85% + 168hrs 6060 5858 5555 4040 4242 2020 PPFPPF After PMCAfter PMC 8080 7878 7979 4949 4646 3636 After 85℃/85%+168hrsAfter 85 ℃ / 85% + 168hrs 7878 7777 7878 2626 2828 1010 난연성Flammability UL 94 V-0UL 94 V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 신뢰성responsibility 내크랙성 평가 크랙발생수Crack Resistance Evaluation 00 00 00 130130 110110 200200 총시험한 반도체 소자수Total number of semiconductor devices tested 200200 200200 200200 200200 200200 200200

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 트리아졸계 화합물 및 4,4'-디티오모폴린을 포함하는 본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 각종 리드프레임, 특히 은 도금된 구리 리드프레임 및 PPF 리드프레임과의 부착력이 우수하며, 반도체 소자 밀봉 시 높은 내크랙성을 갖는 반도체 장치를 제작할 수 있음을 알 수 있다.
As shown in Table 2, the epoxy resin composition for sealing a semiconductor device according to the present invention comprising a triazole-based compound and 4,4'-dithiomorpholine is a variety of lead frames, in particular silver-plated copper lead frame and PPF lead frame It can be seen that a semiconductor device having excellent adhesion to and having a high crack resistance when sealing a semiconductor element can be manufactured.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.

1, 10 : 반도체 소자 2: 다이패드
3, 20: 금속 배선 4: 리드프레임
5, 60: 반도체 소자 밀봉용 경화물 6: 다이본딩재 경화물
30: Solder 볼
40: PCB
50: PSR(Photo image-able Solder Resist mask)
70: 다이-어태치 페이스트1, 10: semiconductor element 2: die pad
3, 20: metal wiring 4: leadframe
5, 60: hardened | cured material for semiconductor element sealing 6: hardened | cured material of die-bonding material
30: Solder Ball
40: PCB
50: PSR (Photo image-able Solder Resist mask)
70: die-attach paste

Claims (9)

에폭시 수지; 경화제; 경화 촉진제; 및 무기 충전제를 포함하며,
하기 화학식 1의 트리아졸계 화합물; 및
4,4'-디티오모폴린(dithiomorpholine);
을 포함하고, 상기 트리아졸계 화합물과 상기 4,4'-디티오모폴린은 1 : 4~4 : 1의 중량비인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물:
[화학식 1]
Figure 112013066103846-pat00012

(상기에서, R2는 수소, 머캅토기, 아미노기, 하이드록시기 및 탄소수 1~8의 탄화수소기에서 선택됨)
Epoxy resin; Curing agent; Curing accelerator; And inorganic fillers,
A triazole compound of Formula 1; And
4,4'-dithiomorpholine;
Wherein the triazole-based compound and the 4,4'-dithiomorpholine are in a weight ratio of 1: 4 to 4: 1.
[Chemical Formula 1]
Figure 112013066103846-pat00012

(In the above, R2 is selected from hydrogen, mercapto group, amino group, hydroxy group and hydrocarbon group of 1 to 8 carbon atoms)
제1항에 있어서, 상기 트리아졸계 화합물은 중량평균분자량이 80 내지 200 g/mol 인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
The epoxy resin composition for sealing a semiconductor device according to claim 1, wherein the triazole-based compound has a weight average molecular weight of 80 to 200 g / mol.
제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지 2~15 중량%, 경화제 0.5~12 중량%, 경화 촉진제0.01~2 중량%, 무기 충전제 70~95 중량%, 화학식 1의 트리아졸계 화합물 0.01~2 중량% 및 4,4'-디티오모폴린 0.01~2 중량%를 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
According to claim 1, wherein the epoxy resin composition for sealing the semiconductor device is epoxy resin 2-15%, curing agent 0.5-12% by weight, curing accelerator 0.01-1% by weight, inorganic filler 70-95% by weight, tria of the formula (1) Epoxy resin composition for semiconductor element sealing containing 0.01-2 weight% of sol type compounds, and 0.01-2 weight% of 4,4'- dithiomorpholine.
제1항에 있어서, 상기 트리아졸계 화합물은 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
The epoxy resin composition for sealing a semiconductor device according to claim 1, wherein the triazole-based compound is 0.01 to 2% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition.
제1항에 있어서, 상기 4,4'-디티오모폴린은 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
The epoxy resin composition of claim 1, wherein the 4,4′-dithiomorpholine is 0.01 to 2 wt% based on the total weight of the epoxy resin composition.
제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 하기 화학식 3로 표시되는 페놀아랄킬형 에폭시 수지 및 하기 화학식 4으로 표시되는 바이페닐형 에폭시 수지 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물:
[화학식 3]
Figure 112010086493005-pat00013

(상기 화학식 3에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)

[화학식 4]
Figure 112010086493005-pat00014


(상기 화학식 4에서 R은 탄소수 1~4의 알킬기, n의 평균치는 0　내지 7이다.)
The epoxy resin composition of claim 1, wherein the epoxy resin comprises at least one of a phenol aralkyl type epoxy resin represented by the following Chemical Formula 3 and a biphenyl type epoxy resin represented by the following Chemical Formula 4. :
(3)
Figure 112010086493005-pat00013

(In the above formula (3), the average value of n is 1 to 7.)

[Chemical Formula 4]
Figure 112010086493005-pat00014


(In Formula 4, R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the average value of n is 0 to 7.)
제1항에 있어서, 상기 경화제는 하기 화학식　5로　표시되는 페놀아랄킬형 페놀수지 및　하기 화학식　6로　표시되는　자일록형　페놀수지 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물:

[화학식 5]
Figure 112010086493005-pat00015


(상기 식에서, n의 평균치는 1 내지 7이다.)

[화학식 6]
Figure 112010086493005-pat00016

(상기 식에서 n의 평균치는 0　내지 7이다.)
The epoxy resin composition of claim 1, wherein the curing agent comprises at least one of a phenol aralkyl type phenol resin represented by the following Formula 5 and a xylock type phenol resin represented by the following Formula 6.

[Chemical Formula 5]
Figure 112010086493005-pat00015


(In the above formula, the average value of n is 1 to 7.)

[Chemical Formula 6]
Figure 112010086493005-pat00016

(Wherein the average value of n is 0 to 7).
제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 실란커플링제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
The epoxy resin composition for semiconductor element sealing according to claim 1, wherein the epoxy resin composition for semiconductor element sealing further comprises a silane coupling agent.
제1항 내지 제8항중 어느 한 한의 조성물을 이용하여 반도체 소자를 밀봉처리한 반도체 장치.
The semiconductor device which sealed the semiconductor element using the composition in any one of Claims 1-8.
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