KR101789349B1 - 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이것을 사용한 반도체 장치 - Google Patents

반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이것을 사용한 반도체 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, (C) 무기 충전재, (D) 식 (1) 및 식 (2) 의 구조를 갖는 탄화수소 화합물, 및 (E) 에스테르기를 갖는 탄화수소 화합물을 함유하는, 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물, 및 그 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 소자를 포함하는 반도체 장치가 제공된다.
Figure 112012086339613-pct00018

Description

반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이것을 사용한 반도체 장치 {EPOXY RESIN COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR ENCAPSULATION, AND SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물, 및 이것을 사용한 반도체 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 구리제 리드 프레임을 사용하는 경우에 있어서, 산화가 진행된 구리에 대한 접착성 및 성형 금형과의 이형성이 우수한 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물, 및 그 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용한 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 장치 (이하, 「반도체 패키지」, 「패키지」라고도 칭한다) 의 조립 공정에 있어서, 반도체 소자 (이하, 「반도체 칩」, 「칩」이라고도 칭한다) 의 알루미늄 전극과 리드 프레임의 이너 리드 사이의 접속은, 현재, 금선을 열압착하는 것에 의한 전기적 접속이 주류이다. 또한 최근, 전자 기기의 소형화, 경량화, 고성능화의 시장 동향에 수반하여, 전자 부품의 고집적화, 다(多)핀화가 진행되고 있다. 그 때문에, 이전보다 복잡한 와이어 본딩 공정이 요구되게 되었고, 구리제 리드 프레임을 사용하는 경우, 200 ∼ 250 ℃ 의 고온 상태에 장시간 노출됨으로써, 구리 표면의 산화가 보다 진행되게 되었다.
이와 같은 상황하에서, 종래의 미산화의 구리 표면에 대한 접착성이 우수한 반도체 밀봉재라도, 표면 상태가 상이한 산화가 진행된 구리에 대해서는 접착성이 열등한 경우가 많아, 수지 밀봉 성형 후의 다이 컷팅시나 땜납 리플로우시에, 밀봉 수지 경화물과 리드 프레임의 계면에서 박리가 일어나는 경우가 있다.
박리를 억제하기 위해서 리드 프레임 등의 인서트품과 밀봉 수지 경화물의 접착성을 향상시키는 것은, 밀봉 수지 경화물의 성형 금형에 대한 이형성을 향상시키는 것과 상반되는 것이기 때문에, 리드 프레임 등의 인서트품과의 접착성을 향상시키면 성형 금형으로부터의 이형성이 열등하게 되어, 성형성이 저하되는 경우가 있었다.
전자 부품의 고집적화에 의한, 구리제 리드 프레임의 산화가 문제가 되기 이전에는, 접착성과 이형성을 양립시키기 위해서, 산화폴리에틸렌 왁스와, 1-알켄과 말레산의 공중합체의 반에스테르화물을 이형제로서 병용 첨가하는 수법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 이 수법에 의하면, 미산화의 구리에 대한 접착성과 이형성은 우수하지만, 산화폴리에틸렌 왁스를 병용하고 있기 때문에, 산화된 구리 프레임에 대한 밀봉 수지의 접착력이 저하되는 문제점이 있었다. 게다가, 1-알켄과 말레산의 공중합체의 반에스테르화물과 비산화의 폴리에틸렌 왁스를 병용한 경우, 접착력은 양호하지만, 연속 성형 중에 컬 들러붙음 등의 트러블이 일어나는 등, 이형성에 문제가 있었다.
일본 특허공보 제3975386호 일본 특허공보 제4010176호
본 발명은, 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 특정 첨가제를 사용함으로써, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성이 양호하며, 또한 이형성, 연속 성형성도 우수한 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물, 및 이것에 의해 밀봉한 소자를 구비한 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, (C) 무기 충전재, (D) 식 (1) 및 식 (2) 의 구조를 갖는 탄화수소 화합물, 및
Figure 112012086339613-pct00001
(E) 에스테르기를 갖는 탄화수소 화합물을 함유하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 (D) 성분은 알켄이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 (D) 성분은 탄소수 10 이상의 알켄이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 (D) 성분이 탄소수 10 이상의 1-알켄이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 (D) 성분은 탄소수 28 이상의 1-알켄이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 (E) 성분은, 1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물 및 몬탄산에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 탄화수소 화합물이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 (E) 성분은, 탄소수 5 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를, 탄소수 10 ∼ 25 의 장사슬 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 (E) 성분은, 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를, 탄소수 15 ∼ 20 의 장사슬 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 (D) 성분과 상기 (E) 성분의 배합 비율은, 질량비로 1 : 4 ∼ 1 : 20 이다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 (A) 성분은, 식 (3) 으로 나타내는 비페닐형 에폭시 수지, 식 (4) 로 나타내는 페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 및 식 (5) 로 나타내는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 에폭시 수지를 함유한다.
Figure 112012086339613-pct00002
(식 (3) 에 있어서, R1 ∼ R4 는, 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 3 의 정수이다)
Figure 112012086339613-pct00003
(식 (4) 에 있어서, R 은, 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 20 의 정수이다)
Figure 112012086339613-pct00004
(식 (5) 에 있어서, R5 ∼ R13 은, 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 3 의 정수이다)
또, 본 발명에 의하면, 상기 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 소자를 포함하는 반도체 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성, 및 성형시의 이형성, 연속 성형성이 우수한 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 얻을 수 있다. 또, 이 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 IC, LSI 등의 전자 부품을 밀봉하면 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 얻을 수 있다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용한 반도체 장치의 일례에 대하여, 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 2 는, 본 발명에 관련된 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 이형시 하중을 평가하기 위한 평가용 금형으로 성형 후의 중형(中型)의 상태를 나타내는 평면 개략도이다.
도 3 은, 도 2 의 중형의 성형품 부근의 A 부의 단면 구조를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, (C) 무기 충전재, (D) 식 (1) 및 식 (2) 의 구조를 갖는 탄화수소 화합물, (E) 에스테르기를 갖는 탄화수소 화합물을 함유한다. 이로써, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성, 및 성형시의 이형성, 연속 성형성이 우수한 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 얻을 수 있다. 본 발명의 반도체 장치는, 상기 서술한 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 경화물로 반도체 소자가 밀봉되어 있는 것을 특징으로 한다. 이로써, 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 얻을 수 있다. 이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 대하여 설명한다. 본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서 사용되는 에폭시 수지 (A) 는, 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 이들의 예로는, 예를 들어 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 오르토크레졸 노볼락형 에폭시 수지를 비롯한 페놀, 크레졸, 자일레놀, 레조르신, 카테콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 페놀류 및/또는 α-나프톨, β-나프톨, 디하이드록시나프탈렌 등의 나프톨류와, 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 벤즈알데히드, 살리실알데히드 등의 알데히드기를 갖는 화합물을 산성 촉매하에서 축합 또는 공축합시켜 얻어지는 노볼락 수지를 에폭시화한 것, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 비스페놀 A/D 등의 디글리시딜에테르, 알킬 치환 또는 비치환의 비페놀의 디글리시딜에테르인 비페닐형 에폭시 수지, 페놀류 및/또는 나프톨류와 디메톡시파라자일렌 또는 비스(메톡시메틸)비페닐로부터 합성되는 페놀아르알킬 수지의 에폭시화물, 스틸벤형 에폭시 수지, 하이드로퀴논형 에폭시 수지, 프탈산, 다이머산 등의 다염기산과 에피클로르하이드린의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 디아미노디페닐메탄, 이소시아누르산 등의 폴리아민과 에피클로르하이드린의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜아민형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔과 페놀류의 공축합 수지의 에폭시화물인 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 나프탈렌 고리를 갖는 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 트리메틸올프로판형 에폭시 수지, 테르펜 변성 에폭시 수지, 올레핀 결합을 과아세트산 등의 과산으로 산화시켜 얻어지는 선형 지방족 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 및 이들 에폭시 수지를 실리콘, 아크릴로니트릴, 부타디엔, 이소프렌계 고무, 폴리아미드계 수지 등에 의해 변성한 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
그 중에서도, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성의 관점에서, 식 (3) 으로 나타내는 비페닐형 에폭시 수지, 식 (4) 로 나타내는 페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 및 식 (5) 로 나타내는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지가 바람직하다.
Figure 112012086339613-pct00005
(식 (3) 에 있어서, R1 ∼ R4 는, 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 3 의 정수이다)
Figure 112012086339613-pct00006
(식 (4) 에 있어서, R 은, 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 20 의 정수이다)
Figure 112012086339613-pct00007
(식 (5) 에 있어서, R5 ∼ R13 은, 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 3 의 정수이다)
식 (3) 중의 R1 ∼ R4 는, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, 이소부틸기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕실기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기 등의 탄소수 6 ∼ 10 의 아릴기, 및 벤질기, 페네틸기 등의 탄소수 6 ∼ 10 의 아르알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는데, 그 중에서도 수소 원자 또는 메틸기가 바람직하다. 식 (3) 으로 나타내는 비페닐형 에폭시 수지로는, 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)비페닐 또는 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라메틸비페닐을 주성분으로 하는 에폭시 수지, 에피클로르하이드린과 4,4'-비페놀 또는 4,4'-(3,3',5,5'-테트라메틸)비페놀을 반응시켜 얻어지는 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라메틸비페닐을 주성분으로 하는 에폭시 수지가 보다 바람직하고, 예를 들어, YX-4000K, YX-4000H (재팬 에폭시 레진 주식회사 제조 상품명) 등이 시판품으로서 입수 가능하다. 이 비페닐형 에폭시 수지를 사용하는 경우, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성이 향상된다. 그 배합량은, 그 성능을 발휘하기 위해서, 사용되는 에폭시 수지 전체량에 대하여 20 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 30 질량％ 이상이 보다 바람직하고, 50 질량％ 이상이 더욱 바람직하다.
식 (4) 중의 R 은, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, 이소부틸기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕실기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기 등의 탄소수 6 ∼ 10 의 아릴기, 및 벤질기, 페네틸기 등의 탄소수 6 ∼ 10 의 아르알킬기로 이루어지는 군에서 선택되고, 그 중에서도 수소 원자 또는 메틸기가 바람직하다. 식 (4) 로 나타내는 페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지로는, n = 0 성분을 주성분으로 하는 에폭시 수지가 보다 바람직하고, 예를 들어, NC2000 (닛폰 화약 주식회사 제조 상품명) 등이 시판품으로서 입수 가능하다. 이 페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지를 사용하는 경우, 가교점간 거리가 넓어지기 때문에, 경화물의 탄성률을 저감시킬 수 있다. 그 배합량은, 그 성능을 발휘하기 위해서, 사용되는 에폭시 수지 전체량에 대하여 10 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 20 질량％ 이상이 보다 바람직하다.
식 (5) 중의 R5 ∼ R13 은, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, 이소부틸기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕실기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기 등의 탄소수 6 ∼ 10 의 아릴기, 및 벤질기, 페네틸기 등의 탄소수 6 ∼ 10 의 아르알킬기로 이루어지는 군에서 선택되고, 그 중에서도 수소 원자 또는 메틸기가 바람직하다. 식 (5) 로 나타내는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지로는, n = 0 성분을 주성분으로 하는 에폭시 수지가 보다 바람직하고, 예를 들어, NC-3000L (닛폰 화약 주식회사 제조 상품명) 등이 시판품으로서 입수 가능하다. 이 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지를 사용하는 경우, 가교점간 거리가 넓어지기 때문에, 경화물의 탄성률을 저감시킬 수 있다. 그 배합량은, 그 성능을 발휘하기 위해서, 사용되는 에폭시 수지 전체량에 대하여 10 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 20 질량％ 이상이 보다 바람직하다.
식 (3) 으로 나타내는 비페닐형 에폭시 수지, 식 (4) 로 나타내는 페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 및 식 (5) 로 나타내는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지는, 각각 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 된다. 2 종 이상을 병용하는 경우에는, 그들의 배합량은, 사용되는 에폭시 수지 전체량에 대하여 합계로 50 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 70 질량％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에서 사용되는 (A) 성분의 에폭시 수지 전체의 배합 비율로는, 특별히 한정되지 않지만, 전체 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중에, 1 질량％ 이상, 15 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 2 질량％ 이상, 10 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. (A) 성분의 에폭시 수지 전체의 배합 비율이 상기 하한치 이상이면, 유동성의 저하 등을 일으킬 우려가 적다. (A) 성분의 에폭시 수지 전체의 배합 비율이 상기 상한치 이하이면, 내땜납성의 저하 등을 일으킬 우려가 적다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서 사용되는 경화제 (B) 는, 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 일반적으로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 그 예로는, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지를 비롯한 페놀, 크레졸, 레조르신, 카테콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 페닐페놀, 아미노페놀 등의 페놀류 및/또는 α-나프톨, β-나프톨, 디하이드록시나프탈렌 등의 나프톨류와 포름알데히드 등의 알데히드기를 갖는 화합물을 산성 촉매하에서 축합 또는 공축합시켜 얻어지는 수지, 페놀류 및/또는 나프톨류와 디메톡시파라자일렌 또는 비스(메톡시메틸)비페닐로부터 합성되는 페놀아르알킬 수지 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
그 중에서도, 유동성, 저흡습성의 관점에서, 식 (6) 으로 나타내는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지가 바람직하다.
Figure 112012086339613-pct00008
(여기서, R14 ∼ R22 는 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 10 의 정수이다)
식 (6) 중의 R14 ∼ R22 는 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 이소프로필기, 이소부틸기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕실기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기 등의 탄소수 6 ∼ 10 의 아릴기, 및 벤질기, 페네틸기 등의 탄소수 6 ∼ 10 의 아르알킬기 등의 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기로 이루어지는 군에서 선택되는데, 그 중에서도 수소 원자 및 메틸기가 바람직하다. 식 (6) 으로 나타내는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지로는, 예를 들어, R14 ∼ R22 가 모두 수소 원자인 화합물 등을 들 수 있고, 그 중에서도 용융 점도의 관점에서, n = 0 성분을 50 질량％ 이상 함유하는 축합체의 혼합물이 바람직하다. 이와 같은 화합물로는, MEH-7851SS (메이와 화성 주식회사 제조 상품명) 가 시판품으로서 입수 가능하다. 이 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬 수지를 사용하는 경우, 그 배합량은, 그 성능을 발휘하기 위해서, 사용되는 경화제 전체량에 대하여 50 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 70 질량％ 이상이 보다 바람직하다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에서 사용되는 경화제 (B) 의 배합 비율은, 특별히 한정되지 않지만, 전체 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중에, 0.5 질량％ 이상, 12 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 1 질량％ 이상, 9 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 경화제 (B) 의 배합 비율이 상기 하한치 이상이면, 유동성의 저하 등을 일으킬 우려가 적다. 경화제 (B) 의 배합 비율이 상기 상한치 이하이면, 내땜납성의 저하 등을 일으킬 우려가 적다.
(A) 성분의 에폭시 수지와 (B) 성분의 경화제의 당량비, 즉, 에폭시 수지 (A) 중의 에폭시기수/경화제 (B) 중의 수산기수의 비는, 특별히 제한은 없지만, 각각의 미반응분을 적게 억제하기 위해서 0.5 ∼ 2 의 범위로 설정되는 것이 바람직하고, 0.6 ∼ 1.5 의 범위로 설정되는 것이 보다 바람직하다. 또, 성형성, 내리플로우성이 우수한 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 얻기 위해서는 0.8 ∼ 1.2 의 범위로 설정되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서 사용되는 무기 충전재 (C) 는, 흡습성 저감, 선팽창 계수 저감, 열전도성 향상 및 강도 향상을 위해서 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 배합된다. 이 예로는, 용융 실리카, 결정 실리카, 알루미나, 규산칼슘, 탄산칼슘, 티탄산칼륨, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄, 질화붕소, 베릴리아, 지르코니아, 지르콘, 포스테라이트, 스테아타이트, 스피넬, 멀라이트, 티타니아 등의 분체, 또는 이들을 구형화한 비즈, 유리 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 난연 효과가 있는 무기 충전재로는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 붕산아연, 몰리브덴산아연 등을 들 수 있다. 이들 무기 충전재는 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 상기 무기 충전재 중에서, 선팽창 계수 저감의 관점에서는 용융 실리카가, 고열전도성의 관점에서는 알루미나가 바람직하고, 충전재 형상은 성형시의 유동성 및 금형 마모성의 면에서 구형이 바람직하다.
무기 충전재 (C) 의 배합량은, 성형성, 흡습성, 선팽창 계수의 저감 및 강도 향상의 관점에서, 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 대하여 80 질량％ 이상, 96 질량％ 이하의 범위가 바람직하고, 82 질량％ 이상, 92 질량％ 이하의 범위가 보다 바람직하고, 86 질량％ 이상, 90 질량％ 이하의 범위가 더욱 바람직하다. 하한치 미만에서는 신뢰성이 저하되는 경향이 있고, 상한치를 초과하면 성형성이 저하되는 경향이 있다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서 사용되는 (D) 성분의 식 (1) 및 식 (2) 의 구조를 갖는 탄화수소 화합물은, 이형성 향상을 위해서 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 배합된다. 이와 같은 탄화수소 화합물로는, 예를 들어 1-헥센, 2-헥센, 1,3-헥사디엔, 1-옥텐, 2-옥텐, 3-옥텐, 1,3-옥타디엔, 1-데센, 2-데센, 3-데센, 4-데센, 1,3-데카디엔, 1-옥타코센, 1-트리아콘텐, 1-헨트리아콘텐, 1-도트리아콘텐, 1-트리트리아콘텐, 1-테트라트리아콘텐, 1-펜타트리아콘텐, 1-헥사트리아콘텐, 1-테트라콘텐, 1-헨테트라콘텐, 1-도테트라콘텐, 1-트리테트라콘텐, 1-테트라테트라콘텐, 1-펜타콘텐, 1-헨펜타콘텐, 1-도펜타콘텐, 1-트리펜타콘텐, 1-펜타펜타콘텐, 1-헥사콘텐 등의 직사슬형 불포화 탄화수소 화합물, 3-메틸-1-트리아콘텐, 3,4-디메틸-트리아콘텐, 3-메틸-1-테트라콘텐, 3,4-디메틸-테트라콘텐 등의 분기형 불포화 탄화수소 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
Figure 112012086339613-pct00009
상기 불포화 탄화수소 중에서, 보존성, 화학적 안정성의 관점에서, 알켄이 바람직하고, 성형품 중에 보이드가 생기기 어려운 관점에서 탄소수 10 이상의 알켄이 보다 바람직하고, 이형성의 관점에서 탄소수 10 이상의 1-알켄이 더욱 바람직하고, 탄소수 28 이상의 1-알켄이 더욱더 바람직하고, 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄이 특히 바람직하다. 1-알켄의 탄소수가 상한치를 초과하면 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성이 불충분해질 우려가 있다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에서 사용되는 (D) 성분의 배합 비율은, 특별히 한정되지 않지만, (A) 성분의 에폭시 수지 100 질량부에 대하여, 0.01 질량부 이상, 0.1 질량부 이하가 바람직하고, 0.02 질량부 이상, 0.04 질량부 이하가 보다 바람직하다. 배합 비율이 상기 하한치 이상이면, 이형성을 향상시키는 효과가 얻어진다. 배합 비율이 상기 상한치 이하이면, 접착성의 저하 등을 일으킬 우려가 적다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서 사용되는 에스테르기를 갖는 탄화수소 화합물 (E) 는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물, 몬탄산에스테르 등을 들 수 있다. 이들 에스테르기를 갖는 탄화수소 화합물은 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 에스테르기를 갖는 탄화수소 화합물 (E) 는, 에폭시 수지 (A) 나 경화제 (B) 중에 (D) 성분을 분산시키는 효과가 높고, (D) 성분과 병용함으로써, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착력이나 이형성의 향상에 유효하다.
1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를 장사슬 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물의 합성에 사용되는 1-알켄 모노머로는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 1-옥타코센, 1-트리아콘텐, 1-헨트리아콘텐, 1-도트리아콘텐, 1-트리트리아콘텐, 1-테트라트리아콘텐, 1-펜타트리아콘텐, 1-헥사트리아콘텐, 1-테트라콘텐, 1-헨테트라콘텐, 1-도테트라콘텐, 1-트리테트라콘텐, 1-테트라테트라콘텐, 1-펜타콘텐, 1-헨펜타콘텐, 1-도펜타콘텐, 1-트리펜타콘텐, 1-펜타펜타콘텐, 1-헥사콘텐 등의 직사슬형 1-알켄, 3-메틸-1-트리아콘텐, 3,4-디메틸-트리아콘텐, 3-메틸-1-테트라콘텐, 3,4-디메틸-테트라콘텐 등의 분기형 1-알켄 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를 장사슬 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물의 합성에 사용되는 1-알켄 모노머의 탄소수는, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성의 관점에서 5 ∼ 60 이 바람직하고, 연속 성형성 (이형성) 의 관점에서 탄소수 28 ∼ 60 이 더욱 바람직하다.
1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를 장사슬 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물의 합성에 사용되는 장사슬 지방족 알코올로는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 데실알코올, 운데실알코올, 라우릴알코올, 트리데실알코올, 미리스틸알코올, 펜타데실알코올, 세틸알코올, 헵타데실알코올, 스테아릴알코올, 노나데실알코올, 에이코실알코올 등의 직사슬형 또는 분기형의 지방족 포화 알코올, 헥세놀, 2-헥센-1-올, 1-헥센-3-올, 펜테놀, 2-메틸-1-펜테놀 등의 직사슬형 또는 분기형의 지방족 불포화 알코올 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이들 중에서도, 이형 하중의 관점에서 탄소수 10 ∼ 25 의 직사슬형 알코올이 바람직하고, 연속 성형성의 관점에서 탄소수 15 ∼ 20 의 직사슬형 지방족 포화 알코올이 보다 바람직하다. 1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를 장사슬 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물의 합성에 사용되는 장사슬 지방족 알코올의 탄소수가 하한치 미만에서는, 연속 성형성 (이형성) 이 열등하고, 상한치를 초과하면 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성이 저하된다.
본 발명의 (E) 성분의 합성에 사용되는 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물은, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 식 (7) 로 나타내는 화합물, 식 (8) 로 나타내는 화합물 등을 들 수 있고, 시판품으로는, 1-옥타코센, 1-트리아콘텐, 1-테트라콘텐, 1-펜타콘텐, 1-헥사콘텐 등을 원료로서 사용한 다이아카르나 (등록 상표) 30 (미츠비시 화학 주식회사 제조 상품명) 이 입수 가능하다.
Figure 112012086339613-pct00010
식 (7) 및 (8) 중의 R 은, 탄소수 3 ∼ 58 의 지방족 탄화수소기를 나타내고, n 은 1 이상의 정수이다. m 은, 1-알켄과 무수 말레산의 공중합비를 나타내고, 특별히 제한은 없지만, 1-알켄을 X 몰, 무수 말레산을 Y 몰로 한 경우, X/Y, 즉, m 은 1/2 ∼ 10/1 이 바람직하고, 거의 등몰 정도인 1/1 전후가 보다 바람직하다.
1-알켄과 무수 말레산의 공중합물의 제조 방법으로는 특별히 제한은 없고, 원재료를 반응시키는 등의 일반적인 공중합 방법을 사용할 수 있다. 반응에는, 1-알켄과 무수 말레산이 용해 가능한 유기 용제 등을 사용해도 된다. 유기 용제로는 특별히 제한은 없지만, 톨루엔이 바람직하고, 방향족계 용제, 에테르계 용제, 할로겐계 용제 등도 사용할 수 있다. 반응 온도는, 사용하는 유기 용제의 종류에 따라서도 상이하지만, 반응성, 생산성의 관점에서, 50 ∼ 200 ℃ 로 하는 것이 바람직하고, 100 ∼ 150 ℃ 로 하는 것이 보다 바람직하다. 반응 시간은, 공중합물이 얻어지면 특별히 제한은 없지만, 생산성의 관점에서 1 ∼ 30 시간으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 ∼ 15 시간, 더욱 바람직하게는 4 ∼ 10 시간이다. 반응 종료 후, 필요에 따라 가열 감압하 등에서 미반응 성분, 용제 등을 제거할 수 있다. 그 조건은, 온도를 100 ∼ 220 ℃, 보다 바람직하게는 120 ∼ 180 ℃, 압력을 13.3×103 ㎩ 이하, 보다 바람직하게는 8×103 ㎩ 이하, 시간을 0.5 ∼ 10 시간으로 하는 것이 바람직하다. 또, 반응에는, 필요에 따라 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 이나 과산화벤조일 (BPO) 등의 라디칼 중합계 개시제를 첨가해도 된다.
1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 장사슬 지방족 알코올로 에스테르화하는 방법으로는 특별히 제한은 없고, 공중합물에 알코올을 부가 반응시키는 등의 일반적 수법을 들 수 있다. 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물과 알코올의 반응 몰비는 특별히 제한은 없고, 임의로 설정 가능하지만, 이 반응 몰비를 조정함으로써 친수성의 정도를 컨트롤하는 것이 가능하므로, 목적으로 하는 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 맞추어 적절히 설정하는 것이 바람직하다. 반응에는, 1-알켄과 무수 말레산이 용해 가능한 유기 용제 등을 사용해도 된다. 유기 용제로는 특별히 제한은 없지만, 톨루엔이 바람직하고, 방향족계 용제, 에테르계 용제, 할로겐계 용제 등도 사용할 수 있다. 반응 온도는, 사용하는 유기 용제의 종류에 따라서도 상이하지만, 반응성, 생산성의 관점에서, 50 ∼ 200 ℃ 로 하는 것이 바람직하고, 100 ∼ 150 ℃ 가 보다 바람직하다. 반응 시간은, 공중합물이 얻어지면 특별히 제한은 없지만, 생산성의 관점에서 1 ∼ 30 시간으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 ∼ 15 시간, 더욱 바람직하게는 4 ∼ 10 시간이다. 반응 종료 후, 필요에 따라, 가열 감압하 등에서 미반응 성분, 용제 등을 제거할 수 있다. 그 조건은, 온도를 100 ∼ 220 ℃, 보다 바람직하게는 120 ∼ 180 ℃, 압력을 13.3×103 ㎩ 이하, 보다 바람직하게는 8×103 ㎩ 이하, 시간을 0.5 ∼ 10 시간으로 하는 것이 바람직하다. 또, 반응에는, 필요에 따라 트리에틸아민, N,N-디메틸아미노피리딘 등의 아민계 촉매, 황산, 파라톨루엔술폰산 등의 산촉매 등의 반응 촉매를 첨가해도 된다.
1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 장사슬 지방족 알코올로 에스테르화한 화합물로는, 예를 들어, 하기의 식 (a) 또는 (b) 로 나타내는 디에스테르, 및 식 (c) ∼ (f) 로 나타내는 모노에스테르로부터 선택되는 1 종 이상을, 반복 단위로서 함유하는 화합물 등을 들 수 있다. 이와 같은 화합물은, 식 (g) 또는 (h) 로 나타내는 논에스테르를 추가로 함유하고 있어도 된다. 이와 같은 화합물로는, 그 주사슬 골격이, (1) (a) ∼ (f) 중 어느 1 종을 함유하고, (2) (a) ∼ (f) 중 어느 2 종 이상을 랜덤하게 함유하거나, 규칙적으로 함유하거나, 또는 블록상으로 함유하고, (3) (a) ∼ (f) 중 어느 1 종 또는 2 종 이상과, (g) 및/또는 (h) 를 랜덤하게 함유하거나, 규칙적으로 함유하거나, 또는 블록상으로 함유한다. 이와 같은 화합물은, 1 종 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 또, (4) (g) 및 (h) 를 랜덤하게 함유하거나, 규칙적으로 함유하거나, 또는 블록상으로 함유하는 화합물, 및/또는, (5) (g) 또는 (h) 중 어느 일방으로 구성되는 화합물을 함유하고 있어도 된다. 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 장사슬 지방족 알코올로 에스테르화한 화합물의 에스테르화율은, 이형성 및 접착성의 관점에서, 20 몰％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 장사슬 지방족 알코올로 에스테르화한 화합물로는 식 (c) ∼ (f) 로 나타내는 모노에스테르 중 어느 1 종 또는 2 종 이상을 합하여 20 몰％ 이상 함유하는 화합물이 바람직하고, 30 몰％ 이상 함유하는 화합물이 보다 바람직하다.
Figure 112012086339613-pct00011
식 (a) ∼ (h) 중의 R1 은 탄소수 3 ∼ 58 의 지방족 탄화수소기를 나타내고, R2 는 탄소수 10 ∼ 25 의 탄화수소기를 나타낸다. m 은, 1-알켄 (X) 와 무수 말레산 (Y) 의 공중합 몰비 X/Y 를 나타내고, 1/2 ∼ 10/1 이 바람직하고, 1/1 전후가 보다 바람직하다.
1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 장사슬 지방족 알코올로 에스테르화한 화합물의 수 평균 분자량은, 반복 단위가 1 이상이면 특별히 제한은 없고, 어느 분자량 영역에서도, (D) 성분과의 병용에 의해, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성과 이형성의 양립을 실현할 수 있지만, 바람직하게는 수 평균 분자량이 2000 ∼ 10000 이다.
1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 장사슬 지방족 알코올로 에스테르화한 화합물의 배합량은, 특별히 제한은 없지만, (A) 성분의 에폭시 수지 100 질량부에 대하여 0.5 질량부 이상, 10 질량부 이하가 바람직하고, 1 질량부 이상, 5 질량부 이하가 보다 바람직하다. 배합량이 상기 하한치 미만에서는 이형성이 저하되는 경향이 있고, 상기 상한치를 초과하면, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성이 불충분해지는 경향이 있다.
몬탄산에스테르로는, 예를 들어 몬탄산에스테르 왁스, 몬탄산에스테르 왁스의 부분 비누화물 등을 들 수 있다. 몬탄산에스테르는, 공업적으로는, 몬탄산과, 에틸렌글리콜, 부틸렌글리콜 등의 디올 화합물, 혹은 글리세린 등의 트리올 화합물 등을 탈수 축합 반응시킨 몬탄산에스테르화물, 또한 이것과 칼슘 등으로 비누화한 것의 혼합물 등이 시판되고 있다. 이들 중에서는, 산화구리에 대한 접착성의 관점에서, 에틸렌글리콜디몬탄산에스테르, 글리세린트리몬탄산에스테르가 바람직하다. 이와 같은 화합물로는, 리코왁스 (등록 상표) E, 리코르브 (등록 상표) WE4 (모두, 쿠라리안트 재팬 주식회사 제조 상품명) 가 시판품으로서 입수 가능하다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중의 (D) 성분과 (E) 성분의 합계의 배합량은, 특별히 제한은 없지만, (A) 성분의 에폭시 수지 100 질량부에 대하여 0.5 질량부 이상, 10 질량부 이하가 바람직하고, 1 질량부 이상, 5 질량부 이하가 보다 바람직하다. 배합량이 하한치 미만에서는 이형성이 저하되는 경향이 있고, 상한치를 초과하면, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성이 불충분해지는 경향이 있다.
(D) 성분과 (E) 성분의 배합 비율은 1 : 4 ∼ 1 : 20 이 바람직하다. 상기 범위보다 (D) 성분 배합량이 많으면, (D) 성분이 에폭시 수지 조성물 중에, 다 분산되지 않아, 패키지 표면의 오염이 심해지고, 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성도 저하되는 경향이 있다. 상기 범위보다 (D) 성분 배합량이 적으면 연속 성형성이 나빠지는 경향이 있다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 있어서, 추가로 경화 촉진제를 함유해도 된다. 경화 촉진제는, 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 일반적으로 사용되고 있는 것으로 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7,1,5-디아자비시클로(4,3,0)노넨, 5,6-디부틸아미노-1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7 등의 시클로아미딘 화합물 및, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀 등의 3 급 아민 화합물 및 이들의 유도체, 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물 및 이들의 유도체, 트리부틸포스핀, 메틸디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리스(4-메틸페닐)포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀 등의 유기 포스핀, 및 이들의 유기 포스핀에 1,4-벤조퀴논, 2,5-톨루퀴논, 1,4-나프토퀴논, 2,3-디메틸벤조퀴논, 2,6-디메틸벤조퀴논, 2,3-디메톡시-5-메틸-1,4-벤조퀴논, 2,3-디메톡시-1,4-벤조퀴논, 페닐-1,4-벤조퀴논 등의 퀴논 화합물, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 페놀 수지 등의 π 결합을 갖는 화합물을 부가하여 이루어지는 분자 내 분극을 갖는 화합물 등의 유기 인 화합물, 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀테트라페닐보레이트 등의 테트라페닐붕소염 및 이들의 유도체 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 그 중에서도 성형성의 관점에서, 유기 인 화합물이 바람직하고, 유기 포스핀 및 유기 포스핀과 퀴논 화합물의 부가물이 보다 바람직하고, 트리페닐포스핀, 및 트리페닐포스핀, 트리스(4-메틸페닐)포스핀, 트리스(4-메톡시페닐)포스핀 등의 제 3 포스핀과 p-벤조퀴논, 1,4-나프토퀴논 등의 퀴논 화합물의 부가물이 더욱 바람직하다.
경화 촉진제의 배합량은, 경화 촉진 효과가 달성되는 양이면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 에폭시 수지 (A) 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 이상, 10 질량부 이하가 바람직하고, 1 질량부 이상, 5 질량부 이하가 보다 바람직하다. 배합량이 하한치 미만에서는 단시간에서의 경화성이 열등한 경향이 있고, 배합량이 상한치를 초과하면 경화 속도가 지나치게 빨라 미충전 등에 의해 양호한 성형품을 얻는 것이 곤란해지는 경향이 있다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에는, 내땜납 스트레스성과 유동성이 양호한 에폭시 수지 조성물을 얻을 목적으로, 실록산 부가 중합체를 첨가할 수 있다. 실록산 부가 중합체로는 특별히 제한은 없고, 종래 공지된 것을 사용할 수 있지만, 예를 들어, 디메틸실록산의 메틸 치환기의 일부를, 알킬기, 에폭시기, 카르복실기, 및 아미노기 등의 치환기로 치환한 변성 실리콘 오일 등을 들 수 있다.
실록산 부가 중합체 변성물은 1 종 또는 2 종 이상 혼합하여, 에폭시 수지 조성물 전체에 대하여 0.1 질량％ 이상, 2 질량％ 이하의 비율로 사용할 수 있다. 배합량이 상한치를 초과하는 경우에는, 표면 오염이 발생하기 쉽고, 레진 블리드가 길어질 우려가 있고, 배합량이 하한치 미만인 경우에는, 충분한 저탄성률, 이형제의 분산성을 얻을 수 없게 된다는 문제점이 있다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에는, IC 등의 반도체 소자의 내습성, 고온 방치 특성을 향상시키는 관점에서, 음이온 교환체를 첨가할 수도 있다. 음이온 교환체로는 특별히 제한은 없고, 종래 공지된 것을 사용할 수 있지만, 예를 들어, 하이드로탈사이트나, 안티몬, 비스무트, 지르코늄, 티탄, 주석, 마그네슘, 알루미늄으로부터 선택되는 원소의 함수 산화물 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 하기 일반식 (9) 로 나타내는 하이드로탈사이트 및 비스무트의 함수 산화물이 바람직하다.
Mg1 - XAlX(OH)2(CO3)X/2·mH2O (9)
(일반식 (9) 에 있어서, 0 ＜ X ≤ 0.5, m 은 양의 정수)
음이온 교환체의 배합량은, 할로겐 이온 등의 이온성 불순물을 포착할 수 있는 충분한 양이면 특별히 제한은 없지만, 에폭시 수지 (A) 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 이상, 30 질량부 이하가 바람직하고, 1 질량부 이상, 10 질량부 이하가 보다 바람직하고, 2 질량부 이상, 5 질량부 이하가 더욱 바람직하다. 배합량이 하한치 미만에서는 이온성 불순물의 포착이 불충분해지는 경향이 있고, 상한치를 초과한 경우 그것 이하에 비해 효과에 큰 차이가 없기 때문에 경제적으로 불리하다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에는, 수지 성분과 무기 충전재의 접착성을 높이기 위해서, 필요에 따라, 에폭시실란, 메르캅토실란, 아미노실란, 알킬실란, 우레이도실란, 비닐실란 등의 각종 실란계 화합물, 티탄계 화합물, 알루미늄킬레이트류, 알루미늄/지르코늄계 화합물 등의 공지된 커플링제를 첨가할 수 있다. 이들을 예시하면, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필메틸디메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아닐리노프로필트리메톡시실란, γ-아닐리노프로필메틸디메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-(β-아미노에틸)아미노프로필디메톡시메틸실란, N-(트리메톡시실릴프로필)에틸렌디아민, N-(디메톡시메틸실릴이소프로필)에틸렌디아민, N-β-(N-비닐벤질아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실란, 비닐트리메톡시실란 등의 실란계 커플링제, 이소프로필트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸파이로포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)티타네이트, 테트라옥틸비스(디트리데실포스파이트)티타네이트, 테트라(2,2-디알릴옥시메틸-1-부틸)비스(디트리데실)포스파이트티타네이트, 비스(디옥틸파이로포스페이트)옥시아세테이트티타네이트, 비스(디옥틸파이로포스페이트)에틸렌티타네이트, 이소프로필트리옥타노일티타네이트, 이소프로필디메타크릴이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리도데실벤젠술포닐티타네이트, 이소프로필이소스테아로일디아크릴티타네이트, 이소프로필트리(디옥틸포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리쿠밀페닐티타네이트, 테트라이소프로필비스(디옥틸포스파이트)티타네이트 등의 티타네이트계 커플링제 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
커플링제의 배합량은, 무기 충전재 (C) 100 질량부에 대하여 0.05 질량부 이상, 5 질량부 이하인 것이 바람직하고, 0.1 질량부 이상, 2.5 질량부 이하인 것이 보다 바람직하다. 하한치 미만에서는 내습성이 저하되는 경향이 있고, 상한치를 초과하면 패키지의 성형성이 저하되는 경향이 있다.
또한, 본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에는, 그 밖의 첨가제로서 브롬화에폭시 수지, 삼산화안티몬, 사산화안티몬, 오산화안티몬 등의 할로겐 원자, 안티몬 원자, 질소 원자 또는 인 원자를 함유하는 공지된 유기 또는 무기의 화합물, 금속 수산화물 등의 난연제, 카본 블랙, 유기 염료, 유기 안료, 산화티탄, 연단, 벵갈라 등의 착색제, 이미다졸, 트리아졸, 테트라졸, 트리아진 등 및 이들의 유도체, 안트라닐산, 갈산, 말론산, 말산, 말레산, 아미노페놀, 퀴놀린 등 및 이들의 유도체, 지방족 산아미드 화합물, 디티오카르바민산염, 티아디아졸 유도체 등의 접착 촉진제 등을 필요에 따라 배합할 수 있다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은, 각종 원재료를 균일하게 분산 혼합할 수 있으면, 어떠한 수법을 사용해도 조제할 수 있지만, 일반적인 수법으로서, 소정의 배합량의 원재료를 믹서 등에 의해 충분히 혼합한 후, 믹싱 롤, 니더, 압출기 등에 의해 용융 혼련한 후, 냉각, 분쇄하는 방법을 들 수 있다. 성형 조건에 맞는 치수 및 질량으로 태블릿화하면 사용하기 쉽다.
또, 본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은, 각종 유기 용제에 녹여 액상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로서 사용할 수도 있고, 이 액상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 판 또는 필름 상에 얇게 도포하고, 수지의 경화 반응이 과도하게 진행되지 않는 조건에서 유기 용제를 비산시킴으로써 얻어지는 시트 혹은 필름상의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로서 사용할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 반도체 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 반도체 장치는, 본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 의해 반도체 소자를 밀봉함으로써 얻어진다. 이와 같은 반도체 장치로는, 구리 리드 프레임의 지지 부재에, 반도체 칩, 트랜지스터, 다이오드, 사이리스터 등의 능동 소자, 콘덴서, 저항체, 코일 등의 수동 소자 등의 소자를 탑재하고, 필요한 부분을 본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉한 반도체 장치 등을 들 수 있다. 또, 이와 같은 반도체 장치로는, 예를 들어, 구리 리드 프레임 상에 반도체 소자를 고정시키고, 본딩 패드 등의 소자의 단자부와 리드부를 와이어 본딩이나 범프로 접속한 후, 본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 트랜스퍼 성형 등에 의해 밀봉하여 이루어지는, DIP (Dual Inline ㎩ckage), PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), QFP (Quad Flat ㎩ckage), SOP (Small Outline ㎩ckage), SOJ (Small Outlaine J-lead package), TSOP (Thin Small Outline ㎩ckage), TQFP (Thin Quad Flat ㎩ckage) 등의 일반적인 수지 밀봉형 IC 를 들 수 있다. 또, MCP (Multi Chip Stacked ㎩ckage) 등의 반도체 칩이 다단으로 적층된 반도체 패키지도 들 수 있다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용한 반도체 장치의 일례에 대하여, 단면 구조를 나타낸 도면이다. 도 1 에 있어서, 다이 패드 (3) 상에, 다이 본드재 경화체 (2) 를 개재하여 반도체 소자 (1) 가 2 단으로 적층되어 고정되어 있다. 반도체 소자 (1) 의 전극 패드와 리드 프레임 (5) 사이는 금선 (4) 에 의해 접속되어 있다. 반도체 소자 (1) 는, 밀봉용 수지 조성물의 경화체 (6) 에 의해 밀봉되어 있다.
본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 소자를 밀봉하는 방법으로는, 저압 트랜스퍼 성형법이 가장 일반적이지만, 인젝션 성형법, 압축 성형법 등을 사용해도 된다. 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 상온에서 액상 또는 페이스트상인 경우에는, 디스펜스 방식, 주형 방식, 인쇄 방식 등을 들 수 있다.
또, 소자를 직접 수지 밀봉하는 일반적인 밀봉 방법뿐만 아니라, 소자에 직접 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물이 접촉하지 않는 형태인 중공 패키지의 방식도 있고, 중공 패키지용의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로서도 바람직하게 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어 상세하게 설명하지만, 본 발명은 전혀 이것들에 한정되지 않는다.
합성예 1 : 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 18 의 알코올로 에스테르화한 화합물 (E) 의 합성
1-옥타코센, 1-트리아콘텐, 1-테트라콘텐, 1-펜타콘텐, 1-헥사콘텐 등의 혼합물과 무수 말레산의 공중합물 (미츠비시 화학 주식회사 제조 상품명 다이아카르나 (등록 상표) 30) 300 g 및 스테아릴알코올 140 g 을 톨루엔 500 ㎖ 에 용해시켜 110 ℃ 에서 8 시간 반응시킨 후, 160 ℃ 까지 단계적으로 승온시키면서 톨루엔을 제거하고, 감압하 160 ℃ 에서 6 시간 반응을 실시함으로써 미반응 성분을 제거하여, 목적으로 하는 모노에스테르화율 100 몰％ 의 화합물 1,489 g 을 얻었다. 분자량은, 테트라하이드로푸란을 용리액으로 하여, 폴리스티렌 환산의 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정한 결과, 수 평균 분자량 (Mn) = 4100, 분자량 분포 (Mw/Mn) = 3.52 이고, 미반응의 스테아릴알코올 잔류량은 화합물 1 전체의 1 ％ 이하였다.
합성예 2 : 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 10 의 알코올로 에스테르화한 화합물 (E) 의 합성
스테아릴알코올 대신에 1-데칸올 (토쿄 화성 제조) 82 g 을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1 에 기재된 방법에 의해, 모노에스테르화율 100 몰％ 의 화합물 2,378 g 을 얻었다. 분자량은, 테트라하이드로푸란을 용리액으로 하여, 폴리스티렌 환산의 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정한 결과, 수 평균 분자량 (Mn) = 3700, 분자량 분포 (Mw/Mn) = 3.71 이고, 미반응의 1-데칸올 잔류량은 화합물 2 전체의 1 ％ 이하였다.
합성예 3 : 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 22 의 알코올로 에스테르화한 화합물 (E) 의 합성
스테아릴알코올 대신에 베헤닐알코올 (카오 주식회사 제조 상품명 카르코르 220-80) 170 g 을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1 에 기재된 방법에 의해, 모노에스테르화율 100 몰％ 의 화합물 3,458 g 을 얻었다. 분자량은, 테트라하이드로푸란을 용리액으로 하여, 폴리스티렌 환산의 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정한 결과, 수 평균 분자량 (Mn) = 4400, 분자량 분포 (Mw/Mn) = 3.55 이고, 미반응의 베헤닐알코올 잔류량은 화합물 3 전체의 1 ％ 이하였다.
합성예 4 : 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 8 의 알코올로 에스테르화한 화합물 (E) 의 합성
스테아릴알코올 대신에 1-옥탄올 (토쿄 화성 제조) 68 g 을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1 에 기재된 방법에 의해, 모노에스테르화율 100 몰％ 의 화합물 4,340 g 을 얻었다. 분자량은, 테트라하이드로푸란을 용리액으로 하여, 폴리스티렌 환산의 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정한 결과, 수 평균 분자량 (Mn) = 3700, 분자량 분포 (Mw/Mn) = 3.80 이고, 미반응의 1-옥탄올 잔류량은 화합물 4 전체의 1 ％ 이하였다.
합성예 5 : 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 28 의 알코올로 에스테르화한 화합물 (E) 의 합성
스테아릴알코올 대신에 옥타코사놀 (주식회사 소재 기능 연구소 제조 상품명 폴리코사놀 (쌀겨 유래)), 214 g 을 첨가한 것을 제외하고는 합성예 1 에 기재된 방법에 의해, 모노에스테르화율 100 몰％ 의 화합물 5,506 g 을 얻었다. 분자량은, 테트라하이드로푸란을 용리액으로 하여, 폴리스티렌 환산의 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정한 결과, 수 평균 분자량 (Mn) = 4800, 분자량 분포 (Mw/Mn) = 3.91 이고, 미반응의 옥타코사놀 잔류량은 화합물 5 전체의 1 ％ 이하였다.
합성예 6 : 탄소수 20 ∼ 24 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 18 의 알코올로 에스테르화한 화합물의 합성
1-에이코센, 1-도코센, 1-테트라코센의 혼합물 (이데미츠 흥산 주식회사 제조 상품명 리니아렌 2024) 180 g 과, 무수 말레산 58 g 을 톨루엔 500 ㎖ 에 용해시키고, 110 ℃ 에서 가열하면서 20 분마다 BPO 0.16 g 을 3 회로 나누어 첨가하였다. BPO 를 첨가 종료 후, 반응 용액을 다시 7 시간 110 ℃ 에서 가열하였다. 이 공중합물의 톨루엔 용액에 스테아릴알코올 162 g 을 첨가하여 110 ℃ 에서 8 시간 반응시킨 후, 160 ℃ 까지 단계적으로 승온시키면서 톨루엔을 제거하고, 감압하 160 ℃ 에서 6 시간 반응을 실시함으로써 미반응 성분을 제거하여, 목적으로 하는 모노에스테르화율 100 몰％ 의 화합물 6,380 g 을 얻었다. 분자량은, 테트라하이드로푸란을 용리액으로 하여, 폴리스티렌 환산의 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정한 결과, 수 평균 분자량 (Mn) = 9800, 분자량 분포 (Mw/Mn) = 2.63 이고, 미반응의 스테아릴알코올 잔류량은 화합물 6 전체의 1 ％ 이하였다.
실시예 1 ∼ 14 및 비교예 1 ∼ 8 에서 사용한 성분에 대하여 이하에 나타낸다.
에폭시 수지 (A) :
에폭시 수지 1 : 에폭시 당량 185, 융점 108 ℃ 의 비페닐형 에폭시 수지 (재팬 에폭시 주식회사 제조 상품명 에피코트 YX-4000K)
에폭시 수지 2 : 에폭시 당량 237, 연화점 52 ℃ 의 페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지 (닛폰 화약 제조 상품명 NC2000)
에폭시 수지 3 : 에폭시 당량 273, 연화점 52 ℃ 의 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지 (닛폰 화약 제조 상품명 NC-3000L)
에폭시 수지 4 : 에폭시 당량 220, 연화점 52 ℃ 의 오르토크레졸 노볼락형 에폭시 수지 (닛폰 화약 제조 상품명 EOCN-104S)
경화제 (B) :
페놀 수지 1 : 수산기 당량 199, 연화점 64 ℃ 의 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 페놀 수지 (메이와 화성 주식회사 제조 상품명 MEH-7851SS)
무기 충전재 (C) :
무기 충전재 1 : 평균 입경 10.8 ㎛, 비표면적 5.1 ㎡/g 의 구상 용융 실리카
식 (1) 및 식 (2) 의 구조를 갖는 탄화수소 화합물 (D) :
1-알켄 (C28 ∼ 60) : Chevron Phillips Chemical Company 제조 상품명 Alpha Olefin C30＋
1-알켄 (C20 ∼ 24) : 이데미츠 흥산 제조 상품명 리니아렌 2024
1-알켄 (C10) : 토쿄 화성 제조 상품명 1-데센
에스테르기를 갖는 탄화수소 화합물 (E) :
합성예 1 에서 얻어진 화합물 1
합성예 2 에서 얻어진 화합물 2
합성예 3 에서 얻어진 화합물 3
합성예 4 에서 얻어진 화합물 4
합성예 5 에서 얻어진 화합물 5
합성예 6 에서 얻어진 화합물 6
몬탄산계 왁스 : 쿠라리안트사 제조 상품명 리코왁스 E
그 밖의 이형제 :
산화폴리에틸렌 왁스 : 쿠라리안트사 제조 상품명 PED191
그 밖의 첨가제 :
경화 촉진제 1 : 트리페닐포스핀과 p-벤조퀴논의 부가물
커플링제 1 : γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 (칫소 제조 상품명 S510=GPS-M)
착색제 1 : 카본 블랙 (미츠비시 화학 주식회사 제조 상품명 카본 ＃5)
상기 성분을 각각 표 1 및 표 2 에 나타내는 질량부로 배합하고, 혼련 온도 100 ℃, 혼련 시간 30 분의 조건으로 2 축 혼련하고 냉각 후 분쇄하여, 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제작하였다.
제작한 실시예 및 비교예의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을, 다음의 각 시험에 의해 평가하였다. 평가 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.
(1) 산화구리와의 접착 강도 :
산화구리 기재와 태블릿화한 에폭시 수지 조성물을 175 ℃, 6.9 ㎫, 2 분의 조건으로 일체 성형하고, 산화구리 기재 (직경 3.6 ㎜, 두께 0.5 ㎜) 상에 원뿔대상의 성형품 (상직경 3 ㎜ × 하직경 3.6 ㎜ × 두께 3 ㎜, 산화구리 기재와 수지 경화물의 접촉 면적 10 ㎟) 을 얻은 후, 얻어진 각 성형품의 기재를 고정시키고, 에폭시 수지 조성물의 경화 부위를 가로 방향에서 누르고, 그 토크 (N) 를 측정하였다. 본 평가는, 반도체에 있어서의 내땜납 리플로우성과 어느 정도의 상관을 갖는 것이고, 판정 결과로서, 14 N 이상을 ◎, 12 N 이상 14 N 미만을 ○, 12 N 미만을 × 로 하였다.
(2) 이형 하중 :
이형시 하중 평가용 금형은, 트랜스퍼 성형형으로서 상형, 중형, 하형으로 이루어진다. 도 2 에 성형 후의 중형의 평면 개략도를 나타냈다. 성형 후에 중형에 부착하는 성형품의 형상은, 직경 14.0 ㎜, 높이 1.5 ㎜ 두께이다. 도 2 에 있어서, 11 은 중형을 나타내고, 12 는 컬을 나타내고, 13 은 러너를 나타낸다. 14 는 성형품을 나타내고, 15 는 에어 벤트를 나타낸다. 16 은 손잡이를 나타낸다. 또한 도 2 의 중형의 성형품의 A 부의 단면 구조를 도 3 에 나타낸다. 17 은 푸시 풀 게이지 삽입용 구멍을 나타낸다.
상기 이형시 하중 평가용 금형을 사용하여 금형 온도 175 ℃, 주입 압력 6.9 ㎫, 경화 시간 1 분으로 평가용 재료를 트랜스퍼 성형하고, 성형 후에 중형 (11) 에 부착한 원형의 성형품 (14) 에, 중형의 상부의 구멍 (17) 으로부터 푸시 풀 게이지를 대고 (도 3 참조), 성형품을 돌출시켰을 때에 가해지는 하중을 측정하였다. 계속해서 평가용 재료를 20 샷 성형한 후 절반인 10 샷의 성형품에 대하여 측정을 실시하고, 그 평균치를 이형 하중으로서 나타냈다. 평가는, 양산 성형에서의 안정 생산성과 어느 정도의 상관을 갖는 것이고, 판정 결과로서, 12 N 이하를 ◎, 12 N 초과, 15 N 이하를 ○, 15 N 초과를 × 로 하였다.
(3) 연속 성형성 (몰드 오염, 패키지 오염 및 에어 벤트 블록) :
저압 트랜스퍼 자동 성형기 (다이이치 정공 (주) 제조, GP-ELF) 를 사용하여, 금형 온도 175 ℃, 주입 압력 9.8 ㎫, 경화 시간 70 초로, 80 핀 쿼드 플랫 패키지 (80pQFP；Cu 제 리드 프레임, 패키지 외치수 : 14 ㎜ × 20 ㎜ × 2 ㎜ 두께, 패드 사이즈 : 6.5 ㎜ × 6.5 ㎜, 칩 사이즈 6.0 ㎜ × 6.0 ㎜ × 0.35 ㎜ 두께) 를, 연속으로 400 샷까지 밀봉 성형하였다.
몰드 오염에 대해서는, 400 샷 성형 후의 금형을 관찰하고, 게이트구로부터의 오염 확산 상태의 정도로부터, 다음의 5 단계로 평가하였다. 바람직한 순서는, A, B, C···의 순이지만, C 랭크 이상이면 실용 가능 범위이다.
A : 오염 없음
B : 오염의 확산이 캐비티 표면의 20 면적％ 이하
C : 오염의 확산이 캐비티 표면의 20 면적％ 초과 ∼ 40 면적％ 이하
D : 오염의 확산이 캐비티 표면의 40 면적％ 초과 ∼ 60 면적％ 이하
E : 오염의 확산이 캐비티 표면의 60 면적％ 초과
패키지 오염에 대해서는, 400 샷째의 패키지를 관찰하고, 게이트구로부터의 오염 확산 상태의 정도로부터, 다음의 5 단계로 평가하였다. 바람직한 순서는, A, B, C···의 순이지만, C 랭크 이상이면 실용 가능 범위이다.
A : 오염 없음
B : 오염의 확산이 패키지 표면의 20 면적％ 이하
C : 오염의 확산이 패키지 표면의 20 면적％ 초과 ∼ 40 면적％ 이하
D : 오염의 확산이 패키지 표면의 40 면적％ 초과 ∼ 60 면적％ 이하
E : 오염의 확산이 패키지 표면의 60 면적％ 초과
실시예 1 ∼ 14 에 대해서는, 에어 벤트 블록의 평가도 실시하였다. 에어 벤트 블록의 평가는, 50 샷마다 금형을 육안으로 관찰함으로써, 에어 벤트 블록 (에어 벤트 (폭 0.5 ㎜, 두께 50 ㎛) 부에 수지 경화물이 고착되어 에어 벤트를 막은 상태) 의 유무를 확인하고, 다음의 4 단계로 평가하였다. 바람직한 순서는, A, B, C···의 순이지만, C 랭크 이상이면 실용 가능 범위이다. 평가 결과를 하기에 나타냈다.
A : 400 샷까지 문제 없음
B : 300 샷까지 에어 벤트 블록 발생
C : 200 샷까지 에어 벤트 블록 발생
D : 100 샷까지 에어 벤트 블록 발생
평가 결과가 A 랭크였던 것 : 실시예 1, 2, 10
평가 결과가 B 랭크였던 것 : 실시예 3, 6, 7, 8, 9, 12
평가 결과가 C 랭크였던 것 : 실시예 4, 5, 11, 13, 14
평가 결과가 D 랭크였던 것 : 없음
(4) 내땜납성 시험
저압 트랜스퍼 성형기 (다이이치 정공 (주) 제조, GP-ELF) 를 사용하여, 산화 상태를 재현하기 위해서, 반도체 소자 (실리콘 칩) 가 탑재된 리드 프레임 등을 180 ℃ 의 금형 상에 세트 후, 2 분간 예열하고, 금형 온도 180 ℃, 주입 압력 7.4 ㎫, 경화 시간 120 초간의 조건으로, 에폭시 수지 조성물을 주입하여 반도체 소자 (실리콘 칩) 가 탑재된 리드 프레임 등을 밀봉 성형하고, 80pQFP (Cu 제 리드 프레임, 사이즈는 14 × 20 ㎜ × 두께 2.00 ㎜, 반도체 소자는 7 × 7 ㎜ × 두께 0.35 ㎜, 반도체 소자와 리드 프레임의 이너 리드부는 25 ㎛ 직경의 금선으로 본딩되어 있다) 인 반도체 장치를 제작하였다. 포스트 큐어로서 175 ℃ 에서 4 시간 가열 처리한 반도체 장치 6 개를, 60 ℃, 상대 습도 60 ％ 로 120 시간 가습 처리한 후, IR 리플로우 처리 (260 ℃, JEDEC·Level 3 조건에 따른다) 를 실시하였다. 이들 반도체 장치 내부의 박리 및 크랙의 유무를 초음파 탐상 장치 (히타치 건기 파인테크 제조, mi-scope10) 로 관찰하여, 박리 또는 크랙의 어느 일방이라도 발생한 것을 불량으로 하였다. n = 6 중의 불량 반도체 장치의 개수를 표시하였다. 불량 개수가 1 이하이면 실용 가능 범위이다.
Figure 112012086339613-pct00012
Figure 112012086339613-pct00013
실시예 1 ∼ 14 는, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, (C) 무기 충전재, (D) 식 (1) 및 식 (2) 의 구조를 갖는 탄화수소 화합물 및 (E) 에스테르기를 갖는 탄화수소 화합물을 함유하는 것이고, (A) 성분의 배합량, (D) 성분의 종류와 배합량, (E) 성분의 종류와 배합량을 바꾼 것을 포함하는 것이지만, 모두, 산화구리와의 접착 강도가 높고, 산화가 진행된 리드 프레임을 사용한, 가습 처리 후의 IR 리플로우 처리에 의한 내땜납성이 우수한 결과가 얻어졌다. 또, 실시예 1 ∼ 14 는 모두, 이형 하중이 낮으며, 또한 반도체 소자 등을 밀봉 성형하였을 때의 연속 성형성 (몰드 오염, 패키지 오염 및 에어 벤트 블록) 도 우수한 결과가 얻어졌다.
그 중에서도, (A) 성분으로서 일반식 (3) 으로 나타내는 비페닐형 에폭시 수지인 에폭시 수지 1, 일반식 (4) 로 나타내는 페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지인 에폭시 수지 2, 및 일반식 (5) 로 나타내는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지인 에폭시 수지 3 의 적어도 1 종 이상을 50 질량％ 이상 사용하고, (D) 성분으로서 탄소수가 28 ∼ 60 인 1-알켄을 사용하고, (E) 성분으로서 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 18 의 알코올로 에스테르화한 화합물 1 또는 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 10 의 알코올로 에스테르화한 화합물 2 를 사용한 실시예 1 ∼ 3, 6, 7, 9 가, 산화구리에 대한 접착 강도, 내땜납성과, 이형성 (이형 하중), 연속 성형성 (몰드 오염, 패키지 오염 및 에어 벤트 블록) 의 밸런스가 우수한 결과가 얻어졌다.
(D) 성분으로서 탄소수가 20 ∼ 24 또는 10 인 1-알켄을 사용한 실시예 4, 5 는, 산화구리에 대한 접착 강도, 내땜납성과, 연속 성형성의 몰드 오염, 패키지 오염은 양호했지만, 이형 하중이 약간 높게 되는 경향이 있고, 연속 성형성의 에어 벤트 블록이 약간 열등한 결과가 되었다.
(A) 성분으로서 오르토크레졸 노볼락형 에폭시 수지인 에폭시 수지 4 를 54.4 질량％ 사용한 실시예 8 은, 이형성 (이형 하중), 연속 성형성 (몰드 오염, 패키지 오염 및 에어 벤트 블록) 은 양호했지만, 산화구리에 대한 접착 강도가 약간 낮게 되는 경향이 있고, 내땜납성이 약간 열등한 결과가 되었다.
(E) 성분으로서 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 22 의 알코올로 에스테르화한 화합물 3 을 사용한 실시예 10 은, 이형성 (이형 하중), 연속 성형성 (몰드 오염, 패키지 오염 및 에어 벤트 블록) 은 양호했지만, 산화구리에 대한 접착 강도가 약간 낮게 되는 경향이 있고, 내땜납성이 약간 열등한 결과가 되었다.
(E) 성분으로서 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 8 의 알코올로 에스테르화한 화합물 4 를 사용한 실시예 11 은, 산화구리에 대한 접착 강도, 내땜납성과, 연속 성형성의 몰드 오염, 패키지 오염은 양호했지만, 이형 하중이 약간 높게 되는 경향이 있고, 연속 성형성의 에어 벤트 블록이 약간 열등한 결과가 되었다.
(E) 성분으로서 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 28 의 알코올로 에스테르화한 화합물 5 를 사용한 실시예 12 는, 이형성 (이형 하중), 연속 성형성의 에어 벤트 블록은 양호했지만, 산화구리에 대한 접착 강도가 약간 낮게 되는 경향이 있고, 내땜납성이 약간 열등한 결과가 되었다. 또, 연속 성형성의 몰드 오염, 패키지 오염도 약간 열등한 결과가 되었다.
(E) 성분으로서 탄소수 20 ∼ 24 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합물을 탄소수 18 의 알코올로 에스테르화한 화합물 6 을 사용한 실시예 13 은, 산화구리에 대한 접착 강도, 내땜납성은 양호했지만, 이형 하중이 약간 높고, 연속 성형성의 에어 벤트 블록이 약간 열등한 결과가 되었다. 또, 연속 성형성의 몰드 오염, 패키지 오염도 약간 열등한 결과가 되었다.
(E) 성분으로서 몬탄산에스테르 왁스를 사용한 실시예 14 는, 산화구리에 대한 접착 강도, 내땜납성과, 연속 성형성의 몰드 오염, 패키지 오염은 양호했지만, 이형 하중이 약간 높게 되는 경향이 있고, 연속 성형성의 에어 벤트 블록이 약간 열등한 결과가 되었다.
한편, (E) 성분을 함유하지 않는 비교예 1 ∼ 3 은, 산화구리에 대한 접착 강도가 현저하게 낮고, 산화가 진행된 리드 프레임을 사용한, 가습 처리 후의 IR 리플로우 처리에 의한 내땜납성이 현저하게 열등한 결과가 되었다. 또, 연속 성형성의 몰드 오염, 패키지 오염도 현저하게 열등한 결과가 되었다.
(D) 성분 대신에 산화폴리에틸렌 왁스를 사용한 비교예 4 는, 산화구리에 대한 접착 강도 낮고, 내땜납성이 열등한 결과가 되었다. 또, 연속 성형성의 몰드 오염, 패키지 오염도 열등한 결과가 되었다.
(D) 성분을 사용하지 않고, (E) 성분으로서 화합물 2, 4 ∼ 6 을 사용한 비교예 5 ∼ 8 은, (D) 성분으로서 탄소수가 28 ∼ 60 인 1-알켄을 사용한 점만으로 상이한 실시예 9, 11 ∼ 13 과 비교하여, 이형 하중이 현저하게 높은 결과가 되었다. 또, 비교예 5 ∼ 8 은, 실시예 9, 11 ∼ 13 과 비교하여, 연속 성형성의 몰드 오염, 패키지 오염도 열등한 결과가 되었다.
본 발명에 의하면, 실시예에서 나타낸 바와 같이 산화가 진행된 구리제 리드 프레임에 대한 접착성, 이형성, 연속 성형성 등이 우수한 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 얻을 수 있기 때문에, 이 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 IC, LSI 등의 전자 부품, 특히 반도체 칩이 다단으로 적층된 MCP (Multi Chip Stacked ㎩ckage) 등과 같이, 구리제 리드 프레임의 산화가 진행되기 쉬운 반도체 패키지에 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (11)

  1. (A) 에폭시 수지,
    (B) 경화제,
    (C) 무기 충전재,
    (D) 탄소수 10 이상의 1-알켄, 및
    (E) 에스테르기를 갖는 탄화수소 화합물을 함유하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (D) 성분이 탄소수 28 이상의 1-알켄인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (E) 성분이, 1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물 및 몬탄산에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 탄화수소 화합물인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (E) 성분이, 탄소수 5 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를, 탄소수 10 ∼ 25 의 장사슬 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (E) 성분이, 탄소수 28 ∼ 60 의 1-알켄과 무수 말레산의 공중합체를, 탄소수 15 ∼ 20 의 장사슬 지방족 알코올로 반에스테르화한 화합물인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (D) 성분과 상기 (E) 성분의 배합 비율이, 질량비로 1 : 4 ∼ 1 : 20 인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 성분이, 식 (3) 으로 나타내는 비페닐형 에폭시 수지, 식 (4) 로 나타내는 페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 및 식 (5) 로 나타내는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아르알킬형 에폭시 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 에폭시 수지를 함유하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    Figure 112012086339613-pct00015

    (식 (3) 에 있어서, R1 ∼ R4 는, 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 3 의 정수이다)
    Figure 112012086339613-pct00016

    (식 (4) 에 있어서, R 은, 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 20 의 정수이다)
    Figure 112012086339613-pct00017

    (식 (5) 에 있어서, R5 ∼ R13 은, 수소 원자, 혹은 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 또는 비치환의 탄화수소기이고, 모두가 동일해도 되고 상이해도 되고, n 은 0 ∼ 3 의 정수이다)
  11. 제 1 항에 기재된 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 소자를 포함하는 반도체 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6267261B2 (ja) * 2016-03-30 2018-01-24 旭化成株式会社 熱硬化性樹脂組成物
TWI752222B (zh) * 2017-04-28 2022-01-11 日商昭和電工材料股份有限公司 密封用薄膜、密封結構體、及密封結構體的製造方法
KR102627110B1 (ko) * 2019-03-27 2024-01-23 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 봉지용 수지 조성물 및 반도체 장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4399251A (en) * 1981-12-07 1983-08-16 General Electric Company Compositions comprising a thermoplastic resin and an olefin mold release agent
US4871823A (en) * 1987-09-11 1989-10-03 S. C. Johnson & Son, Inc. 1-Alkene/excess maleic anhydride polymers
JPH1135793A (ja) * 1997-07-23 1999-02-09 Toshiba Corp エポキシ樹脂組成物、およびこれを用いた樹脂封止型半導体装置
JP2000017045A (ja) * 1998-06-30 2000-01-18 Hitachi Chem Co Ltd 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び該樹脂組成物で封止された半導体装置
JP3975386B2 (ja) * 1999-12-28 2007-09-12 日立化成工業株式会社 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置
JP4010176B2 (ja) 2001-06-15 2007-11-21 日立化成工業株式会社 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置
KR100709660B1 (ko) 2002-02-27 2007-04-24 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용한 전자 부품 장치
CN100519650C (zh) 2002-02-27 2009-07-29 日立化成工业株式会社 封装用环氧树脂组合物及使用该组合物的电子组件
CN101429324B (zh) 2002-02-27 2011-05-04 日立化成工业株式会社 封装用环氧树脂组合物及使用该组合物的电子组件
JP2006028264A (ja) * 2004-07-13 2006-02-02 Hitachi Chem Co Ltd 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置
JP5181219B2 (ja) 2005-07-13 2013-04-10 日立化成株式会社 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP2009149737A (ja) 2007-12-19 2009-07-09 Idemitsu Kosan Co Ltd 硬化性組成物
JP5737183B2 (ja) 2009-10-20 2015-06-17 住友ベークライト株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物、半導体装置及び離型剤

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