KR101861917B1 - 에폭시 화합물, 이를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치 - Google Patents

에폭시 화합물, 이를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물, 이를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112016035815946-pat00023

상기 화학식 1에서, A 및 B는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이거나, 또는 A와 B가 결합되어 방향족 고리를 형성하고, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이고, m은 0 내지 4의 정수이고, n은 0 내지 4의 정수임.

Description

에폭시 화합물, 이를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치{EPOXY COMPOUND, EPOXY RESIN COMPOSITION FOR ENCAPSULATING SEMICONDUCTOR DEVICE COMPRISING THE SAME, AND SEMICONDUCTOR DEVICE ENCAPSULATED BY USING THEREOF}
본 발명은 에폭시 화합물, 이를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 저수축, 저탄성 물성을 갖는 에폭시 화합물, 이를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.
IC, LSI등의 반도체 소자를 포장하고 반도체장치를 얻는 방법으로는 에폭시(epoxy) 수지 조성물를 이용한 트랜스퍼(transfer) 성형이 저비용, 대량 생산에 적합하다는 점에서 널리 사용되고 있다.
종래에는 반도체 패키징 공정의 특성상, 연화점이 50℃ ~ 130℃ 수준인 지방족 또는 방향족 에폭시 수지들이 주로 사용되어 왔다. 에폭시 수지의 연화점이 상기 범위를 벗어나는 경우, 성형이 어렵고, 불량이 발생하기 쉽기 때문이다.
그러나, 전자 제품의 소형화, 경량화, 고성능화 추세에 따라 반도체 칩이 얇아지고, 고집적화 및/또는 표면 실장화가 증가함에 따라 종래의 에폭시 수지 조성물들로는 해결할 수 없는 문제점이 발생하고 있다. 특히, 반도체 소자의 박형화에 따라 기판과 밀봉층 사이의 열팽창, 열수축으로 인한 패키지의 휨이 발생하기 쉽고, 밀봉층이 고탄성 특성을 가져 밀봉층에 의해 칩이 손상 또는 파손되는 등의 문제점이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 유리전이온도가 높은 에폭시 수지 및/또는 페놀 수지를 사용하여 에폭시 수지 조성물의 유리전이온도를 높임으로써 수지 조성물의 경화 수축을 억제하는 방법, 또는, 무기 충전제의 배합량을 높여 에폭시 수지 조성물의 선팽창계수를 감소시키는 방법 등이 제안되었다.
그러나, 유리전이온도가 높은 에폭시 수지 조성물을 사용할 경우, 탄성률이 크게 증가하여 열이나 외부 충격에 의한 외부 스트레스에 취약해진다는 문제점이 있으며, 무기 충전제의 함량을 높일 경우, 유동성 및 성형성이 저하되는 문제점이 발생한다.
따라서, 유동성 및 성형성의 저하를 최소하면서 낮은 경화 수축율 및 탄성률을 갖는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 개발이 요구되고 있다.
관련 선행기술이 한국공개특허 제10-2012-0071704호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 경화 수축율 및 탄성율이 낮은 신규한 구조의 에폭시 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 에폭시 화합물을 포함하여 경화 후 저수축 및 저탄성 특성을 갖는 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112016035815946-pat00001
상기 화학식 1에서, A 및 B는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이거나, 또는 A와 B가 결합되어 방향족 고리를 형성하고, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이고, m은 0 내지 4의 정수이고, n은 0 내지 4의 정수이다.
예를 들면, 상기 에폭시 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112016035815946-pat00002
상기 화학식 2에서, A 및 B는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이거나, 또는 A와 B가 결합되어 방향족 고리를 형성하고, Ra1 , Ra2 , Rb1 및 Rb2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물을 포함하는 에폭시 수지, 경화제, 및 무기 충전제를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공한다.
이때, 상기 에폭시 수지는 플루오렌계 화합물을 추가로 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 에폭시 수지는 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물과 플루오렌계 화합물을 1:9 내지 9:1의 중량비율로 포함할 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은, 에폭시 화합물을 포함하는 에폭시 수지 0.5 내지 20중량%, 경화제 0.1 내지 13중량%, 및 무기 충전제 70 내지 95중량%를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지 조성물은 하기 식 (1)에 의해 측정된 경화수축율이 0.30% 이하일 수 있다.
식 (1): 경화 수축율(%)= {(L0 -L1)/L0} ×100
상기 식 (1)에서, 상기 L0는 상기 에폭시 수지 조성물을 175℃, 70kgf/cm2에서 트랜스퍼 몰딩 프레스를 이용하여 성형하여 얻어진 성형 시편의 길이이며, 상기 L1은 상기 성형 시편을 175℃의 오븐에 넣고 4시간동안 후 경화(Post molding cure)하고, 냉각한 후에 측정한 시편의 길이이다.
또한, 상기 에폭시 수지 조성물을 트랜스퍼 성형기를 이용하여 성형한 후, 후 경화시켜 제조한 시편에 대해 측정한 탄성율이 1000MPa 이하일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 상기 본 발명에 따른 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 에폭시 화합물은 2개의 디페닐 플루오렌 구조가 쇼트 브릿지(short bridge)인 메틸렌기로 연결되어 있는 신규한 구조를 갖는 화합물이다. 상기 구조를 갖는 에폭시 화합물은 종래의 에폭시 화합물들에 비해 경화 수축율 및 탄성율이 낮아, 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 적용될 경우, 경화 후 우수한 저수축 및 저탄성 특성을 나타낼 수 있도록 해준다.
또한, 본 발명의 에폭시 화합물을 적용한 에폭시 수지 조성물은 우수한 유동성을 가져 공정성 및 성형성이 우수하다.
도 1은 제조예 1에 의해 제조된 화합물의 NMR 데이터이다.
도 2는 제조예 2에 의해 제조된 화합물의 NMR 데이터이다.
도 3은 제조예 3에 의해 제조된 화합물의 NMR 데이터이다.
이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 「X 내지 Y」는 「X 이상 Y 이하」를 의미한다.
본 발명자들은 열팽창, 열수축에 의한 반도체 패키지의 휨 발생 및 외부 충격에 의한 칩 파손을 최소화할 수 있도록, 저수축 및 저탄성 특성을 갖는 반도체 밀봉용 소재를 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 플루오렌 고리가 메틸렌기에 의해 연결된 신규한 구조의 에폭시 화합물을 개발하기에 이르렀으며, 이 신규 에폭시 화합물을 사용하여 저수축, 저탄성 특성을 갖는 반도체 밀봉재를 제조할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
에폭시 화합물
먼저, 본 발명의 에폭시 화합물에 대해 설명한다.
본 발명의 에폭시 화합물은, 2개의 디페닐 플루오렌 구조가 메틸렌기로 연결되어 있는 신규한 구조를 갖는 화합물로, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다.
[화학식 1]
Figure 112016035815946-pat00003
상기 화학식 1에서, A 및 B는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이거나, 또는 A와 B가 결합되어 방향족 고리를 형성한다. 바람직하게는, 상기 A 및 B는 각각 독립적으로 수소 또는 페닐기일 수 있으며, 예를 들면, 상기 A 및 B가 모두 수소이거나, A는 수소, B는 페닐기일 수 있다. 또한, A와 B가 결합되어 형성되는 방향족 고리는, 예를 들면, 플루오렌 고리일 수 있다.
상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기일 수 있으며, 바람직하게는, 수소일 수 있다.
상기 m은 0 내지 4의 정수일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 3인 정수, 가장 바람직하게는 2일 수 있다.
상기 n은 0 내지 4의 정수일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 3인 정수, 가장 바람직하게는 2일 수 있다.
구체적으로는, 상기 에폭시 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112016035815946-pat00004
상기 화학식 2에서, A 및 B는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이거나, 또는 A와 B가 결합되어 방향족 고리를 형성한다. 바람직하게는, 상기 A 및 B는 각각 독립적으로 수소 또는 페닐기일 수 있으며, 예를 들면, 상기 A 및 B가 모두 수소이거나, A는 수소, B는 페닐기일 수 있다. 또한, A와 B가 결합되어 형성되는 방향족 고리는, 예를 들면, 플루오렌 고리일 수 있다.
또한, 상기 Ra1 , Ra2 , Rb1 및 Rb2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물은 입체 반발력(steric repulsion)을 최소화되도록 벌키한 플루오렌 구조의 다이머(dimer)가 axial 위치로 배열되고, 다수의 방향족 환을 포함하여 방향족성(aromaticity)이 높기 때문에 종래의 에폭시 화합물에 비해 경화 후 수축율 및 탄성율이 낮다. 따라서, 상기 에폭시 화합물을 사용하면 저수축, 저탄성 특성을 갖는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조할 수 있다.
반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물
다음으로, 본 발명에 따른 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물을 포함하는 에폭시 수지, 경화제, 및 무기 충전제를 포함한다.
(A) 에폭시 수지
상기 에폭시 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 본 발명의 에폭시 화합물(A-1)을 포함한다. 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물은 상술한 바와 동일하다. 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물은 에폭시 수지 중에 30중량% 이상, 바람직하게는 40중량% 이상으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물은 에폭시 수지 중에 30중량% 내지 90중량%, 40중량% 내지 60중량% 또는 40중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있다. 한편, 상기 에폭시 수지는 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물 이외에 플루오렌계 화합물(A-2)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 플루오렌계 화합물은, 플루오렌 구조를 1개만 포함한다는 점에서, 2개 이상의 플루오렌 구조를 포함하는 화학식 1의 에폭시 화합물과는 상이하다. 상기 플루오렌계 화합물은, 예를 들면, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 3]
Figure 112016035815946-pat00005
화학식 3에서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이며, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
상기와 같은 플루오렌계 화합물을 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물과 혼합하여 사용할 경우, 에폭시 수지의 연화점을 떨어져 성형성 및 유동성을 더욱 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
상기 플루오렌계 화합물은 에폭시 수지 중에 50중량% 이하, 바람직하게는 10중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있다. 한편, 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물과 플루오렌계 화합물은 1 : 9 내지 9 : 1의 중량비율로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 6 : 4 내지 5 : 5 의 중량비율로 혼합될 수 있다.
또한, 상기 에폭시 수지는, 물성 조절을 위해 필요에 따라, 플루오렌 구조를 포함하는 않는 비-플루오렌계 에폭시 화합물(A-3)을 더 포함할 수도 있다.
상기 비-플루오렌계 에폭시 화합물로는, 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 플루오렌 구조를 포함하지 않는 에폭시 화합물들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 비-플루오렌계 에폭시 화합물로는, 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. 보다 구체적으로는, 상기 에폭시 수지는 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 다관능형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 바이페닐형 에폭시 수지 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
이때, 상기 다관능형 에폭시 수지는, 예를 들면, 하기 화학식 4로 표시되는 에폭시 수지일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112016035815946-pat00006
상기 화학식 4에서 R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~4의 알킬기이고, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기 또는 에틸기이고, a는 O 내지 6의 정수이다. 바람직하게는, 상기 R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기 또는 헥실기이며, R6 및 R7은 수소일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
보다 구체적으로 상기 다관능형 에폭시 수지 포함될 수 있다. 조성물은 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 트리페놀프로판형 에폭시 수지 등과 같은 트리페놀알칸형 에폭시 수지일 수 있다.
상기 페놀아랄킬형 에폭시 수지는, 예를 들면, 하기 화학식 5로 표시되는 바이페닐(biphenyl)　유도체를 포함하는 노볼락 구조의 페놀아랄킬형 에폭시 수지일 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112016035815946-pat00007
상기 화학식 5에서, b의 평균치는 1 내지 7이다.
상기 바이페닐형 에폭시 수지는, 예를 들면, 하기 화학식 6으로 표시되는 바이페닐형 에폭시 수지일 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112016035815946-pat00008
상기 화학식 6에서, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14 및 R15는 각각 독립적으로 탄소수 1~4의 알킬기이며, c의 평균값은 0 내지 7이다.
상기 비-플루오렌계 에폭시 화합물은 에폭시 수지 중에 60중량% 이하, 바람직하게는 40 내지 60중량%, 더 바람직하게는 40 내지 45중량%로 포함될 수 있다. 비-플루오렌계 에폭시 화합물의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 수축율, 탄성율 및 성형성의 발란스가 우수하게 나타난다.
한편, 상기 에폭시 수지(A)는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.5중량% 내지 20중량% 정도, 구체적으로는 3중량% 내지 15중량% 정도, 더욱 구체적으로 3중량% 내지 12중량% 정도의 함량으로 포함될 수 있다.
(B) 경화제
상기 경화제로는 반도체 소자 밀봉용으로　일반적으로 사용되는 경화제들이 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 2개 이상의 반응기를 가진 경화제가 사용될 수 있다.
구체적으로는, 상기 경화제로는, 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　등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 경화제는 페놀노볼락형 페놀수지, 자일록형 페놀수지, 페놀아랄킬형 페놀수지 및 다관능형 페놀수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 페놀노볼락형 페놀수지는, 예를 들면, 하기 [화학식 7]로 표시되는 페놀노볼락형 패놀수지일 수 있다.
[화학식 7]
Figure 112016035815946-pat00009
(상기 화학식 7에서 d는 1 내지 7이다.)
상기 화학식 7로 표시되는 페놀노볼락형 페놀수지는 가교점 간격이 짧아, 에폭시 수지와 반응할 경우 가교밀도가 높아져 그 경화물의 유리전이온도를 높일 수 있고, 이에 따라 경화물 선팽창계수를 낮추어 반도체 소자 패키지의 휨을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 페놀아랄킬형 페놀수지는 예를 들면, 하기 [화학식 8]로　표시되는　분자 중에 바이페닐　유도체를 포함하는 노볼락 구조의 페놀아랄킬형 페놀수지일 수 있다.
[화학식 8]
Figure 112016035815946-pat00010
(상기 화학식 8에서, e의 평균치는 1 내지 7이다).
상기 화학식 8로 표시되는 페놀아랄킬형 페놀수지는 에폭시 수지와 반응하여 탄소층(char)을 형성하여 주변의 열 및 산소의 전달을 차단함으로써 난연성을 달성하게 된다.
또한,　상기 자일록형 페놀수지는, 예를 들면, 하기 [화학식 9]로　표시되는　자일록(xylok)형　페놀수지일 수 있다.
[화학식 9]
Figure 112016035815946-pat00011
(상기 화학식 9에서, f의 평균치는 0 내지 7이다)
상기 화학식 9 표시되는 자일록형 페놀수지는 수지 조성물의 유동성 및 신뢰성　강화 측면에서 바람직하다.
상기 다관능형 페놀수지는, 예를 들면, 하기 [화학식 10]으로 표시되는 반복 단위를 포함하는 다관능형 페놀수지일 수 있다.
[화학식 10]
Figure 112016035815946-pat00012
(상기 화학식 10에서 g의 평균치는 1 내지 7이다.)
상기 화학식 10으로 표시되는 반복단위를 포함하는 다관능형 페놀수지는 에폭시 수지 조성물의 고온 휨 특성 강화 측면에서 바람직하다.
이들 경화제는 단독 혹은 병용하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 경화제에 에폭시 수지, 경화 촉진제, 이형제, 커플링제, 및 응력완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터 배치와 같은 선반응을 시켜 만든　부가 화합물로도 사용할 수 있다.
상기 경화제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.1 내지 13 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 8 중량% 의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 에폭시 수지와 경화제와의 배합비는 패키지에서의 기계적 성질 및 내습 신뢰성의 요구에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 경화제에 대한　에폭시 수지의 화학 당량비가 0.95 내지 3 정도일 수 있으며, 구체적으로 1 내지 2 정도, 더욱 구체적으로 1 내지 1.75 정도일 수 있다. 에폭시 수지와 경화제의 배합비가 상기의 범위를 만족할 경우, 에폭시 수지 조성물 경화 후에 우수한 강도를 구현할 수 있다.
무기 충전제
상기 무기 충전제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성 및 저응력화를 향상시키기 위한 것이다. 상기 무기 충전제로는, 반도체 밀봉재에 사용되는 일반적인 무기 충전제들이 제한없이 사용될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 무기 충전제로는 용융실리카, 결정성실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나, 마그네시아, 클레이(clay), 탈크(talc), 규산칼슘, 산화티탄, 산화안티몬, 유리섬유 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
바람직하게는 저응력화를 위해서 선팽창계수가 낮은 용융실리카를 사용한다. 용융실리카는 진비중이 2.3 이하인 비결정성 실리카를 의미하는 것으로 결정성 실리카를 용융하여 만들거나 다양한 원료로부터 합성한 비결정성 실리카도 포함된다. 용융실리카의 형상 및 입경은 특별히 한정되지는 않지만, 평균 입경 5 내지 30㎛의 구상용융실리카를 50 내지 99중량%, 평균입경 0.001 내지 1㎛의 구상 용융실리카를 1내지 50중량%를 포함한 용융실리카 혼합물을 전체 충전제에 대하여 40 내지 100중량%가 되도록 포함하는 것이 좋다. 또한, 용도에 맞춰 그 최대 입경을 45㎛, 55㎛, 및 75㎛ 중 어느 하나로 조정해서 사용할 수가 있다. 상기 구상 용융실리카에는 도전성의 카본이 실리카 표면에 이물질로서 포함되는 경우가 있으나 극성 이물질의 혼입이 적은 물질을 선택하는 것도 중요하다.
무기 충전제의 사용량은 성형성, 저응력성, 및 고온강도 등의 요구 물성에 따라 다르다. 구체예에서는 상기 무기 충전제는 에폭시 수지 조성물 중 70중량% 내지 95중량%, 예를 들면 80중량% 내지 90중량% 또는 83중량% 내지 97중량%로 포함될 수 있다.
기타 성분
한편, 상기 성분들 이외에 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 경화촉진제, 커플링제, 이형제 및 착색제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
경화 촉진제
경화 촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다. 상기 경화 촉진제로는, 예를 들면,　3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 이미다졸, 및 붕소화합물 등이 사용 가능하다. 구체적으로 3급 아민에는 벤질디메틸아민, 트리 에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디에틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀, 2-2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디아미노메틸)페놀과 트리-2-에틸헥실산염 등이 있다. 상기 유기 금속화합물의 구체적인 예로는, 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트　등이 있다. 유기인화합물에는 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄 브로마이드, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀 트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논　부가물 등이 있다. 이미다졸류에는 2-페닐-4메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸,　2-페닐이미다졸,　2-아미노이미다졸, 2-메틸-1-비닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸　등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 붕소화합물의 구체적인 예로는, 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 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적으로는, 상기 경화 촉진제로 유기인화합물, 붕소화합물, 아민계, 또는 이미다졸계 경화 촉진제를 단독 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 경화 촉진제는 에폭시 수지 또는 경화제와 선반응하여 만든 부가물을 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에서 경화 촉진제의 사용량은 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대하여　0.01중량% 내지 2중량% 정도일 수 있으며, 구체적으로 0.02중량% 내지 1.5중량% 정도, 더욱 구체적으로 0.05중량% 내지 1중량% 정도일 수 있다.　상기의 범위에서 에폭시 수지 조성물의 경화를 촉진하고 또한, 경화도도 좋은 장점이 있다.
커플링제
상기 커플링제는 에폭시 수지와 무기 충전제 사이에서 반응하여 계면 강도를 향상시키기 위한 것으로, 예를 들면, 실란 커플링제일 수 있다. 상기 실란 커플링제는 에폭시 수지와 무기 충전제 사이에서 반응하여, 에폭시 수지와 무기 충전제의 계면 강도를 향상시키는 것이면 되고, 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 상기 실란 커플링제의 구체적인 예로는 에폭시실란, 아미노실란, 우레이도실란, 머캅토실란 등을 들 수 있다. 상기 커플링제는 단독으로 사용할 수 있으며 병용해서 사용할 수도 있다.
상기 커플링제는 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대해 0.01중량% 내지 5 중량% 정도, 바람직하게는 0.05중량% 내지 3중량% 정도, 더욱 바람직하게는 0.1중량% 내지 2중량% 정도의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 에폭시 수지 조성물 경화물의 강도가 향상된다.
이형제
상기 이형제로는 파라핀계 왁스, 에스테르계 왁스, 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 천연 지방산 및 천연 지방산 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 이형제는 에폭시수지 조성물 중 0.1 내지 1중량%로 포함될 수 있다.
착색제
상기 착색제는 반도체 소자 밀봉재의 레이저 마킹을 위한 것으로, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 착색제들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 착색제는 카본 블랙, 티탄블랙, 티탄 질화물, 인산수산화구리(dicopper hydroxide phosphate), 철산화물, 운모 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 착색제는 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대해 0.01중량% 내지 5 중량% 정도, 바람직하게는 0.05중량% 내지 3 중량% 정도, 더욱 바람직하게는 0.1중량% 내지 2 중량% 정도의 함량으로 포함될 수 있다.
이외에도, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은　본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 변성 실리콘 오일, 실리콘 파우더, 및 실리콘 레진 등의 응력완화제; Tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane 등의 산화방지제;　등을　필요에 따라 추가로 함유할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 경화 후 수축율 및 탄성율이 낮기 때문에, 반도체 밀봉 후 열에 의해 수축, 팽창으로 인한 패키지 휨, 외부 충격에 의해 칩 파손 등을 최소화할 수 있다.
구체적으로는 본 발명에 따른 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 하기 식 (1)에 의해 측정된 경화수축율이 0.30% 이하, 바람직하게는 0.2% 이하, 더 바람직하게는 0.15% 이하로 저 수축 특정을 갖는다.
식 (1) : 경화 수축율(%)= {(L0 -L1)/L0} ×100
상기 식 (1)에서, 상기 L0는 상기 에폭시 수지 조성물을 175℃, 70kgf/cm2에서 트랜스퍼 몰딩 프레스를 이용하여 성형하여 얻어진 성형 시편의 길이이며, 상기 L1은 상기 성형 시편을 175℃의 오븐에 넣고 4시간동안 후 경화(Post molding cure)하고, 냉각한 후에 측정한 시편의 길이이다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 트랜스퍼 성형기를 이용하여 성형한 후, 후 경화시켜 제조한 시편에 대해 측정한 탄성율이 1000MPa 이하, 바람직하게는 900MPa 이하로, 경화 후 저 탄성 특성을 갖는다. 이때 상기 트랜스퍼 성형은 금형 온도 170~180℃, 주입 압력 800~1200psi, 경화시간 120초의 조건에서 실시하였으며, 성형된 시편의 크기는 20×13×1.6[mm]였다. 또한, 상기 후 경화는 170~180℃의 열풍 건조기에서 2시간 동안 수행되었으며, 탄성율은 동역학 측정 장치(Dynamic Mechanical Analyzer, TA 사, Q8000 DMA)를 이용하여, 승온속도 5℃/분의 조건에서 -10℃ ~ 300℃ 온도 범위로 측정하였다.
한편, 상기 에폭시 수지 조성물은 상기와 같은 성분들을 헨셀　믹서(Hensel mixer)나 뢰디게 믹서(Lodige mixer)를 이용하여 소정의 배합비로 균일하게 충분히 혼합한 뒤, 롤밀(roll-mill)이나 니이더(kneader)로 용융 혼련한 후, 냉각, 분쇄 과정을 거쳐 최종 분말 제품을 얻는 방법으로 제조될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 반도체 소자, 특히 저수축 및 저탄성 특성이 요구되는 박막형 반도체 소자에 유용하게 적용될 수 있다. 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.
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.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
제조예 1
1L 투-넥 플라스크(two-neck flask)에 9,9'-비스(4-하이드로시페닐)플루오렌 (9,9'-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene)(40g, 114 mmol) 과 파라포름알데히드(paraformaldehyde) (35% aq.) (5.66g, 228mmol)을 넣고 이소프로필알콜(isopropylalcohol) 250mL를 넣어준 이후에 2시간 동안 상온에서 교반시켰다. 미리 녹여진 NaOH (50%. aq) 수용액 (6g, 114mmol)을 1시간에 걸쳐 적하(dropwise)시킨 이후에 추가적으로 85℃에서 5시간 교반시켰다. HPLC를 통하여 반응 진행 정도를 모니터링하였다. 반응 완료후 이소프로필알콜(isopropylalcohol)을 감압하에 제거한 이후에 10% HCl(10%, aq.)를 추가하여 산성 용액을 만들어준 이후에 MIBK(methyl isobutyl ketone)으로 추출한 이후, DCM(디클로메탄, dichloromethane) : 메탄올(methanol) (부피비율 20:1) 용출(elution) 조건하에 크로마토그래피 분리하여 (r.f. : 0.2) 하기 화학식 1A'의 화합물을 얻었다. (수득율: 75%)
[화학식 1A']
Figure 112016035815946-pat00013
1L 원-넥 플라스트(one-neck flask)에 상기 화학식 1A'의 화합물(20g, 57mmol)과 에피클로로하이드린(epichlorohydrin) (203g 반응물의 10배)를 넣어 교반하여 화학식 1A'의 화합물을 완전히 용해시켰다. 이후에 NaOH (5.0g, 125.7mmol) 플레이크(flake) 를 1시간 간격을 통하여 첨가한 이후에 60℃에서 4시간 교반 하였다. 반응 후에 미반응 에피클로로하이드린을 감압 하에 제거하고 물로 씻어준 이후에 DCM으로 추출하여 화학식 1A의 화합물을 수득하였다.(수득율: 83%) 화학식 1A의 화합물의 NMR 데이터가 도 1에 도시되어 있다.
[화학식 1A]
제조예 2
1L 투-넥 플라스크(two-neck flask)에 9,9'-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌 (9,9'-bis (4-hydroxyphenyl)fluorene) (20g, 57 mmol) 과 벤즈알데하이드 (benzaldehyde) (120g, 1.13mol, 반응물과 용매 역할) 95℃에서 1시간 교반시켰다. 이후에 미리 녹여진 NaOH (3g, 57mmol) 플레이크(flake)를 작은 portion으로 나누어 30분에 걸쳐 추가시킨 이후에 추가적으로 같은 온도에서 8시간 교반시켰다. HPLC를 통하여 반응 진행 정도를 모니터링 하였으며, 반응이 진행하면 점도 높은 노란색의 액상 형태를 띈다. 반응 완료 후 미반응 벤즈알데하이드(benzaldehyde)는 고진공(high vacuum), 75℃, 압력1mmHg 조건에서 최대한 제거를 한 이후에, 소량의 DCM을 첨가하여 녹인 후 헥산(hexane)에서 침전시켜 하기 화학식 1B'의 화합물을 얻었다. (수득율: 71%)
[화학식 1B']
Figure 112016035815946-pat00015
1L 원-넥 플라스크(one-neck flask)에 상기 화학식 1B'의 화합물(25g, 24.7mmol)과 에피클로로하이드린(epichlorohydrin) (250g)를 넣어 교반하여 화학식 1B'의 화합물을 완전히 용해시켰다. 이후에 NaOH (7g, 175mmol) 플레이크(flake) 를 1시간 간격을 통하여 첨가한 이후에 60℃에서 4시간 교반 하였다. 반응 후에 미반응 에피클로로하이드린을 감압 하에 제거하고 물로 씻어준 이후에 DCM으로 추출하여 화학식 1B의 화합물을 수득하였다.(수득율: 90%) 화학식 1B의 NMR 데이터가 도 2에 도시되어 있다.
[화학식 1B]
Figure 112016035815946-pat00016
제조예 3
1L 투-넥 플라스크(two-neck flask)에 9,9'-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌 (40g, 114 mmol) 과 9-플루오레논(9-fluorenone) (10.2g, 57mmol)을 넣고 촉매량(catalytic amount)의 메르캅토 프로피온산(mercapto propionic acid) (1g) 을 디옥산(dioxane) 200mL에 녹인 이후 온도를 60℃까지 승온시키고 2시간 동안 상온에서 교반시켰다. 황산 20g을 10분에 걸쳐 적하(dropwise)시킨 이후에 추가적으로 90℃에서 18시간 교반시켰다. TLC를 통하여 반응 진행 정도를 모니터링 하였다. 반응 완료 후 과 염기(base) 용액으로 중화를 시키고 디옥산(dioxane)을 감압제거하였다. 이후에 DCM 을 사용하여 유기물을 추출한 다음 water : methanol (부피비율 1:1) 에서 침전시켜 하기 화학식 1C'의 화합물을 얻었다. (수득율: 44%)
[화학식 1C']
Figure 112016035815946-pat00017
1L 원-넥 플라스크(one-neck flask)에 상기 화학식 1C'의 화합물(45g, 128mmol)과 에피클로로하이드린(epichlorohydrin) (250g)를 넣고 교반하여 화학식 1C'의 화합물을 완전히 용해시켰다. 이후에 NaOH (12.3g, 300mmol) 플레이크(flake)를 1시간 간격을 통하여 첨가한 이후에 60℃에서 4시간 교반 하였다. 반응 후에 미반응 에피클로로하이드린을 감압 하에 제거하고 물로 씻어준 이후에 DCM으로 추출하여 화학식 1C의 화합물을 수득하였다. (수득율: 96%) 화학식 1C의 화합물의 NMR 데이터가 도 3에 도시되어 있다.
[화학식 1C]
Figure 112016035815946-pat00018
실시예
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
(A) 에폭시수지
(a1) 제조예 1에 의해 제조된 화학식 1A의 화합물과 하기 화학식 3A로 표시되는 화합물(SE-250, ShinA T&C)을 5 : 5의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
[화학식 3A]
Figure 112016035815946-pat00019
(a2) 제조예 1에 의해 제조된 화학식 1A의 화합물과 상기 화학식 3A로 표시되는 화합물(SE-250, ShinA T&C)을 7 : 3의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
(a3) 제조예 1에 의해 제조된 화학식 1A의 화합물과 상기 화학식 3A로 표시되는 화합물(SE-250, ShinA T&C)을 8: 2의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
(a4) 제조예 1에 의해 제조된 화학식 1A의 화합물과 상기 화학식 3A로 표시되는 화합물(SE-250, ShinA T&C)을 9 : 1의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
(a5) 제조예 1에 의해 제조된 화학식 1A의 화합물 단독으로 사용하였다.
(a6) 제조예 2에 의해 제조된 화학식 1B의 화합물과 상기 화학식 3A로 표시되는 화합물(SE-250, ShinA T&C)을 5 : 5의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
(a7) 제조예 3에 의해 제조된 화학식 1C의 화합물과 상기 화학식 3A로 표시되는 화합물(SE-250, ShinA T&C)을 5 : 5의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
(a8) 상기 화학식 3A로 표시되는 화합물(SE-250, ShinA T&C)을 단독으로 사용하였다.
(B) 경화제: 다관능성 페놀수지인　MEH 7500-3S (Meiwa)를 사용하였다.
(C) 경화촉진제: 경화촉진제는 아래와 같이 합성하여 준비하였다.
메탄올(MeOH) 50g에 살리실아미드(salicylamide) 42.6g과 25%의 소듐 메톡사이드 용액(sodium methoxide solution) 21.6g 을 투입하여 상온에서 30분간 반응시키며 완전히 녹인 후, 메탄올 50g에 4-(하이드록시페닐)트리페닐포스포늄 브로마이드((4-hydroxyphenyl)triphenylphosphonium bromide)를 녹여 서서히 투입하고 1시간을 더 반응시킨 후 물을 첨가하여 침전을 형성시킨 뒤 필터하여 흰색 고체 화합물을 얻어내고, NMR 데이터로 확인한다 (수율 85%)
(D) 무기 충전제 : 평균입경 18㎛의 구상 용융실리카와 평균입경 0.5㎛의 구상 용융실리카의 9:1(중량비) 혼합물을 사용하였다.
(E) 커플링제
(e1) 머캡토프로필트리메톡시실란인 KBM-803(Shinetsu)과 (e2) 메틸트리메톡시실란인 SZ-6070 (Dow Corning chemical)을 혼합하여 사용하였다.
(F) 첨가제: (f1) 이형제로 카르나우바왁스 및 (f2) 착색제로 카본 블랙 MA-600 (Matsusita Chemical)을 사용하였다.
실시예 1~7 및 비교예 1
상기 각 성분들을 하기 표 1의 조성에 따라 각 성분들을 평량한 후 헨셀 믹서를 이용하여 균일하게 혼합하여 분말 상태의 1차 조성물을 제조하였다. 이후 연속 니이더를 이용하여 120℃에서 용융 혼련한 후 냉각 및 분쇄하여 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
구 분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 1
(A)






 (a1) 8.5
(a2) 8.5
(a3) 8.5
(a4) 8.5
(a5) 8.5
(a6) 8.5
(a7) 8.5
(a8) 8.5
(B) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
(C) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
(D) 85 85 85 85 85 85 85 85
(E)
 (e1) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
(e2) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
(F)
 (f1) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
(f2) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
상기 실시예 1 ~ 7 및 비교예 1의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기 측정 방법을 통해 측정하였다. 측정 결과는 [표 2]에 나타내었다.
물성 평가 방법
(1) 유동성(inch): EMMI-1-66에 준하여 평가용 금형을 사용하여 175℃, 70kgf/cm2에서 트랜스퍼 몰딩 프레스(transfer molding press)를 이용하여 유동 길이를 측정하였다. 측정값이 높을수록 유동성이 우수하다.
(2) 경화 수축율(%): 굴곡 강도 시편 제작용 ASTM 금형을 사용하여 175℃, 70kgf/cm2에서 트랜스퍼 몰딩 프레스(transfer molding press)를 이용하여 성형 시편(125mm×12.6mm×6.4mm)을 얻었다. 얻은 시편을 170~180℃의 오븐에 넣어 4시간 동안 후경화(PMC:post molding cure)시킨 다음 냉각한 후 시편의 길이를 캘리퍼스로 측정하였다. 경화 수축율은 다음과 같은 식 (1)로부터 계산하였다.
식 (1) : 경화 수축율(%)= {(L0 -L1)/L0} ×100
상기 식 (1)에서, 상기 L0는 상기 에폭시 수지 조성물을 175℃, 70kgf/cm2에서 트랜스퍼 몰딩 프레스를 이용하여 성형하여 얻어진 성형 시편의 길이이며, 상기 L1은 상기 성형 시편을 175℃의 오븐에 넣고 4시간동안 후 경화(Post molding cure)하고, 냉각한 후에 측정한 시편의 길이임.
(3) 탄성률 (MPa): 트랜스퍼 성형기를 이용하여 금형온도 170~180℃, 주입압력 800~1200psi, 경화시간 120초 조건에서 20mm×13mm×1.6mm의 측정용 시편을 성형하였다. 측정용 시편을 170~180℃의 열풍 건조기에서 2시간 동안 후경화시킨 후, TA사 모델명 Q8000 DMA (Dynamic Mechanical Analyzer)를 사용하여 시편의 일래스틱 모듈러스(Elastic Modulus)를 측정 하였다. 이때 승온 조건은 5℃/분, -10℃부터 300℃까지의 온도범위로 측정하였다.
(4) 유리전이온도: 열기계 분석기(Thermomechanical Analyzer, TMA)를 이용하여 측정 하였다. 이때 TMA는 25 ℃에서 분당 10 ℃씩 온도를 상승시켜 300 ℃까지 측정하는 조건으로 설정하였다.
(5) 흡습율(%): 상기 실시예와 비교예에서 제조된 수지 조성물을 금형 온도 170~180, 클램프 압력 70kgf/cm2, 이송 압력 1000psi, 이송 속도 0.5~1cm/s, 경화 시간 120초의 조건으로 성형하여 직경 50mm, 두께 1.0mm의 디스크 형태의 경화 시편을 얻었다. 얻은 시편을 170~180℃의 오븐에 넣어 4시간 동안 후경화(PMC:post molding cure)시킨 직후 85℃, 85RH% 상대 습도 조건 하에서 168시간 동안 방치시킨 후 흡습에 의한 무게 변화를 측정하여 다음 식 (2)에 의하여 흡습율을 계산하였다.
식 (2): 흡습율 = (흡습 후 시편의 무게 - 흡습 전 시편의 무게)÷(흡습 전 시편의 무게)×100
(6) 부착력(kgf): 구리 금속 소자를 부착 측정용 금형에 맞는 규격으로 준비하고, 준비된 시험편에 상기 실시예와 비교예에서 제조된 수지 조성물을 금형 온도 170~180℃, 클램프 압력 70kgf/cm2, 이송 압력 1000psi, 이송 속도 0.5~1cm/s, 경화 시간 120초의 조건으로 성형하여 경화 시편을 얻었다. 얻은 시편을 170~180℃의 오븐에 넣어 4시간 동안 후경화(PMC:post molding cure)시켰다. 이때 시편에 닿는 에폭시 수지 조성물의 면적은 40±1mm2이고, 부착력 측정은 각 측정 공정당 12개의 시편에 대하여 UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여 측정한 후 평균값으로 계산하였다.
(7) 저장안정성: 제조된 에폭시 수지 조성물을 25℃/50RH%로 설정된 항온항습기에 1주간 보존하면서 24시간 간격으로 상기 (1)의 유동성 측정과 같은 방법으로 유동길이를 측정하고, 제조 직후의 유동길이에 대한 백분율(%)을 구했다. 이 백분율의 수치가 클 수록 저장안정성이 양호한 것을 나타낸다.
평가 항목 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 1
기본
물성		 유동성(inch) 58 61 62 61 61 63 60 57 63
경화수축율(%) 0.25 0.24 0.17 0.15 0.14 0.13 0.18 0.09 0.31
탄성률(MPa) 995 967 952 950 924 937 933 890 1100
유리전이온(℃) 199 185 181 179 195 180 188 182 171
흡습율(%) 0.26 0.26 0.27 0.28 0.23 0.22 0.25 0.22 0.28
부착력(kgf) 87 81 75 71 87 82 80 77 65
패키지
물성		 저장
안정성		 24 hr 99% 91% 94% 97% 97 95 97 95 98%
48 hr 95% 90% 94% 92% 95 95 96 93 95%
72 hr 92% 90% 93% 92% 92 93 95 91 91%
상기 표 2를 통해, 화학식 1의 에폭시 화합물을 포함하는 실시예 1 ~ 8의 경우, 화학식 1의 에폭시 화합물을 포함하지 않는 비교예 1와 동등 수준의 유동성을 가지면서 낮은 경화 수축율 및 탄성율 가짐을 확인할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물.
    [화학식 1]
    Figure 112016035815946-pat00020

    상기 화학식 1에서, A 및 B는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이거나, 또는 A와 B가 결합되어 방향족 고리를 형성하고,
    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이고,
    m은 0 내지 4의 정수이고,
    n은 0 내지 4의 정수임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 에폭시 화합물.
    [화학식 2]
    Figure 112016035815946-pat00021

    상기 화학식 2에서, A 및 B는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이거나, 또는 A와 B가 결합되어 방향족 고리를 형성하고,
    Ra1 , Ra2 , Rb1 및 Rb2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기임.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 A 및 B가 모두 수소인 에폭시 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 A가 수소이고, B가 페닐인 에폭시 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 A 및 B가 결합되어 플루오렌 고리를 형성하는 것인 에폭시 화합물.
  6. 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물을 포함하는 에폭시 수지, 경화제, 및 무기 충전제를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112016035815946-pat00022

    상기 화학식 1에서, A 및 B는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이거나, 또는 A와 B가 결합되어 방향족 고리를 형성하고,
    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 또는 탄소수 6 ~ 20의 아릴기이고,
    m은 0 내지 4의 정수이고,
    n은 0 내지 4의 정수임.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 플루오렌계 화합물을 추가로 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물과 플루오렌계 화합물을 1:9 내지 9:1의 중량비율로 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 에폭시 화합물을 포함하는 에폭시 수지 0.5 내지 20중량%,
    경화제 0.1 내지 13중량%, 및
    무기 충전제 70 내지 95중량%를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 에폭시 수지 조성물은 하기 식 (1)에 의해 측정된 경화수축율이 0.30% 이하인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    식 (1): 경화 수축율(%)= {(L0 -L1)/L0} ×100
    상기 식 (1)에서, 상기 L0는 상기 에폭시 수지 조성물을 175℃, 70kgf/cm2에서 트랜스퍼 몰딩 프레스를 이용하여 성형하여 얻어진 성형 시편의 길이이며, 상기 L1은 상기 성형 시편을 175℃의 오븐에 넣고 4시간동안 후 경화(Post molding cure)하고, 냉각한 후에 측정한 시편의 길이임.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 에폭시 수지 조성물을 트랜스퍼 성형기를 이용하여 성형한 후, 후 경화시켜 제조한 시편에 대해 측정한 탄성율이 1000MPa 이하인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한항의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치.
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