KR101972411B1 - 반도체 봉지용 일액형 에폭시 수지 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (a1) 실세스퀴녹산계 에폭시 수지, (a2) 나프탈렌계 에폭시 수지 및 (a3) 지환족 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지(A), 경화제(B), 이미다졸계 마이크로캡슐형 경화촉매 (C)를 포함하며, 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 무기필러(D) 75 내지 97중량%, 카본블랙(E) 0.01 내지 1중량%를 포함하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 일액형 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일액형 박막 반도체 봉지용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
현재 반도체 제품에도 소형화하고 또한 박막화하여 전자장치 자체를 소형화하는 방향을 기술이 발전하고 있다. 이러한 소형화 기술에서 반도체 제품 자체의 설계에 의한 소형화 및 미세화가 진행되는 기술은 많은 발전이 이루어지고 있지만, 반도체 장치의 패키징 물질에 의한 박막화 및 소형화 개발은 전자장치의 소형화의 장벽으로 인식되고 있다.
또한 패키징에 사용하는 밀봉재는 경화 반응 촉진을 위한 가열처리되고 이어서 냉각되는 등의 공정을 거치게 됨으로써, 예를 들면, 반도체 밀봉재 및 반도체 웨이퍼 기판과 같은 물질들이 각기 다른 열팽창율을 가지게 되어 실제 사용과정에서 수축과 팽창에 따른 팽창율의 차이로 치수변화가 일어나고 결과적으로 반도체 패키징 구조에서 변형이 발생하게 되어 좋지 않다.
또한 기존의 에폭시수지 조성물을 패키징 물질로 사용할 때, 여전히 패키지의 제조 시 두께가 얇아지면서 공정 중 작은 충격에도 크랙이 쉽게 발생하여 불량 문제가 발생하게 되었다. 예를 들면, 본 출원인이 출원한 한국등록특허공보 제10-1405532호가 있지만 여전히 상기 효과를 만족하기 어려웠다.
따라서, 이를 해결하기 위한 새로운 에폭시수지 조성물의 개발이 절실한 실정이다.
이에 본 발명자는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 연구를 심화하던 중, 취성과 크랙이 발생하지 않으며, 또한 온도에 따른 열팽창율에 의한 크랙 발생 등을 최소화할 수 있는 새로운 에폭시 수지 조성물을 완성하였다.
본 발명은 반도체장치의 패키지의 제조 시 두께가 얇아지면서 공정 중 작은 충격에도 크랙이 쉽게 발생하여 불량 문제가 발생하거나 온도에 따른 열팽창율에 의한 반도체 장치의 휨발생을 현저히 감소시키는 새로운 에폭시 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 (a1) 실세스퀴녹산계 에폭시 수지 (a2) 나프탈렌계 에폭시수지 및 (a3) 지환족 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지(A), 경화제(B), 이미다졸계 마이크로캡슐형 경화촉매(C)를 포함하며, 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 무기필러(D) 75 내지 97중량%, 카본블랙(E) 0.01 내지 1중량%를 포함하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 에폭시기를 갖는 알콕시실란계 화합물(F)을 전체 조성물에 대하여 0.05 내지 0.5중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다
또한 본 발명은 티오알킬기를 치환체로 갖는 알콕시실란계 화합물(G)을 0.05 내지 0.5중량% 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 폴리실록산, 폴리알콕시실록산 및 폴리알킬알콕시실란 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 실록산계화합물(H)을 0.1 내지 2중량% 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 에폭시 수지(A)는 전체 조성물의 2 내지 15중량%, 더욱 좋게는 3 내지 8중량%를 사용하는 것이 본 발명의 목적을 달성하는 데 좋다. 또한 본 발명에서 상기 (a1) 내지 (a3) 성분은 특별히 제한되지 않지만 좋게는 (a2)의 나프탈렌계 에폭시 수지가 에폭시 수지(A) 전체에 대하여 50중량% 내지 90중량%이고, (a1)의 실세스퀴녹산계 에폭시 수지는 전체 에폭시 수지(A) 전체에 대하여 1 내지 20중량%, (a3)의 지환족 에폭시 수지는 10 내지 60중량%의 범위로 사용하는 것이, 본 발명의 취성에 대한 물성을 강화할 수 있고, 박막의 패키징에 이용되더라도 충분히 그 특징을 발현할 수 있으며, 또한 전자장치의 변형이나 깨어짐 등이 발생하지 않아서 좋다.
또한 본 발명에서 상기 경화제(B)는 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서는 특별히 제한하지 않지만, 산무수물 또는 유기산으로서, 전체 에폭시 수지 조성물의 2 내지 15중량%가 좋으며, 더욱 좋게는 상기 에폭시수지의 당량비에서 0.8 내지 1.3 당량비가 더욱 좋지만 이에 한정하지 않는다.
또한 본 발명에서 경화촉매(C)는 이미다졸계 마이크로캡슐형 경화촉매로서 이미다졸과 에폭시수지의 혼합된 캡슐로 제조되는 것으로서, 그 함량은 전체 에폭시 수지 조성물의 0.1 내지 5중량%, 더욱 좋게는 0.5 내지 3중량%일 수 있으며, 상기 범위를 만족하는 경우 과도한 반응에 의한 발열을 제어하면서 마일드 하게 경화를 촉진할 수 있는 면에서 효과적이다.
또한 본 발명은 상기 반도체 장치를 밀봉하기 위하여, 반도체 장치에 고상의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 공급하는 공정 (1), 상기 수지 조성물을 가압/가열함으로써 경화하는 공정 (2)을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 취성에 강하고, 크랙이 발생하지 않으며, 나아가 온도에 따른 열 팽창율에 의한 크랙 발생 등을 최소화할 수 있는 새로운 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있는 장점을 가진다.
또한 본 발명의 조성물은 특정 성분들의 조합에 의해 고온에서의 충분한 반응성을 가지고 있고 실온에서는 점도의 상승이 억제되는 효과를 가진다. 따라서, 경화를 위한 가압 중에 점도의 변화가 적고 봉지된 반도체 장치의 외관이 양호한 장점을 가진다.
또한 본 발명의 조성물은 높은 무기 충진 효율을 가짐에도 상온에서 낮은 점도를 나타내며 압축 성형에 의해 박형 패키지의 전자 부품이나 대면적 전자 부품을 밀봉해도 휨이 없고 와이어 스위프나 충전 불량도 발생하지 않는 장점을 가진다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일액형 박막 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있다. 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.
본 발명의 일 양태는 (a1) 실세스퀴녹산계 에폭시 수지 (a2) 나프탈렌계 에폭시 수지 및 (a3) 지환족 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지(A), 경화제(B), 이미다졸계 마이크로캐슐형 경화촉매(C)를 포함하며, 전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 무기필러(D) 75 내지 97중량%, 카본블랙(E) 0.01 내지 1중량%를 포함하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 에폭시 수지 조성물은 25℃, 전단 속도 2.5(1/s)에서 점도가 1,000 Pa s이하, 바람직하게는 500 Pa s이하인 전자 부품 압축 성형 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시기를 갖는 알콕시실란계 화합물(F)을 전체 조성물에 대하여 0.05 내지 0.5중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.4중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 에폭시 수지 조성물은 티오알킬기를 치환체로 갖는 알콕시실란계 화합물(G)을 0.05 내지 0.5중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.4중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 에폭시 수지 조성물은 폴리실록산, 폴리알콕시실록산 및 폴리알킬알콕시실란 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 실록산계 화합물(H)을 0.1 내지 2중량% 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 에폭시 수지(A)는 전체 조성물의 2 내지 15중량%, 더욱 좋게는 3 내지 8중량%를 사용하는 것이 본 발명의 목적을 달성하는 데 좋다. 또한 본 발명에서 상기 (a1) 내지 (a3) 성분은 특별히 제한되지 않지만 좋게는 (a2)의 나프탈렌계 에폭시 수지가 전체 에폭시 수지 성분의 50중량% 내지 90중량%, 바람직하게는 50 내지 80중량%이고, (a1)의 실세스퀴녹산계 에폭시 수지는 전체 에폭시 수지 성분의 1 내지 20중량%, 바람직하게는 5 내지 20중량%이고, (a3)의 지환족 에폭시 수지가 전체 에폭시 수지 성분의 10 내지 60중량%, 바람직하게는 10 내지 40중량%의 범위로 사용하는 것이, 취성에 강하고, 박막의 패키징에 이용되더라도 충분히 그 특징을 발현할 수 있으며, 나아가 전자장치의 변형이나 깨어짐 등이 발생하지 않아서 좋다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 경화제(B)는 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서는 특별히 제한하지 않지만, 산무수물 또는 유기산으로서, 전체 에폭시 수지 조성물의 2 내지 15중량%, 바람직하게는 3 내지 12중량% 함유될 수 있으며, 더욱 좋게는 상기 에폭시수지의 당량비에서 0.8 내지 1.3 당량비, 바람직하게는 0.9 내지 1.2 당량비가 더욱 좋지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 경화촉매(C)는 이미다졸계 마이크로 캡슐형 경화 촉매로서 이미다졸과 에폭시수지의 혼합된 캡슐로 제조되는 것으로서, 그 함량은 전체 에폭시 수지 조성물의 0.1 내지 5중량%, 더욱 좋게는 0.5 내지 3중량%에서 과도한 반응에 의한 발열을 제어하면서 마일드 하게 경화를 촉진할 수 있어서 더욱 좋다.
또한 본 발명의 다른 양태는 상기 반도체 장치를 밀봉하기 위하여, 반도체 장치에 액상의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 공급하는 공정(1), 상기 수지조성물을 가압/가열함으로써 경화하는 공정(2)을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명의 상기 성분들에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 에폭시 수지(A)는, 실세스퀴녹산계 에폭시 수지, 나프탈렌계 에폭시 수지 및 지환족 에폭시 수지의 혼합수지인 것이다.
특히, 본 발명에서 상기 실세스퀴녹산계 에폭시 수지는 실세스퀴녹산의 표면에 에폭시기가 치환된 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 실세스퀴녹산계 에폭시 수지는 실세스퀴녹산 표면에 3개 이상의 에폭시기를 갖는 경우, 경화도가 증가되어 밀봉 특성이 현저히 증가되므로 더욱 효과적이다. 상기 실세스퀴녹산은 예를 들어, 하기 화학식 1의 화합물인 것을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 둘 이상 조합하여 사용해도 된다.
[화학식 1]
다음으로, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 경화제(B)로는 에폭시 수지에 사용 가능한 경화제를 사용할 수 있지만, 그 중에서도 산무수물이 바람직하다. 일 구체예로, 헥사하이드로무수프탈산, 알킬헥사하이드로무수프탈산, 알킬테트라하이드로무수프탈산, 트리알킬테트라하이드로무수프탈산, 무수메틸나딕산 및 메틸노르보르난-2,3-디카르복실산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 아웃 가스의 관점에서, 바람직하게는 트리알킬테트라하이드로무수프탈산을 사용하는 것이 효과적이다. 상기 트리알킬테트라하이드로무수프탈산의 알킬기로는, 바람직하게는 직사슬상 또는 분기상의 탄소수 1 내지 10 의 알킬기, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 6 의 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 1 내지 4 의 알킬기이다. 트리알킬기 중 각각의 알킬기는 동일해도 되고 또는 상이해도 된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 경화제(B)의 배합량은 전체 에폭시 수지 조성물 중의 에폭시 수지(A)의 에폭시기의 몰수에 대하여 경화제 관능기의 몰수가 0.6 내지 1.5 배가 바람직하고, 0.8 내지 1.3 배가 보다 바람직하다. 경화제의 배합량이 상기 범위 미만인 경우 경화 불량이 될 우려가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 경화제가 밖으로 흘러나오는 형태인 블리드 현상이 발생될 우려가 있다.
본 발명의 일 구현에 따르면, 상기 에폭시 수지(A)와 경화제(B)의 반응을 촉진시키기 위해서 경화촉매(C)를 사용한다. 상기 경화촉매(C)로는 크게 제한은 없으나, 본 발명의 목적하는 물성을 달성하기 위하여 바람직하게는 이미다졸계 경화 촉진제를 사용하는 것이 더욱 효과적이다.
상기 이미다졸계 경화촉진제는 종래의 인계 경화 촉진제나 우레아계 경화 촉진제와 달리 경화반응이 고르게 발생하도록 하여 열변형을 방지하는 측면에서 본 발명에서는 인계나 우레아계와 현저히 차이나는 효과를 달성할 수 있으므로, 아주 좋다. 또한 본 발명에서는 이미다졸계 경화촉매를 사용하는 한에서는 인계나 우레아계를 추가하여 사용할 수 있지만, 그런 경우이더라도, 이미다졸계 경화촉매의 함량은 전체 경화촉매의 함량의 50중량%를 상회하여야 한다. 특히 본 발명에서는 마이크로 캡슐형 경화촉매를 사용하는 경우, 경화발생에서 국부적인 경화의 발생으로 캡슐화한 후의 표면의 외관이 평활한 점에서 마이크로 캡슐형 경화촉매가 아주 좋아 특히 반도체장치의 적층체를 제조하는 경우 각 층의 표면의 평활도가 증가하여 박막화가 가능하여 매우 좋다.
이러한 (c) 경화촉매 입자로서는, 아민 어덕트형 경화 촉진제를 이소시아네이트로 처리한 마이크로캡슐형 경화 촉진제인 아사히 가세이 이머티리얼즈(주) 제조한 노바 큐어 HX-3088, 노바 큐어 HX-3941, 노바큐어 HX-3941HP, 노바큐어 HXA3922HP, 노바큐어 HXA3932HP, 노바큐어 HXA3042HP, HX3792등이 있다. 마이크로캡슐형 경화 촉진제는 액상 에폭시 화합물에 분산된 상태로 존재하는 것을 이용하는 것이 바람직한데, 마이크로캡슐형 경화 촉진제에 노바큐어(상품명, 아사히 가세이 이머티리얼즈(주) 제조) 시리즈를 이용하는 경우에는, 접착 조성물 중의 에폭시 화합물로서는 마이크로캡슐형 경화 촉진제에 포함되는 액상 에폭시 화합물이 합쳐서 포함된다. 상기 경화촉매 입자의 평균 입경은 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛인 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 무기 필러에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 무기 필러로는 크게 제한되지 않고 사용될 수 있다. 일 구체예로, 실리카 필러(예를 들어, 용융 실리카, 결정 실리카 등), 석영, 유리분말, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산바륨, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및 황산바륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 무기 입자를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 중, 바람직하게는 실리카 필러를 사용하는 것이 효과적이고, 더욱 좋게는 용융 실리카를 사용하는 것이 보다 효과적이다.
상기 무기 필러는 평균입경(D50)이 0.5 내지 10㎛의 무기 충전재, 평균입경(D50)이 10 내지 35㎛인 것일 수 있다. 또한, 상기 무기 필러는 단독 또는 평균입경이 서로 다른 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.일 구체예로, 평균입경(D50)이 10㎛ 이하 바람직하게는 0.5 내지 10㎛인 무기 충전재와 평균입경(D50)이 10㎛ 초과, 바람직하게는 10 내지 35㎛인 무기 충전재를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 트랜스퍼 성형시 금형사이에 발생하는 플레쉬를 줄이는 효과를 가진다.
다음으로, 본 발명의 알콜시실란계 에폭시 화합물에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 알콕시실란계 에폭시 화합물의 예로는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용할 수 있는 것 이외에 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 알콕시실란계 에폭시 화합물은 후술하는 티오알킬기를 함유하는 알콕시실란계 화합물과 구분되는 에폭시화 알콕시실란 화합물을 의미한다.
본 발명의 상기 알콜시실란계 에폭시 화합물을 사용함으로써, 전체 에폭시 수지 조성물의 혼화성이 증대되고, 가교밀도를 조절하게 되어 취성에 더욱 강하고 특히 가열에 따른 휨이나 크랙 등이 발생되는 것을 현저히 줄이거나 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 티오알킬기(thioalkyl)기를 치환체로 갖는 알콕시실란계 에폭시 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 티오알킬기는 알콕시실란계 화합물에 1개 내지 4개를 함유할 수 있으며, 알킬기는 탄소수가 2 내지 12개인 것이 열팽창의 차이에 따른 반도체 장치와의 분리 또는 크랙 발생 등을 현저히 감소시킬 수 있어서 바람직하다. 이러한 화합물로는 하기 화학식 2를 예를 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 2]
또한 본 발명에서는 폴리실록산, 폴리알콜시실란 및 폴리알킬알콕시실란 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 실란계 중합체를 더 포함할 수 있다.
이러한 실란계 중합체를 채택함으로써, 수분의 흡수를 방지하고, 나아가 경화시 표면의 평활성을 더욱 부여하여 수십층의 적층체를 패키징하는 경우에도 볼륨을 제어할 수 있는 특성을 가진다.
본 발명의 조성물에는, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한, 그 밖의 첨가제를 사용할 수 있다. 상기 첨가제로는, 소포제, 레벨링제, 저응력제, 안료 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 상기한 각 성분을 균일하게 혼합하여 수득될 수 있다. 본 발명의 에폭시 수지, 경화제, 또한 필요에 따라 경화촉진제를 함유하는 본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 종래 알려져 있는 방법과 마찬가지의 방법으로 용이하게 경화물로 할 수 있다. 당해 경화물로서는, 적층물, 주형물, 접착층, 도막, 필름 등의 성형 경화물을 들 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 에폭시 수지 조성물은 25℃, 전단 속도 2.5(1/s)의 점도가 1,000 Pa s 이하, 바람직하게는 800 Pa s, 보다 바람직하게는 500 Pa s 이하인 것일 수 있다. 상기 점도는 측정 방법에 의해 값이 다를 경우에는 블룩 필드 사제, HBT형 점도계를 이용하여 측정되는 값이다. 조성물의 점도가 1,000 Pa s를 초과하면, 액상으로 제작된 제품을 공정 내부에 흘려 넣을 수 없어 패키지 성명 및 작업성에 영향을 주어 공정 내부에 적용 될 수 있더라도 가온가압성형으로 제작되는 Wafer Level Package와 같은 제품에 적용 시 일정한 형태의 패키지를 구현하는데 칩의 위치 변형 및 반도체의 휨과 같은 불량이 나타나 패키지 제작에 사용되기 어렵다.
본 발명의 조성물은 경화 조건으로서 바람직하게는 100 내지 250℃, 보다 바람직하게는 120 내지 180℃, 1 내지 20분 보다 바람직하게는 5 내지 15분 정도 경화하는 것이 좋지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 조성물은 전자 부품 밀봉용 조성물이다. 그 사용 방법으로서는 바람직하게는, 대면적 반도체 패키지의 밀봉을 압축 성형 공법에 의해 수행하는 방법을 들 수 있다. 압축 성형 공법은 공지의 컴프레션 성형기 등을 이용하여 수행할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
- 실세스퀴녹산에폭시 수지 : Hybridplastics사의 EP0409를 사용하였다.
- 나프탈렌계에폭시 : Shin-A T&C사의 SE-80P을 사용하였다.
- 비스페놀형에폭시 : 테트라메틸 비스(4-하이드록시페닐) 에테르 디글리시딜 에테르를 사용하였다.
- 지환족에폭시수지(1) : 지환족 하이드로카본 에폭시 수지로서 Daniel사의 Cell2021P를 사용하였다.
- 지환족에폭시수지(2) : 지환족 하이드로카본 에폭시 수지로서 Daniel사의 EHPE3150CE를 사용하였다.
- 경화제 : MHHPA(Methylhexahydrophthalic anhydride) 6.1중량% 와 DDSA(Dodecenylsuccinic anhydride) 0.3중량%의 혼합물을 사용하였다.
- 무기필러 : MUS-6 평균입경 6마이크론의 실리카 72.5중량%와 SFP-30M 평균입경 0.5마이크론의 실리카 12.66중량%의 혼합물을 사용하였다.
- 카본블랙 : 평균 입자크기가 24 nm인 것을 사용하였다. )
- 마이크로캡슐촉매 : NOVACURE HX3792를 사용하였다.
- 에폭시화알콕시실란 : Shin-Etsu Silicone사의 KBM303을 사용하였다.
- 티오알콕시알킬실란 : Shin-Etsu Silicone사의 KBM803을 사용하였다.
- 실록산계화합물 : Dow Corning사의 SF8421-EG를 사용하였다.
하기 표 1에 기재된 함량으로 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 에폭시 수지에 해당하는 성분을 120℃에서 용융시켜 혼합한 후 알콕실실란 또는 실록산계 화합물과 경화제를 투입하여 혼합하였다. 이후 혼합물을 80℃로 냉각한 다음 마이크로캡슐촉매를 혼합하고, 50℃에서 숙성시킨 다음 혼합물을 분쇄하여 얻은 분말형태의 에폭시 수지 혼합물과 무기필러 및 카본블랙을 헨쉘믹서를 이용하여 건조 혼합하였다. 이후 혼합물을 70℃로 가열된 2롤 반죽기를 이용하여 균일하게 혼합하였다. 이후, 혼합물을 트랜스퍼 성형이 가능한, 에폭시 수지 조성물을 제조하고 시편을 제작하였다.
(평가)
(1) 충진성 : 하기 실시예와 비교예에서 캐비티(100×100×0.3mm)에 의해 FR-4 기판(120×120×0.4mm) 위에 150℃, 3분에서 성형하고 성형물에 대해서 충진성을 다음과 같이 평가하였다.
◎ : 캐버티에 충전이 잘되고, 외관이 매우 반짝인다.
○ : 캐비티에 수지가 잘 충진되고, 외관에 결함이 없지만 반짝임이 덜하다
× : 성형 도중에 경화가 시작되고, 캐비티 일부에 수지가 충전되지 않고, 성형물에 성형 불량에 의한 외관 결함이 있다.
(2) 탈형성 : 캐버티에서 탈형시 박리성의 정도를 상대적으로 평가하였다.
◎ : 박리성이 매우 양호하고 탈형이 완벽함
○ : 박리성 양호하고 탈형 가능
× : 수지가 경화하지 않거나 탈형 불가능
(3) 유리전이온도 : 성형물의 Tg를 DMA로 측정했다. 측정 조건은 성형물을 150℃, 1시간에 경화 하여 일정 크기로 준비한 뒤, DMA를 이용하여 경화물의 Tg를 측정했다. 측정 조건은 승온 속도 5℃/min, 주파수 1 Hz로 하고, tanδ의 피크의 온도를 구했다. 경화물에 대해서 휨을 이하 방법으로 평가했다.
(4) 증점배율 : 25℃ 의 Bath에 52Z의 Spindle을 이용하여 0.5rpm에서 24시간 후의 증점 배율을 블룩 필드 사제 DVⅡ Corn & Plate형 점도계를 이용하여 측정했다.
(5) 휨성 : 컴프레션을 이용하여 120℃, 10분 경화를 실시한 패키지를 성형한 후 바로 상온(25℃)으로 후 냉각(Cooling)된 경화물을 바닥면으로부터 올라온 높이를 측정하였다. 그렇게 측정된 결과를 ◎ : 1000㎛ 미만, ○ : 1000㎛ 이상 2000㎛ 미만 및 × : 2000㎛ 이상으로 판정하였다.
| 실시예 | 비교예 | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 1 | 2 | 3 | |
| 실세스퀴녹산에폭시 | 1.3 | 2.6 | - | 1.3 | ||||||
| 나프탈렌계에폭시 | 3.3 | 3.3 | 3.3 | - | ||||||
| 비스페놀형에폭시 | - | - | - | 3.3 | ||||||
| 지환족에폭시(1) | 1.3 | - | 2.1 | 1.3 | ||||||
| 지환족에폭시(2) | 0.5 | - | 1.0 | 0.5 | ||||||
| 경화제 | 6.4 | 6.4 | 6.4 | 6.4 | ||||||
| 마이크로캡슐촉매 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | ||||||
| 무기필러 | 85.8 | 85.3 | 84.9 | 84.1 | 84.5 | 84.6 | 85 | 84.1 | 84.1 | |
| 카본블랙 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | |||||||
| 에폭시화알콕시실란 | 0.3 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | - | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
| 티오알킬알콕시실란 | - | - | 0.4 | 0.4 | 0.4 | - | 0.5 | 0.4 | 0.4 | |
| 실록산계화합물 | - | - | - | 0.8 | 0.8 | 0.8 | - | 0.8 | 0.8 | |
| 점도(Pa.s) | 400 | 380 | 290 | 250 | 320 | 300 | 220 | 270 | 330 | 200 |
| 점도증가율(hr) | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 24 | 22 | 18 | 22 |
| Tg | 170 | 164 | 150 | 145 | 156 | 150 | 142 | 155 | 162 | 135 |
| 탈형성 | ◎ | X | X | X | ||||||
| 충진성 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | X | X | △ | |||
| 휨성 | ◎ | △ | X | △ | ||||||
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에폭시 수지 조성물은 충진성 및 탈형성이 우수하며, 또한 점도증가율 특성이 좋아 실제 적용이 용이하며, 휨성 등 모든 물성이 매우 우수한 특성을 가지는 것임을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있으며, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 정하는 것이 아니다.
Claims (7)
- (a1) 실세스퀴녹산계 에폭시 수지, (a2) 나프탈렌계 에폭시 수지 및 (a3) 지환족 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지(A),
경화제(B),
이미다졸계 마이크로캡슐형 경화촉매(C),
에폭시기를 갖는 알콕시실란계 화합물 및 티오알킬기를 갖는 알콕시실란계 화합물 중 선택되는 어느 하나 이상의 알콕시실란계 화합물 및
실록산계 화합물을 포함하며,
전체 에폭시 수지 조성물에 대하여 무기필러(D) 75 내지 97중량% 및 카본블랙(E) 0.01 내지 1중량%를 포함하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 에폭시 수지(A)는 전체 수지 조성물의 2 내지 15중량%로서, 에폭시 수지(A)에 전체 함량에 대하여 (a1) 실세스퀴녹산계 에폭시 수지 5 내지 20중량%, (a2) 나프탈렌계 에폭시 수지는 50 내지 80중량%, (a3) 지환족 에폭시 수지 10 내지 40중량%를 포함하는 것인 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.
- 삭제
- 제 1항 및 제 5항 중에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 에폭시 수지 조성물은 25℃, 전단 속도 0.5(1/s)의 점도가 1,000 Pa s 이하인 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.
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