KR101980948B1 - 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치 - Google Patents

과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치 Download PDF

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Abstract

본 에폭시 수지; 경화제; 무기 충전제; 및 동점도가 450mm2/s 이하인 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일을 포함하며, 상기 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일은 에폭시 수지 조성물 100중량% 중 0.01 내지 1중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.

Description

과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치{GRANULE TYPE EPOXY RESIN COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR ENCAPSULATION AND SEMICONDUCTOR DEVICE ENCAPSULATED BY USING THE SAME}
본 발명은 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 레벨링성이 우수한 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용한 반도체 장치의 봉지 성형 방법으로 종래에는 고형의 에폭시 수지 조성물을 원통형으로 부형한 타블렛을 이용한 트랜스퍼 성형법이 주로 사용되어 왔다. 그러나, 최근에는 몰드 캡(Mold cap)을 최소화하고 와이어 스위프(wire sweep) 등의 문제를 해소하기 위해 압축성형(compression mold)을 이용한 반도체 봉지 기술이 활발히 검토되고 있다. 압축성형(compression mold) 설비에는 과립/분말 상의 봉지재가 주로 사용되고 있다.
한편, 최근 모바일 제품용 반도체 소자 개발이 주류를 이루며, 이를 충족시키기 위해 소자 내의 웨이퍼 칩(wafer chip) 크기가 커지고, 반도체 소자의 두께도 얇아지고 있다. 이에 따라, 반도체 소자 상의 봉지재의 두께도 얇아지는 추세이며, 그로 인해 단위 소자당 봉지재의 사용량도 줄어들고 있다.
그러나, 현재 사용되고 있는 과립/분말 상의 봉지재의 경우, 투입량이 줄어들면, 계량되어 펼쳐 투입되는 봉지재의 레벨링성(Leveling)이 저하되고, 봉지재의 열전달이 나빠지며, 패키지 전면과 가장자리에 미충진 현상이 발생하거나, 와이어 및/또는 다이에 처짐이 발생하는 등의 문제가 발생한다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 개선할 수 있는 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 레벨링성이 우수하고, 성형 시 미충진 불량이나 다이 처짐 등의 패키지 변형을 최소화할 수 있는 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 무기 충전제; 및 동점도가 450mm2/s 이하인 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일을 포함하며, 상기 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일은 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.01 내지 1중량%로 포함되는 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112016120214236-pat00001
상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, R2는 탄소수 1 내지 10의 플루오르 치환된 알킬기이며, m 및 n의 평균값은 각각 독립적으로 1 내지 1,000이다.
구체예에서, 상기 R1은 메틸기이고, 상기 R2는 -CH2CH2CF3일 수 있다.
구체예에서, 상기 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 상기 에폭시 수지 0.5 내지 20중량%, 상기 경화제 0.1 내지 13중량%, 상기 무기충전제 70 내지 95중량% 및 상기 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일 0.01 내지 1중량%를 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 에폭시 수지 조성물은 실란 커플링제를 더 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 실란 커플링제는 에폭시 실란 및 아미노 실란을 2 : 8 내지 6 : 4의 중량비율로 포함하는 것일 수 있다.
구체예에서, 상기 에폭시 수지는 점도가 0.1 내지 1 poise이고, 중량평균분자량이 500 내지 1,300g/mol일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 반도체 장치에 관한 것이다. 상기 반도체 장치는 상기 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉된다.
본 발명은 레벨링성이 우수하고, 성형 시 미충진 불량이나 다이 처짐 등의 패키지 변형을 최소화할 수 있는 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 장치를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
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 발명에 따른 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 무기 충전제; 및 동점도가 450mm2/s 이하인 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일을 포함한다.
이하, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 각 성분에 대해 자세히 설명한다.
(A) 에폭시 수지
본 발명의 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지를 포함한다.
상기 에폭시 수지는 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 것으로, 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 에폭시 수지들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 에폭시 수지는, 비페닐노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, tert-부틸 카테콜형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 선형 지방족 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 복소환식 에폭시 수지, 스피로환 함유 에폭시 수지, 시클로헥산디메탄올형 에폭시 수지, 트리메틸올형 에폭시 수지, 할로겐화 에폭시 수지 등일 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수도 있다. 예를 들면, 에폭시 수지는 분자 중에 2개 이상의 에폭시기 및 1개 이상의 수산기를 갖는 에폭시 수지일 수 있다. 에폭시 수지는 고상의 에폭시 수지, 액상의 에폭시 수지, 중 하나 이상을 포함할 수 있고 바람직하게는 고상의 에폭시 수지를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 에폭시 수지는 점도가 0.1 내지 1 poise, 예를 들면 0.3 내지 0.6 poise일 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 레벨링성, 충진성 및 패키지 변형 방지 효과가 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 에폭시 수지는 중량평균분자량이 500 내지 1,300g/mol, 예를 들면 500 내지 900g/mol일 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 레벨링성, 충진성 및 패키지 변형 방지 효과가 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 에폭시 수지는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 전체 100중량% 중 0.5 내지 20중량%, 예를 들면 3 내지 15중량%, 구체적으로 3 내지 12중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 레벨링성, 충진성 및 패키지 변형 방지 효과가 우수할 수 있다.
(B) 경화제
본 발명의 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 경화제를 포함한다.
상기 경화제로는, 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 경화제들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 페놀아랄킬형 페놀수지, 페놀노볼락형 페놀수지, 자일록형 페놀수지, 크레졸 노볼락형 페놀수지, 나프톨형 페놀수지, 테르펜형 페놀수지, 다관능형 페놀수지, 비페닐 노볼락형 페놀 수지, 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 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 경화제는 1개 이상의 수산기를 갖는 페놀수지일 수 있다.
구체예에서, 상기 경화제는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 전체 100중량% 중 0.1 내지 13 중량%, 예를 들면 0.1 내지 10 중량%, 구체적으로 0.1 내지 8 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 레벨링성, 충진성 및 패키지 변형 방지 효과가 우수할 수 있다.
(C) 무기 충전제
본 발명의 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 무기충전제를 포함한다.
상기 무기 충전제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성 및 저응력화를 향상시키기 위한 것이다. 상기 무기 충전제로는, 반도체 밀봉재에 사용되는 일반적인 무기 충전제들이 제한 없이 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.
구체예에서, 상기 무기 충전제의 사용량은 성형성, 저응력성, 및 고온강도 등의 요구 물성에 따라 달라질 수 있으나, 에폭시 수지 조성물 전체 100중량% 중 중 70 내지 97중량%, 예를 들면 80 내지 90중량% 또는 83 내지 97중량%로 포함될 수 있다.
(D) 실리콘 오일
본 발명의 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일을 포함한다.
상기 플루오르알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일은 우베로데(Ubbelohde)형 오스트발트 점도계(Ostwald Viscometer)를 사용하여 25℃에서 측정한 동점도가 450mm2/s 이하, 예를 들면 50 내지 450mm2/s, 구체적으로 100 내지 300mm2/s일 수 있다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 상기 범위를 만족하는 동점도를 갖는 폴리오르알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일을 첨가할 경우, 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 레벨링성, 충진성이 현저하게 개선되고, 다이 처짐과 같은 패키지 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
구체예에서, 상기 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112016120214236-pat00002
상기 화학식 1에서, R1은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, R2는 탄소수 1 내지 10의 플루오르 치환된 알킬기이며, m 및 n의 평균값은 각각 독립적으로 1 내지 1,000이다. 바람직하게는, 상기 R1은 메틸기이고, 상기 R2는 -CH2CH2CF3일 수 있다.
구체예에서, 상기 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일은 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 대하여 0.01 내지 1중량%, 예를 들면 0.05 내지 0.3중량%로 포함될 수 있다. 상기 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 상기 효과를 얻지 못할 우려가 있고, 1중량%를 초과할 경우, 경화성이 나빠져 성형 작업성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 상기 성분들 이외에, 커플링제를 더 포함할 수 있다.
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.
레벨링성 향상의 측면에서, 상기 커플링제로 에폭시실란과 아미노실란의 혼합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이때, 상기 에폭시실란 및 아미노실란의 배합비(에폭시실란:아미노실란)는 중량 비율로, 2 : 8 내지 6 : 4, 예를 들면 3 : 7 내지 5 : 5일 수 있다. 상기 범위에서 에폭시 수지 조성물의 레벨링성 향상 효과가 더욱 우수하게 나타날 수 있다.
구체예에서, 상기 커플링제는 에폭시 수지 조성물 전체 100중량% 중 0.01 내지 5중량%, 예를 들면 0.05 내지 3중량%, 구체적으로 0.1 내지 2중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 에폭시 수지와 무기 충전제 사이에서 반응하여 계면 강도를 향상시킬 수 있고, 에폭시 수지 조성물의 레벨링성 등이 더 우수할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 구체예에 따른 에폭시 수지 조성물은, 필요에 따라, 상기 성분들 이외에 경화 촉진제, 이형제, 착색제 등을 더 포함할 수 있다.
경화 촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다. 상기 경화 촉진제로는, 예를 들면,　3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 이미다졸, 및 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.
상기 유기 금속화합물의 구체적인 예로는, 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트　등이 있다. 유기인화합물에는 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄브로마이드, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란, 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.
구체예에서, 상기 경화 촉진제 사용 시, 그 함량은 에폭시 수지 조성물 전체 100중량% 중 0.01 내지 2중량%, 예를 들면 0.02 내지 1.5중량%, 구체적으로 0.05 내지 1중량%일 수 있다. 상기 범위에서 에폭시 수지 조성물의 경화를 촉진할 수 있으며, 경화도를 향상시킬 수 있다.
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 전체 100중량% 중 0.1 내지 1중량%로 포함될 수 있다.
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 전체 100중량% 중 0.01 내지 5중량%, 예를 들면 0.05 내지 3중량%, 구체적으로 0.1 내지 2중량%로 포함될 수 있다.
이외에도, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은　본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 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.
본 발명에 따른 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 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.
본 발명의 반도체 장치(소자)는 상기 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 밀봉될 수 있다. 본 발명의 조성물을 이용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법은, 예를 들면, 과립상의 에폭시 수지 조성물을 금형 캐비티에 공급하고 에폭시 수지 조성물을 용융시켜 반도체 소자를 침지하고 경화하여 봉지하는 압축 성형법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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.
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 에폭시 수지
(a1) 비페닐 노볼락형 에폭시 수지인 NC-3000(일본화약)을 사용하였다.(ICI 점도 1.2poise(@150℃), Mw=1,300g/mol)
(a2) 비페닐형 에폭시 수지인 YX-4000(제팬에폭시레진)을 사용하였다. (ICI 점도 0.1poise(@150℃), Mw=500g/mol)
(B) 경화제: 비페닐 노볼락형 페놀 수지인 MEH-7851SS(메이와)를 사용하였다.
(C) 무기 충전제: 평균입경 20㎛의 구상 용융실리카를 사용하였다.
(D) 실리콘 오일
(d1) 동점도가 100mm2/sec인 플루오로알킬 오르가노실록산인 FL-100-100CS(Shin Etsu)를 사용하였다.
(d2) 동점도가 450mm2/sec인 플루오로알킬 오르가노실록산인 FL-100-450CS(Shin Etsu)를 사용하였다.
(d3) 동점도가 1,000mm2/sec인 플루오로알킬 오르가노실록산인 FL-100-1000CS(Shin Etsu)를 사용하였다.
(d4) 동점도가 500mm2/sec인 플루오로알킬 오르가노실록산(상기 (d1), (d2), 및 (d3) 실리콘 오일을 1:1:1로 혼합하여 제조함)을 사용하였다.
(E) 커플링제
(e1) 에폭시실란 커플링제인 KBM-303(Shin Etsu)를 사용하였다.
(e2) 아미노실란 커플링제인 KBM-573(Shin Etsu)를 사용하였다.
(F) 경화촉진제: 트리페닐 포스핀(TPP, Hokko Chemical)을 사용하였다.
(G) 착색제: 카본블랙인 MA-600B(미츠비시화학)을 사용하였다.
(H)이형제: 카르나우바 왁스를 사용하였다.
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4
각 성분들을 하기 표 1에 기재된 함량으로 평량한 후 헨셀 믹서를 이용하여 균일하게 혼합하여 분말 상태의 1차 조성물을 제조하였다. 그런 다음, 상기 1차 조성물을 압출기에 투입하여 혼련한 후, 냉각 및 분쇄하여 과립상 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
(A) (a1) 3.481 3.481 3.513 3.481 3.481 3.138
(a2) 2.321 2.321 2.342 2.321 2.321 2.092
(B) 5.046 5.046 5.091 5.046 5.046 4.548
(C) 88 88 88 88 88 88
(D) (d1) 0.1 - - - - 1.2
(d2) - 0.1 - - - -
(d3) - - - 0.1 - -
(d4) - - - - 0.1 -
(E) (e1) 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22
(e2) 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22
(F) 0.302 0.302 0.304 0.302 0.302 0.272
(G) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28
(H) 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
Total 100 100 100 100 100 100
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4의 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기 측정 방법을 통해 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 레벨링성
평평한 바닥을 가지는 알루미늄 디쉬(직경 50mm)에 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4의 반도체 밀봉용 에폭시 수지(평균입도 0.5~2mm) 10g를 계량하였다.
계량된 에폭시 수지가 디쉬 내에 고르게 분포할 수 있도록 좌우로 충분히 진동을 준 뒤, 165℃로 세팅된 핫플레이트 위에 올려두고 10분간 방치하였다. 경화가 완료된 샘플의 표면을 Z축 마이크로미터가 탑재된 현미경으로 "마루-골"의 깊이(단위: ㎛)를 측정하여 기록하였다.
(2) 충진성
유닛 사이즈(Unit size)가 15X15mm인 FBGA기판 위에 12X12 웨이퍼 칩을 페이스트를 이용하여 실장한 PKG조립품을 Compression mold설비(TOWA사)를 이용하여 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4의 에폭시 수지 조성물로 칩 상부의 에폭시 수지층의 두께가 110㎛가 되도록 몰딩하였다. (몰딩조건은 165℃, 60sec) 10장 몰딩 후 봉지된 PKG외관을 육안으로 살펴본 뒤, 직경이 1.0mm이상인 충전불량 수를 확인하였다.
(3) 경화성(블리스터 개수)
유닛 사이즈(Unit size)가 15X15mm인 FBGA기판 위에 12X12 웨이퍼 칩을 페이스트를 이용하여 실장한 PKG 조립품을 Compression mold 설비(TOWA사)를 이용하여 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4의 에폭시 수지 조성물로 칩 상부의 에폭시 수지층의 두께가 110㎛가 되도록 몰딩하였다. (몰딩 조건은 165℃, 60sec) 10장 몰딩 후 봉지된 PKG 외관을 육안으로 살펴본 뒤, 발생한 블리스터의 수를 세어 기록하였다.
(4) 다이 처짐
유닛 사이즈(Unit size)가 15mm by 15mm인 FBGA PCB에 칩 사이즈 12mm x 3mm x 0.07mm(접착제 포함)를 제작하여 "十"자 형태로 교차하여 유닛 당 2단 적층의 다이 본딩(Die-bonding)을 진행하였다(Overhang). 접착제를 경화하기 위해 125℃, 1시간 동안 오븐에 투입하였다. 상기와 같이 제작된 PKG자재를 Compression mold 설비(TOWA사)를 이용하여 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4의 에폭시 수지 조성물로 Mold 두께가 300㎛가 되도록 몰딩하였다. 그런 다음, PKG 유닛의 단면을 연마(Polishing)하여 현미경으로 관찰하였다. 현미경 툴로 Overhang Die의 끝부분이 원래 높이(140um)보다 아래로 쳐진 정도를 퍼센티지(%)로 나타내었다.
실시예 1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
레벨링성 ㎛ 250 400 1300 1200 800 200
미충전 수 개/10장 1 2 6 2 1 4
블리스터 개/10장 0 0 0 0 0 15
다이 처짐 % 15 17 67 62 42 14
상기 표 2의 결과로부터, 본원발명의 에폭시 수지 조성물(실시예 1 및 2)은 레벨링성 테스트에서, "마루-골"의 깊이가 600 ㎛ 이하(250 ㎛ 및 400 ㎛)로, 레벨링성이 우수함을 알 수 있고, 미충전 수가 2개/10장 이하로, 성형 시 미충진 불량을 저감할 수 있음을 알 수 있고, 블리스터 개수가 0개/10장으로, 경화성이 우수함을 알 수 있으며, 다이 처짐이 20% 이하(15% 및 17%)로 패키지 변형을 최소화할 수 있음을 알 수 있다.
반면, 실리콘 오일을 사용하지 않거나(비교예 1), 동점도가 450mm2/sec를 초과하는 실리콘 오일을 사용할 경우(비교예 2 및 3), 레벨링성, 다이 처짐 등이 크게 저하됨을 알 수 있고, 실리콘 오일을 1중량% 초과(1.2중량%) 사용할 경우(비교예 4), 성형 시, 미충진 불량, 경화성 저하 등이 발생함을 알 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 (8)

  1. 에폭시 수지 0.5 내지 20중량%;
    경화제 0.1 내지 13중량%;
    무기 충전제 70 내지 95중량%; 및
    동점도가 450mm2/s 이하인 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일 0.01 내지 1중량%를 포함하며,
    상기 플루오로알킬오르가노 폴리실록산 변성 실리콘 오일은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112019010039300-pat00003

    상기 화학식 1에서, R1은 메틸기이고, R2는 -CH2CH2CF3이며, m 및 n의 평균값은 각각 독립적으로 1 내지 1,000이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지 조성물은 실란 커플링제를 더 포함하는 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실란 커플링제는 에폭시 실란 및 아미노 실란을 2 : 8 내지 6 : 4의 중량비율로 포함하는 것인 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 점도가 0.1 내지 1 poise이고, 중량평균분자량이 500 내지 1,300g/mol인 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  8. 제1항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 과립상 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치.
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