KR102184232B1 - 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR102184232B1
KR102184232B1 KR1020180047005A KR20180047005A KR102184232B1 KR 102184232 B1 KR102184232 B1 KR 102184232B1 KR 1020180047005 A KR1020180047005 A KR 1020180047005A KR 20180047005 A KR20180047005 A KR 20180047005A KR 102184232 B1 KR102184232 B1 KR 102184232B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
epoxy resin
semiconductor device
resin composition
aminoalkyl
amine
Prior art date
Application number
KR1020180047005A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190123180A (ko
Inventor
정경학
이동환
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020180047005A priority Critical patent/KR102184232B1/ko
Publication of KR20190123180A publication Critical patent/KR20190123180A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102184232B1 publication Critical patent/KR102184232B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

에폭시 수지; 경화제; 무기 충전제; 및 이온 포착제를 포함하고, 상기 이온 포착제는 모노(아미노알킬)아민계 포착제, 비스(아미노알킬)아민계 포착제, 트리스(아미노알킬)아민계 포착제 중 1종 이상의 유기계 이온 포착제를 포함하는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용해 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치{EPOXY RESIN COMPOSITION FOR ENCAPSULATING SEMICONDUCTOR DEVICE AND SEMICONDUCTOR DEVICE ENCAPSULATED USING THE SAME}
본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 금속 계면에 대한 접착력이 우수하고 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.
반도체 패키지의 금속 산화를 억제하기 위하여 일반적으로 염소 음이온 등 음이온을 포착하는 이온 포착제를 에폭시 수지 조성물에 사용하여 이온의 이동을 억제한다. 위와 같은 효과를 위하여 사용되는 이온 포착제는 무기계 첨가제가 주로 사용되고 있다. 그러나, 무기계 첨가제는 물 또는 이산화탄소 등의 부산물을 생성시킬 수 있으며 이것은 패키지 특성에 나쁜 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 목적은 유기계 이온 포착제를 사용함으로써 금속 계면에 대한 접착력이 우수하고 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 무기 충전제; 및 이온 포착제를 포함하고, 상기 이온 포착제는 모노(아미노알킬)아민계 포착제, 비스(아미노알킬)아민계 포착제, 트리스(아미노알킬)아민계 포착제 중 1종 이상의 유기계 이온 포착제를 포함할 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치를 제공한다.
본 발명은 금속 계면에 대한 접착력이 우수하고 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하였다.
본 발명은 본 발명의 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치를 제공하였다.
반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지를 포함한다. 에폭시 수지를 제조하는 과정에서 염소 음이온(Cl-) 등의 음이온 불순물이 생성될 수 있다. 음이온 특히 염소 음이온은 와이어 또는 범프를 부식시킬 수 있으므로 고정시켜 이동을 억제해 주어야 한다. 염소 음이온 등의 불순물을 고정시키기 위해 무기계 이온 포착제를 사용할 수 있다. 대표적인 무기계 이온 포착제인 마그네슘 알루미늄 수산화물 화합물은 물 또는 이산화탄소 등의 부산물을 생성시킬 수 있다. 이러한 부산물은 반도체 패키지 특성에 나쁜 영향을 줄 수 있다.
본 발명자들은 부산물 생성 없이 조성물 중 음이온 특히 염소 음이온과 같은 1가 음이온을 효과적으로 고정시켜 이동을 억제할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 모노-, 비스-, 또는 트리스(아미노알킬)아민계 포착제를 사용할 경우 본 발명의 목적을 달성할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. 또한, 모노-, 비스-, 또는 트리스(아미노알킬)아민계 포착제는 SiN과 같은 금속 계면에 대한 접착력이 우수하고 반도체 소자의 신뢰성을 높일 수 있다는 것도 확인하였다.
본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 무기 충전제; 및 이온 포착제를 포함하고, 상기 이온 포착제는 모노(아미노알킬)아민계 포착제, 비스(아미노알킬)아민계 포착제, 트리스(아미노알킬)아민계 포착제 중 1종 이상의 유기계 이온 포착제를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 구성 성분에 대해 상세하게 설명한다.
에폭시 수지
에폭시 수지는 반도체 소자 밀봉용으로　일반적으로 사용되는 에폭시 수지들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 에폭시 수지로 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 에폭시 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 페놀 또는 알킬 페놀류와 히드록시벤즈알데히드와의 축합물을 에폭시화함으로써 얻어지는 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 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, 바이페닐형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 에폭시 수지는 바이페닐형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 다관능형 에폭시 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 에폭시 수지로 바이페닐형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
경화성 측면을 고려할 때 에폭시 당량이 100 내지 500g/eq인 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 범위에서, 경화도를 높일 수 있다.
에폭시 수지는 단독 혹은 병용하여 사용될 수 있으며, 에폭시 수지에 경화제, 경화 촉진제, 이형제, 커플링제, 및 응력 완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터 배치(melt master batch)와 같은 선 반응을 시켜 만든　부가 화합물 형태로 사용할 수도 있다.
에폭시 수지는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.5 내지 20 중량%, 구체적으로는 3 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 경화성이 저하되지 않을 수 있다.
경화제
경화제는 반도체 소자 밀봉용으로　일반적으로 사용되는 경화제들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 경화제는 페놀성 경화제를 사용할 수 있고, 예를 들면 페놀성 경화제는 페놀아랄킬형 페놀 수지,　페놀노볼락형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지, 자일록(xylok)형 페놀 수지, 크레졸 노볼락형 페놀 수지, 나프톨형 페놀 수지, 테르펜형 페놀 수지, 디시클로펜타디엔계 페놀 수지, 비스페놀 A와 레졸로부터 합성된 노볼락형　페놀 수지, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 디하이드록시바이페닐을 포함하는 다가 페놀 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 페놀성 경화제로 페놀아랄킬형 페놀 수지,　페놀노볼락형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
경화제는 경화성 측면을 고려할 때 수산기 당량이 90 내지 250g/eq가 될 수 있다. 상기 범위에서, 경화도를 높일 수 있다.
경화제는 각각 단독 혹은 병용하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 경화제에 에폭시 수지, 경화 촉진제, 이형제 및 응력 완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터 배치와 같은 선 반응을 시켜 만든　부가 화합물로도 사용할 수 있다.
경화제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.1 내지 13 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 경화성이 저하되지 않는 효과가 있을 수 있다.
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 3일 수 있으며, 구체적으로 1 내지 2, 더욱 구체적으로 1 내지 1.75일 수 있다. 에폭시 수지와 경화제의 당량비가 상기의 범위를 만족할 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화 후에 우수한 강도를 구현할 수 있다.
무기 충전제
무기 충전제는 조성물의　기계적 물성의 향상과 저 응력화를 높일 수 있다. 무기 충전제의 예로는 용융 실리카, 결정성 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나, 마그네시아, 클레이(clay), 탈크(talc), 규산칼슘, 산화티탄, 산화안티몬, 유리섬유 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게는 저응력화를 위해서 선팽창계수가 낮은 용융 실리카를 사용한다. 용융 실리카는 진 비중이 2.3　이하인 비결정성 실리카를 의미하는 것으로 결정성 실리카를 용융하여 만들거나 다양한 원료로부터 합성한 비결정성 실리카도 포함된다. 용융 실리카의 형상 및 입경은 특별히 한정되지는 않지만, 평균 입경 5 내지 30㎛의 구상 용융 실리카를 50 내지 99 중량%, 평균 입경 0.001 내지 1㎛의 구상 용융 실리카를 1 내지 50 중량% 포함한 용융 실리카　혼합물을　전체 무기 충전제에　대하여　40 내지 100 중량%가 되도록　포함하는 것이 좋다. 또한, 용도에 맞춰 그 최대 입경을 45㎛, 55㎛,　및　75㎛　중 어느 하나로 조정해서 사용할 수가 있다.　상기 용융 구상 실리카에는 도전성의 카본이 실리카 표면에 이물질로서 포함되는 경우가 있으므로 극성 이물질의 혼입이 적은 물질을 선택하는 것도 중요하다.
무기 충전제의 사용량은 성형성, 저응력성, 및 고온 강도 등의 요구 물성에 따라 다르다. 구체예에서 무기 충전제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 70 내지 95 중량%, 예를 들면 75 내지 92 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 난연성, 유동성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
유기계 이온 포착제
본 발명은 유기계 이온 포착제로서 (아미노알킬)아민계 포착제를 포함한다. 본 발명은 유기계 이온 포착제로 모노(아미노알킬)아민계 포착제, 비스(아미노알킬)아민계 포착제, 트리스(아미노알킬)아민계 포착제 중 1종 이상을 포함한다. 이들은 조성물 중 1가 음이온 특히 염소 음이온을 고정시켜 이동을 억제하되, 부산물 생성 없이 음이온을 제거할 수 있다. 또한, 금속 계면에 대한 접착력을 개선시키고 밀봉된 반도체 소자의 신뢰성을 개선할 수 있다. 바람직하게는, 유기계 이온 포착체로서 트리스(아미노알킬)아민계 포착제를 사용할 수 있으며, 더 바람직하게는, 트리스[2-(디메틸아미노)에틸]아민을 사용할 수 있다.
모노(아미노알킬)아민계 포착제, 비스(아미노알킬)아민계 포착제, 트리스(아미노알킬)아민계 포착제에서 아미노알킬은 분자 말단에 포함될 수 있다.
일 구체예에서, 트리스(아미노알킬)아민계 포착제는 하기 화학식 1로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다:
<화학식 1>
Figure 112018040432668-pat00001
(상기 화학식 1에서 R1, R2, R3은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
R4, R5, R6, R7, R8, R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소 수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 수 3 내지 10의 시클로알킬기, 탄소 수 6 내지 20의 아릴기, 탄소 수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이다).
바람직하게는, R4, R5 중 적어도 하나는 탄소 수 1 내지 10의 알킬기이고, R6, R7 중 적어도 하나는 탄소 수 1 내지 10의 알킬기이고, R8, R9 중 적어도 하나는 탄소 수 1 내지 10의 알킬기이다.
바람직하게는 R1, R2, R3은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌기 예를 들면 에틸렌기, 프로필렌기, 또는 부틸렌기이고, R4, R5, R6, R7, R8, R9는 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 10의 알킬기, 더 바람직하게는 탄소 수 1 내지 5의 알킬기, 가장 바람직하게는 메틸기 또는 에틸기가 될 수 있다.
모노(아미노알킬)아민계 포착제, 비스(아미노알킬)아민계 포착제, 트리스(아미노알킬)아민계 포착제 중 1종 이상은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 내지 1.5 중량%, 예를 들면 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 음이온에 대한 포착 효과를 낼 수 있고 금속 계면에 대한 접착력이 우수하고 반도체 소자의 신뢰성이 우수하게 할 수 있다.
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 경화 촉진제를 더 포함할 수 있다.
경화 촉진제
경화 촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다. 경화 촉진제로는 예를 들면,　3급 아민, 유기 금속 화합물, 유기 인 화합물, 이미다졸 화합물, 및 붕소 화합물 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 금속 화합물의 구체적인 예로는 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트　등이 있다. 유기 인 화합물에는 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄브로마이드, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논　부가물 등이 있다. 이미다졸 화합물에는 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸,　2-페닐이미다졸,　2-아미노이미다졸, 2-메틸-1-비닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸　등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 붕소 화합물의 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.
경화 촉진제로 에폭시 수지 또는 경화제와 선반응하여 만든 부가물을 사용하는 것도 가능하다.
경화 촉진제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중　0.01 내지 2 중량%, 구체적으로 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.　상기의 범위에서 에폭시 수지 조성물의 경화를 촉진하고, 경화도도 좋은 장점이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 커플링제, 이형제, 착색제 중 하나 이상을 더 포함할 수도 있다.
커플링제
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 에폭시 실란, 아미노 실란, 우레이도 실란, 머캅토 실란, 및 알킬 실란 등을 들 수 있다. 상기 커플링제는 단독으로 사용할 수 있으며 병용해서 사용할 수도 있다. 커플링제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 에폭시 수지 조성물 경화물의 강도가 향상될 수 있다.
이형제
이형제로는 파라핀계 왁스, 에스테르계 왁스, 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 천연 지방산 및 천연 지방산 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 이형제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.
착색제
착색제는 반도체 소자 밀봉재의 레이저 마킹을 위한 것으로, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 착색제들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 착색제는 카본블랙, 티탄블랙, 티탄질화물, 인산수산화구리(dicopper hydroxide phosphate), 철산화물, 운모 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 착색제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.
이외에도, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은　본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 Tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane 등의 산화방지제; 수산화알루미늄 등의 난연제　등을　필요에 따라 추가로 함유할 수 있다.
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 모바일 디스플레이 또는 자동차의 지문 인식 센서에 장착되는 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.
본 발명에 따른 반도체 장치는 본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉될 수 있다.
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.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
에폭시 수지
1) 바이페닐형 에폭시 수지: YX-4000H(Japan Epoxy Resin社, 염소 음이온 300ppm 함유)
경화제
2) 다관능형 페놀 수지: MEH-7500(Meiwa社)
3) 페놀아랄킬형 페놀 수지: MEH-7851(Meiwa社)
무기 충전제
4) 실리카: 평균 입경(D50) 20㎛의 구상 용용 실리카와 평균 입경 0.5㎛의 구상 용융 실리카의 9:1 혼합물
유기계 이온 포착제
5) 트리스[2-(디메틸아미노)에틸]아민(TCI(Tokyo Chemical Industry)社)
경화 촉진제
6) 트리페닐포스핀: TPP-k(Hokko Chemical社)
착색제
7) 카본블랙: MA-600B(Mitsubishi Chemical社)
커플링제
8) 아미노기 함유 트리메톡시실란: N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 KBM-573(Shin-Etsu社)
무기계 이온 포착제
9) 마그네슘 알루미늄 수산화물(Mg4 . 3Al2(OH)12 . 6CO3·3.5H2O, DHT-4A, Kyowa chemical社)
실시예 및 비교예
상기 각 성분들을 하기 표 1의 조성(단위: 중량부)에 따라 평량한 후 헨셀 믹서(KEUM SUNG MACHINERY CO.LTD(KSM-22))를 이용하여 25 내지 30℃에서 30분 동안 균일하게 혼합하여 분말 상태의 1차 조성물을 제조하였다. 이후 자체 제작한 연속 니이더를 이용하여 최대 온도 110℃에서 30분 동안 용융 혼련한 후　10 내지 15℃에서 냉각 및 분쇄하여 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2
에폭시 수지 1) 8.79 8.54 8.2 8.85 8.82
경화제 2) 2.45 2.38 2.3 2.47 2.46
3) 2.45 2.38 2.3 2.47 2.46
무기 충전제 4) 85 85 85 85 85
유기계
이온 포착제		 5) 0.1 0.5 1 0 0
경화 촉진제 6) 0.41 0.4 0.4 0.41 0.41
착색제 7) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
커플링제 8) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
무기계
이온 포착제		 9) 0 0 0 0 0.05
상기와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과는 표 2에 나타내었다.
평가 방법
(1)유동성(단위: inch, 스파이럴 플로우): 저압 트랜스퍼 몰딩 프레스를 사용하여, EMMI-1-66에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 성형 온도 175℃, 성형 압력 70kgf/cm2에서 에폭시 수지 조성물을 주입하고, 유동장(遊動長)(단위: inch)을 측정하였다.
(2)접착력(단위: kgf): 정사각형 30mm Х 30mm, 두께 1mm의 홈이 있는 Pin mold에 silicon nitride가 5000Å 두께로 증착된 wafer를 홈 크기에 맞게 sawing하여 mold에 넣고 30ton press에서 몰드를 진행한다. 175℃, 이송 압력 9MPa, 이송 속도 1mm/sec, 경화 시간 90초의 조건으로 성형하여 정사각형의 wafer 위에 에폭시 수지 조성물이 일정한 면적을 갖는 크기로 몰딩되도록 시편을 제작하고, 175℃에서 4시간 동안 경화시킨다. 제작된 시편을 DAGE-SERIES-4000PXY(Dage Precision Industries LTD.)를 이용하여 Pin adhesion force(kgf)를 측정한다.
(3)신뢰성: 상기 실시예 및 비교예의 에폭시 수지 조성물을 이용하여 제작된 BOC Type(가로 14mm, 세로 12mm, 두께 0.45mm) 패키지를 125℃에서 24시간 동안 건조시킨 후 5 사이클(1 사이클은 패키지를 -65℃에서 10분, 25℃에서 10분, 150℃에서 10분씩 방치하는 것을 나타냄)의 열 충격 시험을 수행하였다. 이후 패키지를 85℃, 60% 상대 습도 조건하에서 168시간 동안 방치시킨 후 260℃에서 30초 동안 IR 리플로우를 1회 통과시키는 것을 3회 반복하는 프리 컨디션 조건 이후에 패키지의 외관 크랙 발생 유무를 광학 현미경으로 관찰하였다. 이후 비파괴 검사인 C-SAM(Scanning Acoustic Microscopy)을 이용하여 에폭시 수지 조성물과 리드 프레임 간의 박리 발생 유무를 평가하였다. 패키지의 외관 크랙이 발생하거나 에폭시 수지 조성물과 리드 프레임 간의 박리가 발생할 경우에는 패키지의 신뢰성을 확보할 수 없다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2
유동성 69 72 75 73 73
접착력 Pin adhesion test 42 44 45 17 34
43 43 46 18 36
42 43 44 19 35
39 42 47 19 32
44 40 45 18 36
43 42 44 18 33
평균 42.2 42.3 45.2 18.2 34.3
신뢰성 외관 크랙 발생 수 0 0 0 2 1
박리 발생 수 0 0 0 5 3
시험한 반도체 수 20 20 20 20 20
상기 표 2에서와 같이, 본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 금속 계면에 대한 접착력이 우수하고 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있었다.
반면에, 본 발명의 이온 포착제를 포함하지 않는 비교예 1과 무기계 이온 포착제를 포함하는 비교예 2는 본 발명의 실시예 대비 금속 계면에 대한 접착력이 낮고, 반도체 소자의 신뢰성이 열등한 결과를 나타내었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

  1. 에폭시 수지 0.5 내지 20중량%; 경화제 0.1 내지 13중량%; 무기 충전제 70 내지 95중량%; 경화 촉진제 0.01 내지 2중량%; 및 이온 포착제 0.1 내지 1중량%를 포함하고,
    상기 이온 포착제는 모노(아미노알킬)아민계 포착제, 비스(아미노알킬)아민계 포착제, 트리스(아미노알킬)아민계 포착제 중 1종 이상의 유기계 이온 포착제를 포함하고,
    상기 트리스(아미노알킬)아민계 포착제는 하기 화학식 1로 표시되고,
    <화학식 1>
    Figure 112020067253470-pat00003

    (상기 화학식 1에서 R1, R2, R3은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌기이고,
    R4, R5, R6, R7, R8, R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소 수 1 내지 10의 알킬기, 탄소 수 3 내지 10의 시클로알킬기, 탄소 수 6 내지 20의 아릴기, 탄소 수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이다),
    상기 경화제는 페놀성 경화제를 포함하는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 R1, R2, R3은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 5의 알킬렌기이고, 상기 R4, R5, R6, R7, R8, R9는 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 10의 알킬기인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제3항의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치.

KR1020180047005A 2018-04-23 2018-04-23 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치 KR102184232B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180047005A KR102184232B1 (ko) 2018-04-23 2018-04-23 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180047005A KR102184232B1 (ko) 2018-04-23 2018-04-23 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190123180A KR20190123180A (ko) 2019-10-31
KR102184232B1 true KR102184232B1 (ko) 2020-11-27

Family

ID=68420983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180047005A KR102184232B1 (ko) 2018-04-23 2018-04-23 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102184232B1 (ko)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5867051A (ja) * 1981-10-16 1983-04-21 Hitachi Chem Co Ltd 半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190123180A (ko) 2019-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108699423B (zh) 用于密封半导体器件的环氧树脂组合物以及使用其密封的半导体器件
KR102146996B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
CN110776715A (zh) 用于封装半导体装置的环氧树脂组成物和半导体装置
KR102184232B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
KR102665491B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR101726925B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102158875B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102146995B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102137549B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
KR101437141B1 (ko) 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102623238B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102137553B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
KR102587322B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR101758448B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102319562B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
KR102137554B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
KR102146990B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
KR102084119B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
KR102408992B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102264928B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102146994B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102319561B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102112868B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 반도체 소자
KR102126050B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
KR101922288B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant