KR102188502B1 - 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 접착력 향상제, 커플링제, 경화촉진제 및 충전제를 포함하고, 상기 접착력 향상제가 평균 입자 크기가 5 내지 30 ㎛인 트리아진계 화합물을 포함하는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

에폭시 수지 조성물{EPOXY RESIN COMPOSITION}
본 발명은 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 봉지된 반도체 장치에 관한 것이다.
자동차용 반도체로서 메모리/비메모리, 전원 반도체, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU) 등의 다수의 반도체가 사용되고 있다. 일례로, 일반 차종은 평균 40개의 반도체를 내장하고 있으며, 고급 차종은 100개 이상의 반도체를 내장하고 있다. 이러한 자동차용 반도체는 가정용 및 산업용 반도체에 비해 자동차 적용에 요구되는 품질기준, 예컨대 온도, 습도, 불량률, 보증 수명 등에서 보다 엄격한 품질 기준(AEC-Q101)을 만족해야 한다. 이에 따라 자동차 반도체를 밀봉하는 봉지 재료인 에폭시 수지 조성물의 요구 물성 또한, 타 분야에 적용되는 봉지재에 비해 그 수준이 매우 높아지고 있다.
최근 자동차용 반도체의 응용 분야가 급속히 확대되고, 자동차용 반도체의 시장 규모도 급격히 증가하고 있다. 특히, 디스크리트(discrete) 파워 반도체의 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 자동차용 디스크리트 파워 반도체 시장이 급성장함에 따라, 리드의 기판 삽입 실장 방식의 패키지에서 표면 실장 형태의 패키지로 수요가 확대되고 있으며, 다수의 반도체 조립업체가 자동차용 디스크리트 반도체 시장에 유입되어 경쟁이 심화되고 있다. 가격 경쟁력(예, 공정 단축)을 확보하기 위해서, 반도체 조립업체들은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 등의 다양한 금속 재질로 도금된 리드 프레임을 사용하고 있다. 그러나, 구리, 니켈 및 은 등의 금속 재질을 사용할 경우, 상기 금속과 봉지재와의 접착력 저하로 인해 자동차용 반도체 분야에서 요구되는 중요한 신뢰성 항목인 MSL(Moisture Sensitivity Level) 및 TCT(Thermal Cycle Test) 등에서 박리가 발생하게 되며, 이로 인해 신뢰성을 만족시키지 못하는 문제가 초래되고 있다.
종래 Cu, Ag, Ni 등의 리드 프레임에서의 신뢰성 확보를 위해, 에폭시 수지 조성물에 실란 커플링제를 첨가하거나 이들의 첨가량을 증대하는 시도가 이루어졌다. 이 경우 리드 프레임과의 밀착성을 일부 향상시킬 수는 있으나, 그 밀착력 증진 효과가 상대적으로 크지 않을 뿐만 아니라 커플링제의 첨가량 증가에 따른 금형의 오염, 봉지재 조성물의 저장성 저하 등이 초래되었다.
본 발명은 반도체의 신뢰성 규격과 연속 작업성을 모두 만족시킬 수 있는 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치를 제공한다.
본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 접착력 향상제, 커플링제, 경화촉진제 및 충전제를 포함하고, 상기 접착력 향상제가 평균 입자 크기가 5 내지 30 ㎛인 트리아진계 화합물을 포함하는 에폭시 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 에폭시 수지 조성물을 이용하여 봉지된 반도체 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 리드 프레임의 재질로 사용되는 구리, 니켈, 및 은 등의 이종(異種) 소재와의 높은 접착력과 고밀착 특성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 자동차용 표면실장형 디스크리트 반도체의 봉지 재료로 사용할 경우, MSL 및 TCT 등의 자동차용 반도체에 요구되는 높은 수준의 신뢰성 항목을 만족시킬 수 있으며, 동시에 우수한 연속 작업성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
<에폭시 수지 조성물>
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 접착력 향상제, 커플링제, 경화촉진제 및 충전제를 포함한다. 필요에 따라, 착색제, 이형제, 난연제 등의 당 분야에서 통상적으로 사용되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물의 조성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
에폭시 수지
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지를 주(主) 수지로서 사용하며, 반도체 봉지재 분야에 공지된 통상적인 에폭시 수지라면 특별히 제한되지 않고 사용 가능하다.
상기 에폭시 수지로는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 포함하는 에폭시 화합물(단량체), 올리고머 또는 폴리머 및 그 에폭시기의 개환 반응에 의해 생성되는 올리고머 또는 폴리머 등을 들 수 있다. 상기 에폭시 수지의 예로는, 비스페놀형 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르계 에폭시 수지, 글리시딜 아민계 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 다방향족 에폭시 수지, 에폭시화 유계 에폭시 수지 등이 있다.
사용 가능한 에폭시 수지의 비제한적인 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 S 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 페놀 공축 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 크레졸 공축 노볼락형 에폭시 수지, (다)방향족 탄화수소 포름알데히드 수지 변형 페놀 수지형 에폭시 수지, 트리페닐 메탄형 에폭시 수지, 테트라페닐 에탄형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 페놀 부가반응형 에폭시 수지, 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 다관능성 페놀 수지, 나프톨 아랄킬형 에폭시 수지 또는 이들의 혼합형태 등이 있다. 예를 들어, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 및 비페닐형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 에폭시 당량(EEW)이 150 내지 280 g/eq일 수 있다. 이러한 에폭시 수지는 상대적으로 낮은 점도 특성을 가지므로, 고함량의 무기충전제가 포함되더라도 흐름성을 확보할 수 있으며, 혼련이 용이하다.
본 발명에서, 에폭시 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대해 1 내지 20 중량%, 다른 예로 5 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 함량이 1 중량% 미만이면 접착성, 흐름성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 20 중량%를 초과할 경우 흡습량 증가로 반도체의 신뢰성이 불량해지고, 후술되는 충전제의 함량이 상대적으로 감소하여 강도가 저하될 수 있다.
경화제
본 발명의 에폭시 수지 조성물에서, 경화제는 주(主)수지인 에폭시 수지와 반응하여 조성물의 경화를 진행시키는 성분이다. 상기 경화제로는 에폭시 수지와 경화반응을 하는 당 분야에 공지된 통상적인 경화제를 제한없이 사용할 수 있으며, 반도체 봉지형 경화제로서 내습성, 내열성, 보존성 등의 물성이 우수한 페놀 수지계 경화제를 사용할 수 있다.
상기 페놀 수지계 경화제는 단량체 당 1개 이상, 예를 들어 2개 이상의 페놀성 수산기를 가지는 단량체, 올리고머, 폴리머 전반을 지칭하는 것으로서, 그 분자량 및 분자 구조를 특별히 한정하는 것은 아니다. 사용 가능한 페놀 수지계 경화제의 비제한적인 예를 들면, 자일록형 페놀 수지, 다방향족형 페놀 수지, 다관능성 페놀 수지, 페놀 노볼락형, 나프탈렌형, 디시클로펜타디엔형 페놀 수지 등을 들 수 있다. 이들을 단독 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 예를 들어, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 페놀 아랄킬 수지 및 다관능 페놀 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 페놀 수지계 경화제는 수산기(OH) 당량이 80 내지 250 g/eq, 예를 들어 100 내지 210 g/eq일 수 있다.
상기 경화제의 함량은 주(主) 수지의 함량에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제의 함량은 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 1 내지 20 중량%, 다른 예로 3 내지 7 중량%일 수 있다. 상기 경화제의 함량이 1 중량% 미만일 경우 경화성 및 성형성에 문제가 생길 수 있고, 20 중량%를 초과할 경우 흡습량 증가로 인해 신뢰성이 저하되고, 강도가 상대적으로 낮아질 수 있다.
상기 에폭시 수지와 상기 경화제의 배합비는 자동차용 반도체에서의 기계적 성질 및 내습 신뢰성의 요구를 고려하여 1 : 0.6 내지 1.3의 당량비일 수 있다. 에폭시기 1 당량에 대한 경화제의 활성기가 0.6 당량 미만인 경우 에폭시 수지 조성물의 경화 속도가 늦어지게 되며, 경화제의 활성기가 1.3 당량을 초과하는 경우 최종 경화 후 경화물의 강도가 감소하는 경향이 있다. 또한, 에폭시기 1 당량에 대한 경화제의 활성기가 0.6 내지 1.3 당량비 범위를 벗어나는 경우 미반응된 에폭시기 또는 경화제로 인한 고온 열분해가 발생될 수 있다.
접착력 향상제
본 발명의 에폭시 수지 조성물에서, 접착력 향상제는 금속 재질의 리드 프레임과의 접착력을 향상시키기 위해 도입되는 성분이다.
상기 접착력 향상제로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019027707300-pat00001
상기 식에서,
R1 내지 R3은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 알킬렌기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 접착력 향상제는 3개의 질소를 포함하는 헤테로 방향족 6원환 구조의 트리아진계 화합물로서, 분자 내 3개의 알킬렌기, 즉 불포화성 비닐렌기를 포함한다. 이러한 복수의 비닐렌기는 리드 프레임을 구성하는 금속 재질, 예컨대 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 등과 물리적 결합 및/또는 화학적 결합을 형성함으로써 봉지재와 리드 프레임 간의 계면 접착력을 보다 지속적으로 향상시킬 수 있다.
상기 화학식 1에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6, 예를 들어 탄소수 1 내지 2의 알킬렌기일 수 있다. 예를 들어, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 메틸렌기 및 에틸렌기 중 어느 하나일 수 있다.
상기 접착력 향상제로는 평균 입자 크기가 5 내지 30 ㎛, 다른 예로 5 내지 20 ㎛인 트리아진계 화합물을 사용할 수 있다. 상기 트리아진계 화합물의 평균 입자 크기가 5 ㎛ 미만일 경우, 혼합 시 상호간의 인력에 의한 응집이 용이하여 분산성이 감소되며, 이로 인해 접착성 저하가 발생될 수 있다. 평균 입자 크기가 40 ㎛를 초과할 경우, 혼합 시 용융이 되지않아 겔이 발생되며, 구리, 니켈 및 은 도금된 리드 프레임과의 접착성이 저하될 수 있다.
본 발명에서, 접착력 향상제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 0.01 내지 0.5 중량%일 수 있다. 상기 접착력 향상제의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 이종 소재와의 충분한 접착성을 확보할 수 없으며, 0.5 중량%를 초과할 경우 과도한 접착력으로 인해 성형 시 금형에 달라 붙는 현상이 발생될 수 있다.
커플링제
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 커플링제를 포함할 수 있다. 커플링제는 유기물(예, 수지 성분)과 무기물(예, 무기충전제)과의 안정적인 분산성을 통해 이들 간에 결합력을 부여하는 역할을 한다.
상기 커플링제로는 당 분야에 공지된 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 커플링제의 비제한적인 예로 에폭시실란계, 아미노실란계, 알킬실란계, 알콕시실란계, 우레이드실란계, 아크릴실란계, 비닐실란계, 머캅토실란계 등의 실란 커플링제나 티타네이트 커플링제, 알루미늄/지르코늄 커플링제, 머캅토계 커플링제를 들 수 있다. 예를 들어, 알콕시실란, 에폭시실란, 머캅토실란 및 아미노실란으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 커플링제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 0.01 내지 2.0 중량%, 다른 예로 0.05 내지 1.0 중량%일 수 있다. 상기 커플링제의 함량이 0.01 중량% 미만이면 유기물과 무기물간의 커플링 효과가 감소하여 강도 저하가 발생될 수 있으며, 2.0 중량%를 초과할 경우 겔 형성의 문제점이 있을 수 있다.
경화촉진제
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 경화촉진제를 포함할 수 있다. 경화촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 경화반응을 촉진시키는 성분이다.
상기 경화촉진제로는 당 분야에 공지된 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 아민계 화합물, 이미다졸 화합물, 유기 포스핀 화합물 또는 이들을 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
사용 가능한 아민계 화합물의 비제한적인 예를 들면, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디에틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀, 트리-2-에틸헥실에시드, 2,2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운덱-7-엔 등이 있다.
이미다졸 화합물의 비제한적인 예를 들면, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 이들의 혼합물 등이 있다.
유기 포스핀 화합물의 비제한적인 예를 들면, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 트리(p-메틸페닐)포스핀, 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄 브로마이드, 부틸트리페닐포스포늄 브로마이드, 트리페닐포스핀 트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논, 이들의 혼합물 등이 있다. 특히, 내습성 및 열시경도가 우수한 유기 포스핀 화합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 경화촉진제의 함량은 주(主)수지나 경화제의 반응성에 따라 적절히 조절될 수 있다. 일례로, 경화촉진제의 함량은 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 0.05 내지 5 중량%, 예를 들어 0.1 내지 3 중량%일 수 있다. 상기 경화촉진제의 함량이 0.05 중량% 미만이면 겔화 시간(gelation time)의 증가로 인해 적정한 작업성을 확보할 수 없고, 5 중량%를 초과할 경우 겔화 시간의 과도한 단축으로 성형성 저하가 발생할 수 있다.
충전제
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 봉지재의 강도를 향상시키고 흡습량을 낮추기 위한 성분으로서, 충전제를 포함할 수 있다.
충전제로는 당 분야에서 적용 가능한 충전제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 사용 가능한 비제한적인 예로는, 실리카, 실리카 나이트라이드, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 등이 있다. 전술한 성분을 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼용할 수 있다. 예를 들어, (고순도의) 실리카 충전제, 예컨대 천연 실리카, 합성 실리카, 용융 실리카 등을 사용할 수 있다.
충전제의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으며, 금형에서의 충전성을 고려하여 150 ㎛ 이하인 충전제를 사용할 수 있다. 충전제의 평균 입경은 일례로 1 내지 50 ㎛, 다른 예로 1 내지 30 ㎛일 수 있다. 충전제의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 구형, 각형 또는 무정형일 수 있다. 예를 들어 구상의 실리카 입자를 사용할 수 있다.
상기 충전제로 평균 구형화도가 0.92 이상이고, 평균 입경이 1 내지 30 ㎛인 용융 또는 합성 실리카를 사용할 수 있다. 이러한 실리카를 사용할 경우 기계적 강도를 향상시키고 저흡습을 통한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서, 충전제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 70 내지 91 중량%, 예를 들어 75 내지 89 중량%일 수 있다. 상기 충전제의 함량이 70 중량% 미만인 경우 에폭시 수지 조성물의 경화물 중 흡습량이 증가하여 반도체 장치의 신뢰성 저하가 초래될 수 있다. 한편, 상기 충전제의 함량이 91 중량%를 초과할 경우 유동성 손실을 야기하여 성형성 불량을 일으킬 수 있다.
첨가제
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 봉지재 분야에 통상적으로 사용되는 첨가제를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예를 들면, 난연제, 착색제, 이형제, 개질제, 저응력화제 또는 이들의 2종 이상 혼합물 등이 있다. 이러한 각 첨가제의 함량은 당 분야에 공지된 함량 범위 내에서 적절히 첨가될 수 있으며, 일례로 에폭시 수지 조성물 전체 중량을 기준으로 각각 0.01 내지 5 중량%일 수 있다.
에폭시 수지 조성물 그 자체로도 우수한 난연성을 나타낼 수 있으나, 난연성을 보다 향상시키기 위하여 당 분야의 통상적인 난연제를 더 포함할 수 있다. 사용 가능한 난연제의 비제한적인 예로는 금속 수산화물, 인 및 질소 함유 유기화합물, 예컨대 레조르시놀 디포스페이트(resorcinol diphosphate), 포스페이트(phosphate), 페녹시포스파젠(phenoxyphosphazene), 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate), 페놀 멜라민 수지(phenolic melamine resin) 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 금속 수산화물의 예로는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 보론, 알루미늄 및 갈륨 중에서 선택된 금속의 수산화물을 들 수 있다.
착색제로는 당 분야에 공지된 카본블랙, 벵갈라, 유기염료, 무기염료 등의 통상의 착색제를 단독 사용하거나 2종 이상 혼용할 수 있다.
이형제는 몰딩 후 금형과의 부착력을 최소화하는 이형력을 확보하기 위해서 사용되는 물질이다. 사용 가능한 이형제로는, 장쇄지방산, 장쇄지방산의 금속염, 파라핀 왁스, 천연 왁스, 합성 왁스 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 천연 왁스로는 카르나우바 왁스 등이 있고, 합성 왁스로는 폴리에틸렌 왁스 등이 있다.
저응력화제로는 변성 실리콘 수지, 변성 폴리부타디엔 등을 사용할 수 있다. 상기 저응력화제는 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야의 일반적인 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 일례로, 반바리 믹서, 니더, 롤, 단축 또는 이축의 압출기, 코니더 등을 이용한 공지된 용융 혼련 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 전술한 성분들을 균일하게 섞은 후, 용융 혼합기(heat kneader)를 이용하여 100 내지 130℃의 온도에서 용융 혼합하고, 상온으로 냉각시켜 분말 상태로 분쇄한 후 블렌딩하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag) 중 적어도 1종의 금속을 함유하거나 상기 금속으로 도금된 리드 프레임을 구비하는 반도체 소자의 봉지에 사용될 수 있다. 이 때, 전술한 재질의 리드 프레임과의 높은 계면 접착력 특성을 나타냄과 동시에 우수한 연속 작업성을 확보할 수 있다.
<반도체 장치>
본 발명은 전술한 에폭시 수지 조성물을 이용하여 봉지된 반도체 장치를 제공한다.
상기 에폭시 수지 조성물을 적용할 수 있는 반도체 장치는 트랜지스터, 다이오드, 저항, 콘덴서 등을 반도체 칩이나 기판 위에 집적하고 배선하여 제조되는 전자회로(집적회로)를 의미한다. 일례로, 상기 반도체 소자는 트랜지스터, 다이오드, 마이크로프로세서, 반도체 메모리, 반도체 센서 등일 수 있다. 상기 반도체 장치는 자동차용 표면실장형 반도체 패키지일 수 있다.
상기 반도체 장치는 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag) 중 적어도 1종의 금속을 함유하거나 상기 금속으로 도금된 리드 프레임, 상기 리드 프레임 상에 탑재된 적어도 하나의 반도체 소자 및 상기 리드 프레임 상에 형성되고, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 이용하여 상기 반도체 소자를 봉지하는 밀봉부를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 장치를 봉지 및 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 알려진 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 트랜스퍼 몰드, 컴프레션 몰드, 인젝션 몰드 등의 성형방법으로 반도체 소자를 봉지하여 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1-4]
하기 표 1에 나타낸 사양의 에폭시 수지, 경화제, 충전제, 커플링제, 접착력 향상제 및 첨가제 성분을 미세하게 분쇄하여 파우더를 만든 후, 하기 표 2의 조성에 따라 각 성분을 배합하여 균일하게 혼합한 뒤 가열된 압출기(Kneader)를 이용하여 혼련하고 냉각시키고 분말 상태로 재분쇄하여 실시예 1-4의 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 하기 표 2에서 각 조성물의 사용량 단위는 중량부이다.
[비교예 1-2]
하기 표 2의 조성에 따라 배합한 것을 제외하고는 실시예 1-4와 동일한 방법으로 비교예 1-2의 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
Figure 112019027707300-pat00002
Figure 112019027707300-pat00003
[실험예. 물성 평가]
실시예 1-4 및 비교예 1-2에서 제조된 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 측정 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
(1) 흐름성(스파이럴 플로우, spiral flow)
각 실시예 및 비교예에서 제조된 에폭시 수지 조성물을 스파이럴 플로우 몰드(EMMI-I-66 규격의 Spiral Flow 몰드)를 이용하여 가열이송성형기(압력=70 kg/㎠, 온도=175℃, 경화시간=120초)에서 몰딩한 후 제조물의 흐름성을 측정하였다.
(2) 겔 타임(gelation time)
각 실시예 및 비교예에서 제조된 에폭시 수지 조성물의 소량을 겔 타이머에 넓고 고르게 펴서 도포한 후, 제조물의 겔화 소요시간을 측정하였다.
(3) 흡습율
2 mm 두께의 시편을 몰딩하여 175℃에서 4시간 동안 후경화(post mold cure, PMC)한 후, PCT chamber(121℃, 2 atm, RH 100%)에서 24시간 강제 흡습하여 시편의 흡습량을 측정하였다.
(4) 접착력
각 실시예 및 비교예에서 제조된 에폭시 수지 조성물을 Cu, Ni 또는 Ag 재질로 도금된 리드 프레임에 각각 몰딩하여 4시간 동안 후경화(PMC)한 후, Die shear 측정 장비를 통해 에폭시 수지 조성물과 구리, 니켈, 은으로 각각 도금된 리드 프레임과의 계면 사이의 접착력을 측정하였다.
(5) 박리
각 실시예 및 비교예에서 제조된 에폭시 수지 조성물을 패키지에 몰딩하여 후경화(PMC, 175℃, 4시간)한 후, 항온항습기를 통해 30℃ / 60%RH 중에 192시간 흡습시키고, 260℃에서 3회 리플로우 진행하였다. 이후 각 패키지 내부의 Cu pad 및 Ni, Ag plating면과 에폭시 수지 조성물의 경계면에 발생한 박리의 수를 각각 카운트 하였다. 경계면 박리의 해석은 초음파 현미경을 이용하였다.
(6) 겔 함량
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물을 아세톤에 녹인 후, 80 mesh sieve를 사용하여 겔 함량을 측정하였다.
Figure 112019027707300-pat00004
실험 결과, 본 발명의 조성에 따른 에폭시 수지 조성물(실시예 1-4)은 리드 프레임과의 부착력이 우수하고, 반도체 소자 밀봉 시 높은 신뢰성을 갖는 반도체 장치를 제작할 수 있음을 확인할 수 있다. 반면, 본 발명에 따른 접착력 향상제를 포함하지 않는 에폭시 수지 조성물(비교예 1-2)의 경우 리드 프레임과의 충분한 부착성을 나타내지 못하였다.

Claims (5)

  1. 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대해, 에폭시 수지 5 내지 10 중량%, 경화제 1 내지 20 중량%, 접착력 향상제 0.01 내지 0.1 중량%, 커플링제 0.01 내지 2 중량%, 경화촉진제 0.05 내지 5 중량% 및 충전제 70 내지 91 중량%를 포함하고,
    상기 접착력 향상제가 평균 입자 크기가 5 내지 30 ㎛인 트리아진계 화합물을 포함하는 에폭시 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접착력 향상제가 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 갖는 화합물을 포함하는 에폭시 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112020051365028-pat00005

    상기 식에서,
    R1 내지 R3은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기임(단, R1 내지 R3가 상기 화합물의 말단이 되는 경우, -R1 내지 -R3는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기임).
  3. 제2항에 있어서, 상기 R1 내지 R3은 각각 독립적으로 메틸렌기 및 에틸렌기 중 어느 하나인 에폭시 수지 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 에폭시 수지 조성물을 이용하여 봉지된 반도체 장치.
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