KR19980057177A - Manufacturing method of low stress modified silicone epoxy resin for semiconductor device encapsulation and resin composition for semiconductor device encapsulation containing same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자 봉지용 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지의 제조방법 및 이를 이용한 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양말단 또는 편말단 아민기를 갖는 실리콘 오일 중 분자량이 200 - 1,000인 실리콘 오일과 분자량이 1,500 - 20,000인 실리콘 오일의 혼합물을 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀A형 에폭시 수지중 하나 또는 이의 혼합물과 비용제하에서 반응시켜서 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지를 제조하는 방법 및 이와 같이 제조한 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지를 함유하는 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a low-stressed silicone-modified epoxy resin for semiconductor element encapsulation, and an epoxy resin composition using the same, more specifically, a silicone oil having a molecular weight of 200-1,000 in a silicone oil having a sock end or single-ended amine group. And a method of preparing a low stress silicone modified epoxy resin by reacting a mixture of a silicone oil having a molecular weight of 1,500-20,000 with one or a mixture of biphenyl type epoxy resins and bisphenol A type epoxy resins under reduced cost. An epoxy resin composition for semiconductor element sealing containing a low stress silicone modified epoxy resin.
Description
본 발명은 반도체 소자 봉지용 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지의 제조방법 및 이를 이용한 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양말단 또는 편말단 아민기를 갖는 실리콘 오일 중 분자량이 200 - 1,000인 실리콘 오일과 분자량이 1,500 - 20,000인 실리콘 오일의 혼합물을 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀A형 에폭시 수지 중 하나 또는 이의 혼합물과 비용제하에서 반응시켜서 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지를 제조하는 방법 및 이와 같이 제조한 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지를 함유하는 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a low-stressed silicone-modified epoxy resin for semiconductor element encapsulation, and an epoxy resin composition using the same, more specifically, a silicone oil having a molecular weight of 200-1,000 in a silicone oil having a sock end or single-ended amine group. And a method of preparing a low stress silicone modified epoxy resin by reacting a mixture of a silicone oil having a molecular weight of 1,500-20,000 with one or a mixture of biphenyl type epoxy resins and bisphenol A type epoxy resins under reduced cost. An epoxy resin composition for semiconductor element sealing containing a low stress silicone modified epoxy resin.
최근 반도체 소자들이 고집적화 됨에 따라 미세한 표면 구조를 갖는 반도체 소자를 밀봉시킬 경우에 봉지용 수지와 실리콘 칩 사이의 열팽창계수 차이로 내부응력이 발생하게 되며, 이로 인하여 소자에 균열이 발생할 뿐만 아니라 봉지재와 리드 프레임간의 접착력이 저하되어 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있기 때문에 밀봉시 내부 응력을 낮추어야만 한다.Recently, as semiconductor devices are highly integrated, when the semiconductor device having a fine surface structure is sealed, internal stress is generated due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the encapsulating resin and the silicon chip. Since there is a problem in that the adhesion between the lead frames is lowered and the reliability is lowered, the internal stress must be lowered during sealing.
열응력을 낮추기 위한 공지의 방법으로는 충진제의 사용량을 증가시키거나 낮은 열팽창계수를 갖는 충진제를 사용하여 봉지재의 열팽창계수를 저하시키는 방법과 에폭시 모재내에 부타디엔 고무, 실리콘 고무 등의 고무입자 또는 오일을 분산시켜 고무입자 또는 오일이 모재내에서 해도(海島) 구조를 형성하도록 하여 탄성률을 저하시키는 방법이 있다.Known methods for lowering the thermal stress include increasing the amount of filler used or reducing the thermal expansion coefficient of the encapsulant using a filler having a low coefficient of thermal expansion, and rubber particles or oils such as butadiene rubber and silicone rubber in the epoxy base material. There is a method of reducing the elastic modulus by dispersing the rubber particles or oil to form a sea island structure in the base material.
그러나, 충진제의 사용량을 증가시킬 경우에는 유동성이 저하되어 성형성이 불량해질 뿐만 아니라 탄성률이 증가하기 때문에 열팽창계수를 감소시키는 것 이상으로 응력이 발생하고, 낮은 열팽창계수를 갖는 충진제를 이용할 경우에는 내습성이 저하될 뿐만 아니라 성형성도 나빠지게 되는 문제점이 있다.However, when the amount of filler used is increased, not only the fluidity is lowered and the moldability is deteriorated, but also the elastic modulus is increased, so that stress is generated more than reducing the coefficient of thermal expansion, and when using a filler having a low coefficient of thermal expansion, Not only the wettability is lowered but also the moldability is worsened.
또한, 고무나 오일을 분산시켜 탄성률을 낮추는 방법은 금형이 오염되고, 유리전이온도가 낮아져 내습성 및 내열성이 저하되며, 특히 실리콘 오일을 사용하는 경우에는 에폭시 수지와 미리 반응시켜 실리콘 변성 에폭시 수지를 제조한 다음에 사용하게 되는데, 이때 과량의 유기 용제가 사용되어 이를 회수 처리하는 공정이 필요하므로 환경오염 및 낮은 생산 수율 등의 문제가 발생된다. 뿐만 아니라 비반응 실리콘 오일이 잔존 하여 금형 오염의 원인이 되기도 한다. 또한 최종 에폭시 수지 조성물의 파괴 강인성에 영향을 미치는 실리콘 입자의 크기와 분포 정도를 유기 용제하의 제조공정에서는 조절할 수 없는 문제점이 있다. 이 밖에 유리 전이 온도를 향상시키기 위해 1분자 내에 3개 이상의 에폭시를 갖는 다관능성 에폭시 수지를 단독으로 사용하게 되면 높은 유리전이온도를 갖기는 하지만 금형 오염, 탄성률 증가 및 내습성 저하의 문제점이 발생한다.In addition, the method of dispersing the rubber or oil to lower the elastic modulus is contaminated with the mold, the glass transition temperature is lowered, the moisture resistance and heat resistance is lowered, especially in the case of using silicone oil to react with the epoxy resin in advance to the silicone-modified epoxy resin It is used after the manufacture, since an excessive amount of organic solvent is used and a process for recovering it is required, which causes problems such as environmental pollution and low production yield. In addition, unreacted silicone oil may remain and cause mold contamination. In addition, there is a problem that the size and distribution of silicon particles that affect the fracture toughness of the final epoxy resin composition cannot be controlled in the manufacturing process under an organic solvent. In addition, when a polyfunctional epoxy resin having three or more epoxies in one molecule is used alone to improve the glass transition temperature, problems such as mold contamination, an increase in elastic modulus, and a decrease in moisture resistance may occur, although they have a high glass transition temperature. .
따라서 본 발명에서는 실리콘 변성 에폭시 수지를 비용제하에서 제조하여 공정의 단순화와 수율의 극대화, 환경 오염의 최소화를 이루고, 이와 같이 제조된 실리콘 변성 에폭시 수지를 이용하여 내열충격성, 내습성 및 성형성을 향상시킨 반도체 소자 봉지용 실리콘 변성 에폭시 수지 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, in the present invention, the silicone-modified epoxy resin is manufactured under cost, thereby simplifying the process, maximizing yield, minimizing environmental pollution, and improving the thermal shock resistance, moisture resistance, and moldability using the silicone-modified epoxy resin thus prepared. The purpose is to provide a silicone-modified epoxy resin composition for sealing a semiconductor device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 양말단 또는 편말단 아민기를 갖는 실리콘 오일 2종 이상과 양말단에 에폭시기를 갖는 에폭시 수지를 1종 또는 2종이상 첨가하여 비용제하에서 반응시켜 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지를 제조한 다음, 여기에 경화제, 무기충진제, 경화 촉진제, 커플링제, 활제, 난연제, 착색제 및 이형제 등을 첨가하여 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.In order to achieve the above object, in the present invention, at least two kinds of silicone oil having a sock end or single terminal amine group and one or two or more epoxy resins having an epoxy group at the sock end are added and reacted under reduced cost to reduce stress-modified silicone. After the epoxy resin was prepared, a curing agent, an inorganic filler, a curing accelerator, a coupling agent, a lubricant, a flame retardant, a coloring agent, a mold release agent, and the like were added thereto to prepare an epoxy resin composition for semiconductor element encapsulation.
본 발명의 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지 제조 방법을 기술하면 하기와 같다.The low stress silicone modified epoxy resin production method of the present invention is described as follows.
먼저 하기 일반식 Ⅰ로 표시할 수 있는 실리콘 화합물 중 분자량이 200 - 1,000인 저분자량 실리콘 오일과 분자량이 1,500 - 20,000 인 고분자량 실리콘 오일을 중량비 5:1 - 1:5로 혼합한 후 이 혼합물을 비폐닐형 에폭시 수지 또는 비스페닐A형 에폭시 수지 1종 또는 2종 이상과 비용제하에서 반응시켜 본 발명에 따른 저응력화 변성 에폭시 수지를 제조한다.First, a low molecular weight silicone oil having a molecular weight of 200-1,000 and a high molecular weight silicone oil having a molecular weight of 1,500-20,000 are mixed in a weight ratio of 5: 1-1: 5 among the silicone compounds that can be represented by the following general formula (I) A low-strain-modified epoxy resin according to the present invention is prepared by reacting one or two or more kinds of a non-neutral-type epoxy resin or a bisphenyl A-type epoxy resin under cost control.
[화학식 1][Formula 1]
본 발명의 제조 방법을 더욱 구체적으로 설명하면 일차적으로 상기 양말단 또는 편말단 아민기를 갖는 분자량 200-1,000인 실리콘 오일과 분자량이 1,500-20,000인 실리콘 오일을 중량비 5:1-1:5로 상온에서 혼합한다. 저분자량 실리콘 오일과 고분자량 실리콘 오일의 중량비에 따라 이를 이용한 최종 에폭시 수지 경화물에서의 실리콘 입자의 크기와 입자 크기 분포도가 조절될 수 있다. 저분자량 실리콘 오일의 중량비율이 커질수록 실리콘 입자의 크기는 작아지고 좁은 영역의 입자 분포도를 나타낸다.In more detail describing the production method of the present invention, a silicone oil having a molecular weight of 200-1,000 and a silicone oil having a molecular weight of 1,500-20,000 having a sock-ended or single-ended amine group are primarily at room temperature in a weight ratio of 5: 1-1: 5. Mix. Depending on the weight ratio of the low molecular weight silicone oil and the high molecular weight silicone oil, the size and particle size distribution of the silicon particles in the final epoxy resin cured product may be controlled. The larger the weight ratio of the low molecular weight silicone oil, the smaller the size of the silicon particles and the narrower the particle distribution.
상기 실리콘 오일의 혼합물 5-20중량부와 에폭시 수지 1종 또는 2종이상의 혼합물 95 - 80중량부를 110℃ - 150℃, 비용제하에서 1 - 10시간 반응시킨다. 이 반응에서 사용되어질 수 있는 에폭시 수지는 적어도 에폭시기를 양말단에 두개 이상 함유한 것으로서 비페닐형, 비스페놀 A형 또는 이들의 혼합물이 적당하다.5-20 parts by weight of the mixture of the silicone oil and 95-80 parts by weight of a mixture of one or two or more epoxy resins are reacted at 110 ° C-150 ° C for 1 to 10 hours under cost. The epoxy resin that can be used in this reaction contains at least two epoxy groups in the sock end, and biphenyl type, bisphenol A type or mixtures thereof are suitable.
비페닐형 에폭시 수지인 경우 에폭시 당량이 170 - 200이고 연화점이 100℃ - 110℃인 것이 적당하며, 비스페놀 A형 에폭시 수지는 액상 에폭시 수지의 경우, 에폭시 당량이 180 - 200 인 것이, 고상 에폭시 수지인 경우 에폭시 당량이 300 -500이고 연화점이 70℃ - 90℃인 것이 적당하다. 이 반응은 지시약으로 브롬페놀블루를 사용하여, 삼차 아민을 적정하여 반응 진행 정도를 관찰한다. 전 아민기(일차 아민기, 이차 아민기, 삼차 아민기)에 대해 삼차 아민이 90% 이상 생성되면 온도를 상온으로 낮추어 반응을 멈춘다.In the case of biphenyl type epoxy resin, epoxy equivalent is 170-200 and softening point is 100 degreeC-110 degreeC, and bisphenol-type epoxy resin is a liquid epoxy resin, epoxy equivalent 180-200, solid epoxy resin Is an epoxy equivalent of 300 -500 and a softening point of 70 ° C-90 ° C. In this reaction, bromine phenol blue is used as an indicator, and a tertiary amine is titrated to observe the progress of the reaction. When tertiary amine is formed in 90% or more with respect to all amine groups (primary amine group, secondary amine group, tertiary amine group), the reaction is stopped by lowering the temperature to room temperature.
이 반응에서 사용된 저분자량 실리콘 오일은 고분자량 실리콘 오일과 에폭시 수지와의 반응에 상용화제로 작용하여 비용제의 반응 중에서도 겔입자 형성을 방지하고, 최종 실리콘 변성 에폭시 수지에서 비반응 실리콘 오일의 생성을 억제한다.The low molecular weight silicone oil used in this reaction acts as a compatibilizer in the reaction between the high molecular weight silicone oil and the epoxy resin to prevent the formation of gel particles during the reaction of the non-solvent and to prevent the formation of unreacted silicone oil in the final silicone modified epoxy resin. Suppress
따라서, 본 발명에서는 실리콘 변성 에폭시 수지 제조시 저분자량의 실리콘 오일을 상용화제로 사용하고, 비용제하에서도 에폭시 수지와 고분자량 실리콘 오일의 반응을 가능케 하여 실리콘 변성 에폭시 수지 제조 공정을 단순화시킬 수 있고, 이로써 제조 비용을 절감할 수 있으며, 환경 오염을 방지하는 등의 효과를 얻을 수 있다. 또한 최종 실리콘 변성 에폭시 수지 경화물에서 실리콘 입자의 크기와 크기 분포도를 조절함으로써 내열충격성을 향상시킬 수 있다. 특히, 실리콘 변성 비페닐형 에폭시 수지 적용시 봉지재의 성형성 불량 없이 충진제의 증량이 가능하여 봉지재의 낮은 열팽창계수의 유지가 가능하면서 굴곡 탄성률이 증가하는 것을 억제하여 봉지재의 저응력화가 가능한 장점이 있다.Therefore, in the present invention, a low molecular weight silicone oil is used as a compatibilizer in the preparation of the silicone-modified epoxy resin, and the reaction between the epoxy resin and the high-molecular-weight silicone oil is possible even under cost reduction, thereby simplifying the silicone-modified epoxy resin manufacturing process. The manufacturing cost can be reduced, and the effect of preventing environmental pollution can be obtained. In addition, it is possible to improve the thermal shock resistance by controlling the size and size distribution of the silicon particles in the final silicone-modified epoxy resin cured product. In particular, when the silicone-modified biphenyl type epoxy resin is applied, the filler can be increased without poor formability of the encapsulant, thereby maintaining a low thermal expansion coefficient of the encapsulant, while suppressing an increase in the flexural modulus, thereby reducing the stress of the encapsulant. .
본 발명의 방법에 의하면 제조된 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지는 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 충진제, 커플링제, 활제, 착색제, 난연제 등으로 구성되어 있는 반도체 봉지용 변성 에폭시 수지 조성물 전체 100중량부에 대하여 3 - 10 중량부가 되도록 배합함으로써 최종적인 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물로 제조될 수 있다.According to the method of the present invention, the prepared low-stressed silicone-modified epoxy resin is 100 parts by weight of the total modified epoxy resin composition for semiconductor encapsulation composed of an epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator, a filler, a coupling agent, a lubricant, a coloring agent, a flame retardant, and the like. By blending 3 to 10 parts by weight with respect to the final can be prepared in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
일반적으로 봉지재에 사용할 수 있는 경화제로는 아민류, 산무수물류, 페놀수지류 등이 있는데, 본 발명에서는 페놀 수지류의 경화제를 사용하였다. 전체 조성물 100중량부에 대해 경화제는 2 내지 14 중량부가 바람직한데, 2중량부 미만으로 사용하였을 경우에는, 미반응 에폭시 수지로 인하여 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생하며 14중량부 초과 사용시에는 미반응 경화제의 증가로 인하여 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.Generally, the curing agent that can be used for the encapsulant includes amines, acid anhydrides, phenol resins, etc. In the present invention, a curing agent of phenol resins was used. 2 to 14 parts by weight of the curing agent is preferable with respect to 100 parts by weight of the total composition, but when used in less than 2 parts by weight, there is a problem that the reliability is lowered due to the unreacted epoxy resin, and when using more than 14 parts by weight unreacted curing agent There is a problem that the reliability is lowered due to the increase of.
또한 무기 충진제로는 입경이 0.1 - 50 마이크로미터인 구상 또는 비구상의 실리카 분말을 단독 또는 혼용 사용하며, 전체 조성물 100중량부에 대해 60 - 90중량부가 바람직하다. 60중량부 미만을 사용할 경우에는 열팽창율이 켜져서 내균열성, 내습성이 저하되며, 90중량부 초과 사용시에는 유동성이 저하된다.In addition, as an inorganic filler, a spherical or non-spherical silica powder having a particle diameter of 0.1 to 50 micrometers is used alone or in combination, and 60 to 90 parts by weight is preferable with respect to 100 parts by weight of the total composition. When using less than 60 parts by weight, the thermal expansion rate is turned on, crack resistance, moisture resistance is lowered, when using more than 90 parts by weight fluidity is lowered.
뿐만 아니라, 조성물의 성분을 혼합, 성형시 경화 속도를 촉진시키기 위하여 경화촉진제를 사용하며, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 1-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-에틸이미다졸, 4-메틸이미다졸등의 이미다졸계와 트리페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 디메틸포스핀 등의 유기포스핀계 그리고 테트라페닐 포스포늄 브로마이드와 같은 포스핀염계, 트리에틸아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌 테트라아민 등의 아민계 화합물을 단독 또는 혼합해서 사용할 수 있으며, 전체조성물 100중량부에 대해 0.1 - 3중량부를 사용한다.In addition, a curing accelerator is used to promote the curing rate during the mixing and molding of the components of the composition, imidazole, 2-methylimidazole, 1-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2 Imidazoles such as -phenylimidazole, 2-ethylimidazole, 4-methylimidazole, organic phosphine such as triphenylphosphine, tributylphosphine, dimethylphosphine, and tetraphenyl phosphonium bromide; Amine compounds such as phosphine salts, triethylamine, diethylenetriamine and triethylene tetraamine may be used alone or in combination, and 0.1 to 3 parts by weight is used for 100 parts by weight of the total composition.
또한 본 발명의 조성물에는 전체 조성물 100중량부에 대해 천연 왁스와 같은 활제를 0.2 - 7중량부, 실란계의 커플링제를 0.2 - 7중량부, 기타 난연제, 착색제 등을 각각 0.2 - 7중량부의 비율로 배합하여 사용한다.In addition, the composition of the present invention contains 0.2 to 7 parts by weight of a lubricant such as natural wax, 0.2 to 7 parts by weight of a silane coupling agent, and 0.2 to 7 parts by weight of other flame retardants and coloring agents, respectively, based on 100 parts by weight of the total composition. It is used in combination.
본 발명의 조성물을 이용하여 반도체 장치를 성형하는 방법은 압축 성형 또는 이송 성형 등의 방법이 적용 가능하며 이송 성형의 경우 가공 조건은 성형품의 크기, 형태, 요구 특성에 따라 달라질 수 있으나 일반적으로 160℃ - 180℃에서 60 - 200초 동안 성형한 후 160℃ - 180℃에서 4시간 이상 후경화 하여 목적하는 성형품을 제조한다.The method of molding a semiconductor device using the composition of the present invention may be applied to a method such as compression molding or transfer molding. In the case of transfer molding, processing conditions may vary depending on the size, shape, and required characteristics of a molded article, but generally 160 ° C. After molding for 60-200 seconds at 180 ° C and post-curing at 160 ° C-180 ° C for at least 4 hours to produce the desired molded article.
이하 본 발명의 제조예 및 실시예를 통하여 목적하는 저응력화 실리콘 변성 에폭시 수지의 제조 및 이를 이용한 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 대해 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 제조예 및 실시예에 의해 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the preparation of the desired low-stressed silicon-modified epoxy resin and the epoxy encapsulation composition for semiconductor encapsulation using the same will be described in more detail with reference to Preparation Examples and Examples of the present invention. The category is not limited.
[제조예 1][Production Example 1]
상기 일반식 Ⅰ에서 X1, X2는 모두 1차 아민기, Y는 메틸기, R은 탄소수 3개의 알킬기인 분자량 900의 실리콘 오일과 동일 구조의 분자량 3,000인 실리콘 오일을 1:1중량비로 혼합한다. 이 혼합물 10중량부를 140℃에서 반응용기내에 미리 녹아 있는 비페닐형 에폭시 수지(에폭시 당량 185, 연화점 106℃) 90중량부에 5분간 적하한 후 1-2시간동안 교반시키면서 반응시킨 후 생성물을 얻는다. 이 때 유기용제는 전혀 사용하지 않는다. 이하 이 생성물을 저응력화 변성제 A라 한다.In Formula I, X1 and X2 are both primary amine groups, Y is methyl group, and R is a silicone oil having a molecular weight of 900, which is an alkyl group having 3 carbon atoms, and a silicone oil having a molecular weight of 3,000 of the same structure in a 1: 1 weight ratio. 10 parts by weight of this mixture was added dropwise to 90 parts by weight of a biphenyl type epoxy resin (epoxy equivalent 185, softening point 106 ° C.) dissolved in a reaction vessel at 140 ° C. for 5 minutes, followed by stirring for 1-2 hours to obtain a product. . At this time, no organic solvent is used. Hereinafter, this product is referred to as low stress modifier A.
[제조예 2][Production Example 2]
제조예 1에서 사용된 실리콘 오일과 동일한 구조를 갖는 실리콘 오일로 분자량이 900인 실리콘 오일과 분자량 7,000인 실리콘 오일을 1:1 중량비로 혼합한 후 제조예 1과 동일하게 진행하여 생성물을 얻는다. 이하 이 생성물을 저응력화 변성제 B라 한다.The silicone oil having the same structure as the silicone oil used in Preparation Example 1 was mixed with a silicone oil having a molecular weight of 900 and a silicone oil having a molecular weight of 7,000 in a 1: 1 weight ratio, and then proceeded in the same manner as in Preparation Example 1 to obtain a product. Hereinafter, this product is referred to as low stress modifier B.
[제조예 3][Manufacture example 3]
제조예 1에서 사용된 실리콘 오일과 동일한 구조를 갖는 실리콘 오일로 분자량 900인 실리콘 오일과 분자량이 12,000인 실리콘 오일을 1:1 중량비로 혼합한 후 제조예 1과 동일하게 진행하여 생성물을 얻는다. 이하 이 생성물을 저응력화 변성제 C라 한다.A silicone oil having the same structure as the silicone oil used in Preparation Example 1 was mixed with a silicone oil having a molecular weight of 900 and a silicone oil having a molecular weight of 12,000 in a 1: 1 weight ratio, and then proceeded in the same manner as in Preparation Example 1 to obtain a product. This product is hereinafter referred to as low stress modifier C.
[비교예 1]Comparative Example 1
제조예 1에서 사용한 실리콘 오일과 동일한 구조를 갖는 실리콘 오일로 분자량 3,000인 실리콘 오일 1종만을 단독으로 사용하여 제조예 1과 동일하게 진행하여 생성물을 얻는다. 이하 이 생성물을 변성제 D라 한다.As a silicone oil having the same structure as the silicone oil used in Preparation Example 1, only one kind of silicone oil having a molecular weight of 3,000 was used to proceed in the same manner as in Preparation Example 1 to obtain a product. This product is hereinafter referred to as denaturant D.
하기 제조 실시예 1-3과 제조 비교예 1-2는 상기 제조예와 비교예에서 얻어진 저응력화 실리콘 변성제와 변성제만의 물성을 비교하기 위해, 실리콘 변성 에폭시 수지에 경화제만 첨가하여 경화시키고 무기충진제 또는 다른 첨가제들은 사용하지 않았다.In Preparation Example 1-3 and Preparation Comparative Example 1-2, in order to compare the properties of the low-stressed silicone modifier and the modifier obtained in the Preparation Example and Comparative Example, only the curing agent was added to the silicone-modified epoxy resin and cured. No fillers or other additives were used.
[제조 실시예 1]Production Example 1
저응력화 변성제 A 81.3중량부와 경화제로써 디아미노디페닐메탄 18.7중량부를 110℃에서 혼합한 후, 진공하에서 130℃, 2시간 동안 경화시킨 후, 180℃에서 6시간 동안 후경화를 하여 실리콘 변성 에폭시 수지 경화물을 얻는다.81.3 parts by weight of the low stress modifier A and 18.7 parts by weight of diaminodiphenylmethane as a curing agent were mixed at 110 ° C., then cured at 130 ° C. for 2 hours under vacuum, followed by post-curing at 180 ° C. for 6 hours. An epoxy resin hardened | cured material is obtained.
[제조 실시예 2]Production Example 2
저응력화 변성제 B 81중량부와 디아미노디페닐메탄 19중량부를 사용한 것을 제외하고는 제조 실시예1과 동일하게 진행하여 실리콘 변성 에폭시 수지 경화물을 얻는다.Except for using 81 parts by weight of the low stress modifier B and 19 parts by weight of diaminodiphenylmethane, the same procedure as in Production Example 1 was carried out to obtain a silicone-modified epoxy resin cured product.
[제조 실시예 3]Production Example 3
저응력화 변성제 C 81중량부와 디아미노디페닐메탄 19중량부를 사용한 것을 제외하고는 제조 실시예1과 동일하게 진행하여 실리콘 변성 에폭시 수지 경화물을 얻는다.Proceed in the same manner as in Preparation Example 1, except that 81 parts by weight of the low stress modifier C and 19 parts by weight of diaminodiphenylmethane were used to obtain a silicone-modified epoxy resin cured product.
[제조 비교예 1][Manufacture Comparative Example 1]
제조 실시예 1에서 저응력화 변성제 A 대신에 비페닐형 에폭시 수지 78.8 중량부를 사용하고, 디아미노디페닐메탄 21.2중량부를 사용한 것을 제외하고는 제조 실시예 1과 동일하게 진행하여 에폭시 수지 경화물을 얻는다.Except for using 78.8 parts by weight of biphenyl type epoxy resin and 21.2 parts by weight of diaminodiphenylmethane, instead of the low stress modifier A in Preparation Example 1, the procedure was carried out as in Preparation Example 1 to obtain a cured epoxy resin. Get
[제조 비교예 2][Manufacture Comparative Example 2]
제조 실시예 1에서 저응력화 변성제 A 대신에 변성제 D 80.5중량부를 사용하고, 디아미노디페닐메탄 19.5중량부를 사용한 것을 제외하고는 제조 실시예 1과 동일하게 진행하여 실리콘 변성 에폭시 수지 경화물을 얻는다.A silicone-modified epoxy resin cured product was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that 80.5 parts by weight of the modifying agent D was used instead of the low stress modifier A in the preparation example 1, and 19.5 parts by weight of diaminodiphenylmethane was used. .
측정 방법How to measure
상기에서 제조된 실리콘 변성 에폭시 경화물을 하기 표1과 같은 방법을 사용하여 그 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 3과 표 4에 기재하였으며, 그 배합비를 하기 표 2에 정리하였다.The physical properties of the silicone-modified epoxy cured product prepared above were measured using the same method as in Table 1 below, and the results are shown in Tables 3 and 4 below, and the compounding ratios are summarized in Table 2 below.
[표 1]TABLE 1
1) 굴곡 강도 : ASTM-D-7901) Flexural Strength: ASTM-D-790
2) 굴곡 탄성률 : ASTM-D-7902) Flexural Modulus: ASTM-D-790
3) 유리전이온도 : Dynamic Mechanical Thermal Analysis (10Hz, 3℃/min)3) Glass Transition Temperature: Dynamic Mechanical Thermal Analysis (10Hz, 3 ℃ / min)
4) 파괴 강인성 : ASTM-D-50454) Fracture Toughness: ASTM-D-5045
5 ) 실리콘 입자 크기 및 분포도 : 전자 현미경(SEM)5) Silicon particle size and distribution: electron microscope (SEM)
[표 2]TABLE 2
[표 3]TABLE 3
[표 4]TABLE 4
[실시예 1]Example 1
저응력화 변성제 A를 5중량부, 무기충진제로서 용융실리카 75중량부, 에폭시 수지로서 비페닐 에폭시 수지(에폭시 당량 185) 8.85중량부를 사용하고 경화제로서 노볼락형 페놀 수지(수산기 당량 107, 연화점 84℃) 7.75중량부, 착색제로서 카본블랙 0.5중량부, 경화촉진제로서 트리페닐 포스핀 0.15중량부, 활제로서 폴리에틸렌왁스 0.2중량부와 카누바왁스 0.2중량부를 고르게 분쇄혼합하여 70∼120℃에서 투롤 또는 트윈 익스트루더 또는 니이더를 사용하여 혼련시킨 다음 냉각 및 분쇄하고 타정하여 본 발명의 봉지용 조성물을 제조하였다.5 parts by weight of the low stress modifier A, 75 parts by weight of molten silica as an inorganic filler, 8.85 parts by weight of a biphenyl epoxy resin (epoxy equivalent 185) as an epoxy resin, and a novolak-type phenolic resin (hydroxyl equivalent 107, softening point 84) as a curing agent 7.75 parts by weight, 0.5 parts by weight of carbon black as a coloring agent, 0.15 parts by weight of triphenyl phosphine as a curing accelerator, 0.2 parts by weight of polyethylene wax and 0.2 parts by weight of canuba wax as a lubricant, and evenly rolled and mixed at 70-120 ° C. The composition for encapsulation of the present invention was prepared by kneading using a twin extruder or kneader, then cooling, pulverizing and tableting.
[실시예 2]Example 2
실시예 1에서 저응력화 변성제 A 대신 저응력화 변성제 B를 5중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 봉지용 조성물을 제조하였다.A sealing composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5 parts by weight of the low stress modifier B was used instead of the low stress modifier A.
[실시예 3]Example 3
실시예 1에서 저응력화 변성제 A 대신 저응력화 변성제 C를 5중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 봉지용 조성물을 제조하였다.A sealing composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5 parts by weight of the low stress modifier C was used instead of the low stress modifier A.
[실시예 4]Example 4
저응력화 변성제 A를 5중량부, 무기충진제로서 용융실리카 75중량부, 에폭시 수지로서 크레졸 노볼락형 에폭시 수지(에폭시 당량 198, 연화점 65℃) 9.07중량부를 사용하고 경화제로서 노볼락형 페놀 수지(수산기 당량 107, 연화점 84℃) 7.53중량부, 착색제로서 카본 블랙 0.5중량부, 경화촉진제로서 트리페닐 포스핀 0.15중량부, 활제로서 폴리에틸렌왁스 0.2중량부와 카누바왁스 0.2중량부를 고르게 분쇄혼합하여 70∼120℃에서 투롤 또는 트윈 익스트루더 또는 니이더를 사용하여 혼련시킨 다음 냉각 및 분쇄하고 타정하여 본 발명의 봉지용 조성물을 제조하였다.5 parts by weight of the low stress modifier A, 75 parts by weight of molten silica as an inorganic filler, 9.07 parts by weight of a cresol novolac-type epoxy resin (epoxy equivalent 198, softening point 65 ° C.) as an epoxy resin, and a novolak-type phenol resin as a curing agent ( Hydroxyl equivalent 107, Softening point 84 ° C) 7.53 parts by weight, 0.5 parts by weight of carbon black as colorant, 0.15 parts by weight of triphenyl phosphine as curing accelerator, 0.2 parts by weight of polyethylene wax and 0.2 parts by weight of canuba wax as a lubricant, 70 The composition for encapsulation of the present invention was prepared by kneading using a two-roll or twin extruder or kneader at ˜120 ° C., then cooling, pulverizing and tableting.
[실시예 5]Example 5
실시예 4에서 저응력화 변성제 A 대신 저응력화 변성제 B를 5중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 봉지용 조성물을 제조하였다.A sealing composition was prepared in the same manner as in Example 4, except that 5 parts by weight of the low stress modifier B was used instead of the low stress modifier A.
[실시예 6]Example 6
실시예 4에서 저응력화 변성제 A 대신 저응력화 변성제 C를 5중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 봉지요 조성물을 제조하였다.An encapsulation composition was prepared in the same manner as in Example 4, except that 5 parts by weight of the low stress modifier C was used instead of the low stress modifier A.
[비교실시예 1]Comparative Example 1
실시에 1에서 저응력화 변성제 A 대신 변성제 D를 5중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 봉지용 조성물을 제조하였다.Except for the use of the modified agent D in place of the low stress modifier A in Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 a composition for sealing.
[비교실시예 2]Comparative Example 2
실시예 1에서 저응력화 변성제 A를 제외하고 하기 표 5에서와 같은 배합으로 실시예 1과 동일한 방법으로 봉지용 조성물을 제조하였다.Except for the low stress modifier A in Example 1, a composition for encapsulation was prepared in the same manner as in Example 1 in the same formulation as in Table 5.
[비교실시예 3]Comparative Example 3
실시예 4에서 저응력화 변성제 A 대신 변성제 D를 5중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 봉지용 조성물을 제조하였다.A sealing composition was prepared in the same manner as in Example 4, except that 5 parts by weight of the modifying agent D was used instead of the low stress modifier A.
[비교실시예 4]Comparative Example 4
실시예 4에서 저응력화 변성제 A를 제외하고는 하기 표 5에서와 같은 배합으로 실시예 4와 동일한 방법으로 봉지용 조성물을 제조하였다.Except for the low stress modifier A in Example 4, a composition for encapsulation was prepared in the same manner as in Example 4 in the same formulation as in Table 5 below.
측정방법How to measure
상기에서 제조된 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물(하기 표 5에 표시한 배합)을 트랜스퍼 몰딩 프레스를 이용하여 175℃에서 180초간 경화한 후, 175℃에서 4시간 열풍순환식 오븐내에서 후 경화하여 얻은 시험편을 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하여, 결과를 하기표 6에 기재하였다.The epoxy resin composition (compound shown in Table 5) for encapsulating the semiconductor device prepared above was cured at 175 ° C. for 180 seconds using a transfer molding press, and then cured at 175 ° C. for 4 hours in a hot air circulation oven. Physical properties of the obtained test piece were measured in the following manner, and the results are shown in Table 6 below.
물성 측정 방법Property measurement method
1) 굴곡강도 및 굴곡탄성율 : ASTM-D-790에 준하여 175℃, 70Kg/㎠, 성형시간 180초의 조건으로 12.68*6.44*100(㎜)의 굴곡시편을 성형하고 175℃의 열풍순환식 오븐 내에서 4시간 동안 후경화하여 25℃와 215℃에서 UTM을 이용하여 측정하였다.1) Flexural strength and flexural modulus: According to ASTM-D-790, flexural specimens of 12.68 * 6.44 * 100 (㎜) were formed under conditions of 175 ℃, 70Kg / ㎠ and molding time of 180 seconds and heated in 175 ℃ hot air circulation oven. Post-cure for 4 hours at and measured using UTM at 25 ℃ and 215 ℃.
2) 선팽창 계수와 유리전이 온도 : ASTM-D-696에 준하여 5℃/min.의 승온속도로 TMA를 사용하여 측정하였다.2) Linear expansion coefficient and glass transition temperature: measured using TMA at a temperature increase rate of 5 ℃ / min. In accordance with ASTM-D-696.
3) 겔타임 : HOT PLATE METHOD, 175℃3) Gel time: HOT PLATE METHOD, 175 ℃
4) 수분흡수율 : 굴곡강도 및 굴곡탄성율의 시험편과 같은 조건으로 지경 50㎜, 두께 2㎜의 시험편을 121℃, 2ATM, 24시간, 상대습도 100%의 조건으로 처리하여 중량측정하여 계산하였다.4) Moisture Absorption Rate: The test piece of 50 mm diameter and 2 mm thickness was treated under the same conditions as the test piece of flexural strength and flexural modulus at 121 ° C., 2 ATM, 24 hours, and 100% relative humidity to calculate the weight.
5) 스파이럴 프로우 : EMMI-166에 준하여 175℃, 70Kg/㎠의 조건으로 측정하였다.5) Spiral Prow: Measured under conditions of 175 ° C and 70Kg / cm 2 in accordance with EMMI-166.
6) 흡수후의 내크랙성 : 208핀의 QFP를 제조한 에폭시 수지 조성물로 175℃, 70Kg/㎠의 조건으로 180초간 성형한 후, 175℃의 열풍순환식 오븐 내에서 4시간 동안 후경화하여 이를 85℃/85%RH의 분위기에서 48시간 처리 후, IR 리프로우(245℃)를 30초, 2사이클을 행한 후, 팩키지의 크랙발생 갯수를 측정하였다.6) Crack resistance after absorption: Epoxy resin composition prepared with 208-pin QFP for 180 seconds under conditions of 175 ° C. and 70 Kg / cm 2, followed by post-curing for 4 hours in a hot air circulation oven at 175 ° C. After 48 hours of treatment in an atmosphere of 85 ° C./85% RH, the IR leaf (245 ° C.) was subjected to two cycles for 30 seconds, and then the number of cracks in the package was measured.
[표 5]TABLE 5
[표 6]TABLE 6
상술한 바와 같이 본 발명의 실리콘 변성 에폭시 수지 조성물을 이용하여 각종 반도체 소자를 트랜스퍼 몰딩하여 봉지할 경우 종래의 내열성, 내습성, 열전도성, 전기절연 특사, 기계적강도 등의 일반적인 특성을 만족하면서 내크랙성이 우수한 특성을 가지는 결과를 얻을 수 있다.As described above, in the case of transferring and encapsulating various semiconductor devices using the silicon-modified epoxy resin composition of the present invention, cracks are satisfied while satisfying general characteristics such as heat resistance, moisture resistance, thermal conductivity, electrical insulation envoys, and mechanical strength. The result which has the characteristic excellent in the characteristic can be obtained.
비용제하에서 저응력화 실리콘 변성 에폭시를 제조함으로써 제조 공정의 단순화 수율 향상 및 환경오염을 최소화 하고, 이와 같이 제조된 에폭시 수지 조성물은 낮은 선팽창 계수 및 굴곡 탄성률을 갖게 되어 응력이 저하되고 내열충격성, 내습성 및 성형성 등이 향상되며 고신뢰성을 나타낸다.By producing low-stressed silicone-modified epoxy under cost, it is possible to simplify the manufacturing process, improve yield, and minimize environmental pollution.The epoxy resin composition thus prepared has a low coefficient of linear expansion and a flexural modulus to reduce stress, thermal shock resistance, and The wettability and moldability are improved and high reliability is shown.
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