KR19980066545A - High heat-resistant encapsulant for semiconductor devices - Google Patents

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KR19980066545A
KR19980066545A KR1019970002172A KR19970002172A KR19980066545A KR 19980066545 A KR19980066545 A KR 19980066545A KR 1019970002172 A KR1019970002172 A KR 1019970002172A KR 19970002172 A KR19970002172 A KR 19970002172A KR 19980066545 A KR19980066545 A KR 19980066545A
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encapsulant
high heat
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aluminum nitride
semiconductor device
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김원호
배종우
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김원호
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Abstract

본 발명은 집적도가 높은 반도체 장치를 봉지하여 내부의 열을 효과적으로 방열하기 위한 고방열성의 반도체 장치용 고방열성 봉지제에 관한 것이다.The present invention relates to a high heat dissipating encapsulant for a high heat dissipation semiconductor device for encapsulating a high integration semiconductor device to effectively dissipate heat therein.

본 발명에 따른 반도체 장치용 고방열성 봉지제는, 7 내지 12 중량%의 에폭시수지, 3 내지 7 중량%의 경화제, 0.01 내지 0.2 중량%의 경화촉진제, 충진제로서 77.8 내지 89.69 중량%의 알루미늄나이트라이드(AlN ; Aluminum Nitride), 0.1 내지 1.0 중량%의 결합제, 0.1 내지 1.0 중량%의 이형제 및 0.1 내지 1.0 중량%의 개질제를 포함하여 이루어진다.High heat-resistant encapsulant for semiconductor devices according to the present invention, 7 to 12% by weight of epoxy resin, 3 to 7% by weight of the curing agent, 0.01 to 0.2% by weight of the curing accelerator, 77.8 to 89.69% by weight of aluminum nitride as a filler (AlN; Aluminum Nitride), 0.1 to 1.0 wt% binder, 0.1 to 1.0 wt% release agent and 0.1 to 1.0 wt% modifier.

따라서, 고집적, 고열발생의 반도체 장치를 봉지하는데 사용될 수 있으며, 또한 신호전달속도 및 열응력에 의한 내균열성이 향상된 고방열성 봉지제를 제공하는 효과가 있다.Therefore, the present invention can be used to encapsulate a highly integrated, high heat generating semiconductor device, and also has an effect of providing a high heat dissipation encapsulant having improved crack resistance due to signal transmission speed and thermal stress.

Description

반도체 장치용 고방열성 봉지제High heat-resistant encapsulant for semiconductor devices

본 발명은 반도체 장치용 고방열성 봉지제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집적도가 높은 반도체 장치를 봉지하여 내부의 열을 효과적으로 방열하기 위한 고방열성의 반도체 장치용 고방열성 봉지제에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high heat dissipating encapsulant for semiconductor devices, and more particularly to a high heat dissipating encapsulant for high heat dissipation for encapsulating a highly integrated semiconductor device to effectively dissipate heat therein.

소정의 설계대로 에피택셜공정, 산화공정, 확산공정 및 어닐링 등의 여러 공정들이 반복적으로 수행되어 완성된 반제품의 반도체 장치는 최종적인 검사를 수행한 후에, 패키징공정에서 봉지제로 봉지되어야 하며, 반도체 장치의 봉지의 목적은 외부의 물리적 충격 또는 화학적 변화 등과 같은 외부환경으로부터 내부의 반도체 장치를 보호하고, 반도체 장치의 실장을 용이하게 하기 위한 것임은 주지의 사실이다.The semi-finished semiconductor device, which is completed by repeatedly performing various processes such as epitaxial process, oxidation process, diffusion process, and annealing according to a predetermined design, must be sealed with an encapsulant in a packaging process after performing a final inspection. It is well known that the purpose of encapsulating is to protect the internal semiconductor device from an external environment such as external physical shock or chemical change and to facilitate the mounting of the semiconductor device.

따라서, 반도체 장치용 봉지제는 유동성, 경화성, 이형성, 보존성 등으로 세분되는 성형성과 내열안정성, 유리전이온도, 열팽창성, 열전도성 및 내열충격성 등으로 세분되는 내열성을 중심으로 하여 흡습속도, 포화흡습량 및 솔더링 후의 내습성 등의 내습성 ; 접착성 특히 실리콘다이나 금속리드프레임, 다이패드 또는 다이표면의 절연막이나 보호막 등과의 접착성 ; 전기절연성, 고주파특성 및 대전성 등의 전기특성 ; 인장특성, 굽힘특성, 강도, 탄성률 및/또는 변형률의 고온특성 및 강인성 등으로 세분되는 역학특성 ; 기타 마킹성, 난연성 및 착색성 등이 고려되어야 한다.Therefore, the encapsulant for semiconductor devices is based on the moisture absorption rate and the saturated moisture absorption, mainly based on the heat resistance subdivided into moldability and thermal stability, glass transition temperature, thermal expansion, thermal conductivity and thermal shock resistance, etc. Moisture resistance, such as amount and moisture resistance after soldering; Adhesiveness, in particular, with an insulating film or a protective film on a silicon die, a metal lead frame, a die pad or a die surface; Electrical characteristics such as electrical insulation, high frequency characteristics, and chargeability; Mechanical properties subdivided into tensile properties, bending properties, strength, elasticity and / or strain high temperature properties and toughness; Other marking properties, flame retardancy and coloring should be considered.

특히, 반도체 장치의 고집적화에 따라 봉지된 반도체 장치에서의 과도한 열발생이 반도체 장치의 신호전달 지연이나 열에 의한 크랙(crack)의 발생 및 봉지제 자체의 열피로에 의한 파괴 등의 문제점을 유발할 수 있기 때문에, 봉지제의 내열성과 열전도성 등은 점점 중요시되고 있으며, 보다 우수한 봉지제의 개발은 특히 고집적화된 반도체 장치의 상품화를 가능하게 하는 직접적인 요인의 하나로 작용할 정도로 중요한 요인이 될 수 있다.In particular, excessive heat generation in an encapsulated semiconductor device due to high integration of the semiconductor device may cause problems such as delayed signal transmission of the semiconductor device, generation of cracks due to heat, and destruction by thermal fatigue of the encapsulant itself. Therefore, the heat resistance and the thermal conductivity of the encapsulant are increasingly important, and the development of a superior encapsulant may be an important factor such that it can act as one of the direct factors enabling the commercialization of highly integrated semiconductor devices.

이를 위한 봉지제로서는 여러 상용적인 봉지제들이 많이 개발되어 상품화되어 있으며, 현재에도 보다 우수한 물성을 갖는 봉지제의 개발을 위한 노력이 경주되고 있는 실정이며, 또한 상용화된 봉지제 중에는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC ; Epoxy Molding Compound)가 널리 사용되며, 에폭시 몰딩 컴파운드는 다양한 소재의 배합에 의하여 반도체 봉지제로서 요구되는 다양한 특성을 만족시킬 수 있도록 조절되어 사용된다.As a sealing agent for this purpose, many commercially available sealing agents have been developed and commercialized. Efforts have been made to develop an encapsulant having superior physical properties. In addition, an epoxy molding compound (EMC) is commercialized. Epoxy Molding Compound) is widely used, and epoxy molding compound is adjusted and used to satisfy various characteristics required as a semiconductor encapsulant by blending various materials.

현재까지 반도체 장치 봉지용으로서의 에폭시 몰딩 컴파운드는 베이스수지로서 바인더의 역할을 하는 에폭시수지(Epoxy Resin), 상기 에폭시수지와 반응하여 가교결합을 형성하는 경화제(Hardener), 에폭시수지와 경화제의 반응시간을 조절하는 경화촉진제(Accelerator), 열팽창계수, 열전도성 및 역학적 강도 등을 조절하기 위하여 에폭시수지에 첨가되는 충진제(Filler), 상기 에폭시수지로 대표되는 유기물과 충진제로 대표되는 무기물 간의 결합력을 향상시키기 위한 결합제(Coupling Agent), 금형으로부터의 이형성 부여를 위한 이형제(Releasing Agent) 및 기타 저응력제(Low Stress Additive), 난연조제(Flame Retardant), 착색제(Colorant), 이온포착제(Ion Catcher) 및/또는 접착력부여제(Adhesion Promoter) 등의 개질제를 포함하여 이루어지며, 현재 상용적으로 공급되는 에폭시 몰딩 컴파운드는 5 내지 20 중량%의 에폭시수지, 2 중량% 미만의 경화제, 1 중량% 미만의 경화촉진제, 60 내지 85 중량%의 충진제, 1 중량% 미만의 결합제, 5 중량% 미만의 저응력제, 1 중량% 미만의 이형제, 1 중량% 미만의 난연조제, 1 중량% 미만의 착색제, 1 중량% 미만의 이온포착제 및 1 중량% 미만의 접착력부여제를 포함하여 이루어지며, 특히 충진제로서는 용융실리카(Fused Silica)가 사용되고 있다.Until now, epoxy molding compounds for encapsulation of semiconductor devices have been used as epoxy resins that act as binders as base resins, hardeners that react with the epoxy resins to form crosslinks, and reaction times between epoxy resins and hardeners. Adjusting curing accelerator (Accelerator), a filler added to the epoxy resin to adjust the thermal expansion coefficient, thermal conductivity and mechanical strength, etc. for improving the bonding force between the organic material represented by the epoxy resin and the inorganic material represented by the filler Coupling Agent, Release Agent and Other Low Stress Additive for Imparting Mold Release from Mold, Flame Retardant, Colorant, Ion Catcher and // Or modifying agents such as adhesion promoters. Epoxy molding compounds currently commercially available include 5 to 20 weight percent epoxy resin, less than 2 weight percent hardener, less than 1 weight percent curing accelerator, 60 to 85 weight percent filler, and less than 1 weight percent binder. Less than 5% by weight low stress agent, less than 1% by weight release agent, less than 1% by weight flame retardant aid, less than 1% by weight colorant, less than 1% by weight ion trapping agent and less than 1% by weight adhesive agent In particular, as a filler, fused silica is used.

그러나, 상기한 바와 같이 용융실리카로 충진된 통상의 에폭시 몰딩 컴파운드는 열전도성에 직접적인 영향을 미치고, 또한 봉지제의 대부분을 차지하는 용융실리카 자체의 열전도성이 상당히 낮기 때문에 이러한 통상의 충진제를 사용하는 종래의 에폭시 몰딩 컴파운드로는 고방열성에 한계가 있게 되는 문제점이 있었다.However, conventional epoxy molding compounds filled with molten silica as described above have a direct effect on the thermal conductivity, and also because the thermal conductivity of the molten silica itself, which occupies most of the encapsulating agent, is considerably low, so that conventional fillers using such conventional fillers Epoxy molding compound has a problem that there is a limit to high heat dissipation.

특히, 최근 대량생산되어 상용화되는 16M DRAM과 같은 고집적도의 반도체 장치의 경우에서는 봉지된 반도체 장치 내부에서 발생되는 열을 외부로 충분히 방출하면서 동시에 그 열에 의한 크랙(crack)의 발생과 봉지제 자체의 열피로에 의한 파괴 등의 문제가 다발하는 문제점이 있었다.Particularly, in the case of high-density semiconductor devices such as 16M DRAM, which have been mass-produced and commercialized in recent years, heat generated inside the sealed semiconductor device is sufficiently released to the outside, and cracks generated by the heat and the sealing agent itself There was a problem that problems such as destruction due to thermal fatigue occur frequently.

따라서, 고방열성을 갖는 반도체 장치용의 새로운 봉지제의 개발이 절실히 요구되고 있다.Therefore, the development of a new sealing agent for semiconductor devices having high heat dissipation is urgently required.

본 발명의 목적은, 고집적화되어 다량의 열을 발생시키는 반도체 장치를 봉지하기 위한 고방열성 봉지제를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a high heat dissipating encapsulant for encapsulating a semiconductor device which is highly integrated to generate a large amount of heat.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 장치용 고방열성 봉지제는, 7 내지 12 중량%의 에폭시수지, 3 내지 7 중량%의 경화제, 0.01 내지 0.2 중량%의 경화촉진제, 충진제로서 77.8 내지 89.69 중량%의 알루미늄나이트라이드(AlN ; Aluminum Nitride), 0.1 내지 1.0 중량%의 결합제, 0.1 내지 1.0 중량%의 이형제 및 0.1 내지 1.0 중량%의 개질제를 포함하여 이루어진다.High heat-sealing encapsulant for semiconductor devices according to the present invention for achieving the above object, 7 to 12% by weight of epoxy resin, 3 to 7% by weight of the curing agent, 0.01 to 0.2% by weight of the curing accelerator, fillers 77.8 to 89.69 Wt% aluminum nitride (AlN), 0.1 to 1.0 wt% binder, 0.1 to 1.0 wt% release agent and 0.1 to 1.0 wt% modifier.

상기 알루미늄나이트라이드로는 바람직하게는 입경이 10㎛ 이상인 구형의 알루미늄나이트라이드가 사용될 수 있다.As the aluminum nitride, preferably, a spherical aluminum nitride having a particle diameter of 10 μm or more may be used.

상기에서 결합제로는 바람직하게는 실란계 및 지르코니아계 결합제가 사용될 수 있다.In the above, preferably, a silane-based and zirconia-based binder may be used.

상기에서 개질제가 저응력제, 난연조제, 착색제, 이온포착제 또는 접착력부여제나 2이상의 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되어 사용될 수 있다.The modifier may be selected from the group consisting of a low stress agent, a flame retardant aid, a colorant, an ion trapping agent or an adhesive agent or a mixture of two or more thereof.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 반도체 장치용 고방열성 봉지제는, 실리카로 충진된 통상의 에폭시 몰딩 컴파운드와는 달리 충진제로서 알루미늄나이트라이드를 사용하는 것을 특징으로 하며, 7 내지 12 중량%의 에폭시수지, 3 내지 7 중량%의 경화제, 0.01 내지 0.2 중량%의 경화촉진제, 충진제로서 77.8 내지 89.69 중량%의 알루미늄나이트라이드, 0.1 내지 1.0 중량%의 결합제, 0.1 내지 1.0 중량%의 이형제 및 0.1 내지 1.0 중량%의 개질제를 포함하여 이루어진다.The heat dissipating encapsulant for semiconductor devices according to the present invention is characterized in that aluminum nitride is used as a filler, unlike ordinary epoxy molding compound filled with silica, and 7 to 12% by weight of epoxy resin, 3 to 7 Weight percent curing agent, 0.01 to 0.2 weight percent curing accelerator, 77.8 to 89.69 weight percent aluminum nitride as filler, 0.1 to 1.0 weight percent binder, 0.1 to 1.0 weight percent release agent and 0.1 to 1.0 weight percent modifier It is made to include.

상기에서 에폭시수지는 반도체용 봉지제의 기초를 이루는 베이스수지로서 바인더의 역할을 하는 것으로서, 통상의 에폭시수지가 사용될 수 있으며, 봉지제로서 요구되는 다양한 특성을 충족시키며, 가격이 저렴하고, 전기절연성이 우수하며, 다른 열경화성수지에 비해 성형수축률이 낮으며, 접착성, 내열성, 내습성 및 내화학성 등에서 고르게 우수한 성질을 나타내기 때문에 널리 사용된다. 이러한 에폭시수지는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 용이하게 이해될 수 있을 정도로 공지된 것이며, 특히 본 발명에서는 바람직하게는 노볼락계 에폭시수지가 사용될 수 있다. 상기 에폭시수지는 7 내지 12 중량%의 범위로 사용되는 것이 바람직하며, 에폭시수지가 7 중량% 미만으로 사용되는 경우, 접착성 및 성형시의 흐름성이 저하되어 적절한 성형이 곤란하게 되는 문제점이 일어날 수 있으며, 에폭시수지가 12 중량%를 초과하는 경우, 열에 불량도체인 수지의 함량이 높아지고, 상대적으로 열전도성을 위한 충진제의 함량이 적어지기 때문에 특히 열전도성이 저하되는 문제점이 일어나기 때문에 이를 초과하는 것은 바람직하지 못하다고 할 수 있다.In the epoxy resin as a base resin forming the base of the semiconductor encapsulant as a binder, a conventional epoxy resin can be used, satisfying the various properties required as the encapsulant, low cost, electrical insulation It is excellent in use, and has a low shrinkage rate compared to other thermosetting resins, and is widely used because it exhibits evenly excellent properties in adhesion, heat resistance, moisture resistance, and chemical resistance. Such epoxy resins are well known to those skilled in the art so that they can be easily understood, and particularly in the present invention, preferably novolak-based epoxy resins can be used. The epoxy resin is preferably used in the range of 7 to 12% by weight, when the epoxy resin is used in less than 7% by weight, the problem that the proper molding is difficult due to the poor adhesion and flowability during molding If the epoxy resin exceeds 12% by weight, the content of the resin, which is a poor conductor in heat, and the content of the filler for the thermal conductivity is relatively low, so the problem of deterioration of the thermal conductivity is particularly exceeded. That is not desirable.

상기 경화제는 상기 에폭시수지와 반응하여 가교결합을 형성함으로써 가교밀도를 높여 접착성이나 내열성 등을 증대시킬 수 있으며, 그 화학적 특성은 에폭시수지와 유사한 것으로 이해될 수 있다. 상기 경화제는 3 내지 7 중량%의 범위에서 사용되는 것이 바람직하며, 경화제가 3 중량% 미만으로 사용되는 경우, 가교밀도의 증가에 크게 영향을 줄 수 없어 접착성과 내열성의 증대효과가 크게 나타나지 않는 문제점이 일어날 수 있으며, 경화제가 7 중량%를 초과하는 경우, 가교밀도가 너무 크게 증가하여 역학적으로 취성을 갖게되기 쉽고, 특히 증가된 가교점에 비례해서 흡습량이 증가되기 때문에 증가된 솔더링 과정에서 균열(crack)이 발생하는 등의 문제점이 일어날 수 있다.The curing agent may increase crosslinking density by increasing crosslinking density by reacting with the epoxy resin to increase crosslinking density, and the chemical properties thereof may be similar to epoxy resins. The curing agent is preferably used in the range of 3 to 7% by weight, and when the curing agent is used at less than 3% by weight, it does not significantly affect the increase in the crosslinking density and thus does not significantly increase the adhesiveness and heat resistance. In this case, when the curing agent exceeds 7% by weight, the crosslinking density increases so much that it tends to be brittle mechanically, and in particular, since the moisture absorption amount increases in proportion to the increased crosslinking point, the cracks in the increased soldering process ( Problems such as cracks may occur.

상기에서 경화제로는 바람직하게는 페놀 노볼락 경화제가 사용될 수 있으며, 이러한 페놀 노볼락 경화제는 국내,외 유수의 제조업자들에 의하여 생산되어 상용적으로 제공되는 것으로서, 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 용이하게 이해될 수 있는 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다. 그러나, 상기 경화제로서 페놀 노볼락 경화제 이외에도 자이록형 경화제(Xylok type hardener)와 같은 다른 상용적으로 구입하여 사용이 가능한 경화제들도 사용할 수 있음은 자명한 것으로 이해될 수 있다.Preferably, as the curing agent, a phenol novolak curing agent may be used, and such a phenol novolak curing agent is produced by domestic and foreign leading manufacturers and is provided commercially, and to those skilled in the art It can be understood to be known to the extent that it can be easily understood. However, it can be understood that other commercially available hardeners such as Xylok type hardeners can be used in addition to the phenol novolac hardener as the hardener.

상기 경화촉진제는 베이스수지로서의 상기 에폭시수지와 상기 경화제 간의 가교반응을 촉진시켜 신속한 경화를 가능하게 함으로써 이형시의 변형 등을 예방하기 위하여 사용되는 것으로서, 역시 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 용이하게 이해될 수 있음은 자명한 것이며, 예를 들면 이미다졸과 같은 아민이나 TPP와 같은 인화합물 들이 주로 사용될 수 있다. 상기 경화촉진제는 0.01 내지 0.2 중량% 정도 사용될 수 있으며, 당해 기술분야에서 숙련된 자는 금형 및 이형 등의 작업성, 경화속도의 결정, 유동성 등을 고려하여 적절한 경화촉진제의 사용을 결정할 수 있으며, 0.01 중량% 미만인 경우, 경화속도의 증가효과를 기대하기 어렵고, 0.2 중량%를 초과하는 경우, 이형의 불량 및 금형오염성 등의 문제점이 일어날 수 있다.The curing accelerator is used to prevent deformation during release by promoting crosslinking reaction between the epoxy resin as the base resin and the curing agent to enable rapid curing, and is easily understood by those skilled in the art. Obviously, amines such as imidazole or phosphorus compounds such as TPP can be used. The curing accelerator may be used in an amount of about 0.01 to 0.2% by weight, and those skilled in the art may determine the use of an appropriate curing accelerator in consideration of workability of molds and mold releases, determination of curing rate, flowability, and the like. When the amount is less than the weight%, it is difficult to expect the effect of increasing the curing rate, and when it exceeds 0.2 weight%, problems such as poor mold release and mold contamination may occur.

본 발명에 따른 반도체 장치용 고방열성 봉지제에서 고방열성을 나타내기 위한 주요 요소로서 고려되는 충진제로서는 알루미늄나이트라이드가 사용되며, 종래의 봉지제에서 충진제로 사용되던 실리카와 동일 또는 유사하게 열팽창계수, 열전도성 및 역학적 강도 등을 조절하기 위하여 에폭시수지에 첨가되어 사용된다. 특히, 상기한 알루미늄나이트라이드는 자동차용 엔진점화부위에 사용될 수 있는 정도로 열전도성이 높은 특성을 가지고 있으며, 알루미늄나이트라이드 물질 자체는 역시 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것이다. 상기 알루미늄나이트라이드는 77.8 내지 89.69 중량%로 고함량으로 충진될 수 있으며, 알루미늄나이트라이드가 77.8 중량% 미만으로 충진되는 경우, 열전도성 및 강도가 저하될 수 있으며, 알루미늄나이트라이드가 89.69 중량%를 초과하는 경우, 충진제의 함량이 너무 높아 유동성(흐름성)을 저하시켜 금형에서의 작업성을 저하시키고, 불량이 다발하게 되는 등의 문제점이 일어날 수 있다. 상기 알루미늄나이트라이드로는 바람직하게는 입경이 10㎛ 이상인 구형의 알루미늄나이트라이드가 사용될 수 있으며, 입경이 10㎛ 미만인 경우, 열전도성의 증가효과는 더욱 우수해질 수 있으나, 입자의 비표면적 증가로 인하여 흐름성을 감소시켜 성형가공이 불가능해질 수 있는 문제점이 있을 수 있으며, 바람직하게는 구형인 것이 사용될 수 있으며, 이는 유동성 즉, 흐름성을 증가시키는 것으로 이해될 수 있다.As a filler considered as a main element for showing high heat dissipation in the high heat dissipating encapsulant for semiconductor devices according to the present invention, aluminum nitride is used, and the coefficient of thermal expansion is the same as or similar to that of silica used as a filler in the conventional encapsulant. It is added to epoxy resin and used to control thermal conductivity and mechanical strength. In particular, the aluminum nitride has a high thermal conductivity properties that can be used in the engine ignition site for automobiles, and the aluminum nitride material itself is also known to be commercially available. The aluminum nitride may be filled with a high content of 77.8 to 89.69% by weight, and when aluminum nitride is filled to less than 77.8% by weight, thermal conductivity and strength may be reduced, and aluminum nitride may be 89.69% by weight. If it exceeds, the content of the filler may be too high to lower the fluidity (flow), thereby reducing the workability in the mold, the defects will occur frequently. Preferably, as the aluminum nitride, spherical aluminum nitride having a particle diameter of 10 μm or more may be used. When the particle diameter is less than 10 μm, the effect of increasing thermal conductivity may be further improved, but the flow may increase due to the increase in the specific surface area of the particle. There may be a problem that the molding process may be impossible by reducing the property, and preferably a spherical one may be used, which may be understood to increase flowability, that is, flowability.

상기 결합제는 상기 에폭시수지로 대표되는 유기물과 충진제로 대표되는 무기물 간의 결합력을 향상시키기 위하여 사용되며, 역시 종래의 결합제와 동일 또는 유사한 역할을 하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 결합제는 0.1 내지 1.0 중량%의 범위로 사용될 수 있으며, 결합제가 0.1 중량% 미만으로 사용되는 경우, 에폭시수지와 알루미늄나이트라이드 간의 결합이 불충분해져 분리현상이 일어날 수 있고, 결합제가 1.0 중량%를 초과하는 경우, 이형성이 저하되는 등의 작업성의 저하를 일으킬 수 있으며, 또한 결합제의 자체 부반응에 의하여 장기 내수성 및 결합력 저하를 일으키는 문제점이 일어날 수 있다.The binder is used to improve the bonding strength between the organic material represented by the epoxy resin and the inorganic material represented by the filler, it can also be understood to play the same or similar role as the conventional binder. The binder may be used in the range of 0.1 to 1.0% by weight, when the binder is used in less than 0.1% by weight, insufficient bonding may occur between the epoxy resin and aluminum nitride, and the binder may be 1.0% by weight. When exceeded, workability, such as a decrease in mold release property, may be caused, and a problem may occur in which long-term water resistance and a decrease in binding force may occur due to self-reaction of the binder.

상기에서 결합제로는 바람직하게는 실란계 및 지르코니아계 결합제가 사용될 수 있으며, 예를 들면 상표명 케이지이 55에이취(KZ 55H ; 켄리액트사(Kenreact company)의 상표명의 제품) 등과 같은 결합제가 사용될 수 있다.As the binder, silane-based and zirconia-based binders may be preferably used, and for example, a binder such as KZ 55H (trade name of Kenreact company) may be used.

상기한 성분들 이외에도 금형으로부터의 이형을 용이하게 하고, 생산성을 증대시키는 이형제 및 여러 종류의 개질제가 첨가되어 사용될 수 있으며, 이러한 이형제나 개질제들 역시 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 용이하게 이해될 수 있음은 자명한 것이다.In addition to the above components, a mold release agent and various kinds of modifiers may be used to facilitate mold release from the mold and increase productivity, and such mold release agents or modifiers may be easily understood by those skilled in the art. It is obvious.

특히, 상기 개질제는 저응력제, 난연조제, 착색제, 이온포착제 또는 접착력부여제나 2이상의 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되어 사용될 수 있으며, 이들 저응력제, 난연조제, 착색제, 이온포착제 또는 접착력부여제 등 역시 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 용이하게 이해될 수 있으며, 또한 상용적으로 구입하여 사용이 가능한 것들임은 자명한 것이다.In particular, the modifier may be selected from the group consisting of low stress agents, flame retardant aids, colorants, ion trapping agents or adhesion imparting agents or mixtures of two or more thereof, and these low stress agents, flame retardant aids, colorants, ion trapping agents or Adhesive force-imparting agents and the like can also be easily understood by those skilled in the art, and it is obvious that they can be purchased and used commercially.

실시예Example

노볼락 에폭시수지 97.3g, 페놀 노볼락 경화제 51.5g, 켄리액트사의 상표명 케이지이 55에이취 1.1g, 충진제로서 알루미늄나이트라이드 838.1g, 결합제 5g, 이형제 5g 및 개질제 2g을 균일하게 혼합하여 반도체 장치용 고방열성 봉지제를 제조하고, 열전도도, 열팽창계수, 유전상수, 산란계수 및 겔타임 등의 물성을 측정하여 표1에 나타내었다. 여기에서, 열전도도의 시험조건은 디스크형태의 시편(40ψ * 2mm, 4mm)을 제조하여 HVS-40-300SDS의 구리봉에 삽입하여 기지의 구리의 열전도도를 통해 시험하고자 하는 디스크형태의 시편의 열전도도를 측정하였고, 유전상수 및 산란계수는 역시 디스크형태의 시편(2ψV * 4mm)을 제작하여 상온에서 LF IMPEDANCE ANALYSER(모델명 ; HP4192A)를 이용하여 측정하였으며, 유전상수의 측정은 하기의 계산식1을 이용하여 계산하였으며, 열팽창계수값은 ASTM 시험조건에 따라 막대형태로 제조하여 ANTER사의 Linear Dilatometer로 측정하였고, 겔타임 등은 통상의 방법에 따라 경화에 소요되는 시간까지를 측정하여 그 결과를 시간 단위로 얻었다.97.3g of novolac epoxy resin, 51.5g of phenol novolak curing agent, 55g of Kage Act brand name, 1.1g of aluminum nitride as filler, 83g of aluminum nitride, 5g of binder, 5g of release agent, and 2g of modifier 2g An encapsulant was prepared, and the physical properties such as thermal conductivity, thermal expansion coefficient, dielectric constant, scattering coefficient and gel time were measured and shown in Table 1. Here, the thermal conductivity test conditions are made of disk-shaped specimens (40ψ * 2mm, 4mm) and inserted into a copper rod of HVS-40-300SDS to test the thermal conductivity of the disk-shaped specimens to be tested through the thermal conductivity of the known copper The dielectric constant and the scattering coefficient were also measured using a LF IMPEDANCE ANALYSER (model name: HP4192A) at room temperature by making disk shaped specimens (2ψV * 4mm). The coefficient of thermal expansion was measured in the form of a rod according to ASTM test conditions and measured by ANTER Linear Dilatometer, and gel time was measured by the time required for curing according to the conventional method. Got it.

[계산식1][Calculation Formula 1]

본 발명에 따른 반도체 장치용 고방열성 봉지제의 물성표Physical Properties of High Thermal Sealant for Semiconductor Devices According to the Present Invention 시험항목Test Items 시험결과Test result 시험기기Test equipment 열전도도Thermal conductivity 13.472W/mK13.472 W / mK HVS-40-300SDSHVS-40-300SDS 열팽창계수(α1)Coefficient of thermal expansion (α 1 ) 17.5/℃ * 10-6 17.5 / ℃ * 10 -6 DilatometerDilatometer 열팽창계수(α2)Coefficient of thermal expansion (α 2 ) 28.8/℃ * 10-6 28.8 / ℃ * 10 -6 DilatometerDilatometer 유전상수Dielectric constant 2.022.02 HP4192LF IMPEDANCE ANALYSERHP4192LF IMPEDANCE ANALYSER 산란계수Scattering coefficient 0.020.02 HP4192LF IMPEDANCE ANALYSERHP4192LF IMPEDANCE ANALYSER 겔타임Gel time 35초35 seconds DSCDSC

비교예Comparative example

충진제로서 실리카 중 열전도도가 가장 높은 결정성 실리카로 700g을 충진시킨 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 조성을 사용하여 봉지제를 제조하고, 역시 동일한 측정기기를 사용하여 열전도도, 열팽창계수, 유전상수, 산란계수 및 겔타임 등의 물성을 측정하여 표2에 나타내었다.Except that 700g was filled with crystalline silica having the highest thermal conductivity among silica as a filler, an encapsulant was prepared using the same composition as in the above example, and thermal conductivity, thermal expansion coefficient, and dielectric constant were also obtained using the same measuring instrument. Physical properties such as, scattering coefficient and gel time were measured and shown in Table 2.

실리카를 사용한 종래 봉지제의 물성표Physical Properties of Conventional Encapsulant Using Silica 시험항목Test Items 시험결과Test result 시험기기Test equipment 열전도도Thermal conductivity 1.7W/mK1.7 W / mK HVS-40-300SDSHVS-40-300SDS 열팽창계수(α1)Coefficient of thermal expansion (α 1 ) 35.5/℃ * 10-6 35.5 / ℃ * 10 -6 DilatometerDilatometer 열팽창계수(α2)Coefficient of thermal expansion (α 2 ) 55.8/℃ * 10-6 55.8 / ℃ * 10 -6 DilatometerDilatometer 유전상수Dielectric constant 5.05.0 HP4192LF IMPEDANCE ANALYSERHP4192LF IMPEDANCE ANALYSER 산란계수Scattering coefficient 0.020.02 HP4192LF IMPEDANCE ANALYSERHP4192LF IMPEDANCE ANALYSER 겔타임Gel time 15초15 seconds DSCDSC

상기 표1 및 표2의 물성을 대조하여 보면, 본 발명에 따른 반도체 장치용 고방열성 봉지제가 실리카를 사용한 종래 봉지제에 비하여 열전도도는 8배 이상 향상되고, 열팽창계수는 적어도 1/2 정도 낮아짐을 확인할 수 있다.In contrast with the physical properties of Tables 1 and 2, the thermal conductivity sealing agent for semiconductor devices according to the present invention has a thermal conductivity improved by at least 8 times and a thermal expansion coefficient at least 1/2 lower than that of a conventional sealing agent using silica. can confirm.

따라서, 본 발명에 의하면 고집적, 고열발생의 반도체 장치를 봉지하는데 사용될 수 있는 고방열성 봉지제를 제공하는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, there is an effect of providing a high heat dissipating encapsulant that can be used to seal a highly integrated, high heat generating semiconductor device.

또한 본 발명에 의하면 신호전달속도 및 열응력에 의한 내균열성이 향상된 고방열성 봉지제를 제공하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention has an effect of providing a high heat-dissipating encapsulant improved crack resistance by the signal transmission rate and thermal stress.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.

Claims (5)

7 내지 12 중량%의 에폭시수지, 3 내지 7 중량%의 경화제, 0.01 내지 0.2 중량%의 경화촉진제, 충진제로서 77.8 내지 89.69 중량%의 알루미늄나이트라이드, 0.1 내지 1.0 중량%의 결합제, 0.1 내지 1.0 중량%의 이형제 및 0.1 내지 1.0 중량%의 개질제를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 장치용 고방열성 봉지제.7-12 wt% epoxy resin, 3-7 wt% curing agent, 0.01-0.2 wt% curing accelerator, 77.8-89.69 wt% aluminum nitride as filler, 0.1-1.0 wt% binder, 0.1-1.0 wt% A high heat dissipating encapsulant for a semiconductor device, comprising:% release agent and 0.1 to 1.0 wt% modifier. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알루미늄나이트라이드로 입경이 10㎛ 이상인 알루미늄나이트라이드가 사용됨을 특징으로 하는 상기 반도체 장치용 고방열성 봉지제.The high heat-sealing encapsulant for the semiconductor device, characterized in that aluminum nitride having a particle diameter of 10 μm or more is used as the aluminum nitride. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알루미늄나이트라이드로 구형의 알루미늄나이트라이드가 사용됨을 특징으로 하는 상기 반도체 장치용 고방열성 봉지제.A spherical aluminum nitride is used as the aluminum nitride. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기에서 결합제가 실란계 및 지르코니아계 결합제임을 특징으로 하는 상기 반도체 장치용 고방열성 봉지제.The heat dissipating encapsulant for the semiconductor device, characterized in that the binder is a silane-based and zirconia-based binder. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기에서 개질제가 저응력제, 난연조제, 착색제, 이온포착제 또는 접착력부여제나 2이상의 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되어 사용됨을 특징으로 하는 상기 반도체 장치용 고방열성 봉지제.Wherein the modifier is selected from the group consisting of low stress agents, flame retardant aids, colorants, ion trapping agents or adhesion imparting agents or mixtures of two or more thereof.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190125897A (en) * 2018-04-30 2019-11-07 삼성에스디아이 주식회사 Epoxy resin composition for encapsulating semiconductor device and semiconductor device encapsulated using the same

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