KR19990021567A - Epoxy Resin Compositions for Sealing Charge Coupled Devices - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자 중에서도 특히 플라스틱 전하 결합 소자의 봉지재로 사용되는 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로 다공성의 무기 충전제를 사용하여 봉지재의 수분 흡수율을 높임으로써 결로 현상의 발생 시간을 지연시켜 신뢰도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to an epoxy resin composition used as an encapsulant of a plastic charge-coupling element, in particular, to improving the reliability by delaying the occurrence of condensation by increasing the water absorption rate of the encapsulant using a porous inorganic filler. The purpose.
Description
본 발명은 고체 촬상 소자의 하나인 플라스틱 전하 결합 소자(P-CCD)의 봉지재로 사용되는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition used as an encapsulant of a plastic charge coupling device (P-CCD), which is one of solid-state imaging devices.
전하 결합 소자는 요즈음 들어 특히 디지탈 카메라에 가장 많이 적용되고 있으며, 스캐너, 팩스 등에도 사용되고 있는 소자로 그 용도 및 수요가 날로 증대될 것으로 보이는 반도체 소자이다.Charge-coupled devices are the most widely used in digital cameras these days, and are also used in scanners, fax machines, and the like, and are semiconductor devices that are expected to increase in use and demand.
일반적인 반도체 소재 봉지용 에폭시 수지의 경우에는 수분이 침투할 경우 불순물이 가수분해되어 이온화함으로써 반도체 소자의 알루미늄 배선 표면을 부식시켜서 결국 반도체 소자 자체의 신뢰도를 감소시키며, 기판에 납땜시 온도 상승에 따른 수분의 급격한 부피 팽창으로 인해 크랙을 발생시키고 봉지재와 반도체 소자 사이의 박리가 발생하므로 이를 막기 위해 수분의 흡수율을 최소한으로 줄이는 방법들이 많이 연구되었고 현재도 진행 중이다.In the case of general semiconductor material encapsulation epoxy resins, when moisture penetrates, impurities are hydrolyzed and ionized to corrode the aluminum wiring surface of the semiconductor device, which in turn reduces the reliability of the semiconductor device itself. As a result of the rapid volume expansion of cracks and peeling between the encapsulant and the semiconductor device, many methods to reduce the water absorption to the minimum have been studied and are in progress.
그러나 본 발명에서 다루어진 플라스틱 전하 결합 소자(P-CCD)의 경우에는 소자 자체의 기능상 특성에 기인하여 신뢰도 향상을 위해 해결하여야 할 가장 큰 문제 중의 하나가 결로 현상이 발생하는 시간을 지연시키는 것이기 때문에 봉지재 자체의 수분 투과율(K)이 높은 경우 오히려 신뢰성이 증가된다.However, in the case of the plastic charge coupled device (P-CCD) described in the present invention, one of the biggest problems to be solved for improving reliability due to the functional characteristics of the device itself is to delay the time when condensation occurs. If the moisture permeability (K) of the encapsulant itself is high, the reliability is rather increased.
K = D × QVD : 확산 계수(cm2/hr)K = D × Q V D: Diffusion Coefficient (cm 2 / hr)
QV: 용해도 계수(mg/cm3)Q V : Solubility Factor (mg / cm 3 )
QV= 10 Q × d Q : 포화 흡습률(wt%)Q V = 10 Q × d Q: Saturated moisture absorption rate (wt%)
d : 밀도(g/cm3)d: density (g / cm 3 )
결국 위의 식에서 포화 흡습률 Q를 증가시켜서 투과율 K를 높여야 하므로 봉지재의 수분 흡수율을 높여야 소자의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.As a result, the transmittance K must be increased by increasing the saturated moisture absorptivity Q in the above equation, and thus the reliability of the device may be increased by increasing the moisture absorption rate of the encapsulant.
본 발명은 위의 요구를 만족시키기 위해 기존의 반도체용 봉지재보다 흡습률이 높은 에폭시 수지를 개발하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to develop an epoxy resin having a higher moisture absorption than the conventional semiconductor encapsulant in order to satisfy the above requirements.
반도체 봉지용 에폭시 수지에 가장 많이 포함되는 것이 무기 충전제 그리고 에폭시 수지와 경화제이므로 봉지재의 수분 흡수율을 높이는 방법은 크게 두가지로 수분 흡수율이 높은 무기 충전제를 사용하거나 친수성 작용기(수산기, 아민기 등)를 가진 에폭시 수지를 사용하는 방법이 있을 수 있다. 이중 본 발명에서는 전자의 경우를 적용해 무기 충전제로 사용되는 실리카를 기존에 사용되던 것과는 달리 흡수율이 높은, 좀 더 구체적으로는 다공성의 실리카를 사용하여 일반적인 반도체용 봉지재의 경우보다 흡습율을 높이는데 성공하였다.The most commonly included epoxy resins for semiconductor encapsulation are inorganic fillers and epoxy resins and curing agents. Therefore, there are two ways to increase the water absorption rate of encapsulation materials by using inorganic fillers having high water absorption rates or having hydrophilic functional groups (hydroxyl groups, amine groups, etc.). There may be a method using an epoxy resin. In the present invention, the silica is used as the inorganic filler by applying the former case, and the moisture absorption rate is higher than that of the conventional semiconductor encapsulant using a porous silica having a high absorption rate, more specifically, unlike the conventional one. Succeeded.
본 발명에 적합한 다공성 실리카 입자의 표면적은 400 m2/g 이상인 것(저온 질소 가스 흡착법(BET)을 써서 측정한 값)이 가능한데, 바람직하기는 450 m2/g 이상, 더욱 바람직하기는 500 m2/g 이상인 것이 좋다.The surface area of the porous silica particles suitable for the present invention can be 400 m 2 / g or more (measured using a low temperature nitrogen gas adsorption method (BET)), preferably 450 m 2 / g or more, more preferably 500 m It is good that it is 2 / g or more.
본 발명의 조성물은 다음의 표 1과 같다.The composition of the present invention is shown in Table 1 below.
일반적으로 에폭시 수지는ortho-크레솔 노볼락 에폭시 수지이며 비페닐이나 나프탈렌기가 도입된 에폭시 수지도 사용 가능하다. 경화제는 페놀 노볼락형 수지, 경화 촉진제는 트리페닐 포스핀 등의 포스핀계 화합물이나 3급 아민류 등이 사용 가능하다. 결합제는 에폭시기, 아민기 등을 갖는 실란계 화합물을 사용할 수 있고, 개질제는 에폭시, 아민, 페놀, 카르복실, 변성 실리콘 오일류나, 실리콘 분말, 카르복실 변성 폴리 부타디엔 화합물 등을 사용한다. 난연제는 유기 난연제와 무기 난연제가 있는데, 유기 난연제는 브롬화 노볼락 에폭시 수지나 브롬화 비스페놀 A형 에폭시 등을 사용할 수 있으며, 무기 난연제는 안티몬 트리옥사이드 등을 사용한다. 이형제와 착색제는 고순도의 반도체용 제품을 사용하는 것이 바람직하다.Generally epoxy resins are ortho -cresol novolac epoxy resins and epoxy resins with biphenyl or naphthalene groups can also be used. Phosphorus-type compounds, such as a phenyl novolak-type resin and a hardening accelerator, a triphenyl phosphine, tertiary amine, etc. can be used for a hardening | curing agent. The binder may be a silane compound having an epoxy group, an amine group, or the like, and the modifier may be an epoxy, amine, phenol, carboxyl, modified silicone oil, silicone powder, or carboxyl modified polybutadiene compound. Flame retardants include an organic flame retardant and an inorganic flame retardant, an organic flame retardant may be a brominated novolac epoxy resin, a brominated bisphenol A epoxy, etc., the inorganic flame retardant is used antimony trioxide and the like. It is preferable to use a high purity product for a mold release agent and a coloring agent.
무기 충전제로는 용융 실리카 분말, 결정 실리카 분말, 유리 섬유, 알루미나 분말, 마그네시아 분말, 산화 실리콘, 타르, 석면 등이 사용될 수 있으나, 그 중에도 용융 실리카 분말과 결정 실리카 분말이 경제성, 고밀도, 저 선팽창 계수 측면에서 가장 적합하다. 본 발명에서 실시예로 사용된 흡습률을 높이기 위한 무기 충전제는 다공성의 실리카 겔 분말이 사용되었고, 일반적인 나머지 충전제는 용융 실리카 분말이 사용되었다. 다공성 실리카 외에도 다공성 알루미나 등 널리 쓰이고 있는 다른 다공성 무기 충전제도 사용 가능하며 다공성 충전제와 일반 충전제의 비율은 필요에 따라 조절 가능하다.As the inorganic filler, fused silica powder, crystalline silica powder, glass fiber, alumina powder, magnesia powder, silicon oxide, tar, asbestos, etc. may be used, among which fused silica powder and crystalline silica powder are economical, high density, and low coefficient of linear expansion. Best suited in terms of Porous silica gel powder was used as the inorganic filler to increase the moisture absorption rate used in the examples in the present invention, and fused silica powder was used as the general remaining filler. In addition to porous silica, other widely used porous inorganic fillers such as porous alumina can be used, and the ratio of the porous filler and the general filler can be adjusted as necessary.
본 발명의 에폭시 수지 성형 재료는 필요로 하는 각 성분을 롤 및 니더 등 혼합 장치를 사용하여 균일하게 혼합하여서 얻어지며, 혼합 순서 등의 구체적인 조작 방법에 특별한 제한은 없다.The epoxy resin molding material of the present invention is obtained by uniformly mixing each component required using a mixing device such as a roll and a kneader, and there is no particular limitation on the specific operation method such as the mixing procedure.
실시예Example
에폭시 수지 : Epikote-180H65(Yuka Shell 제품, 연화점 : 65∼72 ℃, EEW :Epoxy Resin: Epikote-180H65 (Yuka Shell Products, Softening Point: 65 ~ 72 ℃, EEW:
200∼215(g/eq.),ortho-크레졸 노볼락 에폭시 수지)200~215 (. G / eq), ortho - cresol novolak epoxy resin)
경화제 : PSM-4261(군영 화학 제품, 연화점 : 81 ℃, 페놀 노볼락 수지)Curing agent: PSM-4261 (Gunyoung chemical, softening point: 81 ℃, phenol novolak resin)
경화 촉진제 : TPP(북흥 화성 제품, 트리페닐 포스핀)Curing accelerator: TPP (Bukheung Chemical, Triphenyl phosphine)
무기 충전제 : S-6200(신일철 화학 제품, 구상 용융 실리카, 22 μm)Inorganic filler: S-6200 (Shinil Iron Chemicals, spherical fused silica, 22 μm)
NX-7(각상 실리카, 용삼 제품, 14 μm)NX-7 (Primary Silica, Yongsam Products, 14 μm)
SP-03(후소실텍 제품, 0.1∼0.5 μm 미세구)SP-03 (fusosiltech, 0.1-0.5 μm microspheres)
Silica gel 60(머크 제품, 다공성 실리카겔 분말, 37 μm)Silica gel 60 (Merck products, porous silica gel powder, 37 μm)
결합제 : S-510(에폭시 실란 결합제, Chisso 제품)Binder: S-510 (Epoxy Silane Binder, Chisso Product)
개질제 : MSP-M1(폴리 메틸 실록산, Nikko Fine 제품)Modifier: MSP-M1 (polymethyl siloxane, manufactured by Nikko Fine)
유기 난연제 : BREN-105(일본 화약 제품, 브롬 에폭시)Organic flame retardant: BREN-105 (Japanese gunpowder product, bromine epoxy)
무기 난연제 : RAC-1(삼국제련 제품, 삼산화 안티몬)Inorganic flame retardant: RAC-1 (Sam international products, antimony trioxide)
이형제 : GF-200(일본 유지 제품, Ca-stearate)Mold Release Agent: GF-200 (Japan Oil-Based Product, Ca-stearate)
착색제 : HS-100(전기 화학 제품, 카본 블랙)Colorant: HS-100 (Electrochemical, Carbon Black)
위와 같은 조성 및 조성비(중량부)로 배합하여 충분히 혼합한 후, 가열롤에서 혼련시켜 일정한 입도로 분쇄 후 타정하여 흡수율 측정용 시편 제작 금형(지름 : 50 mm, 두께 : 3 mm)으로 가열 이송, 성형기에서 시편을 제작하고 후경화 공정(180 ℃, 6시간)을 거쳐 가열/가압 포화 수증기(121 ℃, 2기압) 분위기에서 24시간 방치하여 시편에 흡수된 수분의 양을 측정, 수분 흡수율을 계산하였고 흡습시 패키지의 결로 현상 발생 빈도수를 관찰 기록하였다.Mix by mixing the composition and composition ratio (part by weight) as described above, kneaded in a heating roll, pulverized to a certain particle size and tableted by heat transfer to a specimen manufacturing mold (diameter: 50 mm, thickness: 3 mm) for absorption measurement, Prepare the specimen in the molding machine and leave it for 24 hours in a heated / pressurized saturated steam (121 ℃, 2 atmospheres) atmosphere after the post-curing process (180 ℃, 6 hours) to measure the amount of moisture absorbed by the specimen, and calculate the water absorption rate. Observed and recorded the frequency of condensation phenomenon of the package during moisture absorption.
표 3에서 보는 바와 같이 다공성의 수분 흡수율이 높은 무기 충전제를 사용한 경우 수분 흡수율이 증가되어 결로 현상을 억제하는데 상당히 효과적임을 알 수 있다.As shown in Table 3, it can be seen that when the inorganic filler having a high water absorption rate of porous is used, the water absorption rate is increased, and thus it is very effective in suppressing condensation.
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