KR19990088071A - 에폭시수지조성물및이것으로캡슐화된반도체장치 - Google Patents

에폭시수지조성물및이것으로캡슐화된반도체장치 Download PDF

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Abstract

에폭시수지, 경화제, 및 적어도 70중량% 무기충전제를 포함하는 에폭시수지 조성물에 있어서, 에폭시수지와 경화제중 적어도 일방이 1.6보다 작은 평균분자량 분포Mw/Mn을 제공하는 분자량 분포를 갖고, 2핵체의 양이 8중량%미만이고 7핵체이상의 합계량은 32중량%미만이다. 조성물을 180℃에서 90초간 경화시켜 Tg1을 같는 1차 생성물로 하고, 1차 생성물을 180℃에서 5시간 경화시켜 Tg2를 갖는 2차 생성물로 할 때,
(Tg2-Tg1)/Tg2<0.1
다음 수학식 1의 관계를 만족한다.
본 조성물은 신속경화성, 효과적인 성형성이며 포스트큐어링필요없는 신뢰성있는 생성물로 경화된다.

Description

에폭시수지 조성물 및 이것으로 캡슐화된 반도체장치{Epoxy Resin Compositions and Semiconductor Devices Encapsulated Therewith}
본 발명은 신속경화성 및 효과적으로 성형성인, 포스트큐어링이 필요없는 신뢰성있는 생성물로 경화되는 에폭시수지 조성물과 관련된다. 본 발명은 또한 경화된 상태에서 상기 조성물로 캡슐화된 반도체 장치와 관련된다.
현재 사용되는 반도체장치는 수지로 캡슐화된 다이오드, 트랜지스터, 집적회로(IC) 칩, 고밀도 집적회로(LSI) 칩 및 초고밀도 집적회로(VLSI)칩이 주류이다. 에폭시수지는 다른 열경화성 수지와 비교했을때 우수한 성질(예를 들면 성형성, 접착성, 전기적 특성 및 내습성)을 제공하기 때문에 수지 캡슐화는 보통 에폭시수지로 수행된다.
비용절감과 에너지 절약목적으로, 신속경화성 및 포스트큐어링없이 이용할수 있는 신뢰성있는 생성물로 경화되는 것을 포함하는 적절한 성형성을 갖는 에폭시수지 조성물에 대한 요구가 증대되고 있다.
그러나, 신속경화성을 부여하기 위한 촉매량이 증가되면, 생성된 에폭시수지 조성물은 단축된 겔화 시간 및 증가된 용융점도를 포함하는 많은 단점을 갖고 이것은 불완전충전, 공극 및 금선류의 원인이 된다. 부가하여, 이런 조성물은 나쁜 보존 안정성을 갖고, 신뢰성이 낮은 반도체장치의 캡슐화를 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 효과적으로 성형성이고 포스트큐어링이 필요없는 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다. 다른 목적은 경화상태에서 상기 조성물로 캡슐화된 신뢰성있는 반도체장치를 제공하는 것이다.
무기 충전제의 높은 함량을 갖는 에폭시 수지, 경화제 및 무기 충전제를 포함하는 에폭시수지 조성물과 관련하여, 본 발명가는 에폭시수지와 경화제중 일방 또는 양자가 특정한 분자량 분포를 갖고 성형직후와 포스트큐어링직후간의 생성물간의 글라스전이온도의 변화가 최소화될 때, 생성된 에폭시수지 조성물은 양호한 성형성 및 보존 안정성을 갖고 포스트큐어링없이 사용가능하다는 것을 발견하였다.
본 발명은 에폭시수지, 경화제 및 무기충전제를 필수 성분으로 포함하는 에폭시수지 조성물을 제공한다. (A)에폭시수지와 경화제중 적어도 일방이 중량평균분자량Mw를 수평균분자량Mn으로 나눈 것으로 정의되는 평균분자량분포Mw/Mn이 1.6 미만이고,2핵체의 양이 8중량%미만이고, 7핵체이상의 합계량이 32중량% 미만인 분자량 분포를 갖는다. (B)무기 충전제는 조성물전체의 70중량%이상의 양으로 존재한다. (C)조성물을 180℃에서 90초간 경화시켜 1차 글라스전이온도 Tg1를 갖는 1차 생성물로 하고, 이 생성물을 180℃에서 5시간 경화시켜 2차 글라스전이온도Tg2를 갖는 2차 생성물로 할 때, 1차 및 2차 글라스전이온도 Tg1과 Tg2는 다음관계:
(수학식 1)
(Tg2-Tg1)/Tg2<0.1
을 만족한다.
간소화를 위해 글라스전이온도는 종종 Tg로 줄여쓴다.
여기에 이용되는 에폭시수지는 분자당 2이상의 에폭시기를 갖는 어떤 에폭시수지일수 있다. 적당한 에폭시수지의 실예는 비스페놀 A 에폭시수지 및 비스페놀 F 에폭시수지와 같은 비스페놀형 에폭시수지, 페놀 노볼락(novolac) 에폭시수지 및 크레졸 노볼락 에폭시수지와 같은 노볼락형 에폭시수지, 트리페놀알칸 에폭시수지 및 이것의 중합된 생성물, 비페닐 에폭시수지, 디시클로펜타디엔-변형된 페놀 노볼락 에폭시수지, 페놀 아랄킬 에폭시수지, 비페닐 아랄킬 에폭시수지, 나프탈렌 고리-함유 에폭시수지, 글리시딜 에스테르형 에폭시수지, 지환식 에폭시수지, 헤테로고리 에폭시수지 및 브롬화 에폭시수지를 포함한다. 이 에폭시수지 중에서 에폭시 크레졸 노볼락 수지같은 노볼락형 에폭시수지가 비용과 성형성을 고려한 경우에 바람직하다.
에폭시수지는 연화점이 50내지 120℃이고 에폭시당량이 100내지 400을 갖는 것이 바람직하다. 50℃미만의 연화점을 갖는 에폭시수지는 성형시 거스러미나 공극이 형성되는 경향이 있고, 낮은 Tg를 갖는 경화물을 생성하고, 반면 120℃초과의 연화점을 갖는 에폭시수지는 너무 점성이 높아 성형할수 없다.
에폭시수지가 반도체장치의 캡슐화에 이용될 때, 가수분해성 염소가 1000ppm이하, 더 바람직하게는 500ppm이하, 나트륨 및 칼륨의 양은 각각10 ppm이하가 바람직하다. 반도체장치가 1000ppm초과의 가수분해성 염소 또는 10ppm초과의 나트륨 또는 칼륨을 갖는 에폭시수지를 포함하는 조성물로 캡슐화된 경우는, 캡슐화된 장치는 고온다습한 조건하에서 장기간 보존중에 내습성이 악화되는 경우가 있다.
에폭시수지를 위한 경화제는 바람직하게는 분자당 2이상의 페놀 히드록실기를 갖는 페놀 수지이다. 예시적인 경화제는 비스페놀 A 및 비스페놀 F 같은 비스페놀형 페놀 수지, 페놀 노볼락 수지 및 크레졸 노볼락 수지 같은 노볼락형 페놀 수지; 레졸형(resole type) 페놀수지 같은 페놀 수지, 페놀 아랄킬 수지, 비페닐형 페놀 수지, 비페닐 아랄킬형 페놀 수지 및 트리페놀 알칸 수지 및 이것의 중합된 생성물; 및 나프탈렌 고리-매달린 페놀 수지 및 디시클로펜타디엔-변형된 페놀수지이다. 이 페놀 수지중에서, 페놀 노볼락 수지같은 노볼락형 페놀 수지가 비용과 성형성의 고려에서 바람직하다. 아민 경화제 및 산 무수물경화제도 또한 페놀 수지와 조합하여 이용가능하다.
페놀수지 경화제는 바람직하게는 60내지 150℃, 특히 70내지 130℃의 연화점 및 90내지 250의 페놀 히드록실 당량을 갖는다. 페놀수지가 반도체의 캡슐화에 이용될 때 나트륨과 칼륨의 양은 각각10ppm 이하인 것이 바람직하다. 만약 반도체장치가 10 ppm 초과의 나트륨 또는 칼륨을 갖는 페놀수지를 함유하는 조성물로 캡슐화된다면, 캡슐화된 장치는 고온다습한 조건하에서 장기간 보존중 내습성의 악화가 촉진되는 경우가 있다.
경화제는 에폭시수지를 경화시키는데 유효한 양이라면 어떤 요구량으로도 혼합될수 있다. 상기 언급한 페놀수지가 경화제로 이용된다면, 에폭시수지중 에폭시기에 대한 페놀수지중 페놀 히드록실기의 몰비가 0.5내지 1.5, 특히 0.8내지 1.2범위가 되는 양으로 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라서, 성형성을 개선시키고 포스트큐어링을 없애기 위하여,에폭시수지와 경화제중 일방, 바람직하게는 양자모두 (1)중량평균분자량 Mw를 수평균분자량Mn 으로 나눈 것으로 정의되는 평균분자량분포 Mw/Mn이 1.6미만이고, (2)2핵체의 양이 8중량%미만이고, 7핵체이상의 합계량이 32중량%미만으로 하는 분자량분포를 갖는다.
1.6미만의 평균분자량분포 Mw/Mn에서, 2핵체의 양이 8중량%이상일때는, 성형직후의 Tg가 낮아지고, 7핵체이상의 합계량이 32중량%이상일때는 선류와 같은 부적합을 유발하며 용융점도가 높아진다. 평균분자량분포 Mw/Mn이 1.6이상이라면, 조건(2)를 만족하더라도 경화반응이 균일하지않으며 반응도가 떨어져서, 내습성과 Tg가 저하되는 결과가 된다. 가장 바람직한 분자량분포는 평균분자량분포 Mw/Mn이 1.0≤Mw/Mn≤1.5이고, 2핵체의 양이 7중량%이하이고, 7핵체이상의 합계량이 30중량%이하이다.
에폭시수지 또는 경화제(예,페놀수지)중의 "핵"이라는 용어는 에폭시수지 또는 경화제로서의 페놀수지 분자중에 함유된 벤젠고리 골격을 지칭한다. 예를 들면, 비페닐 골격 및 나프탈렌 골격 각각은 "2핵체"로 카운트된다.
무기충전제는 에폭시수지 조성물에 상업적으로 이용되는 충전제로부터 선택되고 조성물 전체의 70중량%이상의 양으로 혼합된다. 무기 중전제는 반도체장치에 가해지는 응력을 감소시키기 위한 캡슐화제의 팽창계수를 감소시키기위해 혼합된다. 대표적인 무기충전제는 분쇄형 또는 구상의 용융실리카및 결정성 실리카이고, 산화알루미늄, 질화 규소, 질화 알루미늄 및 다른 충전제들도 또한 이용할 수 있다.
무기 충전제는 바람직하게는 3내지 30㎛ 특히 5내지 20㎛의 평균 입자경을 갖는다. 무기충전제의 함량은 조성물 전체의 70중량%이상, 전형적으로 70내지 92중량%, 특히 조성물 전체의 75내지 90중량%이다. 무기 충전제가 70중량%미만으로 함유된 에폭시수지 조성물은 팽창계수가 커져 반도체장치에 가하는 응력이 증대되어, 장치특성의 악화를 가져온다. 부가하여, 무기충전제가 70중량%미만인 에폭시수지 조성물은 무기충전제를 다량으로 사용한 경우에 비하여 낮은 성형직후의 Tg를 갖는다.
평균입자경은 레이저 회절법같은 방법에 기초한 입자경분포 측정장치에 의한 메디안경 또는 중량평균경으로 결정될수 있다.
경화물의 저팽창화와 조성물의 성형성간의 양호한 절충을 이루기 위하여, 구형과 분쇄형의 충전제의 혼합물 또는 구형의 충전제를 단독으로 사용하는 것이 추천된다. 무기 충전제는 바람직하게는 실란 커플링제 또는 티타늄 커플링제와 같은 커플링제로 표면이 처리된후에 사용된다.
조성물에는, 유기인계 유도체 및 유기질소계 유도체같은 종래의 주지된 경화촉진제가 이용될수 있다. 경화 촉진제로써 잠재성촉매를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 비 잠재성경화촉진제가 신속경화 능력을 부여하기에 충분한 양으로 사용될 때, 이 조성물은 성형성 및 자기 보존성이 떨어진다. 잠재적 촉매는 종래의 주지된 촉매, 예를들면, 3급 아민 화합물 및 유기산계 화합물로부터 선택될수 있다.
3급 아민 화합물의 예는 트리에틸아민, 벤질디메틸아민 및 α-메틸벤질디메틸아민과 같은 질소 원자에 결합된 치환기로써 알킬 또는 아랄킬기를 갖는 아민 화합물, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데센-7 및 이것의 페놀염, 옥탄산염 및 올레산과 같은 시클로아미딘 화합물 및 이것의 유기산염, 및 아래의 화합물과 같은 4차 보론 화합물 및 시클로아미딘의 염 또는 복합체 염을 포함한다.
유기인계 화합물의 예는 트리페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 트리(p-톨루일)-포스핀, 트리(p-메톡시페닐)포스핀, 트리(p-에톡시-페닐)포스핀, 트리페닐포스핀·트리페닐보레이트같은 유기포스핀 화합물 및 그 염, 테트라페닐포스포늄·테트라페닐보레이트같은 4급 포스포늄 화합물 및 이것의 염을 포함한다. 트리페닐포스핀과 이것의 유도체, 페놀 염 및 4급 포스피늄염 그리고 3급 아민의 유도체가 바람직하다.
사용되는 경화촉진제의 양은 보통 100중량부의 에폭시수지당 10부 이하, 바람직하게는 0.001내지 10부, 특히 0.1내지 4중량부 이다. 0.001부 미만의 경화촉진제는 때때로 양이 너무 적어 신속 경화능력을 제공하지 못하는 반면, 10부를 초과하면 경화속도가 너무 높아 양호한 제품으로 성형할수 없다.
경화된 상태에서 에폭시수지 조성물에 가요성, 강인성 또는 접착능력을 부여하기 위해, 오르가노폴리실록산과 에폭시수지의 블록공중합체 및 오르가노폴리실록산과 페놀 수지의 블록공중합체같은 실리콘-변형된 방향족 수지 공중합체, 다양한 유기합성고무, 메틸 메타크릴레이트-스티렌-부타디엔 공중합체 및 스티렌-에틸렌-부텐-스티렌 공중합체 같은 열 가소성수지, 실리콘 겔, 및 실리콘 고무를 미분말로 첨가할수 있다. 또한, 이액형의 실리콘 고무 화합물 또는 실리콘 겔로 무기충전제의 표면을 처리할수 있다. 상기 언급된 실리콘-변형된 방향족 수지 공중합체 및 메틸 메타크릴레이트-스티렌-부타디엔 공중합체도 또한 에폭시수지의 응력을 감소시키는데 효과적일수 있다.
응력감소제로 사용된 실리콘-변형 방향족 수지 공중합체 및/또는 열가소성수지의 양은 보통 에폭시수지 조성물 전체의 10중량%이하, 바람직하게는 0.2내지 10중량%, 특히 0.5내지 5중량%이다. 0.2%미만의 성분은 때때로 열충격에 대한 충분한 내성을 제공하지 못하는 반면, 10%를 초과하면 기계적 강도의 손실을 초래할수 있다.
본 발명의 조성물에서, 개선된 내습성과 고열-보존 안정성이 요구된다면, 변형 카르나우바 납(蠟), 고급 지방산 및 실란 커플링제, 티타늄 커플링제, 산화 안티몬, 인계 화합물과 같은 합성 납같은 분리제를 더 혼합할수 있다.
본 발명의 에폭시수지 조성물은 고열 롤 밀, 혼련기 또는 연속 압출기와 같은 적당한 장치내에서 상기한 성분들을 용융혼합함으로써 제조할수 있다. 성분들의 혼합의 순서는 제한되지 않는다.
에폭시수지 조성물을 포스트큐어링할 필요없이 사용할수 있게하기 위하여, 조성물은 성형된 생성물과 포스트큐어링된 생성물간에 글라스전이온도의 최소한의 변화를 만족해야 한다. 구체적으로, 조성물이 성형되어(그리고 경화되어) 1차 글라스전이온도 Tg1를 갖는 1차 경화물로 되고, 이 1차 경화물이 다시 포스트큐어링되어 2차 글라스전이온도 Tg2를 갖는 2차 경화물로 될 때, (Tg2-Tg1)/Tg2로 정의되는 Tg의 변화는 0.1 미만이다.
(수학식 1)
(Tg2-Tg1)/Tg2 < 0.1
1차 또는 성형직후의 경화물의 Tg1은 트랜스퍼 성형기를 이용해서 180℃에서 90초간 성형 및 경화한 시험편(5x5x15mm)를 TMA법(즉, 열역학분석)으로 측정한 글라스전이온도이다. 2차 또는 포스트큐어링직후의 경화물의 Tg2는 180℃에서 5시간동안 포스트큐어링한 동일한 시험편의 글라스전이온도이다.
0.1이상의 Tg 변화는 성형후와 포스트큐어링후 사이에 글라스전이온도의 큰 차이가 있음을 나타내고, 포스트큐어링 없이 사용할수 있는 에폭시수지 조성물을 제공하는데 실패한 것이다. 에폭시수지 조성물로 캡슐화된 반도체 장치는 통상 작동환경하에서 발열로 인한 고온환경에 노출되기 때문에, Tg 변동율이 0.1이상인 조성물은 사용환경하에서 점진적으로 Tg가 변화할수 있고, 각종의 특성의 변동, 특히 반도체 장치에 뒤틀림이 생기는 결과가 된다.
바람직하게는, Tg 변동은 0 내지 0.08이다.
포스트큐어링없이 에폭시수지 조성물이 형성되는지를 확인하기 위하여, 에폭시수지 조성물은 바람직하게는 아래의 표현으로 정의되는 (미)반응률을 가져야 한다.
ΔH1/ΔH0 < 0.05
ΔH는 에폭시수지 조성물 또는 이것의 1차 경화물을 시차주사열량계법(DSC)으로 분석할 때 얻은 엔탈피 변화, 즉 반응에너지이다. ΔH0는 경화되지 않은 조성물을 DSC로 분석할때의 엔탈피변화이고, ΔH1은 조성물을 180℃에서 90초간 경화시켜서 얻은 1차 경화물을 DSC에 의하여 분석할 때 얻은 엔탈피 변화이다.
DSC로 측정한후 비경화된 조성물이 완전히 경화될때가지의 엔탈피 변화율 ΔH0이 100%의 반응률과 대응한다면, 상기 표현은 조성물을 180℃에서 90초간 경화시켜 얻은 1차 경화물이 5%미만의 미반응률을 갖는 것을 나타낸다. 0.05이상의 ΔH1/ΔH2 값은 1 차 경화물의 경화반응이 전 범위까지 진행되지 않은 것을 나타내고, 따라서 성형직후의 1차 경화물이 포스트큐어링없이 사용된다면, 이것은 바람직하지 않게 열 분해를 겪게 되고 따라서, 그 성질이 변하게 된다. 바람직한 미반응률인 ΔH1/ΔH0 값은 4.5%이하, 특히 0내지 4.2% 이다.
Tg 변동률은 상기 구체화된 범위내에서 에폭시수지 및/또는 경화제의 분자량분포를 선택하고 무기 충전제의 혼합량을 조성물전체의 70%이상의 양으로 선택하여 상기구체화된 범위내에 포함되도록 조절할수 있다. 미반응률은 상기 선택에 부가하여 2핵체의 양을 8중량% 이하로 제한함으로써 상기 구체화된 범위내로 포함되도록 조절할수 있다.
본 발명의 에폭시수지 조성물은 DIP, 플랫 팩(flat pack), PMCC 및 SO 형태의 다양한 형태의 반도체 패키지를 캡슐화 하는데 효과적으로 사용될수 있다. 캡슐화는 종래의 성형방법, 예를 들면, 이동성형, 주입성형 및 캐스팅에 의하여 수행될수 있다. 본 발명의 에폭시수지 조성물은 바람직하게는 약 150내지 190℃의 온도로 성형된다. 포스트큐어링은 본질적으로 불필요하나 필요시 약 0.5내지 16시간동안 150내지 185℃에서 수행될 때 불리한 문제가 발생하지 않는다.
실시예
이하의 실시예들은 본 발명은 예시하기 위해 제공된 것이며, 본 발명의 범위를 제한하려고 한 것이 아니다. 모든 부는 중량부를 의미한다.
실시예 1-4 및 비교예 1-3
표1에 보인 에폭시수지와 표2에 보인 페놀수지를 표3에보인 조합에 따라 사용하고, 여기에 평균입자경 10㎛를 갖는 20중량% 단편으로된 용융실리카, 평균입자경 30㎛를 갖는 75중량% 구상용융 실리카 및 평균입자경 0.5㎛를 갖는 5중량% 구상용융 실리카로 구성되는 400부 실리카혼합물, 10부 삼산화 안티몬, 1.5부 납 E, 1.0부 카본블랙, 35.5중량%의 브롬함량 및 283의 에폭시당량을 갖는 10부 브롬화 에폭시 페놀 노볼락 수지, 1.0부 3-글리시딜옥시프로필 트리메톡시실란을 가해서 7개의 에폭시수지 조성물을 제조하였다. 이 혼합물을 고온의 이중-롤 밀내에서 균질하게 용융밀링하고, 트리페닐포스핀을 경화촉진제로서 표 3에 보인 양으로 함께 용융밀링하였다. 에폭시수지, 페놀 수지 및 브롬화 에폭시 페놀 노볼락수지의 합계량은 100부이고, 전 에폭시수지중 에폭시기에 대한 페놀수지중 페놀 히드록실기의 몰비는 1.0이다.
이렇게 얻은 에폭시수지 조성물을 이하의 성질에 대하여 평가하였다. 그 결과를 표 3에 보였다.
(1) 나선 유동
나선유동을 EMMI규격에 준하는 금형을 사용해서 조성물을 180℃, 70Kgf/cm2에서 측정하였다.
(2) 열시경도
180℃, 70Kgf/㎠, 90초간 100x10x4mm의 봉을 성형했다. 열시 경도를 Barcol Inpressor로 측정하였다.
(3) 글라스전이온도(Tg)
180℃, 70Kgf/㎠, 90초간 5x5x15mm의 시험편을 성형했다. 팽창계내에서 5℃/min의 속도로 시험편을 가열하면서 측정을 수행했고, Tg1을 얻었다. 180℃, 5시간동안 시험편을 포스트큐어링한후 동일하게 팽창계내에서 측정을 수행하여 Tg2를 얻었다.
(4) 미반응률
조성물을 DSC로 분석하여 ΔH0 및 ΔH1을 결정하고, 이로부터 미 반응률ΔH1/ΔH0을 계산하였다.
ΔH는 에폭시수지 조성물 또는 이것의 1차 경화물을 DSC로 분석했을 때 얻은 엔탈피변화를 나타낸다. ΔH0은 비경화된 조성물을 DSC로 분석했을 때 얻은 엔탈피변화이고, ΔH1은 조성물을 180℃에서 90초간 성행해서 얻은 경화물을 DSC로 분석했을 때 얻은 엔탈피 변화이다.
(5) 패키지 공극
14x20x2mm의 QFP(quad flat pack)6개를 180℃, 70 Kgf/㎠ 및 90초의 조건에서 성형하였다. 초음파심상(深傷)검출기를 이용하여, 내부 공극을 평가하였다. 0.5mm이상의 크기를 갖는 공극을 카운트하였다.
(6) 내습성
IC회로를 포함한 40개의 100-핀 QFP를 180℃, 70Kgf/㎠, 90초의 조건하에서 성형하였다. 가압시험을 121℃, 1,500시간동안 수행하였다. 저항치가 3배이상으로 증가된 샘플을 카운트하였다.
(7) 선류
(6)과 동일한 조건하에서 10개의 100-핀 QFP를 성형하였다. 금선류%를 결정하였다. 각 패키지에 대한 최대 금선%의 평균을 결정하였다.
에폭시 당량 연화점 (℃) Mw/Mn 2핵체 함량 (%) 7핵체 이상의 함량(%)
에폭시 수지 A 192 72 1.41 6 29
에폭시 수지 B 166 56 1.33 1> 2
에폭시 수지 C 198 69 2.07 12 39
에폭시수지 A는 에폭시화된 o-크레졸 노볼락 수지이다.에폭시수지 B는 에폭시화된 트리페놀메탄 수지이다.에폭시수지 C는 에폭시화된 o-크레졸 노볼락수지이다(비교예).
히드록실 당량 연화점(℃) Mw/Mn 2핵체함량(%) 7핵체이상 함량(%)
페놀수지 D 109 98 1.24 5 28
페놀수지 E 109 100 1.75 15 44
페놀수지 F 109 80 1.68 28 38
페놀수지D는 페놀 노볼락 수지이다.페놀수지E는 페놀 노볼락 수지이다(비교예).페놀수지F는 페놀 노볼락 수지이다(비교예).
E1 E2 E3 E4 CE1 CE2 CE3
에폭시수지 A 54.75 54.75 0 0 0 0 0
에폭시수지 B 0 0 0 52.00 0 0 0
에폭시수지 C 0 0 55.56 0 55.56 55.56 55.56
페놀수지 D 35.25 0 34.44 0 0 0 0
페놀수지 E 0 35.25 0 38.00 34.44 34.44 0
페놀수지 F 0 0 0 0 0 0 34.44
경화촉진제 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
나선유동(cm) 93 87 85 91 70 61 85
열시경도 83 82 78 84 71 80 68
Tg1 (℃) 158 154 150 160 135 147 126
Tg2 (℃) 166 164 162 170 160 164 158
(Tg2-Tg1)/Tg2 0.05 0.06 0.07 0.06 0.16 0.09 0.20
미반응률(%) 3.8 4.2 4.3 3.4 6.2 4.1 7.8
패키지공극 0 0 0 0 4 6 2
내습성 0/40 0/40 0/40 0/40 2/40 13/40 0/40
선류(%) 3 4 4 3 10< 10<*1 6
종합평가 OK OK OK OK NG NG NG
*1: 성형시 단선 불량발생
표3의 데이터는, 선행 에폭시수지 조성물 기술과 비교했을때(비교예), 본 발명의 범위내에 있는 에폭시수지 조성물이 경화 및 성형성이 개선되고, 포스트큐어링없이 사용될때조차 신뢰성있는 성형품을 제공한다는 것을 보여준다.
비교예1의 조성물은 성형직후의 높은 미반응률에 기인한 성현직후의 낮은 Tg1 및 나쁜 유동성에 기인한 증가된 선류를 보였다. 비교예2의 조성물은 경화촉진제의 양을 증가시켜 경화성을 개선시켰으나, 선류 및 단선이 발생했다. 비교예3의 조성물은 유동성을 개선하기 위해 저점성의 수지를 사용하였는데, 이것은 조성물의 경화를 방해하였다.
실시예 5-7 및 비교예4
혼합된 실리카 혼합물의 양을 표4에 보인대로 변화시킨 것이외에는 에폭시수지 조성물을 실시예1과 동일하게 제조하였다. 이 조성물을 유사하게 시험하였고, 그 결과를 표4에 보였다.
E5 E6 E1 E7 CE4
실리카 혼합물(pbw) 600 500 400 300 200
무기충전제(중량%) 85.7 83.2 79.9 75.1 67.1
나선유동(cm) 54 75 93 141 232
열시경도 88 86 83 78 71
Tg1(℃) 163 160 158 155 149
Tg2(℃) 171 168 166 164 162
(Tg2-Tg1)/Tg2 0.05 0.05 0.05 0.05 0.08
미전환률(%) 3.4 3.8 3.8 3.9 4.7
표4의 결과로부터, 무기충전제를 다량함유한 조성물은 성형직후에 높은 Tg를 갖고, 따라서 포스트큐어링 없이 사용을 위해 가장 적합하다는 것이 명백하다.
일본국 특허 출원 NO.140538/1998는 참고로서 본 명세서에 포함된다.
몇몇의 바람직한 구체예가 기술되었으나, 많은 수식과 변화가 상기 교시에 비추어서 본 발명에 행해질수 있다. 그러므로 본 발명은 첨부된 청구항의 범위에서 벗어남없이 구체적으로 기술된 것과 다르게 실행될수도 있다고 이해된다.
신속-경화성이며 효과적으로 성형되는 그리고 포스트큐어링 필요가 없는 신뢰성있는 제품으로 경화되는 에폭시수지 조성물이 개시되었다. 따라서 경화된상태에서 이 조성물로 캡슐화된 반도체장치는 신뢰성이 높다.

Claims (4)

  1. 필수구성성분으로 에폭시수지, 경화제, 무기충전제를 포함하는 에폭시수지 조성물에 있어서,
    (A)에폭시수지와 경화제중 적어도 일방이 중량평균 분자량 Mw를 수평균분자량 Mn으로 나눈 것으로 정의되는 평균 분자량분포 Mw/Mn이 1.6미만이고, 2핵체의 양이 8중량%미만 및 7핵체이상의 합계량을 32중량% 미만으로 하는 분자량 분포를 갖고,
    (B)무기 충전제가 조성물전체의 적어도 70중량%의 양으로 존재하며,
    (C)조성물이 180℃,90초간 경화되어 1차 글라스전이온도 Tg1을 갖는 1차 경화물로 되고, 1차 경화물이 180℃,5시간 경화되어 2차 글라스전이온도 Tg2를 갖는 2차 경화물로 될 때, 1 및 2차 글라스전이온도 Tg1, Tg2는 다음의 관계:
    (수학식 1)
    (Tg2-Tg1)/Tg2 <0.1
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 에폭시수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 에폭시수지는 에폭시 크레졸 노볼락수지이고 경화제는 페놀 노볼락 수지인 것을 특징으로 하는 에폭시수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 조성물을 DSC에 의하여 분석하여 얻은엔탈피 변화ΔH 및 조성물을 180℃, 90초간 경화시켜 얻은 1차 경화물을 DSC에 의하여 분석하여 얻은 엔탈피 변화 ΔH1이 다음의 수학식 2의 관계:
    (수학식 2)
    ΔH1/ ΔH0 <0.05
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  4. 경화된 상태에서 제 1항의 에폭시수지 조성물로 캡슐화된 반도체 장치.
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