KR20050117547A - 반도체 봉지용 수지 조성물 및 이것을 사용한 반도체장치 - Google Patents

반도체 봉지용 수지 조성물 및 이것을 사용한 반도체장치 Download PDF

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Abstract

경화성을 손상시키지 않고 유동성이 우수한 특성을 갖는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제공한다. 에폭시 수지(A), 페놀 수지(B), 무기 충전제(C) 및 경화 촉진제(D)를 주성분으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 실란커플링제(E)를 전체 에폭시 수지 조성물 중에 0.01 중량% 이상 1 중량% 이하, 방향고리를 구성하는 2개 이상의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물(F)를 전체 에폭시 수지 조성물 중에 0.01 중량% 이상 포함하는 구성으로 한다.

Description

반도체 봉지용 수지 조성물 및 이것을 사용한 반도체장치{Resin composition for sealing semiconductor and semiconductor device using the same}
본 발명은 반도체 봉지용 수지 조성물 및 그것을 사용한 반도체장치에 관한 것이다.
최근, 반도체장치는 생산성, 비용, 신뢰성 등의 균형이 우수한 것으로부터 에폭시 수지 조성물을 사용하여 봉지(encapsulating)되는 것이 주류로 되어 있다. 반도체장치의 소형화, 박형화에 수반하여, 봉지용 에폭시 수지 조성물에 대해서는, 보다 한층 저점도화, 고강도화가 요구되고 있다. 이러한 배경으로부터, 최근의 에폭시 수지 조성물의 동향은, 보다 저점도의 수지를 적용하여, 보다 많은 무기 충전제를 배합하는 경향이 강해지고 있다.
또한 새로운 움직임으로서, 반도체장치를 실장(mounting)할 때, 종래 보다도 융점이 높은 무연 땜납(unleaded solder)의 사용이 높아지고 있다. 이 땜납의 적용에 의해 실장온도(mounting temperature)를 종래에 비해 약 20℃ 높게 할 필요가 있어, 실장 후의 반도체장치의 신뢰성이 현재상태에 비해 현저히 저하되는 문제가 발생하고 있다. 이와 같은 사실로부터 에폭시 수지 조성물의 레벨 업에 의한 반도체장치의 신뢰성의 향상 요구가 가속적으로 강해지고 있어, 수지의 저점도화와 무기 충전제의 고충전화에 박차가 가해지고 있다.
성형시에 저점도이고 고유동성을 유지하기 위해서는, 용융점도가 낮은 수지를 사용하거나(특허문헌 1), 또한 무기 충전제의 배합량을 높기이 위해 무기 충전제를 실란커플링제(silane coupling agent)로 표면처리하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 2).
그런데, 이들은 여러 가지의 요구특성 중 어느 하나만을 만족하는 것으로, 모든 요구를 만족시켜 넓은 범위에서 적용 가능한 수법은 아직 발견되지 않았다. 이들 방법으로는, 성형시의 용융점도의 저하가 불충분하여, 유동성과 경화성을 손상시키지 않고, 무기 충전제의 배합량을 높여 신뢰성을 만족시키는 추가의 기술이 요구되고 있었다.
특허문헌 1 일본국 특허공개 제(평)7-130919호 공보(제2~5페이지)
특허문헌 2 일본국 특허공개 제(평)8-20673호 공보(제2~4페이지)
발명의 개시
본 발명은 상기 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 성형시의 경화성을 손상시키지 않고 유동성이 우수한 반도체 봉지용 수지 조성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 에폭시 수지(A), 페놀 수지(B), 무기 충전제(C), 경화 촉진제(D), 실란커플링제(E) 및 방향고리(aromatic ring)를 구성하는 2개 이상의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물(F)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물이 제공된다.
본 발명의 반도체 봉지 수지 조성물은, 화합물(F)를 필수 성분으로서 포함하기 때문에, 성형시의 경화성 및 유동성을 충분히 확보할 수 있다.
본 발명의 반도체 봉지 수지 조성물은, 상기 에폭시 수지(A), 상기 페놀 수지(B), 상기 무기 충전제(C) 및 경화 촉진제(D)를 주성분으로 할 수 있다.
본 발명의 반도체 봉지 수지 조성물에 있어서, 상기 화합물(F)를 해당 수지 조성물 중에 0.01 중량% 이상 포함하는 구성으로 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 반도체 수지 조성물 성형시의 경화성을 저하시키지 않고 유동성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 봉지 수지 조성물에 있어서, 상기 실란커플링제(E)를 해당 수지 조성물 중에 0.01 중량% 이상 1 중량% 이하 포함하는 구성으로 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 반도체 수지 조성물 성형시의 경화성 및 유동성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 에폭시 수지(A)는 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 50 중량% 이상 포함하는 구성으로 할 수 있다.
(다만, 상기 화학식 1에 있어서, R1은 단일결합 또는 탄소수 3개 이하의 포화 또는 불포화 탄화수소이다. R2~R9은 수소 또는 탄소수 4개 이하의 포화 탄화수소로서, 서로 동일해도 상이해도 된다. n은 평균값으로, 0 이상 5 이하의 양수(positive number)이다.)
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물은, 에폭시 수지(A) 중에 상기 화학식 1로 나타내어지는 에폭시 수지를 50 중량% 이상 포함할 수 있다. 또한, 화합물(F)를 필수 성분으로서 포함한다. 이 때문에, 성형시의 경화성 및 유동성이 충분히 확보된다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 화합물(F)는 상기 방향고리를 구성하는 2개의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물이어도 된다. 이렇게 함으로써, 성형시의 경화성 및 유동성을 적합하게 확보할 수 있다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 방향고리가 나프탈렌고리여도 된다. 이렇게 함으로써, 성형시의 경화성 및 유동성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 화합물(F)는 상기 나프탈렌고리를 구성하는 2개의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물이어도 된다. 이렇게 함으로써, 성형시의 경화성 및 유동성의 균형을 보다 한층 향상시킬 수 있다.
본 발명의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 해당 수지 조성물 중에 80 중량% 이상 94 중량% 이하의 무기 충전제(C)를 포함해도 된다. 이렇게 함으로써, 수지 조성물을 확실하게 저점도화하고, 또한 고강도화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 반도체 봉지용 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 봉지해서 되는 것을 특징으로 하는 반도체장치가 제공된다. 본 발명의 반도체장치는, 상술한 반도체 봉지용 수지 조성물을 사용해서 봉지되기 때문에, 제조안정성을 충분히 확보할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 실란커플링제 및 방향고리를 구성하는 2개 이상의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물을 포함하는 에폭시 수지 조성물을 사용함으로써, 경화성을 유지하면서 성형시의 유동성이 우수한 반도체 봉지용 수지 조성물을 얻을 수 있다.
도면의 간단한 설명
상술한 목적 및 그 밖의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 기술하는 적합한 실시형태 및 그것에 부수하는 이하의 도면에 의해 더욱 명확해진다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 반도체장치 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 에폭시 수지는,
에폭시 수지(A)
페놀 수지(B)
무기 충전제(C)
경화 촉진제(D)
실란커플링제(E)
방향고리를 구성하는 2개 이상의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물(F)
를 필수 성분으로 한다.
에폭시 수지 조성물 전체를 기준으로 하여, (A)~(F) 성분의 함유량은, 예를 들면 이하와 같이 할 수 있다.
(A): 1~40 중량%,
(B): 1~40 중량%,
(C): 40~97 중량%,
(D): 0.001~5 중량%,
(E): 0.01~1 중량%,
(F): 0.01~1 중량%.
이하, 본 발명의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 구성하는 각 성분에 대해서 설명한다.
에폭시 수지(A)의 재료는 특별히 한정하지 않지만, 예를 들면 페놀 노볼락형(phenol novolac type) 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형(cresol novolac type) 에폭시 수지, 비페닐형(biphenyl type) 에폭시 수지, 비스페놀형(bisphenol type) 에폭시 수지, 스틸벤형(stilbene type) 에폭시 수지, 트리페놀메탄형(triphenolmethane type) 에폭시 수지, 페놀아랄킬(phenolaralkyl)(페닐렌 골격, 비페닐렌 골격을 포함한다)형 에폭시 수지, 나프톨형(naphthol type) 에폭시 수지, 알킬 변성(alkyl-modified) 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 트리아진 핵 함유 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다.
반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물로서의 내습(moisture-resistance) 신뢰성을 고려하면, 이온성 불순물인 Na 이온이나 Cl 이온이 매우 적은 쪽이 바람직하고, 경화성 면에서 에폭시 당량을, 예를 들면 100 g/eq 이상 500 g/eq 이하로 할 수 있다.
여기에서, 에폭시 수지(A)는 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 50 중량% 이상 포함하는 것으로 할 수 있다. 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지로서는, 예를 들면 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
[화학식 1]
(다만, 상기 화학식 1에 있어서, R1은 단일결합 또는 탄소수 3개 이하의 포화 또는 불포화 탄화수소이다. R2~R9은 수소 또는 탄소수 4개 이하의 포화 탄화수소로서, 서로 동일해도 상이해도 된다. n은 평균값으로, 0 이상 5 이하의 양수이다.) 또한, 이들과 예를 들면 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 페놀아랄킬(페닐렌 골격, 비페닐렌 골격을 포함한다)형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 트리아진 핵 함유 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등을 병용할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지는 모두 용융점도가 낮은 에폭시 수지로, 무기 충전제의 고충전화가 가능해지기 때문에, 이것을 사용한 수지 조성물로 반도체 소자를 봉지하면, 반도체장치의 성형성, 내땜납성(solder resistance)을 향상시킬 수 있다.
페놀 수지(B)의 재료는 특별히 한정하지 않지만, 예를 들면 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 트리페놀메탄 수지, 테르펜 변성(terpene-modified) 페놀 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지, 페놀아랄킬 수지(페닐렌 골격, 비페닐렌 골격을 포함한다), 나프톨 아랄킬 수지(페닐렌 골격, 비페닐렌 골격 등을 포함한다) 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용하거나 또는 병용할 수 있다. 경화성 면에서 수산기 당량은 예를 들면 90 g/eq 이상 250 g/eq 이하로 할 수 있다.
무기 충전제(C)의 재료로서는, 일반적으로 봉지재료에 사용되고 있는 용융 실리카, 구형상 실리카, 결정 실리카, 알루미나, 질화규소, 질화알루미늄 등을 들 수 있다. 무기 충전제의 입경(particle size)으로서는 금형(mold)으로의 충전성을 고려하면, 예를 들면 0.01 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하로 할 수 있다.
또한 무기 충전제(C)의 충전량을, 예를 들면 에폭시 수지 조성물 전체의 80 중량% 이상, 바람직하게는 86 중량% 이상으로 할 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 50 중량% 이상 포함하는 에폭시 수지(A)를 사용하는 경우, 무기 충전제(C)의 충전량을 예를 들면 에폭시 수지 조성물 전체의 88 중량% 이상으로 할 수 있다. 충전량이 지나치게 작으면 에폭시 수지 조성물의 경화물의 수흡수량이 증가하고, 강도가 저하되기 때문에 내땜납성이 불만족스러워질 우려가 있다.
또한, 무기 충전제(C)의 충전량을, 예를 들면 에폭시 수지 조성물 전체의 94 중량% 이하로 할 수 있다. 지나치게 크면, 유동성이 손상되기 때문에 성형성이 저하될 우려가 있다.
경화 촉진제(D)의 재료는, 에폭시 수지의 에폭시기와 페놀 수지의 수산기와의 반응을 촉진시키는 것이면 되고, 일반적으로 반도체 소자의 봉지재인 에폭시 수지 조성물에 사용되고 있는 것을 이용할 수 있다. 구체예로서 유기 포스핀, 테트라 치환 포스포늄화합물, 포스포베타인화합물 등의 인원자 함유 화합물, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7, 벤질디메틸아민, 2-메틸이미다졸 등의 질소원자 함유 화합물을 들 수 있다.
유기 포스핀으로서는, 예를 들면 에틸포스핀, 페닐포스핀 등의 제1 포스핀;
디메틸포스핀, 디페닐포스핀 등의 제2 포스핀; 및 트리메틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 트리페닐포스핀 등의 제3 포스핀;
등을 들 수 있다.
테트라 치환 포스포늄화합물로서, 하기 화학식 2에 나타내는 화합물을 들 수 있다.
(다만, 상기 화학식 2에 있어서, P는 인원자, R1, R2, R3 및 R4는 치환 또는 무치환의 방향족기, 또는 알킬기, A는 히드록실기, 카르복실기, 티올기로부터 선택되는 관능기 중 어느 하나를 방향고리에 적어도 하나 갖는 방향족 유기산의 음이온, AH는 히드록실기, 카르복실기, 티올기 중 어느 하나를 방향고리에 적어도 하나 갖는 방향족 유기산을 나타낸다. a 및 b는 1 이상 3 이하의 정수, c는 0 이상 3 이하의 정수이고, 또한 a=b이다.)
상기 화학식 2에 나타내는 화합물은, 예를 들면 이하와 같이 하여 얻어진다. 먼저, 테트라 치환 포스포늄 브로마이드와 방향족 유기산과 염기를 유기용제에 섞어 균일하게 혼합하고, 그 용액계 내에 방향족 유기산 음이온을 발생시킨다. 이어서 물을 가한다. 그러면, 상기 화학식 2에 나타내는 화합물을 침전시킬 수 있다.
상기 화학식 2에 나타내는 화합물에 있어서, 인원자에 결합하는 R1, R2, R3 및 R4가 페닐기이고, 또한 AH는 히드록실기를 방향고리에 갖는 화합물, 즉 페놀류이며, 또한 A는 해당 페놀류의 음이온인 것이 바람직하다.
포스포베타인화합물로서, 하기 화학식 3에 나타내는 화합물을 들 수 있다.
(다만, 상기 화학식 3에 있어서, X는 수소 또는 탄소수 1 이상 3 이하의 알킬기, Y는 수소 또는 히드록실기를 나타낸다. m, n은 1 이상 3 이하의 정수.)
상기 화학식 3에 나타내는 화합물은, 예를 들면 요오드화 페놀류와 트리방향족 치환 포스핀을 유기용매에 균일하게 혼합하고, 니켈촉매에 의해 요오드늄염으로서 침전시킨다. 이 요오드늄염과 염기를 유기용제에 균일하게 혼합하고, 필요에 따라 물을 가하여, 상기 화학식 3에 나타내는 화합물을 침전시킴으로써 얻어진다. 상기 화학식 3에 나타내는 화합물로서는, 바람직하게는 X가 수소 또는 메틸기이고, 또한 Y가 수소 또는 히드록실기인 것이 바람직하다. 그러나 이들에 한정되지 않고, 단독으로도 병용해도 된다.
경화 촉진제(D)의 배합량은, 예를 들면 에폭시 수지 조성물 전체의 0.1 중량% 이상 1 중량% 이하로 할 수 있고, 0.1 중량% 이상 0.6 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 경화 촉진제(D)의 배합량이 지나치게 적으면 목적으로 하는 경화성이 얻어지지 않을 우려가 있고, 지나치게 많으면 유동성이 손상될 우려가 있다.
실란커플링제(E)는 에폭시실란, 아미노실란, 우레이도실란, 메르캅토실란 등 특별히 한정되지 않고, 에폭시 수지 조성물과 무기 충전제 사이에서 반응하여, 에폭시 수지 조성물과 무기 충전제의 계면(界面) 강도를 향상시키는 것이면 된다.
방향고리를 구성하는 2개 이상의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물(F)(이하, 화합물(F)라 칭한다.)는, 실란커플링제(E)와의 상승효과에 의해, 점도 특성과 유동 특성을 현저히 개선시킨다. 이 때문에, 실란커플링제(E)는 화합물(F)의 효과를 충분히 얻기 위해서는 필수이다.
이들 실란커플링제(E)는 단독으로도 병용해도 된다. 실란커플링제(E)의 배합량은, 전체 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 이상 1 중량% 이하, 바람직하게는 0.05 중량% 이상 0.8 중량% 이하, 특히 바람직하게는 0.1 중량% 이상 0.6 중량% 이하이다. 배합량이 지나치게 작으면 화합물(F)의 효과가 충분히 얻어지지 않고, 또한 반도체 팩키지(package)에 있어서의 내땜납성이 저하될 우려가 있다. 또한, 지나치게 크면 에폭시 수지 조성물의 수흡수성이 커지고, 역시 반도체 팩키지에 있어서의 내땜납성이 저하될 우려가 있다.
방향고리를 구성하는 2개 이상의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물(F)는, 수산기 이외의 치환기를 가지고 있어도 된다. 화합물(F)로서, 하기 화학식 4로 나타내어지는 단환식 화합물(monocyclic compound) 또는 하기 화학식 5로 나타내어지는 다환식 화합물(polycyclic compound)을 사용할 수 있다.
(다만, 상기 화학식 4에 있어서 R1, R5는 어느 한쪽이 수산기이고, 한쪽이 수산기일 때 다른 한쪽은 수소, 수산기 또는 수산기 이외의 치환기, R2, R3, R4는 수소, 수산기 또는 수산기 이외의 치환기.)
(다만, 상기 화학식 5에 있어서, R1, R7은 어느 한쪽이 수산기이고, 한쪽이 수산기일 때 다른 한쪽은 수소, 수산기 또는 수산기 이외의 치환기, R2, R3, R4, R5, R6는 수소, 수산기 또는 수산기 이외의 치환기.)
상기 화학식 4로 나타내어지는 단환식 화합물의 구체예로서, 예를 들면, 카테콜(catechol), 피로갈롤(pyrogallol), 몰식자산(gallic acid), 몰식자산 에스테르 등을 들 수 있다. 또한, 상기 화학식 5로 나타내어지는 다환식 화합물의 구체예로서, 예를 들면, 1,2-디히드록시나프탈렌, 2,3-디히드록시나프탈렌 및 이들의 유도체를 들 수 있다.
그 중, 유동성과 경화성 제어의 용이함으로부터 방향고리에 인접하는 수산기는 2개인 것이 바람직하다. 또한, 혼련공정에서의 휘발을 고려한 경우, 모핵은 저휘발이고 칭량 안정성(weighing stability)이 높은 나프탈렌고리로 하는 것이 바람직하다.
이 경우, 화합물(F)를 구체적으로는, 예를 들면 1,2-디히드록시나프탈렌, 2,3-디히드록시나프탈렌 및 그의 유도체 등의 나프탈렌고리를 갖는 화합물로 할 수 있다. 이러한 화합물을 사용함으로써, 에폭시 수지 조성물의 핸들링(handling)시의 제어성을 보다 한층 향상시킬 수 있다. 또한, 에폭시 수지 조성물의 휘발성을 저하시킬 수 있다.
이들 화합물(F)는 2종류 이상 병용해도 된다.
이러한 화합물(F)의 배합량은 에폭시 수지 조성물 전체의 0.01 중량% 이상 1 중량% 이하, 바람직하게는 0.03 중량% 이상 0.8 중량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05 중량% 이상 0.5 중량% 이하로 할 수 있다. 또한, 여기에서 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 50 중량% 이상 포함하는 에폭시 수지(A)를 사용하는 경우, 화합물(F)의 배합량은 전체 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 이상 0.3 중량% 이하로 할 수 있다. 지나치게 작으면 실란커플링제(E)와의 상승효과에 의한 기대하는 바와 같은 점도 특성 및 유동 특성이 얻어지지 않는다. 또한, 지나치게 크면 에폭시 수지 조성물의 경화가 저해되고, 또한 경화물의 물성이 떨어져, 반도체 봉지 수지로서의 성능이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 상기 (A)~(F) 성분을 필수 성분으로 하는데, 이것 이외에 필요에 따라 브롬화 에폭시 수지, 삼산화 안티몬 등의 난연제(fire retardant), 이형제(mold release), 카본블랙(carbon black) 등의 착색제, 실리콘오일, 실리콘고무 등의 저응력 첨가제, 무기 이온 교환체 등의 첨가제를 적절히 배합해도 된다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 (A)~(F) 성분 및 그 밖의 첨가제 등을 믹서 등에서 사용하여 상온에서 균일하게 혼합한 후, 가열롤(heating roller) 또는 니더(kneader), 압출기(extruder) 등으로 용융혼련하고, 냉각 후 분쇄하여 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 봉지하고, 반도체장치를 제조하기 위해서는, 트랜스퍼 몰드(transfer molding), 컴프레션 몰드(compression molding), 인젝션 몰드(injection molding) 등의 성형방법으로 성형 경화하면 된다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은, 각종 반도체장치의 봉지에 적합하게 사용된다. 예를 들면, QFP(quad flat package), TSOP(thin small outline package) 등의 표면실장형(surface mounting type) 반도체장치의 봉지재료로서 사용할 수 있다. 도 1은 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 사용한 반도체장치 구성의 일례를 나타내는 단면도이다. 다이 패드(die pad)(2) 위에, 다이 본드재 경화체(6)을 매개로 하여 반도체 소자(1)이 고정되어 있다. 반도체 소자(1)과 리드 프레임(lead frame)(4) 사이는 금선(gold wire)(3)에 의해 접속되어 있다. 반도체 소자(1)은 봉지 수지(5)에 의해 봉지되어 있다.
도 1에 나타내어지는 반도체장치는, 봉지 수지(5)로서 상술한 에폭시 수지 조성물을 사용하여 트랜스퍼 몰드, 컴프레션 몰드, 인젝션 몰드 등의 방법으로 경화 성형하고, 반도체 소자(1)을 봉지함으로써 얻을 수 있다.
도 1에 나타낸 반도체장치는, 방향고리를 구성하는 2개 이상의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물(F)를 포함하는 봉지 수지 조성물에 의해 봉지되기 때문에, 봉지 수지 조성물의 점도 특성과 유동 특성을 적합한 것으로 할 수 있다. 이 때문에, 성형성이 우수한 반도체장치를 안정적으로 얻을 수 있다.
또한, 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 의해 봉지함으로써, 성형성, 내땜납성이 더욱 우수한 반도체장치를 보다 한층 안정적으로 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에서 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 조금도 한정되는 것은 아니다. 배합비율은 중량부로 한다.
(실시예 1)
비페닐형 에폭시 수지(재팬 에폭시 레진(주)제, YX4000, 에폭시 당량 195, 상기 화학식 1에 있어서의 n은 평균값으로 0, 융점 105℃) 6.9 중량부,
페놀아랄킬 수지(미쯔이 가가쿠(주)제, XLC-LL, 수산기 당량 174, 연화점(softening point) 79℃) 6.05 중량부,
구형상 용융 실리카(평균입경 30 ㎛) 86.0 중량부,
γ-글리시딜프로필트리메톡시실란 0.6 중량부,
트리페닐포스핀 0.2 중량부,
2,3-디히드록시나프탈렌(시약) 0.05 중량부,
카나우바 왁스(carnauba wax) 0.2 중량부 및
카본블랙 0.3 중량부
를 믹서에서 상온 혼합하여, 80~100℃의 가열롤로 용융혼련하고, 냉각 후 분쇄하여 에폭시 수지 조성물을 얻었다. 얻어진 에폭시 수지 조성물을 이하의 방법으로 평가하였다. 평가결과를 표 1에 나타낸다.
스파이럴 플로우(spiral flow): EMMI-1-66에 준한 금형을 사용하여, 상기 에폭시 수지 조성물을 저압 트랜스퍼 성형기에서 175℃, 성형압(molding pressure) 6.9 MPa, 보압시간(pressure keeping time) 120초의 조건으로 성형해서 측정하였다. 스파이럴 플로우는, 유동성의 파라미터로, 수치가 큰 쪽이 유동성이 양호하다. 단위는 ㎝.
경화 토크비(curing torque ratio): 큐라스토미터(curastometer)(오리엔텍(주)제, JSR 큐라스토미터 IVPS형)를 사용하여, 금형온도 175℃, 가열개시 90초 후, 300초 후의 토크를 구하여, 경화 토크비: (90초 후의 토크)/(300초 후의 토크)를 계산하였다. 큐라스토미터에 있어서의 토크는 열강성(thermal rigidity)의 파라미터로, 경화 토크비가 큰 쪽이 경화성이 양호하다. 단위는 %.
밀착강도(adhesion strength): 트랜스퍼 성형기를 사용하여, 금형온도 175℃, 주입압력 9.8 MPa, 경화시간 120초의 조건으로, 리드 프레임 위에 2 ㎜×2 ㎜×2 ㎜의 밀착강도 시험편(test piece)을 성형하였다. 리드 프레임은 구리 프리엠에 은 도금한 것을 사용하였다. 그 후, 자동 전단강도 측정장치(automatic shear strength meter)(DAGE사제, PC2400)를 사용하여, 에폭시 수지 조성물의 경화물과 프레임의 전단강도를 측정하였다. 단위는 N/㎟.
(실시예 2~10, 비교예 1~13)
표 1 및 표 2의 배합에 따라, 실시예 1과 동일하게 하여 에폭시 수지 조성물을 제조하고, 실시예 1과 동일하게 해서 평가하였다. 평가결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.
(실시예 11~23, 비교예 14~23)
표 3 및 표 4의 배합에 따라, 실시예 1과 동일하게 하여 에폭시 수지 조성물을 제조하고, 이하의 방법으로 평가하였다. 평가결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다.
스파이럴 플로우: 실시예 1과 동일한 방법에 의해 측정하였다.
경화 토크비: 실시예 1과 동일한 방법에 의해 측정하였다.
내땜납 리플로 크랙성(solder resistance-reflow cracking): 저압 트랜스퍼 성형기를 사용하여, 바디 사이즈 14×20×2.7 ㎜의 80pQFP(Cu 프레임)에 7×7×0.35 ㎜의 Si 칩을 접착한 프레임을 금형온도 175℃, 주입시간 10 sec, 경화시간 90 sec, 주입압 9.8 MPa로 성형하고, 175℃ 8 hr의 조건으로 후경화 후 85℃ 85% 168 hr의 조건으로 가습처리하여, 피크온도 260℃의 IR 리플로에 연속 3회(255℃ 이상이 10초×3회) 통과시키고, 초음파 탐상기(ultrasonic flaw detector)를 사용하여 내부 크랙, 박리의 유무를 측정하고, 10 팩키지 중의 칩 박리와 내부 크랙의 수로 판정하였다.
난연성: 저압 트랜스퍼 성형기를 사용하여, 금형온도 175℃, 주입시간 15 sec, 경화시간 120 sec, 주입압 9.8 MPa로 두께 3.2 ㎜의 난연 시험편을 성형하고, UL94의 규격에 따라 난연시험을 행하였다.
실시예 1 이외에서 사용한 성분에 대해서, 이하에 나타낸다.
비스페놀 A형 에폭시 수지(재팬 에폭시 레진(주)제, 에폭시 당량 172, 상기 화학식 1에 있어서의 n은 평균값으로 0, 25℃에서 용융점도 45 mPa·sec),
크레졸 노볼락형 에폭시 수지(닛폰 가야쿠(주)제, EOCN1020-55, 에폭시 당량 198, 연화점 55℃),
페놀 노볼락 수지(수산기 당량 104, 연화점 80℃),
페놀 비페닐아랄킬 수지(메이와 가세이(주)제, MEH-7851SS, 수산기 당량 203, 연화점 65℃),
γ-메르캅토프로필트리메톡시실란,
1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7(이하, DBU로 약칭한다),
하기 화학식 6으로 나타내어지는 경화 촉진제,
하기 화학식 7로 나타내어지는 경화 촉진제,
1,2-디히드록시나프탈렌(시약),
카테콜(시약),
피로갈롤(시약),
1,6-디히드록시나프탈렌(시약),
레조르시놀(resorcinol)(시약).

Claims (9)

  1. 에폭시 수지(A), 페놀 수지(B), 무기 충전제(C), 경화 촉진제(D), 실란커플링제(E) 및 방향고리를 구성하는 2개 이상의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물(F)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물.
  2. 제1항의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 화합물(F)를 해당 수지 조성물 중에 0.01 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물.
  3. 제1항의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 실란커플링제(E)를 해당 수지 조성물 중에 0.01 중량% 이상 1 중량% 이하 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물.
  4. 제1항의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 에폭시 수지(A)는 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 50 중량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물.
    [화학식 1]
    (다만, 상기 화학식 1에 있어서, R1은 단일결합 또는 탄소수 3개 이하의 포화 또는 불포화 탄화수소이다. R2~R9은 수소 또는 탄소수 4개 이하의 포화 탄화수소로서, 서로 동일해도 상이해도 된다. n은 평균값으로, 0 이상 5 이하의 양수이다.)
  5. 제1항의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 화합물(F)는 상기 방향고리를 구성하는 2개의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물인 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물.
  6. 제1항의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 방향고리가 나프탈렌고리인 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물.
  7. 제6항의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 상기 화합물(F)는 상기 나프탈렌고리를 구성하는 2개의 인접하는 탄소원자에 각각 수산기가 결합된 화합물인 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물.
  8. 제1항의 반도체 봉지용 수지 조성물에 있어서, 해당 수지 조성물 중에 80 중량% 이상 94 중량% 이하의 무기 충전제(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 수지 조성물.
  9. 제1항의 반도체 봉지용 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 봉지해서 되는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
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