KR20090109203A - Epoxy resin composition for sealing semiconductor device and semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 특정의 화학식 1로 표시되는 산무수물을 포함하여 유동성이 저하되지 않고, 내열성 및 리드 프레임과 밀착성이 향상되어 무연 땜납 조건하에서도 높은 신뢰성을 유지하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 반도체 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and a semiconductor device using the same. More specifically, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation includes an acid anhydride represented by a specific formula (1), and does not reduce fluidity, The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and a semiconductor device, in which adhesion with a lead frame is improved to maintain high reliability even under lead-free solder conditions.
전자 기기의 소형화, 경량화, 고성능화에 따라 반도체 장치의 표면 실장화가 촉진되고 있으나, 땜납(Solder)에 포함되는 유해 물질인 납(Pb)에 대한 규제는 보다 강화되고 있다. 환경 유해 물질을 규제하는 로하스(Lohas)가 시행됨에 따라 2006년까지는 납을 특정 용도 이외에는 전폐하는 것이 요구되고 있다. 이에 따라 반도체 장치의 표면 실장은 무연(Pb-free)화가 진행되고 있다. 그러나 무연 땜납 의 융점은 종래에 사용되던 납-주석(Pb-Sn) 땜납에 비하여 높기 때문에 리플로우 솔더링(Reflow Soldering) 공정에서의 온도가 상승하게 된다. 이러한 리플로우 솔더링 공정의 온도 상승에 의하여 흡습한 수분은 폭발적으로 기화되고, 이로 인하여 반도체 소자, 리드 프레임(lead frame), 이너 리드(inner lead) 와 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC: Epoxy Molding Compound)와 같은 성형수지 사이에 박리가 발생하게 된다. 이러한 박리 현상은 반도체 장치의 신뢰성을 저하시키는 원인이 된다.With the miniaturization, weight reduction, and high performance of electronic devices, surface mounting of semiconductor devices has been promoted, but regulations on lead (Pb), which is a harmful substance contained in solder, have been tightened. With the introduction of Lohas, which regulates environmentally hazardous substances, it is required by 2006 to eliminate lead for anything but specific uses. As a result, Pb-free is being surface-mounted in semiconductor devices. However, the melting point of lead-free solder is higher than that of lead-tin (Pb-Sn) solder, which is used in the prior art, so that the temperature in the reflow soldering process increases. Moisture absorbed by the temperature rise of the reflow soldering process is exploded to evaporate, such as semiconductor devices, lead frames, inner lead and epoxy molding compound (EMC) Peeling will occur between molding resins. This peeling phenomenon is a cause of lowering the reliability of the semiconductor device.
또한 종래에 리드 프레임에 대한 리드 피니쉬 공정(lead finish process)에 적용되던 주석-납 도금도 점차 무연화가 진행되고 있다. 이에 따라 사전 도금된 리드 프레임(PPF: Pre Plated lead Frame)이 대안으로 제시되고 있는데, 기존 구리(Cu) 계열 또는 합금 42(Alloy 42) 계열 리드 프레임에 비하여 에폭시 몰딩 컴파운드와 같은 성형수지와의 계면 부착력이 낮아 박리가 발생하는 등 반도체 장치의 신뢰성을 저하시키고 있다.In addition, tin-lead plating, which has been conventionally applied to a lead finish process for lead frames, is gradually becoming lead-free. As a result, a pre-plated lead frame (PPF) has been proposed as an alternative, and has an interface with a molding resin such as epoxy molding compound as compared with a conventional copper (Cu) or alloy 42 (Alloy 42) series lead frame. The adhesive force is low and peeling occurs, and the reliability of a semiconductor device is reduced.
이러한 무연 땜납을 이용하는 리플로우 솔더링 공정에서 반도체 장치의 신뢰성 저하를 개선하기 위한 기술은 에폭시 수지 조성물에 무기 충진제의 함량을 증가시켜서 저흡습화, 고강도화, 및 저열수장화를 달성하여 내솔더 리플로우성(Solder reflow resistance)을 향상시키나 저 용융 점도의 수지를 사용하여 성형 시 저 점도에 의한 유동성을 확보하는 것이 일반적이었다.The technique for improving the deterioration of the reliability of semiconductor devices in the reflow soldering process using the lead-free solder is to increase the content of the inorganic filler in the epoxy resin composition to achieve low hygroscopicity, high strength, and low heat storage length, so that the solder reflow resistance It was common to improve (Solder reflow resistance), but to secure the fluidity due to low viscosity during molding using a resin of low melt viscosity.
하지만 리플로우 솔더링 공정 후 반도체 장치의 신뢰성은 성형수지 조성물과 반도체 장치 내부에 존재하는 반도체 소자 및 리드프레임과의 접착력이 중요한 요소로서, 접착력이 약할 때는 계면에서 박리가 발생하고, 박리에 의해 반도체 장 치에 크랙이 발생한다.However, the reliability of the semiconductor device after the reflow soldering process is an important factor in the adhesion between the molding resin composition and the semiconductor element and the lead frame existing in the semiconductor device.When the adhesion strength is weak, peeling occurs at the interface. Cracks in the tooth.
또한 종래에는 내솔더 리플로우성(Solder reflow resistance)을 향상시키기 위해 에폭시 수지 조성물에 감마글리시독시프로필트리메톡시 실란 또는 감마(메타아크릴옥시프로필트리메톡시) 실란 등의 실란 커플링제를 첨가하였으나, 최근 리플로우 솔더링 공정에서의 온도 상승 및 Ni-Pd 또는 Ni-Pd-Au 등으로 사전 도금된 리드프레임(PPF) 등의 사용으로 리드프레임과의 밀착효과가 우수한 아미노 실란 등의 강력한 전자 주게 타입(Elecrtron donating type)의 커플링제를 첨가하지 않을 수 없게 되었다.In addition, conventionally, in order to improve solder reflow resistance, a silane coupling agent such as gamma glycidoxypropyl trimethoxy silane or gamma (methacryloxypropyl trimethoxy) silane is added to the epoxy resin composition. Strong electron donor type, such as amino silane, which has excellent adhesion with leadframe due to temperature rise in recent reflow soldering process and use of leadframe pre-plated with Ni-Pd or Ni-Pd-Au (Elecrtron donating type) coupling agent was forced to be added.
하지만 이러한 커플링제의 첨가는 사전 도금된 리드프레임과의 밀착성 향상에는 효과가 있지만 이러한 효과를 위해서 첨가량의 증량이 필요하고, 그 결과 조성물의 유동성의 저하로 패키지의 미충진 및 와이어 스윕(wire sweep) 등의 문제가 발생한다.However, the addition of the coupling agent is effective in improving the adhesion with the pre-plated leadframe, but for this effect, an increase in the amount of addition is required. As a result, the unfilled package and the wire sweep are reduced due to the deterioration of the fluidity of the composition. Problems occur.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유동성의 저하가 발생하지 않으면서 내열성이 우수하여 고온의 무연 땜납에 의한 리플로우 솔더링 공정 후 크랙 및 박리가 발생하지 않고, 사전 도금된 리드프레임과 우수한 밀착성을 갖는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 반도체 장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems as described above, and excellent heat resistance without deterioration of fluidity, so that no cracks and peeling after the reflow soldering process by a high-temperature lead-free solder, and the pre-plated lead frame and It is to provide an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation having excellent adhesion and a semiconductor device using the same.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 하기 화학식 1로 표시되는 산 무수물을 포함하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제공한다.This invention provides the epoxy resin composition for semiconductor sealing containing the acid anhydride represented by following formula (1) as a means to solve the said subject.
상기 식에서,Where
X는 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이고, X is a single bond or an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms,
R은 카르복시기이다.R is a carboxy group.
상기 화학식로 표시되는 산 무수물은 무수트리멜리트산인 것이 바람직하고, 전체 조성물 100 중량부에 대하여 001 내지 5 중량부인 것이 바람직하다.It is preferable that the acid anhydride represented by the said chemical formula is trimellitic anhydride, and it is preferable that it is 001-5 weight part with respect to 100 weight part of total compositions.
또한 상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 에폭시 수지 2 내지 10 중량부, 페놀 수지 2 내지 10 중량부, 경화 촉진제 0.1 내지 0.3 중량부, 무기 충진제 80 내지 94 중량부, 및 난연제 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation includes 2 to 10 parts by weight of epoxy resin, 2 to 10 parts by weight of phenol resin, 0.1 to 0.3 parts by weight of curing accelerator, 80 to 94 parts by weight of inorganic filler, and flame retardant based on 100 parts by weight of the total composition. It is preferable to include 0.5 to 5 parts by weight.
또한 상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 포함되는 난연제는 징크 보레이트 및/또는 하이드로 탈사이트인 것이 바람직하다.In addition, the flame retardant included in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation is preferably zinc borate and / or hydrotalcite.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물을 이용하여 봉지한 반도체 장치를 제공한다.This invention provides another semiconductor device sealed using the epoxy resin composition which concerns on this invention as another means for solving the said subject.
본 발명에 따라 특정의 화학식 1로 표시되는 산 무수물을 포함하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 유동성이 저하되지 않고, 내열성이 우수하여 고온의 무연 땜납에 의한 리플로우 솔더링 공정 후 크랙 및 박리가 발생하지 않는다. 또한 사전 도금된 리드 프레임과의 밀착성이 우수하다. 이에 따라 상기 에폭시 수지 조성물을 이용한 반도체 장치는 리플로우 솔더링 공정 후에도 크랙 및 박리가 발생하지 않고, 반도체 장치의 신뢰성이 향상된다.According to the present invention, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation comprising the acid anhydride represented by the specific formula (1) does not reduce fluidity and is excellent in heat resistance, so that cracks and peeling do not occur after a reflow soldering process by a high temperature lead-free solder. Do not. It also has excellent adhesion with pre-plated lead frames. Thereby, a crack and peeling do not generate | occur | produce in the semiconductor device using the said epoxy resin composition after a reflow soldering process, and the reliability of a semiconductor device improves.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 산 무수물을 포함하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 하기 화학식 1로 표시되는 산 무수물을 포함하여, 유동성이 저하되지 않고 내열성 및 사전 도금된 리드 프레임과 밀착성이 향상되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 상기 에폭시 수지 조성물을 이용하는 반도체 장치는 높은 신뢰성을 유지할 수 있다.The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation comprising an acid anhydride represented by the following formula (1). The present invention includes an acid anhydride represented by the following Chemical Formula 1 in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and is characterized in that the fluidity is not lowered and heat resistance and adhesion with the pre-plated lead frame are improved. Thereby, the semiconductor device using the said epoxy resin composition can maintain high reliability.
[화학식 1][Formula 1]
상기 식에서,Where
X는 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이고, X is a single bond or an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms,
R은 카르복시기이다.R is a carboxy group.
상기 화학식 1로 표시되는 산 무수물은 봉지용 에폭시 수지 조성물에 포함되어 에폭시 수지 조성물과 리드프레임과의 밀착성을 향상시키는 역할을 한다. 따라서 고온의 무연 땜납에 의한 리플로우 솔더링 공정에 적용하는 경우 수지 조성물과 반도체 소자의 계면 박리를 방지할 수 있다. 또한 상기 화학식 1로 표시되는 산 무수물은 종래의 구리 리드 프레임뿐만 아니라 Ni, Ag, Ni-Pd, 또는 Ni-Pd-Au 등으로 사전 도금된 리드 프레임(PPF: Pre Plated lead Frame) 과의 밀착성도 향상시키는 역할을 한다.The acid anhydride represented by the formula (1) is included in the epoxy resin composition for sealing serves to improve the adhesion between the epoxy resin composition and the lead frame. Therefore, when applied to the reflow soldering process by high temperature lead-free solder, the interface peeling of a resin composition and a semiconductor element can be prevented. In addition, the acid anhydride represented by the formula (1) is not only a conventional copper lead frame but also adhesion with a lead plate (PPF: Pre Plated lead Frame) pre-plated with Ni, Ag, Ni-Pd, or Ni-Pd-Au. To improve.
이러한 에폭시 수지 조성물과 리드 프레임의 밀착성 향상에 따라 반도체 장치의 내습 신뢰성, 내솔더 리플로우성(Solder reflow resistance)이 개선되고, 이에 따라 반도체 장치의 신뢰성을 향상시킨다.As the adhesion between the epoxy resin composition and the lead frame is improved, the moisture resistance reliability and the solder reflow resistance of the semiconductor device are improved, thereby improving the reliability of the semiconductor device.
이에 제한되는 것은 아니나, 보다 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 산 무수물은 X가 단일 결합인 무수트리멜리트산(TMA: TriMellitic Anhydride)인 것이 바람직하다.Although not limited thereto, more specifically, the acid anhydride represented by Formula 1 may be trimellitic anhydride (TMA: TriMellitic Anhydride), wherein X is a single bond.
본 발명에 따른 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 포함되는 상기 화학식 1로 표시되는 산 무수물의 함량은 특별히 한정되지 않고, 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.001 내지 5 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.0041 중량부 미만인 경우 수지 조성물과 리드프레임과의 밀착성을 향상시키는 효과가 불충분하고, 5 중량부를 초과하는 경우 수지 조성물의 유동성이 저하될 우려가 있다.The content of the acid anhydride represented by the formula (1) contained in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to the present invention is not particularly limited, it is preferably 0.001 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition. If the content is less than 0.0041 parts by weight, the effect of improving the adhesion between the resin composition and the lead frame is insufficient, and if it exceeds 5 parts by weight, the flowability of the resin composition may be lowered.
본 발명에 따른 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 상기 산 무수물 이외에 전체 조성물 100 중량부에 대하여 a) 에폭시 수지 2 내지 10 중량부, b) 페놀 수지 2 내지 10 중량부, c) 경화 촉진제 0.1 내지 0.3 중량부, d) 무기 충진제 80 내지 94 중량부, 및 e) 난연제 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 산 무수물 이외에 본 발명의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 포함되는 각 구성 성분은 하기에 의하여 보다 구체화된다.The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to the present invention comprises a) 2 to 10 parts by weight of epoxy resin, b) 2 to 10 parts by weight of phenol resin, and c) 0.1 to 0.3 weight of curing accelerator based on 100 parts by weight of the total composition in addition to the acid anhydride. Parts, d) 80 to 94 parts by weight of inorganic filler, and e) 0.5 to 5 parts by weight of flame retardant. Each component contained in the epoxy resin composition for semiconductor sealing of this invention other than an acid anhydride is further specified by the following.
본 발명의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 포함되는 a) 에폭시 수지는 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 가지는 모노머(monomer), 올리고머(oligomer), 또는 폴리머(polymer) 등으로 분자량 및 분자 구조는 특별히 제한 되지 않는다. 이에 한정되는 것은 아니나, 비스페놀A형 에폭시 수지, 오르쏘-오르토크레졸노보락형 에폭시 수지, 나프톨노보락형 에폭시 수지, 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 또는 스틸벤형 에폭시 수지 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.A) The epoxy resin included in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is a monomer, oligomer, or polymer having two or more epoxy groups in a molecule, and its molecular weight and molecular structure are not particularly limited. Do not. Although not limited to this, bisphenol-A epoxy resin, ortho-orthocresol novolak-type epoxy resin, naphthol novolak-type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, dicyclopentadiene modified phenol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, Or stilbene type epoxy resin etc. can be used individually or in mixture of 2 or more types.
상기 에폭시 수지의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 2 내지 10 중량부인 것이 바람직하고, 3 내지 7 중량부인 것이 보다 바람직하다. 상기 함량이 2 중량부 미만인 경우 흐름성이 저하되어 와이어 수윕의 불량(금선 쏠림)이 발생할 우려가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우 흡습량의 증가로 내솔더 리플로우 성(내 납땜성)이 저하될 우려가 있다.It is preferable that it is 2-10 weight part with respect to 100 weight part of total compositions, and, as for the content of the said epoxy resin, it is more preferable that it is 3-7 weight part. If the content is less than 2 parts by weight, the flowability is deteriorated and there is a possibility of a poor wire swept (gold wire pull). If the content is more than 10 parts by weight, the solder reflow resistance (soldering resistance) is reduced due to the increase in moisture absorption. There is a concern.
또한 상기 에폭시 수지는 경화성 면에서 볼 때, 에폭시 당량은 100 내지 500 g/eq인 것이 바람직하다. 또한 내습 신뢰성을 고려하여 이온성 불순물인 나트륨 이온 또는 염소 이온이 적은 편이 바람직하다.In addition, the epoxy resin is preferably from 100 to 500 g / eq epoxy equivalent in terms of curability. In view of moisture resistance reliability, it is preferable that sodium ions or chlorine ions which are ionic impurities be less.
본 발명의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 포함되는 b) 페놀수지는 분자 중에 2개 이상의 페놀성 수산기를 가지는 모노머, 올리고머 또는 폴리머 등으로, 분자량 및 분자 구조를 특별히 제한되지 않는다. 이에 한정되는 것은 아니나, 페놀 노볼락 수지, 페놀 아랄킬 수지, 테르펜 변성 페놀수지, 또는 디시클로펜타디엔 변성 페놀수지 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.B) Phenolic resin contained in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is a monomer, oligomer or polymer having two or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, and the molecular weight and molecular structure are not particularly limited. Although not limited to this, phenol novolak resin, phenol aralkyl resin, terpene modified phenol resin, dicyclopentadiene modified phenol resin, etc. can be used individually or in mixture of 2 or more types.
상기 페놀수지는 전체 조성물 100 중량부에 대하여 2 내지 10 중량부인 것이 바람직하고, 3 내지 7 중량부인 것이 보다 바람직하다. 상기 함량이 2 중량부 미만인 경우 흐름성이 저하되어 와이어 수윕의 불량이 발생할 우려가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우 흡습량의 증가로 내솔더 리플로우 성이 저하될 우려가 있다.It is preferable that it is 2-10 weight part with respect to 100 weight part of total compositions, and, as for the said phenol resin, it is more preferable that it is 3-7 weight part. If the content is less than 2 parts by weight, the flowability is lowered, there is a fear that a poor wire sweep occurs, and if it exceeds 10 parts by weight there is a fear that the solder reflow resistance is lowered by the increase of the moisture absorption.
또한 본 발명에서 상기 페놀수지는 경화성 면에서 볼 때, 수산기 당량은 90 내지 250g/eq인 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the phenol resin is preferably from the viewpoint of curability, the hydroxyl group equivalent is 90 to 250g / eq.
본 발명의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 포함되는 c) 경화 촉진제는 상기 에폭시 수지의 에폭시기와 페놀 수지의 페놀성 수산기의 반응을 촉진하는 것이면 특별히 제한되지 않고, 당업계에서 반도체 봉지용 조성물로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들면 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7 등의 디아자비시클로 알켄 및 그 유도체; 트리부틸아민, 또는 벤질디메틸아민 등의 아민계 화합물; 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류 화합물; 트리페닐포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀 등의 유기 포스핀류 및 테트라페닐포스포늄-테트라페닐보레이트, 테트라페닐포스포늄·테트라나프토익애시드보레이트, 테트라페닐포스포늄·테트라나프토익옥시보레이트, 또는 테트라페닐포스포늄·테트라나프틸옥시보레이트 등의 테트라 치환 포스포늄·테트라 치환 보레이트 등을 들 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The c) curing accelerator included in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is not particularly limited as long as it promotes the reaction of the epoxy group of the epoxy resin with the phenolic hydroxyl group of the phenol resin, and is used as a composition for semiconductor encapsulation in the art. Can be used. Specific examples thereof include diazabicyclo alkenes and derivatives thereof such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7; Amine compounds such as tributylamine or benzyldimethylamine; Imidazole compounds such as 2-methylimidazole and 2-phenylimidazole; Organic phosphines such as triphenylphosphine, diphenylphosphine, phenylphosphine and tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium tetranaphthoic acid borate, tetraphenylphosphonium tetranaphthoic oxyborate, Or tetra substituted phosphonium tetra substituted borates, such as tetraphenyl phosphonium tetra naphthyl oxy borate, These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
상기 경화 촉진제의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.3 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만인 경우 경화반응의 지연에 의한 미경화의 우려가 있고, 0.3 중량부를 초과하는 경우 과 경화에 의한 흐름성이 저하될 우려가 있다.The amount of the curing accelerator is preferably 0.1 to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition. When the content is less than 0.1 part by weight there is a fear of uncured by the delay of the curing reaction, when the content exceeds 0.3 parts by weight there is a fear that the flowability due to over curing is lowered.
본 발명의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 포함되는 d) 무기 충진제는 일반적으로 반도체 봉지용 조성물에 사용되고 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 예를 들면, 융점 실리카, 구상 실리카, 결정성 실리카, 알루미나, 질화규소, 또는 질화알미늄 등을 들 수 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기 무기 충진제의 입경은 금형에의 충전성을 고려하여 150㎛ 이하인 것이 바람직하다.D) The inorganic filler contained in the epoxy resin composition for semiconductor sealing of this invention will not be restrict | limited especially if it is generally used for the composition for semiconductor sealing. As a specific example, melting | fusing point silica, spherical silica, crystalline silica, alumina, silicon nitride, aluminum nitride, etc. are mentioned, These can be used individually or in mixture of 2 or more types. In the present invention, the particle diameter of the inorganic filler is preferably 150 μm or less in consideration of the filling ability to the mold.
또한 상기 무기 충진제의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 80 내지 94 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 80 중량부 미만인 경우 에폭시 수지 조성물의 흡습량이 증가하여 강도가 저하되고, 이로 인하여 리플로우 솔더링 과정후 밀착성이 떨어질 우려가 있다. 또한 상기 함량이 94 중량부를 초과하는 경우 유동성이 손실되어 성형성에 문제를 발생시킬 우려가 있다.In addition, the content of the inorganic filler is preferably 80 to 94 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition. When the content is less than 80 parts by weight, the moisture absorption amount of the epoxy resin composition is increased and thus the strength is lowered, whereby the adhesiveness may be deteriorated after the reflow soldering process. In addition, if the content exceeds 94 parts by weight, there is a fear that the fluidity is lost, causing problems in formability.
본 발명의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 포함되는 e) 난연제는 특별히 제한되지 않으나 징크 보레이트(Zinc borate) 또는 하이드로 탈사이트(hydro talcite) 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물에 상기 징크 보레이트 및 하이드로 탈사이트를 동시에 포함하는 경우 난연 효과 가 우수하여 충진제를 낮은 함량으로 포함하더라도 난연 기준을 만족시킬 수 있는 장점이 있다.The e) flame retardant included in the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation of the present invention is not particularly limited, but may be used alone or in combination with zinc borate or hydro talcite. When the zinc borate and hydrotalcite are included in the epoxy resin composition of the present invention at the same time, the flame retardant effect is excellent, and there is an advantage of satisfying the flame retardant standard even when the filler is contained in a low content.
상기 징크 보레이트는 하기 화학식 2로 나타나는 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 하이드로 탈사이트는 하기 화학식 3으로 나타나는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.The zinc borate preferably includes a compound represented by the following Chemical Formula 2, and the hydrotalcite preferably includes a compound represented by the following Chemical Formula 3.
상기 징크 보레이트는 녹는점이 260℃ 이고, 내열성, 전기특성 및 내습성이 우수하며, 고온에서 탈수 반응이 일어나면서 흡열 현상을 보여 난연 효과 우수한 것을 특징으로 한다. 또한 상기 징크 보레이트는 나트륨 불순물 농도를 10ppm 이하로 낮추어 고순도화된 것이 특징이며, 분해된 연소물이 안정적인 탄소층(Char)를 형성하여 기존 활로겐계 난연제 보다 뛰어난 난연 효과를 나타낸다.The zinc borate has a melting point of 260 ° C., excellent heat resistance, electrical properties, and moisture resistance, and exhibits endothermic phenomenon as a dehydration reaction occurs at a high temperature. In addition, the zinc borate is characterized by being highly purified by lowering the sodium impurity concentration to 10 ppm or less, and the decomposed combustion product forms a stable carbon layer (Char), which shows an excellent flame retardant effect than the existing halogenated flame retardant.
상기 난연제의 함량은 전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부가 바람직하다. 상기 함량이 0.5 중량부 미만인 경우 난연 효과를 얻기 어려운 문제점이 있고, 5 중량부를 초과하는 경우에는 유동성의 저하로 성형성이 나빠질 우 려가 있다.The content of the flame retardant is preferably 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition. If the content is less than 0.5 parts by weight, there is a problem that difficult to obtain a flame retardant effect, if it exceeds 5 parts by weight there is a risk of poor moldability due to the fluidity decrease.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 상기 성분 이외에 반도체 봉지용 수지 조성물에 포함되는 커플링제, 착색제 각종의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 커플링제의 구체적인 예로는 에폭시 실란, 메르캅토 실란, 아미노 실란, 알킬 실란, 우레이드 실란, 또는 비닐 실란 등의 실란 커플링제; 티타네이트 커플링제; 및 알루미늄/지르코늄 커플링제 등이 있고, 상기 착색제의 구체적인 예로는 카본 블랙 또는 벵갈라 등의 유·무기염료가 있다.In addition to the above components, the epoxy resin composition according to the present invention may further include various additives including coupling agents and colorants included in the resin composition for semiconductor encapsulation. Specific examples of the coupling agent include silane coupling agents such as epoxy silane, mercapto silane, amino silane, alkyl silane, ureide silane, or vinyl silane; Titanate coupling agents; And aluminum / zirconium coupling agents, and specific examples of the colorants include organic and inorganic dyes such as carbon black or bengal.
또한 이러한 첨가제 이외에 스테아린산 또는 스테아린산 아연 등의 고급 지방산 또는 그 금속 염; 카르나바 왁스 등의 천연 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 합성 왁스, 또는 파라핀 등의 이형제; 실리콘 오일 또는 실리콘 고무 등의 저응력화 성분; 브롬화 에폭시 수지, 3산화 안티몬, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 붕산 아연, 몰리브덴산 아연, 포스파젠 등의 난연제; 또는 산화 비스므스(Bi2O3) 수화물 등의 무기 이온 교환체 등의 여러 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.In addition to these additives, higher fatty acids such as stearic acid or zinc stearate or metal salts thereof; Release agents such as natural waxes such as carnava wax, synthetic waxes such as polyethylene wax, or paraffin; Low stress components such as silicone oil or silicone rubber; Flame retardants such as brominated epoxy resins, antimony trioxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, zinc molybdate, phosphazene; Or various additives such as inorganic ion exchangers such as bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) hydrate.
본 발명의 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 상술한 조성 성분 및 그 외의 첨가제 등을 상온에서 균일하게 혼합한 후, 가열 롤, 니더, 또는 압출기 등으로 용융 혼련하고, 냉각 후 분쇄하여 제조할 수 있다. The manufacturing method of the epoxy resin composition for semiconductor sealing of this invention is not specifically limited, For example, after mixing the above-mentioned composition component and other additives uniformly at normal temperature, melt-kneading with a heating roll, a kneader, an extruder, etc. It can be prepared by grinding after cooling.
본 발명은 또한 상기 에폭시 수지 조성물을 이용하여 봉지한 반도체 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 유동성이 저하되지 않고, 내열성이 및 리드 프레임과의 밀착성이 우수하여 이를 이용한 반도체 장치는 무연 솔더에 의한 리플로우 솔더링 공정 후에도 크랙 및 박리가 발생하지 않아 신뢰성이 향상된다.The present invention also relates to a semiconductor device sealed using the epoxy resin composition. The epoxy resin composition according to the present invention has no fluidity deterioration, and is excellent in heat resistance and adhesion to a lead frame, so that semiconductor devices using the same have no cracks and peeling even after reflow soldering by lead-free solder, thereby improving reliability. .
본 발명의 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 장치를 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 트랜스퍼 몰드, 컴프레션 몰드, 인젝션 몰드 등의 성형 방법으로 반도체 소자를 봉지하여 제조할 수 있다.The method for producing a semiconductor device using the epoxy resin composition of the present invention is not particularly limited, and the semiconductor element can be encapsulated and manufactured by a molding method such as a transfer mold, a compression mold, or an injection mold.
이하 실시예 및 비교에를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적인 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, which are intended to help a specific understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the Examples.
실시예Example 1 One
화학식 1의 산 무수물(BP AMOCO ㈜, TMA, 분자량 192) 0.4 중량부 이외에 a) 비페닐형 에폭시 수지(재팬 에폭시 레진 ㈜제, YX-4000HK, 융점 105℃, 에폭시당량 191) 5.2 중량부; b) 페놀 아랄킬 수지(메이와 ㈜제, MEH-7800-4S 연화점 61 ℃, 수산기 당량 169) 4.8 중량부; c) 트리페닐 포스핀 0.2 중량부, d) 구상 실리카 (평균입경 15㎛) 87.0 중량부; e) 징크보레이트 1 중량부, 하이드로 탈사이트 1 중량부; 카르나바 왁스 0.2 중량부; 산화 비스마스 수화물 0.1 중량부; 및 카본 블랙 0.1 중량부를 믹서에서 상온 혼합하고, 80∼100℃의 가열롤에서 용해 혼련 후, 냉각 후 분쇄하여, 에폭시 수지 조성물을 얻었다. 평가 결과를 하기 표 1에 나타낸다.A) biphenyl type epoxy resin (YX-4000HK, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., YX-4000HK, melting point 105 ° C., epoxy equivalent weight 191), in addition to 0.4 parts by weight of an acid anhydride (BP AMOCO Co., Ltd., molecular weight 192); b) 4.8 parts by weight of a phenol aralkyl resin (manufactured by Meiwa Co., Ltd., MEH-7800-4S softening point 61 deg. C, hydroxyl equivalent 169); c) 0.2 parts by weight of triphenyl phosphine, d) 87.0 parts by weight of spherical silica (average particle size 15 mu m); e) 1 part by weight of zinc borate, 1 part by weight of hydrotalcite; 0.2 part by weight of carnava wax; 0.1 parts by weight of bismuth oxide hydrate; And 0.1 weight part of carbon black were mixed at room temperature with the mixer, melt-kneaded with the heating roll of 80-100 degreeC, and after cooling, it grind | pulverized and obtained the epoxy resin composition. The evaluation results are shown in Table 1 below.
실시예Example 2 내지 3 및 2 to 3 and 비교예Comparative example 1 내지 3 1 to 3
하기 표 1과 같이 각 성분의 일부를 첨가하지 않거나 부분 첨가하여 실시예 1과 동일하게 에폭시 수지 조성물을 제조하여 평가하였다. 평가결과를 하기 표 1에 나타내었다. 실시예 1 이외에 사용한 성분은 다음과 같다.As shown in Table 1, a part of each component was not added or partially added to prepare and evaluate the epoxy resin composition in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1 below. The components used other than Example 1 are as follows.
[오르쏘-오르토크레졸 노보락형 에폭시 수지(연화점 55℃, 에폭시 당량 196), 페놀 노볼락 수지(연화점 81℃, 수산기 당량 105), 아미노 커플링제(신에쯔 ㈜제, KBM-602 분자량 206.4)][Ortho-orthocresol novolak-type epoxy resin (softening point 55 degreeC, epoxy equivalent 196), phenol novolak resin (softening point 81 degreeC, hydroxyl equivalent 105), an amino coupling agent (made by Shin-Etsu Co., Ltd., KBM-602 molecular weight 206.4) ]
[평가 항목][Evaluation item]
1. 내 1. My 솔더Solder 리플로우성( Reflowability ( SolderSolder reflowreflow resistanceresistance ))
트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형온도 175℃, 주입압력 9.3Mpa, 경화시간 60초에서 160pLQFP (24mm × 24mm × 1.4 mm 두께)를 성형, 175℃에서 4시간 포스트 큐어한 후, 85℃, 상대습도 85%의 항온 항습조에서 168 시간 방치, IR 리플로우 처리(260℃, 3회)하여 내 솔더 리플로우성을 조사하였다. 처리후에 크랙, 박리의 발생이 없는 것을 합격으로 하였다. (N=36)Using a transfer molding machine, 160pLQFP (24mm × 24mm × 1.4mm thickness) was formed at a mold temperature of 175 ℃, injection pressure of 9.3Mpa and a curing time of 60 seconds, followed by postcure at 175 ℃ for 4 hours, 85 ℃, relative humidity 85 The solder reflow resistance was investigated by leaving for 168 hours in a constant temperature / humidity bath of%, IR reflow process (260 degreeC, 3 times). After the treatment, those having no cracks or peeling were regarded as pass. (N = 36)
2. 2. 와이어wire 스윕( Sweep ( WireWire sweepsweep ))
트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형온도 175℃, 주입압력 9.3Mpa, 경화시간 60초에서 10mil 의 Au 금선이 장착된 160pLQFP (24mm × 24mm × 1.4 mm 두께)를 성형후 X-ray를 이용하여 판별하였으며, 불량은 금선 본딩 포스트에서의 직선간 거리를 벗어난 호의 길이가 10% 이상 되면 불량으로 판별하였다. (N=10)Using a transfer molding machine, 160pLQFP (24mm × 24mm × 1.4mm thickness) equipped with 10mil Au gold wire at mold temperature of 175 ℃, injection pressure of 9.3Mpa and curing time of 60 seconds was determined by X-ray after molding. The defect was determined to be defective when the length of the arc outside the distance between the straight lines in the gold wire bonding post was 10% or more. (N = 10)
3. 밀착 강도3. adhesion strength
트랜스퍼 성형기를 이용하여, 금형온도 175℃, 주입압력 9.3Mpa, 경화시간 60초에서 시편을 1수준당 10개 성형시켰다. 리드프레임은 Ag 사전 도금(Pre-Plated) 리드프레임(리드프레임 A), Ni-Pd-Au 사전 도금(Pre-Plated) 리드프레임(리드프레임 B)을 사용하였다.Using a transfer molding machine, 10 specimens were formed per level at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 9.3 Mpa, and a curing time of 60 seconds. As the lead frame, Ag pre-plated lead frame (lead frame A) and Ni-Pd-Au pre-plated lead frame (lead frame B) were used.
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