KR20140133178A - 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 무기충전제, 및 착색제를 포함하고, 상기 착색제는 티탄질화물과 티탄블랙의 혼합물을 포함하는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자에 관한 것이다.

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자{Epoxy resin composition for encapsulating semiconductor device and semiconductor device encapsulated by using the same}

본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자에 관한 것이다.

반도체 소자를 수분이나 기계적 충격 등의 외부 환경으로부터 보호하기 위한 목적으로 에폭시 수지 조성물로 반도체 소자를 밀봉하는 방법이 상업적으로 행하여지고 있다. 또한, 반도체 소자 패키지에 제조회사, 제품명, 제조번호 등의 정보를 기록하기 위하여 성형된 에폭시 수지 밀봉재 표면에 마킹(marking)이 행하여지고 있다. 예전부터 사용한 마킹 방법으로 성형된 에폭시 수지 밀봉재 표면에 자외선 경화성 잉크 등 마킹 잉크를 사용하여 마킹하는 방법이 있었으나, 경화 및 세정공정 등으로 공정 시간이 길고 비용이 많이 드는 문제가 있었다.

이런 문제점을 해결하기 위해 레이저를 사용하여 반도체 소자 패키지의 밀봉재 표면에 마킹하는 방법이 도입되었다. 이 방법은 처리 속도가 빠르고, 마킹이 반영구적이며, 비용이 저렴하다는 등의 장점이 있어 사용이 급격히 증가되고 있다.

종래의 레이저 마킹에 관해서는 이미 카본 블랙(carbon black)이라는 효과적인 착색제가 개발되어 사용되고 있다. 그러나 마킹 공정의 비용 절감을 위해 레이저 출력을 낮추고, FBGA(Fine pitch Ball Grid Array), BOC(Board On Chip) 등의 맵(map) 타입의 단면 몰딩 서브스트레이트(Substrate) 패키지의 휨 특성으로 기인된 마킹 콘트라스트(contrast)의 저하는 단순히 카본블랙의 함량, 입도분포 등을 제어하는 방법으로는 극복할 수 없어 원하는 콘트라스트를 충분하게 얻을 수 없었다. 일 예로 수지 조성물에 첨가된 카본블랙의 양이 적을 경우 마킹 중에 발생하는 열에너지를 충분히 흡수하지 못해 불완전 마킹이 발생하고, 반대로 카본블랙의 양이 너무 많으면, 수지 조성물의 전기적인 절연성을 저감시키고, 또한 마킹 시 그을음 발생의 증가로 마킹 부위를 오염시켜 문자의 식별이 어려워지는 문제점이 있었다. 따라서 보다 더 선명한 마킹을 하기 위해 우수한 레이저 마킹성을 가지는 반도체 소자 밀봉용 수지 조성물이 요구되고 있는 실정이다.

이와 관련하여 한국공개특허 제2008-0069264호는 에폭시 수지, 경화제 및 미리 수지와 전기 비저항이 1 x 10⁵Ω.cm 이상인 착색제를 혼합한 착색제 수지 혼합물을 함유하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 성형 재료를 개시하고 있다.

본 발명의 목적은 우수한 마킹성을 구현할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 출력이 낮은 탄산가스 레이저에서도 우수한 마킹성을 갖는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 착색제인 카본블랙의 함량을 감소시킬 수 있어 레이저 마킹시 그을음의 발생을 적게 할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 절연성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 관점인 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 무기충전제, 및 착색제를 포함하고, 상기 착색제는 티탄질화물과 티탄블랙의 혼합물을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점인 반도체 소자는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 밀봉될 수 있다.

본 발명은 반도체 소자의 밀봉 과정 시 우수한 레이저 마킹성을 구현할 수 있고, 기존의 착색제인 카본블랙의 함량을 감소시킬 수 있어 레이저 마킹시 그을음의 발생을 적게 할 수 있고, 출력이 낮은 탄산가스 레이저에서도 우수한 마킹성을 가질 수 있고, 전기 절연성을 높일 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하였다.

본 발명의 일 관점인 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 무기충전제, 및 착색제를 포함하고, 상기 착색제는 티탄질화물(titanium nitride)과 티탄블랙(titan black 또는 titanium black)의 혼합물을 포함할 수 있다.

에폭시수지

에폭시수지는 반도체 소자 밀봉용으로 일반적으로 포함되는 에폭시수지라면 특별히 제한되지 않는다. 구체예에서, 에폭시수지는 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 에폭시 화합물이 바람직할 수 있다.

예를 들면 에폭시수지는 페놀 또는 알킬 페놀류와 히드록시벤즈알데히드와의 축합물을 에폭시화함으로써 얻어지는 에폭시수지, 페놀노볼락형 에폭시수지, 크레졸노볼락형 에폭시수지, 바이페닐형 에폭시수지, 페놀아랄킬형 에폭시수지, 다관능형 에폭시수지, 나프톨노볼락형 에폭시수지, 비스페놀A/비스페놀F/비스페놀AD의 노볼락형 에폭시수지, 비스페놀A/비스페놀F/비스페놀AD의 글리시딜에테르, 비스히드록시비페닐계 에폭시수지, 디시클로펜타디엔계 에폭시수지 등을 들 수 있다.

바람직하게는, 에폭시수지는 오르소 크레졸 노볼락형 에폭시수지, 바이페닐형 에폭시수지, 페놀아랄킬형 에폭시수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

예를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 바이페닐형 에폭시수지를 사용할 수 있다:

<화학식 1>

(상기에서, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기, n의 평균치는 0 내지 7이다.)

바람직하게는 R은 메틸기 또는 에틸기, 더욱 바람직하게는 메틸기일 수 있다.

예를 들면, 하기 화학식 2로 표시되는 페놀아랄킬형 에폭시수지를 사용할 수 있다:

<화학식 2>

(상기에서, n의 평균치는 1 내지 7이다).

에폭시 수지는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.

에폭시수지는 단독으로 사용되거나, 경화제, 경화 촉진제, 이형제, 커플링제, 및 응력 완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터 배치(melt master batch)와 같은 선반응을 시켜 만든 부가 화합물로도 사용될 수 있다. 또한 내습 신뢰성 향상을 위해 에폭시수지 중에 함유된 염소 이온(ion), 나트륨 이온(sodium ion), 및 그 밖의 이온성 불순물이 낮은 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

에폭시수지는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 2 내지 17 중량%, 바람직하게는 3 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 12 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 유동성, 난연성, 신뢰성이 좋을 수 있다.

경화제

경화제는 반도체 소자 밀봉용으로 일반적으로 사용되는 것으로 2개 이상의 반응기를 가진 것이라면 특별히 한정되지 않는다.

구체예로는 경화제는 페놀아랄킬형 페놀수지, 페놀노볼락형 페놀수지, 자일록형 페놀수지, 크레졸 노볼락형 페놀수지, 나프톨형 페놀수지, 테르펜형 페놀수지, 다관능형 페놀수지, 디시클로펜타디엔계 페놀수지, 비스페놀 A와 레졸로부터 합성된 노볼락형 페놀수지, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 디하이드록시바이페닐을 포함하는 다가 페놀 화합물, 무수 말레인산 및 무수프탈산을 포함하는 산무수물, 메타페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐설폰등의 방향족 아민 등을 들수 있다.

예를 들면, 페놀노볼락형 수지, 자일록형 페놀수지, 페놀아랄킬형 페놀수지 중 하나 이상을 사용할 수 있다.

예를 들면, 하기 화학식 3으로 표시되는 자일록형 페놀수지를 사용할 수 있다:

<화학식 3>

(상기 식에서 n의 평균치는 0 내지 7이다.)

예를 들면, 하기 화학식 4로 표시되는 페놀아랄킬형 페놀수지를 사용할 수 있다:

<화학식 4>

(상기 식에서 n의 평균치는 1 내지 7이다)

경화제는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.

경화제는 에폭시수지, 경화 촉진제, 이형제, 커플링제, 및 응력완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터 배치와 같은 선반응을 시켜 만든 부가 화합물로도 사용될 수 있다.

경화제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.5 내지 13 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 8 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 미반응된 에폭시기 및 페놀성 수산기가 다량 발생하지 않아 신뢰성이 우수할 수 있다.

에폭시수지와 경화제와의 배합비는 패키지에서의 기계적 성질 및 내습 신뢰성의 요구에 따라 조절될 수 있다. 구체예에서, 경화제에 대한 에폭시수지의 화학 당량비는 0.95 내지 2일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 1.75가 될 수 있다.

무기충전제

무기충전제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성의 향상과 저응력화를 위하여 사용되는 물질이다. 일반적으로 사용되는 무기충전제의 예로는 용융실리카, 결정성실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나, 마그네시아, 클레이(clay), 탈크(talc), 규산칼슘, 산화티탄, 산화안티몬, 유리섬유 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

바람직하게는 저응력화를 위해서는 선팽창계수가 낮은 용융실리카를 사용한다. 용융실리카는 진비중이 2.3 이하인 비결정성 실리카를 의미하는 것으로 결정성 실리카를 용융하여 만들거나 다양한 원료로부터 합성한 비결정성 실리카도 포함된다. 용융실리카의 형상 및 입경은 특별히 한정되지는 않지만, 평균 입경 5 내지 30㎛의 구상용융실리카를 50 내지 99중량%, 평균입경 0.001 내지 1㎛의 구상용융실리카를 1 내지 50중량%를 포함한 용융실리카 혼합물을 전체 충전제에 대하여 40 내지 100중량%가 되도록 포함하는 것이 좋다. 또한, 용도에 맞춰 그 최대 입경을 45㎛, 55㎛,및 75㎛ 중 어느 하나로 조정해서 사용할 수가 있다. 상기 용융구상실리카에는 도전성의 카본이 실리카 표면에 이물질로서 포함되는 경우가 있으나 극성 이물질의 혼입이 적은 물질을 선택하는 것도 중요하다.

무기충전제의 사용량은 성형성, 저응력성, 및 고온강도 등의 요구 물성에 따라 다르다. 구체예에서는 무기충전제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 70 내지 95 중량%, 바람직하게는 75 내지 92 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 난연성, 유동성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

착색제

착색제는 반도체 소자 밀봉재의 레이저 마킹에 사용될 수 있다.

착색제는 티탄질화물(titanium nitride)과 티탄블랙(titan black 또는 titanium black)의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 혼합물 중 티탄질화물은 40 내지 80중량%, 티탄블랙은 20 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 레이저 마킹시 불량이 발생하지 않고, 그을음 발생 등의 문제점이 생기지 않을 수 있다.

티탄질화물과 티탄블랙의 혼합물은 상기 착색제 중 40 내지 100중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 레이저 마킹시 불량이 발생하지 않고, 그을음 발생 등의 문제점이 생기지 않을 수 있다.

티탄질화물의 평균입경은 50-150nm, 티탄블랙의 평균입경은 50-150nm가 될 수 있다.

티탄질화물과 티탄블랙의 혼합물은 에폭시 수지 조성물 중 0 초과 내지 6중량% 이하, 예를 들면 0.5 내지 5.0중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 레이저 마킹이 충분히 될 수 있고, 레이저 마킹시 낮은 레이저 출력에도 선명한 마킹 특성을 얻을 수 있고, 그을음 발생 등의 문제점이 생기지 않을 수 있다.

착색제는 티탄질화물과 티탄블랙의 혼합물 이외에, 인산수산화구리(dicopper hydroxide phosphate), 철산화물, 운모, 카본블랙 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

인산수산화구리는 레이저 마킹성을 높이며, 카본블랙의 사용에 의한 그을음 발생을 줄이고, 신뢰성과 성형성을 높일 수 있다.

인산수산화구리의 중량평균분자량은 100 내지 500g/mol이 될 수 있다. 상기 범위에서, 레이저 마킹성을 높이고, 신뢰성과 성형성을 높일 수 있다.

인산수산화구리는 bulk density가 500 내지 700g/l가 될 수 있다. 상기 범위에서, 레이저 마킹성을 높이고, 신뢰성과 성형성을 높일 수 있다.

인산수산화구리는 평균 입경(d50)이 1㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물에 사용 가능할 수 있다.

인산수산화구리는 Cu₂HO₅P의 식으로 표시될 수 있다. 인산수산화구리는 상업적으로 판매되는 제품으로서, FABULASE 322를 사용할 수 있다.

인산수산화구리는 에폭시 수지 조성물 중 0 내지 0.25중량%, 예를 들면 0 초과 내지 0.25중량% 이하, 예를 들면 0.05 내지 0.25중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 레이저 마킹성을 높이고, 기존 카본블랙과 동등한 마킹 효과를 구현할 수 있다.

철산화물은 철이 산화된 것으로, 철의 산화 수에 제한을 두지 않는다. 예를 들면, 철산화물은 FeO₃, Fe₂O₃ 등이 될 수 있다.

철산화물은 에폭시 수지 조성물 중 0 내지 1.5중량% 이하, 예를 들면 0 초과 내지 1.5중량% 이하, 예를 들면 0.1 내지 2중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 레이저 마킹성을 높이고, 기존 카본블랙과 동등한 마킹 효과를 구현할 수 있다.

운모는 에폭시 수지 조성물 중 0 내지 1.5중량% 이하, 예를 들면 0 초과 내지 1.5중량% 이하, 예를 들면 0.1 내지 2중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 레이저 마킹성을 높이고, 기존 카본블랙과 동등한 마킹 효과를 구현할 수 있다.

철산화물과 운모의 혼합물은 에폭시 수지 조성물 중 0 내지 1.5중량% 이하, 예를 들면 0 초과 내지 1.5중량% 이하, 예를 들면 0.3 내지 1.5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 레이저 마킹성을 높이고, 기존 카본블랙과 동등한 마킹 효과를 구현할 수 있다.

카본블랙은 종래 착색제로 사용되던 것으로서, 에폭시 수지 조성물 중 0 내지 1.5중량% 이하, 예를 들면 0 초과 내지 1.5중량% 이하, 예를 들면 0.1 내지 1.5중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 다른 착색제의 레이저 마킹에 영향을 주지 않고, 레이저 마킹시 그을음이 발생하지 않게 할 수 있다.

철산화물, 운모 및 카본블랙의 혼합물은 에폭시 수지 조성물 중 0 내지 1.6중량%, 예를 들면 0 초과 내지 1.6중량% 이하, 예를 들면 0.1 내지 1.6중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 다른 착색제의 레이저 마킹에 영향을 주지 않고, 레이저 마킹시 그을음이 발생하지 않게 할 수 있다.

착색제는 에폭시 수지 조성물 중 0.05 내지 4.0중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 불완전 마킹이 일어나는 것을 방지하고, 마킹시 그을음이 발생하여 마킹성이 저하되는 것을 막을 수 있으며, 수지 조성물의 전기 절연성이 나빠지는 것을 막을 수 있다.

상기 조성물은 경화 촉진제를 더 포함할 수 있다.

경화 촉진제

경화 촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다.

예를 들면,경화 촉진제는 3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 이미다졸, 및 붕소화합물 등이 사용 가능하다. 3급 아민에는 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디에틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀, 2-2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디아미노메틸)페놀과 트리-2-에틸헥실산염 등이 있다. 유기 금속화합물에는 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트등이 있다. 유기인화합물에는 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄브로마이드, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논부가물 등이 있다. 이미다졸류에는 2-메틸이미다졸,2-페닐이미다졸,2-아미노이미다졸, 2-메틸-1-비닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸등이 있다. 붕소화합물에는 테트라페닐포스포늄-테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트, 테트라페닐보론염, 트리플루오로보란-n-헥실아민, 트리플루오로보란모노에틸아민, 테트라플루오로보란트리에틸아민, 테트라플루오로보란아민 등이 있다. 이외에도 1,5-디아자바이시클로[4.3.0]논-5-엔(1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene: DBN), 1,8-디아자바이시클로[5.4.0]운덱-7-엔(1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene: DBU) 및페놀노볼락 수지염등을 사용할 수 있다. 특히 바람직한 경화 촉진제로는 유기인화합물, 붕소화합물, 아민계, 또는 이미다졸계 경화 촉진제를 단독 혹은 혼합하여 사용하는 것을 들 수 있다. 경화 촉진제는 에폭시수지 또는 경화제와 선반응하여 만든 부가물을 사용하는 것도 가능하다.

경화 촉진제는 에폭시 수지 조성물 중 0.01 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.02 내지 1.5 중량%, 더 바람직하게는 0.05 내지 1.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 경화 반응 시간이 지연되지 않고, 조성물의 유동성이 확보될 수 있다.

상기 조성물은 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

첨가제

에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지 조성물에 포함되는 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체예에서, 커플링제, 이형제, 응력 완화제, 가교 증진제, 레벨링제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

커플링제는 에폭시실란, 아미노실란, 머캡토실란, 알킬실란 및 알콕시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 커플링제는 에폭시 수지 조성물 중 0.1 내지 1중량%로 포함될 수 있다.

이형제는 파라핀계 왁스, 에스테르계 왁스, 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 천연 지방산 및 천연 지방산 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 이형제는 에폭시 수지 조성물 중 0.1 내지 1중량%로 포함될 수 있다.

응력 완화제는 변성 실리콘 오일, 실리콘 엘라스토머, 실리콘 파우더 및 실리콘 레진으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 응력 완화제는 에폭시 수지 조성물 중 0 내지 6.5중량%, 예를 들면 0 내지 1중량%, 예를 들면 0.1 내지 1중량%로 함유되는 것이 바람직한데, 선택적으로 함유될 수도 있고, 양자 모두 함유될 수도 있다. 이때, 변성 실리콘 오일로는 내열성이 우수한 실리콘 중합체가 좋으며, 에폭시 관능기를 갖는 실리콘 오일, 아민 관능기를 갖는 실리콘 오일 및 카르복실 관능기를 갖는 실리콘 오일 등을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 전체 에폭시 수지 조성물에 대해 0.05 내지 1.5 중량% 사용할 수 있다. 다만, 실리콘 오일을 1.5 중량% 이상 초과할 경우에는 표면 오염이 발생하기 쉽고 레진 블리드(bleed)가 길어질 우려가 있으며, 0.05 중량% 미만으로 사용 시에는 충분한 저탄성률을 얻을 수가 없게 되는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 실리콘 파우더는 중심 입경이 15㎛ 이하인 것이 성형성 저하의 원인으로 작용하지 않기에 특히 바람직하며, 전체 수지 조성물에 대하여 0 내지 5중량%, 예를 들면 0.1 내지 5중량%로 함유될 수 있다.

상기 첨가제는 에폭시 수지 조성물 중 0.1 내지 10중량%, 예를 들면 0.1 내지 3중량%로 포함될 수 있다.

에폭시 수지 조성물을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 조성물에 포함되는 각 구성 성분을 헨셀 믹서나 뢰디게 믹서를 이용하여 균일하게 혼합한 후, 롤 밀이나 니이더로 90~120℃에서 용융 혼련하고, 냉각 및 분쇄 과정을 거쳐 제조될 수 있다. 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법은 저압 트랜스퍼 성형 방법이 가장 일반적으로 사용될 수 있다. 그러나, 인젝션(injection) 성형 방법이나 캐스팅(casting) 방법 등의 방법으로도 성형될 수 있다. 상기 방법에 의해 구리 리드프레임, 철 리드프레임, 또는 상기 리드프레임에 니켈 및 구리로 팔라듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질로 프리플레이팅된 리드프레임, 또는 유기계 라미네이트 프레임의 반도체 소자를 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 관점인 밀봉된 반도체 소자는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 밀봉된 것일 수 있다. 에폭시 수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법은 통상적으로 알려진 방법을 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하나, 실시예에 의거 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 사양은 다음과 같다.

1) 에폭시 수지

오르소 크레졸 노볼락형 에폭시수지(EOCN-1020-55, 일본화약)

바이페닐형 에폭시수지(YX-4000, 제팬에폭시레진)

페놀아랄킬형 에폭시수지(NC-3000, 일본화약)

2) 경화제

페놀노볼락 수지(HF-1, 메이와)

자일록형 페놀수지(MEH-7800SS, 메이와)

페놀아랄킬형 페놀수지(MEH-7851SS, 메이와)

3) 무기충전제

실리카: 평균입경 20㎛의 구상 용융실리카와 평균입경 0.5㎛의 구상 용융실리카의 9:1 혼합물

4) 경화촉진제

트리페닐포스핀: TPP, Hokko Chemical

5) 착색제

티탄질화물과 티탄블랙의 혼합물: SC-13M, Mitsubishi Materials Electronic Chemicals

인산수산화 구리: Fabulase322, Budenheim

철산화물과 운모의 혼합물: LASERFLAIR835, 머크사

카본블랙: MA-600B, 미츠비시화학

금속착염계 안료: ORIPACS B-1, 오리엔트 화학

6) 커플링제

에폭시실란: S-510, CHISSO

머캡토실란: KBM-803, Shin Etsu

7) 이형제

카르나우바왁스

8) 응력완화제

실리콘 파우더:E-601, Toray

실시예 1 내지 16과 비교예 1 내지 5

하기 표 1, 표 2(단위: 중량부)의 조성에 따라 헨셀 믹서(KEUM SUNG MACHINERY CO.LTD(KSM-22))를 이용하여 균일하게 혼합한 후,연속 니이더를 이용하여 90 내지 110℃에서 용융 혼련 후 냉각, 분쇄하여 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.

<표 1>

<표 2>

상기 제조된 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 대하여 하기의 방법으로 물성 평가를 하였다. 즉, 상기 에폭시 수지 조성물을 각 패키지별로 MPS(multi plunger system) 성형기를 이용하여 175℃에서 120초간 성형시키고 175℃에서 6시간 동안 후경화한 후 레이저마킹을 하였다. 마킹 depth는 5 내지 10㎛로 하였다.

[평가 방법]

1. 야그 레이저 마크 : 펄스타입, EO-Tech사 제품

파장 : 1060nm / 펄스 폭 : 120μsec / 레이저 빔 출력 : 1.3 J/pulse

2. FIBER 레이저 마크 : EO-Tech사

파장 : 1060nm / 레이저 출력 : 40W

3. 탄산가스 레이저 마크 : 마크텍 코리아

파장 : 10600nm / 레이저 출력 : 12W

레이저마킹성과 그을음 발생량은 에폭시 수지 조성물로 반도체 패키지를 성형한 후 레이저마킹 공정을 거친 성형품의 외관을 광학현미경과 육안으로 관찰하였다. 레이저마킹성이 좋고 그을음 발생 정도가 현저하게 낮아 양호한 경우 ○, 레이저마킹성이 좋지 않아서 약간 희미한 경우 △, 레이저 마킹성이 불량인 경우 ×로 평가하였다.

<표 3>

*BOC: Board On Chip

*FBGA: Fine pitch Ball Grid Array

*TSOP: Thin Small Outline Package

상기 표 3에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 야그 레이저, Fiber 레이저 모두를 적용하더라도 레이저 마킹성이 양호하였음을 확인할 수 있다. 반면에, 티탄질화물과 티탄블랙의 혼합물을 포함하지 않는 비교예의 수지 조성물은 레이저 마킹이 불량이거나 그을음이 많이 발생하였음을 확인할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (12)

1. 에폭시 수지, 경화제, 무기충전제, 및 착색제를 포함하고,
   상기 착색제는 티탄질화물과 티탄블랙의 혼합물을 포함하는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 혼합물은 상기 착색제 중 40 내지 100중량%로 포함되는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 혼합물은 고형분 기준 상기 조성물 중 0 초과 내지 6중량% 이하로 포함되는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 착색제는 인산수산화구리(dicopper hydroxide phosphate), 철산화물, 운모, 카본블랙 중 하나 이상을 더 포함하는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 인산수산화구리는 고형분 기준 상기 조성물 중 0 초과 내지 0.25중량% 이하로 포함되는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
   
6. 제4항에 있어서, 상기 인산수산화구리는 bulk density가 500 내지 700g/l인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
   
7. 제4항에 있어서, 상기 철산화물과 상기 운모의 혼합물은 고형분 기준 상기 조성물 중 0 초과 내지 1.5중량% 이하로 포함되는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
   
8. 제4항에 있어서, 상기 카본블랙은 고형분 기준 상기 조성물 중 0 초과 내지 0.5중량% 이하로 포함되는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
   
9. 제4항에 있어서, 상기 철산화물, 상기 운모 및 상기 카본블랙의 혼합물은 고형분 기준 상기 조성물 중 0 초과 내지 1.6중량% 이하로 포함되는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
   
10. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 조성물은 상기 에폭시 수지 2 내지 17중량%, 상기 경화제 0.5 내지 13 중량%, 상기 무기충전제 70 내지 95중량%, 및 상기 착색제 0.05 내지 4.0 중량%를 포함하는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    
11. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 조성물은 경화촉진제를 더 포함하는, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
    
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 밀봉된 반도체 소자.