KR20190070200A

KR20190070200A - 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치

Info

Publication number: KR20190070200A
Application number: KR1020170170794A
Authority: KR
Inventors: 배경철; 박용엽; 김정화; 윤지아; 김상균; 이동환
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-20
Also published as: TW201927898A; KR102137550B1; CN111492009A; WO2019117452A1; TWI782155B

Abstract

에폭시 수지; 경화제; 충진제; 및 경화 촉진제를 포함하고, 상기 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함하고, 상기 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 1nm 내지 100nm인 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용해 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치{EPOXY RESIN COMPOSITION FOR ENCAPSULATING SEMICONDUCTOR DEVICE AND SEMICONDUCTOR DEVICE ENCAPSULATED USING THE SAME}

본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 열전도도가 높아서 방열 효과가 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.

집적 회로의 집적도가 높아짐에 따라, 칩이 더욱 커져, 표면 실장 패키지는 DIP(dual in-line package)에서 SOP(small outline package), SOJ(small outline J-leaded package), PLCC(plastic leaded chip carrier), 특히 QFP(quad flat package) 등의 얇은 평평한 패키지가 서서히 대신해 왔다. 지금 공업적 경향은 BGA(ball grid array), 칩 사이즈 패키지(CSP), 플립 칩(FC), LSI 패키지 등의 보다 응집한 패키지로 변화하고 있다. 패키지 사이즈 대 칩 사이즈 비의 감소와는 별도로 오늘의 집적 회로(IC)는 더욱 빠른 동작 속도나 보다 높은 접합 온도를 가져오는 고출력성도 필요로 하고 있다. 이들은 충분히 적절하게 임하지 않는 이상 경우에 따라서는 디바이스의 고장률을 더욱 높인다. 일반적으로는 이들의 요구를 충족하기 위해서 부가적인 방열재 또는 히트-슬러그(heat-slug, heat spreader)가 이용되지만, 시스템의 변경을 위해서 추가적 비용이 든다. 높은 열 방산 능력을 가지는 열적으로 강화된 몰드 화합물(TEMC)은 이러한 요구를 충족하는 유용한 대체물이다.

본 발명의 목적은 열전도도가 높아서 방열 효과가 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 충진제; 및 경화 촉진제를 포함하고, 상기 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함하고, 상기 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 1nm 내지 100nm가 될 수 있다.

본 발명은 본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치를 제공한다.

본 발명은 열전도도가 높아서 방열 효과가 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하였다.

본 발명은 상기와 같은 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치를 제공하였다.

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 높은 열전도성을 부여하려면, 비교적 다량의 충진제의 사용이 필요하다. 다량의 충진제를 사용하게 되면 점도가 높아지고 유동성이 짧아져 패키지 성형성에 문제가 될 소지가 있다. 또한, 에폭시 성형물에 포함되는 수지는 0.2W/m.K의 낮은 열전도도를 가져, 혼합물로서 6W/m.K 이상의 높은 열전도도를 가지기 어렵다.

본 발명자들은 열전도도를 현저하게 높여 방열 효과를 높일 수 있고 유동성이 우수하며 열팽창성과 수분 흡수성이 낮은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지를 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상 및 평균입경(D50) 1nm 내지 100nm의 다이아몬드 나노입자를 충진제로 사용함으로써, 상기와 같은 목적을 달성할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 충진제 및 경화 촉진제를 포함하고, 상기 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함하고, 상기 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 1nm 내지 100nm가 될 수 있다. 본 명세서에서 "평균입경(D50)"은 입자의 입경에 기초하여 중량으로 분배시켰을 때 50 중량%에 해당되는 입경을 의미하고, 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 측정할 수 있다. 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 열전도도가 6W/m.K 이상, 바람직하게는 6W/m.K 내지 20W/m.K이 될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물 중 구성 성분에 대해 상세하게 설명한다.

에폭시 수지

에폭시 수지는 반도체 소자 밀봉용으로　일반적으로 사용되는 에폭시 수지들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 에폭시 수지는 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 에폭시 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 에폭시 수지는 페놀 또는 알킬 페놀류와 히드록시벤즈알데히드와의 축합물을 에폭시화함으로써 얻어지는 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 다관능형 에폭시 수지, 나프톨노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀Ａ/비스페놀F/비스페놀AD의 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀Ａ/비스페놀F/비스페놀AD의 글리시딜에테르, 비스히드록시비페닐계 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔계 에폭시 수지, 바이페닐형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 에폭시 수지는 바이페닐형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 다관능형 에폭시 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 에폭시 수지는 바이페닐형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지 중 하나 이상을 사용할 수 있다.

구체적으로, 바이페닐형 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

<화학식 1>

(상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기, n의 평균값은 0 내지 7이다.)

에폭시 수지는 경화성 측면을 고려할 때 에폭시 당량이 100g/eq 내지 500g/eq인 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 범위에서, 경화도를 높일 수 있다.

에폭시 수지는 단독 혹은 병용하여 사용될 수 있으며, 에폭시 수지에 경화제, 경화 촉진제, 이형제, 커플링제, 및 응력 완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터 배치(melt master batch)와 같은 선반응을 시켜 만든　부가 화합물 형태로 사용할 수도 있다.

에폭시 수지는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.5 중량% 내지 20 중량%, 구체적으로는 3 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 경화성이 저하되지 않을 수 있다.

경화제

경화제는 반도체 소자 밀봉용으로　일반적으로 사용되는 경화제들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 경화제는 페놀성 경화제를 사용할 수 있고, 예를 들면 페놀성 경화제는 페놀아랄킬형 페놀 수지,　페놀노볼락형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지, 자일록(xylok)형 페놀 수지, 크레졸 노볼락형 페놀 수지, 나프톨형 페놀 수지, 테르펜형 페놀 수지, 디시클로펜타디엔계 페놀 수지, 비스페놀 A와 레졸로부터 합성된 노볼락형　페놀 수지, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 디하이드록시바이페닐을 포함하는 다가 페놀 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 페놀성 경화제는 페놀아랄킬형 페놀 수지,　페놀노볼락형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지 중 하나 이상, 가장 바람직하게는 페놀아랄킬형 페놀 수지,　자일록형 페놀 수지의 혼합물을 사용할 수 있다.

구체적으로, 페놀아랄킬형 페놀수지는 하기 화학식 2로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

<화학식 2>

(상기 화학식 2에서 n의 평균값은 1 내지 7이다).

구체적으로, 자일록형 페놀수지는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다:

<화학식 3>

(상기 화학식 3에서 n의 평균값은 0 내지 7이다)

경화제는 경화성 측면을 고려할 때 수산기 당량이 90g/eq 내지 250g/eq가 될 수 있다. 상기 범위에서, 경화도를 높일 수 있다.

경화제는 각각 단독 혹은 병용하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 경화제에 에폭시 수지, 경화 촉진제, 이형제 및 응력 완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터 배치와 같은 선반응을 시켜 만든　부가 화합물로도 사용할 수 있다.

경화제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.1 중량% 내지 13 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 경화성이 저하되지 않는 효과가 있을 수 있다.

에폭시 수지와 경화제와의 배합비는 패키지에서의 기계적 성질 및 내습 신뢰성의 요구에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 경화제에 대한　에폭시 수지의 화학 당량비가 0.95 내지 3일 수 있으며, 구체적으로 1 내지 2, 더욱 구체적으로 1 내지 1.75일 수 있다. 에폭시 수지와 경화제의 당량비가 상기의 범위를 만족할 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화 후에 우수한 강도를 구현할 수 있다.

충진제

충진제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성 및 저응력화를 향상시키기 위한 것이다. 추가로, 본 발명에서 충진제는 열전도도를 현저하게 높여 방열 효과를 높이고, 유동성을 좋게 하면서, 열팽창성과 수분 흡수성을 낮출 수 있다.

본 발명에서 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함할 수 있다. 그리고, 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 1nm 내지 100nm가 될 수 있다. 다이아몬드의 열전도도는 약 1,000W/m.K이고 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 등의 열전도도는 약 25W/m.K이다. 다이아몬드 나노입자가 상기 평균 입경 범위를 가짐으로써 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상으로 형성된 공극을 메우거나 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 조성물은 다이아몬드 나노입자가 평균 입경(D50)이 100nm를 초과함으로써 상기 공극에 들어가지 못하는 경우 대비 열전도도를 현저하게 높여 방열 효과를 높이고 유동성을 높이며 수분 흡수성과 열팽창성을 낮출 수 있다. 바람직하게는 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 10nm 내지 80nm가 될 수 있다.

알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 다이아몬드 나노입자 대비 평균입경(D50)이 더 클 수 있다. 이를 통해, 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상이 공극을 형성하고 상기 평균입경(D50)을 갖는 다이아몬드 나노입자가 공극으로 들어갈 수 있다. 알루미나의 평균입경(D50)은 1㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 6㎛가 될 수 있다. 알루미늄 니트레이트의 평균입경(D50)은 1㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 5㎛가 될 수 있다. 보론 니트레이트의 평균입경(D50)은 5㎛ 내지 20㎛, 바람직하게는 10㎛ 내지 15㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 유동성이 좋고 열전도도 및 비유전율이 좋을 수 있다. 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 필요에 따라 미리 커플링제, 에폭시 수지 또는 경화제로 피복될 수도 있다.

다이아몬드 나노입자는 형상은 제한되지 않으나, 구상, 비구상 등이 될 수 있다. 다이아몬드 나노입자는 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 열전도도를 높일 수 있고, 유동성이 저하되는 것을 막을 수 있다.

알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상의 형상은 제한되지 않으며, 구상 또는 비구상이 될 수 있다. 구상은 유동성을 개선할 수 있다. 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 에폭시 수지 조성물 중 50 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게는 75 중량% 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 열전도도를 높일 수 있고, 유동성이 저하되는 것을 막을 수 있다.

충진제의 사용량은 성형성, 저응력성, 및 고온 강도 등의 요구 물성에 따라 다르다. 구체예에서 충진제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 70 중량% 내지 95 중량%, 예를 들면 75 중량% 내지 94 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 유동성, 신뢰성, 비유전율 및 열전도도를 확보하는 효과가 있을 수 있다.

경화 촉진제

경화 촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다. 상기 경화 촉진제로는, 예를 들면,　3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 이미다졸 화합물, 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 금속화합물의 구체적인 예로는 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트　등이 있다. 유기인화합물에는 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄브로마이드, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논　부가물 등이 있다. 이미다졸 화합물에는 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸,　2-페닐이미다졸,　2-아미노이미다졸, 2-메틸-1-비닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸　등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 붕소화합물의 구체적인 예로는 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) 및　페놀노볼락 수지염　등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

경화 촉진제는 에폭시 수지 또는 경화제와 선반응하여 만든 부가물을 사용하는 것도 가능하다.

경화 촉진제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중　0.01 중량% 내지 2 중량%, 구체적으로 0.02 중량% 내지 1.5 중량%로 포함될 수 있다.　상기의 범위에서 에폭시 수지 조성물의 경화를 촉진하고, 경화도도 좋은 장점이 있을 수 있다.

본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 커플링제, 이형제, 착색제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

커플링제

커플링제는 에폭시 수지와 충진제 사이에서 반응하여 계면 강도를 향상시키기 위한 것으로, 예를 들면, 실란 커플링제일 수 있다. 상기 실란 커플링제는 에폭시 수지와 충진제 사이에서 반응하여, 에폭시 수지와 충진제의 계면 강도를 향상시키는 것이면 되고, 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 상기 실란 커플링제의 구체적인 예로는 에폭시 실란, 아미노 실란, 우레이도 실란, 머캅토 실란, 및 알킬 실란 등을 들 수 있다. 상기 커플링제는 단독으로 사용할 수 있으며 병용해서 사용할 수도 있다.

커플링제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 에폭시 수지 조성물 경화물의 강도가 향상될 수 있다.

이형제

이형제로는 파라핀계 왁스, 에스테르계 왁스, 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 천연 지방산 및 천연 지방산 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

이형제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.1 중량% 내지 1 중량%로 포함될 수 있다.

착색제

착색제는 반도체 소자 밀봉재의 레이저 마킹을 위한 것으로, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 착색제들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 착색제는 카본 블랙, 티탄 블랙, 티탄 질화물, 인산수산화구리(dicopper hydroxide phosphate), 철산화물, 운모 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

착색제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 3 중량%로 포함될 수 있다.

이외에도, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은　본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 Tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane 등의 산화방지제; 수산화알루미늄 등의 난연제　등을　필요에 따라 추가로 함유할 수 있다.

에폭시 수지 조성물은 상기와 같은 성분들을 헨셀　믹서(Hensel mixer)나 뢰디게 믹서(Lodige mixer)를 이용하여 소정의 배합비로 균일하게 충분히 혼합한 뒤, 롤밀(roll-mill)이나 니이더(kneader)로 용융 혼련한 후, 냉각, 분쇄 과정을 거쳐 최종 분말 제품을 얻는 방법으로 제조될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 반도체 소자, 특히 모바일 디스플레이 또는 자동차의 지문 인식 센서에 장착되는 반도체 소자에 유용하게 적용될 수 있다. 본 발명에서 얻어진 에폭시　수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법으로써는 저압 트랜스퍼 성형법이 일반적으로 사용될 수 있다. 그러나, 인젝션(injection) 성형법이나 캐스팅(casting) 등의 방법으로도 성형이　가능하다.

본 발명에 따른 반도체 장치는 본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉될 수 있다. 예를 들면, 반도체 장치는 정전 용량 방식의 지문 인식용 반도체 장치를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.

에폭시 수지

1) 바이페닐형 에폭시 수지: YX-4000H(Japan Epoxy Resin社, 에폭시 당량: 196g/eq)

경화제

2) 자일록형 페놀 수지: KPH-F3065(코오롱 유화社, 수산기 당량: 203g/eq)

3) 페놀아랄킬형 페놀 수지: MEH-7851(Meiwa社, 수산기 당량: 203g/eq)

충진제

4) 실리카: 평균입경(D50) 20㎛의 구상 용용실리카와 평균입경 0.5㎛의 구상 용융실리카의 9:1 혼합물

5) 알루미나: 평균입경(D50) 5㎛(DAB-05MS, Denka Denki)

6) 알루미늄 니트레이트: 평균입경(D50) 3㎛(ANF, 마루와)

7) 보론 니트레이트: 평균입경(D50) 12㎛(MBN, 미쯔이하이)

8) 다이아몬드 나노입자: 평균입경(D50) 10nm(Green Resource Co. Ltd, Nano Diamond 10N)

9) 다이아몬드 나노입자: 평균입경(D50) 1nm(Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 1N)

10) 다이아몬드 나노입자: 평균입경(D50) 100nm(Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 100N)

11) 다이아몬드 분말: 평균입경(D50) 100㎛(Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 100M)

12) 다이아몬드 나노입자: 평균입경(D50) 150nm(Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 150N)

경화촉진제

13) 트리페닐포스핀: TPP-k(Hokko Chemical사)

착색제

14) 카본블랙: MA-600B(Mitsubishi Chemical사)

커플링제

15) 아미노기 함유 트리메톡시실란: N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 KBM-573(Shin-Etsu사)

실시예 및 비교예

상기 각 성분들을 하기 표 1의 조성(단위: 중량부)에 따라 각 성분들을 평량한 후 헨셀 믹서(KEUM SUNG MACHINERY CO.LTD(KSM-22)를 이용하여 25 내지 30℃에서 30분 동안 균일하게 혼합하여 분말 상태의 1차 조성물을 제조하였다. 이후 자체 제작한 연속 니이더를 이용하여 최대 온도 110℃에서 30분 동안 용융 혼련한 후　10 내지 15℃에서 냉각 및 분쇄하여 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.

		실시예							비교예
		1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	4
에폭시수지	1)	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6
경화제	2)	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4	1.4
경화제	3)	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6
충진제	4)	-	-	-	-	-	-	-	-	-	89.8	-
	5)	87.9	88.9	-	-	-	87.9	87.9	89.9	89.2	-	87.9
	6)	-	-	89.6	-	89.3	-	-	-	-	-	-
	7)	-	-	-	89.6	-	-	-	-	-	-	-
	8)	2.0	1.0	0.3	0.3	0.6	-	-	-	-	0.1	-
	9)	-	-	-	-	-	2.0	-	-	-	-	-
	10)	-	-	-	-	-	-	2.0	-	-	-	-
	11)	-	-	-	-	-	-	-	-	0.7	-	-
	12)	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	2.0
경화 촉진제	13)	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
착색제	14)	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
커플링제	15)	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2

상기와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기 물성 평가 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과는 표 2에 나타내었다.

물성 평가 방법

(1) 유동성(단위: inch, 스파이럴 플로우): 저압 트랜스퍼 몰딩 프레스를 사용하여, EMMI-1-66에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 성형온도 175℃, 성형압력 70kgf/cm²에서 에폭시 수지 조성물을 주입하고, 유동장(遊動長)(단위: inch)을 측정하였다. 측정값이 높을수록 유동성이 우수하다.

(2) 열전도도(단위:W/m.K): ASTM D5470에 의해 에폭시 수지 조성물로 평가용 시편을 제조하고 25℃에서 측정하였다.

	실시예							비교예
	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3	4
스파이럴 플로우	47	49	51	52	50	36	38	50	12	53	41
열전도도	11.5	9.7	8.2	7.4	8.9	10.7	7.3	2.9	4.5	3.5	5.8

상기 표 2에서와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 열전도도가 높고, 유동성이 좋았다.

반면에, 다이아몬드 나노입자를 포함하지 않는 비교예 1, 다이아몬드 나노입자를 포함하지만 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상 대신에 실리카를 포함하는 비교예 3, 본 발명의 다이아몬드 나노입자의 입경 범위를 벗어나는 비교예 2, 비교예 4는 열전도도가 낮았으며, 유동성 등도 좋지 않았다. 특히, 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상 대비 평균입경이 현저하게 큰 다이아몬드 분말을 포함하는 비교예 2는 실시예 대비 유동성이 매우 나쁜 결과를 나타내었다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

에폭시 수지; 경화제; 충진제; 및 경화 촉진제를 포함하고,
상기 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함하고,
상기 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 1nm 내지 100nm인 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 다이아몬드 나노입자는 상기 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%로 포함되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 상기 다이아몬드 나노입자 대비 평균입경(D50)이 더 큰 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제3항에 있어서, 상기 알루미나의 평균입경(D50)은 1㎛ 내지 10㎛, 상기 알루미늄 니트레이트의 평균입경(D50)은 1㎛ 내지 10㎛, 상기 보론 니트레이트의 평균입경(D50)은 5㎛ 내지 20㎛인 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 상기 에폭시 수지 조성물 중 50 중량% 내지 95 중량%로 포함되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은
상기 에폭시 수지 0.5 중량% 내지 20 중량%,
상기 경화제 0.1 중량% 내지 13 중량%,
상기 충진제 70 중량% 내지 95 중량%,
상기 경화 촉진제 0.01 중량% 내지 2 중량%를 포함하는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치.