KR20190081993A

KR20190081993A - 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치

Info

Publication number: KR20190081993A
Application number: KR1020170184891A
Authority: KR
Inventors: 정경학; 이동환
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2019-07-09
Also published as: KR102137554B1

Abstract

본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 무기 충전제; 및 ABA 트리블록공중합체(단, A는 친수성 블록, B는 소수성 블록임)를 포함한다.

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 구체적으로, 본 발명은 금속에 대한 접착력이 향상되고, 수지 조성물의 모듈러스를 낮추어 반도체 패키지의 계면 박리 불량을 감소시킬 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.

반도체 소자를 수분이나 기계적 충격 등의 외부 환경으로부터 보호하기 위한 목적으로 에폭시 수지 조성물로 반도체 소자를 밀봉하는 방법이 상업적으로 행하여지고 있다. 에폭시 수지 조성물은 리드프레임이나 칩과의 우수한 접착력을 요하는데, 리드프레임과의 접착력이 떨어질 경우 반도체 소자의 신뢰도가 저하되는 문제가 있다.

종래에는 접착력을 증가시키기 위해 에폭시 수지와 페놀 수지의 당량비를 1:1로 맞추지 않고 비율을 다르게 하여 미반응 기능기가 접착에 참여하게 하거나, 커플링제의 종류를 바꾸고 함량을 증가시킴으로써 접착력을 증가시키는 방법 등이 시도되었다. 그러나, 종래의 방법으로는 접착력이 충분하지 않거나, 접착력을 확보한다고 하더라도 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 요구되는 기본 물성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 금속과의 접착 성능을 향상시키는 것과 동시에 모듈러스를 저하시켜 계면 스트레스를 낮춤으로서, 반도체 패키지의 계면 박리 불량을 방지할 수 있고, 고온 모듈러스를 낮추는 효과가 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.

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

본 발명의 하나의 관점은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 무기 충전제; 및 ABA 트리블록공중합체(단, A는 친수성 블록, B는 소수성 블록임)를 포함한다:

구체예에서, 상기 트리블록공중합체는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다:

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R은 탄소 수 1-3의 알킬기, a는 10~40이며, b는 10~40이다.

구체예에서, 상기 a 와 b 간 몰비는 1:9 ~ 8:2일 수 있다.

구체예에서, 상기 트리블록공중합체는 PEO-PPO-PEO 트리블록공중합체일 수 있다.

상기 트리블록공중합체는 중량평균분자량이 1,100 내지 15,000일 수 있다.

상기 트리블록공중합체는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 내지 3 중량%로 포함될 수 있다.

상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은, 상기 에폭시 수지 0.5 중량% 내지 20 중량%, 상기 경화제 0.1 중량% 내지 10 중량%, 상기 무기 충전제 70 중량% 내지 95 중량%, 상기 ABA 트리블록공중합체 0.01 중량% 내지 3 중량%를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 반도체 장치에 관한 것이다. 상기 반도체 장치는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 것이다.

본 발명은 금속과의 접착 성능을 향상시키는 것과 동시에 모듈러스를 저하시켜 계면 스트레스를 낮춤으로서, 반도체 패키지의 계면 박리 불량을 방지할 수 있고, 고온 모듈러스를 낮추는 효과가 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 상기 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

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.

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 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, 자일록형 페놀 수지, 크레졸 노볼락형 페놀 수지, 나프톨형 페놀 수지, 테르펜형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지, 디시클로펜타디엔계 페놀 수지, 비스페놀 A와 레졸로부터 합성된 노볼락형　페놀 수지, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 다가 페놀 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 페놀성 경화제는 페놀아랄킬형 페놀 수지,　페놀노볼락형 페놀 수지, 자일록형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지 중 하나 이상을 사용할 수 있다.

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

경화제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 8 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.

무기 충전제

무기 충전제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성 및 저응력화를 향상시키기 위한 것이다. 무기 충전제로는 반도체 소자 밀봉재에 사용되는 일반적인 무기 충전제들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 무기 충전제로는 용융 실리카, 결정성 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나, 마그네시아, 클레이(clay), 탈크(talc), 규산칼슘, 산화티탄, 산화안티몬, 유리섬유 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

바람직하게는 저응력화를 위해서는 선팽창계수가 낮은 용융 실리카를 사용한다. 용융 실리카는 진비중이 2.3　이하인 비결정성 실리카를 의미하는 것으로 결정성 실리카를 용융하여 만들거나 다양한 원료로부터 합성한 비결정성 실리카도 포함된다. 구체예에서 상기 무기 충전제는 평균 입경 5 내지 30㎛의 구상 용융 실리카를 50 중량% 내지 99 중량%, 평균 입경 0.001 내지 1㎛의 구상 용융 실리카를 1 중량% 내지 50 중량%를 포함한 용융 실리카　혼합물을　전체 무기 충전제에　대하여　40 중량% 내지 100 중량%가 되도록　포함하는 것이 좋다. 또한, 용도에 맞춰 그 최대 입경을 45㎛, 55㎛,　및　75㎛　중 어느 하나로 조정해서 사용할 수가 있다.　상기 구상 용융 실리카에는 도전성의 카본이 실리카 표면에 이물질로서 포함되는 경우가 있으므로 극성 이물질의 혼입이 적은 물질을 선택하는 것도 중요하다.

무기 충전제의 사용량은 성형성, 저응력성, 및 고온 강도 등의 요구 물성에 따라 다르다. 구체예에서 무기 충전제는 에폭시 수지 조성물 중 70 중량% 내지 95 중량%, 예를 들면 75 중량% 내지 92 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 난연성, 유동성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.

ABA 트리블록공중합체

본 발명에서 ABA 트리블록공중합체는 친수성 블록인 A와 소수성 블록인 B를 함유하되, 친수성 블록이 말단에 위치한다. 여기서 친수성 블록은 금속과의 접착력을 향상시키는 역할을 하며, 소수성 블록은 모듈러스(modulus), 특히 고온 모듈러스를 낮추어 스트레스를 낮추는 방향으로 물성을 조절한다. 따라서, 반도체 패키지의 박리 불량을 감소시킬 수 있는 것이다.

[화학식 1]

구체예에서, 상기 a 와 b 간 몰비는 1:9 ~ 8:2일 수 있다. 상기 범위에서 고온 모듈러스를 감소시키는 장점이 있을 수 있다.

바람직한 구체예에서 상기 트리블록공중합체는 PEO-PPO-PEO (폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드) 트리블록공중합체이다. 이처럼 소수성 블록에 해당되는 PPO와 친수성 블록에 해당하는 PEO의 조절을 통해 물성을 제어할 수 있으며, 반도체 패키지의 박리 불량을 감소시킬 수 있다.

상기 트리블록공중합체는 중량평균분자량이 1,100 내지 15,000, 바람직하게는 4,400 내지 15,000일 수 있다. 상기 범위에서 고온 모듈러스를 감소시키는 장점이 있을 수 있다.

상기 트리블록공중합체는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 고유한 물성을 저해하지 않고 접착력을 향상시킬 수 있으며, 반도체 패키지의 박리 불량을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 경화 촉진제, 커플링제, 이형제, 및 착색제를 더 포함할 수 있다.

경화 촉진제

경화 촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다. 상기 경화 촉진제로는, 예를 들면,　3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 이미다졸류, 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. 이미다졸류에는 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.

커플링제

커플링제는 에폭시 수지와 무기 충전제 사이에서 반응하여 계면 강도를 향상시키기 위한 것으로, 예를 들면, 실란 커플링제일 수 있다. 상기 실란 커플링제는 에폭시 수지와 무기 충전제 사이에서 반응하여, 에폭시 수지와 무기 충전제의 계면 강도를 향상시키는 것이면 되고, 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 상기 실란 커플링제의 구체적인 예로는 에폭시실란, 아미노실란, 우레이도실란, 머캅토실란, 및 알킬실란 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 카본블랙, 티탄블랙, 티탄질화물, 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 산화 방지제; 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 제조될 수 있다.

본 발명의 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, 구리 및 팔라듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질로 프리플레이팅된 리드프레임, 또는 유기계 라미네이트 프레임의 반도체 장치를 제조할 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.

(a) 에폭시 수지: 페놀아랄킬형바이페닐형 에폭시 수지(NC-3000, Nippon Kayaku社)

(b) 경화제:

(b1) 자일록형 페놀 수지(KPH-F3065, Kolon 유화社)

(b2) 페놀아랄킬형 페놀 수지(MEH-7851, Meiwa社)

(c) 무기 충전제: 평균 입경 20㎛의 구상 용융 실리카와 평균 입경 0.5㎛의 구상 용융 실리카의 9:1 혼합물

(d1) PEO-PPO-PEO 트리블록공중합체

(d2) PEO

(d3) PPO

(d4) PEO+PPO 블렌드: (d2)와 (d3)의 1:1 혼합물

(d5) PPO-PEO-PPO

(e) 경화 촉진제: 트리페닐포스핀(TPP-K, Hokko Chemical社)

(f) 커플링제: 아미노프로필트리메톡시실란(KBM-573, Shinetsu社)

(g) 착색제: 카본블랙(MA-600B, Mitsubishi Chemical社)

(h) 이형제: 카르나우바왁스

실시예 및 비교예

상기 각 성분들을 하기 표 1 및 2의 조성(단위: 중량%)에 따라 각 성분들을 평량한 후 헨셀 믹서를 이용하여 균일하게 혼합하여 분말 상태의 1차 조성물을 제조하였다. 이후 연속 니이더를 이용하여 90~110℃에서 용융 혼련한 후　냉각 및 분쇄하여 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.

구성성분 (중량%)		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
(a) 에폭시 수지		10.12	10.07	9.81	9.47	6.74	3.34
(b) 경화제	(b1)	1.75	1.74	1.7	1.64	1.17	0.57
(b) 경화제	(b2)	2.62	2.63	2.54	2.45	1.75	0.87
(c) 무기 충전제		84	84	84	84	84	84
(d1) PEO-PPO-PEO		0.05	0.1	0.5	1	5	10
(e) 경화 촉진제		0.36	0.36	0.35	0.34	0.24	0.12
(f) 커플링제		0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
(g) 착색제		0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
(h) 이형제		0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
총계		100	100	100	100	100	100

구성성분 (중량%)		비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6
(a) 에폭시 수지		9.47	6.74	9.47	9.47	6.74	9.47
(b) 경화제	(b1)	1.64	1.17	1.64	1.64	1.17	1.64
(b) 경화제	(b2)	2.45	1.75	2.45	2.45	1.75	2.45
(c) 무기 충전제		84	84	84	84	84	84
(d2) PEO		1	5	-	-	-	-
(d3) PPO		-	-	1	-	-	-
(d4) PEO+PPO 블렌드		-	-	-	1	5	-
(d5) PPO-PEO-PPO		-	-	-	-	-	1
(e) 경화 촉진제		0.34	0.24	0.34	0.34	0.24	0.34
(f) 커플링제		0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
(g) 착색제		0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
(h) 이형제		0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
총계		100	100	100	100	100	100

상기와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기 물성 평가 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과는 표 3 및 4에 나타내었다.

물성 평가 방법

(1) 유동성(inch, 스파이럴 플로우): 저압 트랜스퍼 몰딩 프레스를 사용하여, EMMI-1-66에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 성형 온도 175℃, 성형 압력 50kgf/cm²에서 에폭시 수지 조성물을 주입하고, 유동장(遊動長)(단위: inch)을 측정하였다. 측정값이 높을수록 유동성이 우수하다.

(2) 접착력(kgf): 금속 소자를 부착 측정용 금형에 맞는 규격으로 준비하고, 준비된 소자에 상기 실시예와 비교예에서 제조된 수지 조성물을 금형 온도 180℃, 이송 압력 50kgf/cm², 이송 속도 0.5-1cm/s, 이송 시간 24초, 경화 시간 145초의 조건으로 성형하여 경화 시편을 얻었다. 얻은 시편을 175℃의 오븐에 넣어 5시간 동안 후경화(PMC: post molding cure)시켰다. 이때 금속 소자에 닿는 에폭시 수지 조성물의 면적은 40±1㎟이고, 접착력 측정은 각 측정 공정 당 12개의 시편에 대하여 UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여 측정한 후 평균값으로 계산하였다. 구리 및 니켈 금속에 대해 각각 측정하였다.

(3) 25℃ 모듈러스(GPa): 에폭시 수지 조성물에 대하여 트랜스퍼 성형기를 사용하여 금형 온도 175℃±5℃, 주입 압력 650psi±200psi, 경화시간 120초 조건에서 경화시켜 시편(20mm×13mm×1.6mm)을 성형하였다. 상기 시편을 175℃±5℃ 열풍 건조기에서 2시간 동안 후경화시킨 후 동적점탄성분석기(Dynamic Mechanical Analyzer, DMA)로 Q8000(TA사)를 이용하여 모듈러스를 측정하였다. 모듈러스 측정 시, 승온 속도는 5℃/분으로, -10℃에서 300℃까지 승온시켰으며, 25℃에서의 값을 모듈러스로 구하였다.

(4) 260℃ 모듈러스(MPa): 에폭시 수지 조성물에 대하여 트랜스퍼 성형기를 사용하여 금형 온도 175℃±5℃, 주입 압력 650psi±200psi, 경화시간 120초 조건에서 경화시켜 시편(20mm×13mm×1.6mm)을 성형하였다. 상기 시편을 175℃±5℃ 열풍 건조기에서 2시간 동안 후경화시킨 후 동적점탄성분석기(Dynamic Mechanical Analyzer, DMA)로 Q8000(TA사)를 이용하여 모듈러스를 측정하였다. 모듈러스 측정 시, 승온 속도는 5℃/분으로, -10℃에서 300℃까지 승온시켰으며, 260℃에서의 값을 모듈러스(storage modulus)로 구하였다.

(5) 신뢰성: 구리 금속 소자를 포함하는 가로 24mm, 세로 24mm, 두께 1mm인 eTQFP(exposed Thin Quad Flat Package) 패키지를 125℃에서 24시간 동안 건조시킨 후 5 사이클(1 사이클은 패키지를 -65℃에서 10분, 25℃에서 10분, 150℃에서 10분씩 방치하는 것을 나타냄)의 열충격 시험을 수행하였다. 이후 패키지를 85℃, 60% 상대 습도 조건 하에서 168시간 동안 방치시킨 후 260℃에서 30초 동안 IR 리플로우를 1회 통과시키는 것을 3회 반복하는 프리컨디션 조건 이후에 패키지의 외관 크랙 발생 유무를 광학 현미경으로 관찰하였다. 이후 비파괴 검사인 C-SAM(Scanning Acoustic Microscopy)을 이용하여 에폭시 수지 조성물과 리드프레임 간의 박리 발생 유무를 평가하였다. 총 시험한 반도체 수는 12개이었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
유동성 (inch)	75	73	74	74	68	45
25℃ 모듈러스	14GPa	14GPa	14GPa	14GPa	12GPa	11GPa
260℃ 모듈러스	270MPa	210MPa	190MPa	160MPa	180MPa	150MPa

	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6
유동성 (inch)	75	73	74	74	68	45
25℃ 모듈러스	13GPa	11GPa	12GPa	12GPa	12GPa	11GPa
260℃ 모듈러스	450MPa	420MPa	500MPa	420MPa	380MPa	500MPa

표 3 및 4 에서와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 고온 모듈러스가 우수한 반면, 비교예 1 내지 6은 고온 모듈러스를 낮추기 어려운 것을 알 수 있다.

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; 무기 충전제; 및 ABA 트리블록공중합체(단, A는 친수성 블록, B는 소수성 블록임)을 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 트리블록공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1-3의 알킬기, a는 10~40 이며, b는 10~40 이다.
제2항에 있어서, 상기 a 와 b 간 몰비는 1:9 ~8:2 인 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 트리블록공중합체는 PEO-PPO-PEO 트리블록공중합체인 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제4항에 있어서, 상기 트리블록공중합체는 중량평균분자량이 1,100 내지 15,000 인 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 트리블록공중합체는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 내지 3 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 10 중량%,
상기 무기 충전제 70 중량% 내지 95 중량%,
상기 ABA 트리블록공중합체 0.01 중량% 내지 3중량%를 포함하는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치.