KR20190081995A - 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자 - Google Patents

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자 Download PDF

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Abstract

에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제 및 무기 충전제를 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물이고, 상기 경화제는 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지를 포함하고, 상기 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용해 밀봉된 반도체 소자에 관한 것이다.

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자{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 소자에 관한 것이다.
최근 반도체 소자의 집적도는 향상되고 있다. 이와 같이 적층화 및 고밀도화 반도체 소자를 소형 및 박형의 패키지에 밀봉한 반도체 장치에서는 반도체 동작 시 발생하는 열로 인한　패키지 오동작 및 패키지 크랙 발생 등의 고장 발생의 빈도가 매우 높아지게 된다.
현재 열 방출에 대한　해결책으로서는 밀봉용 에폭시 수지 성형 시 열 방출을 돕기 위한 금속 재료 등의 방열 재료를 사용하여 방열판에 의해 발생열을 방열시키고 있다. 그러나, 방열판은 FBGA, QFP 등의 일부 패키지에서만 사용이 가능하고,　조립 시 공정 추가로 인한 생산성 저하와 방열판의 고 비용으로 인한 비용 증가 문제가 있다. 따라서, 고 열전도도에 의한 고 방열성 밀봉용 에폭시 수지 성형　재료의 필요성이　강하게 대두되었다. 일부 반도체 패키지에서는 구상 산화알루미늄(알루미나)을 사용하고 있다.
알루미나는 25W/m.K 내지 30W/m.K의 열전도율을 가지지만, 밀봉형 반도체 장치에 사용되는 수지는 열전도율이 0.2W/m.K로 매우 나빠 열전도도를 향상시키는 데에 한계가 있었다. 또한, 열전도율이 높은 그라파이트는 절연 성능이 좋지 않으며, 절연 성능이 비교적 양호한 질화알루미늄, 질화붕소, 탄화규소 충진제는 충진제의 흐름성이 좋지 않아서 충진율을 높이지 못하였다. 최근에는 수지의 열전도도 향상을 추진하는 사례가 많지만, 절연 및 열경화성 압축 수지 밀봉형 반도체 재료의 상용화는 아직 이루어지지 않은 상태이다.
본 발명의 목적은 조성물의 열전도도를 높여 반도체 패키지의 방열성을 높임으로써 열에 의한 반도체 패키지의 오작동과 불량 발생을 억제할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 조성물로 밀봉된 반도체 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제 및 무기 충전제를 포함하고, 상기 경화제는 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지를 포함하고, 상기 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함된다.
본 발명은 본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 소자를 제공한다.
본 발명은 조성물의 열전도도를 높여 반도체 패키지의 방열성을 높임으로써 열에 의한 반도체 패키지의 오작동과 불량 발생을 억제할 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하였다.
본 발명은 상기와 같은 조성물로 밀봉된 반도체 소자를 제공하였다.
반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 높은 열전도성을 부여하려면 무기 충전제로 산화알루미늄, 질화알루미늄, 질화붕소 등의 무기 충전제를 사용하는 방법이 있다. 그러나, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 포함되는 수지는 일반적으로 열전도도가 약 0.2W/m.K로 매우 낮아 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 열전도도를 높이는 데에는 한계가 있었다. 이에, 본 발명자들은 경화제로서 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지를 조성물 중 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함함으로써 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 열전도도를 높여 반도체 패키지의 방열성을 향상시킴으로써 열에 의한 반도체 패키지의 오작동과 불량 발생을 억제할 수 있음을 발명하고 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 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.
일 구체예에서, 페놀아랄킬형 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다:
<화학식 1>
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서, n의 평균값은 1 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 선 반응을 시켜 만든　부가 화합물 형태로 사용할 수도 있다.
에폭시 수지는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.5 중량% 내지 20 중량%, 예를 들면 3 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 경화성이 저하되지 않을 수 있다.
경화제
경화제로서 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지를 에폭시 수지 조성물 중 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함한다. 상기 함량 범위에서, 에폭시 수지 조성물의 유동성을 좋게 하여 상용성을 높이고, 열전도도를 높여 반도체 패키지의 방열성을 높여서 열에 의한 반도체 패키지의 오작동, 불량 발생을 억제할 수 있다. 바람직하게는, 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지를 에폭시 수지 조성물 중 1 중량% 내지 4.5 중량%로 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 열전도도 6W/m.K 이상, 바람직하게는 6W/m.K 내지 10W/m.K를 확보할 수 있다.
일 구체예에서, 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 하기 화학식 2 또는 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다:
<화학식 2>
Figure pat00002
(상기 화학식 2에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알킬기 또는 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알콕시기이고,
Y는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌기, 탄소 수 6 내지 탄소 수 20의 아릴렌기 또는 하기 화학식 3이고,
<화학식 3>
Figure pat00003
(상기 화학식 3에서, *은 연결 부위이고, R9, R10은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알킬기 또는 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알콕시기이고, a, b는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, Ar은 하기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되고,
<화학식 4>
Figure pat00004
<화학식 5>
Figure pat00005
(상기 화학식 4, 화학식 5에서, *은 연결 부위이고, Q1, Q2, Q3은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알킬기, 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알콕시기, 또는 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 할로알킬기이고, o, p는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다)
m, n은 1 내지 10,000의 정수이다).
<화학식 6>
Figure pat00006
(상기 화학식 6에서, R1, R2, R3은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알킬기 또는 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알콕시기이고, a는 0 내지 5의 정수이고, b, c는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, n은 1 내지 3,000의 정수)
바람직하게는, 상기 화학식 2에서 m, n은 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수일 수 있다.
일 구체예에서, 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 하기 화학식 7로 표시될 수 있다:
<화학식 7>
Figure pat00007
(상기 화학식 7에서, Y, m, n은 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다).
일 구체예에서, 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 하기 화학식 8로 표시될 수 있다:
<화학식 8>
Figure pat00008
(상기 화학식 8에서, n은 1 내지 3,000의 정수).
변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 중량평균분자량이 5,000 내지 100,000이 될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 유동성, 상용성이 저하되지 않을 수 있다.
변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 합성하거나 상업적으로 판매되는 제품을 사용할 수 있다.
변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 경화제 중 10 중량% 내지 100 중량%, 바람직하게는 25 중량% 내지 100 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 열전도도를 향상시킬 수 있고, 조성물의 유동성과 상용성을 좋게 하며, 조성물의 경화성이 저하되는 것을 막을 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지 이외에 당업자에게 알려진 통상의 경화제를 더 포함할 수 있다. 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, 자일록형 페놀 수지 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
일 구체예에서, 페놀아랄킬형 페놀 수지는 하기 화학식 9로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다:
<화학식 9>
Figure pat00009
(상기 화학식 9에서, n의 평균값은 1 내지 7이다).
일 구체예에서, 자일록형 페놀 수지는 하기 화학식 10으로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다:
<화학식 10>
Figure pat00010
(상기 화학식 10에서, 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 선 반응을 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.
무기 충전제
무기 충전제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성 및 저 응력화를 향상시키기 위한 것이다. 무기 충전제로는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 사용되는 일반적인 무기 충전제들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 무기 충전제는 용융 실리카, 결정성 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나(산화알루미늄), 마그네시아, 클레이(clay), 탈크(talc), 규산칼슘, 산화티탄, 산화안티몬, 질화알루미늄, 질화붕소, 유리 섬유 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 바람직하게는, 열전도도를 확보하기 위해 무기 충전제로 알루미나 단독을 사용하거나, 알루미나에 용융 실리카 및 결정성 실리카 중 1종 이상을 더 포함하는 혼합물을 사용하거나, 또는 알루미나에 질화알루미늄 및 질화붕소 중 1종 이상을 더 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
무기 충전제의 형상은 제한되지 않으나, 구상 무기 충전제는 유동성을 개선할 수 있다. 무기 충전제의 평균 입경(D50)은 1㎛ 내지 30㎛가 바람직하고, 상기 범위에서 유동성이 좋고 열전도도가 좋을 수 있다. 알루미나는 필요에 따라 미리 커플링제, 에폭시 수지 또는 경화제로 피복될 수도 있다.
무기 충전제의 사용량은 성형성, 저응력성, 및 고온 강도 등의 요구 물성에 따라 다르다. 구체예에서 무기 충전제는 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, 유기금속 화합물, 유기인 화합물, 이미다졸 화합물, 및 붕소 화합물 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 금속 화합물의 구체적인 예로는 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트　등이 있다. 유기인 화합물에는 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. 붕소 화합물의 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 선 반응하여 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.
반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 커플링제, 이형제, 착색제, 응력 완화제 중 하나 이상을 더 포함할 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.
응력 완화제
응력 완화제는 실리콘 오일 등의 실리콘계 화합물을 포함할 수 있다.
응력 완화제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.01 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 3 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 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.
반도체 소자 밀봉용 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 조성물은 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 소자는 본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉될 수 있다. 본 발명에 따른 반도체 장치는 본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 소자를 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.
(A) 에폭시 수지: 페놀아랄킬형 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)
(B3) 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지(SA-90, Sabic社)
(B4) 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지(SA-120, Sabic社)
(C) 경화 촉진제: 트리페닐포스핀(TPP-K, Hokko Chemical社)
(D) 무기 충전제: 알루미나(DAB-05MS, Denka Denki社, 평균 입경(D50): 7.6㎛)
(E) 커플링제
(E1) 메틸트리메톡시실란(SZ-6070, Dow corning社)
(E2) 아미노프로필트리메톡시실란(KBM-573, Shinetsu社)
(F) 착색제: 카본블랙(MA-600B, Mitsubishi Chemical社)
실시예 및 비교예
상기 각 성분들을 하기 표 1의 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.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3
(A) 5.6 5.6 5.6 5.6 5.6 5.6 5.6 5.6 4.1
(B) (B1) 2 0 2 0 3 0 4 0 0
(B2) 0 2 0 2 0 0 0 4 0
(B3) 2 2 0 0 1 4 0 0 5.5
(B4) 0 0 2 2 0 0 0 0 0
(C) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
(D) 89 89 89 89 89 89 89 89 89
(E) (E1) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
(E2) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
(F) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
총합 100 100 100 100 100 100 100 100 100
상기와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 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, 성형 온도 175℃, 성형 압력 70kgf/cm2에서 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 1 2 3
유동성 68 62 61 65 66 60 71 78 38
열전도도 7.2 7 7.5 7.1 6.8 7.3 4.2 4 7.6
상기 표 2에서와 같이, 본 발명의 조성물은 유동성이 우수하여 상용성이 높고, 열전도도가 높아서 반도체 패키지의 방열 특성을 높여 열에 의한 반도체 패키지의 불량 발생과 오작동을 억제할 수 있다.
반면에, 본 발명의 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지를 포함하지 않는 비교예 1과 비교예 2는 열전도도가 높지 않았으며, 본 발명의 변성 폴리페닐렌 옥사이드를 5 중량% 초과로 포함하는 비교예 3은 유동성이 좋지 않았다.
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 (9)

  1. 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제 및 무기 충전제를 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물이고, 상기 경화제는 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지를 포함하고, 상기 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물:
    <화학식 2>
    Figure pat00011

    (상기 화학식 2에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알킬기 또는 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알콕시기이고,
    Y는 탄소 수 1 내지 10의 알킬렌기, 탄소 수 6 내지 탄소 수 20의 아릴렌기 또는 하기 화학식 3이고,
    <화학식 3>
    Figure pat00012

    (상기 화학식 3에서, *은 연결 부위이고, R9, R10은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알킬기 또는 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알콕시기이고, a, b는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, Ar은 하기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되고,
    <화학식 4>
    Figure pat00013

    <화학식 5>
    Figure pat00014

    (상기 화학식 4, 화학식 5에서, *은 연결 부위이고, Q1, Q2, Q3은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알킬기, 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알콕시기, 또는 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 할로알킬기이고, o, p는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다)
    m, n은 1 내지 10,000의 정수이다).
  3. 제2항에 있어서, 상기 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지는 하기 화학식 7로 표시되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물:
    <화학식 7>
    Figure pat00015

    (상기 화학식 7에서, Y, m, n은 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다).
  4. 제1항에 있어서, 상기 변성 폴리페닐렌옥사이드 수지는 하기 화학식 6으로 표시되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물:
    <화학식 6>
    Figure pat00016

    (상기 화학식 6에서, R1, R2, R3은 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알킬기 또는 탄소 수 1 내지 탄소 수 12의 알콕시기이고, a는 0 내지 5의 정수이고, b, c는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, n은 1 내지 3,000의 정수).
  5. 제1항에 있어서, 상기 변성 폴리페닐렌 옥사이드 수지는 상기 경화제 중 10 중량% 내지 100 중량%로 포함되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 무기 충전제는 알루미나를 포함하는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중
    상기 에폭시 수지는 0.5 중량% 내지 20 중량%,
    상기 경화제는 0.1 중량% 내지 13 중량%,
    상기 무기 충전제는 70 중량% 내지 95 중량%,
    상기 경화 촉진제는 0.01 중량% 내지 2 중량%로 포함되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 커플링제, 이형제, 착색제, 산화방지제, 난연제, 응력 완화제 중 하나 이상을 더 포함하는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 소자.

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