KR20210115595A - 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

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KR20210115595A
KR20210115595A KR1020200031578A KR20200031578A KR20210115595A KR 20210115595 A KR20210115595 A KR 20210115595A KR 1020200031578 A KR1020200031578 A KR 1020200031578A KR 20200031578 A KR20200031578 A KR 20200031578A KR 20210115595 A KR20210115595 A KR 20210115595A
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Abstract

본 발명은 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 봉지된 반도체 소자에 관한 것이다.

Description

에폭시 수지 조성물{Epoxy resin compositions}
본 발명은 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 봉지된 반도체 소자에 관한 것이다.
집적회로(IC), 대용량 집적회로(LSI), 트랜지스터, 다이오드 등의 반도체 소자를 밀봉하여 반도체 장치의 특성 및 신뢰성을 향상시키는 물질로서 에폭시 수지 조성물이 널리 사용되고 있다. 이러한 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지 및 경화제를 포함하고, 또한 일반적으로 경화 반응을 촉진시키는 경화 촉매를 포함한다. 상기 경화 촉매로는 통상 이미다졸계 촉매, 아민계 촉매, 포스핀계 촉매가 사용되어 왔다.
최근 전자 기기의 소형화, 경량화, 고성능화 추세에 따라 반도체의 고집적화가 가속화되면서, 반도체 소자의 밀봉에 사용되는 재료의 성능 개선을 위한 연구가 다방면으로 지속되고 있다. 일례로, 미국특허 제9890307호에는 포스포늄계 촉매를 포함하는 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 상기 포스포늄계 촉매는 6가 실리케이트 구조의 화합물로서, 촉매 활성이 높아 효율이 좋은 반면, 잠재성이 열세하여 이를 포함하는 에폭시 수지 조성물의 상온 저장성에 문제가 있다. 따라서, 에폭시 수지 조성물을 저온(약 -5 ℃)하에 저장 및 운반하여야 하므로, 취급 및 비용 측면에서 불리하다.
본 발명은 우수한 경화성 및 상온 저장성을 발휘하는 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다.
본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉매 및 충진제를 포함하고, 상기 경화 촉매는 하기 화학식 1로 표시되는 포스포늄 실리케이트 화합물을 포함하는 에폭시 수지 조성물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure pat00001
상기 식에서,
Ar1은 니트로기 또는 카르보닐기로 치환된 방향환 또는 복소환을 가지는 유기기이고,
R1은 치환 또는 비치환의 방향환, 복소환 또는 지방족기를 가지는 유기기이고,
R3, R4, R5 및 R6은 각각, 수소원자, 메틸기, 메톡시기 및 수산기로부터 선택되는 1종을 나타내고, 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 우수한 경화성 및 상온 저장성을 발휘할 수 있다. 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물을 적용하여 봉지된 반도체 소자는 높은 신뢰성을 확보할 수 있으며, 특히 고집적화 반도체에 적용 가능하다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
<에폭시 수지 조성물>
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉매 및 충진제를 포함하고, 상기 경화 촉매는 포스포늄 실리케이트 화합물을 포함한다. 또한, 필요에 따라, 커플링제, 착색제, 이형제, 개질제, 난연제, 저응력화제 등의 당 분야에서 통상적으로 사용되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이하, 상기 에폭시 수지 조성물의 조성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
에폭시 수지
본 발명에서 에폭시 수지는 주 수지로서 사용되고, 경화제와 반응하여 경화된 후 삼차원 망상 구조를 가짐으로써 피착체에 강하고 견고하게 접착하는 성질과 내열성을 부여한다.
상기 에폭시 수지로는 당 분야에 통상적으로 사용되는 에폭시 수지를 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 에폭시 수지의 비제한적인 예로는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 S 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 페놀 공축 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 크레졸 공축 노볼락형 에폭시 수지, 방향족 탄화수소 포름알데히드 수지 변형 페놀 수지형 에폭시 수지, 트리페닐 메탄형 에폭시 수지, 테트라페닐 에탄형 에폭시 수지, 디사이클로펜타디엔형 에폭시 수지, 디사이클로펜타디엔 페놀 부가반응형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 다관능성 페놀 수지, 나프톨 아랄킬형 에폭시 수지 등이 있고, 이들 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 에폭시 수지는 분자 구조 내에 2개 이상의 에폭시기를 포함하는 것일 수 있으며, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 디사이클로펜타디엔형 에폭시 수지 및 비페닐형 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 에폭시 수지의 분자 구조 내의 에폭시기의 수가 전술한 범위를 만족하는 경우 에폭시 수지 및 경화제 간의 경화성이 향상될 수 있으며, 내열성을 개선시킬 수 있다.
상기 에폭시 수지는 에폭시 당량(EEW)이 150 내지 300 g/eq이고, 점도(150 ℃ 기준)가 0.01 내지 5 poise이고, 연화점이 50 내지 130 ℃일 수 있다. 이러한 에폭시 수지는 상대적으로 낮은 점도 특성을 가지므로, 고함량의 충진제가 포함되더라도 흐름성을 확보할 수 있으며, 혼련이 용이하다.
상기 에폭시 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 에폭시 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 2 내지 20 중량%, 예를 들어 6 내지 10 중량%일 수 있다. 에폭시 수지의 함량이 2 중량% 미만인 경우 접착성, 흐름성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우 흡습량 증가로 반도체의 신뢰성이 불량해지고, 충진제 함량의 상대적 감소로 인해 강도가 저하될 수 있다.
경화제
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 경화제를 포함한다. 경화제는 상기 에폭시 수지와 반응하여 조성물의 경화를 진행시키는 역할을 한다.
상기 경화제로는 에폭시 수지와 경화 반응을 하는 당 분야에 공지된 통상적인 경화제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 상기 경화제는 분자 구조 내에 2개 이상의 페놀성 수산기를 갖는 페놀계 화합물일 수 있다. 일례로 상기 경화제는 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 페놀 아랄킬 수지 및 다관능 페놀 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 경화제의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 에폭시 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%, 예를 들어 2 내지 7 중량%일 수 있다. 경화제의 함량이 1 중량% 미만인 경우 경화성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우 흡습량 증가로 반도체의 신뢰성이 불량해지고 강도가 저하될 수 있다.
상기 에폭시 수지 및 경화제의 배합비는 특별히 한정되지 않으나, 에폭시 수지의 에폭시기 및 경화제의 페놀성 수산기의 당량비가 1 : 0.3 내지 2, 예를 들어 1 : 0.6 내지 1.3으로 배합되는 것일 수 있다. 에폭시기 1 당량에 대한 페놀성 수산기의 당량비가 0.3 미만인 경우 에폭시 수지 조성물의 경화 속도가 저하될 수 있으며, 2를 초과하는 경우 최종 경화 후의 경화물의 강도가 저하될 수 있다. 또한 상기 범위를 벗어나는 경우 미반응된 에폭시기 또는 페놀성 수산기로 인해 고온에서 에폭시 수지 조성물의 열분해 현상이 발생할 수 있다.
충진제
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 충진제를 포함한다. 상기 충진제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성(예컨대, 강도)을 향상시키고, 흡습량을 낮추는 역할을 한다.
상기 충진제로는 예를 들어 실리카, 실리카 나이트라이드, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 등의 무기 충진제를 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 충진제의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 각상 및 구상 형태의 충진제를 모두 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 충진제의 비제한적인 예로는 천연 실리카, 합성 실리카, 용융 실리카 등이 있으며, 예를 들어 구상 실리카 입자를 사용할 수 있다. 상기 충진제의 입경은 250 ㎛ 이하일 수 있으며, 충진제의 입경이 전술한 범위를 만족하는 경우 금형에서의 충진성을 향상시킬 수 있다.
상기 충진제의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 에폭시 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 70 내지 91 중량%, 예를 들어 75 내지 89 중량%일 수 있다. 충진제의 함량이 70 중량% 미만인 경우 경화물의 흡습량이 증가하여, 반도체 장치의 신뢰성을 저하시킬 수 있으며, 91 중량%를 초과하는 경우 유동성이 저하되어 성형성이 불량해질 수 있다.
경화 촉매
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 경화 촉매를 포함한다. 경화 촉매는 경화반응 촉진과 더불어 고온 신뢰성 및 연속 작업성의 주기를 향상시키는 역할을 한다.
본 발명에서, 경화 촉매는 하기 화학식 1로 표시되는 포스포늄 실리케이트 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure pat00002
상기 식에서,
Ar1은 니트로기 또는 카르보닐기로 치환된 방향환 또는 복소환을 가지는 유기기이고,
R1은 치환 또는 비치환의 방향환, 복소환 또는 지방족기를 가지는 유기기이고,
R3, R4, R5 및 R6은 각각, 수소원자, 메틸기, 메톡시기 및 수산기로부터 선택되는 1종을 나타내고, 서로 동일하거나 상이하다.
일례로, Ar1은 니트로기 또는 카르보닐기로 치환된 페닐기 또는 나프틸기일 수 있다.
일례로, R1은 치환 또는 비치환의 비닐기, 페닐기, 나프틸기 또는 글리시딜옥시 프로필기일 수 있고, 상기 치환기는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기 등의 지방족 알킬기, 페닐기 등의 방향족기, 메톡시기 및 에톡시기 등의 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 수산기, 할로겐기 등일 수 있다.
일례로, R3, R4, R5 및 R6은 수소일 수 있다.
상기 포스포늄 실리케이트 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-4로 표시되는 화합물일 수 있다.
<화학식 1-1>
Figure pat00003
<화학식 1-2>
Figure pat00004
<화학식 1-3>
Figure pat00005
<화학식 1-4>
Figure pat00006
상기 화학식 1-1 내지 1-4에서, R3, R4, R5 및 R6은 각각, 수소원자, 메틸기, 메톡시기 및 수산기로부터 선택되는 1종을 나타내고, 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 포스포늄 실리케이트 화합물은 에폭시 수지 및 경화제를 포함하는 에폭시 수지 조성물에 경화 촉매로 사용될 수 있다. 본 발명의 포스포늄 실리케이트 화합물은 경화 온도에서 양이온과 음이온으로 분리되고, 양이온 부분이 경화 촉매로 작용한다. 본 발명의 포스포늄 실리케이트 화합물은 니트로기 또는 카르보닐기로 치환된 방향환 또는 복소환을 가지는 유기기(Ar1)를 포함하는 구조를 가져 이온 결합성이 우수하다. 그 결과, 본 발명에 따른 포스포늄 실리케이트 화합물을 촉매로 사용할 경우, 에폭시 수지 조성물에 우수한 경화성과 상온 저장 안정성을 부여할 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 상기 포스포늄 실리케이트 화합물 외에 경화 반응을 촉진하는 통상의 촉매를 추가로 더 포함할 수 있다. 일례로, 아민계 화합물 및 인계 화합물을 사용할 수 있다. 아민계 화합물로는 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디에틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀, 2-2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디아미노메틸)페놀, 트리-2-에틸헥실 애씨드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 인계 화합물로는 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄 브로마이드, 부틸트리페닐포스포늄 브로마이드, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀 트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 경화 촉매의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 에폭시 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량%, 예를 들어 0.1 내지 3 중량%일 수 있다. 경화 촉매의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우 겔화 시간(gelation time)의 증가로 작업성이 저하될 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우 겔화 시간이 과도하게 단축되어 성형성이 저하될 수 있다.
첨가제
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 그 목적을 벗어나지 않는 범위에서 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 첨가제들을 추가적으로 포함할 수 있다. 사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예를 들면, 커플링제, 착색제, 이형제, 개질제, 난연제, 저응력화제 또는 이들의 2종 이상 혼합물 등이 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 높은 충진제 함량으로 인해 그 자체로도 우수한 난연성을 나타낼 수 있지만, 난연성을 보다 향상시키기 위하여 난연제를 더 포함할 수도 있다. 난연제로는 금속 수산화물; 인 및 질소 함유 유기화합물(예컨대, 레조르시놀 디포스페이트, 포스페이트, 페녹시포스파젠, 멜라민 시아누레이트 및 페놀 멜라민 수지) 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 유기물과 무기물의 안정적인 분산을 위하여, 에폭시실란계, 아미노실란계, 메르캅토실란계, 아크릴실란계, 비닐실란계 등의 커플링제를 더 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 카본블랙, 벵갈라 등의 착색제, 하이드로탈사이트계의 이온포착제, 장쇄지방산, 장쇄지방산의 금속염, 파라핀 왁스, 카르나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 이형제, 개질제 및 변성 실리콘 수지, 변성 폴리부타디엔 등의 저응력화제 중 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 당 기술분야에 공지된 함량 범위 내에서 첨가될 수 있으며, 일례로 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 0.05 내지 5 중량% 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 당해 분야에 알려진 통상적인 방법, 예를 들어 반바리 믹서, 니더, 롤, 단축 또는 이축의 압출기 및 코니더 등을 이용하는 용융 혼련 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같은 각 성분들을 균일하게 섞은 후, 용융 혼합기(heat kneader)를 이용하여 80 내지 130 ℃의 온도에서 용융 혼합하고, 상온으로 냉각시킨 다음, 분말 상태로 분쇄한 후, 블렌딩함으로써 에폭시 수지 조성물을 수득할 수 있다.
<반도체 소자>
본 발명은 전술한 에폭시 수지 조성물을 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다.
상기 반도체 소자는 트랜지스터, 다이오드, 마이크로프로세서, 반도체 메모리, 전력 반도체 등일 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 봉지하는 방법은 당해 분야에서 통상적인 방법, 예컨대 트랜스퍼 몰드, 컴프레션 몰드, 인젝션 몰드 등의 성형 방법에 따라 수행될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]
냉각관 및 교반 장치가 부착된 분리형 플라스크에 니트로 카테콜 5.37g, 메탄올 34.58g 및 페닐트리메톡시실란(PTMS) 2.74g을 사입한 후, 균일하게 혼합될 때까지 상온에서 교반하였다. 이후 KOH 0.85g을 11.00g의 에탄올에 녹인 용액을 가한 후 60분간 유지하였다. 그 후 감압 필터하여 고상의 1차 수득물을 획득하였다. 1차 수득물 5.60g과 TPP-Br 5.48g을 아세토니트릴 25.44g에 넣고 상온에서 1시간 유지한 후 감압필터하여 생성물 중 용제를 증발시켰다. 이후 고상의 생성물을 THF 25.4g에 재용해한 후, 감압필터 및 증발과정을 거쳐 순도 99%의 촉매를 수득하였다.
[제조예 2]
냉각관 및 교반 장치가 부착된 분리형 플라스크에 니트로 카테콜 8.59g, 메탄올 48.30g, 페닐트리메톡시실란(PTMS) 2.74g, KOH 1.16g을 15.00g의 메탄올에 녹인 용액 및 TPP-Br 7.54g을 아세토니트릴 35.00g에 녹인 용액을 투입한 후, 균일하게 혼합될 때까지 50℃에서 교반하였다. 그 후 70℃로 6시간 유지한 후 상온으로 냉각하였다. 이후 탈이온수로 3회, n-부틸알코올(n-butyl alcohol)로 1회, 헥산으로 1회 정제한 후, 6시간 동안 진공 건조하여 순도 99%의 촉매를 수득하였다.
[비교 제조예 1-3]
하기 표 1의 조성을 따른 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 비교 제조예 1-3의 촉매를 제조하였다.
Figure pat00007
[실시예 1-6]
하기 표 2에 기재된 조성에 따라 각 성분을 배합한 후, 용융혼련기(Kneader)를 이용하여 100 내지 130 ℃의 온도에서 용융 혼합하여 상온으로 냉각시키고 분말 상태로 분쇄한 후 블렌딩 공정을 거쳐 실시예 1-6의 에폭시 수지 조성물을 수득하였다(단위: 중량%).
[비교예 1-7]
하기 표 3에 기재된 조성에 따른 것을 제외하고는, 실시예와 동일한 방법으로 비교예 1-7의 에폭시 수지 조성물을 수득하였다(단위: 중량%).
Figure pat00008
Figure pat00009
에폭시 수지: 비페닐형 에폭시 수지(재팬에폭시레진㈜ YX-4000HK)
경화제: 페놀 수지(MEH-7800SS)
충진제: 무기 충진제 (평균입경 20 ㎛의 구상 용융 실리카)
경화 촉매 1: 제조예 1의 촉매
경화 촉매 2: 제조예 2의 촉매
경화 촉매 3: 비교제조예 1의 촉매
경화 촉매 4: 비교제조예 2의 촉매
경화 촉매 5: 비교제조예 3의 촉매
경화 촉매 6: 포스포늄 실리케이트(6가) 촉매
경화 촉매 7: 테트라페닐포스포늄 브로마이드 (TPP-Br)
첨가제 1: N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (Momentive, Y-9669)
첨가제 2: 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical, KBM-803)
첨가제 3: 이형제 (카르나바우왁스, C-WAX)
[실험예 - 물성 평가]
실시예 1-6 및 비교예 1-7에서 각각 제조된 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 이의 결과를 하기 표 4-5에 나타내었다.
스파이럴 플로우(spiral flow)
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물을 스파이럴 플로우 몰드를 이용하여 가열이송성형기(압력 70 kg/㎠, 온도 175 ℃ 경화 시간 120초)에서 몰딩한 후 제조물의 흐름성을 측정하였다.
겔 타임(gelation time)
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물 소량을 겔 타이머에 넓고 고르게 펴, 조성물의 겔화 소요시간을 측정하였다.
경화도
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물을 TQFP 패키지 금형이 장착된 Multi plunger 성형기를 이용하여 금형 온도 175 ℃, 경화 시간 2분의 조건에서 성형 한 후, Shore-D(경도계)로 경화도를 측정하였다. 측정값이 높을수록 경화도가 우수하다.
유리전이온도
TMA(Thermomechanical Analyser)를 이용하여 각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물의 유리전이온도를 측정하였다. 25 ℃부터 분당 10 ℃씩 온도를 상승시켜 300 ℃까지 측정하는 조건으로 설정하였다.
선팽창계수(α1/α2)
TMA(Thermomechanical Analyser)를 이용하여 각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물의 선팽창계수를 측정하였다.
흡습률
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물을 금형 온도 175 ℃, 경화 시간 120 초의 조건에서 성형하여, 직경 30 mm, 두께 2.0 mm의 디스크 형태의 경화 시편을 얻었다. 얻은 시편을 175 ℃의 오븐에 넣어 4시간 동안 후경화(PMC: Post molding cure)시킨 직후 85% 상대 습도 조건 하에서 168 시간 동안 방치시킨 후, 흡습에 따른 무게 변화를 측정하여 하기 식에 의해 흡습율을 계산하였다.
흡습율=(흡습 후 시편의 무게-흡습 전 시편의 무게)/흡습 전 시편의 무게X100
상온저장성
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물을 25%/50RH%로 설정된 항온항습기에 1주간 보존 후, 유동성 측정(스파이럴플로우)과 같은 방법으로 유동성을 측정하고, 제조 직후의 유동성에 대한 백분율(%)로 계산하였다. 백분율 수치가 클수록 상온저장성이 양호한 것을 나타낸다.
경화 수축률
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물을 금형 온도 175 ℃, 경화 시간 120초의 조건에서 성형하여 가로 125 mm, 세로 12.5 mm, 두께 6 mm의 시편을 얻었다. 상기 시편을 175 ℃의 오븐에 넣어 4시간 동안 후경화 시킨 후, 버니어 캘리퍼스(Vernier Calipers)를 이용하여 수축된 시편의 길이를 측정하였다.
신뢰성(박리)
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물로 QFN 10x10 반도체 패키지를 몰딩하고, PMC 4시간 후 항온항습기를 통해 85℃/85%RH 중에 168시간 흡습시켰다. 이후 260℃ × 3회 리플로우를 진행한 후, 반도체 소자와 에폭시 수지 조성물의 경화체와의 경계면에 발생한 박리 갯수를 카운트하였다. 경계면 박리는 초음파 현미경을 이용하여 측정하였다.
Figure pat00010
Figure pat00011
상기 표 4 및 표 5의 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예 1-6의 에폭시 수지 조성물은 비교예 1-7의 에폭시 수지 조성물에 비해 전반적으로 물성이 우수함을 확인할 수 있었다. 특히 실시예 1-6의 에폭시 수지 조성물은 우수한 상온 저장성 및 신뢰성을 나타냄을 알 수 있었다. 반면, 비교예 1-3, 6, 7은 본 발명의 구조(화학식 1)에 해당되지 않는 포스포늄 실리케이트 화합물을 촉매로 사용한 예이고, 비교예 4는 포스포늄 실리케이트(6가) 촉매를 사용한 예이고, 비교예 5는 테트라페닐포스포늄 브로마이드를 촉매로 사용한 예로서, 모두 열세한 상온 저장성을 나타내었다. 특히, 비교예 6, 7의 에폭시 수지 조성물의 경우, 실시예의 에폭시 수지 조성물과 비교할 때 현저히 열세한 신뢰성을 나타내었다.

Claims (4)

  1. 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉매 및 충진제를 포함하고,
    상기 경화 촉매는 하기 화학식 1로 표시되는 포스포늄 실리케이트 화합물을 포함하는 에폭시 수지 조성물:
    <화학식 1>
    Figure pat00012

    상기 식에서,
    Ar1은 니트로기 또는 카르보닐기로 치환된 방향환 또는 복소환을 가지는 유기기이고,
    R1은 치환 또는 비치환의 방향환, 복소환 또는 지방족기를 가지는 유기기이고,
    R3, R4, R5 및 R6은 각각, 수소원자, 메틸기, 메톡시기 및 수산기로부터 선택되는 1종을 나타내고, 서로 동일하거나 상이함.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포스포늄 실리케이트 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 로 표시되는 에폭시 수지 조성물:
    <화학식 1-1>
    Figure pat00013

    <화학식 1-2>
    Figure pat00014

    <화학식 1-3>
    Figure pat00015

    <화학식 1-4>
    Figure pat00016

    상기 화학식 1-1 내지 1-4에서,
    R3, R4, R5 및 R6은 각각, 수소원자, 메틸기, 메톡시기 및 수산기로부터 선택되는 1종을 나타내고, 서로 동일하거나 상이함.
  3. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대하여, 2 내지 20 중량%의 에폭시 수지, 1 내지 20 중량%의 경화제, 0.05 내지 5 중량%의 경화 촉매 및 70 내지 91 중량%의 충진제를 포함하는 에폭시 수지 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 에폭시 수지 조성물을 이용하여 봉지된 반도체 소자.
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