KR910003773B1 - 전자부품 봉지용 수지조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자부품 봉지용 수지조성물

본 발명은 전자부품 봉지용 수지조성물에 관하여, 한층더 상세하게로는 합성수지와, 금속 알콕시드의 가수분해에 의해서 얻어지는 하나 혹은 다수의 합성무기금속 산화물로 이루어진 전자부품을 봉지하기 위한 고순도 및 저알파선 수지조성물에 관한 것이다.

보통, 전자부품은 외부환경으로부터 그것을 보호하기 위하여 세라막팩케이지 혹은 합성수지등에 봉지되어 있다. 그리고 합성수지 조성물이 제조 및 가격면에 있어서 봉지재료로 사용되고 있는 것은 현재의 상태이다.

비록 이 현재 있는 합성수지 조성물이 합성수지와, 실리콘 산화물(실리카)을 주로 포함하는 무기첨가제로 이루어져 있더라도, 이들 조성물은 가능한한 범위까지 낮은 팽창성, 높은 열전도도, 낮은 흡수성, 낮은 응력-낮은 변성 및 양호한 기계적 성질을 보유하는 것이 바람직하며, 또한 이들의 무기 첨가제는 합성수지조성물의 가격을 줄이기 위해서 그 주형성을 허용하는 한 큰 비율로서 사용하는데에 잇점이 있다.

실리콘 산화물 형태의 첨가제는 이러한 목적을 위하여 거의 모든 봉지용 수지재로 사용되기 때문에 가장 바람직한 것이다.

이 실리콘 산화물형태의 첨가제는 결정형태와 비결정형태의 2가지 형태를 포함하며, 그것들 모두는 장단점을 보유하고 있기 때문에 그 사용자에 따라서 적당하게 사용하는 것이 현재의 상태이다.

또한 이 실리콘 산화물 형태의 첨가제는 위에서 설명한 바와 같이 큰 비율로서 사용되기 때문에 예컨대, 1-120㎛의 비교적 큰 평균입자크기를 보유하는 실리콘 산화물 분말을 사용하는데 바람직하므로, 천연광석등을 1800-2300℃로서 용융소결하고 분말, 산처리, 세정 및 건조에 의해서 얻어지는 실리카 브릭(brick)분말이 사용되었다.

한편 고집적화는 기술혁신과 더불어 이러한 형태의 합성수지 조성물에 봉지된 메모리소자를 빠른템포로 발전시키고 있다. LSI와 VLSI의 단계는 도달하였고, 이 메모리소자가 이러한 고집적회로를 봉지하기 위한 수지조성물에 구성된 무기 첨가제로 함유되는 예컨대, 우라늄, 토륨의 방사성 원소의 극소량으로부터 방사된 알파선에 의해서 극히 적은 오차로 부작용을 발생하는 것에 의하여, 256킬로비트 다이나믹 램(RAM), 1메가비트 다이나믹 램등의 충실도에 큰 영향을 주므로 위에서 설명한 결점을 해결하기 위한 조처가 요구된다.

다음과 같은 조처는 (1) 메모리 소자의 표면이 알파선의 영향으로부터 이 소자를 보호하도록 폴리이미드, 실로콘수지등이 사전에 입혀진다(칩-코오팅방법). (2) 중대한 조건은 메모리 용량과 설계된 회로에 주어진다. (3) 첨가제의 입자표면이 알파선의 영향으로부터 보호되도록 수지가 사전에 입혀진다(입자표면을 사전에 입히는 방법). (4) 정제에 의해서 얻어진 고순도 혹은 저 알파선 첨가제와 첨가물이 사용된다(봉지제-정제방법)등이 고려되는 것이다.

그러나 방법(1)은 수지의 정해진 범위에 정해진 필름 두께로 정확하게 입히기가 어렵다고 하는 것에 의하여, 수률(收率), 생산성 및 경제성의 모두에 대해서 잇점이 있다고는 말할 수가 없다.

또한 방법(2)은 많은 무익한 목적을 초래하며, 방법(3)은 증가로부터 고집적화에 의해서 수반되는 내부열을 방지시키는데 필요한 열전도도(열방사성)을 감소시키는 것에 의하여, 메모리 소자의 치명적인 결함을 초래하므로, 양 방법(2)(3)은 바람직스럽지 않다.

따라서 방법(4)가 가장 효과적이면서도 이상적이라고 생각된다.

본 발명은 위에서 설명한 여러 가지 불편한 상황을 극복하는 것에 의하여, 고순도 및 저 알파선 합성무기 금속산화물로 이루어지는 전자부품봉지용 수지조성물을 제공함에 있다.

즉 본 발명은, 100중량부의 합성수지와 50-800중량부의 합성무기금속산화물로 이루어진 전자부품 봉지용 수지조성물을 제공하며, 또한 합성무기금속 산화물은 가수분해기(基)를 보유하는 정제된 금속알콕시드를 가수분해, 건조, 분말, 열산화에 의해서 얻어지는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 이하에 상세히 설명한다.

본 발명자들은 생성으로부터 알파선의 방사에 의해서 메모리 소자의 부작용을 방지하기 위한 수단에 대하여 각종 연구를 거듭하였든 바, 전자부품 봉지용 수지조성물의 주(主)구성 성분인 천연실리카 브릭 대신에 금속알콕시드를 가수분해하는 것에 의하여 얻어진 단일구조 혹은 다중구조의 합성무기금속 산화물을 사용하여서 얻어질 수 있는 예컨대, 우라늄과 토륨의 방사성 원소를 거의 함유하지 않는 고순도 및 저알파선 봉지용 수지 조성물을 발견하였다.

또한 위에서 설명한 합성무기금속 산화물을 사용하는 것에 의하여 고순도 및 저알파선 이외에도 달성할 수 있는 다음과 같은 우수한 특성을 측정하였다.

(A) 수지조성물은 봉지용 수지조성물에 형성된후 양호한 유동에 따른 가동성, 주형다이에서 제거되었을 때 적은 양의 버르(burr) 및 양호한 방출성에 있어서 우수하다.

(B) 균질 조성물은 합성이 용액에서 행해지기 때문에 얻어질 수 있다.

본 발명에 사용되는 합성무기금속 산화물과 그것을 합성하기 위한 개시 1차물은 다음 물질을 포함한다.

개시 1차물 합성무기금속 산화물

Si(OR)₄SiO₂

Al(OR)₃·Si(OR)₄Al₂O₃SiO₂

Ti(OR)₄Si(OR)₄TiO₂SiO₂

Zr(OR)₄Si(OR)₄ZrO₂SiO₂

(여기에서, R : 알킬기)

합성무기금속 산화물은 중합도를 증가시키도록 산과 같은 촉매의 존재로서 알콕시드기를 가수분해하는 것에 의하여 얻어지며 결과적으로는 겔과 같은 물질로 변하고, 계속하여 건조, 분말, 소성시키도록 가열한다.

이렇게하여 얻어진 합성무기금속 산화물은 예컨대 우라늄과 토륨의 방사성 원소를 1ppb 이하의 비율로서 포함하며, 또한 전자부품이 봉지된 후 전자화로의 부식원인을 알 수 있는 소오듐과 포라슘을 1ppm 이하와 같은 현저하게 적은 비율로서 포함하고 있다.

따라서 이 합성무기금속 산화물은 특히 전자부품 봉지용 수지조성물의 재료로서 유용하다.

합성무기금속 산화물을 합성수지내로 혼성하는 것은 종래의 핫롤 니이더(hot roll kneader), 스크류우형 연속블랜더등으로 행할 수가 있다.

합성무기금속 산화물은 합성수지 100중량부에 대하여 50-800중량부로서 사용되며, 바람직하게로는 100-600중량부인 것이다. 합성무기금속 산화물이 합성수지 100중량부에 대하여 50-800중량부의 비율로서 사용하는 이유에 있어서, 50중량부이하의 비율에서는 그 사용효과를 이용할 수 없으며, 800중량부 이상의 비율에서는 전자부품 봉지용 수지조성물이 주형성뿐만 아니라 기계적 특성을 저하시키는 것이다.

또 합성무기질 금속산화물의 입경에 대하여 진술하면, 그 산화물을 다량으로 사용하는 경우는 입경이 큰 것이 좋다.

그러나 입경이 너무 크면, 전자부품, 예컨대 LSI(VLSI)의 성형시에 수지조성물중의 입경이 큰 합성무기질 금손산화물이 성형금형의 게이트에 꽉차서 작업성이 나빠지므로, 그 입경이 120㎛를 초과하지 않는 것이 바람직하다.

또 입경의 하한에 대해서는 1㎛이하가 성형품의 조성을 치밀화시켜, 기계적강도, 내수, 내습성의 향상의 점에서 바람직하다.

본 발명에서 합성수지로서는, 에폭시수지, 실리콘수지, 에폭시실리콘 변성수지, 폴리아미드수지등의 열경화성수지, 폴리페닐렌 설파이드수지, 폴리페닐렌 옥사이드수지, 폴리에틸렌 테트라프탈레이트수지등의 열가소성 수지가 사용된다.

또한 종래의 전자부품 봉지용 수지조성물과 같은 방법으로서 본 발명의 수지조성물에 각종 첨가물, 예컨대 착색제와 이형제를 부가하는 것은 해가 없다.

본 발명의 수지조성물은 전자부품을 봉지하는데 사용되고, 전자부품은 사출성형법, 압축성형법 및 이송성형법의 모두에 의해서 봉지할 수 있다.

또한 수지로서 봉지되고 있는 알파선에 대한 적은 오차를 발생시키는 일없이 부식요소 예컨대, 소오듐과 포타슘을 포함하는 전자부품은 이 조성물을 사용하는 것에 의하여 용이하면서도 유효하게 생성할 수 있으므로, 높은 품질과 경제적인 효과를 동시에 이용할 수 있는 것이다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하면서 이하에 상세히 설명한다.

[실시예 1]

1-(1) 실리콘 산화물 분말의 제조

450ml의 에틸알코올을 800ml의 테트라에틸 실리케이트 올리고머(oligomer)(콜케이트 주식회사에서 제조한 테트라에틸 실리케이트(40)에 첨가시키고, 그 혼합물은 균일하게 용해된다.

결과로서 생긴 용액은 용액에 함유된 극소량의 우라늄과 알칼린금속이온, 예컨대, 소오듐과 포타슘을 제거시키도록 1l/hr의 흐름률로서 양이온 교환수지(스미도모 화학공업 주식회사에서 제조한 듀오리테 C-20)로 채워진 칼럼과 음이온 교환수지(스미도모 화학공업주식회사에서 제조한 듀오리테 A-1010)로 채워진 칼럼을 통하여 흘러내린다.

이온 교환에 의해서 정제된 120ml의 물을 위에서 설명한 정제과정에 의하여 정제된 올리고머 용액에 첨가시키고, 다음에 1ml 1N-Hcl을 실온에서 테프론 교반 블레이드로 교반하면서 한방울씩 서서히 첨가하였다.

1N-Hcl의 첨가완료로부터 10-12분후에 용액의 온도는 그 내부 발열방향에 기인하여 65-68℃까지 상승한다. 계속하여 가수분해는 65-70℃의 물중탕 온도를 유지하면서 4시간 동안 행해진다.

그래서 흰 현탁액 혼합물은 투명한 점성용액으로 변한다.

다음에 위에서 설명한 투명한 점성용액은 주둥이 넓은 베셀로 옮겨지고, 겔화물질로 변하도록 30℃로 16시간 동안 방치하였다.

계속하여 결과로서 생긴 겔화 투명물질은 건조되도록 80-100℃로서 12시간 동안 가열하고, 200, 300, 400 및 600℃에서 각각 2시간 동안 가열하며, 800℃에서 6시간 동안 최종적으로 4가열하여 마구 빻는다.

결과적으로 320g의 순백색 실리콘산화물 분말이 얻어졌다. 테트라에틸 실리케이트 올리고머에 대한 수률은 40%이다.

얻어진 합성실리콘 산화물의 우라늄함유량은 1ppb이하의 결과로서 형광분석법에 의하여 측정하였다.

게다가 합성실리콘 산화물은 0.002count/Cm²·hr의 결과로서 가스흐름 비례계수관(스미모도 알루미늄 제련공업주식회사에서 제조한 LASC-1000)으로 알파선의 선속밀도를 시험하였다.

또한 합성실리콘 산화물의 소요듐뿐만 아니라 포타슘 함유량은 1ppm이하의 결과로서 원자 흡광분석법에 의하여 측정하였다.

1-(2) 전자부품 봉지용 수지조성물의 제조

688중량부의 1-(1)에서 얻어진 합성실리콘 산화물 분말, 5.6중량부의 삼산화물 안티몬, 3중량부의 카아본블랙, 4.4중량부의 왁스 및 2.5 중량부의 촉진제인 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸 이미다졸을 150중량부의 크레졸 노볼락에폭시수지, 45중량부의 브롬화 크레졸 노볼락 에폭시수지 및 87중량부의 페놀 노볼락 수지로 이루어진 수지조성물에 첨가한다.

결과로서 생긴 혼합물은 2개의 롤형 핫 밀로 65-75℃로서 6분동안 혼합되며, 다음에 전자부품 봉지용 수지조성물 ①을 얻도록 분말화한다.

[실시예 2]

2-(1) 규산-알루미나 분말의 제조

90ml의 테트라에틸실리케이트[Si(OC₂H₅)₄](콜케이트 주식회사에서 제조한 테트라에틸 실리케이트 28)와 2500ml의 알루미늄 이소프로필레이트[AL(OC₃H₇)₃]을, 5ℓ 용량을 보유하는 주둥이 3개인 플라스크에 개량하고, 500ml의 이소프로필 알코올이 플라스크 함유량을 균일하게 용해시키도록 교반하면서 플라스크내에 첨가된다.

계속하여 500ml의 pH 9.0인 액체 암모니아를 10ml/min의 비율로서 한방울씩 첨가한다. 액체 암모니아를 첨가완료한후, 혼합물을 50℃에서 4시간 동안 역류하여 가수분해되었다.

결과로서 생긴 흰 침전물을 원심분리기에 의해서 분리되며, 80℃에서 24시간 동안 건조시키고, 200℃/hr의 비율로 최대 1200℃까지 가열하면서 1200℃에서 12시간동안 최종적으로 가열하였다.

결과적으로는 570g의 순백색 알루미늄 실리케이트 분말이 얻어졌다. 이 분말은 0.08-0.1㎛의 평균입자크기로서 구상(球狀)이다

결과로서 생긴 알루미늄 실리케이트 분말의 우라늄 함유량은 1ppb이하의 결과로서 실시예(1)과 동일한 측정방법에 의하여 측정하였다. 또한 알파선의 선속밀도는 0.002count/Cm²·hr이하이다.

2-(2) 전자부품 봉지용 수지조성물의 제조

이 방법은 138중량부의 2-(1)에서 얻어진 알루미늄 실리케이트 분말과 550중량부의 1-(1)에서 얻어진 합성실리콘 산화분말이 실시예 1-(2)와 동일한 혼합물을 보유하는 수지조성물에 첨가되는 것을 제외하고는, 실시예 1-(2)과 동일한 방법으로 행하였다.

그래서 전자제품 봉지용 수지조성물 ②이 얻어졌다.

[실시예 3]

3-(1) 규산 지르코니아 분말의 제조

4200ml의 테트라에틸 실리케이트, 810ml의 테트라-n-프로폭시 지르코늄[Zr(OC₃H₇)₄] 및 50ml의 무수 에탄올과의 혼합물이 주둥이 4개인 플라스크에서 80℃에서 3시간 동안 역류를 행한 다음에 실온으로 냉각하였다.

계속하여 60ml의 순수한 물과 6ml의 1N-Hcl을 500ml의 에탄올에 첨가하고, 다음에 결과로서 생긴 혼합물을 위에서 설명한 혼합물에 한방울씩 첨가한다.

첨가완료한 후에 혼합물을 교반하면서 50℃에서 2시간동안 가수분해하였다.

다음에 반응 화합물은 주둥이 넓은 베셀로 옮겨지고, 겔화 물질로 바꾸도록 실온에서 24시간동안 방치하였다. 겔화물질은 분말화한 다음에 100℃/hr의 비율로 최대 800℃까지 가열하면서 24시간동안 가열하였다.

결과적으로 1300g의 흰색 규산지르코니아 분말이 얻어졌다.

결과로서 생긴 규산지르코니아의 우라늄 함유량은 1ppb 이하이며, 알파선의 선속밀도는 0.002count/Cm²·hr이다.

3-(2) 전자제품 봉지용 수지조성물의 제조

이 방법은 688중량부의 실시예 1-(1)에서 얻어진 합성 실리콘 산화분말 대신에 상기한 3-(1)에서 얻어진 규산지르코니아 분말을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1-(1)과 동일한 방법으로 행하였다.

따라서 전자부품 봉지용 수지조성물 ③이 얻어졌다.

[비교예]

이 방법은 상기한 실시예 1-(2)의 합성실리콘 산화물 대신에 동일사용목적으로 시중의 천연실리카 브릭을 융해시키는 것에 의하여 얻어지는 실리카 RD-8(다쯔모리 주식회사에서 제조)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1-(2)와 동일한 방법으로 행하였다.

결과적으로 실시예 1-(2)와 동일한 조성물을 보유하는 수지조성물 ④이 생성되었다.

상기한 실시예(1)-(3) 및 비교예로서 얻어진 수지조성물 ①-④는 우라늄 함유량, 알파선 함유량, 주형 유동성, 휨강도, 선형팽창율 등에 대하여 시험하였다.

그 결과는 다음의 표(1)에 표시한다.

[표 1]

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 전자부품 봉지용 수지조성물은 천연실리카 브릭을 융해시키는 것에 의해서 얻어진 실리카 함유 수지조성물에 비교하여 비교예에 생성된 우라늄과 토륨에 따른 알파선 함유량보다 현저하게 적을뿐만 아니라, 양호한 전기적 특성, 비등저항 및 기계적 특성을 나타낸다.

특히 규산-알루미나 분말(실시예 2-(2))이 실리콘 산화물 분말(실시예 1-(1))과 함께 첨가제로서 사용되는 실시예 2-(2)에 생성된 수지조성물 20%까지 개선된 기계적 강도를 나타낸다.

또한 규산-지르코니아 분말(실시예 3-(2))의 사용이 비등 저항에 있어서 수지합성물(실시예 3-③)의 개선을 가져온다는 것을 알 수가 있다.

게다가 본 발명의 전자부품 봉지용 수지조성물의 적은 선형 팽창율, 주형과정에 있어서의 양호한 유동성, 적은량의 버르 및 주향다이로부터의 양호한 방출효과를 나타내는 것을 알 수가 있다.

Claims (2)

1. 가수분해기를 보유하는 정제된 금속 알콕시드를 가수분해하고나서 건조, 분말 및 열산화에 의하여 얻어진 합성무기금속 산화물과, 합성수지로 이루어진 전자부품 봉지용 수지조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 합성무기금속 산화물은 합성수지 100중량부에 대하여 50-800중량부의 비율로서 사용하는 것을 특징으로 하는 전자제품 봉지용 수지조성물.