KR920001441B1 - 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

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Description

반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물

본 발명은 금속과의 밀착성을 향상시킴과 동시에 금형의 오염을 방지시키는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.

최근, 집적회로(IC), 고집적회로(LSI), 발광다이오드(LED)등 전자부품의 생산이 급증하고 있다. 그런 전자부품의 봉지는 에폭시 수지등의 수지를 사용하고 있는데, 이는 가격의 저하, 생산성의 향상에 기인한다.

그러한 전자부품에는 구리, 철, 니켈 등과 그들의 합금으로 프레임(frame)이 일반적으로 사용된다. 그런데, 전자부품은 내습성과 같은 신뢰성이 매우 중요하여 봉지재료와 프레임등의 금속면과의 밀착성이 신뢰성을 좌우하는 중요한 요소가 되었다. 따라서, 이러한 문제를 해결한 일본국 특개소 62-209170의 명세서에 기재된 조성물로서는 금속자의 밀착성 향상은 얻을 수 있었으나, 이로 인해 금형의 오염을 야기시켰다. 또한, 티올계 실란 커플링제를 사용하면 내습성은 향상되니, 성형성이 매우 불량하였다.

본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 예의 연구한 결과, 금속과의 밀착성을 향상시키면서, 이로부터 발생되는 금형 오염을 일으키지 않고, 성형 작업성이 우수한 에폭시 조성물을 얻기에 이르러 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 1) 에폭시 수지 10∼30중량부, 2) 경화제로서 노볼락형 수지 5∼20중량부, 3) 무기질 충전제 60∼80중량부, 4) 유기포스핀 화합물 0.01∼5중량부, 5) 티아졸계, 설폰아미드계 및 티우람계의 유황 화합물 0.01∼10중량부 및 6) 1개 이상의 아민기를 갖는 S-트리아진 화합물 0.01∼5중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 에폭시 수지는 당분야에 알려진 것으로서, 특별히 한정하지 않는다. 예를들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 선상 지방족 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 할로겐화 에폭시 수지로서 1분자 중에 에폭시기를 2개 이상 갖고 있는 에폭시 수지를 들 수 있다. 상기 에폭시 수지를 1종 또는 2종 이상 혼합 사용할 수도 있다.

본 발명에서 사용하기에 특히 바람직한 에폭시 수지는 에폭시 당량 170∼300의 노볼락형 에폭시 수지로서, 예로는 페놀노볼락 에폭시 수지, 크레졸노볼락 에폭시 수지, 할로겐화 페놀노볼락 에폭시 수지이다.

또한, 사용된 에폭시 수지는 염소이온의 함유량이 10ppm 이하이고, 가수분해성 염소함유량이 0.1중량부이하가 바람직하다. 그 이유는 염소이온 함유량이 10ppm 이상이거나, 가수분해성 염소함유량이 0.1중량부 이상을 함유하게 되면 밀봉한 반도체 소자 내의 알루미늄 배선의 부식을 촉진하기 때문이다.

본 발명에 사용된 2) 성분은 분자내에 수산기를 2개 이상 갖고 있는 페놀노볼락 수지, 크레졸노볼락 수지등의 노볼락 수지로서 1) 성분의 에폭시 수지의 에폭시기 수에 대해 경화제로서 2) 성분의 페놀성 수산기수의 비를 0.5∼1.5의 범위내에서 배합하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 범위 밖에서는 반응이 충분히 진행되지 못해 내습성 저하등 경화물의 특성이 떨어지기 때문이다. 또한, 아민계 경화제나 산무수물계 경화제는 폿트 라이프(pot life)가 짧아 성형 작업성에 문제가 있고, 경화물이 가수분해를 수반할 가능성이 높기 때문에 내습성 및 고온에서의 전기적 특성이 나빠져서 부적당하다.

본 발명에서 사용된 3) 성분의 무기질 충전제로는 용융실리카 분말, 결정성실리카 분말, 유리섬유, 타르크, 알루미나 분말, 규소산칼슘 분말, 탄산칼슘 분말, 황산바륨 분말, 마그네시아 분말과 구상 실리카등이 사용될 수 있으나, 그중에서도 용융실리카 분말과 결정성실리카 분말 및 구상 실리카가 고밀도와 저선팽창 계수 측면에서 가장 좋다. 충전제의 배합량은 에폭시 수지, 경화제 및 무기질 충전제의 종류에 따라 달라지나, 트랜스퍼 성형공정에 적용하기 위해서는 전 조성물에 대해 60-80중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

60중량부 이하를 사용할 경우에는 열팽창율이 커져서 반도체 밀봉장치인 경우, 내열성 및 내트랙성, 내습성 등의 물성이 저하되며, 80중량부 이상 사용시는 유동성이 저하되어 반도체 소자와 리드를 연결하는 본딩와이어가 절단되거나 심할때는 밀봉체의 밀봉이 불가능하게 된다.

본 발명에서 사용된 4) 성분은 내습성 및 고온 전기특성이 우수한 유기포스핀 화합물을 경화 촉진제로서 사용하게 되는데, 그 예로는 트리페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 트리사이클로헨실포스핀, 메틸디페닐포스핀등의 3급 포스핀 화합물, 부틸페닐포스핀, 디페닐포스핀 등의 2급 포스핀 화합물과 페닐포스핀, 옥틸포스핀등의 1급 포스핀 화합물이 사용될 수 있다. 그 중에서도 트리페닐포스핀이 가장 좋으며, 전 조성물에 대해 0.01∼5중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용된 5) 성분은 유황 화합물로서 분해성이 있는 티아졸계, 설폰아미드계 및 티우람계가 있다.

티아졸계 화합물에는 예를들면, 디벤조티아졸디설파이드, 2-메르캅토벤조티아졸의 아연염, 2-(2′,4′-디니트로페닐티오)벤조티아졸, 2-(N,N-디에틸티오 카르바모일티오)벤조티아졸, 2-(4′-모르폴리노디티오)벤조티아졸 등이 있다. 설폰아미드계 화합물에는 N,N-디시클로헥실-2-벤조티아조일설폰아미드, N-시클로헥실-2-벤조티아조일설폰아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아조일설폰아미드 등이 있다. 티우람계 화합물에는 테트라메틸 티우람설파이드, 테트라에틸 티우람설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 테트라부틸 티우람디설파이드, 디벤다메틸렌 티우람테트라설파이드 등이 있다. 여기에 사용된 티아졸계, 설폰아미드계 및 티우람계 유황 화합물은 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또 유황 화합물의 배합량은 수지조성물에 대하여 0.01∼10중량부의 배합이 적합하다.

배합량이 0.01중량부보다 적으면 밀착성의 효과가 제대로 나타나지 않는다. 또한, 10중량부를 초과하면 수지의 본래 특성이 저하된다.

본 발명에서 사용된 6) 성분은 본 발명에서만 사용한 성분으로 1개 이상의 아민기를 함유한 S-트리아진 화합물로서 2,4,6-트리아미노-S-트리아진, 4,6-디아미노 S-트리아진, 6-아미노 S-트리아진 등이 사용될 수 있으나, 특히 2,4,6-트리아미노 S-트리아진이 좋다.

본 발명에서 사용되는 6) 성분은 그의 순도가 99%이상인 것으로, 사용량은 전 조성물 100에 대해 0.01∼5중량부를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 0.1∼2중량부가 좋다. 한편, 이형제로써 왁스의 배합량은 본 발명에 있어서 매우 중요한 의미를 갖는다. 즉, 종래의 성형재료에서는 이형성을 향상시키기 위해 이형제로서 왁스를 사용하게 되는데 전체 조성물 중 0.5∼2중량부를 사용하므로서 성형재료의 성형성을 좋게 할 수 있었으나, 많은 양의 왁스가 혼합되므로 인해 금형을 오염시키는 것이 문제시 되어 왔다.

본 발명에는 4) 성분을 배합하므로서 일반적인 성형재료에 사용되는 이형제의 배합량은 대폭 줄일 수 있었다. 종래, 경험적으로 배합한 배합량보다 훨씬 작은 0.2중량부 이하를 배합하여 금속과의 밀착성은 향상시키면서 이로부터 발생되는 금형 오염의 문제를 획기적으로 해결할 수 있었고, 성형 작업성이 좋은 결과를 실질적으로 확인하여 본 발명을 하게 되었다.

본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 상기 기술한 1), 2), 3), 4), 5), 6) 성분을 필수성분으로 하며, 삼산화 안티몬등의 무기 난연조제, 착색제, 이형제, 커플링제, 열화 방지제등과 같은 공지의 첨가제를 전 조성물에 대해 10중량부 이하로 배합하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 에폭시 수지 성형재료는 필요로 하는 각 성분을 롤 및 니더등의 혼합장치를 사용하여 균일하게 혼합하여서 얻어지며, 혼합순서 등의 구체적인 조작방법에는 특별한 제한은 없다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

[실시예 1∼5]

표 1에서와 같은 조성과 조성비(중량부)로 배합하여 충분히 혼합한 후, 가열 롤에서 혼련시켜 일정한 입도로 분쇄한다.

이 결과 얻어진 성형재료를 10mm의 직육면체가 될 수 있는 금형에서 내부에는 5mmX20mmX1mm의 철, 구리 등의 금속판을 고정시켜 트랜스퍼 성형기를 사용하여 180℃, 70kg/cm², 95초의 조건 하에서 성형한 후, 적색잉크 중에 1시간 동안 가열한 후, 금속판과 수지 조성물과의 계면에 적색잉크가 침투한 여부를 육안으로 판별하였다.

또한 성형재료를 트랜스퍼 성형기를 사용 180℃, 70kg/cm², 95초의 조건하에서 16pin IC로 성형하였다. 이 과정에서 이형 작업성이나 감형에 오염을 발생시켜, 성형품의 외관 불량이 발생되는 쇼트 수를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1~6]

표 1에 나타낸 바와 같이, 각 성분을 혼합한 후, 실시예와 동일하게 시편을 만들어서 실험한 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

표 1에서 알 수 있듯이 티아졸계, 설폰아미드계 및 티우람계의 유황 화합물을 배합한 경우에는 금속과의 밀착성이 매우 우수함을 알 수 있었고, 본 발명에서 아민기를 갖는 트리아진 화합물을 배합할 경우에 금형에 오염을 발생시키는 쇼트수가 대폭 길어지고, 이형작업성이 양호하다는 것을 알 수 있다. 한편, 배합량의 범위를 이탈하여 배합한 경우와 배합하지 않는 경우의 비교예에서는 금속과의 밀착성이 떨어지고, 금형의 오염이 심하며, 이형 작업성이 나쁘다는 것을 나타내 주고 있다.

Claims (8)

1) 에폭시 수지 10∼30중량부, 2) 노볼락형 수지 5∼20중량부, 3) 무기질 충전제 60∼80중량부, 4) 유기포스핀 화합물 0.01∼5중량부, 5) 유황 화합물 0.01∼10중량부, 6) 1개 이상의 아민기를 갖는 S-트리아진 화합물 0.01∼5중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.

제1항에 있어서, 에폭시 수지가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 선상지방족 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 할로겐화 에폭시 수지중에서 1종 또는 2종 이상 사용됨이 특징인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.

제1항에 있어서, 무기질충전제가 용융실리카 분말, 결정성 실리카 분말, 유리섬유, 타르크, 알루미나분말, 규소산칼슘 분말, 탄산칼슘 분말, 황산바륨 분말, 마그네시아 분말, 구상 실리카임이 특징인 반도체밀봉용 에폭시 수지 조성물.

제1항에 있어서, 유기포스핀 화합물이 트리페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 트리시클로헥실포스핀, 메틸디페닐포스핀, 부틸페닐포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀, 옥틸포스핀임이 특징인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.

제1항에 있어서, 유황 화합물이 디벤조티아졸디설파이드, 2-메르캅토벤조티아졸의 아연염, 2- (2′,4′-디니트로페닐티오)벤조티아졸, 2-(N,N-디에틸티오카르바모일티오)벤조티아졸, 2-(4′ 모르폴리노디티오)벤조티아졸, N,N-디씨클로헥실-2-벤조티아조일설폰아미드, N-시클로헥실-2-벤조티아조일설폰아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아조일설폰아미드, 테트라부틸 티우람디설파이드, 테트라메틸 티우람디설파이드, 테트라에틸 티우람디설파이드, 테트라메일 티우람모노설파이드, 디벤다메틸렌티우람테트라설파이드에 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합 사용됨이 특징인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.

제1항에 있어서, S-트리아진 화합물이 2,4,6-트리아미노-S-트리아진, 4,6-디아미노-S-트리아진, 6-아미노 S-트리아진임이 특징인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.

제1항에 있어서, 에폭시 수지의 에폭시기 수에 대해 크레졸노볼락 수지의 페놀성 수산기 수의 비가 0.5∼1.5 범위 내에서 배합됨이 특징인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.

제1항 또는 제2항에 있어서, 에폭시 수지의 염소이온 함유량이 10ppm 이하이고, 가수분해성 염소함유량이 0.1중량부 이하임이 특징인 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물.