KR930008189B1 - 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물

본 발명은 트랜지스터, 집적회로(IC), 고집적회로(LSI) 등의 반도체 소자들을 봉지하기 위하여 사용하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로서, 더 상세하게는 내습 신뢰성이 우수한 수지 조성물을 제공하는 데에 있다.

트랜지스터, 집적회로(IC), 고집적회로(LSI) 등의 반도체 소자를 봉지하는 데에는 고의 경제적 측면에서 일반적으로 세라믹 봉지보다는 수지 봉지가 많이 사용되고 있다. 수지 중에서는 에폭시 수지가 가장 많이 사용되며, 이를 성형하기 위해 이송 성형(Transfer Molding)이 주로 이루어진다.

그러나, 이와 같은 에폭시 수지 조성물로 된 방지재는 에폭시수지, 경화제 또는 무기충진제 등에 함유되어 있는 불순물들이 성형 후 수분 침투에 의하여 가수분해가 되어서 이온화됨으로서, 반도체 소자의 칩(Chip)에 알루미늄 배선 표면을 부식시켜서 결점을 초래하고 있다. 따라서, 이들 에폭시수지, 경화제 또는 무기충진제가 함유한 불순물의 양을 낮추어서 알루미늄 배선 표면의 부식을 줄이면 신뢰도를 증가시킬 수 있지만 불순물의 양을 어느 정도 이하로는 더 이상 낮출 수 없으므로 알루미늄 배선 표면의 부식을 방지 시키기에는 한계가 있다.

본 발명자들은 상기의 문제점을 해결한 에폭시 수지 조성물을 얻기 위해 예의 연구한 결과, 내습 신뢰성이 우수한 에폭시 수지 조성물을 얻기에 이르러, 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적의 반도체 소자의 신뢰도 감소의 중요한 원인인 알루미늄 배선 표면의 부식을 억제시키는 첨가제를 사용하여 내습 신뢰성이 우수한 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은

1) 에폭시수지 10∼30중량부

2) 경화제로서 노볼락형 수지 5~20중량부

3) 무기질 충진제 60∼80중량부

4) 유기 포스핀 화합물 0.01∼5중량부 및

5) 다음과 같은 구조식(I)

를 갖는 금속활성 억제제[이하, 첨가제 (I)라 함] 0.01∼4중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용되는 에폭시 수지는 통상 알려진 것으로서, 특별히 한정되지 않는다. 예를들면, 비스페놀 A형 에폭시수지, 페놀노볼락형 에폭시수지, 크레졸 노볼락형 에폭시수지, 글리시딜 에테르형 에폭시수지, 글리시딜 아민형 에폭시수지, 선상 지방족 에폭시수지, 지환식 에폭시수지, 할로겐화 에폭시 수지로서 1분자 중에 에폭시기를 2개 이상 갖고 있는 에폭시수지를 들 수 있다.

본 발명에서 사용하기에 특히 바람직한 에폭시수지는 에폭시 당량 170∼300의 노볼락형 에폭시 수지로서, 예컨대 페놀노볼락 에폭시수지, 크레졸 노볼락 에폭시수지, 할로겐화 페놀노볼락 수지이다. 또한, 사용된 에폭시 수지는 열소이온의 함유량이 10ppm 이하, 가수분해성 염소함유량이 0.05중량부 이하가 바람직하다. 그 이유는 염소이온 함유량이 10ppm 이상이거나, 가수분해성 염소 함유량이 0.05중량부 이상 함유하게 되면 밀봉된 반도체 소자내의 알루미늄 배선의 부식을 촉진하기 때문이다.

본 발명에서 사용된 2)성분은 분자내에 수산기를 2개 이상 갖고 있는 페놀노볼락 수지, 크레졸 노볼락수지 등의 노볼락 수지로서 1)성분의 에폭시 수지의 에폭시기 수에 대해 경화제로서 2)성분의 폐놀성 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 산 무수물계 경화제는 폿라이프(pot life)가 짧아 성형 작업성에 문제가 있고, 경화물이 가수분해를 수반할 가능성이 높기 때문에 내습성 및 고온에서의 전기적 특성이 나빠져서 내습성이 요구되는 봉지재료는 부적당하다.

본 발명에서 사용된 3)성분의 무기질 충진제로서는 용융실리카 분말, 결정성실리카 분말, 유리섬유, 타르크, 알루미나 분말, 규소산 칼슘분말, 탄산칼슘 분말, 황산바륨 분말, 마그네시아 분말과 구상실리카 등이 사용될 수 있으나, 그중에서도 용융실리카 분말이나 결정성실리카 분말 및 구상실리카가 고밀도와 저 선팽창 계수 측면에서 가장 좋다. 전 조성물에 대하여 충진제 양을 60∼80중량부 사용하는 것이 이송성형에 적용하기 위해서는 바람직하다.

60중량부 이하를 사용할 경우에는 열팽창율이 커져서 반도체 봉지 장치인 경우 내열성, 내습성 및 내크랙성 등의 물성이 저하되며, 80중량부 이상 사용시는 유동성이 현저히 저하되어 반도체 소자와 리드를 연결하는 본딩와이어가 절단되거나, 심할때에는 봉지된 밀봉체의 밀봉이 불가능하게 된다.

본 발명에서 사용된 4)성분은 내습성 및 고온, 전기 특성이 우수한 유기포스핀 경화촉진제로서 사용하게 되는데, 그 예로는 트리페닐포스핀, 트리부틸 포스핀, 트리사이클로헥실 포스핀, 메틸디페닐 포스핀 등의 3급 포스핀 화합물, 부틸페닐 포스핀, 디페닐포스핀 등의 2급 포스핀 화합물과 페닐포스핀, 옥틸포스핀 등의 1급 포스핀 화합물이 사용될 수 있다. 그중에서도 트리페닐 포스핀이 가장 좋으며, 전 조성물에 대하여 0.01∼5중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용된 5)성분은 본 발명에서만 사용한 성분으로 다음과 같은 구조식 (I)

을 가지면서 순도가 99% 이상인 것으로, 사용량은 전 조성물 100중량부에 대해 0.01∼4중량부를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 0.05∼2중량부가 좋다. 0.01중량부 이하를 사용할 경우에는 알루미늄 배선의 부식방지 효과가 제대로 나타나지 않고, 4중량부를 초과하면 수지 조성물의 본래 특성이 저하된다.

본 발명의 반도체 소자 봉지용 에폭시수지 조성물은 상기 기술한 1),2),3),4),5)성분을 필수성분으로 하며, 삼산화안티몬 등의 무기 난연조제, 착색제, 이형제, 커플링제, 열화방지제 등과 같은 공지의 첨가제를 전 조성물에 대해 10중량부 이하로 배합하여 에폭시사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 에폭시 수지 성형재료는 필요로 하는 각 성분을 롤 및 니더등의 혼합 장치를 사용하여서 얻어지며, 혼합순서 등의 구체적인 조작방법에는 특별한 제한은 없다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다.

[실시예 1∼3]

에폭시 당량 200의 크레졸 노볼락 에폭시수지 (에폭시수지A), 에폭시 당량 290의 브롬화 에폭시수지 (에폭시 수지B), 분자량 850의 페놀 노볼락수지, 트리페놀포스핀, 융융실리카 분말, 삼산화 안티몬, 카나우바왁스, 카본블랙, 커플링제, 첨가제 (I)성분을 표 1에서와 같은 조성부(중량비)로 배합하여 충분히 혼합한 후, 가열롤에서 혼련시켜 일정한 입도로 분쇄한다.

이 결과 얻어진 성형재료를 트랜스퍼 성형기를 사용하여 180?, 70kg/㎠, 사이클 기간 95초의 조건하에서 16pin IC로 성형하였다.

내습 신뢰성 시험음 176pin IC를 PCT(Pressure Cooker Test와 PCBT(Pressure Cooker Bias Test)에서 방지한 후, 알루미늄 배선의 부식을 관찰하여, 봉지품의 50%가 불량이 된 시간을 표 1에 표시하였다.

PCT는 151?, 100% RH에서 행하였고, PCBT는 133?, 100% TH, B=20V의 조건으로 실험하였다.

[비교예]

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

[표 1]

* 첨가제(Ⅰ)화합물의 구조식

표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 첨가제( I )을 함유한 에폭시 조성물은 첨가제를 첨가시키지 않은 비교예에 비해 내습성이 우수함을 알 수 있다. 또한, 첨가제(I)양이 0.01중량부 이하이면 첨가제를 첨가시키지 않았을 때 (비교예)와 큰 차이가 없으며, 4중량부 이상을 사용했을 때에는 수지 조성물의 본래 특성인 유동성이 저하되었다. 따라서 첨가제를 0.01∼4중량부를 배합시킨 본 발명의 조성물은 유동성을 저하시키지 않으면서 PCT, PCBT의 내습 신뢰성을 향상시킨다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 내습 신뢰성이 매우 우수함을 알 수 있다.

Claims (7)

1) 에폭시 수지 10∼30중량부

2) 노볼락형 수지 5∼20중량부,

3) 무기질 충진제 60∼80중량부,

4) 유기포스핀 화합물 0.01∼5중량부

5) 하기 일반식(I)로 나타내는 금속활성 억제제

0.01∼4중량부로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.

제 1 항에 있어서, 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시수지, 페놀노볼락형, 에폭시수지, 크레졸 노볼락형 에폭시수지 글리시딜 에테르형 에폭시수지, 글리시딜아민형 에폭시수지, 선상지방족 에폭시수지, 환식 에폭시수지, 할로겐화 에폭시 수지임을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.

제 1 항에 있어서, 노볼락형 수지는 분자내에 수산기를 2개 이상 가짐을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.

제 1 항에 있어서, 무기질 충진제는 용융실리카분말, 결정성 실리카분말, 유리섬유, 타르크, 알루미나분말, 규소산칼슘분말, 탄산칼슘분말, 황산바륨 분말, 마그네시아분말, 구상실리카 임을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.

제 1 항에 있어서, 유기포스핀 화합물을 트리페닐 포스핀, 트리부닐 포스피핀, 트리사이클로헥실 포스핀, 메틸디페닐 포스핀, 부틸페닐포스핀, 디페닐포스핀, 페닐포스핀, 옥틸포스핀임을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 에폭시 수지는 염소이온의 함유량이 10ppm이하이고, 가수분해성 염소 함유량이 0.05중량부 이하임을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.

제 1 항에 있어서, 에폭시수지의 에폭시기 수에 대해 노볼락형 수지의 페놀성 수산기 수의 비가 0.5∼1.5범위에서 배합됨을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물.