KR970000209B1 - 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물

본 발명은 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 상세하게로는 반도체 소자 봉지재의 내습성과 내열성을 개선하여 열충격에 의한 패케이지 크랙(PACKAGE CRACK)을 감소시킨 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.

최근 반도체 PACKAGE의 소형화, 박형화 추세로 인하여 상대적으로 봉지재의 내습성과 내열성이 취약하여 소자 배선의 부식(Al-CORROSION)이나 패케이지 크랙에 의한 불량이 많이 발생하게 된다.

이를 해소하기 위한 종래의 기술로는 일본 공개 특허 92-318022, 92-342719 등과 같이 에폭시 수지 구조에 알킬기나 나프탈렌기를 도입하여 내습성을 개선한 기술이 있으나, 이는 에폭시기의 감소로 인한 유리 전이온도(Tg)의 감소로 내열성이 취약하게 되는 문제점이 있으며, 또한 일본 공개 특허 92-258624에서는 페놀수지 1분자중 최소 3개 이상의 에폭시기를 도입하여 내열성을 개선하였으나 이 기술은 상대적으로는 Tg의 상승으로 인하여 내습성이 취약하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내습성과 내열성을 동시에 개선함으로써 배선의 부식과 패케이지 크랙의 발생이 감소된 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 아래의 구조식 1) 내지 5)와 같은 구조의 에폭시 수지를 일정한 비율로 혼용하여 사용하므로써 내습성과 내열성을 개선하여 배선의 부식과 패케이지 크랙을 개선하였다.

구조식 1)

(n=0 내지 2 사이의 정수, R₁=CH₃,C₂H₅등)

구조식 2)

(n=0 내지 5 사이의 정수)

구조식 3)

(n=0 내지 2 사이의 정수,)

구조식 4)

(n=0 내지 5 사이의 정수, R₁, R₂=CH₃, C₂H₅등)

구조식 5)

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 조성물은 1) 에폭시 10-15중량부, 2) 경화제는 페놀 노볼락수지 5-10중량부, 3)경화 촉진제 0.1-1.0중량부, 4) 무기 충전제 70-80중량부, 5) 결합제 0.3-1.0중량부, 6) 개질제 0.5-3.0중량부, 7)난연제 2.0-5.0중량부, 8) 이형제 0.5-1.0중량부, 9)착색제 0.3-0.5중량부로 구성된다.

일반적으로 올소크레졸 노볼락형 에폭시 수지 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지와 상기 구조식 1),2),3),4),5)와 같은 구조식을 가지는 서로 다른 에폭시 수지를 일정한 비율로 혼용하여 사용하였다.

경화제는 페놀노볼락형 수지, 산무수물 등을 사용할 수 있으며, 경화촉진제는 트리페닐포스핀, 트리브틸포스핀, 메틸디페닐 포스핀 등의 인계 화합물이나 3급 아민화합물을 주로 사용하며, 무기 충전제는 고순도용융 실리카 분말, 결정성 파쇄 실리카, 알루미나, 유리섬유 등을 사용할 수 있다.

결합제는 용도에 따라서 에폭시기 아민기 등을 갖는 글리시톡시 프로필 트리 메톡시 실란계를 사용하여 유기물과 무기충전제의 계면에서 결합력을 증대시켜 충격강도 및 내습성, 전기적 특성을 개선시켰다.

개질제는 에폭시, 아민, 페놀, 카르복실 변성 실리콘 오일류나 실리콘 분말, 카르복실 변성 폴리부타디엔 화합물 등을 사용한다.

유기난연제는 브롬화 노볼락 에폭시 수지나 브롬화 비스페놀 A형 에폭시 등을 사용하는 것이 바람직하고, 무기난연제는 안티몬 트리옥사이드, 안티몬 펜타옥사이드 등을 사용하는 것이 바람직하다.

이형제는 패케이지에 따라서 천연 카나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등을 사용하고 착색제는 고순도 카본블랙을 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 실시예는 다음과 같다.

본 발명에서는 실시예 및 비교예에 적용된 조성비율은 아래의 표 1과 같다.

주) (*) : 올소크레놀 노볼락 에폭시 수지

(1)-(5) : 다음의 조건을 만족시키는 구조식 (1) - (4) 및 (5)와 같은 구조의 에폭시 수지

(1) : n=1, R₁=CH₃인 구조식(1)과 같은 구조의 에폭시 수지

(2) : n=3인 구조식(2)와 같은 구조의 에폭시 수지

(3) : n=2인 구조식(3)과 같은 구조의 에폭시 수지

(4) : n=2, R₁=CH₃, R₂=CH₃인 구조식(4)와 같은 구조의 에폭시 수지

실시예 1-4)

표 1에 나타난 조성물과 조성비로 평량하여 분쇄/혼합기에서 분쇄하고 가열용융혼합기(TWO-ROLL MILL)에서 용융혼합하여 균일하게 반응시킨 후 상온으로 냉각시키고 분쇄하여 10MESH 정도의 분말 상태로 만들었다.

상기와 같은 방법으로 제조된 조성물의 물성을 측정하여 그 결과를 표 2로 나타내었다. 각 시험 항목별 측정 조건은 다음과 같다.

* 유동성 측정

가열 이송 성형기에서 175℃, 70kg/cm², 90초의 조건으로 EMMI-I-66측정방법에 의해 스파이럴 플로우 금형(SPIRAL FLOW MOLD)으로 성형하여 조성물의 유동된 길이를 측정하였다.

* 흡수율 측정

흡수율 평가용 시편 제작 금형(가로=4cm, 세로=2cm, 두께=0.4cm)으로 가열 이송 성형기(175℃, 70kg/cm², 120초)에서 시편을 제작하고, 후경화 공정(175℃, 5시간)을 거친 다음 가열/가압 포화 수증기(121℃, 2기압) 분위기에 24시간 방치하여 시편에 흡수된 수분의 량을 측정하였다.

* 선팽창계수 및 유리전이온도 측정

TMA법에 의하여 직경 5mm, 두께 6.5mm의 시편으로 상온부터 300℃까지 승온시켜 측정하였다.

* 기계적 강도 측정

ASTM D 790법에 의하여 시편제작금형(5inch×1/2inch×1/4inch)으로 가열 이송 성형기(175℃, 70kg/cm², 120초)에서 시편을 제작하고, 후경화공정(175℃, 5시간)을 거친 다음 25℃, 215℃의 온도에서 측정하였다.

* 내 CRACK성 측정

가열 이송 성형기(175℃, 70kg/cm², 120초)에서 시편제작금형(DIP-18pin, CHIP SIZE=5×5×0.4mm, ALLOY-42)으로 시편을 제작하여, 후경화공정(175℃,5시간)을 거쳐, 포화수증기(21℃, 2기압) 분위기에서 24시간 방치후 액체질소(-196℃)에 2분간 침적시키고 납조(215℃)에 2분간 침적시켜 패케이지 크랙이 발생할 때까지 연속적으로 액체 질소 및 납조에 침적시켰다.

비교예 1-3)

표 1에 나타난 조성물과 조성비로 평량하고 제조 및 물성측정 방법은 실시예와 동일하게 하여 물성을 측정한 결과는 아래의 표 2와 같다.

상기 실시예 및 비교예의 결과에 의하여 열충격에 의한 패케이지 크랙은 에폭시 수지의 구조식과 1분자중 에폭시 반응기수에 직접적으로 영향을 받는 것을 알 수 있다. 특히 상기 구조식 1) 내지 5)와 같은 구조를 가지는 에폭시 수지를 일정한 비율로 혼합 사용하게 되면 내크랙성이 크게 향상된다.

Claims (4)

1. 올소 크레졸 노볼락형 에폭시 수지와, 하기 구조식 1) 내지 5)와 같은 구조를 가지는 에폭시 수지중 선택된 2종 이상의 수지를 함유한 것을 특징으로 하는 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물.

   구조식 1)

   (n=0 내지 2 사이의 정수, R₁=CH₃,C₂H₅등)

   구조식 2)

   (n=0 내지 5 사이의 정수)

   구조식 3)

   (n=0 내지 2 사이의 정수,)

   구조식 4)

   (n=0 내지 5 사이의 정수, R₁, R₂=CH₃, C₂H₅등)

   구조식 5)
2. 제1항에 있어서, 구조식 1) 내지 5)와 같은 구조를 가지는 에폭시 수지의 사용량이 전체 에폭시 수지의 20 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물.
3. 제1항에 있어서, 안티몬 산화물이 전체 수지조성물 100중량부에 대하여 2 내지 5중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물.
4. 제3항에 있어서, 안티몬 산화물은 안티몬 트리옥사이드 또는 안티몬 펜타옥사이드인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물.