WO2013133571A1 - 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 ｅｍｃ 몰드 세정용 조성물 - Google Patents
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Definitions
- Semiconductor devices such as transistors, integrated circuits (ICs), high density integrated circuits (LSIs) and the like are typically resin-encapsulated by plastic packaging.
- resin encapsulation is carried out by casting, compression molding, injection molding, transfer molding, in particular, transfer molding having excellent mass productivity and workability, using a thermosetting resin composition such as an epoxy resin composition.
- a thermosetting resin composition such as an epoxy resin composition.
- the above-described transfer molding is continuously performed when the semiconductor device is resin-encapsulated by transfer molding using an epoxy resin composition, in which the mold or die is a mold release agent in the epoxy resin composition. contamination by the agent), and this causes the molding to not work properly.
- the mold releasing agent contained in the epoxy resin composition flows out of the resin composition to the inner surface of the cavity formed by the upper mold and the lower mold, resulting in mold- demolding action, but when the molding is repeated, it flows out to the inner surface of the mold.
- the deformed mold release agent gradually accumulates and oxidizes on the inner surface to be deteriorated, thereby forming a hard oxidized mold-releasing agent layer (the layer surface is not as smooth as the inner surface of the mold).
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Abstract
천연 고무(NR), 클로로프렌 고무(CR), 부타디엔 고무(BR), 니트릴 고무(NBR), 에틸렌-프로필렌 터폴리머 고무(EPT), 에틸렌-프로필렌 고무(EPM), 에틸렌-프로필렌 디엔 고무(EPDM), 스틸렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리이소프렌 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물 고무성분 100 중량부를 기준으로 하여, 직경의 크기가 10 ~ 100 nm 사이즈의 무기 필러 10 - 50 중량부; 및 첨가제 1 - 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 EMC 몰드 세정용 조성물을 개시한다. 본 발명에 따른 EMC 몰드용 세정 재료는 경화되면서 포르말린 발생이 발생되지 않고, 휘발되면서 흄(Fume)이나 odor가 발생되지 않고 금형 내부에 지속적인 코팅성능이 부여되면서도 효과적인 이형성을 제공하여 EMC 몰드의 작업성이 우수하고 환경오염을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 EMC 몰드 세정용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휘발되면서 흄(Fume)이나 odor가 발생되지 않고 금형 내부에 지속적인 코팅성능이 부여되면서도 효과적인 이형성을 제공하여 EMC 몰드의 작업성이 우수한 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 EMC 몰드 세정용 조성물에 관한 것이다.
트랜지스터, 집적회로(IC), 고밀도 집적회로(LSI) 등과 같은 반도체 소자는 통상적으로는 플라스틱 패키징(packaging)에 의해 수지-캡슐화시킨다. 이러한 수지 캡슐화는 에폭시수지 조성물 등과 같은 열경화성수지 조성물을 사용하여, 캐스팅, 압축성형, 사출성형, 이송성형, 특히 매스 생산성 및 작업성이 탁월한 이송성형에 의해 수행한다. 그러나, 상술한 이송성형은, 반도체 소자를 에폭시수지 조성물을 사용하여 이송성형에 의해 수지-캡슐화시키는 경우 연속적으로 수행하며, 이는 성형용 금형 또는 다이(die)가 에폭시수지 조성물 중 금형 탈형제(releasing agent)에 의해 오염되고, 이로 인해 성형이 제대로 수행되지 않기 때문이다.
즉, 성형에서, 에폭시수지 조성물 중에 함유된 금형 탈형제가 수지 조성물로부터 상부 금형 및 하부 금형에 의해 형성된 공동의 내면으로 유출되어 금형-탈형작용을 초래하지만, 성형을 반복하는 경우, 금형의 내면으로 유출된 금형 탈형제가 점차적으로 내면에 축적되고 산화됨으로써 열화되어(deteriorated), 경질의 산화된 금형-탈형제층(층 표면이 금형의 내면처럼 매끄럽지 않다는 것) 형성된다. 또한, 산화 및 열화된 금형-탈형제층의 표면에서 성형을 수행하는데, 이로 인해 산화 및 열화된 금형-탈형제층의 표면 패턴이 성형품의 표면으로 이송되어, 성형품의 표면이 거칠어지고 윤기가 나지 않게 된다.
또한, 이러한 산화 및 열화된 금형-탈형제층이 성형시 금형의 내면에 일단 형성되면, 그 후 에폭시수지 조성물, 추가로 금형-탈형제가 수지 조성물로부터 금형의 표면으로가 아니고 산화 및 열화된 금형-탈형제층으로 유출되고, 이로 인해 금형-탈형제는 금형-탈형작용을 충분히 제공할 수 없다.
일반적으로 열경화성 수지를 이용하여 제품을 성형하는 경우, 특히 반도체 제조를 위한 EMC 성형공정에서는 고품위의 제품신뢰도를 요하고 있다. 이러한 고품위의 제품성형을 위하여 수시로 반도체 금형에 잔존하는 오염물을 제거하기 위한 세정작업이 이루어져야 하며, 이와 아울러 반복 작업에 따른 열경화성 수지의 탈착을 용이하게 하기 위하여 금형 표면상에 이형제를 코팅하여 사용한다.
이러한 세정 및 이형공정은 필수적이며, 반도체 소자가 고집적화될수록 그 중요성은 더 중요한 요소로 작용하고 있다. 특히 이형공정은 반도체 소자의 품질에 직접 영향을 미치는 것으로 금형 표면에 부여된 이형성이 제대로 수행되지 못할 경우 제품 전체의 불량뿐만 아니라 수리를 위하여 많은 시간이 소요되므로 보다 나은 이형성을 부여하고 오랜 시간동안 이형성을 유지하는 제품을 개발하기 위한 노력들이 반도체 소자 고집적화와 맞물려 발전되고 있다.
EMC Mold 세정 재료로 사용되는 멜라민 수지의 경우에는 경화되면서 포르말린 발생이 발생된다는 문제점이 있었으며, 고무 시트의 경우에는 세정 성분의 고온 150 ~ 180℃에서 경화되면서 휘발되어 흄(Fume)이나 odor가 발생된다는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 나노 사이즈의 무기 필러를 배합함으로써 흄(Fume)이나 odor가 발생되지 않고 금형 내부 이형성이 우수한 EMC 몰드 세정용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
부타디엔고무(BR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 에틸렌-프로필렌 디엔 모노머 고무(EDPM), 니트릴고무(NR), 니트릴-부타디엔고무(NBR), 및 클로로프렌고무(CR)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물 고무성분 100 중량부를 기준으로 하여,
직경의 크기가 10 ~ 100nm인 무기 필러 10 - 50 중량부; 및
첨가제 1 - 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 EMC 몰드 세정용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 EMC 몰드용 세정 재료는 경화되면서 포르말린 발생이 발생되지 않고, 휘발되면서 흄(Fume)이나 odor가 발생되지 않고 금형 내부에 지속적인 코팅성능이 부여되면서도 효과적인 이형성을 제공하여 EMC 몰드의 작업성이 우수하고 환경오염을 방지할 수 있다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용되는 고무는 천연 또는 인조 고무로서, 상기 고무성분은 반도체 금형 내부가 열과 압력을 받을 경우 함유된 경화제의 작용에 의해 경화되어 금형 내부의 형상대로 형성된다.
금형 내부에서 금형 형상대로 성형되면서 금형 내부와 정확히 일치되는 형상으로 이루어져야 후술하는 코팅성분들이 고무가 성형되면서 외부로 흘러나와 금형의 내면에 정확한 코팅이 이루어질 수 있게 된다. 따라서 본 발명에서 사용되는 고무는 반도체 금형 내부에 정확한 형상을 이룰 수 있어야 한다.
고무성분으로는 천연 고무(NR), 클로로프렌 고무(CR), 부타디엔 고무(BR), 니트릴 고무(NBR), 에틸렌-프로필렌 터폴리머 고무(EPT), 에틸렌-프로필렌 고무(EPM), 에틸렌-프로필렌 디엔 고무(EPDM), 스틸렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리이소프렌 고무(IR), 부틸 고무(IIR), 실리콘 고무(Q), 불소화 고무(FKM)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물이거나 이들의 변성물이다.
ETP는 에틸렌, α-올레핀, 및 비공역(non-cojugated) 이중결합을 함유하는 사이클릭 또는 비사이클릭 공중합체이다.
EPDM은 에틸렌, α-올레핀(특히 프로필렌) 및 이하 열거되는 폴리엔 단량체를 함유하는 삼원 공중합체이고, 폴리엔 단량체의 예는 다이사이클로펜타다이엔, 1,5-사이클로옥타다이엔, 1,1-사이클로옥타다이엔, 1,6-사이클로도데카다이엔, 1,7-사이클로도데카다이엔, 1,5,9-사이클로도데카트라이엔, 1,4-사이클로헵타다이엔, 1,4-사이클로헥사다이엔, 노보나다이엔, 메틸렌노보넨, 2-메틸펜타다이엔-1,4,1,5-헥사다이엔, 1,6-헵타다이엔, 메틸-테트라하이드로인덴 및 1,4-헥사다이엔을 포함한다.
세정제는 글리콜에테르, 케톤류, 아미노 알콜류, 에스테르류, 피롤류, 이미다졸류, 이미다졸린류 및 아미노알코올류를 포함하고, 하나 이상의 조합으로 이용될 수 있다.
글리콜에테르의 예는 에틸렌글리콜다이메틸에테르, 다이에틸렌글리콜다이메틸에테르, 트라이에틸렌글리콜다이메틸에테르, 테트라에틸렌글리콜다이메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜다이메틸에테르, 다이에틸렌글리콜모노프로필에테르, 다이에틸렌글리콜모노부틸에테르, 다이에틸렌글리콜다이에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 및 에틸렌글리콜모노부틸에테르를 포함할 수 있고 이들 하나 이상의 조합으로 이용될 수 있다.
케톤류의 예는 아세톤, 메틸에틸케톤을 들 수 있다.
에스테르류로서는 포름산 에틸, 포름산 프로필, 포름산 이소부틸, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등을 들 수 있다.
이미다졸의 예는 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸 및 2,4-다이아미노-6[2'-메틸이미다졸일-(1)']에틸-s-트라이아딘을 포함할 수 있고, 하나 이상의 조합으로 이용될 수 있다.
이미다졸린의 예는 2-메틸이미다졸린, 2-메틸-4-에틸이미다졸린, 2-페닐이미다졸린, 1-벤질-2-메틸이미다졸린, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸린, 2,4-다이아미노-6[2'-메틸이미다졸리닐-(1)']에틸-s-트라이아딘, 2,4-다이아미노-6[2'-메틸-4'-이미다졸리닐-(1)']에틸-s-트라이아딘, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸린 및 1-시아노에틸-2-메틸-4-에틸이미다졸린을 포함할 수 있고, 하나 이상의 조합으로 이용될 수 있다.
아미노 알코올의 대표적인 예는 모노에탄올아민, 다이에탄올아민, 트라이에탄올아민, N-메틸에탄올아민, N,N-다이메틸에탄올아민, N,N-다이부틸에탄올아민, N,N-다이에틸에탄올아민, N-메틸-N,N-다이에탄올아민, 2-아미노-2-메틸프로판올, 3-아미노프로판올 및 2-아미노프로판올을 포함할 수 있고, 하나 이상의 조합으로 이용될 수 있다.
본 발명에서는 무기 필러의 크기를 나노 사이즈로 하여 세정성능을 강화하면서 금형의 이형성을 개선하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 무기 필러의 직경이 10 내지 100 nm이다. 여기서 무기 필러의 직경이 10 nm 미만인 경우에는 몰드에 대해 만족스러운 세정 효과를 발휘하는 것은 어렵기 때문에 바람직하지 못하고, 무기 필러의 직경이 100 nm를 초과하는 경우, 조성물이 몰드에 부착하고, 몰드로부터 조성물의 제거 작업 효율이 악화되기 때문에 바람직하지 못하다.
무기 필러로는 실리카, 알루미나, 카본 블랙, 탄산 칼슘, 칼슘 실리케이트, 수산화 알루미늄, 산화티타늄, 티타늄 다이옥사이드 및 수산화 티타늄 등을 포함할 수 있다. 무기 필러의 함량은 고무 100 중량부를 기준으로 하여 바람직하게는 10 내지 50 중량부의 범위로 설정될 수 있다.
본 발명의 재료 조성물은 일반적인 고무배합시 첨가되는 첨가제를 포함한다. 이러한 첨가제는 일반고무배합시 사용되는 공지물질에 해당된다. 가교제, 산화방지제 및 이산화티타늄 스테아린산 등 고무배합에 사용되는 첨가제를 첨가하여 제조할 수 있다. 이러한 첨가제의 함량은 고무함량 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 실리콘 오일과 왁스 등을 더 포함할 수 있다.
실리콘 오일은 기본적으로 종래에서 유기용제인 핵산에 용해시켜 코팅성분으로 사용되는 물질이며, 본 발명에서는 실리콘오일과 왁스가 혼합되어 보다 우수한 코팅성능을 부여하게 된다.
이러한 실리콘 오일의 기본적인 작용은 금형 코팅성을 좋게 하고, 반도체 제품성형 후, 제품의 이형성을 좋게 하는 것으로, 실리콘 오일 자체는 액상 형태이므로 단독으로는 고무와 혼합되어 사용되기가 곤란하다. 실리콘오일 단독으로 고무와 배합시 골고루 분산이 이루어지지 않으며 고무제 시트의 형성이 이루어질 수 없다. 따라서 왁스가 존재하는 상태에서 실리콘 오일이 첨가됨에 따라 고무와의 배합성이 좋아지며, 실리콘오일의 역할인 코팅성 이형성을 가질 수 있게 된다. 사용가능한 실리콘오일은 반응성기인 아미노기, 아민기, 에폭시기 페닐기를 가지는 반응성 실리콘 오일이나 디메틸실리콘오일처럼 비반응성 실리콘오일 어느 것이나 가능하다. 반응성기가 함유된 실리콘오일의 경우에는 금형표면에서 코팅시 오랜 시간 동안 지속될 수 있으므로 금형코팅능력의 지속성이 증대하게 되며, 비반응성 실리콘 오일의 경우에는 왁스의 에멸젼화를 증대시켜 왁스의 코팅능력이 보다 더 잘 발휘될 수 있도록 한다.
왁스는 종래에서도 천연카노버 왁스처럼 코팅용 성분으로 사용되는 물질이다. 다만, 본 발명에서는 이러한 왁스가 고무성분과 배합되어 고무성분이 반도체 금형 내부에서 경화됨에 따라 이러한 왁스성분은 용출이 이루어져야 한다. 따라서 이러한 용출을 위해서는 왁스는 적정량의 혼합이 이루어져야 한다. 왁스성분이 5중량% 미만일 경우에는 금형 내부에서 충분한 코팅성능을 발휘할 수 없으며, 15 중량% 를 초과할 경우에는 고무의 경화시 강도가 저하되어 쉽게 부러짐 현상이 일어나 금형 내부의 고무경화성을 저하시킬 뿐만 아니라 금형 내부의 미세한 부분에 부러진 찌꺼기(chip out)가 되어 반도체 제조시 불량을 야기시킬 수도 있다. 또한, 과도한 양의 왁스 첨가시 고무 경화에 오랜 시간이 걸리고, 일부가 자체 탄화가 되어 오염원이 되기도 한다.
기본적으로 고무의 경화시 약 120℃ 온도가 이루어짐으로써 상기 온도하에서도 탄화기 이루어지지 않는 정도의 왁스가 필요하나, 대개 왁스는 내열성에 취약하므로 왁스 단독보다는 후술하는 내열성을 가지는 실리콘오일과 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 내열성의 부족을 실리콘오일이 보완해주어 탄화되는 것이 억제되며 또한, 액상인 실리콘오일 역시 고무와의 배합이 잘 이루어질 수 있게 된다. 그리고 본 발명에서 사용될 수 있는 왁스는 카노버 왁스, 몬탄 왁스, 에스테르 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 중 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용되도록 한다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 설명하되, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
SBR 70g과 EPDM 30g이 함유된 고무 성분 100g에 직경이 10nm인 실리카 70g, 첨가제(스테아린산 1g, 이산화티타늄 5g, 산화방지제 1g, 가교제 2.5g)을 첨가한 후 혼련 및 혼합한 후 시트 형태로 제작하여 몰드에서 180℃에서 2000 ~ 2300 PSi의 압력으로 6분간 몰드 세정을 실시하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
SBR 70g과 EPDM 30g이 함유된 고무 성분 80g에 직경이 50nm인 실리카 70g, 첨가제(스테아린산 1g, 이산화티타늄 5g, 산화방지제 1g, 가교제 2.5g)을 첨가한 후 혼련 및 혼합한 후 시트 형태로 제작하여 몰드에서 180℃에서 2000 ~ 2300 PSi의 압력으로 6분간 몰드 세정을 실시하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 3
SBR 70g과 EPDM 30g이 함유된 고무 성분 80g에 직경이 100nm인 실리카 70g, 첨가제(스테아린산 1g, 이산화티타늄 5g, 산화방지제 1g, 가교제 2.5g)을 첨가한 후 혼련 및 혼합한 후 시트 형태로 제작하여 몰드에서 180℃에서 2000 ~ 2300 PSi의 압력으로 6분간 몰드 세정을 실시하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1
SBR 70g과 EPDM 30g이 함유된 고무 성분 100g에 100㎛의 실리카 80g, 아미노 알콜류 세정제 2g, 첨가제(스테아린산 1g, 이산화티타늄 5g, 산화방지제 1g, 가교제 2.5g)을 첨가한 후 혼련 및 혼합한 후 시트 형태로 제작하여 몰드에서 180℃에서 2000 ~ 2300 PSi의 압력으로 6분간 몰드 세정을 실시하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 2
SBR 70g과 EPDM 30g이 함유된 고무 성분 100g에 10㎛의 실리카 80g, 케톤류 세정제 2g, 첨가제(스테아린산 1g, 이산화티타늄 5g, 산화방지제 1g, 가교제 2.5g)을 첨가한 후 혼련 및 혼합한 후 시트 형태로 제작하여 몰드에서 180℃에서 2000 ~ 2300 PSi의 압력으로 6분간 몰드 세정을 실시하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
| 평가기준 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 탄성 | ◎ | ○ | ○ | △ | ○ |
| 경화 후 경도 | ◎ | ◎ | ◎ | △ | △ |
| 2차 오염 | ◎ | ◎ | ◎ | △ | △ |
| 연무 | ○ | ○ | ○ | × | × |
| 냄새 | ○ | ○ | ○ | × | × |
◎: 아주 우수함, ○: 우수함, △: 보통, ×: 나쁨
표 1을 참조하면, 나노 사이즈의 무기 필러를 이용한 실시예 1 ~3은 마이크로 단위의 비교예 1,2와 비교하여 몰드에서 우수한 세정 특성을 확인할 수 있다. 세정제 냄새에 의한 특유의 거부감이 줄어들어 작업성도 향상되었다. 몰드에서 성형성 또한 기존 수준을 유지한 것으로 나타났다. 나노 사이즈 무기 필러의 함량 변화가 탄성, 경화 후 경도, 2차 오염, 연무/냄새 등 작업성에 영향을 주는 것으로 나타났다.
Claims (5)
- 천연 고무(NR), 클로로프렌 고무(CR), 부타디엔 고무(BR), 니트릴 고무(NBR), 에틸렌-프로필렌 터폴리머 고무(EPT), 에틸렌-프로필렌 고무(EPM), 에틸렌-프로필렌 디엔 고무(EPDM), 스틸렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리이소프렌 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물 고무성분 100 중량부를 기준으로 하여,직경의 크기가 10 ~ 100 nm인 무기 필러 10 - 50 중량부; 및첨가제 1 - 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 EMC 몰드 세정용 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 세정제는 글리콜에테르, 케톤류, 에스테르류, 아미노 알콜류, 피롤류, 이미다졸류, 이미다졸린류 및 아미노알코올류 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 EMC 몰드 세정용 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 무기 필러는 실리카, 알루미나, 카본 블랙, 탄산 칼슘, 칼슘 실리케이트, 수산화 알루미늄, 산화티타늄, 티타늄 다이옥사이드 및 수산화 티타늄 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 EMC 몰드 세정용 조성물.
- 제1항에 있어서,코팅 성분으로 실리콘 오일 1 내지 5 중량부 및 왁스 5 내지 10 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 EMC 몰드 세정용 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 첨가제는 스테아린산, 이산화티타늄, 산화방지제, 및 가교제 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 사이즈의 무기 필러를 포함하는 EMC 몰드 세정용 조성물.
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