WO2019117452A1 - 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치 - Google Patents

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2019117452A1
WO2019117452A1 PCT/KR2018/012723 KR2018012723W WO2019117452A1 WO 2019117452 A1 WO2019117452 A1 WO 2019117452A1 KR 2018012723 W KR2018012723 W KR 2018012723W WO 2019117452 A1 WO2019117452 A1 WO 2019117452A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
epoxy resin
resin composition
semiconductor device
average particle
sealing
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/012723
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
배경철
박용엽
김정화
윤지아
김상균
이동환
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to CN201880080648.0A priority Critical patent/CN111492009A/zh
Publication of WO2019117452A1 publication Critical patent/WO2019117452A1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295—Organic, e.g. plastic containing a filler
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
    • C08K2003/282—Binary compounds of nitrogen with aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/382—Boron-containing compounds and nitrogen
    • C08K2003/385—Binary compounds of nitrogen with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Definitions

  • the present invention relates to an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device and a semiconductor device sealed with the epoxy resin composition. More particularly, the present invention relates to an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device having high thermal conductivity and excellent heat dissipation effect, and a semiconductor device sealed using the epoxy resin composition.
  • An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device which has a high thermal conductivity and is excellent in heat radiation effect.
  • Another object of the present invention is to provide a semiconductor device which is sealed with the epoxy resin composition as described above.
  • the epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation comprises an epoxy resin; Curing agent; Filler; And a curing accelerator, wherein the filler is at least one of alumina, aluminum nitrate, boron nitrate; And a mixture of diamond nanoparticles, wherein the diamond nanoparticles may have an average particle diameter (D50) of about 1 nm to about 100 nm.
  • D50 average particle diameter
  • the diamond nanoparticles may comprise from about 0.01% to about 5% by weight of the epoxy resin composition.
  • At least one of the alumina, aluminum nitride, and boron nitrate may have an average particle size (D50) greater than the diamond nanoparticles.
  • the average particle size (D50) of the alumina is about 1 ⁇ to about 10 ⁇
  • the average particle size (D50) of the aluminum nitride is about 1 ⁇ to about 10 ⁇ , About 5 [micro] m to about 20 [micro] m.
  • At least one of the alumina, aluminum nitrate, boron nitrate may comprise from about 50% to about 95% by weight of the epoxy resin composition.
  • the epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices comprises about 0.5 wt% to about 20 wt% of the epoxy resin, about 0.1 wt% to about 13 wt% of a curing agent, about 70 wt% to about 95 wt% of a filler, From about 0.01% to about 2% by weight.
  • Another aspect of the present invention relates to a semiconductor device sealed with the epoxy resin composition for sealing a semiconductor element.
  • the present invention provides an epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation having a high thermal conductivity and excellent heat radiation effect.
  • the present invention provides a semiconductor device sealed with an epoxy resin composition as described above.
  • Epoxy resin composition for sealing semiconductor devices Epoxy resin composition for sealing semiconductor devices
  • One aspect of the present invention relates to an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device.
  • the resin included in the epoxy molding has a low thermal conductivity of about 0.2 W / m ⁇ K, and it is difficult to have a high thermal conductivity of about 6 W / m ⁇ K or more as a mixture.
  • the inventors of the present invention have conducted studies to develop an epoxy resin for sealing a semiconductor device which can increase the thermal conductivity remarkably and increase the heat radiation effect and has excellent fluidity and low thermal expansion and water absorption. As a result, it has been found that alumina, aluminum nitrate, And diamond nanoparticles having an average particle diameter (D50) of about 1 nm to about 100 nm as a filler, the present invention has been accomplished.
  • D50 average particle diameter
  • the epoxy resin composition according to the present invention comprises an epoxy resin, a curing agent, a filler, and a curing accelerator, wherein the filler is at least one of alumina, aluminum nitrate, boron nitrate; And a mixture of diamond nanoparticles, wherein the diamond nanoparticles may have an average particle diameter (D50) of about 1 nm to about 100 nm.
  • average particle diameter (D50) means a particle size corresponding to 50% by weight when it is distributed by weight based on the particle diameter of the particles, and can be measured by a conventional method known to a person skilled in the art.
  • the epoxy resin composition according to the present invention may have a thermal conductivity of about 6 W / m ⁇ K or more, preferably about 6 W / m ⁇ K to about 20 W / m ⁇ K.
  • the epoxy resin epoxy resins generally used for sealing semiconductor devices can be used and are not particularly limited.
  • the epoxy resin an epoxy compound containing two or more epoxy groups in the molecule can be used.
  • the epoxy resin is an epoxy resin obtained by epoxidating a condensate of phenol or alkyl phenol and hydroxybenzaldehyde, a phenol aralkyl type epoxy resin, a phenol novolak type epoxy resin, a cresol novolak type epoxy resin, a multifunctional epoxy Resin, naphthol novolak type epoxy resin, novolak type epoxy resin of bisphenol A / bisphenol F / bisphenol AD, glycidyl ether of bisphenol A / bisphenol F / bisphenol AD, bishydroxybiphenyl type epoxy resin, dicyclopenta Diene-based epoxy resins, and biphenyl-type epoxy resins.
  • the epoxy resin may include at least one of a biphenyl type epoxy resin, a phenol aralkyl type epoxy resin, a cresol novolak type epoxy resin, and a multifunctional epoxy resin.
  • the epoxy resin may use at least one of a biphenyl type epoxy resin and a phenol aralkyl type epoxy resin.
  • the biphenyl-type epoxy resin may be represented by the following general formula (1), but is not limited thereto.
  • R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and n has an average value of 0 to 7).
  • the epoxy resin may be an epoxy resin having an epoxy equivalent of about 100 g / eq to about 500 g / eq considering the curing properties. Within the above range, the degree of curing can be increased.
  • the epoxy resin may be used singly or in combination, and may be added in the form of an additive compound prepared by subjecting an epoxy resin to a linear reaction such as a curing agent, a curing accelerator, a releasing agent, a coupling agent, and a stress relieving agent and a melt master batch .
  • a linear reaction such as a curing agent, a curing accelerator, a releasing agent, a coupling agent, and a stress relieving agent and a melt master batch .
  • the epoxy resin may be included in the epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices in an amount of about 0.5 wt% to about 20 wt%, specifically about 3 wt% to about 15 wt%.
  • the curability of the composition may not be deteriorated.
  • it can be about 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2,3, 4,5, 6,7, 8,9, 10,11, 12,13,14,15,16,17 , 18, 19 or 20% by weight.
  • the curing agent may be a phenolic curing agent.
  • the phenolic curing agent may be a phenol aralkyl type phenol resin, a phenol novolak type phenol resin, a multifunctional type phenol resin, a xylok type phenol resin, Naphthol type phenol resin, terpene type phenol resin, dicyclopentadiene type phenol resin, novolac type phenol resin synthesized from bisphenol A and resole, tris (hydroxyphenyl) methane, dihydroxybiphenyl ≪ / RTI > polyhydric phenol compounds.
  • the phenolic curing agent may be a mixture of phenol aralkyl type phenol resin, phenol novolak type phenol resin, polyfunctional phenol resin, and most preferably phenol aralkyl type phenol resin, xylock type phenol resin.
  • the phenol aralkyl phenolic resin may be represented by the following general formula (2), but is not limited thereto.
  • the xylo-type phenol resin may be represented by the following formula (3), but is not limited thereto:
  • the curing agent may have a hydroxyl equivalent of about 90 g / eq to about 250 g / eq, considering the curability aspect. Within the above range, the degree of curing can be increased.
  • the curing agent may be used alone or in combination. Further, it can be used as an additional compound prepared by subjecting the above-mentioned curing agent to a linear reaction such as an epoxy resin, a curing accelerator, a releasing agent, a stress relieving agent and the like, and a melt master batch.
  • a linear reaction such as an epoxy resin, a curing accelerator, a releasing agent, a stress relieving agent and the like, and a melt master batch.
  • the curing agent may be included in the epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices in an amount of about 0.1 wt% to about 13 wt%, preferably about 0.1 wt% to about 10 wt%. Within this range, there is an effect that the curability of the composition is not lowered. For example, it may be about 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9,1,5, 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 or 13 % By weight.
  • the blending ratio of the epoxy resin and the curing agent can be adjusted according to the requirements of mechanical properties and moisture resistance reliability in the package.
  • the chemical equivalent ratio of the epoxy resin to the curing agent can be from about 0.95 to about 3, and more specifically from about 1 to about 2, and more specifically from about 1 to about 1.75.
  • excellent strength can be achieved after curing of the epoxy resin composition.
  • the filler is intended to improve the mechanical properties and low stress of the epoxy resin composition.
  • the filler can remarkably increase thermal conductivity to enhance heat radiation effect, improve fluidity, and reduce thermal expansion and water absorption.
  • the filler may be at least one of alumina, aluminum nitrate and boron nitrate; And a mixture of diamond nanoparticles.
  • the diamond nanoparticles may have an average particle diameter (D50) of about 1 nm to about 100 nm.
  • the thermal conductivity of diamond is about 1,000 W / m ⁇ K, and the thermal conductivity of alumina, aluminum nitrate, boron nitrate, etc. is about 25 W / m ⁇ K.
  • the diamond nanoparticles may have the above average particle size range to fill the pores formed by at least one of alumina, aluminum nitride, boron nitride or be disposed between at least one of alumina, aluminum nitride, boron nitride and the like.
  • the composition of the present invention significantly enhances the thermal conductivity when the diamond nanoparticles can not enter the void, thereby increasing the heat radiation effect, increasing the fluidity, and lowering the water absorption and thermal expansion .
  • the diamond nanoparticles may have an average particle size (D50) of from about 10 nm to about 80 nm.
  • At least one of alumina, aluminum nitrate, and boron nitrate may have an average particle size (D50) larger than the diamond nanoparticles.
  • D50 average particle size
  • at least one of alumina, aluminum nitrate and boron nitrate forms voids, and diamond nanoparticles having the average particle diameter (D50) can enter into the voids.
  • the average particle size (D50) of alumina can be from about 1 ⁇ to about 10 ⁇ , preferably from about 5 ⁇ to about 6 ⁇ .
  • the average particle diameter (D50) of the aluminum nitrate may be about 1 ⁇ ⁇ to about 10 ⁇ ⁇ , preferably about 1 ⁇ ⁇ to about 5 ⁇ ⁇ .
  • the average particle size (D50) of boron nitride may be from about 5 ⁇ ⁇ to about 20 ⁇ ⁇ , preferably from about 10 ⁇ ⁇ to about 15 ⁇ ⁇ . Within this range, the fluidity is good and the thermal conductivity and relative dielectric constant can be good.
  • One or more of alumina, aluminum nitrate, and boron nitrate may be coated with a coupling agent, an epoxy resin, or a curing agent as necessary beforehand.
  • the shape of the diamond nanoparticles is not limited, but may be spherical or non-spherical.
  • the diamond nanoparticles may be included in the epoxy resin composition in an amount of about 0.01 wt% to about 5 wt%, preferably about 0.1 wt% to about 3 wt%.
  • the thermal conductivity can be increased and the fluidity can be prevented from being lowered.
  • the shape of at least one of alumina, aluminum nitride and boron nitride is not limited and may be spherical or non-spherical. Conception can improve fluidity. At least one of alumina, aluminum nitrate, boron nitrate may be included in the epoxy resin composition in an amount of about 50 wt% to about 95 wt%, preferably about 75 wt% to about 90 wt%. In the above range, the thermal conductivity can be increased and the fluidity can be prevented from being lowered.
  • the amount of the filler to be used varies depending on required properties such as moldability, low stress, and high temperature strength.
  • the filler may comprise from about 70 wt% to about 95 wt%, such as from about 75 wt% to about 94 wt%, of the epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices.
  • this range there can be obtained an effect of securing the fluidity, reliability, relative dielectric constant and thermal conductivity of the composition.
  • the curing accelerator is a substance that promotes the reaction between the epoxy resin and the curing agent.
  • the curing accelerator for example, tertiary amines, organic metal compounds, organic phosphorus compounds, imidazole compounds, and boron compounds can be used.
  • Tertiary amines include benzyldimethylamine, triethanolamine, triethylenediamine, diethylaminoethanol, tri (dimethylaminomethyl) phenol, 2-2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris ) Phenol and tri-2-ethylhexyl acid salt.
  • Specific examples of the organometallic compound include chromium acetylacetonate, zinc acetylacetonate, nickel acetylacetonate, and the like.
  • Organic phosphorus compounds include tris-4-methoxyphosphine, tetrabutylphosphonium bromide, tetraphenylphosphonium bromide, phenylphosphine, diphenylphosphine, triphenylphosphine, triphenylphosphine triphenylborane, triphenylphosphine Pin-1,4-benzoquinone adducts and the like.
  • the imidazole compounds include 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-aminoimidazole, 2- 4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole, and the like, but are not limited thereto.
  • boron compound examples include tetraphenylphosphonium-tetraphenylborate, triphenylphosphine tetraphenylborate, tetraphenylboron salt, trifluoroborane-n-hexylamine, trifluoroborane monoethylamine, tetrafluoroborane Triethylamine, tetrafluoroborane amine, and the like.
  • 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene (1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene: DBN), 1,8-diazabicyclo [5.4.
  • Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene: DBU 1,8-diazabicyclo [5.4.
  • Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene: DBU 1,8-diazabicyclo [5.4.
  • the curing accelerator it is also possible to use an epoxy resin or a curing agent and an additive prepared by lathe.
  • the curing accelerator may be included in the epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices in an amount of about 0.01 wt% to about 2 wt%, specifically about 0.02 wt% to about 1.5 wt%.
  • the epoxy resin composition may be cured within the above range, and the epoxy resin composition may have a good degree of curing. For example, about 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5 or 2 wt.
  • the epoxy resin composition according to the present invention may further include at least one of a coupling agent, a release agent, and a colorant.
  • the coupling agent is for improving interfacial strength by reacting between the epoxy resin and the filler, and may be, for example, a silane coupling agent.
  • the silane coupling agent is not particularly limited as long as it reacts between the epoxy resin and the filler to improve the interface strength between the epoxy resin and the filler.
  • Specific examples of the silane coupling agent include epoxy silane, aminosilane, ureidosilane, mercapto silane, and alkyl silane.
  • the coupling agent may be used alone or in combination.
  • the coupling agent may be contained in an amount of about 0.01 wt% to about 5 wt%, preferably about 0.05 wt% to about 3 wt%, of the epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices.
  • the strength of the cured product of the epoxy resin composition in the above range can be improved. For example, about 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 3, 4 or 5 weight.
  • At least one selected from the group consisting of paraffin wax, ester wax, higher fatty acid, higher fatty acid metal salt, natural fatty acid and natural fatty acid metal salt can be used.
  • the release agent may be contained in an amount of about 0.1% by weight to about 1% by weight of the epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices. For example, about 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 or 1 wt%.
  • the coloring agent is for laser marking of the semiconductor element sealing material, and coloring agents well known in the art can be used and are not particularly limited.
  • the colorant may include one or more of carbon black, titanium black, titanium nitride, dicopper hydroxide phosphate, iron oxide, mica.
  • the colorant may be included in the epoxy resin composition for encapsulating semiconductor devices in an amount of about 0.01 wt% to about 5 wt%, preferably about 0.05 wt% to about 3 wt%. For example, about 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4 or 5 wt.%.
  • the epoxy resin composition of the present invention may contain an antioxidant such as Tetrakis [methylene-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane;
  • an antioxidant such as Tetrakis [methylene-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane;
  • a flame retardant such as aluminum hydroxide, and the like may be further added as needed.
  • the epoxy resin composition is prepared by uniformly mixing the above components uniformly at a predetermined mixing ratio using a Hensel mixer or Lodige mixer, and then kneading the mixture with a roll-mill or a kneader Melting and kneading, and then cooling and pulverizing to obtain a final powder product.
  • the epoxy resin composition of the present invention as described above can be applied to semiconductor devices, particularly semiconductor devices mounted on a mobile display or a fingerprint sensor of an automobile.
  • a method of sealing a semiconductor element using the epoxy resin composition obtained in the present invention a low pressure transfer molding method can be generally used.
  • Another aspect of the present invention relates to a semiconductor device sealed by using an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device.
  • the semiconductor device according to the present invention can be sealed with the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices of the present invention.
  • the semiconductor device may include a capacitive type semiconductor device for fingerprint recognition.
  • Silica a 9: 1 mixture of spherical-usable silica having an average particle diameter (D50) of 20 m and spherical fused silica having an average particle diameter of 0.5 m
  • Diamond nanoparticles Average particle size (D50) 1 nm (Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 1N)
  • Diamond nanoparticles Average particle size (D50) 100 nm (Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 100N)
  • Diamond powder average particle diameter (D50) 100 ⁇ ⁇ (Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 100M)
  • Diamond nanoparticles Average particle size (D50) 150 nm (Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 150N)
  • each of the above components was weighed according to the composition (unit: parts by weight) shown in the following Table 1, and then homogenized at 25 to 30 ° C for 30 minutes using a Henschel mixer (KEUM SUNG MACHINERY CO. Then, the mixture was melt-kneaded at a maximum temperature of 110 DEG C for 30 minutes using a self-made continuous kneader, and then cooled and pulverized at 10 to 15 DEG C to obtain an epoxy resin composition for sealing semiconductor devices .
  • a Henschel mixer KEUM SUNG MACHINERY CO.
  • the epoxy resin composition of the present invention has high thermal conductivity and good fluidity.
  • Comparative Example 1 containing no diamond nanoparticles
  • Comparative Example 3 containing diamond nanoparticles but containing silica instead of at least one of alumina, aluminum nitrate and boron nitrate, particle diameter of the diamond nanoparticles of the present invention
  • Comparative Example 2 and Comparative Example 4 which were out of the range had low thermal conductivity and poor fluidity.
  • Comparative Example 2 which includes a diamond powder having an average particle diameter remarkably larger than that of at least one of alumina, aluminum nitrate and boron nitride, exhibited very poor fluidity compared with the Examples.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

에폭시 수지; 경화제; 충진제; 및 경화 촉진제를 포함하고, 상기 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함하고, 상기 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 약 1nm 내지 약 100nm인 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용해 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 열전도도가 높아서 방열 효과가 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.
집적 회로의 집적도가 높아짐에 따라, 칩이 더욱 커져, 표면 실장 패키지는 DIP(dual in-line package)에서 SOP(small outline package), SOJ(small outline J-leaded package), PLCC(plastic leaded chip carrier), 특히 QFP(quad flat package) 등의 얇은 평평한 패키지가 서서히 대신해 왔다. 지금 공업적 경향은 BGA(ball grid array), 칩 사이즈 패키지(CSP), 플립 칩(FC), LSI 패키지 등의 보다 응집한 패키지로 변화하고 있다. 패키지 사이즈 대 칩 사이즈 비의 감소와는 별도로 오늘의 집적 회로(IC)는 더욱 빠른 동작 속도나 보다 높은 접합 온도를 가져오는 고출력성도 필요로 하고 있다. 이들은 충분히 적절하게 임하지 않는 이상 경우에 따라서는 디바이스의 고장률을 더욱 높인다. 일반적으로는 이들의 요구를 충족하기 위해서 부가적인 방열재 또는 히트-슬러그(heat-slug, heat spreader)가 이용되지만, 시스템의 변경을 위해서 추가적 비용이 든다. 높은 열 방산 능력을 가지는 열적으로 강화된 몰드 화합물(TEMC)은 이러한 요구를 충족하는 유용한 대체물이다.
본 발명의 목적은 열전도도가 높아서 방열 효과가 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지; 경화제; 충진제; 및 경화 촉진제를 포함하고, 상기 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함하고, 상기 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 약 1nm 내지 약 100nm가 될 수 있다.
구체예에서 상기 다이아몬드 나노입자는 상기 에폭시 수지 조성물 중 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%로 포함될 수 있다.
구체예에서 상기 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 상기 다이아몬드 나노입자 대비 평균입경(D50)이 더 클 수 있다.
구체예에서 상기 알루미나의 평균입경(D50)은 약 1㎛ 내지 약 10㎛, 상기 알루미늄 니트레이트의 평균입경(D50)은 약 1㎛ 내지 약 10㎛, 상기 보론 니트레이트의 평균입경(D50)은 약 5㎛ 내지 약 20㎛일 수 있다.
구체예에서 상기 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 상기 에폭시 수지 조성물 중 약 50 중량% 내지 약 95 중량% 포함될 수 있다.
구체예에서 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 상기 에폭시 수지 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%, 경화제 약 0.1 중량% 내지 약 13 중량%, 충진제 약 70 중량% 내지 약 95 중량% 및 경화 촉진제 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다.
본 발명은 열전도도가 높아서 방열 효과가 우수한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하였다.
본 발명은 상기와 같은 에폭시 수지 조성물로 밀봉된 반도체 장치를 제공하였다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물
본 발명의 하나의 관점은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 높은 열전도성을 부여하려면, 비교적 다량의 충진제의 사용이 필요하다. 다량의 충진제를 사용하게 되면 점도가 높아지고 유동성이 짧아져 패키지 성형성에 문제가 될 소지가 있다. 또한, 에폭시 성형물에 포함되는 수지는 약 0.2W/m·K의 낮은 열전도도를 가져, 혼합물로서 약 6W/m·K 이상의 높은 열전도도를 가지기 어렵다.
본 발명자들은 열전도도를 현저하게 높여 방열 효과를 높일 수 있고 유동성이 우수하며 열팽창성과 수분 흡수성이 낮은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지를 개발하기 위해 연구를 거듭한 결과, 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상 및 평균입경(D50) 약 1nm 내지 약 100nm의 다이아몬드 나노입자를 충진제로 사용함으로써, 상기와 같은 목적을 달성할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 충진제 및 경화 촉진제를 포함하고, 상기 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함하고, 상기 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 약 1nm 내지 약 100nm가 될 수 있다. 본 명세서에서 "평균입경(D50)"은 입자의 입경에 기초하여 중량으로 분배시켰을 때 50 중량%에 해당되는 입경을 의미하고, 당업자에게 알려진 통상의 방법으로 측정할 수 있다. 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 열전도도가 약 6W/m·K 이상, 바람직하게는 약 6W/m·K 내지 약 20W/m·K이 될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물 중 구성 성분에 대해 상세하게 설명한다.
에폭시 수지
에폭시 수지는 반도체 소자 밀봉용으로　일반적으로 사용되는 에폭시 수지들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 에폭시 수지는 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 에폭시 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 에폭시 수지는 페놀 또는 알킬 페놀류와 히드록시벤즈알데히드와의 축합물을 에폭시화함으로써 얻어지는 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 다관능형 에폭시 수지, 나프톨노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀A/비스페놀F/비스페놀AD의 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀A/비스페놀F/비스페놀AD의 글리시딜에테르, 비스히드록시비페닐계 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔계 에폭시 수지, 바이페닐형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 에폭시 수지는 바이페닐형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 다관능형 에폭시 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 에폭시 수지는 바이페닐형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
구체적으로, 바이페닐형 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2018012723-appb-I000001
(상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬기, n의 평균값은 0 내지 7이다).
에폭시 수지는 경화성 측면을 고려할 때 에폭시 당량이 약 100g/eq 내지 약 500g/eq인 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 범위에서, 경화도를 높일 수 있다.
에폭시 수지는 단독 혹은 병용하여 사용될 수 있으며, 에폭시 수지에 경화제, 경화 촉진제, 이형제, 커플링제, 및 응력 완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터 배치(melt master batch)와 같은 선반응을 시켜 만든　부가 화합물 형태로 사용할 수도 있다.
구체예에서 상기 에폭시 수지는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%, 구체적으로는 약 3 중량% 내지 약 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 경화성이 저하되지 않을 수 있다. 예를 들면, 약 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20 중량% 포함될 수 있다.
경화제
경화제는 반도체 소자 밀봉용으로　일반적으로 사용되는 경화제들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 경화제는 페놀성 경화제를 사용할 수 있고, 예를 들면 페놀성 경화제는 페놀아랄킬형 페놀 수지,　페놀노볼락형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지, 자일록(xylok)형 페놀 수지, 크레졸 노볼락형 페놀 수지, 나프톨형 페놀 수지, 테르펜형 페놀 수지, 디시클로펜타디엔계 페놀 수지, 비스페놀 A와 레졸로부터 합성된 노볼락형　페놀 수지, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 디하이드록시바이페닐을 포함하는 다가 페놀 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 페놀성 경화제는 페놀아랄킬형 페놀 수지,　페놀노볼락형 페놀 수지, 다관능형 페놀 수지 중 하나 이상, 가장 바람직하게는 페놀아랄킬형 페놀 수지,　자일록형 페놀 수지의 혼합물을 사용할 수 있다.
구체적으로, 페놀아랄킬형 페놀수지는 하기 화학식 2로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
<화학식 2>
Figure PCTKR2018012723-appb-I000002
(상기 화학식 2에서 n의 평균값은 1 내지 7이다).
구체적으로, 자일록형 페놀수지는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다:
<화학식 3>
Figure PCTKR2018012723-appb-I000003
(상기 화학식 3에서 n의 평균값은 0 내지 7이다).
경화제는 경화성 측면을 고려할 때 수산기 당량이 약 90g/eq 내지 약 250g/eq가 될 수 있다. 상기 범위에서, 경화도를 높일 수 있다.
경화제는 각각 단독 혹은 병용하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 경화제에 에폭시 수지, 경화 촉진제, 이형제 및 응력 완화제 등의 기타 성분과 멜트 마스터 배치와 같은 선반응을 시켜 만든　부가 화합물로도 사용할 수 있다.
경화제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 약 0.1 중량% 내지 약 13 중량%, 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 경화성이 저하되지 않는 효과가 있을 수 있다. 예를 들면, 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 또는 13 중량% 포함될 수 있다.
에폭시 수지와 경화제와의 배합비는 패키지에서의 기계적 성질 및 내습 신뢰성의 요구에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 경화제에 대한　에폭시 수지의 화학 당량비가 약 0.95 내지 약 3일 수 있으며, 구체적으로 약 1 내지 약 2, 더욱 구체적으로 약 1 내지 약 1.75일 수 있다. 에폭시 수지와 경화제의 당량비가 상기의 범위를 만족할 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화 후에 우수한 강도를 구현할 수 있다.
충진제
충진제는 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성 및 저응력화를 향상시키기 위한 것이다. 추가로, 본 발명에서 충진제는 열전도도를 현저하게 높여 방열 효과를 높이고, 유동성을 좋게 하면서, 열팽창성과 수분 흡수성을 낮출 수 있다.
본 발명에서 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함할 수 있다. 그리고, 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 약 1nm 내지 약 100nm가 될 수 있다.
다이아몬드의 열전도도는 약 1,000W/m·K 이고 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 등의 열전도도는 약 25W/m·K 이다. 다이아몬드 나노입자가 상기 평균 입경 범위를 가짐으로써 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상으로 형성된 공극을 메우거나 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 조성물은 다이아몬드 나노입자가 평균 입경(D50)이 약 100nm를 초과함으로써 상기 공극에 들어가지 못하는 경우 대비 열전도도를 현저하게 높여 방열 효과를 높이고 유동성을 높이며 수분 흡수성과 열팽창성을 낮출 수 있다. 바람직하게는 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 약 10nm 내지 약 80nm가 될 수 있다.
알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 다이아몬드 나노입자 대비 평균입경(D50)이 더 클 수 있다. 이를 통해, 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상이 공극을 형성하고 상기 평균입경(D50)을 갖는 다이아몬드 나노입자가 공극으로 들어갈 수 있다. 알루미나의 평균입경(D50)은 약 1㎛ 내지 약 10㎛, 바람직하게는 약 5㎛ 내지 약 6㎛가 될 수 있다. 알루미늄 니트레이트의 평균입경(D50)은 약 1㎛ 내지 약 10㎛, 바람직하게는 약 1㎛ 내지 약 5㎛가 될 수 있다. 보론 니트레이트의 평균입경(D50)은 약 5㎛ 내지 약 20㎛, 바람직하게는 약 10㎛ 내지 약 15㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 유동성이 좋고 열전도도 및 비유전율이 좋을 수 있다. 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 필요에 따라 미리 커플링제, 에폭시 수지 또는 경화제로 피복될 수도 있다.
다이아몬드 나노입자는 형상은 제한되지 않으나, 구상, 비구상 등이 될 수 있다. 다이아몬드 나노입자는 에폭시 수지 조성물 중 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 열전도도를 높일 수 있고, 유동성이 저하되는 것을 막을 수 있다. 예를 들면 약 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4 또는 5 중량% 포함될 수 있다.
알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상의 형상은 제한되지 않으며, 구상 또는 비구상이 될 수 있다. 구상은 유동성을 개선할 수 있다. 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 에폭시 수지 조성물 중 약 50 중량% 내지 약 95 중량%, 바람직하게는 약 75 중량% 내지 약 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 열전도도를 높일 수 있고, 유동성이 저하되는 것을 막을 수 있다.
충진제의 사용량은 성형성, 저응력성, 및 고온 강도 등의 요구 물성에 따라 다르다. 구체예에서 충진제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 약 70 중량% 내지 약 95 중량%, 예를 들면 약 75 중량% 내지 약 94 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 조성물의 유동성, 신뢰성, 비유전율 및 열전도도를 확보하는 효과가 있을 수 있다. 예를 들면 약 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94 또는 95 중량% 포함될 수 있다.
경화 촉진제
경화 촉진제는 에폭시 수지와 경화제의 반응을 촉진하는 물질이다. 상기 경화 촉진제로는, 예를 들면,　3급 아민, 유기금속화합물, 유기인화합물, 이미다졸 화합물, 및 붕소화합물 등이 사용 가능하다.
3급 아민에는 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디에틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀, 2-2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디아미노메틸)페놀과 트리-2-에틸헥실산염 등이 있다. 유기 금속화합물의 구체적인 예로는 크로뮴아세틸아세토네이트, 징크아세틸아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트　등이 있다. 유기인화합물에는 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄브로마이드, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논　부가물 등이 있다. 이미다졸 화합물에는 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸,　2-페닐이미다졸,　2-아미노이미다졸, 2-메틸-1-비닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸　등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 붕소화합물의 구체적인 예로는 테트라페닐포스포늄-테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트, 테트라페닐보론염, 트리플루오로보란-n-헥실아민, 트리플루오로보란모노에틸아민, 테트라플루오로보란트리에틸아민, 테트라플루오로보란아민 등이 있다. 이외에도 1,5-디아자바이시클로[4.3.0]논-5-엔(1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene: DBN), 1,8-디아자바이시클로[5.4.0]운덱-7-엔(1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene: DBU) 및　페놀노볼락 수지염　등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
경화 촉진제는 에폭시 수지 또는 경화제와 선반응하여 만든 부가물을 사용하는 것도 가능하다.
경화 촉진제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중　약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%, 구체적으로 약 0.02 중량% 내지 약 1.5 중량%로 포함될 수 있다.　상기의 범위에서 에폭시 수지 조성물의 경화를 촉진하고, 경화도도 좋은 장점이 있을 수 있다. 예를 들면, 약 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5 또는 2 중량 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 커플링제, 이형제, 착색제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
커플링제
커플링제는 에폭시 수지와 충진제 사이에서 반응하여 계면 강도를 향상시키기 위한 것으로, 예를 들면, 실란 커플링제일 수 있다. 상기 실란 커플링제는 에폭시 수지와 충진제 사이에서 반응하여, 에폭시 수지와 충진제의 계면 강도를 향상시키는 것이면 되고, 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 상기 실란 커플링제의 구체적인 예로는 에폭시 실란, 아미노 실란, 우레이도 실란, 머캅토 실란, 및 알킬 실란 등을 들 수 있다. 상기 커플링제는 단독으로 사용할 수 있으며 병용해서 사용할 수도 있다.
커플링제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.05 중량% 내지 약 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 에폭시 수지 조성물 경화물의 강도가 향상될 수 있다. 예를 들면, 약 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.5, 2, 3, 4 또는 5 중량 포함될 수 있다.
이형제
이형제로는 파라핀계 왁스, 에스테르계 왁스, 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 천연 지방산 및 천연 지방산 금속염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
이형제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%로 포함될 수 있다. 예를 들면 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 또는 1 중량% 포함될 수 있다.
착색제
착색제는 반도체 소자 밀봉재의 레이저 마킹을 위한 것으로, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 착색제들이 사용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 착색제는 카본 블랙, 티탄 블랙, 티탄 질화물, 인산수산화구리(dicopper hydroxide phosphate), 철산화물, 운모 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
착색제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 중 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%, 바람직하게는 약 0.05 중량% 내지 약 3 중량%로 포함될 수 있다. 예를 들면 약 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4 또는 5 중량% 포함될 수 있다.
이외에도, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은　본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 Tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxyphenyl)propionate]methane 등의 산화방지제; 수산화알루미늄 등의 난연제　등을　필요에 따라 추가로 함유할 수 있다.
에폭시 수지 조성물은 상기와 같은 성분들을 헨셀　믹서(Hensel mixer)나 뢰디게 믹서(Lodige mixer)를 이용하여 소정의 배합비로 균일하게 충분히 혼합한 뒤, 롤밀(roll-mill)이나 니이더(kneader)로 용융 혼련한 후, 냉각, 분쇄 과정을 거쳐 최종 분말 제품을 얻는 방법으로 제조될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 반도체 소자, 특히 모바일 디스플레이 또는 자동차의 지문 인식 센서에 장착되는 반도체 소자에 유용하게 적용될 수 있다. 본 발명에서 얻어진 에폭시　수지 조성물을 사용하여 반도체 소자를 밀봉하는 방법으로써는 저압 트랜스퍼 성형법이 일반적으로 사용될 수 있다. 그러나, 인젝션(injection) 성형법이나 캐스팅(casting) 등의 방법으로도 성형이 가능하다.
반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치
본 발명의 다른 관점은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체 장치는 본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물로 밀봉될 수 있다. 예를 들면, 반도체 장치는 정전 용량 방식의 지문 인식용 반도체 장치를 포함할 수 있다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다.
에폭시 수지
1) 바이페닐형 에폭시 수지: YX-4000H(Japan Epoxy Resin社, 에폭시 당량: 196g/eq)
경화제
2) 자일록형 페놀 수지: KPH-F3065(코오롱 유화社, 수산기 당량: 203g/eq)
3) 페놀아랄킬형 페놀 수지: MEH-7851(Meiwa社, 수산기 당량: 203g/eq)
충진제
4) 실리카: 평균입경(D50) 20㎛의 구상 용용실리카와 평균입경 0.5㎛의 구상 용융실리카의 9:1 혼합물
5) 알루미나: 평균입경(D50) 5㎛(DAB-05MS, Denka Denki)
6) 알루미늄 니트레이트: 평균입경(D50) 3㎛(ANF, 마루와)
7) 보론 니트레이트: 평균입경(D50) 12㎛(MBN, 미쯔이하이)
8) 다이아몬드 나노입자: 평균입경(D50) 10nm(Green Resource Co. Ltd, Nano Diamond 10N)
9) 다이아몬드 나노입자: 평균입경(D50) 1nm(Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 1N)
10) 다이아몬드 나노입자: 평균입경(D50) 100nm(Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 100N)
11) 다이아몬드 분말: 평균입경(D50) 100㎛(Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 100M)
12) 다이아몬드 나노입자: 평균입경(D50) 150nm(Green Resource Co. Ltd, Nano diamond 150N)
경화촉진제
13) 트리페닐포스핀: TPP-k(Hokko Chemical사)
착색제
14) 카본블랙: MA-600B(Mitsubishi Chemical사)
커플링제
15) 아미노기 함유 트리메톡시실란: N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 KBM-573(Shin-Etsu사)
실시예 및 비교예
상기 각 성분들을 하기 표 1의 조성(단위: 중량부)에 따라 각 성분들을 평량한 후 헨셀 믹서(KEUM SUNG MACHINERY CO.LTD(KSM-22)를 이용하여 25 내지 30℃에서 30분 동안 균일하게 혼합하여 분말 상태의 1차 조성물을 제조하였다. 이후 자체 제작한 연속 니이더를 이용하여 최대 온도 110℃에서 30분 동안 용융 혼련한 후　10 내지 15℃에서 냉각 및 분쇄하여 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
Figure PCTKR2018012723-appb-T000001
상기와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기 물성 평가 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과는 표 2에 나타내었다.
물성 평가 방법
(1) 유동성(단위: inch, 스파이럴 플로우): 저압 트랜스퍼 몰딩 프레스를 사용하여, EMMI-1-66에 준한 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 성형온도 175℃, 성형압력 70kgf/cm2에서 에폭시 수지 조성물을 주입하고, 유동장(遊動長)(단위: inch)을 측정하였다. 측정값이 높을수록 유동성이 우수하다.
(2) 열전도도(단위: W/m·K): ASTM D5470에 의해 에폭시 수지 조성물로 평가용 시편을 제조하고 25℃에서 측정하였다.
Figure PCTKR2018012723-appb-T000002
상기 표 2에서와 같이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 열전도도가 높고, 유동성이 좋았다.
반면에, 다이아몬드 나노입자를 포함하지 않는 비교예 1, 다이아몬드 나노입자를 포함하지만 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상 대신에 실리카를 포함하는 비교예 3, 본 발명의 다이아몬드 나노입자의 입경 범위를 벗어나는 비교예 2, 비교예 4는 열전도도가 낮았으며, 유동성 등도 좋지 않았다. 특히, 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상 대비 평균입경이 현저하게 큰 다이아몬드 분말을 포함하는 비교예 2는 실시예 대비 유동성이 매우 나쁜 결과를 나타내었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (7)

  1. 에폭시 수지; 경화제; 충진제; 및 경화 촉진제를 포함하고,
    상기 충진제는 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상; 및 다이아몬드 나노입자의 혼합물을 포함하고,
    상기 다이아몬드 나노입자는 평균입경(D50)이 약 1nm 내지 약 100nm인 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다이아몬드 나노입자는 상기 에폭시 수지 조성물 중 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%로 포함되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 상기 다이아몬드 나노입자 대비 평균입경(D50)이 더 큰 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 알루미나의 평균입경(D50)은 약 1㎛ 내지 약 10㎛, 상기 알루미늄 니트레이트의 평균입경(D50)은 약 1㎛ 내지 약 10㎛, 상기 보론 니트레이트의 평균입경(D50)은 약 5㎛ 내지 약 20㎛인 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 알루미나, 알루미늄 니트레이트, 보론 니트레이트 중 하나 이상은 상기 에폭시 수지 조성물 중 약 50 중량% 내지 약 95 중량%로 포함되는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은
    에폭시 수지 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%,
    경화제 약 0.1 중량% 내지 약 13 중량%,
    충진제 약 70 중량% 내지 약 95 중량% 및
    경화 촉진제 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%를 포함하는 것인, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 장치.
PCT/KR2018/012723 2017-12-12 2018-10-25 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치 WO2019117452A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880080648.0A CN111492009A (zh) 2017-12-12 2018-10-25 用于包封半导体装置的环氧树脂组成物及使用其包封的半导体装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0170794 2017-12-12
KR1020170170794A KR102137550B1 (ko) 2017-12-12 2017-12-12 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019117452A1 true WO2019117452A1 (ko) 2019-06-20

Family

ID=66819378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/012723 WO2019117452A1 (ko) 2017-12-12 2018-10-25 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR102137550B1 (ko)
CN (1) CN111492009A (ko)
TW (1) TWI782155B (ko)
WO (1) WO2019117452A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102544119B1 (ko) * 2023-01-12 2023-06-14 동우 화인켐 주식회사 전자 디바이스 밀봉용 수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 전자 디바이스

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2867056B2 (ja) * 1990-02-22 1999-03-08 株式会社巴川製紙所 半導体パッケージ用接着テープ
JP2005223222A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Toyoda Gosei Co Ltd 固体素子パッケージ
JP2009033081A (ja) * 2007-07-25 2009-02-12 Yiguang Electronic Ind Co Ltd 発光ダイオード装置
JP2012077098A (ja) * 2010-09-10 2012-04-19 Shin-Etsu Chemical Co Ltd オーバーコート材及びそれを用いた半導体装置
KR20160129218A (ko) * 2015-04-29 2016-11-09 삼성에스디아이 주식회사 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI124314B (en) * 2012-09-28 2014-06-30 Carbodeon Ltd Oy Thermoplastic thermal composites containing nano-diamonds
EP3165549B1 (en) * 2014-07-02 2021-06-16 DIC Corporation Epoxy resin composition for electronic material, cured product thereof and electronic member

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2867056B2 (ja) * 1990-02-22 1999-03-08 株式会社巴川製紙所 半導体パッケージ用接着テープ
JP2005223222A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Toyoda Gosei Co Ltd 固体素子パッケージ
JP2009033081A (ja) * 2007-07-25 2009-02-12 Yiguang Electronic Ind Co Ltd 発光ダイオード装置
JP2012077098A (ja) * 2010-09-10 2012-04-19 Shin-Etsu Chemical Co Ltd オーバーコート材及びそれを用いた半導体装置
KR20160129218A (ko) * 2015-04-29 2016-11-09 삼성에스디아이 주식회사 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자

Also Published As

Publication number Publication date
TW201927898A (zh) 2019-07-16
KR20190070200A (ko) 2019-06-20
CN111492009A (zh) 2020-08-04
TWI782155B (zh) 2022-11-01
KR102137550B1 (ko) 2020-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019117452A1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 장치
EP0589143B1 (en) Epoxy resin composition based on diglycidylether of biphenyldiol
JP3004463B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
WO2022240037A1 (ko) 에폭시 수지 조성물
KR20190081986A (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
JPH10173103A (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物
JP2001302886A (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
JP2963260B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
KR101758448B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR20190081995A (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102319561B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자
KR102507422B1 (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 사용하여 밀봉된 반도체 소자
KR19990001510A (ko) 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물
JP2823633B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
JP2938080B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物
KR0184775B1 (ko) 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물
JP3011807B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
KR940004855B1 (ko) 반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물
JP2951089B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
JPH05206330A (ja) エポキシ樹脂組成物
JP3302259B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
JP4379972B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP3093051B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
JP3004454B2 (ja) 樹脂組成物
KR940011411B1 (ko) 내열성을 향상시킨 반도체소자 밀봉용 수지조성물

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18888534

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18888534

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1