KR20180047189A - Epoxy Resin Composition for Sealing Semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
고성능 전력반도체에 대한 시장의 요구로 인해 현재의 주류를 이루고 있는 규소(Si) 기반 소자의 고성능화가 빠르게 진행되고 있다. 또한, Si 기반의 소자보다 고 내압, 고 전류, 고온 작동 등의 특성면에서 장점을 갖는 새로운 소재로서 탄화규소(SiC)나 질화갈륨(GaN) 기반의 소자가 활발히 연구되고 있다.Due to the market demand for high-performance power semiconductors, the mainstream silicon-based devices have rapidly advanced in performance. Further, silicon carbide (SiC) or gallium nitride (GaN) -based devices have been actively studied as novel materials having advantages in terms of characteristics such as high breakdown voltage, high current and high temperature operation than Si-based devices.
이러한 전력반도체의 고성능화는 구동 온도를 상승시키게 되어 소자를 구성하는 소재에 대한 높은 내열성이 요구된다. 그 중에서도 특히 반도체 장치의 봉지재 소재에 대한 내열성이 크게 요구되고 있다.The high performance of such power semiconductors raises the driving temperature and requires high heat resistance to the material constituting the device. In particular, heat resistance of a sealing material of a semiconductor device is strongly demanded.
이에 최근 높은 유리전이온도(Tg)를 갖는 반도체 봉지재에 대한 요구가 증가하고 있다. 그러나, 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 가장 일반적인 오쏘 크레졸 노볼락형 에폭시 수지와 페놀계 경화제로는 Tg 175℃ 정도가 한계이며, 보다 높은 Tg 구현을 위해 나프탈렌이나 안트라센 구조와 같은 연속적으로 이어진 다환 구조의 에폭시 수지를 적용할 수 있다[대한민국 등록특허 제10-0861324호 참조]. 하지만 이러한 연속적으로 이어진 다환 구조의 에폭시 수지는 용융점도가 높거나 연화점이 높아 충진제의 함유량을 높게 설정할 수 없어 열에 의한 변형과 수분 침투에 취약하며, 경화 후 깨짐에 취약하다. 또한, 요구되는 높은 구동온도에서의 전기특성이 미흡한 단점을 가진다. Accordingly, there is a growing demand for a semiconductor encapsulant having a high glass transition temperature (Tg). However, the most common type of epoxy resin composition for semiconductor encapsulation is oleucresol novolak type epoxy resin and phenol type curing agent, which has a limit of Tg of about 175 ° C. In order to realize a higher Tg, a continuous polycyclic structure such as naphthalene or anthracene structure An epoxy resin can be applied (see Korean Patent No. 10-0861324). However, since the continuous epoxy resin having a polycyclic structure has a high melt viscosity or a high softening point, the content of the filler can not be set high, so it is vulnerable to heat deformation and moisture penetration, and is susceptible to breakage after curing. In addition, it has a disadvantage that electric characteristics at a required high driving temperature are insufficient.
한편, 경화제로서 산무수물계 수지를 이용하여 높은 Tg와 우수한 전기특성을 구현할 수도 있다. 하지만 높은 Tg를 가질 수 있는 산무수물계 수지는 용융점이 높아 일반적인 에폭시 수지 봉지재 제조 공정에 적용하기 어려우며, 높은 용융점도로 인해 충진제 함유량을 높게 설정할 수 없다. 따라서, 높은 구동온도에서의 열 변형과 수분 침투에 취약하며, 경화 후 깨짐에 취약하다.On the other hand, by using an acid anhydride-based resin as a curing agent, high Tg and excellent electric characteristics can be realized. However, the acid anhydride resin having a high Tg has a high melting point, which is difficult to apply to a general epoxy resin encapsulant manufacturing process, and a filler content can not be set high due to a high melting point. Therefore, it is vulnerable to thermal deformation and moisture penetration at a high driving temperature, and is vulnerable to cracking after curing.
이에, 높은 내열성을 가지며 충진제의 함유량을 높게 설정할 수 있을 뿐만 아니라 고온에서 우수한 전기특성을 갖는 에폭시 수지 조성물에 대한 개발이 요구되는 실정이다.Accordingly, there is a demand for development of an epoxy resin composition having high heat resistance, high filler content, and excellent electrical properties at high temperatures.
본 발명은 높은 내열성을 가지며 충진제의 함유량을 높게 설정할 수 있을 뿐만 아니라 고온에서 우수한 전기특성을 갖는 에폭시 수지 조성물을 제공한다.The present invention provides an epoxy resin composition having high heat resistance and a high content of a filler as well as having excellent electrical properties at high temperatures.
한편으로, 본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 충진제 및 경화촉진제를 포함하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물로서, 상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지를 에폭시 수지 전체 100 중량%에 대하여 40 내지 100 중량%로 포함하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제공한다.On the other hand, the present invention is an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation comprising an epoxy resin, a curing agent, a filler and a curing accelerator, wherein the epoxy resin is an epoxy resin represented by the following general formula (1) By weight based on the total weight of the epoxy resin composition.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 식에서, In this formula,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 C1-C6의 알킬기 또는 C1-C6의 알콕시기이다.
R 1 to R 3 are each independently a C 1 -C 6 alkyl group or a C 1 -C 6 alkoxy group.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지는 ICI 점도계로 측정한 150℃에서의 용융 점도가 3 poise 이하이며, 연화점이 100℃ 이하일 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the epoxy resin represented by the above formula (1) has a melt viscosity of 3 poise or less at 150 ° C as measured by an ICI viscometer and a softening point of 100 ° C or less.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a semiconductor device encapsulated using the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
본 발명에 따른 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 높은 내열성을 가지며 충진제의 함유량을 높게 설정할 수 있을 뿐만 아니라 고온에서 우수한 전기특성을 가져 고온 구동 반도체의 봉지에 유용하게 적용될 수 있다.The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to the present invention has high heat resistance and can not only set a high content of a filler but also has excellent electrical properties at a high temperature and can be usefully used for encapsulating a high temperature driving semiconductor.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 충진제 및 경화촉진제를 포함하고, 상기 에폭시 수지는 독립적인 다환구조를 갖는 3관능 에폭시 수지를 포함한다.
An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to an embodiment of the present invention includes an epoxy resin, a curing agent, a filler, and a curing accelerator, wherein the epoxy resin includes a trifunctional epoxy resin having an independent polycyclic structure.
상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 190℃ 이상의 높은 유리전이온도를 가져 고온 구동 반도체 봉지용으로 적용될 수 있다. 이에 따라, 상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 일반적인 반도체 봉지 작업 온도인 180℃ 이하에서 연속 작업성이 우수하다.The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation has a high glass transition temperature of 190 캜 or higher and can be applied for high temperature drive semiconductor encapsulation. Accordingly, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation is excellent in continuous workability at a temperature lower than 180 deg.
또한, 상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 낮은 용융점도를 갖는 독립적인 다환구조의 3관능 에폭시 수지를 포함하여 충진제를 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 85 중량% 이상 함유할 수 있다. 예를 들어, 충진제는 30 inch 이상의 흐름성 기준으로 85 중량% 이상, 예를 들어 85 내지 90 중량%를 함유할 수 있으며, 15 inch 이상 30 inch 미만의 흐름성 기준으로 최대 92 중량%까지 예를 들어 90 내지 92 중량%까지 함유할 수 있다.In addition, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation may contain an epoxy resin having a low melting point and an independent polycyclic epoxy resin, and may contain 85% by weight or more of a filler based on 100% by weight of the total epoxy resin composition. For example, the filler may contain at least 85 wt.%, Such as 85 to 90 wt.%, Based on a flow rate of 30 inches or more, and may have a flow rate of less than 30 inches Up to 90% by weight to 92% by weight.
또한, 상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 고온에서 우수한 유전특성을 갖는다. 구체적으로, 상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 경화 후 175℃에서의 유전상수가 5.0 이하, 예를 들어 4.0 내지 5.0일 수 있으며, 경화 후 200℃에서의 유전상수가 6.6 이하, 예를 들어 5.0 내지 6.6일 수 있다.
In addition, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation has excellent dielectric properties at high temperatures. Specifically, the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation may have a dielectric constant at 175 ° C after curing of 5.0 or less, for example, 4.0 to 5.0, and a dielectric constant at 200 ° C after curing of 6.6 or less, for example, 6.6.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 독립적인 다환구조를 갖는 3관능 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the trifunctional epoxy resin having an independent polycyclic structure may be an epoxy resin represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 식에서, In this formula,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 C1-C6의 알킬기 또는 C1-C6의 알콕시기이다.
R 1 to R 3 are each independently a C 1 -C 6 alkyl group or a C 1 -C 6 alkoxy group.
본 명세서에서 사용되는 C1-C6의 알킬기는 탄소수 1 내지 6개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.As used herein, the C 1 -C 6 alkyl group means a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, Butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, and the like.
본 명세서에서 사용되는 C1-C6의 알콕시기는 탄소수 1 내지 6개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 알콕시기를 의미하며, 메톡시, 에톡시, n-프로판옥시 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
As used herein, the C 1 -C 6 alkoxy group means a straight or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and includes, but is not limited to, methoxy, ethoxy, n-propaneoxy, and the like.
본 발명의 일 실시형태에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 메톡시기, 에톡시기 또는 프로폭시기일 수 있다.
In one embodiment of the present invention, each of R1 to R3 may independently be a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a methoxy group, an ethoxy group or a propoxy group.
상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지는 에폭시 수지 전체 100 중량%에 대하여 40 내지 100 중량%로 포함될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지가 40 중량% 미만으로 포함되면, 충분히 높은 Tg가 확보되지 않거나 나프탈렌형이나 안트라센형 등 높은 Tg를 가지는 다른 에폭시 수지와 혼용 시 무기 충전제의 함량을 높게 설정하기 어려울 수 있으며 경화 후 175℃에서의 유전상수를 5 이하로 달성할 수 없다.
The epoxy resin represented by Formula 1 may be contained in an amount of 40 to 100% by weight based on 100% by weight of the entire epoxy resin. When the epoxy resin represented by the above formula (1) is contained in an amount of less than 40% by weight, it may be difficult to set the content of the inorganic filler high when a sufficiently high Tg is not secured or mixed with another epoxy resin having a high Tg such as naphthalene type or anthracene type And the dielectric constant at 175 ° C after curing can not be achieved to 5 or less.
상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지는 ICI 점도계(Research Equip. 사, 모델명 TW 5NX)로 측정한 150℃에서의 용융 점도가 3 poise 이하, 예를 들어 0.5 내지 3 poise이며, 연화점이 100℃ 이하, 예를 들어 50 내지 100℃일 수 있다. 이러한 낮은 용융 점도와 연화점으로 인해 85 중량% 이상의 높은 무기 충전제 함량을 설정할 수 있고 혼련이 용이할 수 있다.The epoxy resin represented by the above formula (1) has a melt viscosity of 3 poise or less, for example, 0.5 to 3 poise at 150 캜, as measured by an ICI viscometer (Research Equip., Model name TW 5NX) For example between 50 and 100 < 0 > C. Due to such low melt viscosity and softening point, it is possible to set a content of inorganic filler of 85 wt% or more, and it is easy to knead.
상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지의 용융 점도 및 연화점은 상기 R1 내지 R3의 종류에 따라 상기 범위 내에서 달라질 수 있다.
The melt viscosity and softening point of the epoxy resin represented by the formula (1) may vary within the range depending on the types of R1 to R3.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 에폭시 수지는 상기 화학식 1로 표시되는 에폭시 수지 이외에 당해 분야에서 통상적으로 사용되고 있는, 비스페놀 A형, 지환형, 선형 지방족, (오쏘) 크레졸 노볼락형, 나프톨 노볼락형, 비페닐형, 다관능형, 나프탈렌형, 안트라센형 및 디사이클로펜타디엔형 에폭시 수지를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 특히 높은 내열성 특성 구현을 위하여 (오쏘) 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 및 나프탈렌형 에폭시 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 1 분자 중에 에폭시기를 2개 이상 함유하는 에폭시 수지를 사용하며, 이들의 에폭시 당량은 150 내지 280 이고, 연화점은 50 내지 120℃ 일 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the epoxy resin may contain, in addition to the epoxy resin represented by Formula 1, bisphenol A, alicyclic, linear aliphatic, (ortho) cresol novolak type, Type epoxy resin, a biphenyl type epoxy resin, a polytetrafluoroethylene type epoxy resin, a naphthalene type epoxy resin, an anthracene type epoxy resin and a dicyclopentadiene epoxy resin may be used alone or in combination of two or more. In particular, Resin, and naphthalene type epoxy resin, but is not limited thereto. For example, an epoxy resin containing two or more epoxy groups in one molecule may be used. The epoxy equivalents thereof may be 150 to 280, and the softening point may be 50 to 120 ° C.
상기 에폭시 수지는 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 2 내지 20 중량%, 특히 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 에폭시 수지의 함량이 2 중량% 미만이면 접착성, 전기절연성, 흐름성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 흡습량 증가로 반도체의 신뢰성이 불량해지고, 충진제의 상대적 함량 감소로 강도가 저하될 수 있다.
The epoxy resin may be contained in an amount of 2 to 20% by weight, particularly 5 to 10% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition. If the content of the epoxy resin is less than 2% by weight, adhesiveness, electrical insulation, flowability and moldability may be deteriorated. If the content exceeds 20% by weight, the reliability of the semiconductor becomes poor due to an increase in the moisture absorption amount. Decrease in relative content may result in reduced strength.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 경화제는 에폭시 수지와 반응할 수 있는 경화제라면 그 형태를 한정하지 않지만, 내습성, 내열성, 보존성 등의 물성이 우수한 페놀 수지계 경화제를 특히 사용할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the curing agent is not limited in its shape as long as it is a curing agent capable of reacting with the epoxy resin, but phenol resin curing agents having excellent physical properties such as moisture resistance, heat resistance and storage stability can be used.
상기 페놀 수지계 경화제는 페놀 노볼락 수지, 자일락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 페놀 알킬 수지, 비스페놀 A로부터 합성된 각종 노볼락 수지 및 디하이드로 비페닐로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 다가 페놀 화합물로서, 분자구조 내에 상기 에폭시 수지 성분과 반응하고 경화를 진행시키는 페놀성 하이드록시기를 2개 이상 함유하는 것이다.
Wherein the phenolic resin-based curing agent is at least one polyhydric phenol compound selected from the group consisting of phenol novolak resins, jiilac resins, cresol novolak resins, phenol alkyl resins, various novolak resins synthesized from bisphenol A, and dihydrobiphenyls , And a phenolic hydroxy group which reacts with the epoxy resin component and promotes curing in the molecular structure.
상기 에폭시 수지와 경화제의 배합비는 에폭시 수지 중의 에폭시기 1 당량에 대해서 반응 가능한 경화제 중의 활성기가 0.7 내지 1.2 당량 범위, 특히 0.8 내지 1.1 당량 범위가 되는 비율일 수 있다. 에폭시기 1 당량에 대한 경화제의 활성기가 0.7 당량 미만인 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화 속도가 늦어지게 되며, 1.2 당량을 넘는 경우, 최종 경화 후의 경화물의 강도가 감소하는 경향이 있다. 또한 상기 당량 범위 밖에 있을 경우 미반응된 에폭시기 또는 경화제로 인한 고온 열분해가 발생할 수 있다.
The mixing ratio of the epoxy resin and the curing agent may be such that the active group in the curing agent capable of reacting with one equivalent of the epoxy group in the epoxy resin is in the range of 0.7 to 1.2 equivalents, particularly 0.8 to 1.1 equivalents. When the active group of the curing agent is less than 0.7 equivalents based on 1 equivalent of the epoxy group, the curing rate of the epoxy resin composition is delayed. When the equivalent of the curing agent exceeds 1.2 equivalents, the strength of the cured product after the final curing tends to decrease. Also, when the molar ratio is outside this range, high temperature pyrolysis due to an unreacted epoxy group or curing agent may occur.
상기 경화제는 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 1 내지 20 중량%, 특히 2 내지 6 중량%로 포함될 수 있다. 상기 경화제의 함량이 1 중량% 미만이면 경화성 및 성형성에 문제가 생길 수 있으며, 그 함량이 20 중량%를 초과하면 흡습량 증가로 신뢰성이 저하되고, 상대적으로 강도가 낮아질 수 있다.
The curing agent may be contained in an amount of 1 to 20% by weight, particularly 2 to 6% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition. If the content of the curing agent is less than 1% by weight, curability and moldability may be problematic. If the content exceeds 20% by weight, the reliability may be lowered and the strength may be lowered by increasing the moisture absorption amount.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충진제는 봉지재의 강도를 향상시키고 흡습량을 낮추기 위한 성분으로, 예를 들어 실리카, 실리카 나이트라이드, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 등의 충진제를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 충진제의 형태 또한 특별히 제한되지 않으며, 각상 및 구상 형태의 충진제를 모두 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the filler is a filler such as silica, silica nitride, alumina, aluminum nitride, boron nitride or the like as a component for improving the strength of the sealing material and lowering the moisture absorption amount, But they are not limited thereto. The form of the filler is not particularly limited, and fillers of various shapes and spheres may be used.
충진제의 평균입경은 특별한 제한이 없으나 대개 5~30㎛ 수준일 수 있다. 또한, 금형 내 충진성을 감안했을 때 충진제의 최대입경은 180㎛ 이하, 예를 들어 150㎛ 이하일 수 있다.The average particle diameter of the filler is not particularly limited, but it may be generally from 5 to 30 μm. In consideration of the filling property in the mold, the maximum particle diameter of the filler may be 180 탆 or less, for example, 150 탆 or less.
상기 충진제는 에폭시 수지 조성물 전체 중량에 대해 85 내지 92 중량%로 포함될 수 있다. 상기 충진제의 함량이 85 중량% 미만인 경우, 흡습량 증가로 강도가 저하되고, 리플로우 솔더링 과정후 밀착성이 떨어질 수 있으며, 충진제의 함량이 92 중량%를 초과하면 점도 증가 및 흐름성 저하로 성형성이 불량해질 수 있다.
The filler may be included in an amount of 85 to 92% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition. When the content of the filler is less than 85 wt%, the strength is lowered due to an increase in the moisture absorption amount, and the adhesiveness after the reflow soldering process may deteriorate. When the filler content exceeds 92 wt%, the viscosity increases, This can be bad.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 경화촉진제는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 예를 들어, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸 화합물, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 벤질디메틸아민 등의 아민 화합물, 2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 1,8-디아자비사이클로(5,4,0)운덱-7-엔 등의 삼급 아민 화합물 및 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리부틸포스핀, 트리(p-메틸페닐)포스핀 등의 유기 포스핀 화합물을 단독으로 또는 2종이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the curing accelerator is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, and examples thereof include 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, Imidazole compounds such as imidazole, amine compounds such as triethylamine, tributylamine and benzyldimethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, (5,4,0) undec-7-ene, and a tertiary amine compound such as phenylphosphine, diphenylphosphine, triphenylphosphine, tributylphosphine, tri (p-methylphenyl) Can be used singly or in combination of two or more kinds. However, the organic phosphine compound is not limited thereto.
상기 경화촉진제의 함량은 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.05 내지 1.0 중량%, 예를 들어 0.05 내지 0.5 중량%일 수 있다. 그 함량이 0.05 중량% 미만이면 경화성이 저하될 수 있으며, 그 함량이 1.0 중량%를 초과하면 과경화로 인해 흐름성이 저하될 수 있다.
The content of the curing accelerator may be 0.05 to 1.0% by weight, for example, 0.05 to 0.5% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin composition. If the content is less than 0.05% by weight, the curability may be deteriorated. If the content is more than 1.0% by weight, flowability may be deteriorated due to overcuring.
본 발명의 일 실시형태에 따른 에폭시 수지 조성물은 그 목적을 벗어나지 않는 범위에서 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 일반적으로 사용되는 첨가제들을 추가적으로 포함할 수 있다.The epoxy resin composition according to an embodiment of the present invention may additionally contain additives commonly used in epoxy resin compositions for semiconductor encapsulation within the scope of the present invention.
예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에 따른 에폭시 수지 조성물은 높은 충진제 함량으로 인해 그 자체로도 우수한 난연성을 나타낼 수 있지만, 난연성을 보다 향상시키기 위하여 난연제를 더 포함할 수도 있다. 난연제로는 금속 수산화물; 인 및 질소 함유 유기화합물(예컨대, 레조르시놀디포스페이트, 포스페이트, 페녹시포스파젠, 멜라민시아누레이트 및 페놀 멜라민 수지) 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the epoxy resin composition according to an embodiment of the present invention may exhibit excellent flame retardancy by itself due to a high filler content, but may further include a flame retardant agent to further improve flame retardancy. Flame retardants include metal hydroxides; Phosphorus and nitrogen-containing organic compounds (for example, resorcinol diphosphate, phosphate, phenoxyphosphazene, melamine cyanurate and phenol melamine resin) may be used singly or in combination of two or more, but not always limited thereto .
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 에폭시 수지 조성물은 유기물과 무기물의 안정적인 분산성을 위하여 에폭시실란계, 아미노실란계, 메르캅토실란계, 아크릴실란계, 비닐실란계 등의 커플링제를 더 포함할 수도 있다.The epoxy resin composition according to one embodiment of the present invention further includes coupling agents such as an epoxy silane series, an aminosilane series, a mercaptosilane series, an acrylsilane series and a vinylsilane series in order to stably disperse the organic material and the inorganic material You may.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 에폭시 수지 조성물은 카본블랙, 벵갈라 등의 착색제, 하이드로탈사이트계의 이온포착제, 장쇄지방산, 장쇄지방산의 금속염, 파라핀 왁스, 카르나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 이형제, 개질제 및 변성 실리콘 수지, 변성 폴리부타디엔 등의 저응력화제 중 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, the epoxy resin composition according to one embodiment of the present invention may contain at least one selected from the group consisting of carbon black, red coloring agents such as spinach, hydrotalcite ion scavenger, long chain fatty acid, metal salt of long chain fatty acid, paraffin wax, carnauba wax, polyethylene wax A modifier, and a low-stressing agent such as a modified silicone resin and a modified polybutadiene.
상기 첨가제는 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여 0.05 내지 5 중량%로 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
The additive may be included in an amount of 0.05 to 5% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition, but is not limited thereto.
본 발명에 따른 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물은 당해 분야에 통상적인 방법, 예를 들어 반바리 믹서, 니더, 롤, 단축 또는 이축의 압출기 및 코니더 등을 이용하는 용융 혼련 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같은 각 성분들을 균일하게 섞은 후, 용융 혼합기(heat kneader)를 이용하여 100 내지 130℃의 온도에서 용융 혼합하고, 상온으로 냉각시킨 다음, 분말 상태로 분쇄한 후, 블렌딩함으로써 에폭시 수지 조성물을 수득할 수 있다.
The epoxy resin composition for semiconductor encapsulation according to the present invention can be produced by a conventional method in the art, for example, a melt kneading method using a Banbury mixer, a kneader, a roll, an uniaxial or biaxial extruder, and a cone. For example, the above-mentioned components are uniformly mixed and then melted and mixed at a temperature of 100 to 130 ° C using a heat kneader, cooled to room temperature, pulverized into a powder state, Whereby an epoxy resin composition can be obtained.
본 발명의 일 실시형태는 상기 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 봉지된 반도체 소자를 제공한다. An embodiment of the present invention provides a semiconductor device encapsulated using the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 반도체 소자는 트랜지스터, 다이오드, 마이크로프로세서, 반도체 메모리, 전력 반도체 등일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the semiconductor device may be a transistor, a diode, a microprocessor, a semiconductor memory, a power semiconductor, or the like.
본 발명의 에폭시 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 봉지하는 방법은 당해 분야에서 통상적인 방법, 예컨대 트랜스퍼 몰드, 컴프레션 몰드, 인젝션 몰드 등의 성형방법에 따라 수행될 수 있다.
The method of encapsulating a semiconductor element using the epoxy resin composition of the present invention can be carried out according to a conventional method in the art, for example, a molding method such as a transfer mold, a compression mold, and an injection mold.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, Comparative Examples and Experimental Examples. It should be apparent to those skilled in the art that these examples, comparative examples and experimental examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1 내지 5 및 1 to 5 and 비교예Comparative Example 1 내지 4: 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조 1 to 4: Manufacture of epoxy resin composition for semiconductor encapsulation
하기 표 1 및 표 2에 제시한 바와 같은 조성으로 각 성분을 혼합한 후(단위: 중량%), 용융 혼합, 냉각, 분쇄 및 블렌딩 공정을 거쳐 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 수득하였다.
After mixing the components as shown in Tables 1 and 2 (unit: wt%), the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation was obtained through melt mixing, cooling, grinding and blending.
수지 Epoxy
Suzy
촉진제 Hardening
accelerant
수지 Epoxy
Suzy
촉진제 Hardening
accelerant
1) R1 내지 R3가 메틸기인 화학식 1의 에폭시 수지 (에폭시 당량 210g/eq., 녹는점 65℃)1) Epoxy resin of formula (1) wherein R1 to R3 are methyl groups (epoxy equivalent weight: 210 g / eq., Melting point: 65 ° C)
2) 오쏘 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 국도화학 (에폭시 당량 201g/eq., 녹는점 63℃)2) Orthocresol novolak type epoxy resin, Kukdo Chemical (epoxy equivalent: 201g / eq., Melting point: 63 ° C)
3) 나프탈렌형 에폭시 수지, DIC (에폭시 당량 203g/eq., 녹는점 75℃)3) Naphthalene type epoxy resin, DIC (epoxy equivalent 203 g / eq., Melting point 75 캜)
4) 다관능형 페놀 수지, Meiwa Kasei4) Multifunctional phenolic resin, Meiwa Kasei
5) Denka (평균입경 19.9㎛)5) Denka (average particle diameter 19.9 mu m)
6) TBZ, Shikoku chemical6) TBZ, Shikoku chemical
7) 카본 블랙, Mitsubishi chemical7) Carbon black, Mitsubishi chemical
8) CAR-WAX, KAHL GMBH8) CAR-WAX, KAHL GMBH
9) 폴리에틸렌 왁스, CLARIANT9) Polyethylene wax, CLARIANT
10) 에폭시실란, CHISSO corporation
10) Epoxy silane, CHISSO corporation
실험예Experimental Example 1: One:
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.The physical properties of the epoxy resin compositions prepared in Examples and Comparative Examples were measured by the following methods, and the results are shown in Tables 3 and 4 below.
구체적으로, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 에폭시 수지 조성물 파우더를 트랜스퍼 성형방식으로 175℃에서 120초 동안 몰딩하여 물성 평가를 위한 시편을 성형하였으며, 175℃에서 4시간 후경화를 진행하였다.
Specifically, the epoxy resin composition powder prepared in the above Examples and Comparative Examples was molded by transfer molding at 175 ° C for 120 seconds to form specimens for physical property evaluation, and then cured at 175 ° C for 4 hours.
(1) 흐름성(spiral flow)(1) Spiral flow
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물을 EMMI-1-66에 따른 평가용 몰드를 사용하여 175℃, 70kgf/㎠ 조건에서 트랜스퍼 몰딩프레스를 이용하여 흐름성을 측정하였다.
The flowability of the epoxy resin composition prepared according to each of the Examples and Comparative Examples was measured using a mold for evaluation according to EMMI-1-66 using a transfer molding press at 175 ° C and 70 kgf / cm 2.
(2) 경화시간(2) Curing time
175℃ 핫플레이트에 제조된 에폭시 수지 조성물 파우더를 도포하여 겔화되는 시간을 측정하였다.
An epoxy resin composition powder prepared on a 175 占 폚 hot plate was applied to measure the gel time.
(3) 유리전이온도(Tg)(3) Glass transition temperature (Tg)
동일한 크기의 시편을 몰딩하여 TMA(Thermomechanical Analyser)를 이용하여 측정하였다. 측정은 TA사 'TMA Q400'을 이용하여 10℃/분 승온속도로 상온에서 300℃까지 측정하였으며, onset point 기법을 이용하여 Tg를 구하였다.
Specimens of the same size were molded and measured using a TMA (Thermomechanical Analyzer). The measurement was carried out at a rate of 10 ° C / min from room temperature to 300 ° C using TA 'TMA Q400', and the Tg was determined using an onset point technique.
(4) 유전상수(Dk)(4) Dielectric constant (Dk)
직경 30mm, 두께 2mm의 원형 시편을 이용하여, 후경화 후 30℃에서 240℃까지 유전율을 측정하였다. 측정 조건은 1Hz, AC 1.5V이었다.
Using a circular specimen of 30 mm in diameter and 2 mm in thickness, the permittivity was measured at 30 ° C to 240 ° C after post curing. The measurement conditions were 1 Hz and 1.5 V AC.
(5) 몰드작업성(5) Mold workability
MQFP-244 Book mold로 연속 성형 작업 시 측정된 이형력을 기준으로 5단계로 구분하였다(숫자가 높을수록 몰드작업성이 우수함).
MQFP-244 is classified into five stages based on mold releasing force measured during continuous molding with book mold (the higher the number, the better the mold workability).
상기 표 3 및 표 4의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 에폭시 수지 조성물은 경화 후 190℃ 이상의 높은 유리전이온도를 가지면서도 175℃에서의 유전상수가 5 이하로 고온에서 우수한 유전특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 5의 에폭시 수지 조성물은 30 inch 이상의 흐름성 수준에서 85 중량% 이상의 충진제 함량을 가질 수 있는 것을 나타났다. 그러나, 비교예 1 내지 4의 에폭시 수지 조성물은 190℃ 이상의 유리전이온도와 5 이하의 경화 후 175℃에서의 유전상수를 동시에 확보할 수 없었다. 또한, 비교예 1 내지 4의 에폭시 수지 조성물은 85 중량%의 충진제 함량을 가질 경우, 30 inch 미만의 흐름성을 갖는 것으로 나타났다.
As can be seen from the results of Tables 3 and 4, the epoxy resin compositions of Examples 1 to 5 had a high glass transition temperature of 190 DEG C or higher after curing, and had a dielectric constant at 175 DEG C of not more than 5 It was confirmed that it has a dielectric property. In addition, it was found that the epoxy resin compositions of Examples 1 to 5 can have a filler content of 85 wt% or more at a flow level of 30 inches or more. However, the epoxy resin compositions of Comparative Examples 1 to 4 were unable to simultaneously secure a glass transition temperature of 190 占 폚 or higher and a dielectric constant at 175 占 폚 after curing of 5 or lower. In addition, the epoxy resin compositions of Comparative Examples 1 to 4 were found to have a flowability of less than 30 inches with a filler content of 85% by weight.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Do. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Accordingly, the actual scope of the invention is defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (9)
[화학식 1]
상기 식에서,
R1 내지 R3은 각각 독립적으로 C1-C6의 알킬기 또는 C1-C6의 알콕시기이다.1. An epoxy resin composition for semiconductor encapsulation comprising an epoxy resin, a curing agent, a filler, and a curing accelerator, wherein the epoxy resin comprises an epoxy resin represented by the following formula 1 in an amount of 40 to 100 wt% Encapsulating epoxy resin composition:
[Chemical Formula 1]
In this formula,
R 1 to R 3 are each independently a C 1 -C 6 alkyl group or a C 1 -C 6 alkoxy group.
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