KR100384477B1 - 반도체소자봉지용액상에폭시수지조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 무기충진제, 난연제, 및 첨가제로 이루어지는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 무기충진제로 실리카를 사용하되 입자크기가 0.3㎛이하인 것을 5 내지 20중량%, 1 내지 45㎛범위의 것을 40 내지 50중량% 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 봉지용 액상 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 의한 에폭시 수지 조성물을 사용함으로써 반도체 리드사이의 미세한 공간에 무기충진제가 용이하게 침투할 수 있어 반도체 소자의 밀봉시 내크랙성 및 성형성이 우수하게 된다.

Description

반도체소자 봉지용 액상 에폭시수지 조성물
본 발명은 반도체소자 봉지용 액상 에폭시수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에폭시 조성물의 구성성분인 무기충진제의 입자크기를 조절하여 무기충진제의 함량을 증가시킴으로써 내크랙성 및 성형성이 우수한 반도체 소자 봉지용 액상 에폭시수지 조성물에 관한 것이다.
최근 반도체 제조기술의 발달로 칩의 크기는 점점 커짐에도 불구하고 반도체칩의 집적도가 급속하게 증가함과 아울러 반도체 실장방식이 핀삽입형에서 반도체 패키지의 소형화, 경량화가 가능한 표면 실장방식으로 변화되고 있으며, 특히 패키지로서 COB(CHIP ON BOARD), CSP(CHIP SIZE PACKAGE), TAB(TAPE AUTOMATED BONDING), BGA(BALL GRID ARRAY) 패키지가 많이 개발되어 상품화 되고 있다.
그러나, 표면실장형 패키지 방식은 실장시 고온, 약 215 내지 260℃에서 땜납(Soldering)에 의한 패키지 크랙이 발생하는 문제점이 있어, 이에 따른 반도체 소자 봉지용 에폭시수지 조성물의 물성도 다양하게 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 표면실장형의 패키지에 사용되면서 패키지 크랙을 방지할 수 있는 반도체 소자 봉지용 에폭시수지 조성물을 제조하기 위한 방법들이 개발되고 있다.
종래의 내열성을 향상시켜 크랙을 방지하기 위한 방법으로는 여러 가지의 것이 제안되고 있는데, 예를 들면 다기능 에폭시 수지 또는 내열성이 우수한 비스말레이미드를 사용하는 방법이 있으나, 유리전이 온도상승에 따른 내습성이 저하하는 문제점이 있어 효과적이지는 못하였다.
또한, 일본국 특개평3-177450에서는 무기충진제의 입자크기 조절 및 입도분포를 조절하여 내열성을 향상시키는 방법을 제안하고 있으나, 집적도 증가에 따른 반도체칩의 축소로 반도체 리드(LEAD)사이의 간격도 축소되어 성형불량율이 현저하게 증가하는 문제점이 발생하였다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 에폭시수지 조성물중 무기충진제의 함량 및 입자크기를 조절함으로써, 내크랙성 및 성형성이 우수한 반도체 소자 봉지용 액상 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 무기충진제, 난연제, 및 첨가제로 이루어지는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 무기충진제로 실리카를 사용하되 입자크기가 0.3㎛이하인 것을 5 내지 20중량%, 1 내지 45㎛범위의 것을 40 내지 50중량%로 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 봉지용 액상 에폭시수지 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 무기충진제, 난연제 및 기타 첨가제로 구성되는 종래의 에폭시 수지 조성물의 구성이면 가능하고 특별히 본 발명을 위하여 한정되는 것은 아니다.
따라서, 일반적인 반도체 소자 봉지용 에폭시수지 조성물, 예를들면, 에폭시수지 15 내지 30중량%, 경화제 8 내지 15중량%, 경화촉진제 0.1 내지 1.0중량%, 무기충진제 30 내지 70중량%, 난연제 1 내지 3중량%, 무기난연제 1 내지 3중량%, 및 첨가제 1 내지 5.5중량% 등으로 조성된 것을 본 발명에 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 에폭시수지는 나프탈렌계 다기능 액상 에폭시수지, 고순도의 올소크레졸 노볼락형 에폭시수지, 비스페놀A형 액상 에폭시수지 등을 사용할 수 있고, 경화제는 고순도의 노볼락형 페놀수지, 산무수물 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 무기충진제로는 고순도의 천연실리카, 합성실리카, 알루미나 등이 사용될 수 있으나, 종래의 조성물과는 달리 입자직경이 서로 상이한 것을 사용하는데, 보다 구체적으로는 입자크기 0.3㎛ 이하의 실리카를 5 내지 20중량% 사용하고, 1 내지 45㎛의 것을 40 내지 50중량% 사용함으로써 고내열화를 만족하여 내 크랙성과 성형성을 향상시킬 수 있게된다. 본 발명에서 실리카의 입자직경이 45㎛를 초과하는 경우에는 반도체 리드사이의 미세한 공간에 용이하게 침투될 수 없고, 충전비율이 저하되므로 내열성 및 내습성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 사용되는 무기충진제의 함량 및 입자크기는 본 발명의 범위가 바람직하고 전제적인 평균 입자크기는 5㎛미만이 바람직하다.
본 발명에서의 난연제로는 브롬으로 치환된 에폭시 수지 및 무기 난연제로는 삼산화안티몬(Sb2O3) 또는 사산화안티몬(Sb2O4) 등을 사용할 수 있고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는한 일반적으로 첨가되는 이형제, 착색제, 결합제, 개질제, 경화촉진제 등을 첨가하는 것도 가능하다.
본 발명의 반도체 소자 봉지용 액상 에폭시 수지 조성물은 상기와 같은 종래의 에폭시 수지 조성물에서 입자크기가 서로 상이한 실리카를 믹싱한 후 니딩(Kneading), 냉각, 크러쉬(Crush)공정 및 블랜딩 공정을 거치는 일반적인 제조방법에 의하여 제조될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하고자 하나, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한 되는 것은 아니다.
실시예 1
에폭시수지 조성물중 에폭시수지를 나프탈렌계 다기능 액상 에폭시수지를 사용하고 가열이 가능한 3-롤밀을 사용하여 무기충진제를 입도별로 표 1과 같이 평량한 후 기타 첨가제를 균일하게 분산시키고 용융 혼합상태로 반응시키면서 최종 봉지재의 점도를 관리하여 액상 에폭시수지 조성물을 제조한다.
상기와 같이 제조된 액상 에폭시수지 조성물을 2장의 유리판사이의 간격을 100㎛로 유지하고 유리판의 온도를 80℃에서 20분간 유지된 상태에서 경화될 때 까지 액상 에폭시 조성물이 침투된 거리를 측정하여 내습성, 내열성용 시편을 175℃에서 금형을 이용하여 캐스팅 방법으로 시편을 제작한 다음 175℃의 오븐에서 6시간 후경화시키고 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.
실시예 2
에폭시수지 조성물중 무기충진제 조성비율을 표 1과 같이 평량하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시한 후 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.
실시예 3
에폭시수지 조성물중 무기충진제 조성비율을 표 1과 같이 평량하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시한 후 물성을 평가하여 표 1에 나타내었다.
비교예 1
에폭시수지 조성물증 무기충진제 조성비율을 표 1과 같이 평량하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시한 후 물성을 평가하여 표 1에 나타내었다.
비교예 2
에폭시수지 조성물중 무기충진제 조성비율을 표 1과 같이 평량하여 실시예 1과 동일한 방법으로 실시한 후 물성을 평가하여 표 1에 나타내었다.
Figure pat00002
주) 1) 나프탈렌계 다기능성 액상 에폭시 수지
2) 브롬화 비스페놀형 에폭시 수지
3) 노볼락형페놀수지
4) 삼산화안티몬
5) 실리콘 오일
6) 이미다졸 화합물
물성평가방법
(1)침투거리
액상 에폭시수지 조성물을 2장의 유리판사이의 간격을 100㎛로 유지하고, 유리판의 온도를 80℃에서 20분간 유지한 상태에서 침투된 거리를 측정한다.
(2)내습성
가열된 금형(온도=175℃, 경화시간=120sec)에서 내습성 평가용 시편을 캐스팅방식으로 시편(가로=4cm, 세로=2cm, 두께=0.4cm)을 제작한 후 175℃의 오븐에서 6시간 후경화시킨 다음 가열/가압 포화수증기조(121℃, 2기압)에서 24시간 방치하여 시편에 흡수된 수분의 양을 측정한다.
(3)내크랙성
TAB(칩사이즈 16㎜×2㎜, 30리드)패키지를 캐스팅방법으로 봉지하여 금형온도 175℃로 성형한 다음 175℃의 오븐에서 6시간 후경화시킨 후 가열/가압 포화수증기조(121℃, 2기압)에서 24시간 방치하여 시편에 수분을 흡수시킨 다음 열충격시험기(온도 사이클 테스터 -65℃×15분, 150℃×15분)를 이용하여 200사이클후 패키지 크랙을 측정하여 표 1에 나타내었다.
(4)성형성 평가
TAB(칩사이즈 16mm×2mm, 30리드)패키지를 캐스팅방법으로 봉지하여 온도 175℃, 경화시간 120sec의 금형조건으로 시편을 30개씩 조립하여 패키지 표면의 성형불량을 평가하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이 입자크기가 서로 상이하고 일정크기 이하의 무기충진제를 사용한 에폭시 수지 조성물을 반도체 소자에 적용함으로써 내크랙성이 우수하고 성형성이 우수한 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 무기충진제, 난연제, 및 첨가제로 이루어지는 에폭시 수지 조성물에 있어서, 상기 무기충진제로 실리카를 사용하되 입자크기가 0.3㎛이하인 것을 5 내지 20중량%, 1 내지 45㎛범위의 것을 40 내지 50중량% 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 봉지용 액상 에폭시수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    에폭시수지 15 내지 30중량%,
    경화제 8 내지 15중량%,
    평균입자크기 0.3㎛ 이하의 실리카 5 내지 20중량%,
    평균입자크기 1 내지 45㎛의 실리카 40 내지 50중량%,
    난연제 1 내지 3중량%,
    무기난연제 1 내지 3중량%, 및
    첨가제 1 내지 5.5중량%
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 소자 봉지용 액상 에폭시수지 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 에폭시 수지로서 나프탈렌계 다기능 액상 에폭시수지를 사용하고, 경화제로서 노볼락형페놀수지를 사용하며, 난연제로는 브롬화 에폭시수지를 사용하고, 무기난연제로는 삼산화 안티몬을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 봉지용 액상 애폭시 수지조성물.
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