KR100388141B1 - 에폭시수지조성물 - Google Patents

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Abstract

에폭시수지조성물은 에폭시수지(A), 경화제(B), 및 무기충전제(C)로 이루어지는데 무기충전제(C)의 함량이 70-97중량% 이고 무기충전제(C)는 0.1-50중량% 의 알루미나를 함유하는 것을 특징으로 한다. 반도체소자를 봉함하기 위해 사용될 때, 양호한 성형성을 나타내고 방염성, 납땜내열성, 및 고온에서의 신뢰성을 반도체소자에 전달한다.

Description

에폭시수지조성물{EPOXY RESIN COMPOSITION}
반도체소자와 다른 전자부품의 봉함은 통상 저가, 고제조효율, 및 균형된 성질 때문에 에폭시수지, 경화제, 및 무기충전제로 이루어지는 봉함용 수지조성물을 사용한다. 봉함용 수지조성물에 대한 요구는 양호한 납땜내열성과 고온에서의 신뢰성을 필요로 하는 최근의 얇고 조밀한 반도체소자에 따라 이전보다 더 절실하게 되었다.
안전을 위해서 반도체소자와 다른 전자부품은 UL 표준에 따라 방염성을 갖는 것이 요구된다. 이런 이유 때문에 방염제(브롬화된 에폭시수지와 다른 할로겐화된 중합체등) 및 방염보조제(삼산화안티몬과 다른 안티몬화합물등)를 갖는 봉함용 수지조성물을 포함하는 것이 통상 실시되었다.
최근 환경문제는 반도체소자를 봉함하기 위한 수지조성물중의 방염제로 사용된 다양한 화합물로 대중의 관심이 쏠렸다. 할로화겐된 중합체에 기초한 방염제는 그것의 연소시 할로겐화 가스를 방출한다는 것이 지적되었다. 게다가, 뜨거운환경에서 방염제는 반도체소자의 배선을 점차로 부식시키는 할로겐화 가스를 방출하여 그 신뢰성을 감소시키는 것으로 생각된다. 더욱이, 방염된 봉함용 수지조성물은 만일 방염제가 안티몬화합물을 함유하면 폐기물 처리로 인한 문제가 생긴다. 따라서, 할로화겐된 중합체와 안티몬화합물의 양을 최소화하는 것이 소망된다.
상기한 할로화겐 중합체와 산화안티몬에 대신하는 치환체가 있다. 일본 특개소 240314/1987호에 개시된 수산화- 및 인- 기제 방염제(수산화알루미늄 및 포스페이트 에스테르등)가 있다. 불행하게도, 양호한 방염성을 위해 다량의 봉함용 수지조성물을 포함해야 한다. 결과는 성형동안에 발생하는 기포와 분해 때문에 수지성능이 열화되고 성형 외관이 불량이 된다. 이들 단점은 특수 영역에서 그 사용을 제한한다.
본발명은 무기충전제의 부분으로 특정량의 알루미늄을 갖는 에폭시수지조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 무기충전제의 부분으로 알루미늄을 갖는 에폭시수지조성물을 포함한다는 생각은 일본 특개소 제70446/1985호 및 제183915/1985호에 개시된다. 그러한 용도로의 알루미늄은 반도체소자로부터 열분산을 의도한다. 방염제로서 알루미늄의 사용에 대한 기술은 언급한 것이 없다.
전술한 관점에서, 본발명을 완성하여 다음 목적들을 만족시켰다.
(1) 방염성: 경화후에 양호한 방염성을 나타내는 에폭시수지조성물을 제공한다.
(2) 성형성: 반도체소자를 봉함하는데 사용될 때 공극이 없이 성형될수 있는 에폭시수지조성물을 제공한다.
(3) 납땜내열성: 봉함된 반도체소자가 고온에서 납땜될 때 균열이 없는 에폭시수지조성물을 제공한다.
(4) 고온에서의 신뢰성: 고온에서 보관하는 동안 그 성능을 유지하기 위해 봉함된 반도체소자를 허용하는 에폭시수지조성물을 제공한다.
본발명은 반도체소자를 봉함하기 위한 에폭시수지조성물, 그 제조방법, 및 그것으로 봉함된 반도체소자에 관한 것인데, 상기 에폭시수지조성물은 방염성, 납땜내열성, 및 고온에서의 신뢰성에 있어서 우수하다.
(발명의 개시)
상기한 목적은 에폭시수지(A), 경화제(B), 및 무기충전제(C)로 이루어지는 에폭시수지조성물에 의해 이루어지는데, 무기충전제(C)의 함량은 70-97중량%이고 무기충전제(C)는 알루미나 0.1-50중량% 를 함유하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 에폭시수지조성물은 무기충전제(C)의 함량이 70-97중량%이고 무기충전제(C)는 알루미나 0.1-20중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 에폭시수지조성물은 무기충전제(C)의 함량이 87-97중량%이고 무기충전제(C)는 알루미나 0.1-50중량% 를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본발명에 따르면, 에폭시수지조성물은 에폭시수지(A), 경화제(B), 및 수지조성물 전체양의 70-97중량%의 양으로, 알루미나 0.1-20중량%를 함유하는 무기충전제(C)를 용융 혼합시켜 제조된다.
본발명에 따르면, 에폭시수지조성물은 에폭시수지(A), 경화제(B), 및 수지조성물 전체양의 87-97중량%의 양으로, 알루미나 0.1-50중량%를 함유하는무기충전제(C)를 용융 혼합시켜 제조된다.
또한 본발명은 상기한 에폭시수지조성물로 봉함된 반도체소자를 보호한다.
본발명에 적합한 에폭시수지조성물은 개선된 성형성과 개선된 납땜내열성을 나타내고 고온에서의 개선된 신뢰성과 양호한 방염성을 갖기 위해 그것으로 봉함된 반도체소자를 허용한다.
본발명에 사용된 에폭시수지(A)는 분자내에 복수의 에폭시기가 있는 한에서 특별히 제한되지 않는다. 예를들면, 비페놀형 에폭시수지, 크레졸 노보라크형 에폭시수지, 페놀 노보라크형 에폭시수지, 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 A와 레소르신올로부터 합성된 노보라크형 에폭시수지, 직쇄지방족에폭시수지, 지환족 에폭시수지, 및 헤테로고리형 에폭시수지를 포함한다.
본발명에서 사용된 에폭시수지(A)의 이들 예중에서 본질적인 성분으로 하기 화학식 1로 나타낸 골격구조를 갖는 비페닐형 에폭시수지(a)를 함유하는 것이 그것의 양호한 성형성과 납땜내열성 때문에 바람직하다.
Figure pct00001
(상기 화학식 1에서 R1내지 R8은 각각 수소원자, 할로겐원자, 또는 C1-4알킬기를 나타낸다)
본발명에 따르면, 에폭시수지(A)는 50중량% 이상, 바람직하게는 70중량% 이상의 양으로 화학식 1로 나타낸 골격구조를 갖는 비페닐형 에폭시수지를 함유해야 한다.
화학식 1로 나타낸 에폭시 골격구조의 바람직한 예는 다음을 포함한다.
4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)비페닐, 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3, 3',5,5'-테트라메틸비페닐, 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라메틸- 2-클로로-비페닐, 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라메틸-2-브로모-비페닐, 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라에틸비페닐, 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)비페닐, 및 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라메틸비페닐.
그것들은 단독 또는 서로 조합하여 사용될수 있어 원하는 효과를 얻는다.
에폭시수지(A)는 2개 이상의 에폭시수지의 조합일수 있다.
본발명에 따르면, 에폭시수지(A)는 통상 0.05-25중량%, 바람직하게는 1.5-15중량%, 보다 바람직하게는 2-15중량%, 보다 더욱 바람직하게는 2-10중량%, 그리고 가장 바람직하게는 2-8중량% 의 양으로 사용되어야 한다.
본발명에서 사용된 경화제(B)는 에폭시수지(A)와 경화반응을 할수 있는한 특별히 제한되지 않는다. 통상, 페놀계 히드록실기를 갖는 화합물, 산무수물을 갖는 화합물, 또는 아민이다.
분자중에 2개 이상의 페놀계 히드록실기를 갖는 화합물의 예는 페놀 노보라크수지, 크레졸 노보라크수지, 페놀아랄킬수지, 비스페놀A와 레소르신올로부터 합성된 노보라크수지, 트리스(히드록시페닐)메탄, 디히드로비페닐, 및 폴리수소계 페놀화합물(화학식 2에서 나타낸 페놀-p-크실렌 공중합체 및 폴리비닐페놀등)을 포함한다.
산무수물을 갖는 화합물의 예는 무수말레산, 무수프탈산, 및 무수피로멜리트산을 포함한다.
아민의 예는 방향족아민, 즉 메타페닐렌디아민, 디(아미노페닐)메탄(통상 디아미노디페닐메탄으로 부름), 및 디아미노디페닐술폰을 포함한다.
페놀-기제 경화제는 에폭시수지에 대해 양호한 내열성, 내습성, 및 보관성을 전달하려는 그 능력 때문에 반도체소자를 봉함하기 위한 에폭시수지에 소망된다. 두가지 이상의 경화제를 조합하여 사용하는 것이 가능하다.
본발명에 따르면 경화제(B)는 에폭시수지조성물의 전체양에 대해 통상 1-20중량%, 바람직하게는 1.5-15중량%, 및 보다 바람직하게는 1-10중량% 의 양으로 사용되어야 한다.
경화제(B) 대 에폭시수지(A)의 화학량론적 비는 0.5-1.5, 구체적으로 0.8- 1.2이고, 그 결과 에폭시수지조성물은 양호한 기계적 성질과 내습성을 갖는다.
본발명은 에폭시수지(A)와 경화제(B)사이의 경화반응을 가속화시키기 위해 경화촉매를 사용하는 것을 허용한다. 경화촉매는 경화 반응을 가속화시키는 한에서 특별히 제한되지 않는다. 이미다졸 화합물(즉, 2-메틸이미다졸, 2,4-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 및 2-헵타데실이미다졸), 3차 아민(즉, 트리에틸아민, 벤질디메틸아민, α-메틸벤질디메틸아민, 2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 및 1,8- 디아자비시클로(5.4.0)-운데센-7), 오르가노금속화합물(즉, 지르코늄 테트라메톡시드, 지르코늄 테트라프로폭시드, 테트라키스(아세틸아세토)지르코늄, 및 트리(아세틸아세토)알루미늄), 및 유기포스핀화합물(즉, 트리페닐포스핀, 트리메틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 트리(p-메틸페닐)포스핀, 및 트리(노닐페닐)포스핀)을 포함한다. 이들 예중에서, 유기포스핀 화합물은 내습성의 관점에서 바람직하다. 두가지 이상의 경화촉매는 조합하여 사용될수 있다. 경화촉매의 양은 바람직하게는 에폭시수지(A)의 100 pbw 에 대해 0.1-10 pbw 이어야 한다.
본발명에 따르면, 에폭시수지화합물중의 무기충전제(C)의 함량은 70-97중량% 이어야 하고 무기충전제(C)는 알루미나 0.1-50중량% 를 함유해야 한다. 첫 번째로 바람직한 실시예에서, 무기충전제(C)의 함량은 70-97중량% 이고 알루미나의 함량은 0.1-20중량% 이다. 두 번째로 바람직한 실시예에서, 무기충전제(C)의 함량은 87-97중량% 이고 알루미나의 함량은 0.1-50중량% 이다. 이들 특정화는 양호한 방염성과 성형성에 대해 의도된다. 부수적으로, "알루미나"란 산화알루미늄을 의미한다.
무기충전제(C)중의 알루미나의 양은 바람직하게는 1-20중량%, 보다 바람직하게는 1-18중량%, 보다 더욱 바람직하게는 1-10중량%, 및 가장 바람직하게는 1-9중량% 이어야 한다.
무기충전제(C)는 알루미나 이외에 실리카 또는 이산화실리콘을 함유할수 있다. 실리카의 양(무기충전제(C)에 기초)은 50-99.9중량%, 바람직하게는 52.9-99중량%, 보다 바람직하게는 80-99중량%, 및 가장 바람직하게는 90-99중량% 이어야 한다.
무기충전제(C)는 알루미나와 실리카가 공존하는 입자 또는 50중량% 이상의 알루미나 함유입자와 50중량% 이상의 실리카 함유입자의 혼합물의 형태에서 취할수 있다. 후자는 많은 성질에서 그 양호한 효과 때문에 바람직하다. 바람직하게는 알루미나로 주로 이루어진 알루미나 입자와 실리카로 주로 이루어진 실리카입자의 혼합물이어야 한다.
알루미나로 주로 이루어진 입자는 그것의 결정형 구조에 따라 α-형, γ-형,δ-형 및 θ-형으로 분류된다. 어떤 유형도 허용가능하며 두가지 이상의 유형을 조합하여 사용할수 있다. α-알루미나는 열적 및 화학적 내성과 열전도성 때문에 바람직하다. 알루미늄 분말의 증기화된 금속연소 및 바이어(Bayer)방법 같은 어떤 방법으로도 제조될수 있다.
실리카로 주로 이루어진 입자는 무정형 실리카와 결정형 실리카로 분류된다. 전자는 직선 팽창의 계수감소(따라서 응력감소) 효과 때문에 바람직하다. 결정형 실리카의 융합과 몇몇 원료로부터의 합성같이 어떤 방법으로도 제조될 수 있다.
본발명은 무기충전제 및 무기충전제에 함유된 알루미나와 실리카입자의 형상과 직경에 대해 어떤 제한도 부과하지 않는다. 입자는 바람직하게는 구형이며 3내지 40μm의 범위에서 직경을 갖는다. 입자의 양은 성형시에 유동성의 관점에서 무기충전제 60중량% 이상, 바람직하게 90중량% 이상이어야한다. 본발명에 사용된 평균입자 직경은 누적 특대분포의 50%에서 중간 직경을 의미한다.
본발명에 따르면 무기충전제(C)의 비가 상기와같이 지정된다; 그러나, 방염성, 성형성, 및 응력감소의 관점에서 바람직하게는 80-97중량%, 보다 바람직하게는 85-97중량%, 보다 더욱 바람직하게는 87-97중량%, 그리고 가장 바람직하게는 87-95중량% 이어야 한다.
무기충전제는 바람직하게 실란결합제, 티타네이트 결합제 및 알루미네이트 결합제와 같은 결합제로 표면처리를 진행해야 하며, 결과 에폭시 수지조성물은 봉함된 반도체소자의 신뢰성에 기여한다.
그것으로 통상 사용된 실란 결합제는 가수분해성 기(즉, 알콕실기, 할로겐 원자 및 아민기)와 유기기가 직접 실리콘 원자에 연결되는 실리콘 화합물이다. 또한 부분적으로 가수분해된 축합물 형태일수 있다. 바람직한 가수분해성기는 알콕실기, 구체적으로 메톡시기와 에톡시기이다. 유기기는 질소, 산소, 할로겐, 및 황같은 치환기가 있거나 또는 없는 탄화수소기를 포함한다. 치환된 탄화수소를 갖는 실란 결합제가 바람직하다. 치환기는 에폭시기 또는 아미노기, 구체적으로 2차 아미노기일수 있다. 바람직한 경우에서 모든 아미노기는 2차 아미노기이다.
다음은 실란결합제의 예들이다.
· 유기기가 에폭시기를 갖는 것들.
γ-글리시드옥시프로필메톡시실란, γ-글리시드옥시프로필메틸디메톡시실란, 및 γ-(2,3-에폭시시클로헥실)프로필트리메톡시실란.
· 유기기가 아미노기를 갖는 것들.
N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리에틸실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필디에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-(N,N-디메틸아미노)프로필트리메톡시실란, γ-(N-페닐아미노)프로필트리메톡시실란, γ-(N-페닐아미노)프로필메틸디메톡시실란, γ-(N-메틸아미노)프로필트리메톡시실란, γ-(N-메틸아미노프로필)메틸디메톡시실란, γ-(N-메틸아미노프로필)메틸디메톡시실란, γ-(N-에틸아미노)프로필트리메톡시실란, 및 γ-(N-에틸아미노)프로필메틸디메톡시실란.
·나머지. γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, 및 γ-메르캅토프로필메틸디메톡시실란.
본발명의 에폭시수지조성물은 임의로 반도체소자를 봉함하기 위한 보통의 에폭시수지조성물로 방염성을 전달하는데 통상 사용되는 브롬화합물로 포함될수 있다.
브롬화합물의 바람직한 예는 브롬화된 에폭시수지(예, 브롬화된 비스페놀 A 형 에폭시수지와 브롬화된 페놀 노보라크형 에폭시수지), 브롬화된 폴리카보네이트수지, 브롬화된 폴리스티렌수지, 브롬화된 폴리페닐렌옥시드수지, 테트라브로모비스페놀 A, 및 데카브로모디페닐에테르를 포함한다. 이들 예중에서, 브롬화된 에폭시수지가 성형성의 관점에서 바람직하다.
본발명의 에폭시수지조성물중의 브롬화합물 양은 양호한 방염성과 고온에서의 신뢰성을 위해 0.3중량% 미만이어야 한다. 바람직하게는 0.1중량% 미만, 보다바람직하게는 0.05중량% 미만 및 가장 바람직하게는 실질적으로 0이어야 한다. 브롬(원소로서)의 양은 0.2중량% 미만, 바람직하게는 0.07중량%, 및 가장 바람직하게는 0.04중량% 이어야 한다.
본발명의 에폭시수지조성물은 임의로 반도체소자를 봉함하기 위한 보통의 에폭시수지조성물에 대해 방염보조제로 통상 사용되는 어떤 공지의 안티몬 화합물로 포함될수 있다. 안티몬 화합물의 바람직한 예는 삼산화안티몬, 사산화안티몬, 및 오산화안티몬을 포함한다.
본발명의 에폭시수지조성물중의 안티몬화합물의 양은 양호한 방염성과 고온에서의 신뢰성을 위해 0.3중량% 미만이어야 한다. 바람직하게는 0.1중량% 미만, 보다 바람직하게는 0.05중량% 미만 및 가장 바람직하게는 실질적으로 0 이어야 한다. 안티몬(원소로서)의 양은 0.25중량% 미만, 바람직하게는 0.075중량%, 및 가장 바람직하게는 0.0375중량% 이어야 한다.
본발명의 에폭시수지조성물은 바람직하게 경화된 다음에 42%를 초과한 산소지수를 갖는다. 산소지수는 JIS K7201 에 따라 하기 식에 의해 계산된다. 이것은 연소를 지속하는데 필요한 산소의 최소농도를 나타내는 수치(부피%)이다.
산소 지수(%) = [산소]/([산소] + (질소]) × 100
본발명의 에폭시수지조성물은 바람직하게 경화된 다음에 UL 표준에 의해 지정된 등급 V-0-의 방염성을 가져야 한다. 이런 등급은 양호한 납땜내열성과 고온에서의 신뢰성을 위해 필요하다. 게다가, 이 등급은 에폭시수지조성물이 상기 지 정된 양으로 브롬원자나 안티몬원자를 함유할 때 이루어졌다.
본발명의 에폭시수지조성물은 임의로 착색제(카본블랙 및 산화철등), 이온-포획제(히드로탈시트등), 탄성중합체(올레핀 공중합체, 변형된 니트릴고무 및 변형된 폴리부타디엔고무등), 열가소성 수지(폴리에틸렌등), 성형 해방제(장쇄지방산, 장쇄지방산의 금속염, 장쇄지방산의 에스테르, 장쇄지방산의 아미드, 및 파라핀왁스등), 에폭시기, 카르복실기, 히드록실기, 아미노기등으로 변형된 유기기를 갖는 오일이나 폴리오르가노실록산검, 실리콘화합물, 및 가교제(퍼옥시드 등)로 포함될수 있다.
본발명의 에폭시수지조성물은 바람직하게 밴버리 혼합기, 반죽기, 롤혼합기, 일-또는 이-축선 압출기, 또는 부스코(Buss Ko) 반죽기를 사용하여 통상 50-170℃, 바람직하게는 70-150℃에서 용융 혼합시켜 제조될수 있다.
본발명의 에폭시수지조성물은 반도체소자를 봉함하기 위한 분말이나 정제의 형태로 통상 사용된다. 저압 전이 성형기계를 사용하여 기판에 고정된 반도체원소를 함유하는 부분으로 공급하고, 다음에 120-250℃, 바람직하게는 150-200℃에서 경화시킨다. 필요하다면, 경화된 생성물을 후열처리(예를들면 2-15시간동안 150-200℃)를 진행시킨다. 이런 방법으로 경화된 에폭시수지조성물을 갖는 반도체소자를 얻는다.
반도체소자는 기판에 배열되고 배선되는 트랜지스터, 다이오드, 저항기, 커패시터등으로 이루어진 전자회로(또는 집적화 회로)를 의미한다.
본발명은 다음의 실시예 및 비교예와 관련하여 보다 상세하게 기술될 것이고, 여기서 다음의 원료들을 사용하였다.
·에폭시수지I : 에폭시당량 200을 갖는 o-크레졸 노보라크수지(표 1의 함량참조).
·에폭시수지 II: 4,4'-비스(2,3-에폭시프로폭시)-3,3',5,5'-테트라메틸비페닐(표 1의 함량참조).
·경화제I : 히드록실 당량 107을 갖는 페놀 노보라크수지(표 1의 함량 참조).
·경화제 II : 하기 화학식 2로 나타낸 페놀화합물 (표 1의 함량 참조).
Figure pct00002
(여기서 n이 1-3인 단편들은 약 90중량%가 된다)
·무기충전제 I: 평균입자직경 16㎛를 갖는 구형 α-알루미나(Showa Denko K.K.에서 "AS-30")(표 1 의 함량 참조)
·무기충전제 II: 평균입자직경 15㎛를 갖는 무정형 융합실리카(표 1 의 함량 참조)
·방염제: 에폭시당량 400을 갖고 50중량% 브롬을 함유하는 브롬화된 비스페놀 A형 수지(표 1 의 함량 참조)
·방염보조제: 삼산화안티몬(표 1 의 함량 참조)
·경화가속화제: 트리페닐포스핀(0.1중량%)
·실란결합제: N-페닐아미노프로필트리메톡시실란(1.0중량%) 미리 무기충전제와 혼합한다.
·착색제: 카본블랙(0.2중량%)
·성형해방제: 카나우바 왁스(0.3중량%).
실시예 및 비교예
원료를 표1에 나타낸 조제물에 따라 혼합기를 사용하여 건조-혼합시켰다. 결과 건조혼합물을 90℃에서 유지된 롤표면 온도로 혼합롤을 사용하여 5분동안 혼합시켰다. 혼합물을 냉각시키고 분쇄하여 반도체소자를 봉함하기 위한 원하는 에폭시 수지조성물을 얻었다.
수지조성물을 다음 조건하에서 저압전이 성형으로 성형시켰다.
성형온도: 175℃,
경화시간: 2분, 및
5시간동안 180℃에서 후경화한다.
경화된 생성물을 다음과 같이 물성에 대해 시험하였다.
·납땜 내열성: Aℓ-부착 모조원소를 함유하고 12×12mm 측정하는 160 pin QFP (quad flat package)에서 시험하였다. 20개의 샘플을 72시간동안 85℃ 및 85% RH에서 검사한 다음에 245℃(최대)에서 IR 재흐름노에서 가열하였다. 외관상 균열수를 검사하였다.
·흡수성: 상기한 바와 동일한 샘플(160 pin QFP)을 100시간동안 85℃ 및 85% RH에서 검사하고 샘플에 의해 모아진 물의 양을 측정하였다.
흡수성은 납땜내열성의 지표이다.
·고온에서의 신뢰성: 16 pin DIP (dual in-line package)에서 200℃에서 시험하였다. 결과는 63% 에 이르기 위해 누적된 실패비율에 필요한 시간으로 나타낸다.
·방염성시험: 5"×1/2"×1/16"을 각각 측정하는 견본을 성형하고 후 경화시켜 UL94 표준에 따라 방염성을 시험하였다.
·산소지수: 5"×1/2"×1/8"을 각각 측정하는 견본을 성형하고 후 경화시켜 JIS K7201에 따라 시험하고 다음과 같이 나타내었다.
산소 지수(%) = [산소]/([산소] + (질소]) × 100
·PKG 충전성: 납땜 내열성에 사용된 샘플을 시각적으로 현미경으로 공극과 단발(short shot)에 대해 검사하였다.
결과는 표2에 나타낸다.
실시예(비교예) 에폭시 수지의 양 (중량%) 경화제의 양(중량%) 충전제의 양(중량%) 참고값 방염제의 양(중량%) 방염보조제의 양(중량%)
I II I II I II I+II 알루미나*
1 9.08 7.32 3.0 79.0 82.0 3.7 0.00 0.00
2 9.08 7.32 14.0 68.0 82.0 17.1 0.00 0.00
3 6.28 5.12 3.0 84.0 87.0 3.5 0.00 0.00
4 6.28 5.12 15.0 72.0 87.0 17.2 0.00 0.00
5 6.28 5.12 40.0 47.0 87.0 46.0 0.00 0.00
6 5.62 1.26 2.52 8.0 81.0 89.0 9.0 0.00 0.00
7 1.74 3.46 4.20 8.0 81.0 89.0 9.0 0.00 0.00
8 1.87 1.53 3.0 92.0 95.0 3.3 0.00 0.00
9 1.87 1.53 16.0 79.0 95.0 16.9 0.00 0.00
10 1.87 1.53 42.0 53.0 95.0 44.2 0.00 0.00
(1) 16.19 13.21 10.0 59.0 69.0 14.5 0.00 0.00
(2) 9.08 7.32 0.0 82.0 82.0 0.0 0.00 0.00
(3) 9.08 7.32 33.0 59.0 82.0 40.0 0.00 0.00
(4) 7.38 6.02 0.0 85.0 85.0 0 0.00 0.00
(5) 7.38 6.02 50.0 35.0 85.0 58.8 0.00 0.00
(6) 6.28 5.12 0.0 87.0 87.0 0 0.00 0.00
(7) 6.28 5.12 48.0 39.0 87.0 55.2 0.00 0.00
(8) 1.87 1.53 0.0 95.0 95.0 0 0.00 0.00
(9) 1.87 1.53 53.0 42.0 95.0 55.8 0.00 0.00
(10) 4.54 3.86 0.0 89.0 89.0 0 0.50 0.50
* 충전제의 양(I)에 기초한 알루미나의 함량(중량%)
실시예(비교예) 산소지수(%) 방염성등급 고온에서의신뢰성 PKG충전성 납땜내열성(균열수) 흡수율(%)
1 44 V-0 >400 양호 0/20 0.20
2 54 V-0 >400 양호 1/20 0.25
3 47 V-0 >400 양호 0/20 0.20
4 59 V-0 >400 양호 0/20 0.21
5 60 V-0 >400 공극 5/20 0.32
6 63 V-0 >400 양호 0/20 0.19
7 61 V-0 >400 양호 0/20 0.19
8 62 V-0 >400 양호 0/20 0.11
9 70 V-0 >400 양호 0/20 0.18
10 70 V-0 >400 공극 3/20 0.27
(1) 26 HB >400 양호 20/20 0.34
(2) 40 HB >400 양호 12/20 0.21
(3) 53 V-1 >400 양호 20/20 0.35
(4) 42 HB >400 양호 10/20 0.21
(5) 55 HB >400 공극 20/20 0.35
(6) 44 V-2 >400 양호 0/20 0.19
(7) 55 V-1 >400 공극 20/20 0.36
(8) 50 V-0 >400 공극 0/20 0.15
(9) 62 V-1 >400 공극 20/20 0.27
(10) 45 V-0 70 양호 3/20 0.15
본발명의 에폭시수지조성물이 방염성, 납땜내열성, 고온에서의 신뢰성 및 PKG 충전성에서 우수하다는 것을 표 2에서 알 수 있다. 반대로, 무기충전제(C)의 양이 70% 미만인 경우, 또는 무기충전제(C)의 양이 70% 이상이더라도 알루미나가 사용되지 않은 경우에는 비교예중의 에폭시수지조성물은 방염성에서 불량이다. 무기충전제(C)가 과잉량의 알루미나를 함유하는 경우에 샘플은 방염성과 충전성에서 불량이다. 방염제와 방염보조제를 함유하지만 알루미나를 함유하지 않는 샘플은 방염성에서는 우수하지만 고온에서의 신뢰성에서는 불량이다.
알루미나의 특정량을 함유하는 무기충전제는 수지조성물이 반도체소자에 사용될 때 방염성, 성형성, 납땜 내열성 및 고신뢰성에 기여한다.
본발명의 에폭시수지조성물은 그것의 양호한 성형성, 납땜 내열성, 방염성, 및 고온에서의 신뢰성 때문에 반도체소자를 위한 봉함용 물질로서의 용도를 발견할 것이다.

Claims (16)

  1. 하기 화학식 1로 나타낸 구조를 갖는 비페닐형 에폭시 수지를 필수성분으로서 함유하는 에폭시 수지(A);
    (화학식 1)
    Figure pct00003
    (여기서, R1내지 R8은 각각 수소원자, 할로겐원자, 또는 C1-4알킬기를 나타낸다)
    경화제(B); 및
    알루미나를 필수성분으로 하는 무기충전제(C)로 이루어지는 에폭시수지조성물로서, 무기충전제(C)의 함량이 70-97중량% 이고 무기충전제(C)가 알루미나 0.1-20중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 에폭시수지조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 무기충전제(C)의 함량이 조성물 전체 양의 82-97중량% 인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 무기충전제(C)가 필수성분으로서 실리카를 함유하는 것을특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 실리카의 함량이 무기충전제(C)양의 80-99.9중량% 인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한항에 있어서, 경화된 후에 UL94 표준에 의해 지정된 V-0 의 방염성 등급을 갖는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한항에 있어서, 에폭시수지조성물의 전체 양에 기초하여, 에폭시수지(A)의 함량이 2-15중량% 이고 경화제(B)의 함량이 1-20중량% 인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  7. 하기 화학식1로 나타낸 구조를 갖는 비페닐형 에폭시 수지를 필수성분으로서 함유하는 에폭시수지(A);
    (화학식 1)
    Figure pct00004
    (여기서, R1내지 R8은 각각 수소원자, 할로겐원자, 또는 C1-4알킬기를 나타낸다)
    경화제(B); 및
    알루미나를 필수성분으로 하는 무기충전제(C)로 이루어지는 에폭시수지조성물에 있어서, 무기충전제(C)의 함량이 87-97중량% 이고, 무기충전제(C)가 0.1-50중량% 의 알루미나를 함유하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 알루미나의 함량이 무기충전제(C)의 양에 기초하여 1-50중량% 인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  9. 제 8 항에 있어서, 무기충전제(C)가 실리카를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  10. 제 9 항에 있어서, 실리카의 함량이 무기충전제(C)의 양에 기초하여 50-99.0중량%인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항중의 어느 한항에 있어서, 경화된 후에 UL94 표준에 의해 지정된 V-0 의 방염성 등급을 갖는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한항에 있어서, 에폭시수지조성물의 전체 양에 기초하여, 에폭시수지(A)의 함량이 2-10중량% 이고 경화제(B)의 함량이 1-10중량% 인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  13. 제 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10항중의 어느 한 항에 있어서, 반도체소자를 봉함하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 에폭시 수지조성물.
  14. 제 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10항중의 어느 한항에서 정의된 바와같은 에폭시수지조성물로 봉함된 반도체소자.
  15. 하기 화학식1의 구조를 갖는 비페닐형 에폭시수지(a)를 필수성분으로서 함유하는 에폭시수지(A),
    (화학식1)
    Figure pct00005
    (여기서, R1내지 R8은 각각 수소원자, 할로겐원자, 또는 C1-4알킬기를 나타낸다)
    경화제(B), 및 알루미나를 필수성분으로 하는 무기충전제(C)를 함유하는 수지조성물로서, 무기 충전제(C)를 수지조성물중에 70∼97중량%함유하고, 또한 알루미나를 무기충전제(C)에 대해서 0.1∼20중량% 함유하는 에폭시 수지조성물을 밴버리 혼합기, 반죽기, 롤혼합기, 일축 또는 이축선 압출기의 어느 것인가를 사용해서, 50∼170℃의 조건으로 용융혼합하는 것을 특징으로 하는 에폭시수지조성물의 제조방법.
  16. 하기 화학식(1)의 구조를 갖는 비페닐형 에폭시수지(a)를 필수성분으로서 함유하는 에폭시수지(A),
    (화학식1)
    Figure pct00006
    (여기서, R1내지 R8은 각각 수소원자, 할로겐원자, 또는 C1-4알킬기를 나타낸다)
    경화제(B), 및 알루미나를 필수성분으로 하는 무기충전제(C)를 함유하는 수지조성물로서, 무기 충전제(C)를 수지조성물중에 87∼97중량%함유하고, 또한 알루미나를 무기충전제(C)에 대해서 0.1∼20중량% 함유하는 에폭시 수지조성물을 밴버리 혼합기, 반죽기, 롤 혼합기, 일축 또는 이축선 압출기의 어느 것인가를 사용해서, 50∼170℃의 조건으로 용융혼합하는 것을 특징으로 하는 에폭시수지조성물의 제조방법.
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