KR20210115350A - Epoxy Resin Composition for Encapsulating Semiconductor Device and Semiconductor Device Encapsulated Using the Same - Google Patents

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KR20210115350A
KR20210115350A KR1020200030968A KR20200030968A KR20210115350A KR 20210115350 A KR20210115350 A KR 20210115350A KR 1020200030968 A KR1020200030968 A KR 1020200030968A KR 20200030968 A KR20200030968 A KR 20200030968A KR 20210115350 A KR20210115350 A KR 20210115350A
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노진규
조백현
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Abstract

The present invention provides an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor device including an epoxy resin, a curing agent, an inorganic filler and fluorine rubber, and a semiconductor device encapsulated using the same. The epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor device according to the present invention has a low moisture absorption rate to prevent the occurrence of cracks outside a package due to moisture content during mounting of a semiconductor package, and can improve flame retardancy.

Description

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자 {Epoxy Resin Composition for Encapsulating Semiconductor Device and Semiconductor Device Encapsulated Using the Same}Epoxy Resin Composition for Encapsulating Semiconductor Device and Semiconductor Device Encapsulated Using the Same

본 발명은 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡습율이 낮아 반도체 패키지 실장시 수분 함유로 인한 패키지 외부의 크랙 발생을 방지하고, 난연성이 향상될 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 밀봉된 반도체 소자에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device and a semiconductor device sealed using the same, and more particularly, a low moisture absorption rate prevents cracks occurring outside the package due to moisture content when mounting a semiconductor package, and improves flame retardancy It relates to an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device that can be used, and a semiconductor device sealed using the same.

일반적인 반도체 소자의 제조 시, 반도체 소자를 수분이나 기계적 충격 등 외부 환경으로부터 보호하기 위해, 반도체 소자를 밀봉하여 반도체 패키지 형태로 기판에 실장한다. 그런데, 반도체 패키지를 기판에 실장하는 과정에서 패키지가 260℃ 이상의 고온에 노출되는데, 이때 패키지 내부에 존재하는 수분의 급격한 부피 팽창으로 인하여 패키지 외부에 크랙이 발생될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 자체의 흡습율을 낮추는 것이 신뢰성을 확보하기 위해 필수적이다.In manufacturing a general semiconductor device, in order to protect the semiconductor device from external environments such as moisture or mechanical shock, the semiconductor device is sealed and mounted on a substrate in the form of a semiconductor package. However, in the process of mounting the semiconductor package on the substrate, the package is exposed to a high temperature of 260° C. or higher. At this time, cracks may be generated outside the package due to the rapid volume expansion of moisture existing inside the package. Therefore, in order to prevent this, lowering the moisture absorption rate of the epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation itself is essential in order to secure reliability.

한편, 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관하여는 UL-94 표준에 따른 V-0 등급의 난연성이 요구된다. 종래에는 V-0 등급의 난연성을 확보하기 위하여, 주 난연제인 할로겐화 에폭시 수지와 보조 난연제인 삼산화 안티몬을 혼용하여 사용하여 왔다.On the other hand, with respect to the epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation, V-0 grade flame retardancy according to the UL-94 standard is required. Conventionally, in order to secure the flame retardancy of the V-0 grade, a halogenated epoxy resin as a main flame retardant and antimony trioxide as an auxiliary flame retardant have been mixed and used.

그러나, 삼산화 안티몬의 경우 발암성 물질로서 인체에 매우 유해하다. 또한, 할로겐화 에폭시 수지 역시 소각하거나 화재 발생시 다이옥신(dioxin)이나 다이퓨란(difuran) 등의 유독성 발암 물질을 방출하고, HBr 및 HCl 등의 가스를 발생시켜 오존층이 파괴되는 등 환경에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 이들의 사용이 규제되고 있다.However, in the case of antimony trioxide, it is very harmful to the human body as a carcinogen. In addition, halogenated epoxy resins also emit toxic carcinogens such as dioxin and difuran during incineration or fire, and can have a fatal impact on the environment, such as destroying the ozone layer by generating gases such as HBr and HCl. have. Accordingly, their use is regulated.

대한민국 공개특허 제10-2016-0030527호에는 에폭시 수지, 경화제, 무기 충전재 및 경화 촉진제를 포함하는 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 실리콘 레진을 첨가함으로써 성형 시의 저용융 점도, 고유동성이 우수하고, 또한 반도체 소자를 몰딩했을 때 내열성, 내휨 특성, 내땜납 크랙성, 내온도 사이클성 및 내습 신뢰성의 밸런스가 우수한 반도체 장치를 제공할 수 있다고 개시하고 있다.Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2016-0030527 discloses that by adding a silicone resin to an epoxy resin composition for sealing including an epoxy resin, a curing agent, an inorganic filler and a curing accelerator, the low melt viscosity and high fluidity during molding are excellent, and the semiconductor It is disclosed that a semiconductor device excellent in the balance of heat resistance, warpage resistance, solder crack resistance, temperature cycle resistance, and moisture resistance reliability when an element is molded can be provided.

그러나, 실리콘 레진의 사용으로는 흡습율을 충분히 낮출 수 없어 반도체 패키지 실장시 수분 함유로 인한 패키지 외부의 크랙 발생을 충분히 방지할 수 없고 V-0 등급의 난연성 확보가 어려운 문제점이 있었다.However, since the moisture absorption rate cannot be sufficiently lowered by the use of the silicone resin, cracks occurring outside the package due to moisture content cannot be sufficiently prevented when the semiconductor package is mounted, and it is difficult to secure the flame retardancy of the V-0 grade.

따라서, 흡습율이 낮아 반도체 패키지 실장시 수분 함유로 인한 패키지 외부의 크랙 발생을 방지하고, 난연성이 향상될 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for development of an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device capable of preventing cracks outside the package due to moisture content during mounting of the semiconductor package due to its low moisture absorption and improving flame retardancy.

대한민국 공개특허 제10-2016-0030527호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0030527

본 발명의 한 목적은 흡습율이 낮아 반도체 패키지 실장시 수분 함유로 인한 패키지 외부의 크랙 발생을 방지하고, 난연성이 향상될 수 있는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an epoxy resin composition for sealing semiconductor devices, which has a low moisture absorption rate, prevents cracks from occurring outside the package due to moisture content during mounting of a semiconductor package, and can improve flame retardancy.

본 발명의 다른 목적은 상기 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor device sealed using the epoxy resin composition.

한편으로, 본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 무기 충전제 및 불소 고무를 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제공한다.On the other hand, the present invention provides an epoxy resin composition for sealing a semiconductor device comprising an epoxy resin, a curing agent, an inorganic filler and a fluororubber.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 불소 고무는 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 구조 단위 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the fluororubber may include one or more of the structural units represented by the following Chemical Formulas 1 to 3.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 식에서, In the above formula,

n, m, l, o, p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다.n, m, l, o, p, q, r and s are each independently an integer from 1 to 30.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 불소 고무는 에폭시 수지 조성물 전체 100중량%에 대해 0.01 내지 7 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the fluororubber may be included in an amount of 0.01 to 7% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin composition.

본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 경화 촉진제, 실란 커플링제, 이형제 및 착색제로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.The epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation according to an embodiment of the present invention may further include at least one selected from the group consisting of a curing accelerator, a silane coupling agent, a release agent, and a colorant.

다른 한편으로, 본 발명은 상기 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 소자를 제공한다.On the other hand, the present invention provides a semiconductor device sealed using the epoxy resin composition for semiconductor device sealing.

본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 흡습율이 낮아 반도체 패키지 실장시 수분 함유로 인한 패키지 외부의 크랙 발생을 방지할 수 있고, 난연성이 향상될 수 있다.The epoxy resin composition for sealing a semiconductor device according to the present invention has a low moisture absorption rate, so that it is possible to prevent the occurrence of cracks outside the package due to moisture content when the semiconductor package is mounted, and the flame retardancy can be improved.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시형태는 에폭시 수지(A), 경화제(B), 무기 충전제(C) 및 불소 고무(D)을 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to an epoxy resin composition for sealing semiconductor elements comprising an epoxy resin (A), a curing agent (B), an inorganic filler (C), and a fluororubber (D).

에폭시 수지(A)Epoxy resin (A)

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 에폭시 수지(A)는 반도체 소자 밀봉용으로 사용되는 일반적인 에폭시 수지로서, 구체적으로 한 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 포함하는 에폭시 화합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 한 분자 내에 2 내지 8개의 에폭시기를 포함하는 에폭시 화합물을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the epoxy resin (A) is a general epoxy resin used for sealing semiconductor devices, and specifically, an epoxy compound containing two or more epoxy groups in one molecule may be used, preferably An epoxy compound containing 2 to 8 epoxy groups in one molecule may be used.

예를 들면, 상기 에폭시 수지로는 페놀 또는 알킬 페놀류와 히드록시벤즈알데히드와의 축합물을 에폭시화함으로써 얻어지는 에폭시 수지; 비페닐형 에폭시 수지; 비스페놀 A/F형 에폭시 수지, 테트라메틸비스페놀 F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지; 스틸벤형 에폭시 수지; 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지; 페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지 등의 페놀아랄킬형 에폭시 수지; 디히드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 디히드록시나프탈렌의 2량체를 글리시딜에테르화하여 얻어지는 에폭시 수지 등의 나프톨형 에폭시 수지; 트리글리시딜이소시아누레이트, 모노알릴디글리시딜이소시아누레이트 등의 트리아진 핵 함유 에폭시 수지; 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 유교 환상 탄화 수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지 등을 사용할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. For example, as said epoxy resin, an epoxy resin obtained by epoxidizing the condensate of a phenol or alkyl phenols and hydroxybenzaldehyde; biphenyl type epoxy resin; Bisphenol-type epoxy resins, such as a bisphenol A/F-type epoxy resin and a tetramethylbisphenol F-type epoxy resin; stilbene-type epoxy resin; novolac-type epoxy resins such as phenol novolac-type epoxy resins and cresol novolak-type epoxy resins; polyfunctional epoxy resins such as triphenolmethane-type epoxy resins and alkyl-modified triphenolmethane-type epoxy resins; Phenol aralkyl type epoxy resins, such as a phenol aralkyl type epoxy resin which has a phenylene frame|skeleton, and a phenol aralkyl type epoxy resin which has a biphenylene frame|skeleton; naphthol-type epoxy resins such as dihydroxynaphthalene-type epoxy resins and epoxy resins obtained by glycidyl-etherifying a dimer of dihydroxynaphthalene; triazine nucleus-containing epoxy resins such as triglycidyl isocyanurate and monoallyl diglycidyl isocyanurate; Glued cyclic hydrocarbon compound-modified phenol-type epoxy resins, such as dicyclopentadiene-modified phenol-type epoxy resins, etc. can be used, and these can be used individually or in mixture of 2 or more types.

이들 중, 비스페놀형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지 및 트리페놀메탄형 에폭시 수지가 내습성, 성형성을 향상시키기에 바람직하며, 그 중 비페닐형 에폭시 수지는 유동성을 향상시키기에 특히 바람직하며, 페놀아랄킬형 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지는 반도체 소자의 휨을 억제하기에 바람직하며, 그 중 페놀아랄킬형 에폭시 수지는 고온의 탄성률을 제어하기에 특히 바람직하다. 상기의 원하는 특성을 향상시키기 위해 한 종류 이상의 에폭시 수지를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.Of these, bisphenol-type epoxy resins, biphenyl-type epoxy resins, novolak-type epoxy resins, phenol aralkyl-type epoxy resins and triphenolmethane-type epoxy resins are preferable for improving moisture resistance and moldability, and among them, biphenyl type epoxy resins are preferred. Epoxy resins are particularly preferable for improving fluidity, and phenol aralkyl type epoxy resins and novolak type epoxy resins are preferable for suppressing warpage of semiconductor devices, and among them, phenol aralkyl type epoxy resins are particularly suitable for controlling elastic modulus at high temperature. desirable. It is more preferable to include one or more kinds of epoxy resins in order to improve the above desired properties.

상기 에폭시 수지는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 내지 15 중량%, 바람직하게는 3 중량% 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 3 중량% 내지 12 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 에폭시 수지의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 경화 후 에폭시 수지 조성물의 접착력 및 강도를 보다 우수하게 구현할 수 있다. The epoxy resin is 0.1 wt% to 15 wt%, preferably 3 wt% to 15 wt%, more preferably 3 wt% to 12 wt% with respect to 100 wt% of the total epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation may be included. When the content of the epoxy resin satisfies the above range, the adhesive strength and strength of the epoxy resin composition after curing can be more excellently implemented.

경화제(B)hardener (B)

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 경화제(B)는 반도체 소자 밀봉용으로 사용되는 일반적인 경화제들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 구체적으로 2개 이상의 관능기를 가진 경화제가 사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, as the curing agent (B), general curing agents used for sealing semiconductor devices may be used without limitation, and specifically, curing agents having two or more functional groups may be used.

예를 들어, 상기 경화제로는 페놀계 경화제, 아민계 경화제, 산무수물계 경화제, 머캅탄계 경화제를 들 수 있다. 이들 중에서도, 내연성, 내습성, 전기 특성, 경화성, 보존 안정성 등의 밸런스의 점에서 페놀계 경화제가 바람직하다.For example, the curing agent may include a phenol-based curing agent, an amine-based curing agent, an acid anhydride-based curing agent, and a mercaptan-based curing agent. Among these, the point of balance, such as a flame retardance, moisture resistance, an electrical characteristic, sclerosis|hardenability, storage stability, a phenol type hardening|curing agent is preferable.

상기 페놀계 경화제로는, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지를 비롯한 페놀, 크레졸, 레조신, 카테콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 페닐페놀, 아미노페놀, α-나프톨, β-나프톨, 디히드록시나프탈렌 등의 페놀류와 포름알데히드나 케톤류를 산성 촉매하에서 축합 또는 공축합시켜 얻어지는 노볼락 수지, 상기한 페놀류와 디메톡시파라자일렌 또는 비스(메톡시메틸)비페닐로 합성되는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬 수지, 페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬 수지 등의 페놀아랄킬 수지, 트리스페놀메탄 골격을 갖는 페놀 수지 등을 들 수 있다.Examples of the phenolic curing agent include phenol novolac resin, cresol novolac resin, phenol, cresol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol, aminophenol, α-naphthol, β-naphthol, and dihydro A novolac resin obtained by condensing or co-condensing phenols such as hydroxynaphthalene and formaldehyde or ketones under an acidic catalyst, and a biphenylene skeleton synthesized from the above phenols and dimethoxyparaxylene or bis(methoxymethyl)biphenyl Phenol aralkyl resins, such as phenol aralkyl resin which has phenol aralkyl resin and phenol aralkyl resin which have phenylene skeleton, phenol resin etc. which have trisphenol methane skeleton are mentioned.

상기 아민계 경화제로는, 디에틸렌트리아민(DETA)이나 메타자일렌디아민(MXDA), 트리에틸렌테트라민(TETA) 등의 지방족 폴리아민, 디아미노디페닐메탄(DDM)이나 m-페닐렌디아민(MPDA)이나 디아미노디페닐설폰(DDS) 등의 방향족 폴리아민 외에, 디시안디아마이드(DICY)나 유기산 디히드라지드 등을 포함하는 폴리아민 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the amine-based curing agent include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine (DETA), metaxylenediamine (MXDA), and triethylenetetramine (TETA), diaminodiphenylmethane (DDM) or m-phenylenediamine ( In addition to aromatic polyamines such as MPDA) and diaminodiphenylsulfone (DDS), polyamine compounds containing dicyandiamide (DICY), organic acid dihydrazide, and the like can be mentioned.

상기 산무수물계 경화제로는, 헥사하이드로 무수 프탈산(HHPA)이나 메틸테트라하이드로 무수 프탈산(MTHPA)이나 무수 말레산 등의 지환족 산무수물, 무수 트리멜리트산(TMA)이나 무수 피로멜리트산(PMDA)이나 벤조페논테트라카복실산(BTDA), 무수 프탈산 등의 방향족 산무수물 등을 들 수 있다.Examples of the acid anhydride curing agent include cycloaliphatic acid anhydrides such as hexahydrophthalic anhydride (HHPA), methyltetrahydrophthalic anhydride (MTHPA), and maleic anhydride, trimellitic anhydride (TMA), and pyromellitic anhydride (PMDA) and aromatic acid anhydrides such as benzophenonetetracarboxylic acid (BTDA) and phthalic anhydride.

상기 머캅탄계 경화제로서는 트리메틸올에탄트리스(3-머캅토부티레이트), 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토부티레이트) 등을 들 수 있다.As said mercaptan type hardening|curing agent, trimethylol ethane tris (3-mercapto butyrate), trimethylol propane tris (3-mercapto butyrate), etc. are mentioned.

이 외에도, 이소시아네이트 프리폴리머나 블록화 이소시아네이트 등의 이소시아네이트 화합물, 카복실산 함유 폴리에스테르 수지 등의 유기산류 등을 들 수 있다.In addition to this, organic acids, such as isocyanate compounds, such as an isocyanate prepolymer and blocked isocyanate, and a carboxylic acid containing polyester resin, etc. are mentioned.

상기 경화제는 상술한 경화제들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.The curing agent may be used alone or in combination of two or more of the aforementioned curing agents.

상기 에폭시 수지와 경화제의 배합비는 패키지에서의 기계적 성질 및 내습 신뢰성의 요구에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 경화제에 대한　에폭시 수지의 화학 당량비가 0.95 내지 3 정도일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 2, 더욱 바람직하게는 1 내지 1.75일 수 있다. 에폭시 수지와 경화제의 배합비가 상기의 범위를 만족할 경우, 에폭시 수지 조성물 경화 후에 우수한 강도를 구현할 수 있다.The mixing ratio of the epoxy resin and the curing agent may be adjusted according to the requirements of mechanical properties and moisture resistance reliability in the package. For example, the chemical equivalent ratio of the epoxy resin to the curing agent may be about 0.95 to 3, preferably 1 to 2, more preferably 1 to 1.75. When the mixing ratio of the epoxy resin and the curing agent satisfies the above range, excellent strength can be achieved after curing the epoxy resin composition.

상기 경화제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 13 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 7 중량%로 포함될 수 있다. 상기 경화제의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 경화 후 에폭시 수지 조성물의 강도를 보다 우수하게 구현할 수 있다.The curing agent may be included in an amount of 0.1 to 13% by weight, preferably 0.5 to 10% by weight, and more preferably 1 to 7% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin composition for sealing semiconductor devices. When the content of the curing agent satisfies the above range, the strength of the epoxy resin composition after curing can be more excellently implemented.

무기 충전제(C)Inorganic Filler (C)

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 무기 충전제(C)는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 기계적 물성을 향상시키고 저응력화를 위한 것으로, 반도체 밀봉용으로 사용되는 일반적인 무기 충전제들이 제한 없이 사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the inorganic filler (C) is for improving the mechanical properties of the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices and for reducing stress, and general inorganic fillers used for semiconductor sealing may be used without limitation. .

예를 들어, 상기 무기 충전제로는 용융 실리카, 결정 실리카, 미분 실리카 등의 실리카, 알루미나, 질화 규소, 질화 알루미늄, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 몰리브덴산 아연, 붕산 아연 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 이상을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 범용성이 우수하다는 관점에서, 실리카를 이용하는 것이 보다 바람직하다.For example, the inorganic filler includes silica such as fused silica, crystalline silica, and finely divided silica, alumina, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc molybdate, zinc borate, and the like. More than one species can be used. Among these, it is more preferable to use silica from a viewpoint of being excellent in versatility.

또한, 무기 충전제로서, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 붕산 아연, 몰리브덴산 아연 등의 난연성을 부여할 수 있는 성분을 포함시키는 것도 바람직하다.Moreover, it is also preferable to include components which can provide flame retardance, such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, and zinc molybdate, as an inorganic filler.

바람직하기로, 상기 무기 충전제로는 저응력화를 위해서 선팽창계수가 낮은 용융 실리카를 사용한다. 용융 실리카는 진비중이 2.3 이하인 비결정성 실리카를 의미하는 것으로 결정성 실리카를 용융하여 만들거나 다양한 원료로부터 합성한 비결정성 실리카도 포함될 수 있다.Preferably, as the inorganic filler, fused silica having a low coefficient of linear expansion is used to reduce stress. Fused silica refers to amorphous silica having a true specific gravity of 2.3 or less, and may also include amorphous silica made by melting crystalline silica or synthesized from various raw materials.

상기 용융 실리카의 형상 및 입경은 특별히 한정되지는 않지만, 평균 입경 5 내지 30㎛의 구상 용융 실리카를 50 내지 99 중량%, 평균입경 0.001 내지 1㎛의 구상 용융 실리카를 1 내지 50 중량%를 포함한 용융 실리카 혼합물을 전체 충전제에 대하여 40 내지 100 중량%가 되도록 포함하는 것이 좋다. 또한, 용도에 따라 그 최대 입경을 45㎛, 55㎛, 및 75㎛ 중 어느 하나로 조정해서 사용할 수 있다.The shape and particle size of the fused silica are not particularly limited, but 50 to 99% by weight of spherical fused silica having an average particle diameter of 5 to 30 μm and 1 to 50% by weight of spherical fused silica having an average particle diameter of 0.001 to 1 μm. It is preferable to include the silica mixture in an amount of 40 to 100% by weight based on the total filler. In addition, the maximum particle size can be adjusted to any one of 45 µm, 55 µm, and 75 µm depending on the application.

상기 무기 충전제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 70 내지 95 중량%, 바람직하게는 80 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게는 83 내지 87 중량%로 포함될 수 있으나, 성형성, 저응력성, 및 고온강도 등의 요구 물성에 따라 조절하여 사용할 수 있다. 상기 무기 충전제의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 에폭시 수지 조성물의 난연성, 유동성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The inorganic filler may be included in an amount of 70 to 95% by weight, preferably 80 to 90% by weight, more preferably 83 to 87% by weight, based on 100% by weight of the total epoxy resin composition for sealing semiconductor devices, but the moldability, low It can be used by adjusting it according to the required physical properties such as stress and high temperature strength. When the content of the inorganic filler satisfies the above range, flame retardancy, fluidity and reliability of the epoxy resin composition may be improved.

불소 고무(D)Fluoro rubber (D)

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 불소 고무(D)는 통상, 주쇄를 구성하는 탄소 원자에 결합되어 있는 불소 원자를 갖고, 또한 고무 탄성을 갖는 비정질의 중합체로 이루어진다. 상기 불소 고무는, 1종의 중합체를 포함하는 것이어도 되고, 2종 이상의 중합체를 포함하는 것이어도 된다. 불소 고무는, 통상, 명확한 융점을 갖지 않는 것이다.In one embodiment of the present invention, the fluororubber (D) is usually made of an amorphous polymer having a fluorine atom bonded to a carbon atom constituting the main chain and having rubber elasticity. The said fluororubber may contain 1 type of polymer, and may contain 2 or more types of polymers. A fluororubber does not have a clear melting|fusing point normally.

상기 불소 고무는 소수성의 분자구조로 인해 에폭시 수지 조성물을 제조하는 과정에서 흡습율을 낮춰 고온에서 반도체 패키지 실장시 수분 함유로 인한 패키지 외부의 크랙 발생을 방지할 수 있다. 기존의 실리콘 고무의 경우 값이 저렴한 장점이 있지만 에폭시 수지 조성물에 첨가시 흡습율을 충분히 낮추기 어려워 이로 인해 내크랙성이 불충분한 단점이 있다. 또한, 실리콘 고무는 기계적 강도뿐만 아니라 내마모성 및 내유성이 저하된다는 단점이 있다. 이에 비해 불소 고무는 상기 실리콘 고무의 단점을 보완할 수 있으며, 열적 특성 또한 실리콘 고무보다 뛰어나 난연성이 우수한 에폭시 수지 조성물을 제공할 수 있다. 아울러, 상기 불소 고무는 성형성을 개선하여 신뢰성이 우수하다.Due to the hydrophobic molecular structure of the fluororubber, it is possible to prevent the occurrence of cracks outside the package due to moisture content when the semiconductor package is mounted at a high temperature by lowering the moisture absorption rate in the process of manufacturing the epoxy resin composition. In the case of the conventional silicone rubber, although it has the advantage of being inexpensive, it is difficult to sufficiently lower the moisture absorption rate when it is added to the epoxy resin composition, thereby having insufficient crack resistance. In addition, silicone rubber has disadvantages in that mechanical strength as well as abrasion resistance and oil resistance are deteriorated. On the other hand, fluororubber can compensate for the disadvantages of the silicone rubber, and thermal properties are also superior to that of silicone rubber to provide an epoxy resin composition having excellent flame retardancy. In addition, the fluororubber has excellent reliability by improving moldability.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 불소 고무는 흡습율 및 이로 인한 내크랙성과 난연성 면에서 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 구조 단위 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the fluororubber may include one or more of the structural units represented by the following Chemical Formulas 1 to 3 in terms of moisture absorption and crack resistance and flame retardancy resulting therefrom.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 식에서, In the above formula,

n, m, l, o, p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다.n, m, l, o, p, q, r and s are each independently an integer from 1 to 30.

본 발명의 일 실시형태에서, In one embodiment of the present invention,

n, m, l, o, p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 5 내지 20의 정수이다.n, m, l, o, p, q, r and s are each independently an integer from 5 to 20.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 불소 고무는 조성물 전체 100 중량%에 대해 0.01 내지 7 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 불소 고무가 0.01 중량% 미만의 양으로 포함되면 내크랙성 및 열적 특성이 저하될 수 있고, 7 중량% 초과의 양으로 포함되면 경도 등의 기계적 물성이 저하될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the fluororubber may be included in an amount of 0.01 to 7% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, more preferably 1 to 3% by weight based on 100% by weight of the total composition. When the fluororubber is included in an amount of less than 0.01% by weight, crack resistance and thermal properties may be reduced, and if included in an amount of more than 7% by weight, mechanical properties such as hardness may be reduced.

첨가제(E)Additive (E)

본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 상기 성분 외에 본 발명의 목적을 해치지 아니하는 범위에서 당업자의 필요에 따라 경화 촉진제, 실란 커플링제, 이형제 및 착색제 등의 첨가제를 병용할 수 있다.In addition to the above components, the epoxy resin composition for semiconductor device sealing according to an embodiment of the present invention may use additives such as a curing accelerator, a silane coupling agent, a mold release agent and a colorant according to the needs of those skilled in the art in a range that does not impair the purpose of the present invention. can

상기 경화 촉진제는 상기 에폭시 수지와 상기 경화제의 반응을 촉진하는 물질로, 3급 아민, 유기 금속화합물, 유기 인화합물, 이미다졸류 및 붕소화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. The curing accelerator is a material that promotes the reaction between the epoxy resin and the curing agent, and may be one or more selected from the group consisting of tertiary amines, organometallic compounds, organophosphorus compounds, imidazoles and boron compounds.

상기 3급 아민의 구체적인 예로는, 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸렌디아민, 디에틸아미노에탄올, 트리(디메틸아미노메틸)페놀, 2-2-(디메틸아미노메틸)페놀, 2,4,6-트리스(디아미노메틸)페놀 등이 있다.Specific examples of the tertiary amine include benzyldimethylamine, triethanolamine, triethylenediamine, diethylaminoethanol, tri(dimethylaminomethyl)phenol, 2-2-(dimethylaminomethyl)phenol, 2,4,6- and tris(diaminomethyl)phenol.

상기 유기 금속화합물의 구체적인 예로는, 징크아세틸아세토네이트, 크로뮴아세틸아세토네이트, 니켈아세틸아세토네이트　등이 있다. Specific examples of the organometallic compound include zinc acetylacetonate, chromium acetylacetonate, and nickel acetylacetonate.

상기 유기 인화합물의 구체적인 예로는, 트리스-4-메톡시포스핀, 테트라부틸포스포늄브로마이드, 테트라페닐포스포늄브로마이드, 페닐포스핀, 디페닐포스핀, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스핀트리페닐보란, 트리페닐포스핀-1,4-벤조퀴논　부가물 등이 있다. Specific examples of the organophosphorus compound include tris-4-methoxyphosphine, tetrabutylphosphonium bromide, tetraphenylphosphonium bromide, phenylphosphine, diphenylphosphine, triphenylphosphine, triphenylphosphine triphenyl borane, triphenylphosphine-1,4-benzoquinone 　 adduct, and the like.

상기 이미다졸류의 구체적인 예로는, 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 제한하지 않는다. Specific examples of the imidazoles include 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-aminoimidazole, and 2-methyl-1-vinylimidazole. , 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole, and the like, but is not limited thereto.

상기 붕소화합물의 구체적인 예로는, 테트라페닐포스포늄-테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀 테트라페닐보레이트, 테트라페닐보론염, 트리플루오로보란-n-헥실아민, 트리플루오로보란모노에틸아민, 테트라플루오로보란트리에틸아민, 테트라플루오로보란아민 등이 있다. Specific examples of the boron compound include tetraphenylphosphonium-tetraphenylborate, triphenylphosphine tetraphenylborate, tetraphenylboron salt, trifluoroborane-n-hexylamine, trifluoroborane monoethylamine, tetrafluoro roborane triethylamine, tetrafluoroboranamine, and the like.

이외에도 상기 경화 촉진제로 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 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition to the curing accelerator, 1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene (1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene: DBN), 1,8-diazabicycle Ro[5.4.0]undec-7-ene (1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene: DBU) and 　phenol novolac resin salt may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 경화 촉진제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.01 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.02 내지 1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 경화 촉진제의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 상기 에폭시 수지와 상기 경화제 간 반응을 촉진해 공정 시간을 단축할 수 있으며, 반도체 소자 밀봉 시 조성물의 경화도가 향상될 수 있다.The curing accelerator may be included in an amount of 0.01 to 2% by weight, preferably 0.02 to 1.5% by weight, more preferably 0.05 to 1% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation. When the content of the curing accelerator satisfies the above range, the reaction between the epoxy resin and the curing agent may be accelerated to shorten the process time, and the curing degree of the composition may be improved when sealing semiconductor devices.

상기 실란 커플링제는 상기 에폭시 수지와 상기 무기 충전제 사이에서 반응하여, 상기 에폭시 수지와 상기 무기 충전제의 계면 강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 실란 커플링제의 구체적인 예로는 에폭시실란, 아미노실란, 머캅토실란, 우레이도실란 등을 들 수 있으며, 이에 특별히 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 병용해서 사용할 수 있다.The silane coupling agent reacts between the epoxy resin and the inorganic filler, and serves to improve the interfacial strength of the epoxy resin and the inorganic filler. Specific examples of the silane coupling agent include epoxysilane, aminosilane, mercaptosilane, ureidosilane, and the like, but is not particularly limited thereto. These can be used individually or in combination of 2 or more types.

상기 실란 커플링제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 3 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 실란 커플링제의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 강도가 향상될 수 있다.The silane coupling agent may be included in an amount of 0.01 to 5% by weight, preferably 0.05 to 3% by weight, more preferably 0.1 to 2% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin composition for sealing a semiconductor device. When the content of the silane coupling agent satisfies the above range, the strength of the cured product of the epoxy resin composition may be improved.

상기 이형제는 반도체 밀봉시 금형으로부터 분리가 용이하게 하는 역할을 한다. 상기 이형제로는 파라핀계 왁스, 에스테르계 왁스, 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 천연 지방산 및 천연 지방산 금속염으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으며, 이에 특별히 제한되지 않는다.The release agent serves to facilitate separation from the mold when sealing the semiconductor. As the releasing agent, 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 may be used, but is not particularly limited thereto.

상기 이형제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.15 내지 0.7 중량%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.5 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 이형제의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 에폭시 수지 조성물과 반도체 기판 간 접착성 저하 없이 금형과의 우수한 이형성을 갖게 되어 성형 불량을 방지할 수 있다.The release agent may be included in an amount of 0.1 to 1% by weight, preferably 0.15 to 0.7% by weight, more preferably 0.2 to 0.5% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin composition for sealing a semiconductor device. When the content of the release agent satisfies the above range, it has excellent mold release properties without deterioration in adhesion between the epoxy resin composition and the semiconductor substrate, thereby preventing molding defects.

상기 착색제는 반도체 소자 밀봉 시 레이저 마킹을 위한 것으로, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 착색제들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 착색제로는 카본 블랙, 티탄 블랙, 티탄 질화물, 인산수산화구리(dicopper hydroxide phosphate), 철산화물, 운모 등을 사용할 수 있으며, 이에 특별히 제한되지 않는다.The colorant is for laser marking when sealing a semiconductor device, and colorants well known in the art may be used. For example, carbon black, titanium black, titanium nitride, dicopper hydroxide phosphate, iron oxide, mica, etc. may be used as the colorant, but is not particularly limited thereto.

상기 착색제는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 3 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%로 포함될 수 있다. 상기 착색제의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 본 발명의 목적을 저해하지 않으면서 반도체 소자 밀봉재에 레이저 마킹이 용이하다.The colorant may be included in an amount of 0.01 to 5% by weight, preferably 0.05 to 3% by weight, and more preferably 0.1 to 2% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation. When the content of the colorant satisfies the above range, laser marking is easy on the semiconductor device encapsulant without impairing the object of the present invention.

본 발명의 일 실시형태는 상술한 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 소자에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device sealed using the above-described epoxy resin composition for sealing a semiconductor device.

반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 소자는 반도체 패키지로 이해될 수 있으며, 기판, 반도체 소자, 밀봉층 및 접속 단자를 포함할 수 있다.A semiconductor device sealed using the epoxy resin composition for semiconductor device sealing may be understood as a semiconductor package, and may include a substrate, a semiconductor device, a sealing layer, and a connection terminal.

상기 기판은 상기 반도체 소자를 지지하고, 상기 반도체 소자에 전기 신호를 부여하기 위한 것으로, 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 반도체 실장용 기판들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판은 회로 기판, 리드 프레임 기판 또는 재배선층(redistribution layer)을 포함할 수 있다.The substrate supports the semiconductor device and applies an electrical signal to the semiconductor device, and semiconductor mounting substrates generally used in the art may be used without limitation. For example, the substrate may include a circuit board, a lead frame substrate, or a redistribution layer.

상기 기판 상에는 상기 반도체 소자가 실장된다. 이때, 상기 반도체 소자 실장 방법은, 특별히 한정되지 않으며, 당해 기술 분야에 알려진 반도체 칩 실장 기술이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 반도체 소자는 플립 칩(flip chip) 또는 와이어 본딩(wire bonding) 등의 방법으로 기판에 실장될 수 있으며, 하나의 반도체 칩으로 이루어질 수도 있고, 다수의 반도체 칩이 관통 실리콘 비아(Through silicon Via, TSV)를 통해 통전 가능하게 적층되어 있는 적층형 반도체 소자와 같이 다수의 반도체 칩들을 포함할 수도 있다.The semiconductor device is mounted on the substrate. In this case, the semiconductor device mounting method is not particularly limited, and a semiconductor chip mounting technique known in the art may be used without limitation. For example, the semiconductor device may be mounted on a substrate by a method such as flip chip or wire bonding, and may consist of a single semiconductor chip, and a plurality of semiconductor chips may be formed through a through silicon via ( A plurality of semiconductor chips may be included, such as a stacked-type semiconductor device stacked so as to be able to conduct electricity through a through silicon via (TSV).

상기 밀봉층은 상기 반도체 소자를 외부 환경으로부터 보호하기 위한 것으로, 상기한 본 발명에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물로부터 형성된다. 상기 밀봉층은 기판 상부에 반도체 소자의 적어도 일부를 봉지하도록 형성된다. The sealing layer is for protecting the semiconductor device from the external environment, and is formed from the epoxy resin composition for sealing a semiconductor device according to the present invention. The sealing layer is formed to encapsulate at least a portion of the semiconductor device on the substrate.

본 발명의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여, 반도체 장치 등의 전자 부품 장치를 밀봉하는 방법으로서는, 당해 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 방법들이 사용될 수 있으며, 저압 트랜스퍼 성형법이 가장 일반적이지만, 주입 성형법, 압축 성형법 등도 들 수 있으며, 디스펜스 방식, 주형 방식, 인쇄 방식 등을 이용할 수도 있다.As a method of sealing an electronic component device such as a semiconductor device by using the epoxy resin composition for semiconductor element sealing of the present invention, methods generally used in the art can be used, and the low-pressure transfer molding method is the most common, but injection A molding method, a compression molding method, etc. are mentioned, A dispensing method, a casting method, a printing method, etc. can also be used.

상기 기판의 하면, 즉, 상기 반도체 소자가 실장된 면의 반대면에는 상기 기판과 외부 전원을 전기적으로 연결하기 위한 상기 접속 단자가 형성된다. 상기 접속 단자는 당해 기술 분야에 잘 알려진 다양한 구조의 접속 단자들, 예를 들면, 리드(lead), 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array) 등이 제한 없이 사용될 수 있다.The connection terminal for electrically connecting the substrate and an external power source is formed on a lower surface of the substrate, that is, on a surface opposite to the surface on which the semiconductor device is mounted. As the connection terminal, connection terminals of various structures well known in the art may be used without limitation, for example, a lead, a ball grid array, and the like.

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 in more detail by way of Examples, Comparative Examples and Experimental Examples. These Examples, Comparative Examples, and Experimental Examples are only for illustrating the present invention, and it is apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3: 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물의 제조Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3: Preparation of an epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation

하기 표 1의 조성으로 각 성분들을 상온에서 믹서를 이용하여 혼합하고, 90℃에서 용융 혼련한 후 냉각 및 분쇄하여 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 제조하였다(단위: 중량%).In the composition shown in Table 1 below, each component was mixed using a mixer at room temperature, melt-kneaded at 90° C., and then cooled and pulverized to prepare an epoxy resin composition for sealing semiconductor devices (unit: wt %).

구분division 실시예Example 비교예comparative example 1One 22 33 44 55 66 1One 22 33 (A)(A) 7.657.65 6.86.8 7.657.65 6.86.8 7.657.65 6.86.8 7.657.65 6.86.8 8.58.5 (B)(B) 4.54.5 44 4.54.5 44 4.54.5 44 4.54.5 44 55 (C)(C) 8585 8585 8585 8585 8585 8585 8585 8585 8585 (D)(D) 화학식 1Formula 1 1.351.35 2.72.7 화학식 2Formula 2 1.351.35 2.72.7 화학식 3Formula 3 1.351.35 2.72.7 (D-1)(D-1) 1.351.35 2.72.7 (E-1)(E-1) 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 (E-2)(E-2) 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 (E-3)(E-3) 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 (E-4)(E-4) 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3

(A) 에폭시 수지: 바이페닐형 에폭시 수지 (Nippon Kayaku社, NC-3000)(A) Epoxy resin: Biphenyl type epoxy resin (Nippon Kayaku, NC-3000)

(B) 경화제: 자일록형 페놀수지 (Meiwa Kasei社, MEH-7800SS)(B) Hardener: Xylok-type phenolic resin (Meiwa Kasei, MEH-7800SS)

(C) 무기 충전제: 평균입경 15㎛의 구상 용융실리카(C) Inorganic filler: spherical fused silica having an average particle diameter of 15 µm

(D) 불소 고무(D) fluororubber

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00007
(n은 14이고, m은 16임)
Figure pat00007
(n is 14 and m is 16)

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00008
(l은 9이고, o는 11이며, p는 10임)
Figure pat00008
(l is 9, o is 11, p is 10)

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00009
(q는 9이고, r은 10이며, s는 11임)
Figure pat00009
(q is 9, r is 10, s is 11)

(D-1) 실리콘 고무: 하기 화학식 4의 화합물(폴리디메틸실록산, PDMS)(D-1) silicone rubber: a compound of the following formula 4 (polydimethylsiloxane, PDMS)

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00010
(t는 28임)
Figure pat00010
(t is 28)

(E-1) 경화 촉진제: 2-페닐-4-메틸이미다졸(2P4MHZ)(E-1) curing accelerator: 2-phenyl-4-methylimidazole (2P4MHZ)

(E-2) 실란 커플링제: 머캅토프로필트리메톡시실란 (Shin-etsu社, KBM-803)(E-2) Silane coupling agent: mercaptopropyltrimethoxysilane (Shin-etsu, KBM-803)

(E-3) 이형제: 카르나우바왁스(E-3) Release agent: carnauba wax

(E-4) 착색제: 카본블랙 (Mitsubishi Chemical社, MA-600)(E-4) Colorant: carbon black (Mitsubishi Chemical, MA-600)

실험예 1:Experimental Example 1:

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 대하여 스파이럴 플로우, 유리전이온도, 흡습율, 땜납 내열성(내크랙성), 경화도, 성형 수축률 및 난연성을 하기와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Spiral flow, glass transition temperature, moisture absorption, solder heat resistance (crack resistance), degree of curing, molding shrinkage and flame retardancy of the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices prepared in Examples and Comparative Examples were measured in the following manner. and the results are shown in Table 2 below.

(1) 스파이럴 플로우(1) spiral flow

실시예 및 비교예에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 타정(pelletizing)하여 제조된 시험편에 대하여, EMMI-1-66에 준하여 평가용 금형을 사용하여 175℃, 70kgf/㎠ 조건으로 저압 트랜스퍼 몰딩 프레스 (transfer molding press)를 이용하여 유동 길이를 측정하였다. 측정값(유동 길이)이 높을수록 유동성이 우수한 것으로 볼 수 있다.For a test piece prepared by pelletizing the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices according to Examples and Comparative Examples, low-pressure transfer molding at 175° C. and 70 kgf/cm 2 using a mold for evaluation in accordance with EMMI-1-66 The flow length was measured using a transfer molding press. It can be seen that the higher the measured value (flow length), the better the fluidity.

(2) 유리전이온도(2) glass transition temperature

실시예 및 비교예에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 타정(pelletizing)하여 제조된 시험편에 대하여, DMA(Dynamic Mechanical Analyzer)에 의한 유리전이온도(glass transition temperature)를 측정하였다.For test pieces prepared by pelletizing the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices according to Examples and Comparative Examples, the glass transition temperature was measured by using a dynamic mechanical analyzer (DMA).

(3) 흡습율(3) moisture absorption

실시예 및 비교예에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 타정(pelletizing)하여 제조된 시험편을 온도 85℃, 습도 85％의 조건에서 168시간 동안 방치하여 물 흡수처리를 수행한 뒤, 하기 수학식 1을 통해 흡습율을 계산하였다.The test piece prepared by pelletizing the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices according to Examples and Comparative Examples was left for 168 hours at a temperature of 85° C. and a humidity of 85% to perform water absorption treatment, and then the following formula The moisture absorption rate was calculated through 1.

[수학식 1][Equation 1]

흡습율(%) = [(흡습 후 시험편의 무게 - 흡습 전 시험편의 무게)/(흡습 전 시험편의 무게)]×100Moisture absorption (%) = [(weight of specimen after moisture absorption - weight of specimen before moisture absorption)/(weight of specimen before moisture absorption)]×100

(4) 땜납 내열성(4) Solder heat resistance

실시예 및 비교예에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 타정(pelletizing)하여 제조된 시험편을 260℃의 땜납조에서 10초간 침지시킨 뒤, 현미경으로 크랙 발생을 관찰하여, 땜납 내열성(내크랙성)을 하기 평가 기준으로 평가하였다.A test piece prepared by pelletizing the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices according to Examples and Comparative Examples was immersed in a solder bath at 260° C. for 10 seconds, and then cracks were observed under a microscope, and solder heat resistance (crack resistance) ) was evaluated according to the following evaluation criteria.

<평가 기준><Evaluation criteria>

○: 크랙이 발생하지 않음○: No cracks

×: 크랙이 발생함×: cracks occurred

(5) 경화도(5) degree of hardening

실시예 및 비교예에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 175℃에서 40, 60, 80초간 경화시킨 후 Shore-D형 경도계로 경화시간에 따른 경화물의 경화도를 측정하였다. 측정값(경화도)이 높을수록 경화도가 우수한 것으로 볼 수 있다.After curing the epoxy resin compositions for sealing semiconductor devices according to Examples and Comparative Examples at 175° C. for 40, 60, and 80 seconds, the degree of curing of the cured product according to curing time was measured with a Shore-D type hardness meter. It can be seen that the higher the measured value (curing degree), the better the curing degree.

(6) 성형 수축율(6) Mold shrinkage

실시예 및 비교예에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 금형 온도 175℃, 주입 압력 70kgf/cm2, 경화 시간 120초의 조건으로 제작한 시험편에 대하여, JIS K 6911에 준하여 성형 수축율을 측정하였다. 성형 수축율은 하기 수학식 2로 계산하였다.Using the epoxy resin composition for sealing semiconductor elements according to Examples and Comparative Examples, mold temperature 175° C., injection pressure 70 kgf/cm 2 , and curing time of 120 seconds for test pieces prepared under conditions of 120 seconds, molding shrinkage was measured according to JIS K 6911 did. The molding shrinkage was calculated by Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

성형 수축율(%) = [(A - B)/A] × 100Mold shrinkage (%) = [(A - B)/A] × 100

상기 수학식 2에서, A는 에폭시 수지 조성물을 금형 온도 175℃, 주입 압력 70kgf/cm2, 경화 시간 120초의 조건으로 트랜스퍼 몰딩 프레스하여 얻은 시편의 길이, B는 상기 시편을 175℃에서 4시간 후경화하고 냉각시킨 후 얻은 시편의 길이이다.In Equation 2, A is the length of the specimen obtained by transfer molding pressing the epoxy resin composition under the conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 70 kgf / cm 2 , and a curing time of 120 seconds, and B is the length of the specimen after 4 hours at 175 ° C. It is the length of the specimen obtained after curing and cooling.

(7) 난연성(7) Flame retardant

난연성은 UL-94 표준에 따라 수직 연소법으로 평가하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 타정(pelletizing)하여 제조된 시험편을 불꽃에 대서 10초 동안 태운 후 화인을 제거하여 몇 초 안에 꺼지는지를 확인하여 하기 평가 기준에 따라 평가하였다.The flame retardancy was evaluated by the vertical combustion method according to the UL-94 standard. Specifically, the test piece prepared by pelletizing the epoxy resin composition for sealing semiconductor devices according to Examples and Comparative Examples is burned for 10 seconds in a flame and then extinguished within a few seconds by removing the fire to meet the following evaluation criteria. were evaluated accordingly.

<평가 기준><Evaluation criteria>

V-0: 10초 이내에 꺼짐V-0: Off within 10 seconds

V-1: 10초 초과 30초 이내에 꺼짐V-1: More than 10 seconds Off within 30 seconds

V-2: 10초 초과 30초 이내에 꺼지나, 단, 적하(drop)에 의한 탈지면의 발화 허용V-2: Exceeds 10 seconds and turns off within 30 seconds, but allows ignition of cotton wool due to drop

구분division 실시예Example 비교예comparative example 1One 22 33 44 55 66 1One 22 33 스파이럴 플로우 (inch)Spiral flow (inch) 6464 6767 6666 6868 6767 7171 6262 6565 6060 유리전이온도(Tg)(℃)Glass transition temperature (Tg) (℃) 126126 125125 124124 126126 124124 123123 125125 124124 127127 흡습율(%)Moisture absorption (%) 0.190.19 0.160.16 0.180.18 0.140.14 0.180.18 0.150.15 0.230.23 0.250.25 0.240.24 땜납 내열성Solder heat resistance ○○ ○○ ○○ ○○ ○○ ○○ ×× ×× ×× 경화도degree of hardening 40초40 seconds 5959 6161 6060 6363 6060 6565 5656 5454 5757 60초60 seconds 6666 6969 6868 7171 6969 7171 6464 6262 6464 80초80 seconds 7171 7474 7272 7676 7272 7777 6969 6767 7070 성형 수축율(%)Mold shrinkage (%) 0.190.19 0.180.18 0.180.18 0.170.17 0.180.18 0.190.19 0.210.21 0.220.22 0.200.20 난연성flame retardant V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-0V-0 V-1V-1 V-1V-1 V-1V-1

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 불소 고무를 포함하는 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은, 불소 고무 대신 실리콘 고무를 포함하는 비교예 1 및 2, 불소 고무를 포함하지 않는 비교예 3의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 대비 흡습율이 낮아져 반도체 패키지 실장시 수분 함유로 인한 패키지 외부의 크랙 발생을 방지하고, 난연성이 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6의 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물은 우수한 경화도를 나타내고 성형 수축율이 낮아지는 것을 확인하였다.As shown in Table 2, the epoxy resin compositions for semiconductor device sealing of Examples 1 to 6 according to the present invention containing fluororubber include Comparative Examples 1 and 2 containing silicone rubber instead of fluororubber, and fluororubber It was confirmed that the moisture absorption rate was lower than that of the epoxy resin composition for sealing a semiconductor device of Comparative Example 3, which did not, thereby preventing the occurrence of cracks on the outside of the package due to moisture content during mounting of the semiconductor package, and improving the flame retardancy. In addition, it was confirmed that the epoxy resin compositions for semiconductor device encapsulation of Examples 1 to 6 according to the present invention exhibited excellent curing and reduced molding shrinkage.

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.As the specific part of the present invention has been described in detail above, for those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, it is clear that these specific techniques are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. do. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (5)

에폭시 수지, 경화제, 무기 충전제 및 불소 고무를 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.An epoxy resin composition for sealing semiconductor devices, comprising an epoxy resin, a curing agent, an inorganic filler, and a fluororubber. 제1항에 있어서, 상기 불소 고무는 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 구조 단위 중 하나 이상을 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00011

[화학식 2]
Figure pat00012

[화학식 3]
Figure pat00013

상기 식에서,
n, m, l, o, p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 1 내지 30의 정수이다.The epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor device according to claim 1, wherein the fluororubber comprises at least one of structural units represented by the following Chemical Formulas 1 to 3:
[Formula 1]
Figure pat00011

[Formula 2]
Figure pat00012

[Formula 3]
Figure pat00013

In the above formula,
n, m, l, o, p, q, r and s are each independently an integer from 1 to 30. 제1항에 있어서, 상기 불소 고무는 에폭시 수지 조성물 전체 100 중량%에 대해 0.01 내지 7 중량%의 함량으로 포함되는 에폭시 수지 조성물.The epoxy resin composition of claim 1, wherein the fluororubber is included in an amount of 0.01 to 7% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin composition. 제1항에 있어서, 경화 촉진제, 실란 커플링제, 이형제 및 착색제로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 추가로 포함하는 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물.The epoxy resin composition for semiconductor device encapsulation according to claim 1, further comprising at least one selected from the group consisting of a curing accelerator, a silane coupling agent, a releasing agent, and a colorant. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 밀봉된 반도체 소자.A semiconductor device sealed using the epoxy resin composition for sealing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 4.
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