KR940001070B1 - 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조방법

본 발명은 성형시 레진 브리드(bleed) 및 플래쉬(flash)의 발생이 적고 핀 홀(pin hole) 및 기공의 발생을 최대한 억제할 수 있고 내크랙성이 우수한 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 반도체 봉지용으로 사용되는 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지에 산 무수물, 아민류, 페놀수지등의 경화제를 배합하고 보강제로 실리카, 클레이(clay), 알루미나등을 배합하고 그외에 특수한 목적을 위한 각종의 첨가제가 사용되고 있다.

이러한 에폭시 수지 조성물중 페놀수지 경화물이 다른 열경화성 수지 조성물과 비교하여 용융시 점도가 낮아서 유동성이 좋으므로 IC 및 TR(트랜지스터)의 미세한 배선 및 와이어의 손상을 최소한으로 억제할 수 있을 뿐 아니라 내습성등 제물성이 우수하여 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 우수한 유동성으로 인하여 반도체 소자를 봉지 성형할때 레진 브리드/플래쉬가 발생하여 IC와 TR의 리드 프레임에 부착되어 후공정인 밀봉(soldering)등에 악영향을 끼친다.

이러한, 레진 브리드 혹은 플래쉬는 사용되는 경화 촉진제, 레진의 점도, 경화제 점도, 충진제의 양 및 입자크기, 입자 분포등에 따라 크게 달라지나 어느 경우에도 완전히 없어지지는 않는다.

최근의 반도체 소자 봉지 팩키지를 살펴보면 소형, 박형화가 이루어져 성형시 발생하는 브리드, 플래쉬의 극소화가 요구되고 있다.

이를 위해 종래에는 흄 실리카(Fumed silica)를 냉각 혼합(cold blending)하여 사용하고 있었으나, 흄 실리카의 비표면적이 큼으로 하여 봉지제의 증점 현상이 두드러지게 나타나고 있으며, 이로 인한 유동성 저하 및 팩키지 표면에 핀 홀현상등 악 영향이 나타나고 있다.

또한, 종래의 흄 실리카의 적용 방법은 헨켈믹서등의 혼합기내에서 다른 배합 원료들과 함께 건조혼합(Dry blending)하는 방법을 사용하였다.

그러나, 이렇게 할 경우 흄 실리카는 비중이 작아 분산이 극히 어려워서 흄 실리카의 제특성이 발휘되지 않을 뿐만 아니라 반도체 소자 봉지재 표면에 보이드(void) 혹은 핀홀(pin hole)이 발생하기 쉽고, 열충격 시험시 크랙 발생등 불량요인이 되고 있다.

본 발명자들은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 연구를 거듭한 결과 흄 실리카를 에폭시 수지 혹은 페놀 수지에 용융 함침하여 사용하므로써 흄 실리카의 높은 흡유 특성을 최대한 이용하여 보다 적은 브리드, 플래쉬 및 용융 유동성이 전혀 저하되지 않으므로 하여 성형성이 극히 우수한 반도체 봉지용 수지 조성물을 얻었다.

본 발명은 이러한 지식에 기초하여 보다 적은 브리드, 플래쉬 및 성형성이 우수한 반도체 봉지용 수지 조성물의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자 본 발명의 제조방법은 에폭시 수지와 충진제를 주성분으로 하고 페놀수지를 경화제로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제조하는데 있어서, (a) 3~30nm의 평균입경을 가진 흄 실리카를 형성하고, (b) 상기 흄 실리카를 사용하고자 하는 에폭시 수지 및/또는 페놀수지에 용융합침시켜 실리카 함유 수지를 제조한 다음, (c) 상기 실리카 함유수지에 나머지 에폭시 수지, 페놀수지, 충진제 및 기타 첨가제를 첨가하는 것으로 구성된다.

본 발명에 사용하는 흄 실리카는 그 말단기가 친수성기 혹은 소수성기이든 상관없다.

이러한 흄 실리카를 에폭시 당량 160∼240, 연화점 55∼90℃ 범위를 갖는 에폭시 수지에 110∼220℃로 가열하여 용융함침하거나 OH가가 90∼120이고, 연화점 70-120℃ 범위를 갖는 페놀 수지에 120∼230℃로 가열 용융함침 후 냉각, 분쇄하여 사용한다.

이때 사용되는 흄 실리카 양은 각각의 사용되는 수지 100중량부에 5∼20vol%가 적당하다. 용융함침시 흄 실리카의 각 수지에 대한 비율이 5vol% 미만이면, 브리드, 플래쉬에 대한 개선효과가 떨어지고, 20vol% 이상이면 용융함침시 증점되어 제조가 불가능하다.

한편, 흄 실리카의 입도가 3nm보다 작으면 용융함침시 증점되어 제조가 힘들고 30nm 이상이면 브리드 및 플래쉬 개선효과가 적다.

또, 에폭시 수지의 에폭시 당량이 160 이하, 연화점이 55℃ 이하가 되면 브리드 및 플래쉬 개선효과가 적고 연화점이 90℃ 이상이면 용융함침이 힘들다.

이와 같은 이유로 페놀 수지의 -OH 값 및 연화점도 상기와 같이하면 좋다.

또한, 용융함침 온도는 사용수지의 연화점과 밀접한 관계가 있브며, 에폭시 수지 사용의 경우 110℃ 미만, 페놀 수지 사용의 경우 120℃ 미만이면 용융함침이 어려워 흄 실리카의 완벽한 분산이 어렵고, 에폭시 수지 사용의 경우 220℃, 페놀수지 사용의 경우 230℃ 이상이 되면 각 수지들의 분자구조가 깨어져 겔화될 가능성이 높다.

본 발명에 적합한 에폭시 수지로는 에폭시 당량 180∼220, 연화점 60∼80℃가 좋고, 페놀수지로는 OH값 100∼120, 연화점 70∼120℃가 적절하며 사용 흄 실리카는 평균입경 8∼15nm, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 0.5-1.0vol%가 더욱 바람직하다. 용융함침 온도는 각 수지에 상관없이 160∼200℃가 가장 좋다.

본 발명에 의하면 에폭시(혹은 페놀) 수지를 캐틀(Kettle)에서 녹은 후 적정량의 흄 실리카를 투입하여 충분히 용융함침시킨 후 냉각하여 분쇄사용한다.

이하 본 발명의 구체적인 제조방법을 하기 예를 통해 설명하기로 한다. 그러나, 다음의 예가 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

크레졸 노볼락형 에폭시 수지(에폭시 당량 215, 연화점 65℃) 50중량부, 페놀 노볼락형 수지 (OH값 106, 연화점 100℃) 50중량부, 경화 촉진제로 3급 아민류, 4.4중량부의 카나바 왁스(브라질 Michado사의 상품명) 3중량부, 충진제로 용융 실리카 400중량부 및 위 사용 에폭시 수지 50중량부와 흄 실리카 5중량부(평균 입경 12nm)를 본 발명의 방법으로 용융함침한 것(이하, H/B-1)을 약 90℃의 롤 훈련기에서 충분히 훈련한 후 냉각 분쇄하여 성형재료를 얻었다.

얻어진 성형재료에 대해서 스피랄 후로우(spiral flow)길이, 수지의 브리드 및 플래쉬 길이, 팩키지 표면의 기공 수 및 내크랙성 시험결과를 표 1에 도시하였다.

[실시예 2]

크레졸 노볼락 에폭시 수지(당량 215, 연화점 65℃) 100중량부, 실시예 1의 페놀 노볼락 수지 20중량부 및 페놀 노블락 수지 30중량부에 흄 실리카 5중량부(평균입경 12nm)를 본 발명의 방법으로 용융 함침한 것(이하 H/B-2가 약칭), 그외 경화촉진제 및 왁스, 충진제는 실시예 1과 같이 하여 동일 조건으로 제조 분쇄하여, 같은 방법으로 측정한 실험 결과를 동일표에 나타내었다.

[비교예 1∼4]

비교예 1은 흄 실리카를 적용하지 않았고, 흄 실리카 양만큼 충진제를 증량하였다.

비교예 2는 실시예 1,2와 동량의 흄 실리카를 건조 혼합하였다.

비교예 3은 흄 실리카 10중량부를 건조혼합하였으며, 흄 실리카 양만큼 충진제를 제하였다.

비교예 4은 흄 실리카 15중량부를 건조혼합 하였으며, 흄 실리카 양만큼 충진제를 줄였다.

[표 1]

상기 표 1에서 보는 바와같이 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 에폭시 수지 조성물을 이용한 샘플은 브리드 및 프래쉬 발생이 현저히 적고, 핀홀이 나타나지 않으며, 기공발생이 거의 없고, 내크랙성이 양호한 우수한 효과를 나타내었다.

Claims (5)

1. 에폭시 수지와 충진제를 주성분으로 하고 페놀수지를 경화제로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 제조하는데 있어서, (a) 3∼30nm의 평균입경을 가진 흄 실리카를 형성하고, (b) 상기 흄 실리카를 사용하고자 하는 에폭시 수지 및/또는 페놀수지에 용융함침시켜 실리카 함유 수지를 제조한 다음, (c) 상기 실리카 함유수지에 나머지 에폭시 수지, 페놀수지, 충진제 및 기타 첨가제를 첨가하는 것으로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, (b) 공정시 각 수지에 100중량부에 대해 흄 실리카가 5∼20vol% 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, (b) 공정시 사용되는 수지의 연화점에 따라 용융합침 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, (b) 공정의 에폭시 수지가 에폭시 당량 160∼240이고, 연화점이 55∼90℃이며, 페놀수지가 OH값이 90∼120, 연화점 70∼120℃인 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조방법.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, (b) 공정의 용융함침온도가 120∼230℃인 것을 특징으로 하는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 제조방법.