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KR100197044B1 - 에폭시 수지 조성물 및 반도체 장치 - Google Patents

에폭시 수지 조성물 및 반도체 장치 Download PDF

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KR100197044B1
KR100197044B1 KR1019920008523A KR920008523A KR100197044B1 KR 100197044 B1 KR100197044 B1 KR 100197044B1 KR 1019920008523 A KR1019920008523 A KR 1019920008523A KR 920008523 A KR920008523 A KR 920008523A KR 100197044 B1 KR100197044 B1 KR 100197044B1
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히사시 시미즈
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카나가와 치히로
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 나프탈렌 고리를 함유하는 에폭시 수지와 비페닐기를 함유하는 에폭시 수지를 병용함과 동시에, 하기 식의 페놀 수지
(식 중, R3은또는 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 탄소수 1-5의 알킬기로 치환된 기, R4는 수소 원자 또는 탄소수 1-4의 알킬기, r은 0-5의 정수이다.) 및 (D) 무기질 충전제를 필수 성분으로 하는 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 에폭시 수지 조성물은, 전술한 성분의 조합으로 한 것으로써, 유동성이 양호함과 동시에 저 탄성율이고, 특히 유리 전이 이상의 온도에서 현저히 탄성율이 저하하며, 선 팽창 계수가 작고, 저 응력이면서 유리 전이 온도가 높고, 더구나 저 흡습성인 경화물이 얻어지며, 이로 인해 상기 에폭시 수지 조성물의 경화물로 봉지된 반도체 장치는 표면 실장시의 열 충격에 있어서도 높은 신뢰성을 갖는다.

Description

에폭시 수지 조성물 및 반도체 장치
본 발명은 유동성이 양호함과 동시에 팽창 계수가 작고, 높은 유리 전이 온도를 가지면서 저 흡습성의 경화물을 제공하는 에폭시 수지 조성물 및 이 에폭시 수지 조성물의 경화물로 봉지된 반도체 장치에 관한 것이다.
현재, 반도체 산업 중에서 수지 봉지형의 다이오드, 트랜지스터, IC, LSI, 초 LSI가 주류로 되어 있고, 그 중에서도 경화성 에폭시 수지, 경화제 및 이에 각종 첨가제를 배합한 에폭시 수지 조성물은 다른 열 경화성 수지에 비해 일반적으로 성형성, 접착성, 전기적 특성, 기계적 특성 및 내습성 등이 우수하기 때문에, 에폭시 수지 조성물로 반도체 장치를 봉지하는 일이 많고 행해지고 있으나, 최근에 있어서 이들 반도체 장치는 집적도가 점점 커지고, 그에 따라 칩 치수도 커져가고 있다. 한편, 이에 대해서 패키지 외형 치수는 전자 기기의 소형화, 경량화의 요구에 수반해서, 소형화 및 박형화가 진척되고 있다. 또한, 반도체 부품을 회로 기판에 부착하는 방법도 기판상 부품의 고밀도화 또는 기판의 박형화를 위해 반도체 부품의 표면 실장(表面實裝) 양호하게 행해지도록 되어 오고 있다.
그러나, 반도체 장치를 표면 실장할 경우, 반도체 장치 전체를 땜납조에 침지하거나 또는 땜납이 용융하는 고온 대역을 통과시키는 방법이 일반적이지만, 그때의 열 충격에 의해 봉지 수지층에 크랙이 발생하거나 리드프레임 또는 칩과 봉지 수지와의 계면에 박리가 생긴다. 이와 같은 크랙 또는 박리는 표면 실장시의 열충격 이전에 반도체 장치의 봉지 수지층이 흡습하고 있으면 다시 현저해 지지만 실제의 작업 공정에 있어서는 봉지 수지층의 흡습은 피할 수 없고, 이로 인해 실장후에 에폭시 수지로 봉지한 반도체 장치의 신뢰성이 크게 손상되는 경우가 있다.
본 발명은 상기 사정에 비추어 된 것으로, 유동성이 양호함과 동시에 저 팽창 계수, 저 응력 및 높은 유리 전이 온도를 갖고, 더구나 저 흡습성의 경화물을 제공하는 에폭시 수지 조성물 및 이 에폭시 수지 조성물의 경화물로 봉지되고 표면 실장시에 열 충격후에 있어서도 높은 신뢰성을 갖는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 면밀한 검토를 거듭한 결과, 에폭시 수지로서 하기 일반식(1)의 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지와 하기 일반식(2)의 비페닐기 함유 에폭시 수지를 병용함과 동시에 하기 일반식(3)의 페놀 수지 및 무기질 충전제를 필수 성분으로서 조합해서 배합한 경우 얻어지는 에폭시 수지 조성물이 유동성이 양호함과 동시에 팽창 계수가 작고, 유리 전이 온도 이상의 온도 영역에서 탄성율이 저하하는 등의 특징을 갖는 저 응력성이 뛰어난 경화물을 제공하면, 더구나 종래의 저 탄성율화의 방법으로 얻은 에폭시 수지 조성물은 유리 전이 온도의 저하나 수지 강도 부족 등의 결점을 겸비하는 것이었으나, 상기 에폭시 수지 조성물은 저 탄성율이면서 유리 전이 온도의 저하가 없는 것 이외에도 저 흡습성 등, 종래의 에폭시 수지 조성물에서는 얻어지지 않았던 우수한 특성을 갖는 경화물을 제공한다는 것을 발견하였다. 또한, 이러한 경화물로 봉지된 반도체 장치는 표면 실장시의 열 충격후에 있어서도 높은 신뢰성을 갖고 이로 인해 상기 에폭시 수지 조성물은 SOP형, SOJ형, TSOP형, TQFP형 등 어느 형태의 반도체 장치의 봉지에도 사용할 수 있고, 특히 표면 실장용 반도체 장치의 봉지재로서 매우 뛰어난 특성을 갖고 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
(식 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1-10의 알킬기, OG는, k는 0-5의 정수, ℓ은 0-3의 정수, m은 0-2의 정수, n은 1 또는 2를 나타낸다. 또한, OG는 나프탈렌 고리의 어느 고리에 부가해도 좋고, 양쪽 고리에 동시에 부가해도 좋다.)
(식 중, R2는 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소수 1-5의 1가 탄화수소기, q는 0-5의 정수이다.)
(식 중, R3은또는 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 탄소수 1-5의 알킬기로 치환된 기, R4는 수소 원자 또는 탄소수 1-4의 알킬기, r은 0-5의 정수이다.)
따라서, 본 발명은
(A) 상기 일반식(1)의 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지,
(B) 상기 일반식(2)의 비페닐기 함유 에폭시 수지,
(C) 상기 일반식(3)의 페놀 수지 및
(D) 무기질 충전제
를 필수 성분으로 하는 에폭시 수지 조성물 및 이 에폭시 수지 조성물의 경화물로 봉지된 반도체 장치를 제공한다.
이하, 본 발명에 관해 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명에 관한 에폭시 수지 조성물은 전술했듯이 (A) 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지, (B) 비페닐기 함유 에폭시 수지, (C) 페놀 수지 및 (D) 무기질 충전제를 배합해서 되는 것이다.
여기에서, (A) 성분의 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지로서 하기 일반식(1)의 것을 사용한다.
(식 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1-10의 알킬기, OG는, k는 0-5의 정수, ℓ은 0-3의 정수, m은 0-2의 정수, n은 1 또는 2를 나타내며, OG는 나프탈렌 고리의 어느 고리에 부가해도 좋고, 양쪽 고리에 동시에 부가해도 좋다.)
이러한 나프탈렌 고리를 함유하는 에폭시 수지의 구체예로서는 하기의 화합물을 열거할 수 있다.
(식 중, R은 수소 원자 또는 탄소수 1-5의 1가 탄화 수소기를 나타내고, OG는를 나타내고, a는 1 또는 2이고, b, c, d, e는 각각 2 이상의 정수이다.)
또한, (B) 성분의 비페닐기 함유 에폭시 수지는 하기 일반식(2)의 것을 사용하는 것이고, 전술한 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지와 병용함으로써 경화물의 접착성을 대폭적으로 개선할 수 있다.
(식 중, R2는 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소수 1-5의 1가 탄화수소기이고, q는 0-5의 정수이다.)
이러한 비페닐기 함유 에폭시 수지로서 구체적으로는 하기 화합물을 열거할 수 있다.
이들 비페닐기 함유 에폭시 수지중에서 에폭시 수지 조성물을 저 점도로 하고, 또한 에폭시 수지 조성물중의 전체 염소량을 500 ppm 이하로 적게 한 상기 식(4)의 화합물이 바람직하다.
본 발명에서는, 이와 같이 에폭시 수지로서 전술한 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지와 비페닐기 함유 에폭시 수지를 병용해서 사용한다. 이들 비율은 특별히 제한되지는 않으나, 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지/비페닐기 함유 에폭시 수지의 중량비를 1-9, 특히 5-8의 비율로 하는 것이 바람직하다. 중량비가 1 미만이면 저흡습화 효과가 없어지고, 유리 전이 온도가 저하하여 내열성이 불리해지는 경우가 있고, 중량비가 9를 초과하면 접착성이 발현되기 어렵게 됨과 동시에 에폭시 수지의 용융 정도가 너무 높아져서 제조시 에폭시 수지가 완전히 분산되지 않게 되며, 성형성이나 경화물성 등이 불리해지는 경우가 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 있어서는 에폭시 수지로서 전술한 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지 및 비페닐기 함유 에폭시 수지가 필수 성분이지만 그 외에 통상의 에폭시 수지를 병용해서 사용할 수 있다. 이와 같은 에폭시 수지 중에서 대표적인 것으로서는 1분자중에 에폭시기를 최소한 2개 이상 갖는 에폭시 수지이고, 구체적으로 비스 페놀 A형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 알릴페놀 노볼락형 에폭시 수지, 트리페놀알칸형 에폭시 수지 및 그의 중합물, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 복소환형 에폭시 수지, 할로겐화 에폭시 수지 등의 에폭시 수지가 있다.
또한, 이들 에폭시 수지중에서 나프탈렌 고리의 함유량은 5-80 중량%, 특히 10-60 중량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.
다음으로 (C)성분의 페놀 수지는 (A)성분 및 (B)성분의 에폭시 수지의 경화제로서 작용하는 것이고, 본 발명에 있어서는 하기 일반식 (3)의 페놀 수지를 사용한다.
(식 중, R3은또는 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 탄소수 1-5의 알킬기로 치환된 기, R4는 수소 원자 또는 탄소수 1-4의 알킬기, r은 0-5의 정수이다.)
일반식 (3)의 페놀 수지로서 구체적으로는 다음 화합물을 열거할 수 있다.
상기 일반식(3)의 페놀 수지는 흡습후의 땜납 침지시의 내크랙성과 저 흡습화에 효과가 있으나, 이를 경화제로서 단독으로 사용한 경우, 유리 전이 온도가 약간 저하하는 경우가 있다. 그로 인해, 일반식(3)의 페놀 수지는 그 단독으로 사용하는 것보다 노볼락형 페놀 수지, 레졸형 페놀 수지, 트리페놀알칸형 수지 및 그의 중합체 등의 페놀 수지, 나프탈렌 고리 함유 페놀 수지, 또한 아민계 경화제나 산무수물계 경화제와 병용하는 것이 좋고, 특히 하기 나프탈렌 고리 함유 페놀 수지와의 병용은 유리 전이 온도를 저하시키지 않고 더 한층의 저 흡습화를 달성하기 위해 가장 적합하다. 이 경우, 일반식(3)의 페놀 수지의 사용량은 페놀 수지 전체의 10 중량% 이상, 특히 30-80 중량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.
(식 중, R, a, b, c는 상기와 동일한 의미를 나타내고, f는 1 이상의 정수이다.)
본 발명에 있어서는, 상기 (A)성분의 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지, (B) 성분의 비페닐기 함유 에폭시 수지, (C) 성분의 페놀 수지에 첨가해서 본 발명의 효과를 더욱 증강시키기 위해 실리콘 변성 공중합체를 병용하는 것이 바람직하다.
이 실리콘 변성 공중합체로서는 알케닐기 함유 에폭시화 노볼락 수지 및(또는) 알케닐기 함유 나프탈렌 수지중의 알케닐기와 오르가노하이드로겐폴리실록산중의 SiH기와의 부가 반응에 의해 얻어지는 것이 매우 적합하다.
여기에서, 알케닐기 함유 에폭시화 노볼락 수지는 알케닐기 함유 페놀 수지를 에피클로로히드린에 의해 에폭시화하거나, 또는 종래 공지의 에폭시 수지에 2-알릴 페놀 등을 부분적으로 반응시키는 등의 방법에 의해서 얻을 수 있으나, 특히 알케닐기를 함유한 에폭시화 페놀 노볼락 수지, 에폭시화 크레졸 노볼락 수지가 바람직하다. 알케닐기 함유 에폭시화 노볼락 수지로서 구체적으로 하기 화합물 등을 열거할 수 있다.
(식 중, p, s는 각각 1p10, 1s3의 양수이다.)
또, 알케닐기 함유 나프탈렌 수지로서는 하기 식(10)의 것이 바람직하다.
(식 중, A는 수산기 및 -OG기중 최소한 1종 또는 알케닐기를 함유하는 탄소수 1-10의 유기기이지만, 1분자 중에 이들 기 양쪽을 모두 함유하고, R1, -OG, k, ℓ, m 및 n은 상기와 동일한 의미를 나타낸다.)
이 식 중 알케닐기를 함유하는 탄소수 1-10의 유기기로서는 비닐기, 알릴기, 또는 이들 기를 함유하는 하기 식(11)의 기 등이 있지만, 오르가노하이드로겐폴리실록산의 ≡SiH기와 부가 반응이 가능한 것이면 어느 것이라도 좋다.
식 (10)의 알케닐기 함유 나프탈렌 수지로서 구체적으로는 다음의 화합물을 예시할 수 있다.
전술한 알케닐기 함유 에폭시화 노볼락 수지, 알케닐기 함유 나프탈렌 수지와 부가 반응시키는 오르가노하이드로겐폴리실록산으로서는 하기 일반식 (12)의 것이 바람직하다.
(식 중, R4는 치환 또는 비치환의 1가 탄화수소기, h는 0.01-0.1, j는 1.8-2.2, 1.81h+j2.3이다.)
식(12)의 오르가노하이드로겐폴리실록산으로서는 1분자중에 최소한 1개의 ≡SiH기를 가지면 좋고, 특히 제한되지 않으나, 1분자중의 규소 원자의 수가 20-400이고, ≡SiH기의 수가 1-5인 것이 바람직하다. 또, 식(12)에 있어서, R4의 치환 또는 비치환의 1가 탄화수소기로서는 예를 들면 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 페닐기 등의 아릴기, 할로알킬기, 시클로알킬기 등이 있다. 특히 바람직한 것으로서는 양 말단 하이드로겐메틸폴리실록산, 양 말단 하이드로겐메틸페닐폴리실록산, 양 말단 하이드로겐메틸 (2-트리메톡시실릴에틸) 폴리실록산 등을 들 수 있다. 구체적으로는 하기 화합물 등을 들 수 있다.
상기 식(12)의 오르가노폴리실록산의 중합도는 20-500, 특히 30-200의 범위인 것이 바람직하고, 중합도가 20 미만에서는 충분한 가요성을 부여하거나 높은 유리 전이점을 얻는 것이 불가능한 경우가 있고 중합도가 500을 초과하는 경우에는 공중합체를 얻는 것이 합성 기술상 지극히 곤란하고, 만약 공중합체가 얻어졌다고 해도 용이하게 분산시킬 수 없는 경우가 있다. 일반적으로 오르가노폴리실록산은 동일 실리콘 함유량의 경우, 중합도가 커짐에 따라서 내크랙성과 높은 유리 전이점화에는 좋은 효과를 나타낼 수 있으나, 분산성 및 소자와의 밀착성이 저하하는 경향이 있다. 이 분산성 및 소자와의 밀착성을 개량하기 위해, 예를 들면 상기 식(17)의 것과 같이 측쇄에 하기의 기를 도입하는 것이 효과적이고 바람직하다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에 배합하는 실리콘 변성 공중합체는 상기 알케닐기 함유 에폭시화 노볼락 수지 및(또는) 알케닐기 함유 나프탈렌 수지와 식(12)의 ≡SiH기를 갖는 오르가노하이드로겐폴리실록산과 종래 공지한 부가 촉매, 예를 들면 염화 백금산과 같은 백금계 촉매의 존재하에서 가열 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
상기 실리콘 변성 공중합체는 에폭시 수지 조성물 중의 에폭시 수지(경화성 에폭시 수지)와 상용성이지 않고, 또한 미세한 해도 구조를 취하는 것이 높은 유리 전이점, 저 팽창 계수 및 내크랙성이 우수한 에폭시 수지 조성물을 얻는데 바람직하고, 이로 인해 공중합체의 용해도 파라미터를 7.3-8.5, 특히 7.6-8.2로 하는 것이 바람직하다. 상기 용해도 파라미터의 공중합체를 얻기 위해서는 오르가노폴리실록산의 ≡SiH 당량을 A, 알케닐기 함유 에폭시화 노볼락 수지 및(또는) 알케닐기 함유 나프탈렌 수지의 분자량을 B로 한 경우 0.7A/B7의 범위에서 반응시키는 것이 바람직하다.
전술한 실리콘 변성 공중합체의 배합량은 (A) 성분 및 (B) 성분을 함유하는 에폭시 수지 100부(중량부, 이하 동일)에 대해 0-50부, 특히 5-40부의 범위로 하는 것이 바람직하고, 50부를 초과하면 충분한 접착성 향상 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다.
또한, 본 발명에서는 조성물 중에 함유되는 에폭시기의 양(x몰)과 페놀성 수산기의 양(y몰)과의 비율인 x/y가 0.5-1.5의 범위로 있는 것이 바람직하고, x/y가 상기 범위를 벗어나면 경화성과 저 응력성에 있어서 불리하게 되는 경우가 있다. 따라서, 상기 (A) 성분 및 (B) 성분을 함유하는 에폭시 수지, (C) 성분의 페놀 수지 및 상기 실리콘 변성 공중합체는 이 범위 내에서 배합하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명에서 사용하는 (D) 성분의 무기질 충전제로서는 보통 에폭시 수지 조성물에 배합되는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면 용융 실리카, 결정 실리카 등의 실리카류, 알루미나, 질화 규소, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 산화 티탄, 유리 섬유 등이 있다. 이들 중에서도 용융 실리카가 바람직하고, 그 평균 입경은 3-15 ㎛의 것이 성형성의 면에서 바람직하다. 또, 용융 실리카의 형상은 고 충전화나 칩 표면에 대한 응력을 작게 하기 위해 구상의 것이 바람직하다. 또한, 무기질 충전제는 수지와 무기질 충전제 표면의 강도를 강화하기 위해 미리 실란 커플링제 등으로 표면 처리한 것을 배합하는 것이 바람직하다.
이들 무기질 충전제는 그 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또 2종 이상을 병용하게 해도 좋고, 그 배합량은 특히 제한되지 않으나, (A) 성분과 (B) 성분을 함유하는 에폭시 수지 및 (C) 성분을 함유하는 페놀 수지와의 합계량 100부에 대해서 100-1000부, 특히 200-700부의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물에는 경화 촉매를 배합할 수 있고, 이 경화 촉매로서는 이미다졸 화합물, 3급 아민 화합물, 인 화합물 등이 예시되지만, 1,8-디아자비시클로(5.4.0) 운데센-7 및 트리페닐포스핀을 중량비로 0:1-1:1, 바람직하기로는 0.01:1-0.5:1의 범위에서 사용하는 병용 촉매로 하는 것이 바람직하다. 1,8-디아자비시클로(5.4.0) 운데센-7의 비율이 상기 범위보다 높아지면 유리 전이 온도가 낮아지는 경우가 있다. 상기 병용 촉매의 첨가량은 특히 제한되지 않으나, (A) 성분과 (B) 성분을 함유하는 에폭시 수지 및 (C) 성분을 함유하는 페놀 수지의 합계량 100부에 대해서 0.2-2부, 특히 0.4-1.2부로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물에는, 또한 필요에 따라서 각종 첨가제를 배합할 수 있다. 예를 들면 열 가소성 수지, 열 가소성 엘라스토머, 유기 합성 고무, 실리콘계 등의 저 응력제, 카르나우바 왁스 등의 왁스류, 스테아르산 등의 지방산 및 그의 금속염 등의 이형제, 카본 블랙, 코발트 블루, 벤갈라(Bengala) 등의 안료, 산화 안티몬, 할로겐 화합물 등의 난연화제, 글리시독시프로필트리메톡시실란 등의 실란류, 알킬 티타네이트류 등의 표면 처리제, 노화 방지제, 할로겐 트랩제 등의 첨가제를 배합할 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 그 제조에 있어서 전술한 성분의 소정량을 균일하게 교반, 혼합하고, 미리 70-95 ℃로 가열된 니더, 롤, 압출기 등에 의해 혼련시키고, 냉각하여 분쇄시키는 등의 방법으로 얻을 수 있다. 여기에서, 성분의 배합 순서에 특별한 제한은 없다.
이렇게 얻어지는 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 SOP형, SOJ형, TSOP형, TQFP형 등의 반도체 장치의 봉지용에 유효하게 사용할 수 있고, 이 경우, 성형은 종래부터 채용되고 있는 성형법, 예를 들면 트랜스퍼 성형, 사출 성형, 주형법 등을 채용하여 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 성형 온도는 150-180 ℃에서 30-180초, 후 경화는 150-180 ℃에서 2-16시간 행하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 또한, 하기의 예에서 부는 어느 것이나 중량부이다.
[실시예 1-8, 비교예 1-4]
하기에 나타내는 에폭시 수지, 페놀 수지 및 실리콘 변성 공중합체를 표 1에 나타낸 비율로 사용하고, 하기에 나타내는 경화 촉매 0.6부, 트리페닐포스핀 0.5부, 비 표면적 1.4 ㎡/g, 평균 입경 15 ㎛의 용융 구상 실리카 250부, 비 표면적 2.5 ㎡/g, 평균 입경 10 ㎛의 용융 구상 실리카 250부, 비 표면적 10 ㎡/g, 평균 입경 10 ㎛의 용융 구상 실리카 70부, 삼산화 안티몬 8부, 카본 블랙 1.5부, 카르나우바 왁스 1부 및-글리시독시프로필트리메톡시실란 3부를 2개의 히터가 있는 롤로 균일하게 용융 혼합하고 냉각 분쇄해서 에폭시 수지 조성물을 얻었다.
[에폭시 수지]
[페놀 수지]
[공중합체 (I)]
(단, 식중의 숫자는 평균치를 나타낸다.)의 부가 반응물(오르가노폴리실록산분 34 중량%, 에폭시 당량 310)
[공중합체 (II)]
(에폭시 당량 410, 오르가노폴리실록산분 34 중량%)
[경화 촉매]
1,8-디아자비시클로(5.4.0) 운데센-7 및 페놀노볼락 수지(TD 2131 다이닛뽕 잉키 제품)를 20/80 중량비의 비율로 130 ℃에서 30분 가열 용융 혼합한 다음, 50 ㎛ 이하로 분쇄한 것.
다음으로, 이들 조성물에 관해서, 다음의 (a)-(g)의 제반 시험을 행하였다. 결과를 표 1에 병기한다.
(가) 스파이럴플로우
EMMI 규격에 준한 금형을 사용해서 180 ℃, 70 ㎏/㎠의 조건에서 측정하였다.
(나) 굴곡 강도 및 굴곡 탄성율
JIS-K 6911에 준해서 180 ℃, 70 ㎏/㎠, 성형 시간 2분의 조건에서 10 × 4 × 100 ㎜의 굴곡 시험편을 성형하고, 180 ℃에서 4시간 동안 후 경화시킨 것에 관해서 215 ℃에서 측정하였다.
(다) 팽창 계수, 유리 전이 온도
직경 4 ㎜, 길이 15 ㎜의 시험편을 사용해서, TMA법에 의해 매분 5 ℃의 속도로 승온했을 때의 값을 측정하였다.
(라) 흡습 땜납후의 내크랙성
2 × 4 × 0.4 ㎜ 크기의 실리콘 칩을 4×12×1.8㎜ 크기의 SO 패키지용 리드프레임(42 합금)에 접착하고, 이에 에폭시 수지 조성물을 성형 조건 180 ℃, 70 ㎏/㎠, 성형 시간 2분에서 성형하고, 180 ℃에서 4시간 동안 후 경화시켰다. 이를 85 ℃/85 % RH 분위기로 24시간 및 48시간 방치한 다음, 250 ℃의 땜납욕에 10초간 침지하여 패키지 크랙 수/총수를 측정하였다.
(마) 내습성
1MDRAM 칩을 20 핀의 SOJ 프레임에 접착하고, 이에 에폭시 수지 조성물을 성형 조건 180 ℃, 70 ㎏/㎠, 성형 시간 2분에서 성형하고, 180 ℃에서 4시간 동안 후 경화시켰다. 이를 121 ℃/100 % RH 분위기로 24시간 방치하여 흡습시킨 다음 260 ℃의 땜납욕에 10초간 침치하고 다시금 121 ℃/100 % RH 분위기로 300시간 방치했을 때의 Al 배선 단선수/총수를 측정하였다.
(바) 흡수율
성형 조건 180 ℃, 70 ㎏/㎠, 성형 시간 2분에서 성형하고, 180 ℃에서 4시간 동안 후 경화시킨 직경 50 ㎜, 두께 2㎜의 원판을 121 ℃/100 % RH 분위기로 24시간 방치하여 흡수율을 측정하였다.
(사) 접착성
42 합금판에 직경 15 ㎜, 높이 5 ㎜의 원통 성형품을 175 ℃, 70 ㎏/㎠, 성형 시간 2분의 조건에서 성형하고, 180 ℃에서, 4시간 동안 후 경화시킨 후, 푸시플 게이지로 성형물과 42 합금판과의 박리력을 측정하였다.
표 1 및 표 2의 결과에서, 상기 일반식(1)의 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지와 일반식(2)의 비페닐기 함유 에폭시 수지의 모두를 사용하지 않은 것(비교예 1), 한쪽만을 사용한 것(비교예 2, 3), 양쪽을 사용하고 있어도 일반식(3)으로 표시되는 페놀 수지를 사용하지 않은 것(비교예 4)은 어느 것이나 내습성이 나쁘고, 더구나 유리 전이 온도, 내 크랙성, 접착성 등의 어느 한개 이상이 뒤떨어지는 것이 확인되었다.
이에 대해, 상기 에폭시 수지를 병용하고, 또한 상기 페놀 수지를 사용한 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 유리 전이 온도가 높고, 또한 양호한 내 크랙성, 내습성, 접착성을 갖는 경화물을 제공하는 것이 확인되었다.
이상 설명했듯이, 본 발명의 에폭시 수지 조성물은 전술한 성분의 조합에 의해, 유동성이 양호함과 동시에 저 탄성율이며, 특히 유리 전이 이상의 온도에서 현저히 탄성율이 저하하고, 선 팽창 계수가 작고, 저 응력이면서 유리 전이온도가 높고, 더구나 저 흡습성인 경화물이 얻어지며, 이로 인해 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화물로 봉지된 반도체 장치는 표면 실장시의 열 충격에 있어서도 높은 신뢰성을 갖는다.

Claims (2)

  1. (A) 하기 일반식(1)의 나프탈렌 고리 함유 에폭시 수지
    (식 중, R1은 수소 원자 또는 탄소수 1-10의 알킬기, OG는, k는 0-5의 정소, ℓ은 0-3의 정수, m은 0-2의 정수, n은 1 또는 2를 나타내며, OG는 나프탈렌 고리의 어느 고리에 부가해도 좋고, 양쪽 고리에 동시에 부가해도 좋다.),
    (B) 하기 일반식(2)의 비페닐기 함유 에폭시 수지
    (식 중, R2는 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소수 1-5의 1가 탄화수소기이고, q는 0-5의 정수이다.),
    (C) 하기 일반식(3)의 페놀 수지
    (식 중, R3은또는 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 탄소수 1-5의 알킬기로 치환된 기, R4는 수소 원자 또는 탄소수 1-4의 알킬기, r은 0-5의 정수이다.) 및
    (D) 무기질 충전제를 필수 성분으로 하는 에폭시 수지 조성물.
  2. 제1항의 에폭시 수지 조성물의 경화물로 봉지된 반도체 장치.
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