KR20060099408A - 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물, 그 제조 방법 및 그경화 생성물을 사용하는 광반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낮은 내부 변형력성과 광투과율이 우수한 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물을 제공한다. 본 발명은 (A) 에폭시 수지, (B) 산 무수물 경화제, (C) 상기 성분 (A) 에폭시 수지와 용융-혼합될 수 있는 실리콘 수지 및 (D) 경화 촉진제를 포함하는 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물로 형성된 경화 생성물을 제공한다. 입자 크기가 1 내지 100 nm 인 상기 성분 (C) 실리콘 수지의 입자들은 상기 경화 생성물 중에 균일하게 분산되어 있다.

Description

에폭시 수지 조성물의 경화 생성물, 그 제조 방법 및 그 경화 생성물을 사용하는 광반도체 장치{CURED PRODUCT OF EPOXY RESIN COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND PHOTOSEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}
발명의 설명을 더욱 명확히 하기 위해 예시적으로 첨부 도면을 참고하는 바, 첨부 도면을 간단히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 실시예 3의 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물의 단면도를 나타내는 주사 전자 현미경 사진(100 k 배율)이다.
도 2는 실시예 6의 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물의 단면도를 나타내는 주사 전자 현미경 사진(100 k 배율)이다.
도 3은 비교예 2의 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물의 단면도를 나타내는 주사 전자 현미경 사진(10 k 배율)이다.
본 발명은 광투과율 및 저 변형력 특성이 우수한 광반도체 소자(photosemiconductor element) 봉입(encapsulation)용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물, 그 제조 방법 및 그 경화 생성물을 사용하는 광반도체 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED) 등과 같은 광반도체 소자의 봉입에 사용되는 봉입용 수지 조성물에 있어서, 그의 경화 생성물은 투명성을 갖도록 요구된다. 일반적으로, 경화제로서, 비스페놀 A 타입 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지 등과 같은 에폭시 수지 및 산 무수물을 사용함으로써 얻어지는 에폭시 수지 조성물이 폭넓게 사용된다.
그러나, 이러한 에폭시 수지 조성물을 사용하는 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화시에 일어나는 경화 수축은 내부 변형력을 일으켜서, 발광 소자의 밝기를 감소시키는 문제를 야기한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 에폭시 수지를 실리콘으로 변형시켜서 탄성률을 감소시킴으로써 내부 변형력을 감소시키는 방법, 실리카 미세 분말을 첨가하여 봉입용 수지 조성물의 선팽창 계수를 감소시키는 방법 등이 제안되어 왔다(미심사 공개된 일본 특허 출원 JP-A-60-70781(문헌 1) 및 미심사 공개된 일본 특허 출원 JP-A-7-259872(문헌 2) 참조).
그러나, 에폭시 수지를 실리콘으로 변형시키는 방법은 탄성률을 감소시킬 수는 있으나, 선팽창 계수는 오히려 증가하여 결국 변형력을 감소시키는 데 있어서는 큰 효과가 없다는 문제가 있다. 또한, 실리카 미세 분말을 첨가하는 방법에서는, 내부 변형력을 감소시키는 하지만 실질적으로 광투과성을 감소시켜서 봉입용 수지 조성물의 경화 생성물이 감소된 광투과성을 갖게 되는데, 이는 광반도체 소자 봉입용 수지 조성물에 있어서 치명적인 결점이 된다.
본 발명은 이러한 상황하에서 완성되었는 바, 본 발명의 목적은 내부 변형력이 적고, 광투과율이 우수한 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물, 그 제조 방법 및 그 경화 생성물을 사용하는 높은 신뢰성의 광반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태는 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물, 즉 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물로서, 이 에폭시 수지 조성물은 하기 (A) 내지 (D) 성분을 포함한다:
(A) 에폭시 수지;
(B) 산 무수물 경화제;
(C) 상기 성분 (A) 에폭시 수지와 용융-혼합될 수 있는 실리콘 수지; 및
(D) 경화 촉진제
(여기서, 입자 크기가 1 내지 100 nm 인 상기 성분 (C) 실리콘 수지 입자들은 경화 생성물 중에 균질하게 분산되어 있다).
본 발명의 제 2 양태는 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생 성물을 제조하는 방법으로서, 상기 성분 (A) 및 성분 (C)를 용융-혼합함으로써 에폭시 수지-실리콘 수지 용액을 제조하는 단계; 상기 성분 (B), 성분 (D) 및 필요한 경우에 기타 블렌드 성분들을 혼합함으로써 형성된 경화제 용액을 제조하는 단계; 및 상기 에폭시 수지-실리콘 수지 용액과 상기 경화제 용액을 혼합하고, 그 혼합 용액을 주형에 충전하여, 그 혼합 용액을 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태는 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물을 제조하는 방법으로서, 상기 성분 (A) 및 성분 (B)를 가열하고 혼합한 뒤, 이것에 상기 성분 (C), 성분 (D) 및 필요한 경우에 기타 블렌드 성분들을 첨가한 후 혼합함으로써 에폭시 수지 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 에폭시 수지 조성물을 반 경화(semi-cured) 상태로 제공하고, 그 반 경화 상태의 에폭시 수지 조성물을 소정의 주형에 넣고, 그 에폭시 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 4 양태는 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물을 포함하는 봉입용 수지 층으로 광반도체 소자가 봉입되어 있는 광반도체 장치이다.
본 발명의 발명자는 내부 변형력 감소와 광투과율 개선의 요구를 동시에 만족시킬 수 있는 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물을 얻기 위해 계속적으로 연구하였다. 그러던 중, 저 변형력 특성을 부여하기 위해 종래부터 사용되어 온 실리콘 수지는 에폭시 수지와 혼화하지 않으며, 따라서 실리콘 수지 입자는 얻어진 경화 생성물 중에 응집하여 직경이 큰 입자 형태로 분산됨으로써, 광투과율 감소를 일으킨다는 것을 발견하였다. 이러한 발견에 기초하여, 추가 연구를 계속한 결과 입자 크기가 1 내지 100 nm인 실리콘 수지 입자가 경화 생성물 중에 균일하게 분산되면, 즉 실리콘 수지 입자가 소위 나노 분산 상태이면, 광투과율의 감소는 일어나지 않으며, 혼합된 실리콘 수지에 의해 저 변형력 특성이 부여되어, 우수한 광투과율과 감소된 내부 변형력의 두 요건이 동시에 달성된다는 것을 본 발명자는 밝혀내었다. 이로써, 본 발명이 완성되었다.
그러므로, 본 발명은 입자 크기가 1 내지 100 nm인 실리콘 수지(성분 C)의 입자들이, 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물을 사용함으로써 형성된 경화 생성물 중에 균일하게 분산되어 있는 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물이다. 실리콘 수지 입자들은 나노 크기 형태로 경화 생성물 중에 분산되어 있으며, 광 투과율 감소는 일어나지 않으며, 내부 변형력 감소가 이루어진다. 따라서, 광반도체 소자를 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물을 사용하여 봉입한 광반도체 장치는 우수한 신뢰성을 가지며 그 기능을 만족스럽게 수행할 수 있다.
또한, 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물은, 에폭시 수지-실리콘 수지 용액을 준비하고, 동시에 경화제 용액을 제조하고, 그 에폭시 수지-실리콘 수지 용액을 경화제 용액과 혼합하고, 그 혼합 용액을 주형에 채운 후, 그 혼합 용액을 경화시킴으로써 얻어진다. 대안적으로, 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물은, 에폭시 수지와 산 무수물 경화제를 가열 및 혼합한 후, 그것에 실리콘 수지, 경화 촉진제 및 필요한 경우에 기타 블렌드 성분들을 첨가하고, 그것들을 혼합하여 에폭시 수지 조성물을 제조하고, 그 에폭시 수지 조성물을 반경화 상태로 제공한 후, 그 반경화 상태의 에폭시 수지 조성물을 소정의 주형에 넣고, 그 에폭시 수지 조성물을 경화시킴으로써 얻어진다. 이러한 방식으로, 실리콘 수지 입자들은 경화된 생성물 중에 균질하게 분산되는데, 실리콘 입자는 1 내지 100 nm의 나노 크기를 갖는다.
본 발명의 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물은 에폭시 수지(성분 A), 산 무수물 경화제(성분 B) 및 실리콘 수지(성분 C)를 사용함으로써 얻어진 에폭시 수지 조성물을 경화시킴으로써 형성되며, 그 경화 생성물 중에 실리콘 수지(성분 C) 입자들은 입자 크기 1 내지 100 nm, 바람직하게 5 내지 70 nm, 보다 바람직하게 10 내지 50 nm의 입자들이 균일하게 분산된 상태로 존재한다. 실리콘 수지(성분 C)의 입자 크기가 100 nm를 넘는 경우, 광 투과율은 현저히 감소될 수 있다. 본 발명에 따르는, 실리콘 입자의 입자 크기는 거의 상기 범위내에 있을 수 있고, 상기 범위외의 입자 크기를 갖는 소수의 입자는 본 발명의 효과가 억제되지 않는한 존재할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실리콘 수지(성분 C)의 입자들이 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물 중에 1 내지 100 nm의 입자 크기로 균일하게 분산되어 있는 상태는 예컨대 다음 방법으로 확인할 수 있다. 즉, 에폭시 수지 조성물을 제조하고, 이 에폭시 수지 조성물을 사용하여 소정의 경화 조건하에서 경화 생성물을 생성한다. 이후, 그 경화 생성물을 절삭하여, 그 파쇄 표면을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰한다. 파쇄 표면으로부터 실리콘 수지(성분 C)의 분산 상태를 관찰하고 동시에 입자 크기를 측정한다. 이로써, 실질적으로 1 내지 100 nm 범위의 크기를 갖는 입자들이 균일하게 분산되어 있음을 확인할 수 있다. 실리콘 수지(성분 C) 입자의 입자 크기 측정은, 예를 들면 경화 생성물의 파쇄 표면상에 임의 면적을 설정하고 그 면적 내 실리콘 수지 입자들의 입자 크기를 측정함으로써 수행된다. 만약, 입자 크기 가 균일하게 정의되지 않는 어떤 모양을 갖는다면, 예컨대 완전한 구형대신 타원형이라면, 가장 큰 직경과 가장 작은 직경의 단순한 평균값을 입자 크기로 취한다.
또한, 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물은 광반도체 소자의 보호 측면에서 60 이상의 쇼어 D 경도를, 그리고 내부적으로 발생하는 변형력을 감소시키는 측면에서 100 ppm 이하의 선팽창 계수를 갖는 것이 바람직하다. 쇼어 D 경도는, 예컨대 쇼어 D 경도 시험계를 사용하여 측정할 수 있다. 선팽창 계수는, 예컨대 기계적 열 분석기(TMA)를 사용하여 유리 전이 온도를 측정하고 그 유리 전이 온도로부터 선팽창 계수를 계산함으로써 결정할 수 있다.
에폭시 수지(성분 A)는 특히 제한하지 않으며, 종래 알려진 다양한 에폭시 수지, 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지(예, 페놀 노볼락형 에폭시 수지 또는 크레졸 노볼락형 에폭시 수지), 지환식 에폭시 수지, 질소 함유 고리형 에폭시 수지(예, 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트 및 히단토인 에폭시수지), 수소화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에테르형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 저흡수 생성물의 주류를 구성하는 바이페닐형 에폭시 수지, 다이사이클로 고리형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이 에폭시 수지들을 각각 또는 둘 이상 병용할 수 있다. 이들 에폭시 수지 중, 하기 화학식 1a로 표시되는 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트 및 하기 화학식 1b로 표시되는 지환식 에폭시 수지는 투명성, 변색 내성 및 실리콘 수지(성분 C)와의 용융 혼화성이 탁월하다는 점에서 바람직하다:
Figure 112006014840906-PAT00001
Figure 112006014840906-PAT00002
에폭시 수지(성분 A)는 주위온도에서 고체 또는 액체이다. 사용된 에폭시 수지의 평균 에폭시 당량은 90 내지 1000이 바람직하며, 에폭시 수지가 고체인 경우, 연화점은 160 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 에폭시 당량이 90 보다 적으면, 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물은 부서지기 쉽다. 반면에, 에폭시 당량이 1000을 넘으면, 경화 생성물의 유리 전이 온도(Tg)가 낮아진다. 본 발명에 따르면, 주위온도란 용어는 5 내지 35 ℃ 범위의 온도를 말한다.
에폭시 수지(성분 A)와 함께 사용하는 산 무수물 경화제(성분 B)의 예로는 프탈산 무수물, 말레산 무수물, 트라이멜리트산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 헥사하이드로프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물, 메틸나드산 무수물, 나드산 무수물, 글루타르산 무수물, 메틸헥사하이드로프탈산 무수물, 메틸테트라하이드로프탈산 무수물 등이 있다. 이들은 각각 또는 둘 이상 병용할 수 있다. 이들 산 무수물 경화제 중, 프탈산 무수물, 헥사하이드로프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물 또는 메틸헥사하이드로프탈산 무수물이 바람직하다. 산 무수물 경화제는 약 140 내지 200의 분자량을 갖는 것이 바람직하며, 무색 또는 연황색의 산 무수물이 바람직하다.
에폭시 수지(성분 A)와 산 무수물 경화제(성분 B)의 혼합비는, 에폭시 기와 반응할 수 있는 산 무수물 경화제(성분 B)(하기 페놀 수지의 경우에, 하이드록실 기 또는 산 무수물 기) 중의 활성 기가 바람직하게는 0.5 내지 1.5 당량, 더욱 바람직하게는 0.7 내지 1.2 당량으로 에폭시 수지(성분 A) 중의 에폭시 기 1 당량에 대하여 사용되도록 설정하는 것이 바람직하다. 활성기가 0.5 당량 미만이면, 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화율이 감소하는 경향이 있으며, 동시에 경화 생성물의 유리 전이 온도(Tg) 또한 낮아진다. 활성기가 1.5 당량을 넘게 되면, 내습성이 감소하는 경향이 있다.
또한, 산 무수물 경화제(B) 외에도, 에폭시 수지용으로 종래 공지된 경화제, 예를 들면 페놀 수지계 경화제, 아민계 경화제, 전술한 산 무수물 경화제와 알코올의 부분 에스테르화 생성물 또는 카르복실산 경화제(예, 헥사하이드로프탈산, 테트라하이드로프탈산, 메틸헥사하이드로프탈산) 등이 목적 및 용도에 따라 전술한 산 무수물 경화제와 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 카르복실산 경화제를 병용하는 경우, 경화율이 증가하므로 생산성이 개선된다. 이들 경화제를 사용하는 경우, 혼합비는 산 무수물 경화제를 사용하는 경우의 혼합비(당량비)와 유사하다.
성분 A 및 성분 B와 함께 사용되는 실리콘 수지(성분 C)는 에폭시 수지와 용 융 혼합될 수 있는 한 특히 제한하지 않는 바, 고체 폴리오르가노실록산은 용매의 부재하에서 사용되며, 액체 폴리오르가노실록산은 주위온도에서 사용될 수 있는 것과 같이 다양한 폴리오르가노실록산이 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따라 사용된 실리콘 수지(성분 C)는 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물 중에 나노 크기 단위로 균일하게 분산되므로 유리하다. 실리콘 수지(성분 C)로서, 하기 화학식 1로 표시되는 구조 실록산 단위를 갖는 화합물을 예로 들 수 있다. 또한, 이 화합물은 분자당 하나의 규소 원자에 결합되는 하나 이상의 하이드록실 기 또는 알콕시 기를 가지며, 규소 원자에 결합된 1가의 탄화수소 기(R) 중에, 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소 기는 10 몰% 이상을 차지한다.
Rm(OR1)nSiO(4-m-n)/2
상기 식에서,
R은 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 포화 1가 탄화수소 기 또는 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소 기로서, 복수의 R은 동일하거나 상이할 수 있으며;
R1은 수소 원자 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬기로서, 복수의 R1은 동일하거나 상이할 수 있고;
m 및 n은 각각 0 내지 3의 정수이다.
상기 화학식 1에서, 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 포 화 1가 탄화수소 기 R에 있어서, 비치환 포화 1가 탄화수소 기의 구체적인 예로는 직쇄 또는 분지쇄 알킬기(예, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, 아이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 아이소펜틸기, 헥실기, 아이소헥실기, 헵틸기, 아이소헵틸기, 옥틸기, 아이소옥틸기, 노닐기, 데실기 등), 사이클로알킬기(예, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로옥틸기, 바이사이클로[2,2,1]헵틸기, 데카하이드로나프틸기 등), 방향족 기(예, 아릴기, 페닐기, 나프틸기, 테트라하이드로나프틸기, 톨릴기, 에틸페닐기 등), 아르알킬기(예, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 메틸벤질기 등) 등이 있다.
한편, 상기 화학식 1 중 R에 있어서, 치환된 포화 1가 탄화수소기의 예로는, 탄화수소 기 중 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자, 사이아노기, 아미노기, 에폭시기 등으로 치환된 것을 들 수 있는데, 그 구체적인 예로는 치환된 탄화수소 기, 예컨대 클로로메틸기, 2-브로모에틸기, 3,3,3-트라이플루오로프로필기, 3-클로로프로필기, 클로로페닐기, 다이브로모페닐기, 다이플루오로페닐기, β-사이아노에틸기, γ-사이아노프로필기 및 β-사이아노프로필기 등이 있다.
상기 화학식 1 중 R로서 바람직한 것은 에폭시 수지와의 혼화성 및 얻어진 에폭시 수지 조성물의 특성의 견지에서는 알킬기 또는 아릴기이다. 알킬기로서는, 1 내지 3개의 탄소 원자수를 갖는 알킬기가 더욱 바람직하며, 특히 메틸기가 바람직하다. 상기 화학식 1의 R로서 선택된 이들 기는 동일한 실록산 단위 또는 상이한 실록산 단위 중에서 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
실리콘 수지(성분 C)로서, 예로 상기 화학식 1로 표시된 구조에서 규소 원자 에 결합된 1가의 탄화수소 기(R) 10 몰% 이상을 방향족 탄화수소 기에서 선택된다. 10 몰% 보다 적으면, 에폭시 수지와의 혼화성이 불충분하여, 에폭시 수지 중에 용해 또는 분산된 실리콘 수지가 에폭시 수지를 불투명하게 만든다. 또한, 얻어진 수지 조성물의 경화 생성물은 광분해에 대한 내성 및 물리적 특성 면에서, 충분한 효과를 얻을 수 없는 경향을 나타낸다. 이와 같은 방향족 탄화수소기의 함량은 30 몰% 이상이 더욱 바람직하며, 특히 40 몰% 이상이 특히 바람직하다. 방향족 탄화수소기 함량의 상한선은 100 몰%이다.
상기 화학식 1 중에서 기(OR1)은 하이드록실기 또는 알콕시기이며, (OR1)이알콕시기인 경우, R1은 전술한 R에 대해 구체적으로 수록한 알킬기 중에서 탄소 원자수가 1 내지 6개인 알킬기를 예로 들 수 있다. 더욱 구체적으로, R1은 메틸기, 에틸기 또는 아이소프로필기를 예로 들 수 있다. 이들 기는 동일한 실록산 단위 또는 상이한 실록산 단위에서 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
실리콘 수지(성분 C)는 분자당 하나의 규소 원자에 결합하는 하나 이상의 하이드록실기 또는 알콕시기, 즉 실리콘 수지를 구성하는 하나 이상의 실록산 단위 내 상기 화학식 1의 (OR1)기를 갖는 것이 바람직하다. 실리콘 수지가 하이드록실기 또는 알콕시기를 갖지 않으면, 에폭시 수지와의 혼화성이 불충분하므로, 이로 인해 얻어진 수지 조성물에 의해 형성되는 경화 생성물에서는 만족할만한 물리적 특성을 얻기가 어려운데, 그 이유는 정확한 메카니즘은 밝혀지지 않았으나, 이들 하이드록 실기 또는 알콕시기가 에폭시 수지의 경화 반응에서 어떤 방법으로든 일정 효과를 발휘하기 때문인 것으로 여겨진다. 실리콘 수지(성분 C)에 있어서, 규소 원자에 결합하는 하이드록실기 또는 알콕시기의 양은 OH 기로 말하면, 0.1 내지 15 중량%가 바람직하고, 1 내지 10 중량%가 더 바람직하다. 하이드록실기 또는 알콕시기의 양이 전술한 범위를 벗어나면, 에폭시 수지(성분 A)와의 혼화성은 감소하며, 특히 그 양이 15 중량%를 넘는 경우, 하이드록실기 또는 알콕시기가 자가탈수 및 탈알콜화를 일으킬 수 있다.
상기 화학식 1 중, 반복수 m 및 n은 각각 0 내지 3의 정수이다. 반복수 m 및 n으로 택할 수 있는 값은 상이한 실록산 단위에 따라 다양하며, 특정 실리콘 수지를 구성하는 실록산 단위를 더욱 자세히 설명하고자, 하기 화학식 2 내지 5로 표시되는 단위 A1 내지 A4를 언급할 수 있다:
단위 A1: (R)3SiO1 /2
단위 A2: (R)2(OR1)nSiO(2-n)/2(식 중, n은 0 또는 1임)
단위 A3: (R)(OR1)nSiO(3-n)/2(식 중, n은 0, 1 또는 2임)
단위 A4: (OR1)nSiO(4-n)/2(식 중, n은 0 내지 3의 정수임)
상기 화학식 2 내지 5에서, R은 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 포화 1가 탄화수소기 또는 6 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소기로서, 복수의 R은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, R1은 수소 원자 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬기로서, 복수의 R1은 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
따라서, 상기 화학식 1의 m에 있어서, m=3인 경우, 상기 화학식 2로 표시되는 단위 A1에 해당하며; m=2인 경우, 상기 화학식 3으로 표시되는 단위 A2에 해당하고; m=1인 경우, 상기 화학식 4로 표시되는 단위 A3에 해당하며; m=0인 경우, 상기 화학식 5로 표시되는 단위 A4에 해당한다. 이들 중, 상기 화학식 2로 표시되는 단위 A1이 단 하나의 실록산 결합을 가지며 말단기를 구성하는 구조 단위인 반면, 상기 화학식 3으로 표시되는 단위 A2는 n이 0인 경우, 2개의 실록산 결합을 가지며 선형 실록산 결합을 구성하는 구조 단위이다. 상기 화학식 4로 표시되는 단위 A3에 대하여는 n이 0인 경우, 그리고 상기 화학식 5로 표시되는 단위 A4에 대하여는 n이 0 또는 1인 경우, 그 단위들은 가능하게는 3 또는 4개의 실록산 결합을 가지며 분지쇄 또는 가교 구조를 구성하는 구조 단위이다.
특정 실리콘 수지(성분 C)에 있어서, 상기 화학식 2 내지 5로 각각 표시되는 단위 A1 내지 A4에 대한 각각의 구성 비는 비율 (a) 내지 (d)로 설정하는 것이 바람직하다:
(a) 단위 A1 0 내지 30 몰%
(b) 단위 A2 0 내지 80 몰%
(c) 단위 A3 20 내지 100 몰%, 및
(d) 단위 A4 0 내지 30 몰%.
단위 A1 및 단위 A4는 0 몰%의 분량인 것이 더욱 바람직하며, 단위 A2는 0 내지 70 몰%, 단위 A3은 30 내지 100 몰% 분량이 더욱 바람직하다. 즉, 단위 A1 내지 A4 각각의 구성비를 전술한 범위로 설정하는 경우, 경화 생성물에 적당한 경도 또는 탄성율을 부여하는(유지하는) 효과가 얻어지는데, 이는 추가로 바람직하다.
실리콘 수지(성분 C)는 서로 결합되거나 또는 일렬로 된 각각의 구조 단위를 갖는데, 실록산 단위의 중합도는 6 내지 10,000의 범위인 것이 바람직하다. 실리콘 수지(성분 C)의 성질은 중합도 및 가교정도에 따라 다양한데, 액체 또는 고체일 수 있다.
이와 같이 화학식 1로 표시된 실리콘 수지(성분 C)는 공지의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 수지는 한개 이상의 오르가노실란과 한개 이상의 오르가노실록산을 톨루엔 등과 같은 용매의 존재하에서 가수분해하는 것과 같은 반응으로 얻어진다. 특히, 오르가노클로로실란 또는 오르가노알콕시실란을 가수분해적으로 축합시키는 방법이 일반적으로 사용된다. 본 명세서에서, 오르가노기는 상기 화학식 1에서 R에 해당하는 기로서, 예컨대 알킬기, 아릴기 등이다. 상기 화학 식 2 내지 5로 각각 표시되는 단위 A1 내지 A4은 각각의 출발 물질로서 사용되는 실란의 구조에 상관한다. 예컨대, 클로로실란의 경우, 트라이오르가노클로로실란이 사용되면, 상기 화학식 2로 표시되는 단위 A1이 얻어지며; 다이오르가노다이클로로실란이 사용되면, 상기 화학식 3으로 표시되는 단위 A2가 얻어지고; 오르가노트라이클로로실란이 사용되면, 상기 화학식 4로 표시되는 단위 A3이 사용될 수 있으며; 테트라클로로실란이 사용되면, 화학식 5로 표시되는 단위 A4가 사용될 수 있다. 또한, 전술한 화학식 1 및 3 내지 5와 관련하여, (OR1)로 표시되는 규소 원자의 치환체는 가수분해 반응의 미축합 잔류 기이다.
실리콘 수지(성분 C)가 주위온도에서 고체인 경우, 에폭시 수지 조성물과의 용융 혼합의 견지에서 연화점(유동점)은 150 ℃ 이하인 것이 바람직하며, 특히 120℃ 이하가 바람직하다.
실리콘 수지(성분 C)의 함량은 전체 에폭시 수지 조성물의 5 내지 60 중량% 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 선팽창 계수 증가의 측면에서, 10 내지 40 중량% 범위가 특히 바람직하다. 그 함량이 5 중량% 미만이면, 내열성 및 내광성이 감소하는 경향이 있다. 그 함량이 60 중량% 이상이면, 얻어진 수지 조성물의 경화 생성물은 부서지기가 매우 쉽다.
본 발명의 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지(성분 A), 산 무수물 경화제(성분 B) 및 실리콘 수지(성분 C)외에도, 종래 사용된 다양한 공지의 첨가제, 예컨대 경화 촉진제, 열화 방지제, 개질제, 실란 커플링제, 탈포 제, 균염제, 이형제, 염료, 안료 등을 필요에 따라 적당히 함유할 수 있다.
경화 촉진제는 특히 제한하지는 않지만, 삼차 아민(예, 1,8-다이아자비사이클로(5.4.0)운데센-7, 트라이에틸렌다이아민, 트라이-2,4,6-다이메틸아미노메틸페놀 등), 이미다졸(예, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸 등), 인 화합물(예, 트라이페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄-테트라페닐보레이트, 테트라-n-부틸포스포늄-o,o-다이에틸포스포로다이티오에이트 등), 4차 암모늄 염, 유기 금속염 및 그 유도체 등을 예로 들 수 있다. 이들은 각각 또는 두개 이상을 병용할 수 있다. 이들 경화 촉진제 중, 삼차 아민, 이미다졸 및 인 화합물이 바람직하게 사용된다.
경화 촉진제의 양은 에폭시 수지(성분 A) 100 중량부에 대해, 0.01 내지 8.0 중량부가 바람직하며, 0.1 내지 3.0 중량부가 더욱 바람직하다. 이 양이 0.01 중량부 미만이면, 충분한 경화 촉진 효과를 얻기가 어렵다. 이 양이 8.0 중량부를 넘으면, 얻어진 경화 생성물은 변색을 일으킬 수도 있다.
열화 방지제는 페놀 화합물, 아민 화합물, 유기 황 화합물, 포스핀 화합물 등과 같은 종래 공지된 열화 방지제를 들 수 있다. 개질제로는 글리콜, 실리콘, 알코올 등과 같이 종래 공지된 개질제를 들 수 있다. 실란 커플링제로는 실란, 티타네이트 등과 같은 종래 공지된 실란 커플링제를 들 수 있다. 탈포제로는 실리콘 등과 같은 종래 공지된 탈포제를 들 수 있다.
광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물은, 예컨대 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있으며, 액체, 분말 또는 분말로부터 생성된 정제의 형태로 얻을 수 있다. 즉, 액체 에폭시 수지 조성물을 얻기 위해서는, 예컨대 전술한 성분들, 에폭시 수지(성분 A), 산 무수물 경화제(성분 B) 및 특정의 실리콘 수지(성분 C)를 비롯한 성분뿐 아니라 필요에 따라 혼합되는 다양한 첨가제를 적당히 혼합할 수 있다. 분말 또는 분말로부터 생성한 정제의 형태로 에폭시 수지 조성물을 얻기 위해서는, 예컨대 전술한 성분들을 적당히 섞고, 그 성분들을 예비 혼합한 뒤, 반죽기를 사용하여 얻어진 혼합물을 반죽하고, 용융 혼합하고, 이어서 얻어진 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 공지의 장치로 그 냉각된 생성물을 분쇄하고, 필요에 따라 그 분쇄 생성물을 정제함으로써 제조할 수 있다.
이렇게 해서 얻은 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물은 LED(발광 다이오드), 전하 결합 감지 소자(CCD) 등과 같은 광반도체 소자를 봉입하는 데 사용된다. 즉, 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 광반도체 소자를 봉입하는 것은 특히 제한하지 않으며, 종래의 이송 성형법, 주조법 등과 같은 공지의 성형법으로 수행될 수 있다. 에폭시 수지 조성물이 액체이면, 에폭시 수지 성분과 산 무수물 경화제 성분은 적어도 별도로 저장되어 사용 직전 혼합되는 소위 2액형 에폭시 수지 조성물을 사용하는 것이 좋다. 에폭시 수지 조성물이 소정의 숙성 처리 후 분말 또는 정제 형태인 경우, 전술한 성분들은 성분들의 용융 혼합시 B 단계의 상태(반 경화 상태)로 제공되며, 사용시에는 가열 및 용융될 수 있다.
더욱 상세한 설명을 위해, 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물은, 에폭시 수지(성분 A) 및 실리콘 수지(성분 C)를 용융 혼합함으로써 에폭시 수지-실리콘수지 용액을 제조하고, 산 무수물 경화제(성분 B), 경화 촉진제(성분 D) 및 필요한 경우에 기타 블렌드 성분을 혼합함으로써 경화제 용액을 형성하는 것과 같이, 미리 두 가지 액체를 제조함으로써 얻어진다. 이후, 에폭시 수지-실리콘 수지 용액 및 경화제 용액을 사용 직전에 혼합하고, 그 혼합 용액을 주형에 채우고, 이 혼합 용액을 소정의 조건하에서 경화시킨다.
대안적으로, 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물은 에폭시 수지(성분 A) 및 산 무수물 경화제(성분 B)를 가열 및 혼합함으로써 에폭시 수지 조성물을 제조한 후, 그것에 실리콘 수지(성분 C), 경화 촉진제(성분 D) 및 기타 나머지 성분을 첨가하고 혼합함으로써 얻어진다. 이어서, 그 에폭시 수지 조성물을 반 경화 상태로 제공하고 적당히 분쇄하고 추가로 정제화하여 정제 생성물을 형성한다. 이 정제 생성물을 이송 성형법으로 경화시킨다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물은, 예컨대 전술한 바와 같이 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 그것의 파쇄 표면을 관찰하는 경우, 에폭시 수지(성분 A)를 실리콘 수지(성분 C)와 용융 혼합함으로써 형성된 입자들이 균일하게 분산되어 있음을 확인할 수 있는 바, 그 입자 크기는 실질적으로 1 내지 100 nm이다. 이와 같이, 실리콘 수지가 나노 크기 단위로 균일하게 분산되어 있는 경우, 실리콘 수지는 광투과율을 저하시키지 않고, 경화 생성물이 낮은 열팽창 계수를 유지하면서 저 변형력 특성을 개선시킨다.
또한, 광반도체 소자가 이러한 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물로 봉입되는 경우, 내부 변형력이 감소되어 상기 광반도체 소자를 내습성으로 제조하는 데 있어서, 소자의 분해를 효과적으로 막게 된다. 따라서, 본 발명의 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물로 광반도체 소자를 봉입한 본 발명의 광반도체 장치는 우수한 신뢰성 및 저 변형력 특성을 가지며, 그 기능을 충분히 발휘할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명은 실시예 및 비교예를 참고로 설명된다.
먼저, 다음 성분들을 준비한다.
[에폭시 수지 a]
하기 화학식 1a로 표시되는 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트(에폭시 당량 100)
화학식 1a
Figure 112006014840906-PAT00003
[에폭시 수지 b]
하기 화학식 1b로 표시되는 지환식 에폭시 수지(에폭시 당량 134)
화학식 1b
Figure 112006014840906-PAT00004
[산 무수물 경화제]
4-메틸헥사하이드로프탈산 무수물(x) 및 헥사하이드로프탈산 무수물(y)의 혼 합물(혼합비 x:y = 7:3) (산 무수물 당량 168)
[실리콘 수지 a]
페닐트라이클로로실란 148.2 g(66 몰%), 메틸트라이클로로실란 38.1 g(24 몰%), 다이메틸다이클로로실란 13.7 g(10 몰%) 및 톨루엔 215 g을 함유하는 혼합물을, 미리 플라스크에 담아 둔 물 550 g, 메탄올 150 g 및 톨루엔 150 g을 함유하는 혼합 용매에 격렬히 교반하면서 5 분간 적가하였다. 플라스크 내 온도를 75 ℃로 올리고, 10분 더 교반하였다. 이 용액을 방치하고 실온(25℃)으로 냉각하였다. 그 후, 분리된 수성층을 제거하고, 이어서 물을 가하고, 그 혼합물을 교반한 후 방치하였다. 세척된 수성층이 중성이 될 때까지 수성층 제거를 위해 물로 세척하였다. 남은 유기 층을 30 분간 환류하고, 물 및 톨루엔 일부를 증류시켰다. 얻어진 오르가노실록산의 톨루엔 용액을 여과하여 불순물을 제거한 후, 남은 톨루엔을 회전식 증발기를 사용하여 감압하에 증류시킴으로써 고체 실리콘 수지 a를 얻었다. 얻어진 실리콘 수지 a는 6 중량%의 OH 기를 함유하였다. 사용된 클로로실란 출발 물질은 모두 반응하였으며, 얻어진 실리콘 수지 a는 10 몰%의 단위 A2와 90 몰%의 단위 A3으로 이루어지며, 또한 60%의 페닐기와 40%의 메틸기를 갖는다.
[실리콘 수지 b]
페닐트라이클로로실란 200 g(100 몰%) 및 톨루엔 215 g을 함유하는 혼합물을, 미리 플라스크에 담아 둔 물 550 g, 메탄올 150 g 및 톨루엔 150 g을 함유하는 혼합 용매에 격렬히 교반하면서 5 분간 적가하였다. 플라스크 내 온도를 75 ℃로 올리고, 10분 더 교반하였다. 이 용액을 방치하고 실온(25℃)으로 냉각하였다. 그 후, 분리된 수성층을 제거하고, 이어서 물을 가하고, 그 혼합물을 교반한 후 방치하였다. 세척된 수성층이 중성이 될 때까지 수성층 제거를 위해 물로 세척하였다. 남은 유기 층을 30 분간 환류하고, 물 및 톨루엔 일부를 증류시켰다. 얻어진 오르가노실록산의 톨루엔 용액을 여과하여 불순물을 제거한 후, 남은 톨루엔을 회전식 증발기를 사용하여 감압하에 증류시킴으로써 고체 실리콘 수지 b를 얻었다. 얻어진 실리콘 수지 b는 6 중량%의 OH 기를 함유하였다. 사용된 클로로실란 출발 물질은 모두 반응하였으며, 얻어진 실리콘 수지 b는 100 몰%의 단위 A3으로 이루어지며, 또한 100%의 페닐기를 갖는다.
[실리콘 수지 c]
페닐트라이메톡시실란 206 g(50 몰%) 및 다이메틸다이메톡시실란 126 g(50 몰%)을 플라스크에 넣고, 이것에 20% 수성 HCl 용액 1.2 g 및 물 40 g을 함유하는 혼합물을 적가하였다. 적가를 마친 후, 혼합물을 1 시간동안 환류하였다. 이어서, 얻어진 용액을 실온(25℃)으로 냉각한 후, 그 용액을 탄산수소나트륨으로 중화시켰다. 얻어진 오르가노실록산 용액을 여과하여 불순물을 제거한 후, 저비점 물질을 회전식 증발기를 사용하여 감압하에 증류시킴으로써 액체 실리콘 수지 c를 얻었다. 얻어진 실리콘 수지 c는 OH 기 단위로 계산하여 9 중량%의 하이드록실기와 알콕시기를 함유하였다. 얻어진 실리콘 수지 c는 50 몰%의 단위 A2와 50 몰%의 단위 A3으로 이루어지며, 또한 33%의 페닐기와 67%의 메틸기를 갖는다.
[실리콘 수지 d]
메틸트라이클로로실란 182.5 g(90 몰%), 다이메틸다이클로로실란 17.5 g(10 몰%) 및 톨루엔 215 g을 함유하는 혼합물을, 미리 플라스크에 담아 둔 물 550 g, 메탄올 150 g 및 톨루엔 150 g을 함유하는 혼합 용매에 격렬히 교반하면서 5 분간 적가하였다. 플라스크 내 온도를 75 ℃로 올리고, 10분 더 교반하였다. 이 용액을 방치하고 실온(25℃)으로 냉각하였다. 그 후, 분리된 수성층을 제거하고, 이어서 물을 가하고, 그 혼합물을 교반한 후 방치하였다. 톨루엔 층이 중성이 될 때까지 수성 층 제거를 위해 물로 세척하였다. 남은 유기 층을 30 분간 환류하고, 물 및 톨루엔 일부를 증류시켰다. 얻어진 오르가노실록산의 톨루엔 용액을 여과하여 불순물을 제거한 후, 남은 톨루엔을 회전식 증발기를 사용하여 감압하에 증류시킴으로써 고체 실리콘 수지 d를 얻었다. 얻어진 실리콘 수지 d는 6 중량%의 OH 기를 함유하였다. 사용된 클로로실란 출발 물질은 모두 반응하였으며, 얻어진 실리콘 수지 d는 10 몰%의 단위 A2와 90 몰%의 단위 A3으로 이루어지며, 또한 100%의 메틸기를 갖는다.
[경화 촉진제]
테트라-n-부틸포스포늄-o,o-다이에틸포스포로다이티오에이트
[개질제]
프로필렌 글리콜
[열화 방지제]
9,10-다이하이드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드
[실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3]
다음 표 1과 표 2에 표시된 성분들을 표에 표시된 비율로 혼합하였으며, 에 폭시 수지 조성물을 하기 기술한 방법들 중 어느 하나에 따라 제조하였다.
[액체 주조법: 실시예 4 및 6, 및 비교예 3]
액체 에폭시 수지를 80 내지 100 ℃에서 가열 및 용융하고, 그 에폭시 수지를 실리콘 수지와 30 내지 60 분간 용융 혼합한 후, 얻어진 혼합물을 실온으로 냉각함으로써 액체 A를 제조하였다.
한편, 산 무수물 경화제를 다양한 첨가제와 70 내지 100 ℃에서 혼합하고, 이것에 경화 촉진제를 50 내지 70 ℃에서 첨가함으로써 액체 B를 제조하였다. 이어서, 주조법으로 표본을 만들기 직전에 액체 A와 액체 B를 실온에서 혼합하였다.
[이송 성형법: 실시예 1 내지 3, 5, 7 및 8, 그리고 비교예 1 및 2]
먼저, 에폭시 수지 및 산 무수물 경화제를 융점 이상의 온도(예컨대, 120 ℃)에서 가열 및 혼합하였으며, 얻어진 혼합물을 실리콘 수지와 100 내지 120 ℃에서 용융 혼합한 후, 경화 촉진제 및 기타 첨가제를 첨가하였다. 이어서, 얻어진 혼합물을 상온(40 내지 50 ℃)에서 숙성시켜서 B단계 상태의 에폭시 수지 조성물을 얻었다. 이 에폭시 수지 조성물을 적당히 분쇄하고 정제화하여 에폭시 수지 조성물 정제를 생성하였다.
Figure 112006014840906-PAT00005
Figure 112006014840906-PAT00006
이렇게 해서 얻은 에폭시 수지 조성물을 사용하여, 경화 생성물의 단면도를 관찰하였으며, 유리 전이 온도, 선팽창 계수, 광투과성, 굴곡률, 굴곡강도 및 경도를 각각 측정하였고, 다음 방법에 따라 평가하였다. 그 결과를 다음 표 3 내지 표 5에 수록하였다.
[경화 생성물의 단면도 관찰]
에폭시 수지 조성물을 사용하여, 다음과 같은 방법으로 표본을 만들었다. 액체 주조법에서는, 액체 A와 액체 B를 실온에서 혼합하고, 주조 전, 그 혼합물을 감압 장치를 사용하여 탈기시켰다. 이어서, 혼합물을 주형에 채우고, 120 ℃에서 1시간, 그리고 150 ℃에서 3 시간의 경화 조건하에서 표본을 만들었다. 한편, 이송 성형법에서는, 에폭시 수지 조성물의 정제 생성물을 사용하여 이송 성형법으로 표본을 만들었다(경화 조건: 150 ℃에서 4분, 그리고 150 ℃에서 5 시간).
이렇게 하여 생성된 표본을 절삭하고 이온 연마하여(6 kV로 6 시간) 단면을 얻었다. 단면을 미리 배열한 시료 홀더에 고정시키고, Pt-Pd 스퍼터링처리하여, 주사 전자 현미경(히다찌 리미티드(Hitachi, Ltd.) 제품, S-4700 FE-SEM)(가속 전압: 3 kV, 배율 10 k 내지 100 k)으로 관찰하였다. 도 1은 실시예 3의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 형성된 경화 생성물의 단면도를 나타내는 주사 전자 현미경 사진(배율 100 k)이다. 도 2는 실시예 6의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 형성된 경화 생성물의 단면도를 나타내는 주사 전자 현미경 사진(배율 100 k)이다. 도 3은 비교예 2의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 형성된 경화 생성물의 단면도를 나타내는 주사 전자 현미경 사진(배율 10 k)이다. 그 결과, 실리콘 수지 입자가 균일하게 나노 크기 단위(실리콘 수지 입자 크기는 1 내지 100 nm 범위임)로 계내에 분산되어 있는 상태는 "나노 분산"으로 표시하였으며; 실리콘 수지가 사용되지 않은 상태는 "-"으로 표시하였고; 에폭시 수지와 실리콘 수지의 혼화성이 불량하고, 입자들이 나노 크기 단위(1 내지 100 nm)로 계내에 분산되어 있지 않은 상태는 "비혼화"로 표시하였다.
[유리 전이 온도, 선팽창 계수]
전술한 바와 같이 각각의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 표본(20 mm x 5 mm x 두께 5 mm)을 만들었다. 그 표본(경화 생성물)을 사용하여, 열분석기(TMA, 시마쯔 코포레이션(Shimadzu Corporation) 제품, TMA-50)로 분당 2 ℃의 온도 상승률로 유리 전이 온도를 측정하였다. 선팽창 계수에 대해서는, 유리 전이 온도보다 낮은 온도 범위에서 전술한 TMA 측정법으로부터 선팽창 계수를 계산하였다.
[광투과성]
각각의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 전술한 바와 같이 표본(두께 1 mm)을 만들었으며, 유체 파라핀 중에 경화 생성물을 함침하여 광투과성을 측정하였다. 450 nm 파장에서의 광투과성은 시마쯔 코포레이션에서 제조한 분광분석계 UV3101을 사용하여 실온(25℃)에서 측정하였다.
[굴곡률, 굴곡 강도]
각각의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 전술한 바와 같이 표본(100 mm x 10 mm x 두께 5 mm)을 만들었으며, 이 표본(경화 생성물)을 사용하여 오토그래프(시마쯔 코포레이션 제품, AG500C)로 주위온도(25℃)에서 5 mm/분의 헤드 속도하에 굴곡률 및 굴곡 강도를 측정하였다.
[경도]
각각의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 전술한 바와 같이 표본(두께 1 mm)을 만들었으며, 쇼어 D 경도계(우에쉬마 세이샤큐쇼 컴패니 리미티드(Ueshima Seisakusho Co., Ltd.) 제품)를 사용하여 실온(25℃)에서 그 표본의 경도를 측정하였다.
Figure 112006014840906-PAT00007
Figure 112006014840906-PAT00008
Figure 112006014840906-PAT00009
전술한 결과로부터, 실시예의 경화 생성물의 단면은 입자 크기가 1 내지 100 nm인 실리콘 수지가 균일하게 나노 분산되어 있음을 확인하였다. 또한, 경화 생성물은 높은 광투과성, 선팽창 계수의 증가 억제로 인한 낮은 굴곡률 및 우수한 저 변형력 특성을 갖는다는 것을 알았다. 대조적으로, 비교예 1의 생성물은 높은 굴곡률 및 높은 유리 전이 온도를 보였다. 비교예 2 및 3의 생성물에서는, 경화 생성물의 단면을 관찰한 결과, 실시예와 달리, 실리콘 수지가 혼화하지 않으며, 응집되어 비혼화 계를 형성하였으므로, 광투과성이 낮았다. 또한, 굴곡률 감소가 확실하지 않았으며, 굴곡 강도의 감소와 선팽창 계수의 변화가 모두 컸다.
본 발명은 상세히, 그리고 특정 구체예를 참고로 기술하였으나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 이것의 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 당업자라면 인식할 것이다.
본 출원은 2005년 3월 1일자로 출원된 일본 특허 출원 제 2005-56027 호에 기초한 것으로서, 그 내용은 본 명세서에서 참고로 인용한다.
본 발명에 의해, 내부 변형력이 적고, 광투과율이 우수한 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물, 그 제조 방법 및 그 경화 생성물을 사용하는 높은 신뢰성의 광반도체 장치가 제공된다.

Claims (4)

  1. (A) 에폭시 수지,
    (B) 산 무수물 경화제,
    (C) 상기 성분 (A) 에폭시 수지와 용융-혼합될 수 있는 실리콘 수지, 및
    (D) 경화 촉진제
    를 포함하되, 입자 크기가 1 내지 100 nm 인 상기 성분 (C) 실리콘 수지의 입자들이 경화 생성물 중에 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물.
  2. (A) 에폭시 수지 및 (C) 상기 성분 (A) 에폭시 수지와 용융-혼합될 수 있는 실리콘 수지를 용융-혼합함으로써 에폭시 수지-실리콘 수지 용액을 제조하는 단계;
    (B) 산 무수물 경화제, (D) 경화 촉진제 및 기타 블렌드 성분들을 혼합함으로써 형성된 경화제 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 에폭시 수지-실리콘 수지 용액과 상기 경화제 용액을 혼합하고, 그 혼합 용액을 주형에 충전하여, 그 혼합 용액을 경화시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물을 제조하는 방법.
  3. (A) 에폭시 수지 및 (B) 산 무수물 경화제를 가열 및 혼합하고, 이것에 (C) 상기 성분 (A) 에폭시 수지와 용융-혼합될 수 있는 실리콘 수지, (D) 경화 촉진제 및 기타 블렌드 성분들을 첨가하고 혼합함으로써 에폭시 수지 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 에폭시 수지 조성물을 반 경화 상태로 제공하고, 그 반 경화 상태의 에폭시 수지 조성물을 소정의 주형에 넣고, 그 에폭시 수지 조성물을 경화시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광반도체 소자 봉입용 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물을 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 따른 에폭시 수지 조성물의 경화 생성물을 포함하는 봉입용 수지 층에 의해 광반도체 소자가 봉입된 것을 특징으로 하는 광반도체 장치.
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