TW201307471A - 光學半導體裝置用環氧樹脂組合物及使用其之光學半導體裝置 - Google Patents

光學半導體裝置用環氧樹脂組合物及使用其之光學半導體裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201307471A
TW201307471A TW101118600A TW101118600A TW201307471A TW 201307471 A TW201307471 A TW 201307471A TW 101118600 A TW101118600 A TW 101118600A TW 101118600 A TW101118600 A TW 101118600A TW 201307471 A TW201307471 A TW 201307471A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical semiconductor
epoxy resin
unit
mol
semiconductor device
Prior art date
Application number
TW101118600A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI548691B (zh
Inventor
Takahiro Uchida
Hiroshi Noro
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Publication of TW201307471A publication Critical patent/TW201307471A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI548691B publication Critical patent/TWI548691B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/42—Polycarboxylic acids; Anhydrides, halides or low molecular weight esters thereof
    • C08G59/4215—Polycarboxylic acids; Anhydrides, halides or low molecular weight esters thereof cycloaliphatic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/32—Epoxy compounds containing three or more epoxy groups
    • C08G59/3236—Heterocylic compounds
    • C08G59/3245—Heterocylic compounds containing only nitrogen as a heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • C08G59/688—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used containing phosphorus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H01L23/296—Organo-silicon compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本發明係關於一種光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，包括以下成份(A)至成份(E)：(A)環氧樹脂；(B)酸酐固化劑；(C)固化促進劑；(D)特定聚矽氧樹脂；及(E)特定醇化合物。

Description

光學半導體裝置用環氧樹脂組合物及使用其之光學半導體裝置
本發明係關於一種透光性極佳且針對短波長(例如350 nm至500 nm)亦具耐光性之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，及使用其之光學半導體裝置。
作為欲在諸如發光二極體(LED)之光學半導體元件之囊封中使用的囊封用樹脂組合物，需要組合物之固化材料具有透明性。一般而言，使用諸如雙酚A環氧樹脂或脂環環氧樹脂之環氧樹脂及酸酐作為固化劑獲得之環氧樹脂組合物已得到廣泛使用。
在使用環氧樹脂組合物作為光學半導體元件之囊封材料的情況下，在縮短發射波長(例如350 nm至500 nm)時，由該囊封獲得之光學半導體裝置中尚未獲得充足耐光性。
由於此等原因，為達成耐光性之改良，已提出使用特定聚矽氧樹脂之用於光學半導體元件囊封之環氧樹脂組合物(參見專利文獻1)。
專利文獻1：JP-A-2006-274249
然而，使用特定聚矽氧樹脂之環氧樹脂組合物雖然可在通常環境大氣下達成某種程度之耐光性改良，但在諸如濕潤條件之惡劣條件下觀察到耐光性降低。因此，強烈要求即使在較惡劣條件下也能賦予極佳耐光性。
已考慮到該等情況而設計本發明，且其目標為提供一種 勿庸置言具有優良透光性且耐光性亦極佳之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，及一種使用其之光學半導體裝置。
亦即，本發明係關於以下項目(1)至項目(5)。
(1)一種光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，包括以下成份(A)至成份(E)：(A)環氧樹脂；(B)酸酐固化劑；(C)固化促進劑；(D)聚矽氧樹脂，其中構成聚矽氧樹脂之矽氧烷單元係由以下通式(1)表示，聚矽氧樹脂在其一個分子中具有至少一個羥基或烷氧基鍵聯至矽原子，且在鍵聯至矽原子之單價烴基(R)之中，其10 mol%或大於10 mol%為經取代或未經取代之芳族烴基；Rm(OR1)nSiO(4-m-n)/2………(1)其中R為經取代或未經取代之具有1至18個碳原子之飽和單價烴基或芳族烴基且可彼此相同或不同；R1為氫原子或具有1至6個碳原子之烷基且可彼此相同或不同；且m及n各為0至3之整數；及(E)醇化合物，由以下通式(2)表示： 其中X為單鍵或具有1至22個碳原子之二價烴基。
(2)如項目(1)之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，其 中構成聚矽氧樹脂之矽氧烷單元為由以下通式(d1)至通式(d4)表示之單元D1至單元D4，且單元D1至單元D4之構成比例按以下比例(α)至比例(δ)設定：單元D1：(R)3SiO1/2………(d1)；單元D2：(R)2(OR1)nSiO(2-n)/2………(d2)其中n為0或1；單元D3：(R)(OR1)nSiO(3-n)/2………(d3)其中n為0、1或2；及單元D4：(OR1)nSiO(4-n)/2………(d4)其中n為0或1至3之整數；其中R為經取代或未經取代之具有1至18個碳原子之飽和單價烴基或芳族烴基且可彼此相同或不同，且R1為氫原子或具有1至6個碳原子之烷基且可彼此相同或不同；(α)單元D1占0 mol%至30 mol%；(β)單元D2占0 mol%至80 mol%；(γ)單元D3占20 mol%至100 mol%；及(δ)單元D4占0 mol%至30 mol%。
(3)如項目(1)或項目(2)之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，其中作為成份(E)之醇化合物為至少一種選自由以下組成之群的化合物：新戊二醇、1,3-丙二醇、二異丁基丙二醇、2-丙基-1,3-丙二醇及2-(4-乙基環己基)丙-1,2-二醇。
(4)一種光學半導體裝置，藉由用如項目(1)至項目(3)中任一項之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物囊封光學半 導體元件而獲得。
(5)一種光學半導體裝置，其包括：用於光學半導體裝置之導線架，具有光學半導體元件安裝區域且具有環繞至少一部分該區域之反射體；及安裝於導線架中之預定位置上的光學半導體元件，其中反射體係由如項目(1)至項目(3)中任一項之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物形成。
本發明者已努力進行研究，以便獲得即使在較惡劣條件下(例如在諸如濕潤大氣下之環境條件下)耐光性亦極佳，同時透光性不會降低之環氧樹脂組合物。因此，本發明者已發現使用特定聚矽氧樹脂可產生極佳耐光性及其類似性質。此外，本發明者已發現，當由以上通式(2)表示之醇化合物與特定聚矽氧樹脂一起使用時，二者在系統中存在互相溶解之作用，且所得固化材料的耐光性損耗很小，同時透光性沒有降低。因此，本發明者已發現所要目標得以實現且因此本發明已達成。
如上所示，本發明提供一種光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，其含有醇化合物[成份(E)]以及環氧樹脂[成份(A)]、酸酐固化劑[成份(B)]、固化促進劑[成份(C)]及特定聚矽氧樹脂[成份(D)]。因此，藉由使用作為改質劑之醇化合物[成份(E)]以及特定聚矽氧樹脂[成份(D)]獲得極佳耐光性。因此，在光學半導體領域中使用以上環氧樹脂組合物使光學半導體裝置具有極佳可靠性，且因此可充分展示該等光學半導體裝置之功能。
另外，當以上聚矽氧樹脂[成份(D)]之矽氧烷單元係由特定結構式(d1)至結構式(d4)表示且單元之構成比例分別設定在規定範圍內時，可使所得固化材料具有極佳的低應力性質。
此外，當聚矽氧樹脂[成份(D)]之單價烴基(R)為甲基或苯基時，其與環氧樹脂[成份(A)]之相容性得以改良。
此外，當醇化合物[成份(E)]為特定化合物時，獲得進一步抑制耐光性損耗之效果。
本發明之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物(下文中亦稱為「環氧樹脂組合物」)係使用環氧樹脂[成份(A)]、酸酐固化劑[成份(B)]、固化促進劑[成份(C)]、特定聚矽氧樹脂[成份(D)]及特定醇化合物[成份(E)]獲得，且通常以液體或粉末形式或以藉由將粉末製錠而獲得之錠劑形式供應。
環氧樹脂[組分(A)]之實例包括：雙酚A環氧樹脂；雙酚F環氧樹脂；酚醛清漆環氧樹脂，諸如苯酚-酚醛清漆環氧樹脂及甲酚-酚醛清漆環氧樹脂；脂環環氧樹脂；氮環環氧樹脂，諸如異氰尿酸三縮水甘油酯(異氰脲酸1,3,5-三縮水甘油酯)及乙內醯脲環氧樹脂；氫化雙酚A環氧樹脂；脂族環氧樹脂；縮水甘油醚環氧樹脂；雙酚S環氧樹脂；聯苯環氧樹脂，其主要使固化樹脂具有低吸水性；雙環環氧樹脂；及萘環氧樹脂。該等環氧樹脂可單獨使用或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。在該等環氧樹脂中，由極佳透明性及耐褪色性之觀點來看，較佳單獨或以組合形式 使用由以下結構式(a1)表示之脂環環氧樹脂及異氰尿酸三縮水甘油酯。此外，由與特定聚矽氧樹脂[成份(D)]之相容性(隨後將提及)及耐光性的觀點來看，尤其較佳使用異氰尿酸三縮水甘油酯。
環氧樹脂[成份(A)]在常溫下可為固體或液體。一般而言，較佳使用環氧當量為90至1,000之環氧樹脂。在固體環氧樹脂之情況下，較佳使用軟化點為160℃或低於160℃之環氧樹脂。原因如下。環氧當量過低可導致環氧樹脂組合物產生脆性固化材料。當環氧樹脂之環氧當量過高時，環氧樹脂組合物趨向於使固化材料之玻璃轉移溫度(Tg)降低。
酸酐固化劑[成份(B)]之實例包括鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、偏苯三甲酸酐、苯均四酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基耐地酸酐(methylnadic anhydride)、耐地酸酐、戊二酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐及甲基四氫鄰苯二甲酸酐。該等酸酐固化劑可單獨使用或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。在該等酸酐固化劑中，較佳使用鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐及甲基六氫鄰苯二甲酸酐。此外，分子量為 約140至200之酸酐固化劑較佳，且亦較佳使用無色或淺黃色酸酐固化劑。
設定環氧樹脂[成份(A)]與酸酐固化劑[成份(B)]之比例，以使得相對於環氧樹脂[成份(A)]中所含之每一當量環氧基，酸酐固化劑[成份(B)]中能夠與環氧基反應之活性基(酸酐基或羥基)的量較佳為0.5當量至1.5當量，更佳為0.7當量至1.2當量。原因如下。在活性基團之量過小之情況下，環氧樹脂組合物之固化速率趨向於降低且使得固化材料之玻璃轉移溫度(Tg)降低。在活性基團之量過大之情況下，防潮性趨向於降低。
此外，作為固化劑成份，視其目的及用途而定，除以上酸酐固化劑[成份(B)]以外亦可單獨或以兩種或兩種以上之組合形式使用其他環氧樹脂用固化劑，例如苯酚固化劑、胺類固化劑、藉由以上酸酐固化劑與醇之部分酯化獲得之固化劑及羧酸固化劑，諸如六氫鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸及甲基六氫鄰苯二甲酸。舉例而言，在以組合形式使用羧酸固化劑之情況下，固化速率可加快且因此生產力可提高。即使在使用該等固化劑之情況下，其比例亦可根據使用酸酐固化劑[成份(B)]情況下之比例(當量比)來確定。
固化促進劑[組分(C)]之實例包括：三級胺，諸如1,8-二氮二環[5.4.0]十一烯-7、三伸乙二胺及三-2,4,6-二甲基胺甲酚；咪唑，諸如2-乙基-4-甲基咪唑及2-甲基咪唑；磷化合物，諸如三苯膦、四苯基硼四苯基鏻、四正丁基-o,o-二乙基二硫代磷酸鏻及甲基三丁基二甲基磷酸鏻；四級銨 鹽；有機金屬鹽及其衍生物。該等固化促進劑可單獨使用或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。在該等固化促進劑中，較佳使用三級胺、咪唑及磷化合物。在該等固化促進劑中，由獲得顯色程度低且透明及硬質之固化材料的觀點來看，尤其較佳使用磷化合物。
固化促進劑含量較佳應設定成以100重量份以上環氧樹脂[成份(A)]計0.01重量份至8.0重量份。其含量更佳為0.1重量份至3.0重量份。原因如下。當固化促進劑含量過低時，存在未獲得充足固化促進作用之情況。當含量過高時，獲得之固化材料趨向於褪色。
以上特定聚矽氧樹脂[成份(D)]通常稱為聚有機矽氧烷且為具有用矽氧烷鍵交聯之結構的聚合物。特定聚矽氧樹脂[成份(D)]具有以下特性特徵：構成聚矽氧樹脂之矽氧烷單元係由以下通式(1)表示，樹脂在其一個分子中具有至少一個羥基或烷氧基鍵聯至矽原子，且在鍵聯至矽原子之單價烴基(R)中，其10 mol%或大於10 mol%為經取代或未經取代之芳族烴基。
Rm(OR1)nSiO(4-m-n)/2………(1)其中R為經取代或未經取代之具有1至18個碳原子之飽和單價烴基或芳族烴基且可彼此相同或不同；R1為氫原子或具有1至6個碳原子之烷基且可彼此相同或不同；且m及n各為0至3之整數。
在上式(1)中，在經取代或未經取代之具有1至18個碳原 子之飽和單價烴基及芳族烴基中，未經取代之飽和單價烴基之特定實例包括直鏈或分支鏈烷基，諸如甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、戊基、異戊基、己基、異己基、庚基、異庚基、辛基、異辛基、壬基及癸基，及環烷基，諸如環戊基、環己基、環辛基、二環戊基及十氫萘基；且芳族烴基之實例包括芳基，諸如苯基、萘基、四氫萘基、甲苯基及乙苯基，及芳烷基，諸如苄基、苯乙基、苯丙基及甲苄基。
另一方面，在以上式(1)之R中，經取代之飽和單價烴基尤其包括烴基中之部分或全部氫原子由鹵素原子、氰基、胺基、環氧基及其類似物置換之飽和單價烴基，且其特定實例包括經取代烴基，諸如氯甲基、2-溴乙基、3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基、氯苯基、二溴苯基、二氟苯基、β-氰基乙基、γ-氰基丙基及β-氰基丙基。
作為以上特定聚矽氧樹脂[成份(D)]，由與環氧樹脂之親和力及所得環氧樹脂組合物之性質的觀點來看，上式(1)中之R較佳為烷基或芳基。在烷基之情況下，更佳為例如具有1至3個碳原子之烷基的烷基，且尤其較佳為甲基。此外，芳基尤其較佳為苯基。在同一矽氧烷單元中或多個矽氧烷單元中，選作以上式(1)中之R的該等基團可相同或不同。
在以上特定聚矽氧樹脂[成份(D)]中，其結構中鍵聯至矽原子之單價烴基(R)的10 mol%或大於10 mol%應選自芳族烴基。原因如下。當芳族烴基含量小於10 mol%時，與環 氧樹脂之親和力不足，以致在聚矽氧樹脂溶解及分散於環氧樹脂中之情況下所得組合物變得不透明，且在所得樹脂組合物之固化材料之耐光性損耗及物理性質方面亦未獲得足夠效果。該芳族烴基之含量更佳為30 mol%或大於30 mol%，尤佳為40 mol%或大於40 mol%。在此方面，芳族烴基含量之上限為100 mol%。
此外，以上式(1)中之(OR1)為羥基或烷氧基，且在(OR1)為烷氧基之情況下，R1尤其為關於上述R所例示之烷基中具有1至6個碳原子之烷基。R1之更特定實例包括甲基、乙基及異丙基。在同一矽氧烷單元中或在多個矽氧烷單元中，該等基團可相同或不同。
此外，以上特定聚矽氧樹脂[成份(D)]在其一個分子中應具有至少一個羥基或烷氧基鍵聯至矽原子，亦即在構成聚矽氧樹脂之矽氧烷單元中之至少一者中應具有式(1)之(OR1)基。原因如下。在樹脂不具有羥基或烷氧基之情況下，與環氧樹脂之親和力變得不足。另外，就由所得樹脂組合物形成之固化材料的物理性質而言，並未獲得令人滿意的結果，認為其原因為羥基或烷氧基在環氧樹脂之固化反應期間以某種方式起作用，雖然機制尚不清楚。在以上特定聚矽氧樹脂[成份(D)]中，鍵聯至矽原子之羥基或烷氧基的量係設定在就OH基而言較佳0.1重量%至15重量%、更佳1重量%至10重量%之範圍。原因如下。當羥基或烷氧基之量在以上範圍以外時，與環氧樹脂[成份(A)]之親和力變差，且尤其在量超過15重量%時，可能發生自脫水反應或 脫醇反應。
在以上式(1)中，重複次數m及n各為0至3之整數。在每一矽氧烷單元中，以上重複次數m及n之可能數字不同。作為對構成特定聚矽氧樹脂之矽氧烷單元的進一步詳細說明，可提及由以下通式(d1)至通式(d4)表示之單元D1至單元D4。
單元D1：(R)3SiO1/2………(d1)；單元D2：(R)2(OR1)nSiO(2-n)/2………(d2)其中n為0或1；單元D3：(R)(OR1)nSiO(3-n)/2………(d3)其中n為0、1或2；單元D4：(OR1)nSiO(4-n)/2………(d4)其中n為0或1至3之整數；其中R為經取代或未經取代之具有1至18個碳原子之飽和單價烴基或芳族烴基且可彼此相同或不同；且R1為氫原子或具有1至6個碳原子之烷基且可彼此相同或不同。
亦即，在以上式(1)之m中，m=3之情況對應於由式(d1)表示之單元D1，m=2之情況對應於由式(d2)表示之單元D2，m=1之情況對應於由式(d3)表示之單元D3，且m=0之情況對應於由式(d4)表示之單元D4。其中，由式(d1)表示之單元D1為單獨一個矽氧烷單元且為構成端基之結構單元，由式(d2)表示之單元D2在n為0之情況下具有兩個矽氧烷鍵且為構成直鏈矽氧烷鍵之結構單元，且在由式(d3)表示之單元D3中之n為0或由式(d4)表示之單元D4中之n為0或 1的情況下，兩單元皆具有三個或四個矽氧烷鍵且為構成分支結構或交聯結構之結構單元。
此外，在以上特定聚矽氧樹脂[成份(C)]中，單元D1至單元D4之比例較佳設定在以下比例(α)至比例(δ)。
(α)單元D1占0 mol%至30 mol%；(β)單元D2占0 mol%至80 mol%；(γ)單元D3占20 mol%至100 mol%；且(δ)單元D4占0 mol%至30 mol%。
更佳地，單元D1及單元D4占0 mol%，單元D2占0 mol%至70 mol%且單元D3占30 mol%至100 mol%。原因如下。藉由將單元D1至單元D4之比例設定在以上範圍，獲得可賦予(維持)固化材料適當硬度及彈性模數之效果，以致該設定為進一步較佳的。
在以上特定聚矽氧樹脂[成份(D)]中，以上個別結構單元相互或依次鍵聯且矽氧烷單元之聚合度較佳在6至10,000範圍內。特定聚矽氧樹脂[成份(D)]之形式視聚合度及交聯度而改變且可為液體形式或固體形式。
特定聚矽氧樹脂[成份(D)]可藉由已知方法製造。舉例而言，樹脂係藉由有機矽烷及有機矽氧烷中之至少一者在溶劑諸如甲苯存在下之水解反應而獲得。特定言之，一般使用水解及縮合有機氯矽烷或有機烷氧矽烷之方法。此處，有機基團為與以上式(1)中之R對應之基團，諸如烷基或芳基。由以上式(d1)至式(d4)表示之單元D1至單元D4分別與將用作原料之矽烷的結構相關聯。舉例而言，在氯矽烷之 情況下，當使用三有機氯矽烷時獲得由式(d1)表示之單元D1，當使用二有機二氯矽烷時獲得由式(d2)表示之單元D2，當使用有機氯矽烷時獲得由式(d3)表示之單元D3，且當使用四氯矽烷時獲得由式(d4)表示之單元D4。此外，在式(1)、式(d2)至式(d4)中，以(OR1)形式顯示之矽原子取代基為水解時未縮合之殘餘基團。
特定聚矽氧樹脂[成份(D)]之含量較佳設定在以整個環氧樹脂組合物計10重量%至60重量%之範圍。尤其較佳為20重量%至40重量%之範圍。原因如下。當含量小於10重量%時，耐熱性及耐光性趨向於降低。當含量超過60重量%時，樹脂組合物之所得固化材料本身的脆性趨向於很高。
以上特定醇化合物[成份(E)]充當環氧樹脂組合物之改質劑且為一個分子中具有兩個普通羥基之醇化合物，其由以下通式(2)表示。
其中X為單鍵或具有1至22個碳原子之二價烴基。
以上式(2)中，X為如上所述之單鍵或具有1至22個碳原子之二價烴基，但較佳為單鍵或由以下結構式(x)表示之二價烴基。在此方面，單鍵意謂在式(2)中X中不存在二價烴基且側接X之左側與右側碳原子為直接鍵聯的。
其中R5及R6各為氫原子或具有1至11個碳原子之烷基，且可彼此相同或不同；且重複次數n為1至3之整數。
在式(2)中之X由單鍵或結構式(x)表示之情況下，由以上式(2)表示之醇化合物[成份(E)]的特定實例包括乙二醇、新戊二醇、1,3-丙二醇、二異丁基丙二醇、2-丙基-1,3-丙二醇及2-(4-乙基環己基)丙-1,2-二醇。該等醇化合物可單獨使用或以其兩種或兩種以上之組合形式使用。在該等醇化合物中，由進一步提高耐光性之觀點來看，更佳使用新戊二醇、1,3-丙二醇、二異丁基丙二醇、2-丙基-1,3-丙二醇及2-(4-乙基環己基)丙-1,2-二醇。
應較佳設定醇化合物[成份(E)]之含量以使得以環氧樹脂組合物中含有之酸酐固化劑[成份(B)]之莫耳數計，該含量為2 mol%至30 mol%，且該含量更佳為5 mol%至25 mol%。亦即，當醇化合物[成份(E)]含量過低時，難以獲得充足之提高耐光性之效果。另一方面，當含量過高時，固化材料之玻璃轉移溫度(Tg)趨向於降低且耐光性趨向於降低。
除上述成份(A)至(E)以外，可根據需要適當地將各種添加劑(諸如抗氧化劑、除成份(E)以外之改質劑、各種矽烷偶合劑、消泡劑、調平劑、脫模劑、染料及顏料)併入本發明之環氧樹脂組合物。另一方面，在使用本發明之環氧樹脂組合物作為反射體形成材料之情況下，可適當地併入白色顏料，諸如氧化鈦。此外，在本發明之光學半導體裝置為發射具有紫外至藍光波長之光的發光裝置的情況 下，可藉由在主體內分散磷光體作為波長轉換劑或在發光元件附近安置磷光體來形成白光發射裝置。
抗氧化劑之實例包括諸如苯酚化合物、胺化合物、有機硫化合物及膦化合物之抗氧化劑。
改質劑之實例包括除先前提及之特定醇化合物[成份(E)]以外之各種改質劑。
矽烷偶合劑之實例包括諸如矽烷及鈦酸鹽之各種矽烷偶合劑。
消泡劑之實例包括諸如聚矽氧之消泡劑。
本發明之環氧樹脂組合物可如下製造，藉此以液體形式、粉末形式或藉由將粉末製錠獲得之錠劑形式而獲得。亦即，為獲得液體環氧樹脂組合物，例如可藉由將以上成份(A)至成份(E)及根據需要適當併入之各種添加劑併入而獲得組合物。此外，為獲得呈粉末形式或藉由將粉末製錠獲得之錠劑形式之組合物，例如可藉由以下步驟獲得組合物：將以上成份(A)至成份(E)及根據需要適當併入之各種添加劑併入及預混合，接著用捏合機捏合及熔態混合，且在冷卻至室溫後藉由已知方法經老化步驟粉碎所得混合物，且根據需要進一步將混合物製錠。
<用於光學半導體囊封>
將因此獲得之本發明之環氧樹脂組合物用於諸如LED及電荷耦合裝置(CCD)之光學半導體元件之囊封。亦即，使用本發明之環氧樹脂組合物囊封光學半導體元件未受特定限制，且可藉由諸如常用轉注成型及澆鑄之已知成型法來 進行。在本發明之環氧樹脂組合物為液體形式之情況下，可以所謂的兩組份型使用組合物，其中至少環氧樹脂成份與酸酐固化劑成份係分別儲存且兩者在臨近使用時方才混合。此外，在本發明之環氧樹脂組合物為經過預定老化步驟後之粉末形式或錠劑的情況下，以上個別混合成份在其熔態混合時可轉化為B階段(半固化)形式且使用時可在加熱下熔化。
可藉由用本發明之環氧樹脂組合物囊封光學半導體元件來賦予所得半導體裝置防潮性，且因此可抑制裝置之亮度損耗。因此，在使用本發明之環氧樹脂組合物囊封光學半導體元件之情況下，光學半導體裝置之可靠性及在濕潤環境下抑制亮度損耗之效果極佳，以致其功能可完全展現。
藉由在發射元件附近提供磷光體用於光轉換或將磷光體本身分散於包括本發明之環氧樹脂組合物之囊封樹脂內部，使用本發明之環氧樹脂組合物獲得之光學半導體裝置可作為白光發射裝置使用短波長(例如350 nm至500 nm)光源發射白光。
<用於反射體形成>
另一方面，本發明之環氧樹脂組合物可用於反射體形成之用途。亦即，將金屬導線架安置在轉注成型機之鑄模內，且藉由轉注成型使用本發明之環氧樹脂組合物形成反射體。所形成之反射體環繞欲安裝光學半導體元件之區域。因此，製得用於光學半導體裝置之金屬導線架。隨後，在位於金屬導線架上及反射體內部之光學半導體元件 安裝區域上安裝光學半導體元件，且根據需要進行線結合。因此，製得光學半導體裝置，該裝置為裝備有金屬導線架且金屬導線架上安裝有光學半導體元件之單元，其中環繞光學半導體元件形成有反射體。在光學半導體裝置中，通常使用聚矽氧樹脂或其類似物囊封位於反射體內部且包括光學半導體元件之區域。
實例
以下將描述實例以及比較實例。然而，本發明不應視為限於此等實例。
首先，在製造環氧樹脂組合物之前，製備如下所示之成份。
[環氧樹脂]
異氰尿酸三縮水甘油酯(環氧當量：100)
[酸酐固化劑]
4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐(b1)與六氫鄰苯二甲酸酐(b2)之混合物[酸酐當量：168，b1與b2之混合重量比(b1：b2)=7：3]
[固化促進劑]
磷酸甲基三丁基鏻二甲酯，由以下結構式(c)表示：
[聚矽氧樹脂]
經5分鐘之時間，在劇烈攪拌下將148.2 g(66 mol%)苯基三氯矽烷、38.1 g(24 mol%)甲基三氯矽烷、13.7 g(10 mol%)二甲基二氯矽烷及215 g甲苯之混合物逐滴添加至預先在燒瓶中製備的550 g水、150 g甲醇及150 g甲苯之混合溶劑中。將燒瓶內之溫度升至75℃且繼續攪拌10分鐘而不進一步處理。使溶液靜置且冷卻至室溫(25℃)後，移除分離之水層，且隨後重複以下水洗操作：與水混合，攪拌，接著靜置並移除水層，直至甲苯層變為中性。藉由蒸餾使剩餘有機層持續回流30分鐘以移除水及一部分甲苯。將所獲得之有機矽氧烷之甲苯溶液過濾以移除雜質後，用旋轉蒸發器藉由減壓蒸餾來移除仍殘留之甲苯，藉此獲得固體聚矽氧樹脂。獲得之聚矽氧樹脂含有6重量%之OH基。所用原料氯矽烷全部反應，且獲得之聚矽氧樹脂由10 mol%之單元D2及90 mol%之單元D3組成，且含有比率分別為60%及40%之苯基及甲基。
[醇化合物e1]
2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)，由以下結構式(e1)表示：
[醇化合物e2]
1,3-丙二醇，由以下結構式(e2)表示： HO-CH2-CH2-CH2-OH………(e2)
[醇化合物e3]
2,2'-二異丁基-1,3-丙二醇，由以下結構式(e3)表示：
[醇化合物e4(用於比較實例)]
三羥甲基丙烷[1,1,1-參(羥甲基)丙烷]，由以下結構式(e4)表示：
[抗氧化劑s1]
9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物，由以下結構式(s1)表示：
[抗氧化劑s2]
肆[亞甲基(3,5-二-第三丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷，由以下結構式(s2)表示：
[實例1至實例5，比較實例1及比較實例2]
根據隨後給出之表1中所示之各配方，將表1中之成份混在一起。因此，製得所要之環氧樹脂組合物。
量測/評估因此獲得之實例及比較實例之環氧樹脂組合物之耐光性(亮度保持比率)。其結果亦在表1中顯示。
[亮度保持比率]
使用各環氧樹脂組合物，藉由灌封(120℃×1小時)將InGaN(波長405 nm)LED囊封入直徑5 mm之子彈形燈，且在150℃下進一步固化3小時，藉此製造光學半導體裝置。接著，在常溫(25℃)及不濕潤大氣下以30 mA(額定值20 mA)進行持續發光，並量測亮度且該亮度被視為100%標準。接著，在常溫(25℃)及濕潤條件(85℃×85%)下以30 mA(額定值20 mA)進行持續發光，並在歷經1,000小時之後量測亮度。因此，研究相對於以上常溫及不濕潤條件下之情況的亮度損耗保持比率(亮度量測設備：由TECHNOS Corp.製造之光學裝置自動檢查設備)。此處，用於各光學 半導體裝置之樣本數(數目n)為5個樣品且顯示其平均值。
以上結果揭示，所有實例之組合物之亮度保持比率皆較高且耐光性極佳。
相比之下，未併入醇化合物之比較實例1之組合物顯示亮度保持比率低於實例之組合物的結果。此外，比較實例2之組合物(其中使用一個分子中具有三個一級羥基之醇化合物e4)與以上類似，顯示亮度保持比率低於實例之組合物之結果。
本發明之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物適用作囊封光學半導體元件(諸如LED及CCD)之材料及形成反射體之材料，該反射體反射由安裝於導線架上之光學半導體元件發出之光。
儘管本發明已參考其特定實施例得到詳細描述，但熟習此項技術者將顯而易知，在不悖離本發明精神及範疇之情況下可進行各種變化及修改。
附帶言之，本申請案係基於2011年5月24日申請之日本專利申請案第2011-115975號，且內容以引用的方式併入本文中。
本文引用之所有參考文獻皆以全文引用的方式併入本文中。

Claims (5)

  1. 一種光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，其包含以下成份(A)至成份(E)：(A)環氧樹脂；(B)酸酐固化劑；(C)固化促進劑；(D)聚矽氧樹脂，其中構成該聚矽氧樹脂之矽氧烷單元係由以下通式(1)表示，該聚矽氧樹脂在其一個分子中具有至少一個羥基或烷氧基鍵聯至矽原子，且在鍵聯至矽原子之單價烴基(R)中，其10 mol%或大於10 mol%為經取代或未經取代之芳族烴基；Rm(OR1)nSiO(4-m-n)/2………(1)其中R為經取代或未經取代之具有1至18個碳原子之飽和單價烴基或芳族烴基且可彼此相同或不同；R1為氫原子或具有1至6個碳原子之烷基且可彼此相同或不同；且m及n各為0至3之整數；及(E)醇化合物，由以下通式(2)表示： 其中X為單鍵或具有1至22個碳原子之二價烴基。
  2. 如請求項1之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，其中構成該聚矽氧樹脂之該矽氧烷單元為由以下通式(d1)至通式(d4)表示之單元D1至單元D4，且該等單元D1至單元D4之構成比例係按以下比例(α)至比例(δ)設定： 單元D1：(R)3SiO1/2………(d1)；單元D2：(R)2(OR1)nSiO(2-n)/2………(d2)其中n為0或1；單元D3：(R)(OR1)nSiO(3-n)/2………(d3)其中n為0、1或2；及單元D4：(OR1)nSiO(4-n)/2………(d4)其中n為0或1至3之整數；其中R為經取代或未經取代之具有1至18個碳原子之飽和單價烴基或芳族烴基且可彼此相同或不同，且R1為氫原子或具有1至6個碳原子之烷基且可彼此相同或不同；(α)單元D1占0 mol%至30 mol%；(β)單元D2占0 mol%至80 mol%；(γ)單元D3占20 mol%至100 mol%；且(δ)單元D4占0 mol%至30 mol%。
  3. 如請求項1之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物，其中作為該成份(E)之該醇化合物為至少一種選自由以下組成之群的化合物：新戊二醇、1,3-丙二醇、二異丁基丙二醇、2-丙基-1,3-丙二醇及2-(4-乙基環己基)丙-1,2-二醇。
  4. 一種光學半導體裝置，藉由用如請求項1之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物囊封光學半導體元件而獲得。
  5. 一種光學半導體裝置，其包含：用於光學半導體裝置之導線架，具有光學半導體元件安裝區域且具有環繞至少一部分該區域之反射體；及安裝於該導線架中之預定位置上的光學半導體元件， 其中該反射體係由如請求項1之光學半導體裝置用環氧樹脂組合物形成。
TW101118600A 2011-05-24 2012-05-24 光學半導體裝置用環氧樹脂組合物及使用其之光學半導體裝置 TWI548691B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011115975A JP5647071B2 (ja) 2011-05-24 2011-05-24 光半導体装置用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた光半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201307471A true TW201307471A (zh) 2013-02-16
TWI548691B TWI548691B (zh) 2016-09-11

Family

ID=46149233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101118600A TWI548691B (zh) 2011-05-24 2012-05-24 光學半導體裝置用環氧樹脂組合物及使用其之光學半導體裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9056943B2 (zh)
EP (1) EP2527385B1 (zh)
JP (1) JP5647071B2 (zh)
KR (1) KR101784019B1 (zh)
CN (1) CN102796347B (zh)
TW (1) TWI548691B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016164254A (ja) * 2015-02-10 2016-09-08 株式会社ダイセル 光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物
JP6137407B2 (ja) * 2015-03-27 2017-05-31 東レ株式会社 繊維強化複合材料用２液型エポキシ樹脂組成物および繊維強化複合材料
WO2017138268A1 (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 株式会社ダイセル 半導体封止用硬化性樹脂組成物、その硬化物、及び半導体装置
JP2023026856A (ja) 2021-08-16 2023-03-01 日東電工株式会社 光半導体封止用樹脂組成物、光半導体封止用樹脂成形物、光半導体封止材および光半導体装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6632892B2 (en) * 2001-08-21 2003-10-14 General Electric Company Composition comprising silicone epoxy resin, hydroxyl compound, anhydride and curing catalyst
JP4799883B2 (ja) 2005-03-01 2011-10-26 日東電工株式会社 エポキシ樹脂組成物硬化体およびその製法ならびにそれを用いた光半導体装置
KR100830775B1 (ko) 2005-03-01 2008-05-20 닛토덴코 가부시키가이샤 광반도체 소자 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 광반도체 장치
US8785525B2 (en) * 2007-09-25 2014-07-22 Hitachi Chemical Company, Ltd. Thermosetting light-reflecting resin composition, optical semiconductor element mounting board produced therewith, method for manufacture thereof, and optical semiconductor device
KR101895831B1 (ko) 2008-01-09 2018-09-07 히타치가세이가부시끼가이샤 열경화성 수지 조성물, 에폭시 수지 성형 재료 및 다가 카르복시산 축합체
JP5353629B2 (ja) * 2008-11-14 2013-11-27 信越化学工業株式会社 熱硬化性樹脂組成物
JP5488326B2 (ja) 2009-09-01 2014-05-14 信越化学工業株式会社 光半導体装置用白色熱硬化性シリコーンエポキシ混成樹脂組成物及びその製造方法並びにプレモールドパッケージ及びｌｅｄ装置
JP5520019B2 (ja) 2009-12-01 2014-06-11 アキレス株式会社 帯電防止性シート
JP5380325B2 (ja) * 2010-02-18 2014-01-08 日東電工株式会社 光半導体素子封止用熱硬化性樹脂組成物およびその硬化体、ならびにそれを用いて得られる光半導体装置
JP5489280B2 (ja) * 2010-04-07 2014-05-14 信越化学工業株式会社 光半導体封止用エポキシ組成物

Also Published As

Publication number Publication date
CN102796347B (zh) 2015-07-15
JP5647071B2 (ja) 2014-12-24
US9056943B2 (en) 2015-06-16
EP2527385B1 (en) 2014-05-14
US20120299039A1 (en) 2012-11-29
KR20120131117A (ko) 2012-12-04
EP2527385A1 (en) 2012-11-28
KR101784019B1 (ko) 2017-10-10
JP2012241180A (ja) 2012-12-10
CN102796347A (zh) 2012-11-28
TWI548691B (zh) 2016-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI504664B (zh) 光學半導體裝置用樹脂組合物、使用其所得之光學半導體裝置導線架、及光學半導體裝置
US7674865B2 (en) Photosemiconductor encapsulant of epoxy resin, anhydride and aromatic silicone resin
JP5380325B2 (ja) 光半導体素子封止用熱硬化性樹脂組成物およびその硬化体、ならびにそれを用いて得られる光半導体装置
TWI470022B (zh) White thermosetting silicone epoxy resin composition for forming an optical semiconductor substrate, a method of manufacturing the same, and a preform package and an LED device
TWI491590B (zh) 多元羧酸組成物、硬化性樹脂組成物、硬化物及多元羧酸組成物之製造方法
CN102939313B (zh) 可固化树脂组合物及其固化物
CN102639590B (zh) 固化性树脂组合物及其固化物
JP2008189833A (ja) 熱硬化性エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
KR101202152B1 (ko) 광 반도체 소자 밀봉용 에폭시 수지 조성물 및 그의 경화체 및 그것을 사용한 광 반도체 장치
TWI548691B (zh) 光學半導體裝置用環氧樹脂組合物及使用其之光學半導體裝置
KR101869704B1 (ko) 열경화성 에폭시 수지 조성물 및 광반도체 장치
JP2005330335A (ja) 光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた光半導体装置
JP2010144015A (ja) 光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた光半導体装置
KR20160094368A (ko) 광반도체 장치용 열경화성 수지 조성물 및 그것을 이용하여 얻어지는 광반도체 장치용 리드 프레임, 그리고 광반도체 장치
JP2009091438A (ja) 光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた光半導体装置
JP5319567B2 (ja) 光半導体装置用エポキシ樹脂組成物およびその硬化体、ならびにそれを用いて得られる光半導体装置
JP2014095039A (ja) 熱硬化性エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置
KR20130058637A (ko) 경화성 조성물