TWI333965B - Epoxy resin composition for encapsulating optical semiconductor element and optical semiconductor device using the same - Google Patents
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Description
1333965 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種封包光學半導體元件用之環氧樹脂 組成物，其光透射比及阻燃性絕佳，以及關於一種使用該 組成物密封之光學半導體裝置。 【先前技術】 有關用於封包光學半導體元件如發光二極體（LED)等之 封包用樹脂組成物，其硬化產物要求具有透明性。通常 ，經由使用環氧樹脂（例如雙酚A環氧樹脂、環脂族環氧樹 脂等）及酸酐用作為硬化劑所得之環氧樹脂組成物廣泛應 用於各項目的。 但當前述環氧樹脂組成物用作為封包樹脂時，該組成物 於環氧樹脂組成物硬化時，無法滿足用作為光學半導體封 包樹脂之阻燃劑（U L - V - 0 )。例如先前技術（例如參考專利文 獻1 )通常使用無機阻燃劑，但由於當添加前述無機阻燃劑 時，光透射比顯著下降，故出現光學半導體裝置無法完全 發揮其效能之問題。 參考專利文獻1: JP-A-9-100337 【發明内容】 但當由於前述問題而未調配無機阻燃劑以增加環氧樹 脂組成物之阻燃性時，封包材料容易著火及爆炸而構成問 題，因此需要有具有高阻燃性及良好透明性之光學半導體 元件用之封包材料。 經由考慮此等情況進行本發明之研究，本發明之一目的 係提供一種具有高度阻燃劑且可維持高透射比之封包光學 6 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93131333 1333965 半導體元件用之環氧樹脂組成物，及一種使用該組 光學半導體裝置。 為了達成前述目的，本發明之第一態樣在於提供 包光學半導體元件用之環氧樹脂組成物，包含如下 (D)： (A ) —環氧樹脂成分，其包含線型酚醛型環氧樹 具有聯苯主鏈及萘主鏈中之至少一者於一個分子， 量係占環氧樹脂成分總重之5 0至1 0 0 %重量比； (B )硬化劑成分，其包含線型酚醛型酚系樹脂， 聯苯主鏈及萘主鏈中之至少一者於一個分子，其含 占硬化劑成分總重之5 0至1 0 0 %重量比； (C )有機磷阻燃劑；以及 (D )硬化催化劑， 其中（C)有機磷阻燃劑之含量以環氧樹脂組成物； 基準為1 . 5至1 0 %重量比。 此外，本發明之第二態樣在於經由使用前述光學 元件封包用之環氧樹脂組成物，封包光學半導體元 備之光學半導體裝置。 換言之，發明人徹底從事研究意圖獲得一種光學 元件封包用材料，其可提供絕佳阻燃性，而未造成 的下降。結果發現，當前述環氧樹脂與具有特定結 系樹脂組合使用，以及使用特定比例之有機磷阻燃 代無機阻燃劑時，經由使用前述環氧樹脂及具有特 之酚系樹脂製備之硬化產物顯示高分解能力，也產 發泡結構，來形成一對曝光有絕熱效果之發泡層， 312XP/發明說明書(補件)/94-01/9313〗333 成物之 一種封 (A)至 旨，其 其含有 €具有 有量係 急重為 半導體 件而製 半導體 透射比 構之紛 劑來替 定結構 生一種 因此具 7 1333965 /"Μ } Γ»Ι f Λ» « u-tii2LHLn2\/ 0- ch2chch2 I \ι 1— η
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(上式（1-2)中，η為1至10之整數。） 前述通式（1 - 1 )表示之環氧樹脂例如包括日本化藥公司 製造之NC-3000等。 此外，前述通式（1 - 2 )表示之環氧樹脂例如包括日本製 鋼科學公司製造之E S Ν - 1 0 0系列等。 此外，有關可組合前述特徵性環氧樹脂使用之環氧樹 脂，由硬化時之透明性觀點，可使用多種雙官能或雙官能 以上之環氧樹脂，但著色並不要緊.。例如包括雙酚Α型環 氧樹脂等。 欲與前述環氧樹脂成分（A )共同使用之規定之硬化劑成 分（B)當然為一種可用作為前述環氧樹脂之硬化劑之物 質，特徵性酚系樹脂具有聯苯主鏈及萘主鏈中之至少一者 於一個分子，其含有量係占硬化劑成分總重之5 0至1 0 0 % 重量比。更佳為其中前述特徵性酚系樹脂係占硬化劑成分 總重之8 0 %重量比或以上；且特佳為其中前述特徵性酚系 樹脂係占全部硬化劑成分。換言之，由於當以硬化劑成分 總重為基準，前述特徵性酚系樹脂之比例低於5 0 %重量比 時，無法獲得有效阻燃性。 至於前述特徵性酚系樹脂，例如為如下通式（2 - 1 )表示 之酚系樹脂及如下通式（2 - 2 )表示之酚系樹脂。此等酚系樹 脂可單獨使用，或呈二者或二者以上之混合物使用。 9 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93131333 1333965 提者為大筑科學公司製造之SPE-100等。 為了確保阻燃性，以環氧樹脂組成物總重為基準， 前述有機磷阻燃劑（C )之含量設定於1 . 5至1 0 %重量比 圍。為了確保硬化產物之熱時間硬度，更佳其含量係 至8%重量比之範圍。 組合前述環氧樹脂成分（A )、硬化劑成分（B )、及有 阻燃劑（C )使用之硬化催化劑（D )並無特殊限制。硬化 劑（D )例如包括1 , 8 -二氮雜-雙環（5，4 , 0 )十一碳烯-7 伸乙基二胺、三-2 ,4, 6 -二甲基胺基曱基酚等第三胺類 乙基-4 -甲基咪唑、2 -甲基咪唑等咪唑類、三苯基膦、 基硼酸四苯基鎮、二硫醇酸四-正丁基鎮-〇, 〇 -二乙基 磷化合物、第四銨鹽、有機金屬鹽及其衍生物。此等 催化劑可單獨使用，或呈兩種或兩種以上之混合物使 此等硬化催化劑中，較佳使用第三胺類、咪唑類及磷 物。其中特佳使用磷化合物或咪唑類來獲得透明強韌 化產物。 以1 0 0份前述環氧樹脂成分（A )為基準，希望將前i 化催化劑（D )之含量較佳設定於0 . 0 1至8份重量比（後 之為「份」）之範圍，更佳含量為0. 1至3 · 0份。換言 當含量低於0 . 0 1份時，難以獲得足夠硬化加速效果； 當含量高於8份時，偶而可能發現所得硬化產物變色 就此方面而言，本發明之光學半導體元件封包用之 樹脂組成物視情況需要，除了前述（A )至（D )外，可選 攙混其它添加劑。 至於前述其它添加劑，例如可使用偶合劑。前述偶 312XP/發明說明書(補件)/94-0丨/931313 33 須將 V_ yt-Λτ 之犯 於2 機磷 催化 X 三 ' 2-四苯 磷等 硬化 用。 化合 之硬 起硬 文稱 之， 以及 Ο 環氧 擇性 合劑 12 1333965 例如包括習知多種偶合劑，例如矽烷偶合劑、鈦酸鹽偶合 劑等。 此外，可使用預防分解劑、變性劑、消泡劑等作為前述 其它添加劑。 前述預防分解劑例如包括習知多種預防分解劑，例如酚 系化合物、胺系化合物、有機磷化合物 '膦化合物等》 前述變性劑例如包括習知多種變性劑，例如甘醇類、聚 矽氧類、醇類等。 前述消泡劑例如包括習知多種消泡劑如聚石夕氧系統等。 此外，本發明之光學半導體元件封包用之環氧樹脂組成 物經由以下述方式製造，可以液體' 粉末或粉末製成之錠 劑形式獲得。換言之，為了獲得液體光學半導體元件封包 用之環氧樹脂組成物，例如前述各種成分，亦即，環氧樹 脂成分、硬化劑成分、有機磷阻燃劑、硬化催化劑及視情 況需要而攙混之添加劑可選擇性地調配。此外，當係呈粉 末或粉末製造之錠劑形式獲得時，前述個別成分選擇性地 調配來進行初步混合，使用混練機混練來進行熔體混合， 然後將其冷卻至室溫，藉習知手段粉化，若有所需進一步 進行打錠。 藉此種方式獲得之本發明之光學半導體元件封包用之 環氧樹脂組成物係用於如L E D、電荷耦合裝置（C C D )等光學 半導體元件之封包。換言之，使用本發明之光學半導體元 件封包用之環氧樹脂組成物封包光學半導體元件可經由採 用習知模製方法例如轉印模製法、洗鑄模製法等進行，而 無特殊限制。當本發明之光學半導體元件封包用之環氧樹 13 312XP/發明說明書(補件)/94-01 /93131333 1333965 脂組成物係呈粉末或錠劑形式時，可於前述個別成分之熔 體混合時製作成為B階段（半硬化態），而又於使用時加熱 炼解。 其次將說明實施例和比較例。 如下所示代表性成分係於實施例之前預先製備。 環氧樹脂a : 如下結構式（a )表示之環氧樹脂（環氧當量2 7 4 )
CHjGHCHr-Q
0-CH2CHClb
(a) 環氧樹脂b : 如下結構式（b )表示之環氧樹脂（環氧當量2 7 5 )
環氧樹脂c : 雙酚A型環氡樹脂（環氧當量475) 硬化劑a : 如下結構式（d )表示之酚系樹脂（羥基當量2 0 3 )
ϋΗ OH 〇H
[^ - CH2 -^(〇X〇)-CH,-CHZ CH2 匕· —1 n 硬化劑b : 具有如下結構式（e )表示之重複單位之酚系樹脂（羥基 當量210) — 14 312XP/發明說明書(補件)/94-0丨/93丨31333 1333965 表2 比； 交例 1 2 3 4 5 6 7 環氧樹脂 a 100 — — 100 100 4 0 93 b c — 5 0 1 00 — — 60 — 硬化劑 a — 100 — 74 74 55 30 b c 60 — 1 50 — — — 40 有機磷阻燃劑 18 16.9 28 1 . 8 24 3.2 3. 7 偶合劑 1 1 1 1 1 1 1 硬化催化劑 1 1 1 1 1 1 1 有機磷阻燃劑含量 (w t % ) 10.0 10.0 10.0 1 . 0 12.0 2. 0 2.0 使用藉此方式所得個別環氧樹脂組成物，根據下述 方法測量及評比組成物之阻燃性、透射比及熱時間硬 。結果顯示於表3及表4，說明如後。 阻燃性： 使用各別環氧樹脂組成物模製厚3 . 1 7 5毫米之阻燃 試驗件（模製條件：1 5 0 °C X 5分鐘+ 1 5 0°C X 3小時），根 U L - 9 4標準方法評比其阻燃性。此種情況下，「可接受 示UL-94V-0之可接受性。 透射比： 使用個別環氧樹脂組成物製備厚1毫米之硬化產物 化條件：1 5 0 °C X 5分鐘+ 1 5 0 °C X 3小時）。使用前述硬化 ，使用島津公司製造之分光光度計I) V 3 1 0 1測定於波! 5 8 9 . 3奈求之光透射比。 熱時間硬度： 於模製條件1 5 0 °C X 5分鐘，使用個別環氧樹脂組成 備10毫米x64毫米x4毫米厚度之試驗件，使用蕭爾A 計（K a m i s h i m a製作所製造），測定恰於製作後之試驗’ 312XP/發明說明書(補件)/94-01/93】3丨333 個別 度 性用 據 」表 (硬 產物 物製 硬度 牛表 16 1333965 例5產物（具有有機峨阻燃劑含量1 2 %重量比）有關阻燃性 及透射比顯示幾乎與實施例產物相等特性數值，但其熱時 間硬度低，顯示比較例5產物造成硬化樹脂產物硬度降 低。又，比較例6產物（其中環氧樹脂含量係低於環氧樹脂 成分總重之5 0%重量比）無法達成U L - 9 4 V標準之V - 0標 準。此外，比較例7產物（其中硬化劑含量係低於硬化劑成 分總重之5 0 %重量比）也無法達成U L - 9 4 V標準之V - 0標準。 雖然已經參照特定具體例說明本發明之細節，但熟諳技 藝人士顯然易知可未悖離其範圍作出多種變化及修改。 本案係基於曰本專利申請案第2 0 0 3 - 3 5 6 7 7 2號，申請曰 2003年10月16日，其全部内容以引用方式併入此處。 18 312XP/發明說明書(補件)/94-01 /93131333
Claims (1)
1333965 JUN 1 1 2010 n ---1 替換本 十、申請專利範圍曰修(更)正替換頁 1 . 一種光學半導體元件封包用環氧樹脂組成物，包含如 下（A)至（D): (A ) —環氧樹脂成分，其包含線型酚醛型環氧樹脂，其 具有聯苯主鏈及萘主鏈中之至少一者於一個分子，其含有 量係占環氧樹脂成分總重之5 0至1 0 0 %重量比； (B )硬化劑成分，其包含線型酚醛型酚系樹脂，其具有 聯笨主鏈及萘主鏈中之至少一者於一個分子，其含有量係 占硬化劑成分總重之5 0至1 0 0 %重量比； (C )有機磷阻燃劑；以及 (D )硬化催化劑， 其中（C )有機磷阻燃劑之含量以環氧樹脂組成物總重為 基準為1 . 5至1 0 %重量比， 環氧樹脂組成物中不包含無機填充劑。 2.如_請專利範圍第1項之光學半導體元件封包用環氧 樹脂組成物，其中，衍生自環氧樹脂成分（A)之環氧官能基 數目對衍生自硬化劑成分（B)之酚系官能基數目之當量比 為 0. 7 至 1 . 5。 3 .如申請專利範圍第1項之光學半導體元件封包用環氧 樹脂組成物，其中，於一個分子具有聯笨主鏈及萘主鏈中 之至少一者之該線型酚醛型環氧樹脂為如下通式（1-1)表 示之環氧樹脂及如下通式（1 - 2 )表示之環氧樹脂中之至少 一者： 19 93131333 1333965 fi年6月7曰修(堯)正替換頁 CH：CHCH,-〇
〇-CH«CHCH, CH,
(1-1) (上式（1-1)中，n為1至10之整數）
(上式（1-2)中，η為1至10之整數）。 4.如申請專利範圍第1項之光學半導體元件封包 樹脂組成物，其中，於一個分子具有聯苯主鏈及萘 之至少一者之該線型酚醛型酚系樹脂為如下通式（2 -示之酚系樹脂及如下通式（2 - 2 )表示之酚系樹脂中之 一者： 丨環氧 L鏈中 1)表 至少
ΟΗ υπ -CHi— (2-1) (上式（2-1 )中，n為1至10之整數） OH
(上式（2-2)中，η為1至10之整數）。 丨環氧 (3)表 5.如申請專利範圍第1項之光學半導體元件封包j 樹脂組成物，其中，該有機磷阻燃劑（C)為如下通式 示之環狀填氮基化合物 20 93131333 1333965 ??年6月"曰修(更)七替換頁
-(3) (上式（3)中，R及R’為一價有機基，以及η為3至7)。 6. —種光學半導體裝置，其包含一光學半導體元件以及 如申請專利範圍第1至5項中任一項之光學半導體元件封 包用環氧樹脂組成物密封該元件。
21 93131333
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