WO2020045997A1 - 봉지재 조성물, 봉지재, 그 제조방법 및 전자 소자 패키지 - Google Patents

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주성원
김희정
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Definitions

  • the present invention relates to an encapsulant composition, an encapsulant, a method of manufacturing the same, and an electronic device package, and more particularly, to improve heat dissipation performance caused by UV light and heat generated by a UV LED chip, and to be resistant to UV wavelengths. And an encapsulant composition, an encapsulant, a manufacturing method thereof, and an electronic device package having improved light transmission efficiency.
  • the UV LED package includes a UV LED chip that generates UV light with a wavelength of 200nm ⁇ 400nm, and is used for various purposes such as sterilization devices. These UV LED chips emit short-wavelength UV light, which is much shorter than the blue wavelength range.
  • the light emitting diode (LED) package material technology plays a very important role in increasing the reliability of the entire light emitting diode (LED) as a key factor in determining the life span while increasing the light output of the light emitting diode (LED) device.
  • the encapsulant plays a big part in improving efficiency.
  • the LED encapsulant protects the light emitting diode chip and transmits light to emit light to the outside, and it has optical transparency, light resistance to ultraviolet rays (UV), and a high refractive index for improving light extraction efficiency. Physical properties are required.
  • fluoropolymers are well known in the art and include, for example, high chemical resistance and nonflammability, including high temperature resistance, for example high resistance to solvents, fuels and corrosive chemicals. Because of these beneficial properties, fluoropolymers are widely applied, especially when the material is exposed to high temperature and aggressive chemicals or plasma.
  • fluoropolymers are difficult to use optically due to opacity.
  • Korean Patent Publication No. 10-2016-0146367 discloses a 'light emitting device including an ultraviolet light emitting diode', but the light emitting device has almost no adhesion to a fluorine-based polymer film. Therefore, there is a difficulty in the process of bonding through heat treatment, there was a problem that the film peeling may occur due to the expansion of the internal air layer during the reflow heat treatment process.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to improve the heat dissipation performance caused by UV light and heat generated by the UV LED chip, and to improve the durability and light transmission efficiency for UV wavelengths, It provides an encapsulant, a method of manufacturing the same, and an electronic device package.
  • a fluoroelastomer is a composition crosslinked with fluorosilane (crosslinking agent), the fluoroelastomer is a vinylidene fluoride as a monomer
  • an encapsulant composition comprising a binary or tertiary copolymer.
  • the fluoroelastomer is Hexafluoropropylene (HFP), Pentafluoropropylene (Tentafluoropropylene), Trifluoroethylene, Trifluorochloroethylene, Tetrafluoroethylene (Tetrafluoroethylene, TFE), vinyl fluoride, perfluoro acrylic ester, acrylic perfluoro alkyl, perfluoro methyl vinyl ether (PMVE), perfluoro Any one or more of propyl vinyl ether (Perfluoro propyl vinyl ether) may be included as a monomer.
  • HFP Hexafluoropropylene
  • Pentafluoropropylene Pentafluoropropylene
  • Trifluoroethylene Trifluorochloroethylene
  • Tetrafluoroethylene Tetrafluoroethylene
  • TFE Tetrafluoroethylene
  • vinyl fluoride perfluoro acrylic ester
  • acrylic perfluoro alkyl acrylic perfluoro alkyl
  • PMVE perfluor
  • the fluoroelastomer is vinylidene fluoride-hexafluoropropylene (VDF-HFP), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-perfluoromethylvinylether (VDF-TFE-PMVE), vinylidene fluoride-hexa Fluoropropylene-tetrafluoroethylene (VDF-HFP-TFE).
  • VDF-HFP vinylidene fluoride-hexafluoropropylene
  • VDF-TFE-PMVE vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-perfluoromethylvinylether
  • VDF-HFP-TFE vinylidene fluoride-hexa Fluoropropylene-tetrafluoroethylene
  • the fluorosilane is 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilane), triethoxy (1,1,2,2 Triethoxy (1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,8,3,3,4,4,5,5,8,8,8-tridecafluorooctyl) silane , 8,8-tridecafluorooctyl) silane, Triethoxy (perfluorodecyl) silane, 1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropyl (trimethoxy Silane (1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropyl (trimethoxy) silane), trifluoromethyltriethoxysilane (Trifluoromethyltriethoxysilane) may include any one or a combination of two or more.
  • the fluorosilane is a crosslinking agent, and may include 0.5 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the fluoroelastomer.
  • the fluoroelastomer polymer 100 parts by weight compared to fluorinated ethylene propylene (FEP), perfluoro alkoxy (PFA), CaF 2, BaF 2, MgF 2, AlF 3, ZrF 4 any one or two or more combinations of It may further include 0.1 to 50 parts by weight.
  • FEP fluorinated ethylene propylene
  • PFA perfluoro alkoxy
  • CaF 2 BaF 2, MgF 2, AlF 3, ZrF 4 any one or two or more combinations of It may further include 0.1 to 50 parts by weight.
  • the present invention preferably is, the fluoroelastomer polymer 100 parts by weight compared to SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Si 3 N 4, ZrO 2, CaF 2, BaF 2, MgF 2, AlF 3, ZrF 4 any one of Or it may further comprise 100 to 800 parts by weight of the combination of two or more.
  • the present invention may further comprise 100 ppm to 10,000 ppm of any one or a combination of two or more of platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium, and tin with respect to 100 parts by weight of the fluoroelastomer.
  • the fluoroelastomer is composed of a chain structure having a carbon-carbon bond in the backbone, and the tie points between the carbon included in one chain and the carbon included in the other chain are crosslinking agents. It can be crosslinked with phosphorus fluorosilane.
  • the fluoroelastomer has a fluorine content range of 65-71% (wt%).
  • vinylidene fluoride is included as a monomer with respect to 50 to 500 parts by weight of a solvent including any one or a combination of two or more of ketones solvents and glycol ethers solvents.
  • a solvent including any one or a combination of two or more of ketones solvents and glycol ethers solvents.
  • a step of mixing 100 parts by weight of a fluoroelastomer which is a binary or tertiary copolymer containing any one or more of fluoropropyl vinyl ether as a monomer and dissolving in a stirrer; Adding two to 0.5 to 30 parts by weight of flowosilane to the dissolved composition, followed by stirring; And
  • the catalyst may be added to 100ppm to 10,000ppm relative to 100 parts by weight of the fluoroelastomer.
  • the catalyst may be any one of platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium, tin, or a combination of two or more.
  • the present invention may further include a four step of adjusting the viscosity by adding a solvent including any one or a combination of two or more of ketones solvent, glycol ethers solvent.
  • the present invention after Step 2 above, in the fluorinated elastomer, 100 parts by weight compared to fluorinated ethylene propylene (FEP), perfluoroalkoxy (PFA), CaF any of 2, BaF 2, MgF 2, AlF 3, ZrF 4 It may further comprise the step of mixing by stirring one or two or more of 0.1 to 50 parts by weight.
  • FEP fluorinated ethylene propylene
  • PFA perfluoroalkoxy
  • CaF any of 2 BaF 2, MgF 2, AlF 3, ZrF 4
  • the step 2 the fluoroelastomer polymer 100 parts by weight compared to SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Si 3 N 4, ZrO 2, CaF 2, BaF 2, MgF 2, AlF 3,
  • ZrF 4 or a combination of two or more may comprise the step of mixing by stirring to 100 to 800 parts by weight.
  • the ketones solvent is methyl ethyl ketone (MEK)
  • the glycol ethers solvent is ethylene glycol monoethyl ether or ethylene glycol monobutyl ether. May be).
  • the encapsulant obtained by curing the encapsulant composition; A UV LED chip disposed adjacent to the encapsulant; A ceramic substrate disposed under the UV LED chip; And an copper wiring disposed on the ceramic substrate.
  • the ceramic substrate may include any one of Al 2 O 3 , AlN, Si 3 N 4 , or a combination of two or more thereof.
  • the encapsulant obtained by curing the encapsulant composition; A UV LED chip disposed adjacent to the encapsulant; And an copper wiring embedded in the encapsulant.
  • an encapsulant composition for use in a UV LED chip that generates UV light in the wavelength of 200nm ⁇ 400nm is disclosed.
  • an encapsulant is obtained by curing the encapsulant composition and used for a UV LED chip that generates UV light having a wavelength of 200 nm to 400 nm.
  • the solvent is volatilized and cured for 10 minutes to 4 hours at 150 ⁇ 200 °C conditions to obtain an encapsulant
  • a method of manufacturing an encapsulant comprising a step.
  • the present invention may further comprise a step of post-curing at least 10 hours at 200 ° C conditions.
  • fluorosilane as a crosslinking agent, it is possible to solve the problem of opacity when using a fluoropolymer for optical use, thereby providing an encapsulant having good optical characteristics.
  • the cross-linking agent fluorosilane (Fluorosilane) is a physical and chemical bonding through the encapsulation process when forming the UV LED package, and is bonded to the UV LED Chip by the coating method, thereby providing a void space between the chip or other structures This makes it possible to improve the peeling phenomenon and to manufacture UV LED packages without the use of adhesives.
  • the present invention also improves heat dissipation performance, durability against UV wavelengths, and light transmission efficiency caused by UV light generated from UV LED chips and heat generated at this time.
  • Figure 2 shows the encapsulation evaluation results for 10mW class UV-C according to Example 1.
  • UV-vis ultraviolet-visible spectrophotometer
  • Figure 4 shows the structure of a UV LED package including a fluoroelastomer.
  • FIG. 5 shows the structure of a chip scale UV LED package including a fluoroelastomer.
  • FIG. 6 is a table showing the main monomers included in the fluoroelastomer of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a process of forming a three-dimensional network by crosslinking fluoroelastomer of the present invention with fluorosilane.
  • UV resistance evaluation post-sealing evaluation
  • FIG. 12 is a table summarizing the characteristics of the encapsulant for UV LED (for CSP) comprising a fluoroelastomer included in the chip-scale UV LED package according to the present invention.
  • the encapsulant composition of the present invention is particularly useful for forming encapsulants for UV LEDs that generate UV light in the wavelength range of 200 nm to 400 nm.
  • the encapsulant composition of the present invention is not necessarily limited to the encapsulant for UV LED, and may be used to form an encapsulant of an electronic device or an electronic substrate having a similar optical or heating characteristic to a UV LED. .
  • the encapsulant composition for UV LED of the present invention includes a fluoroelastomer, and includes fluorosilane as a crosslinking agent.
  • the encapsulant composition for UV LED of the present invention is a composition in which a fluoroelastomer is crosslinked with a fluorosilane, which is a crosslinking agent, and the fluoroelastomer includes 2 vinylidene fluoride as a monomer. Circular or ternary copolymers. General technical properties of the fluoroelastomer not mentioned in the following description can be referred to through Fluoroelastomers Handbook 2nd edition (Jiri Geoge Drobny, May 17, 2016, William Andrew) and the like.
  • the encapsulant composition of the present invention is based on a fluoroelastomer.
  • Fluoroelastic polymer is a fluorocarbon-based synthetic rubber, also referred to as fluorocarbon elastomer.
  • the fluoroelastomer of the present invention is a fluorinated organic polymer having a carbon-carbon bond in the backbone of the molecule, and may have a chain structure including any one or more of the following monomers, including vinylidene fluoride.
  • Fluoroelastomers, including vinylidene fluoride are also generally known under the name FKM.
  • the fluoroelastomer of the present invention is hexafluoropropylene (HFP), pentafluoropropylene (Pentafluoropropylene), trifluoroethylene (Trifluoroethylene), trifluoro chloroethylene (Trifluorochloroethylene), tetrafluoroethylene ( Tetrafluoroethylene (TFE), Vinyl fluoride, Perfluoro acrylic ester, Acrylic Perfluoro Alkyl, Perfluoro methyl vinyl ether (PMVE), Purple At least one of fluoro vinyl vinyl ether (Perfluoro propyl vinyl ether) is included as a monomer.
  • FIG. 6 is a table showing the main monomers included in the fluoroelastomer of the present invention.
  • preferred polyol crosslinking fluoroelastomer may include vinylidene fluoride-hexafluoropropylene (VDF-HFP) binary copolymer.
  • VDF-HFP vinylidene fluoride-hexafluoropropylene
  • Such a polymer is obtained by solution polymerization, suspension polymerization or emulsion polymerization by a conventionally well-known method, and can be obtained as a commercial item (for example, Viton A etc. by Chemours company).
  • the ternary fluoroelastomer may include vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-perfluoromethylvinyl ether (VDF-TFE-PMVE) of the peroxide crosslinking type.
  • VDF-TFE-PMVE vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-perfluoromethylvinyl ether
  • the tertiary fluoroelastomer may include vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene (VDF-HFP-TFE).
  • VDF-HFP-TFE vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene
  • the fluoroelastomer of the present invention composed of a binary copolymer or a ternary copolymer preferably has a fluorine content range of 65 to 71% (wt%).
  • the fluoroelastomer has a fluorine content lower than 65% (wt%), resistance to UV may not be sufficiently secured. If the fluoroelastomer has a fluorine content higher than 71% (wt%), it may be difficult or impossible to prepare the composition because it is not sufficiently dissolved in the solvent during the manufacturing process.
  • polymers are obtained by solution polymerization, suspension polymerization or emulsion polymerization by conventionally known methods, and can be obtained as commercially available products (eg, Chemours company, Viton B, F type, etc.).
  • the polymer is a binary system (VDF-HFP) or ternary system (VDF-HFP-TFE / VDF-TFE-PMVE) fluorine which must include VDF among HFP, TFE, PMVE, and VDF as important materials for UV transmission and resistance. It is preferred to include an Fluoroelastomer.
  • the encapsulant composition of the present invention comprises a fluoroelastomer in the form of a chain structure in which two or more monomers described above are polymerized to have a carbon-carbon bond in a backbone, and a connection point between the chains of the fluoroelastomers points) are crosslinked with fluorosilane, which is a crosslinking agent, to form a three-dimensional network.
  • fluorosilane which is a crosslinking agent
  • the crosslinking agent must be selected from a material that is both transparent to UV and resistant to UV, and has the same refractive index as the selected fluoroelastomer. Preference is given to using fluorosilanes which are similar to the refractive index of 1.38, which is the refractive index of Fluoroelastomer. Preferably, the material is selected such that the refractive index is within the range of 2 to 3 decimal places based on 1.38, the refractive index of the Fluoroelastomer.
  • the fluorosilane is 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctyltriethoxysilane (1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilane), triethoxy (1,1,2 (2,3,3,4,4,5,5,8,8,8-tridecafluorooctyl) silane (Triethoxy (1,1,2,2,3,3,4,4,5,5) , 8,8,8-tridecafluorooctyl) silane, Triethoxy (perfluorodecyl) silane, 1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropyl (tri Any one or a combination of two or more of methoxy) silane (1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropyl (trimethoxy) silane), trifluoromethyltriethoxysilane may be used
  • the fluorosilane is a crosslinking agent, and may be included in an amount of 0.5 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the fluoroelastomer.
  • the degree of crosslinking is insufficient, so that the curing and adhesion strength is low, and in the range of more than 30 parts by weight, self-condensation may occur than crosslinking, or residues that are not completed may be opaque. Excessive catalyst for crosslinking is required, resulting in poor UV transmission properties.
  • FIGS. 9 and 10 illustrate the crosslinking mechanism of the encapsulant composition of the present invention.
  • the crosslinking mechanism of the encapsulant may be exemplarily understood through the sequential reaction schemes of 1) to 5) of FIGS. 9 and 10.
  • the encapsulant composition for UV LED of the present invention contains a catalyst.
  • the catalyst may promote H desorption of the fluoroelastomer compound and hydrolysis reaction of the fluorosilane compound, and preferably include any one of platinum, rhodium, palladium, ruthenium, iridium, tin, or a combination of two or more thereof. Can be.
  • the catalyst is preferably included in 100ppm to 10,000ppm relative to 100 parts by weight of the fluoroelastomer. If it is less than 100ppm, the crosslinking reaction does not occur or damages the chip and other package materials due to the high curing temperature, and if it is more than 10,000ppm, UV transmittance is lowered due to metal clusters due to excessive metal components.
  • the encapsulant composition for UV LED of the present invention contains a solvent.
  • the solvent may include any one or a combination of two or more ketones solvent, glycol ethers solvent.
  • the ketones solvent may be a solvent such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl butyl ketone (MBK), methyl isobutyl ketone (MIBK), preferably methyl ethyl ketone (MEK) is used .
  • MEK methyl ethyl ketone
  • MK methyl butyl ketone
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • MEK methyl ethyl ketone
  • the glycol ethers solvent is Ethylene glycol monomethyl ether (2-methoxyethanol, CH3OCH2CH2OH), Ethylene glycol monoethyl ether (2-ethoxyethanol, CH3CH2OCH2CH2OH), Ethylene glycol monopropyl ether (2-propoxyethanol, CH3CH2CH2OCH2CH2OH), Ethylene glycol monoisopropyl ether
  • a solvent such as (2-isopropoxyethanol, (CH3) 2CHOCH2CH2OH) and Ethylene glycol monobutyl ether may be used, and preferably, Ethylene glycol monoethyl ether or Ethylene glycol monobutyl ether is used.
  • the solvent is used for the concentration control depending on the method of applying the encapsulant composition, the solvent is not limited to a specific content, but may include 50 to 500 parts by weight of the solvent relative to 100 parts by weight of the fluoroelastomer. Typical viscosities of the solvent range from 1000 cps to 100,000 cps.
  • the present invention provides a UV LED package comprising a fluoroelastomer.
  • the encapsulant composition of the present embodiment is used as a clear encapsulant which is applied and cured to transmit UV light.
  • the encapsulant composition for the UV LED of the present embodiment may further include a component for increasing the light transmittance in the UV LED package state.
  • the encapsulant 10 is cured the encapsulant composition for UV LED comprising a fluoroelastomer on top Adjacent to or embedded in the UV LED encapsulant 10 including the fluoroelastomer, or embedded in the UV LED chip 20, a ceramic substrate 40 is disposed at a lower end thereof, and the ceramic substrate is surrounded by the encapsulant 10.
  • the copper wiring 30 is arranged.
  • the ceramic substrate is preferably composed of any one or a combination of two or more of Al 2 O 3 , AlN, Si 3 N 4 .
  • the ceramic substrate may be a direct plated copper (DPC), high temperature co-firing ceramics (HTCC), or the like.
  • UV is as filler (Filler) to make it easier to be transmitted, the fluoroelastomer polymer 100 parts by weight compared to fluorinated ethylene propylene (FEP), perfluoro alkoxy (PFA), CaF 2, BaF 2, MgF 2, AlF 3, ZrF 4 It is preferable to further include 0.1 to 50 parts by weight of any one or a combination of two or more.
  • FEP fluorinated ethylene propylene
  • PFA perfluoro alkoxy
  • CaF 2 BaF 2, MgF 2, AlF 3, ZrF 4 It is preferable to further include 0.1 to 50 parts by weight of any one or a combination of two or more.
  • fluorinated ethylene propylene (FEP), perfluoro alkoxy (PFA), CaF 2, BaF 2, MgF 2, AlF 3, ZrF 4 is 0.1 to come in powder form of 20um range included in the pouch for a UV LED material composition do.
  • the fluoroelastomer may not sufficiently surround the filler, and thus an air layer may be generated to cause devitrification.
  • the present invention provides a chip scale UV LED package including a fluoroelastomer.
  • a chip scale UV LED package is a package in which the size of the UV-LED package is about the size of the UV LED chip.
  • the encapsulant composition of the present embodiment is used as a non-clear encapsulant, and the fluoroelastomer serves as a binder of the substrate.
  • the encapsulant composition for the UV LED of the present embodiment may further include a component for preventing damage due to thermal expansion of the substrate in a chip scale UV LED package state.
  • the chip scale UV LED package including the fluoroelastomer of the embodiment of FIG. 5 includes an encapsulant 10 in which the encapsulant composition for UV LEDs including the fluoroelastomer is cured, and the fluoroelastomer. It includes a UV LED chip 20 disposed adjacent to the UV LED encapsulant 10, and a copper wiring 30 embedded in the UV LED encapsulant.
  • the chip scale UV LED package according to the present embodiment has a structure in which the encapsulant 10 for the UV LED is positioned under the UV LED chip, and to overcome the CTE (thermal expansion coefficient) difference with the soldered substrate and implement the strength.
  • CTE thermal expansion coefficient
  • fluoroelastomer polymer 100 parts by weight of SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, Si 3 N 4, ZrO 2, CaF 2, BaF 2, MgF 2, AlF 3, ZrF 4 of any one or two or more combination 100 of ⁇ It is preferable to further contain 800 weight part as a filler compound.
  • the filler compound is less than 100 parts by weight, it is difficult to obtain the required thermal expansion properties, and if it is more than 800 parts by weight, the fluoroelastomer does not sufficiently wrap the filler compound and thus it is difficult to perform the role of a binder.
  • the UV LED package and the chip scale UV LED are configured such that the encapsulant and the UV LED chip cured by the encapsulant composition for the UV LED including the fluoroelastomer described above are adjacent to each other.
  • a solvent including any one or a combination of two or more of ketones solvent, glycol ethers solvent, vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, pentafluoro propylene
  • a solvent including any one or a combination of two or more of ketones solvent, glycol ethers solvent, vinylidene fluoride, hexafluoropropylene, pentafluoro propylene
  • At least one of trifluoroethylene, trifluoro chloroethylene, tetrafluoroethylene, vinyl fluoride, perfluoro acrylic acid ester, acrylic perfluoro alkyl, perfluoro methyl vinyl ether, and perfluoro propyl vinyl ether 100 parts by weight of the fluoroelastomer containing is mixed and completely dissolved in the stirrer. Viscosity can be adjusted according to the amount of solvent added.
  • FEP fluorinated ethylene propylene
  • PFA perfluoroalkoxy
  • CaF 2 BaF 2
  • MgF 2 MgF 2, AlF 3, ZrF any of the four one or two
  • the above combination may further comprise the step of mixing by stirring 0.1 to 50 parts by weight.
  • Any one or a combination of two or more may further comprise the step of mixing by stirring 100 to 800 parts by weight.
  • the viscosity is adjusted by supplementing the volatilized solvent during stirring.
  • the replenishing solvent may be a solvent including any one of ketones solvent, glycol ethers solvent, or a combination of two or more thereof. It is desirable to adjust the viscosity to the extent that dispensing and spraying are possible. In the case of dispensing, 3000 to 10,000 cps, and the spray can be adjusted to 50 to 1000 cps.
  • the addition and stirring of such materials can be done at room temperature.
  • a solvent is volatilized and it hardens for 10 minutes-4 hours at 150-200 degreeC conditions in consideration of the start temperature of a hardening reaction, and obtains a sealing material.
  • the encapsulant may be obtained through a process of allowing the encapsulant composition to sufficiently volatilize the solvent at 50 ° C. and curing for 1 to 2 hours at 180 ° C.
  • the encapsulant may be obtained by further post-curing at least 10 hours at 200 ° C. in order to further improve the transmittance in the cured state as described above.
  • VDF-HFP fluoroelastomer Viton A-200
  • DBTL dibutyltin dilaurate
  • Evonik F8261 fluorosilane
  • UV resistance evaluation of the encapsulant prepared by mixing 1 part by weight showed a light transmittance of 60% or more in the UV light of the hardness 68 (ShoreA), elongation 184%, 275nm wavelength. If the light transmittance is 34% or more, the light transmittance equivalent to that of using quartz can be obtained in view of refractive index matching.
  • Dyneon FLS 5841 VDF-HFP-TFE
  • solvent MEK 100 parts by weight of Dyneon FLS 5841 (VDF-HFP-TFE) was completely dissolved in 300 parts by weight of solvent MEK, followed by mixing 0.01 parts by weight of catalyst DBTL, and 1 part by weight of Evonik F8261 (fluorosilane) as a crosslinking agent.
  • the light transmittance was 70% or more in the UV light of the viscosity 10,000 (cPs), hardness 74 (ShoreA), elongation 177%, 275nm wavelength.
  • Viton VTR-5883 100 parts by weight of Viton VTR-5883 was completely dissolved in 300 parts by weight of solvent MEK, and then 0.01 parts by weight of catalyst DBTL was mixed, 1 part by weight of Evonik F8261 (fluorosilane) was mixed with a crosslinking agent, and then ethylene propylene fluoride (FEP) was added.
  • Viton VTR-5883 100 parts by weight of Viton VTR-5883 was completely dissolved in 300 parts by weight of solvent MEK, and then 0.01 parts by weight of catalyst DBTL was mixed, 1 part by weight of Evonik F8261 (fluorosilane) was mixed with a crosslinking agent, and then ethylene propylene fluoride (FEP) was added.
  • Viton VTR-5883 100 parts by weight of Viton VTR-5883 was completely dissolved in 300 parts by weight of solvent MEK, and then 0.01 parts by weight of catalyst DBTL was mixed, 1 part by weight of Evonik F8261 (fluorosilane) was mixed with a crosslinking agent, and then ethylene propylene fluoride (FEP) was added.
  • 11 is a table summarizing the results of UV resistance evaluation (post-sealing evaluation) according to Examples 1 to 9 of the present invention. 11 shows the evaluation results of the above embodiments.
  • FIG. 12 is a table summarizing the characteristics of the encapsulant for UV LED (for CSP) comprising a fluoroelastomer included in the chip-scale UV LED package according to the present invention.
  • UV-C 10mW class UV-C for the encapsulant according to Example 1
  • UV is classified into wavelength ranges of A (410-320 nm), B (320-280 nm), and C (280-200 nm).
  • the wavelength of light emitted by UV-C LEDs for sterilization is usually 275 nm, and the shorter the wavelength, the more difficult the encapsulant to endure.
  • UV-A is judged to be no problem.
  • the graph at the top shows the amount of power change of the UV LED package to which the encapsulant composition of the present invention is applied in the case of irradiating UV-C (275 nm) with ultraviolet rays (X axis is time, Y axis is package power change amount), and the graph at the bottom is Is the change in forward voltage by time (X axis is time, Y axis is Forward Voltage change).
  • UV-A In general, it can be applied to UV-A if it can withstand UV-C.
  • UV-vis ultraviolet-visible spectrophotometer
  • the transmittance is partially increased as the bonding is broken after exposure to UV. After 500 hours of irradiation, cracks occur and become unmeasurable, as shown in the graph.
  • the transmittance is increased by about 5 to 10% before and after UV-C (275 nm) irradiation.

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Abstract

본 발명은 봉지재 조성물, 봉지재, 그 제조방법 및 전자 소자 패키지에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 불화탄성중합체(Fluoroelastomer) 및 플루오로실란(fluorosilane)을 포함하는 봉지재 조성물이 개시된다.

Description

봉지재 조성물, 봉지재, 그 제조방법 및 전자 소자 패키지
본 발명은 봉지재 조성물, 봉지재, 그 제조방법 및 전자 소자 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 UV LED칩에 의해 발생하는 UV 광 및 열로 인해 야기되는 방열 성능을 개선하고, UV 파장에 대한 내구성 및 광 투과 효율을 개선한 봉지재 조성물, 봉지재, 그 제조방법 및 전자 소자 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 UV LED 패키지는 200nm ~ 400nm 파장의 UV 광을 발생시키는 UV LED칩을 포함하며, 살균 장치 등 여러 용도로 이용되고 있다. 이러한 UV LED칩은 청색 계열 파장 영역보다 매우 짧은 단파장의 UV 광을 발하므로 강한 에너지로 인한 열 발생이 많다.
발광다이오드(LED) 패키지 소재 기술은 발광다이오드(LED) 소자의 광 출력을 높이면서도 수명을 좌우하는 핵심요소로서 전체 발광다이오드(LED) 조명의 신뢰성을 높이는데 매우 중요한 역할을 하고 있다. 패키지 중에서도 봉지재의 역할이 효율을 높이는데 큰 부분을 차지하고 있다.
발광다이오드(LED)용 봉지재는 발광다이오드칩을 보호하고 빛을 투과시켜서 외부로 빛을 방출시키는 기능을 하며, 광학적 투명성, 자외선(UV)에 대한 내광성, 광 추출 효율의 향상을 위한 고굴절률 등의 물성이 요구되고 있다.
그러나, 종래의 UV LED 패키지로는 리드 전극들을 제외한 패키지 본체의 대부분을 수지로 형성하기도 하였지만, 이 경우 수지로 형성된 패키지 본체가 UV 광에 의해 크랙(crack)을 일으키거나 변색될 우려가 높다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 경화방식에서는 UV 투과가 되지 않는 경화물이 발생하거나, UV 투과율이나 내성이 현저히 낮아지는 문제점이 있었다.
한편, 플루오로 중합체의 유익한 특성은 당업계에 잘 알려져 있으며, 예를 들어, 높은 온도 내성, 예를 들어 용매, 연료 및 부식성 화학물질에 대한 높은 내성을 포함하는 높은 내화학성 및 불연성을 포함한다. 이러한 유익한 특성 때문에, 플루오로 중합체는 특히 물질이 고온 및 공격적인 화학물질 또는 플라즈마에 노출되는 경우에 광범위하게 적용된다.
그러나 플루오로 중합체는 그 가교 방식 및 재료로 인하여, 불투명해지는 문제로 광학적인 사용이 어려운 실정이다.
광학적 용도의 봉지재에 관한 선행기술의 일예로, 대한민국 특허공개 제10-2016-0146367호 '자외선 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치'가 공개된 바 있으나, 상기 발광장치는 불소계 폴리머 필름에 접착력이 거의 없으므로 열처리를 통해 접합해야 한다는 공정 상의 어려움이 있으며, 리플로우 열처리 과정에서 내부 공기층의 팽창으로 인한 필름 박리가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, UV LED칩에 의해 발생하는 UV 광 및 열로 인해 야기되는 방열 성능을 개선하고, UV 파장에 대한 내구성 및 광 투과 효율을 개선한 봉지재 조성물, 봉지재, 그 제조방법 및 전자 소자 패키지를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 불화탄성중합체(Fluoroelastomer)가 가교제인 플루오로실란(fluorosilane)으로 가교 결합된 조성물이며, 상기 불화탄성중합체는 불화 비닐리덴을 단량체로 포함하는 2원계 또는 3원계 공중합체인 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물이 개시된다.
바람직하게, 상기 불화탄성중합체는 헥사 플루오로 프로필렌(Hexafluoropropylene, HFP), 펜타플루오로 프로필렌(Pentafluoropropylene), 트리플루오로 에틸렌(Trifluoroethylene), 트리플루오로 클로로 에틸렌(Trifluorochloroethylene), 테트라 플루오로 에틸렌(Tetrafluoroethylene, TFE), 불화비닐(Vinyl fluoride), 퍼플루오로 아크릴산 에스테르(Perfluoro acrylic ester), 아크릴산 퍼플루오로 알킬(Acrylic Perfluoro Alkyl), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(Perfluoro methyl vinyl ether, PMVE), 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(Perfluoro propyl vinyl ether) 중 어느 하나 이상을 단량체로 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 불화탄성중합체는 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌(VDF-HFP), 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로메틸비닐에테르(VDF-TFE-PMVE), 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌(VDF-HFP-TFE) 중 어느 하나이다.
바람직하게, 상기 플루오로실란(fluorosilane)은 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(1H,1H,2H,2H-Perfluorooctyltriethoxysilane), 트리에톡시(1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,8,8,8-트리데카플루오로옥틸)실란(Triethoxy(1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,8,8,8-tridecafluorooctyl)silane), 트리에톡시(퍼플루오로데실)실란(Triethoxy(perfluorodecyl)silane), 1,1,2,2,3,3,3-헵타플루오로프로필(트리메톡시)실란(1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropyl(trimethoxy)silane), 트리플루오로메틸트리에톡시실란(Trifluoromethyltriethoxysilane) 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 플루오로실란(fluorosilane)은 가교제로서, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 0.5 ~ 30 중량부로 포함할 수 있다.
바람직하게 본 발명은, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 불화에틸렌프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 0.1 ~ 50 중량부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게 본 발명은, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 SiO2, Al2O3, TiO2, Si3N4, ZrO2, CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 100 ~ 800 중량부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게 본 발명은, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄, 이리듐, 주석 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 100ppm 내지 10,000ppm을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 불화탄성중합체는 골격(backbone)에 탄소-탄소 결합을 갖는 사슬 구조로 이뤄지며, 하나의 사슬에 포함된 탄소와 다른 하나의 사슬에 포함된 탄소 상호 간의 접속 지점(tie points)이 가교제인 플루오로실란(fluorosilane)으로 가교 결합될 수 있다.
바람직하게, 상기 불화탄성중합체는 65~71 %(wt%)의 불소 함량 범위를 갖는다.
본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 케톤류(ketones) 용매, 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함하는 용매 50 ~ 500 중량부에 대해, 불화 비닐리덴을 단량체로 포함하며 헥사 플루오로 프로필렌, 펜타플루오로 프로필렌, 트리플루오로 에틸렌, 트리플루오로 클로로 에틸렌, 테트라 플루오로 에틸렌, 불화비닐, 퍼플루오로 아크릴산 에스테르, 아크릴산 퍼플루오로 알킬, 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르, 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르 중 어느 하나 이상을 단량체로 포함하는 2원계 또는 3원계 공중합체인 불화탄성중합체 100 중량부를 혼합하여 교반기에서 용해시키는 1단계; 상기 용해된 조성물에 플로우로실란 0.5 ~ 30 중량부를 첨가하여 교반하는 2단계; 및 촉매를 첨가하여 교반하는 3단계를 포함하며, 상기 불화탄성중합체가 상기 플루오로실란으로 가교 결합된 조성물을 제조하도록 구성된 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물의 제조방법이 개시된다.
바람직하게, 상기 촉매는 불화탄성중합체 100 중량부 대비 100ppm 내지 10,000ppm을 첨가할 수 있다.
바람직하게, 상기 촉매는 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄, 이리듐, 주석 중 어느 하나 또는 2이상의 조합일 수 있다.
바람직하게 본 발명은, 케톤류(ketones) 용매, 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함하는 용매를 첨가하여 점도를 조절하는 4단계;를 더욱 포함할 수 있다.
바람직하게 본 발명은, 상기 2단계 후, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 불화에틸렌프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 0.1 ~ 50 중량부를 교반하여 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게 본 발명은, 상기 2단계 후, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 SiO2, Al2O3, TiO2, Si3N4, ZrO2, CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 100 ~ 800 중량부를 교반하여 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 케톤류(ketones) 용매는 메틸에틸케톤(MEK)이며, 상기 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매는 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(Ethylene glycol monoethyl ether) 또는 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(Ethylene glycol monobutyl ether)일 수 있다.
본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 상기 봉지재 조성물을 경화하여 얻은 봉지재; 상기 봉지재와 인접하여 배치되는 UV LED 칩; 상기 UV LED 칩 하단에 배치되는 세라믹 기판; 및 상기 세라믹 기판에 배치되어 형성된 구리 배선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 패키지가 개시된다.
바람직하게, 상기 세라믹 기판은 Al2O3, AlN, Si3N4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 상기 봉지재 조성물을 경화하여 얻은 봉지재; 상기 봉지재와 인접하여 배치되는 UV LED 칩; 및 상기 봉지재에 매립되어 배치되는 구리 배선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 패키지가 개시된다.
본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 200nm ~ 400nm 파장의 UV 광을 발생시키는 UV LED칩에 사용되는 봉지재 조성물이 개시된다.
본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 상기 봉지재 조성물을 경화하여 수득하며 200nm ~ 400nm 파장의 UV 광을 발생시키는 UV LED칩에 사용되는 봉지재가 개시된다.
본 발명의 또다른 일측면에 따르면, 상기 봉지재 조성물의 제조방법을 통해 수득한 봉지재 조성물에 대해, 용매를 휘발하고 150~200℃ 조건에서 10분 ~ 4시간 동안 경화하여 봉지재를 수득하는 단계;를 포함하는 봉지재의 제조방법이 개시된다.
바람직하게 본 발명은, 200℃ 조건에서 10 시간 이상 후경화하는 단계;를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가교제로 플루오로실란(Fluorosilane)을 사용함으로써 플루오로 중합체를 광학적 용도로 사용시에 불투명해지는 문제를 해소하여 광학적 특징이 좋은 봉지재를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은, 가교제인 플루오르실란(Fluorosilane)이 UV LED 패키지 구성 시에 봉지공정을 통해 물리 화학적 결합을 하게 되며, 코팅 방식으로 UV LED Chip에 결합됨으로써, 칩이나 또는 다른 구조물 사이에 빈 공간을 만들지 않아 박리현상이 일어나는 점을 개선하고, 접착제를 사용하지 않고 UV LED 패키지를 제조할 수 있다.
또한 본 발명은, UV LED칩에서 발생하는 UV 광 및 이때 발생하는 열로 인해 야기되는 방열 성능, UV 파장에 대한 내구성 및 광 투과 효율을 개선한다.
또한 본 발명에 따르면, LED 본체가 UV 광에 의해 크랙(crack)을 일으키거나 변색되는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 종래의 UV LED 패키지에서 발생하는 크랙을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1에 따른 10mW급 UV-C에 대한 봉지(encapsulation) 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1에 따른 UV-C(275nm) 조사 전후의 자외선-가시광 분광 광도계(UV-vis) 투과율 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED 패키지의 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 불화탄성중합체를 포함하는 칩스케일(chip scale) UV LED 패키지의 구조를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 불화탄성중합체에 포함되는 주요 단량체를 나타낸 도표이다.
도 7은 본 발명의 불화탄성중합체가 플루오로실란(fluorosilane)으로 가교 결합되어 3차원 네트워크를 형성하는 과정을 설명하는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 봉지재 조성물에 포함되는 주요 가교제의 화학식을 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 봉지재 조성물의 가교 매커니즘을 예시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 9에 의한 UV 내성 평가(봉지 후 평가) 결과를 정리한 도표이다.
도 12는 본 발명에 따라 칩스케일 UV LED 패키지에 포함되는 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재(CSP 용)의 특성을 정리한 도표이다.
본 발명의 봉지재 조성물은 특히 200nm ~ 400nm 파장의 UV 광을 발생시키는 UV LED용 봉지재를 형성하는데 유용하다. 다만, 본 발명의 봉지재 조성물은 반드시 UV LED용 봉지재용으로만 그 용도가 한정되지는 않으며, UV LED와 유사한 광 특성이나 발열 특성을 갖는 전자 소자, 전자 기판의 봉지재를 형성하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 봉지재 조성물의 실시예를 UV LED용 봉지재를 중심으로 예시 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에 의한 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 UV LED용 봉지재 조성물은 불화탄성중합체(Fluoroelastomer)를 포함하며, 가교제로서 플루오로실란(fluorosilane)을 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 UV LED용 봉지재 조성물은, 불화탄성중합체(Fluoroelastomer)가 가교제인 플루오로실란(fluorosilane)으로 가교 결합된 조성물이며, 상기 불화탄성중합체는 불화 비닐리덴을 단량체로 포함하는 2원계 또는 3원계 공중합체이다. 이하의 설명에서 언급되지 않은 불화탄성중합체의 일반적인 기술적 특성은 Fluoroelastomers Handbook 2nd edition(Jiri Geoge Drobny, 2016.05.17, William Andrew) 등을 통해 참조될 수 있다.
본 발명의 봉지재 조성물은 불화탄성중합체를 기반으로 한다.
불화탄성중합체는 불화탄소(fluorocarbon) 기반의 합성고무로서, 불화탄소 탄성중합체(fluorocarbon elastomer)라고도 한다. 본 발명의 불화탄성중합체는 분자의 골격(backbone)에 탄소-탄소 결합을 갖는 불화 유기 중합체로서, 불화 비닐리덴을 포함하여 하기의 단량체 중의 어느 하나 이상을 포함하는 사슬 구조로 이뤄질 수 있다. 불화 비닐리덴을 포함하는 불화탄성중합체는 일반적으로 FKM 이라는 명칭으로도 알려져 있다.
바람직하게, 본 발명의 불화탄성중합체는 헥사 플루오로 프로필렌(Hexafluoropropylene, HFP), 펜타플루오로 프로필렌(Pentafluoropropylene), 트리플루오로 에틸렌(Trifluoroethylene), 트리플루오로 클로로 에틸렌(Trifluorochloroethylene), 테트라 플루오로 에틸렌(Tetrafluoroethylene, TFE), 불화비닐(Vinyl fluoride), 퍼플루오로 아크릴산 에스테르(Perfluoro acrylic ester), 아크릴산 퍼플루오로 알킬(Acrylic Perfluoro Alkyl), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(Perfluoro methyl vinyl ether, PMVE), 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(Perfluoro propyl vinyl ether) 중 어느 하나 이상을 단량체로 포함한다.
본 발명의 불화탄성중합체에 포함되는 단량체 중 주요한 것들의 화학식은 도 6에 예시된다. 도 6은 본 발명의 불화탄성중합체에 포함되는 주요 단량체를 나타낸 도표이다.
본 발명에 있어서, 폴리올 가교계 불화탄성중합체로서 바람직한 것은, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌(VDF-HFP) 2원계 공중합체를 포함할 수 있다. 이러한 중합체는 종래 공지의 방법에 의해 용액 중합, 현탁 중합 또는 유화(乳化)중합시키는 것에 의해 얻어지며, 시판하는 제품으로서 입수할 수 있다(예를 들어 Chemours회사 제 Viton A 등).
바람직하게, 3원계 불화탄성중합체로서는, 과산화물 가교 타입의 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로메틸비닐에테르(VDF-TFE-PMVE)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 3원계 불화탄성중합체의 다른 실시예로서, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌(VDF-HFP-TFE)를 포함할 수 있다.
상기와 같이 2원계 공중합체 또는 3원계 공중합체로 구성되는 본 발명의 불화탄성중합체는 65~71 %(wt%)의 불소 함량 범위를 갖는 것이 바람직하다. 불화탄성중합체가 65 %(wt%) 보다 낮은 불소 함량을 갖는 경우에는 UV에 대한 내성이 충분히 확보되지 않을 수 있다. 불화탄성중합체가 71 %(wt%) 보다 높은 불소 함량을 갖는 경우에는 제조 과정에서 용매에 충분히 용해되지 않아 조성물의 제작이 곤란하거나 불가해질 수 있다.
이들 중합체는 종래 공지의 방법에 의해, 용액 중합, 현탁 중합 또는 유화 중합시키는 것에 의해 얻어지며, 시판품으로서 입수할 수 있다(가령, Chemours 회사 제품, Viton B, F 타입 등)
상기 중합체는 UV의 투과 및 내성을 위한 중요 재료로서 HFP, TFE, PMVE, VDF 중 VDF를 반드시 포함하는 2원계 (VDF-HFP) 또는 3원계 (VDF-HFP-TFE / VDF-TFE-PMVE) 플루오르탄성중합체(Fluoroelastomer)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 봉지재 조성물은, 상술한 2 이상의 단량체가 중합되어 골격(backbone)에 탄소-탄소 결합을 갖는 사슬 구조 형태의 불화탄성중합체를 포함하며, 상기 불화탄성중합체의 사슬 상호 간의 접속 지점(tie points)이 가교제인 플루오로실란(fluorosilane)으로 가교 결합되어 3차원 네트워크를 형성하는 구조를 갖는다. 이러한 구조는 도 7의 모식도를 통해 더욱 분명하게 이해될 수 있다. 도 7은 본 발명의 불화탄성중합체가 플루오로실란(fluorosilane)으로 가교 결합되어 3차원 네트워크를 형성하는 과정을 설명하는 모식도이다.
가교제로는 UV에 대한 투과성이 있는 동시에 내성이 있으며, 굴절률이 선택된 불화탄성중합체와 같은 정도의 재료로 선택되어야 한다. 불화탄성중합체(Fluoroelastomer)의 굴절률인 1.38과 유사한 플루오르실란(fluorosilane)을 이용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 불화탄성중합체(Fluoroelastomer)의 굴절률인 1.38을 기준으로 굴절률이 최소 소수점 2에서 3자리까지의 범위 내에 있도록 재료가 선택되는 것이 바람직하다.
적절한 굴절률 매칭을 위하여, 1종 내지는 복수종이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예로서, 상기 플루오로실란(fluorosilane)은 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(1H,1H,2H,2H-Perfluorooctyltriethoxysilane), 트리에톡시(1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,8,8,8-트리데카플루오로옥틸)실란(Triethoxy(1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,8,8,8-tridecafluorooctyl)silane), 트리에톡시(퍼플루오로데실)실란(Triethoxy(perfluorodecyl)silane), 1,1,2,2,3,3,3-헵타플루오로프로필(트리메톡시)실란(1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropyl(trimethoxy)silane), 트리플루오로메틸트리에톡시실란(Trifluoromethyltriethoxysilane) 중 어느 하나 또는 2이상의 조합이 사용될 수 있다. 도 8은 본 발명의 봉지재 조성물에 포함되는 주요 가교제의 화학식을 나타낸다.
바람직하게, 상기 플루오로실란(fluorosilane)은 가교제로서, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 0.5 ~ 30 중량부로 포함될 수 있다. 0.5 중량부 미만의 범위에서는 가교 정도가 충분하지 않아 경화 및 부착력이 낮아지며, 30 중량부 초과의 범위에서는 가교 보다 자체 축중합이 발생하거나, 결합이 완료되지 않은 잔류물들이 많아져 불투명해질 수 있으며, 가교를 위한 과도한 촉매가 필요로 하여, UV 투과 특성이 저하된다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 봉지재 조성물의 가교 매커니즘을 예시한 것이다. 상기 봉지재의 가교 매커니즘은 도 9 및 도 10의 1) 내지 5)의 순차적인 반응식을 통해 예시적으로 이해될 수 있다.
본 발명의 UV LED용 봉지재 조성물은 촉매를 포함한다.
상기 촉매는 상기 불화탄성중합체 화합물의 H 탈리 및 상기 플루오로실란 화합물의 가수분해 반응을 촉진시킬 수 있으며,　바람직하게 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄, 이리듐, 주석 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함할 수 있다.
상기 촉매는 불화탄성중합체 100 중량부 대비 100ppm 내지 10,000ppm 으로 포함되는 것이 바람직하다. 100ppm 미만에서는 가교 반응이 일어나지 않거나 높은 경화 온도로 Chip 및 기타 패키지 재료에 손상을 줄 수 있으며, 10,000ppm 초과에서는 과도한 금속 성분으로 인한 metal cluster 등에 의해 UV 투과성이 저하된다.
본 발명의 UV LED용 봉지재 조성물은 용매를 포함한다.
상기 용매는 케톤류(ketones) 용매, 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함할 수 있다.
상기 케톤류(ketones) 용매는 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸부틸케톤(MBK), 메틸이소부틸케톤(MIBK)과 같은 용매가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 메틸에틸케톤(MEK)이 사용된다.
상기 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매는 Ethylene glycol monomethyl ether (2-methoxyethanol, CH3OCH2CH2OH), Ethylene glycol monoethyl ether (2-ethoxyethanol, CH3CH2OCH2CH2OH), Ethylene glycol monopropyl ether (2-propoxyethanol, CH3CH2CH2OCH2CH2OH), Ethylene glycol monoisopropyl ether (2-isopropoxyethanol, (CH3)2CHOCH2CH2OH), Ethylene glycol monobutyl ether(2-butoxyethanol, CH3CH2CH2CH2OCH2CH2OH)와 같은 용매가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 Ethylene glycol monoethyl ether, Ethylene glycol monobutyl ether가 사용된다.
용매는 봉지재 조성물을 도포하는 방식에 따라 농도 조절용으로 사용되어지므로 특별한 함량으로 한정되지는 않지만 바람직한 일예로 불화탄성중합체 100 중량부 대비 용매 50 ~ 500 중량부가 포함될 수 있다. 용매의 일반적인 점도는 1000cps에서 100,000cps 정도가 좋다.
한편, 본 발명은 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED 패키지를 제공한다. UV LED 패키지에서 본 실시예의 UV LED용 봉지재 조성물은 도포 및 경화되어 UV 광이 투과하는 클리어(clear) 봉지재로서 사용된다.
이를 감안하여, 본 실시예의 UV LED용 봉지재 조성물은 UV LED 패키지 상태에서 광투과도를 높이기 위한 성분을 더욱 포함할 수 있다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED 패키지로서, 상단에 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재 조성물이 경화된 봉지재(10)가 위치하고, 상기 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재(10)와 인접하거나, 매립되어 UV LED 칩(20)이 배치되고, 그 하단에 세라믹 기판(40)이 배치되며, 상기 세라믹 기판을 둘러 감싸면서 구리 배선(30)이 배치된다. 상기 세라믹 기판은 Al2O3, AlN, Si3N4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합으로 구성되는 것이 바람직하다. 일예로, 이러한 세라믹 기판은 DPC(Direct Plated Copper) , HTCC (High Temperature Co-firing Ceramics) 등이 사용될 수 있다.
UV가 투과되기 쉽도록 하는 필러(Filler)로서, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 불화에틸렌프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 0.1 ~ 50 중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 불화에틸렌프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 는 0.1 ~ 20um 범위의 파우더 형태로 마련되어 UV LED용 봉지재 조성물에 포함된다.
상기 불화에틸렌프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우 광투과도 향상 효과가 없으며, 50 중량부 초과인 경우에는 플루오르 탄성체가 필러(Filler)를 충분히 감싸지 못하여 공기층이 생성되어 실투가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명은 불화탄성중합체를 포함하는 칩스케일(chip scale) UV LED 패키지를 제공한다. 칩스케일(chip scale) UV LED 패키지는 UV-LED 패키지 사이즈의 크기가 UV LED 칩 크기 정도로 형성되는 패키지이다. 칩스케일(chip scale) UV LED 패키지에서 본 실시예의 UV LED용 봉지재 조성물은 논클리어(non-clear) 봉지재로서 사용되며, 불화탄성중합체는 기판의 바인더로서 기능한다.
이를 감안하여, 본 실시예의 UV LED용 봉지재 조성물은 칩스케일(chip scale) UV LED 패키지 상태에서 기판의 열팽창 등에 의한 파손을 방지하기 위한 성분을 더욱 포함할 수 있다.
도 5는 칩 스케일(Chip Scale) UV LED 패키지를 나타낸 것이다.
도 5의 실시예의 불화탄성중합체를 포함하는 칩 스케일(Chip Scale) UV LED 패키지는, 상기 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재 조성물이 경화된 봉지재(10)와, 상기 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재(10)와 인접하여 배치되는 UV LED 칩(20)과, UV LED용 봉지재에 매립되어 배치되는 구리 배선(30)을 포함한다.
본 실시예의 칩 스케일 UV LED 패키지는, UV LED 칩 하부에 UV LED용 봉지재(10)가 위치하는 구조이며, 납땜(Soldering)되는 기판과의 CTE (열팽창계수)차 극복 및 강도 구현을 위하여 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 SiO2, Al2O3, TiO2, Si3N4, ZrO2, CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 100 ~ 800 중량부를 필러 화합물로서 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 필러 화합물이 100 중량부 미만에서는 요구하는 열팽창 물성을 얻기 어렵고, 800 중량부 초과의 경우는 불화탄성중합체가 필러 화합물을 충분히 감싸지 못하여 바인더의 역할을 수행하기 어렵다.
상기 UV LED 패키지 및 칩 스케일(Chip Scale) UV LED 는 상술한 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재 조성물이 경화된 봉지재와 UV LED 칩이 서로 인접하도록 구성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재 조성물의 제조방법을 설명한다.
먼저, 케톤류(ketones) 용매, 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함하는 용매 50 ~ 500 중량부에 대해, 불화 비닐리덴을 포함하며 헥사 플루오로 프로필렌, 펜타플루오로 프로필렌, 트리플루오로 에틸렌, 트리플루오로 클로로 에틸렌, 테트라 플루오로 에틸렌, 불화비닐, 퍼플루오로 아크릴산 에스테르, 아크릴산 퍼플루오로 알킬, 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르, 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르 중 어느 하나 이상을 포함하는 불화탄성중합체 100 중량부를 혼합하여 교반기에서 완전히 용해시킨다. 투입되는 용매의 양에 따라 점도를 조절할 수 있다.
다음으로, 상기 용해된 조성물에 가교제인 플로우로실란 0.5 ~ 30 중량부를 첨가하여 교반한다.
선택적으로, 상기 2단계 후, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 불화에틸렌프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 0.1 ~ 50 중량부를 교반하여 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 다른 일 실시예에 따라, 상기 2단계 후, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 SiO2, Al2O3, TiO2, Si3N4, ZrO2, CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 100 ~ 800 중량부를 교반하여 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 불화탄성중합체 100 중량부 대비 촉매 100ppm 내지 10,000ppm을 첨가하여 교반한다.
마지막으로, 교반 중에 휘발된 용매를 보충하여 점도를 조절한다. 보충하는 용매는 케톤류(ketones) 용매, 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함하는 용매일 수 있다. 점도는 디스펜싱(Dispensing)및 스프레이가 가능한 정도로 조절하는 것이 바람직하며, 디스펜싱의 경우 3000 ~10,000cps, 스프레이는 50 ~ 1000cps로 조절할 수 있다.
상기와 같은 재료의 첨가와 교반은 상온에서 이뤄질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재의 제조방법을 설명한다.
상기와 같은 방법으로 수득한 봉지재 조성물에 대해, 용매를 휘발하고 경화 반응의 개시 온도를 고려하여 150~200℃ 조건에서 10분 ~ 4시간 동안 경화하여 봉지재를 수득한다.
바람직한 일예로, 상기 봉지재는 봉지재 조성물을 50℃ 조건에서 용매가 충분히 휘발되도록 하고 180℃ 조건에서 1~2 시간 경화하는 과정을 거쳐 수득될 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 봉지재는 상기와 같이 경화된 상태에서 투과율을 더욱 향상시키기 위해 200℃ 조건에서 10 시간 이상 후경화하는 단계를 더욱 거쳐 수득될 수 있다.
이하, 상기 제조방법에 의한 구체적인 실시예의 UV 내성평가 결과를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예는 본 발명에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
용매 MEK 300 중량부에 불화탄성중합체 Viton A-200(VDF-HFP)을 100 중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL(Dibutyltin dilaurate) 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과 경도 68(ShoreA), 신장률 184%, 275nm 파장의 UV 광에서 광투과율 60% 이상으로 나타났다. 광투과율 34% 이상이면 굴절률 매칭 감안 시에 쿼츠 사용하는 것과 동등한 수준의 광투과율을 얻는 것으로 볼 수 있다.
<실시예 2>
용매 MEK 300 중량부에 Dyneon FLS 5841(VDF-HFP-TFE) 100 중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 10,000(cPs), 경도 74(ShoreA), 신장률 177%, 275nm 파장의 UV 광에서 광투과율 70% 이상으로 나타났다.
<실시예 3>
용매 MEK 300 중량부에 Tecnoflon N 935(VDF-HFP) 100 중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 3,000(cPs), 경도 72(ShoreA), 신장률 178%, 275nm 파장의 UV 광에서 광투과율 65% 이상으로 나타났다.
<실시예 4>
용매 MEK 300 중량부에 Viton A-200 50 중량부와 Dyneon FLS 5841 50 중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 30 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 1,200(cPs), 경도 68(ShoreA), 신장률 169%, 275nm 파장의 UV 광에서 광투과율 80% 이상으로 나타났다.
<실시예 5>
용매 MEK 300 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 40 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 1,000(cPs), 경도 42(ShoreA), 신장률 216%, 275nm 파장의 UV 광에서 광투과율 30% 이상으로 나타났다.
<실시예 6>
용매 MEK 300 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 1,300(cPs), 경도 65(ShoreA), 신장률 169%, 275nm 파장의 UV 광에서 광투과율 70% 이상으로 나타났다.
<실시예 7>
용매 MEK 300 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합한 후, 불화에틸렌프로필렌(FEP) 0.1 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 1,300(cPs), 경도 65(ShoreA), 신장률 169%, 275nm 파장의 UV 광에서 광투과율 70% 이상으로 나타났다.
<실시예 8>
용매 MEK 300 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합한 후, 불화에틸렌프로필렌(FEP)P 20 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 3,300(cPs), 경도 80(ShoreA), 신장률 105%, 275nm 파장의 UV 광에서 광투과율 78% 이상으로 나타났다.
<실시예 9>
용매 MEK 300 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합한 후, 불화에틸렌프로필렌(FEP) 70 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 800,000(cPs), 275nm에서 광투과율 0% 으로 나타났다.
도 11은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 9에 의한 UV 내성 평가(봉지 후 평가) 결과를 정리한 도표이다. 도 11을 통해 상기 실시예들의 평가 결과가 확인된다.
한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 칩스케일 UV LED 패키지에 포함되는 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재(CSP 용)의 다른 실시예를 도 12에 도시하였다. 도 12는 본 발명에 따라 칩스케일 UV LED 패키지에 포함되는 불화탄성중합체를 포함하는 UV LED용 봉지재(CSP 용)의 특성을 정리한 도표이다.
<CSP용 실시예1>
용매 MEK 500 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합하고 SiO2는 첨가되지 않고 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 1,300(cPs), 열팽창계수 CTE(ppm/K) 216 로 나타났다. 열팽창계수 CTE(ppm/K)는 7 ~ 70 범위가 UV LED용 봉지재(CSP 용)로 적용하기에 적당한 것으로 볼 수 있다.
<CSP용 실시예2>
용매 MEK 500 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부 및 SiO2 (Denka FB series) 50 중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 12,000(cPs), 열팽창계수 CTE(ppm/K) 163 로 나타났다.
<CSP용 실시예3>
용매 MEK 500 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부 및 SiO2 (Denka FB series) 300 중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 480,000(cPs), 열팽창계수 CTE(ppm/K) 58, 3점 굽힘강도 152로 나타났다.
<CSP용 실시예4>
용매 MEK 500 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부 및 SiO2 (Denka FB series) 566 중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도 860,000(cPs), 열팽창계수 CTE(ppm/K) 12, 3점 굽힘강도 236 으로 나타났다.
<CSP용 비교예 >
용매 MEK 500 중량부에 Viton VTR-5883 100중량부 및 SiO2 (Denka FB series) 900 중량부를 교반하여 완전히 용해시킨 후, 촉매 DBTL 0.01 중량부를 혼합하고, 가교제로 Evonik F8261(플루오로실란) 1 중량부를 혼합하여 제조되는 봉지재의 UV 내성 평가결과, 점도(cPs), 열팽창계수 CTE(ppm/K), 3점 굽힘강도가 측정 가능한 정도의 수준으로 물성이 나오지 않았다.
[평가 1]
상기 실시예 1에 따른 봉지재에 대해 10mW급 UV-C에 대한 봉지(encapsulation) 평가 결과를 도 2에 도시하였다. 통상적으로 UV는 A(410~320nm), B(320~280nm), C(280~200nm)의 파장 범위로 분류된다. 살균 목적의 UV-C LED가 보통 방출하는 빛의 파장이 275nm이며, 파장이 짧을수록 봉지재가 견디기 어렵다고 본다. 통상적으로 UV-C에서 봉지재가 견디면서 투과도가 좋으면, UV-A는 문제가 없다고 판단한다.
상단의 그래프는 UV-C(275nm)의 자외선을 조사한 경우에 본 발명의 봉지재 조성물을 적용한 UV LED 패키지의 파워 변화량을 시간별로 나타낸 것이고(X 축은 시간, Y축은 패키지 파워 변화량), 하단의 그래프는 순전압(Foward Voltage) 변화량을 시간별로 나타낸 것이다(X 축은 시간, Y축은 Forward Voltage 변화량).
상기 그래프를 살펴보면, 동작 시험(100mA 인가)을 통하여 시간 변화에 따른 변화량이 거의 없어 UV-C의 적용에도 불구하고 안정성을 나타내는 것을 의미한다.
일반적으로 UV-C에도 견디는 경우 UV-A에는 기본적으로 적용이 가능한 것으로 본다.
[평가 2]
다음으로, 상기 실시예 1에 따른 봉지재에 대해 10mW UV-C(275nm) 조사 전후의 자외선-가시광 분광 광도계(UV-vis) 투과율 스펙트럼을 도 3에 도시하였다.
이는 사파이어 기판(2인치)위에 실시예 1의 재료를 코팅(200um)하고 경화하여 준비한 후 10mW UV-C에 노출시키기 전,후 투과율 변화를 관찰한 그래프이다.
이를 검토하면, 일반적으로 사용되는 메틸실리콘의 경우 보통 UV에 노출 후 결합(bonding)이 끊어지면서 투과율이 일부 상승한다. 500시간 조사 이후는 그래프에서 보이는 바와 같이 크랙(Crack)이 발생하여 측정할 수 없는 수준이 된다.
반면, 실시예 1의 봉지재는 UV-C(275nm) 조사 전후 투과율이 약 5 ~ 10% 증가한다.
결국, 본 발명을 적용한 경우 크랙의 발생이 없고 투과율이 상승하는 것을 알 수 있다.
상기에 제시된 실시예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 본 발명의 범위는 제한되지 않는다.

Claims (24)

  1. 불화탄성중합체(Fluoroelastomer)가 가교제인 플루오로실란(fluorosilane)으로 가교 결합된 조성물이며, 상기 불화탄성중합체는 불화 비닐리덴을 단량체로 포함하는 2원계 또는 3원계 공중합체인 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불화탄성중합체는 헥사 플루오로 프로필렌(Hexafluoropropylene, HFP), 펜타플루오로 프로필렌(Pentafluoropropylene), 트리플루오로 에틸렌(Trifluoroethylene), 트리플루오로 클로로 에틸렌(Trifluorochloroethylene), 테트라 플루오로 에틸렌(Tetrafluoroethylene, TFE), 불화비닐(Vinyl fluoride), 퍼플루오로 아크릴산 에스테르(Perfluoro acrylic ester), 아크릴산 퍼플루오로 알킬(Acrylic Perfluoro Alkyl), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(Perfluoro methyl vinyl ether, PMVE), 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(Perfluoro propyl vinyl ether) 중 어느 하나 이상을 단량체로 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불화탄성중합체는 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌(VDF-HFP), 불화비닐리덴-테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로메틸비닐에테르(VDF-TFE-PMVE), 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌(VDF-HFP-TFE) 중 어느 하나인 것을 특징으로 봉지재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플루오로실란(fluorosilane)은 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(1H,1H,2H,2H-Perfluorooctyltriethoxysilane), 트리에톡시(1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,8,8,8-트리데카플루오로옥틸)실란(Triethoxy(1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,8,8,8-tridecafluorooctyl)silane), 트리에톡시(퍼플루오로데실)실란(Triethoxy(perfluorodecyl)silane), 1,1,2,2,3,3,3-헵타플루오로프로필(트리메톡시)실란(1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropyl(trimethoxy)silane), 트리플루오로메틸트리에톡시실란(Trifluoromethyltriethoxysilane) 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플루오로실란(fluorosilane)은 가교제로서, 상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 0.5 ~ 30 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 불화에틸렌프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 0.1 ~ 50 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 SiO2, Al2O3, TiO2, Si3N4, ZrO2, CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 100 ~ 800 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄, 이리듐, 주석 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 100ppm 내지 10,000ppm을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 불화탄성중합체는 골격(backbone)에 탄소-탄소 결합을 갖는 사슬 구조로 이뤄지며, 하나의 사슬에 포함된 탄소와 다른 하나의 사슬에 포함된 탄소 상호 간의 접속 지점(tie points)이 가교제인 플루오로실란(fluorosilane)으로 가교 결합되는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 불화탄성중합체는 65~71 %(wt%)의 불소 함량 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물.
  11. 케톤류(ketones) 용매, 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함하는 용매 50 ~ 500 중량부에 대해, 불화 비닐리덴을 단량체로 포함하며 헥사 플루오로 프로필렌, 펜타플루오로 프로필렌, 트리플루오로 에틸렌, 트리플루오로 클로로 에틸렌, 테트라 플루오로 에틸렌, 불화비닐, 퍼플루오로 아크릴산 에스테르, 아크릴산 퍼플루오로 알킬, 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르, 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르 중 어느 하나 이상을 단량체로 포함하는 2원계 또는 3원계 공중합체인 불화탄성중합체 100 중량부를 혼합하여 교반기에서 용해시키는 1단계;
    상기 용해된 조성물에 플로우로실란 0.5 ~ 30 중량부를 첨가하여 교반하는 2단계; 및
    촉매를 첨가하여 교반하는 3단계를 포함하며,
    상기 불화탄성중합체가 상기 플루오로실란으로 가교 결합된 조성물을 제조하도록 구성된 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 촉매는 불화탄성중합체 100 중량부 대비 100ppm 내지 10,000ppm을 첨가하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 촉매는 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄, 이리듐, 주석 중 어느 하나 또는 2이상의 조합인 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    케톤류(ketones) 용매, 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함하는 용매를 첨가하여 점도를 조절하는 4단계;를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 2단계 후,
    상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 불화에틸렌프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시(PFA), CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 0.1 ~ 50 중량부를 교반하여 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 2단계 후,
    상기 불화탄성중합체 100 중량부 대비 SiO2, Al2O3, TiO2, Si3N4, ZrO2, CaF2, BaF2, MgF2, AlF3, ZrF4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 100 ~ 800 중량부를 교반하여 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 케톤류(ketones) 용매는 메틸에틸케톤(MEK)이며,
    상기 글리콜 에테르류(glycol ethers) 용매는 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(Ethylene glycol monoethyl ether) 또는 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(Ethylene glycol monobutyl ether)인 것을 특징으로 하는 봉지재 조성물의 제조방법.
  18. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 봉지재 조성물을 경화하여 얻은 봉지재;
    상기 봉지재와 인접하여 배치되는 UV LED 칩;
    상기 UV LED 칩 하단에 배치되는 세라믹 기판; 및
    상기 세라믹 기판에 배치되어 형성된 구리 배선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 패키지.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 세라믹 기판은 Al2O3, AlN, Si3N4 중 어느 하나 또는 2이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 패키지.
  20. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 봉지재 조성물을 경화하여 얻은 봉지재;
    상기 봉지재와 인접하여 배치되는 UV LED 칩; 및
    상기 봉지재에 매립되어 배치되는 구리 배선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자 패키지.
  21. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 봉지재 조성물로서, 200nm ~ 400nm 파장의 UV 광을 발생시키는 UV LED칩에 사용되는 봉지재 조성물.
  22. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 봉지재 조성물을 경화하여 수득하며 200nm ~ 400nm 파장의 UV 광을 발생시키는 UV LED칩에 사용되는 봉지재.
  23. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 봉지재 조성물의 제조방법을 통해 수득한 봉지재 조성물에 대해,
    용매를 휘발하고 150~200℃ 조건에서 10분 ~ 4시간 동안 경화하여 봉지재를 수득하는 단계;를 포함하는 봉지재의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서,
    200℃ 조건에서 10 시간 이상 후경화하는 단계;를 더욱 포함하는 봉지재의 제조방법.
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