KR20110026401A - 광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물 및 그것을 사용해서 얻어지는 광반도체 발광 장치 - Google Patents

광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물 및 그것을 사용해서 얻어지는 광반도체 발광 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 리드 프레임 및 그 위에 탑재된 광반도체 소자가 수납된 오목부를 갖는 광반도체 소자 수납 패키지용 절연성 수지층을 형성하기 위한 수지 조성물에 관한 것이며, 여기에서 수지 조성물은 다음 성분 (A) 내지 (D)를 포함하며, 성분 (C) 및 (D)가 그의 중량비로 0.3 내지 3.0의 (C)/(D) 혼합비로 함유된다: (A) 에폭시 수지; (B) 산 무수물 경화제; (C) 백색 안료; 및 (D) 무기 충전제.

Description

광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물 및 그것을 사용해서 얻어지는 광반도체 발광 장치{RESIN COMPOSITION FOR OPTICAL SEMICONDUCTOR ELEMENT HOUSING PACKAGE, AND OPTICAL SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE OBTAINED USING THE SAME}
본 발명은 발광 소자로부터 방출되는 빛을 반사시켜서 지향성을 부여하고, 발광 소자의 주위에 형성되는 절연성 수지층 형성 물질이 되는 발광 소자의 주위에 형성되는 절연성 수지층 형성 물질이 되는 광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물 및 그것을 사용해서 얻어지는 광반도체 발광 장치에 관한다.
종래, 발광 소자를 그 안에 탑재한 광반도체 발광 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 금속 리드 프레임(1) 위로 광반도체 소자(2)가 탑재되고, 절연성 수지층(3)이 상기 광반도체 소자(2)를 그의 위쪽 방향을 제외한 주위를 둘러싸도록 형성되도록 계획된다. 도 1에서, (4)는 금속 리드 프레임(1) 위에 형성된 전극 회로(도시되지 않음)를 광반도체 소자(2)에 전기적으로 접속시키는 본딩 와이어이다.
이러한 광반도체 발광 장치에서, 절연성 수지층(3)은 열가소성 수지, 예컨대, 통상적으로 폴리프탈아미드 수지(PPA) 등으로 주입 성형을 통해 형성된다. 백색 안료는 일반적으로 열가소성 수지에 혼입되어서 광반도체 소자(2)에 의해 방출된 빛을 반사시키고 그에 지향성을 부여한다(특허 문헌 1 참조).
고내열성이 요구되는 경우에, 소결된 알루미나를 함유하는 세라믹 물질이 절연성 수지층(3) 대신에 부분을 형성하기 위해 주로 사용된다(특허 문헌 2 참조). 그러나, 세라믹 물질로부터의 절연성 수지층(3)에 해당하는 부분의 형성은 이러한 패키지의 양산 적합성 및 비용 등, 그리고 더욱이, 반사기(반사부)의 형상 재현성의 관점에서 문제가 된다.
이러한 상황에서, 최근 문제를 해결하기 위해서, 광반도체 발광 장치를 제조하는 주류는 열경화성 수지를 이용한 트랜스퍼 성형이 될 것이다. 트랜스퍼 성형을 통한 생산에서 사용하기 위한 열경화성 수지 형성 물질은, 그의 경화된 물질의 표면이 높은 수준의 광 반사성을 갖도록 요구되기 때문에, 일반적으로 에폭시 수지, 예컨대, 비스페놀 A 에폭시 수지 등과 경화제, 예컨대, 산 무수물 등의 조합물을 포함하는 에폭시 수지 조성물이다.
이러한 상황에서, 최근 발광 장치의 휘도는 더욱 증강되고, 전보다 높은 내열성 및 내광성을 가지는 물질이 광반도체 발광 장치용 수지 조성물에 요망된다. 예컨대, 광반도체 발광 장치용 수지 조성물의 내열성 및 내광성을 증강시키기 위한 방법으로는, 지환식 에폭시 수지가 광 열화를 억제시키는 광 흡수에 사용되고, 이는 일부 구역에서 사용된다(특허 문헌 3 참조).
특허 문헌 1: JP-A-2002-283498
특허 문헌 2: JP-A-2004-288937
특허 문헌 3: JP-A-2004-339319
그러나, 상기와 같은 지환식 에폭시 수지를 포함하는 수지 조성물은 버(burr)를 생성하는 것으로 조성물의 반사 물질이 고충전화되기 어렵고, 수지 조성물의 성형성이 불량하기 때문에 아직 충분한 특성을 얻을 수 없고; 따라서 여전히 현재에도, 절연성 수지층 (3)은 통상적으로 상술한 열가소성 수지로부터 상술한 바와 같이 형성된다.
그러나, 열가소성 수지를 절연성 수지층(3)의 형성 물질로 사용하는 것은 다음과 같은 일부 문제를 포함한다: 특히, 요즈음에는, 그 위의 무연(lead-free) 기술의 영향에 기인하여 표면 탑재형 패키지, 예컨대, 상술한 광반도체 발광 장치들이 내열성을 가지도록 요구된다. 따라서, 높은 땜납(solder)-탑재 온도에서의 열 변형 저항 및 추가적으로 파워-증강되고 휘도-증가된 광반도체 소자(2)의 장기 내열성에 대한 요구에도 불구하고, 고온에서의 소자의 변색 문제가 발생하고, 그에 수반하여, 광반사 효율의 저하 및 광반도체 소자(2)의 상부를 밀봉하는데 사용되는 밀봉 수지 물질에의 접착성의 저하의 문제가 발생한다.
이러한 관점에서, 열가소성 수지의 장기 고온 내열성 문제 및 세라믹 물질의 양산성 문제를 해결할 수 있는 기술이 강력히 요망된다.
본 발명은 상기 상황의 고려하에 이루어진 것이고, 그의 목적은 장기 고온 내열성에서 우수하고 양호한 광 반사성을 부여하는 것이 가능한 광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물을 제공하고, 양산성 및 비용 성능에서 우수하고 수지 조성물로 생산된 광반도체 발광 장치를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 하기의 항목 (1) 내지 (5)에 관한다.
(1) 수지 조성물이 하기의 성분 (A) 내지 (D)를 포함하고, 성분 (C) 및 (D)가 0.3 내지 3.0의 (C)/(D)의 혼합 중량비로 함유되고,
그 위에 탑재된 금속 리드 프레임 및 광반도체 소자가 수납된, 오목부를 갖는 광반도체 소자 수납 패키지를 위한 절연성 수지층을 형성하기 위한 수지 조성물.
(A) 에폭시 수지;
(B) 산 무수물 경화제;
(C) 백색 안료; 및
(D) 무기 충전제.
(2) 항목 (1)에 있어서, 상기 성분 (D)가 산화 티타늄인 수지 조성물.
(3) 항목 (2)에 있어서, 상기 산화 티타늄이 루틸형 결정 구조를 갖는 수지 조성물.
(4) 항목 (1) 내지 항목 (3) 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 성분 (C) 및 (D)가 전체 수지 조성물에 기초하여 10 내지 90 중량%의 총 함량으로 함유된 수지 조성물.
(5) 절연성 수지층이 항목 (1) 내지 항목 (4) 중 어느 한 항목에 따른 광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물로 형성되는,
절연성 수지층; 절연성 수지층에 형성된 오목부; 오목부 내에 배열된 금속 리드 프레임; 및 금속 리드 프레임 위에 배열된 광반도체 소자를 포함하는 광반도체 발광 장치.
구체적으로, 본 발명자들은 열에 의한 변색으로부터 보호되고 장기 고온 내열성이 우수한 광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물을 획득하기 위해 끈질긴 연구를 했다. 결과로서, 발명자들은 열경화성 수지인 에폭시 수지의 사용이 추가적인 백색 안료 및 무기 충전제의 사용과 합쳐진 경우 및 둘의 혼합 중량비가 특정 범위 내에 들도록 정해지는 경우, 둘의 특성들이 상승효과적으로 나타나고 이 상승효과에 기인하여, 수지 조성물이 장기, 고내열성 변색성(heat-resistant discoloration capability)을 유지할 수 있는 것을 발견했고, 추가적으로 그 안의 에폭시 수지의 사용에 기인하여, 수지 조성물이 그 안에 트랜스퍼 성형을 통해서 금형에서의 밀봉이 가능해지고, 따라서, 수지 조성물은 양산성의 관점에서 유리해지고, 따라서 의도한 목적을 달성할 수 있다. 이러한 발견에 기초하여, 발명자들은 본 발명에 이르렀다.
상기와 같이, 본 발명은 그 위에 탑재된 광반도체 소자 및 금속 리드 프레임이 수납된 오목부를 갖는 광반도체 소자 수납 패키지용 절연성 수지층을 위한 수지 조성물을 제공하고, 여기에서 절연성 수지층 형성 물질은 에폭시 수지[성분 (A)], 산 무수물 경화제[성분 (B)], 백색 안료[성분 (C)] 및 무기 충전제[성분 (D)]를 함유하는 수지 조성물을 포함하며, 여기에서 백색 안료 대 무기 충전제의 혼합비[(C)/(D)]는 그의 중량비로 0.3 내지 3.0의 범위에 들도록 규정된다. 따라서, 수지 조성물은 땜납 내열성 및 장기 고온 내열성에서 우수하고, 내광열화성(light degradation resistance)의 우수한 성능을 나타내고, 따라서 양호한 광 반사성을 실현한다. 따라서, 절연성 수지층이 수지 조성물로 형성된 광반도체 발광 장치는 양호한 광 지향성을 갖게 되고, 따라서, 안정한 광을 방출할 수 있게 되고 그의 기능을 충분히 발휘할 수 있게 된다.
산화 티타늄이 백색 안료[성분 (C)]로 사용된 경우, 그의 양호한 분산성 및 화학적 안정성에 기인하여 절연성 수지층의 높은 백색도 및 우수한 광 반사성이 실현된다.
루틸형 결정 구조를 가지는 산화 티타늄이 사용된 경우, 이는 절연성 수지층의 추가적인 우수한 장기 고온 내열성을 증가시킨다.
백색 안료[성분 (C)] 및 무기 충전제[성분 (D)]의 전체 함량이 전체 수지 조성물에 기초하여 10 내지 90 중량% 범위 내에 있는 경우, 절연성 수지층의 선형 팽창 계수는 감소될 수 있고 수지 조성물은 양호한 유동성을 실현한다.
도 1은 광반도체 발광 장치의 구성을 도식적으로 도시하는 단면도이다.
본 발명의 광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물(이는 본원에서 "수지 조성물"로 지칭될 수 있다)은 상기에 설명된 바와 같이, 도 1에 도시된 광반도체 발광 장치 내의 절연성 수지층(3)을 형성하는 물질로서 사용되고, 이는 에폭시 수지(성분 A), 산 무수물 경화제(성분 B), 백색 안료(성분 C) 및 무기 충전제(성분 D)를 포함한다. 통상적으로, 수지 조성물은 액체, 분체 또는 분체를 타정하여 제조된 정제 형태이고, 밀봉에 사용된다.
에폭시 수지(성분 A)의 예시로는 노볼락 에폭시 수지, 예컨대, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 페놀-노볼락 에폭시 수지, 크레졸-노볼락 에폭시 수지 등; 지환식 에폭시 수지; 질소-함유 환형 에폭시 수지, 예컨대, 트리글리시딜 이소시아누레이트, 히단토인 에폭시 수지 등; 저 흡수율을 갖는 경화 물질의 주류인 비페닐 에폭시 수지, 예컨대, 수소화된 비스페놀 A 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에테르 에폭시 수지, 비스페놀 S 에폭시 수지 등; 디시클로 환형 에폭시 수지 및 나프탈렌 에폭시 수지를 포함한다. 이들은 여기에서 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 이들 에폭시 수지 중에서, 우수한 투명성 및 내변색성의 관점에서 바람직한 것은 지환식 에폭시 수지 및 트리글리시딜 이소시아누레이트의 단독 사용 또는 조합 사용이다.
에폭시 수지(성분 A)는 실온에서 고체이거나 액체일 수 있으나, 일반적으로 본원에서 사용하기 위한 에폭시 수지의 평균 에폭시 당량은 바람직하게는 90 내지 1000 g/eq이다. 에폭시 수지가 고체인 경우에, 이의 연화점은 바람직하게는 160 ℃ 이하이다. 이는 에폭시 당량이 너무 작으면, 수지 조성물의 경화된 물질이 부서지기 쉬울 수 있고, 에폭시 당량이 너무 크면, 수지 조성물의 경화된 물질의 유리 전이 온도(Tg)가 낮아지는 경향이 있기 때문이다.
산 무수물 경화제(성분 B)의 예시로는 무수 프탈산, 무수 말레산, 무수 트리멜리트산, 무수 피로멜리트산, 무수 헥사히드로프탈산, 무수 테트라히드로프탈산, 무수 메틸나딕산, 무수 나딕산, 무수 글루타르산, 무수 메틸헥사히드로프탈산 및 무수 메틸테트라히드로프탈산을 포함한다. 이들은 본원에서 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 이들 산 무수물 경화제 중에서, 바람직한 것은 무수 프탈산, 무수 헥사히드로프탈산, 무수 테트라히드로프탈산, 무수 메틸헥사히드로프탈산의 사용이다. 더욱 바람직하게는, 산 무수물 경화제(성분 B)는 140 내지 200 정도의 분자량을 가지고, 또한 무색 또는 담황색 산 무수물 경화제가 바람직하다.
에폭시 수지(성분 A) 대 산 무수물 경화제(성분 B)의 혼합비는 바람직하게는 산 무수물 경화제(성분 B) 내의 에폭시기와 반응할 수 있는 활성기(산 무수물기 또는 히드록실기)가 에폭시 수지(성분 A) 내의 에폭시기 1 당량에 대하여 0.5 내지 1.5 당량, 더욱 바람직하게는 0.7 내지 1.2 당량이도록 규정된다. 이는, 활성기의 양의 너무 적으면, 수지 조성물의 경화 속도는 낮을 수 있고, 그의 경화된 물질의 유리 전이 온도(Tg)는 낮아지는 경향이 있으나; 활성기의 양이 너무 많으면, 수지 조성물의 내습성이 저하되는 경향이 있기 때문이다.
산 무수물 경화제(성분 B)로서는, 그의 목적 및 용도에 따라 산 무수물 경화제 이외의 에폭시 수지를 위한 임의의 다른 경화제, 예컨대, 페놀계 경화제, 아민 경화제, 알콜로 부분 에스테르화된 산 무수물계 경화제의 부분 에스테르 또는 카르복실산 경화제, 예컨대, 헥사히드로프탈산, 테트라히드로프탈산, 메틸헥사히드로프탈산 등이 단독으로 또는 상술한 산 무수물 경화제 및 페놀계 경화제와 조합되어 사용될 수 있다. 예컨대, 카르복실산 경화제가 조합되어 사용되는 경우에서는, 이는 경화 속도를 가속시킬 수도 있고, 생산성을 증강시킬 수도 있다. 그러한 경화제가 사용되는 경우, 그의 혼합비는 상술한 산 무수물 경화제를 사용한 경우의 혼합비(당량비)와 같을 수 있다.
상술한 성분 A 및 성분 B와 함께 수지 조성물 내에 있을 백색 안료(성분 C)의 예시로는 무기 백색 안료, 예컨대, 산화 티타늄, 산화 아연, 연백, 카올린, 탄산칼슘, 산화 지르코늄을 포함한다. 이들 중 하나 이상은 본원에서 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 이들 중에서, 바람직한 것은 우수한 백색도, 거대한 광 반사성, 양호한 차폐력(masking power) 및 착색력, 높은 분사성, 우수한 내기후성 및 지극히 우수한 화학 안정성의 각종 양호한 특성을 가지는 산화 티타늄을 사용하는 것이다. 특히, 장기간의 시간 동안 고온에 노출되는 경우 450 nm의 파장 주변에서 고 광반사성을 유지하는 이의 능력의 관점에서, 더욱 바람직한 것은, 루틸형 결정 구조를 가지는 산화 티타늄의 단독 사용 또는 그것과 아나타스(anatase)형 결정 혼합물을 갖는 산화 티타늄의 혼합된 사용(여기에서, 루틸형 산화 티타늄의 혼합비가 더 높음)이다. 혼합된 계에서, 바람직하게는, 아나타스형 산화 티타늄의 양은 불순물 수준이거나, 즉, 혼합된 계는 실질적으로 루틸형 산화 티타늄의 단일 계일 수 있는 것이 요망된다. 이들 중에서, 그의 유동성 및 차광성의 관점에서 더욱 바람직한 것은 0.05 내지 1.0 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 산화 티타늄의 사용이다. 더욱 더 바람직한 것은 그의 광반사성의 관점에서 0.08 내지 0.5 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 산화 티타늄의 사용이다. 평균 입자 크기는 레이저 회절/산란식 입자 크기 분포계를 사용하여 측정할 수 있다.
바람직하게는, 백색 안료(성분 C)의 함량은 전체 수지 조성물의 5 내지 90 중량% 범위에 들도록 규정되나, 그의 착색성 및 반사성의 관점에서, 함량은 전체 수지 조성물의 10 내지 60 중량%의 범위에 드는 것이 더욱 바람직하다. 이는 성분 C의 함량이 너무 적으면, 그 자체의 백색도의 정도가 낮아질 수 있고, 따라서 반사성이 저하될 수 있으나; 성분 C의 함량이 너무 크면, 절연성 수지층의 표면은 평활해지기 어렵고 따라서 반사성이 저하되는 경향이 있을 수 있기 때문이다.
상술한 성분들 A 내지 C와 함께 수지 조성물 내에 있게 되는 무기 충전제(성분 D)의 예시로는 실리카 분체, 예컨대, 석영 유리 분체, 활석, 실리카 분체, 예컨대, 용융 실리카 분체 및 결정성 실리카의 분체, 알루미나 분체, 질화알루미늄 분체 및 질화 규소 분체를 포함한다. 그 중에서도, 바람직한 것은 절연성 수지층의 선형 팽창 계수를 감소시키는 관점에서 실리카 분체의 사용이다; 그리고 특히 높은 패키징 성능 및 그의 고 유동성의 관점에서, 더욱 바람직한 것은 구형 융합 실리카 분체의 사용이다. 더욱 더 바람직한 것은 5 내지 60 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는, 여전히 더욱 바람직하게는 15 내지 45 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 분체의 사용이다. 평균 입자 크기는 레이저 회절/산란식 입자 크기 분포 분석기를 사용하여 측정할 수 있다.
무기 충전제(성분 D)의 함량은 바람직하게는 백색 안료(성분 C) 및 무기 충전제의 총 함량이 전체 수지 조성물에 기초하여 5 내지 90 중량%일 수 있도록, 보다 바람직하게는 수지층의 선형 팽창 계수를 감소시키고 수지 조성물의 유동성을 확보하는 관점에서 그의 총 함량은 10 내지 80 중량%일 수 있도록 규정된다.
백색 안료(성분 C) 대 무기 충전제(성분 D)의 혼합비[성분 C/성분 D]는 성분 C/성분 D의 중량비가 0.3 내지 3.0의 범위에 들도록 규정되어야 한다. 특히 바람직하게는, 분산성의 관점에서, 성분 C/성분 D의 비는 0.5 내지 2.0의 범위에 들도록 규정된다. 이는, 혼합비가 상기 범위를 초과하는 경우 및 성분 C/성분 D의 비가 너무 작은 경우에는 수지층의 장기 고온 내열성이 저하될 수 있는 반면에, 성분 C/성분 D의 비가 너무 크면 유동성이 낮아질 수 있고 수지 조성물을 트랜스퍼 성형으로 성형하기 어려워질 수 있고, 마지막으로 이는 경화된 물질의 평활성이 불량해질 수 있도록 절연성 수지층의 반사성에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
상술한 성분들 A 내지 D에 더하여, 필요한 경우, 각종 첨가제, 예컨대, 경화촉진제, 산화 방지제, 개질제, 소포제, 균전제(leveling agent), 이형제 등이 본 발명의 수지 조성물 내로 혼입될 수 있다.
경화 촉진제의 예시로는 3차 아민, 예컨대, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데칸-7, 트리에틸렌디아민, 트리-2,4,6-디메틸아미노메틸페놀, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸아미노벤젠 및 N,N-디메틸아미노시클로헥산, 이미다졸 화합물, 예컨대, 2-에틸-4-메틸이미다졸 및 2-메틸이미다졸, 인 화합물, 예컨대, 트리페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트 및 테트라-n-부틸포스포늄 o,o-디에틸 포스포로디티오에이트, 4차 암모늄염, 유기 금속염 및 이들의 유도체를 포함한다. 이들은 단독으로 또는 이의 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 이들 경화 촉진제 중에서 3차 아민, 이미다졸 화합물 및 인 화합물이 바람직하다. 착색도가 낮고, 투명하고 강인한 경화된 물질을 얻기 위해서는 이들 경화 촉진제 중에서, 인 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
경화 촉진제의 함량은 바람직하게는 에폭시 수지(성분 A)에 대하여 0.01 내지 8.0 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3.0 중량%인 것으로 설정된다. 이는, 경화 촉진제의 함량이 너무 적으면, 수지는 충분한 경화 촉진 효과를 얻을 수 없으나, 경화 촉진제의 함량이 너무 크면, 획득되는 경화된 물질이 변색되는 경향이 있을 수 있기 때문이다.
산화 방지제의 예시로는 페놀계 화합물, 아민 화합물, 유기 황 화합물 및 인 화합물의 산화 방지제를 포함한다. 개질제의 예시로는 종래 공지된 개질제, 예컨대, 글리콜, 실리콘 및 알콜을 포함한다. 소포제의 예로서는 실리콘과 같은 종래 공지된 소포제를 포함한다.
본 발명의 수지 조성물은 예컨대, 다음과 같이 생산될 수 있다: 간략히, 성분 A 내지 D 및 각종 임의의 첨가제를 적합하게 혼합한 후, 혼련기로 혼련하고 용융-혼합한 후, 이를 실온으로 냉각하고 분쇄하여 미세한 분체형 수지 조성물을 얻는다.
상기와 같이 획득된 수지 조성물의 경화 물질은 430 내지 1300 nm의 파장에서 바람직하게는 80 % 이상, 더욱 바람직하게는 90 % 이상, 더욱 더 바람직하게는 94 % 이상의 광반사율을 가진다. 광반사율의 상한은 100 %이다. 광반사율은 예컨대, 다음의 방식으로 측정된다. 1 mm 두께의 수지 조성물의 경화된 물질을 소정의 경화 조건 하에서, 예컨대, 4 분간 150 ℃에서 성형하고, 3 시간 동안 150 ℃에서 후속적으로 경화시켜서 생산한다. 상기 파장에서의 이 경화된 물질의 반사율을 분광 광도계 (예컨대, 자스코 회사(JASCO Corp.)에서 제조한 분광 광도계 V-670)로 실온(25 ±10 ℃)에서 측정할 수 있다.
본 발명의 수지 조성물을 사용하여 획득한 광반도체 발광 장치를 다음과 같이 생산할 수 있다: 간략히, 광반도체 소자가 그 위에 탑재된 금속 리드 프레임을 준비하고, 이를 트랜스퍼 성형기의 금형 내에 설치하고, 상술한 수지 조성물을 그 안에서 트랜스퍼-성형하여 절연성 수지층을 형성한다. 이러한 방법으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 절연성 수지층(3), 절연성 수지층(3) 내에 형성된 오목부, 오목부 내에 배열된 금속 리드 프레임(1) 및 금속 리드 프레임(1) 위에 탑재된 광반도체 소자(2)를 포함하는 광반도체 발광 장치 유닛을 생산한다.
금속 리드 프레임(1) 위에 탑재된 광반도체 소자(2) 위의 절연성 수지층(3)에 의해 둘러싸여진 오목부 공간은 추가적으로 투명 수지로 충전되고 이로 밀봉된다. 투명 수지는 예컨대, 당업계에서 종래 사용되는 투명 에폭시 수지 등일 수 있다. 따라서, 의도한 광반도체 발광 장치가 생산된다.
실시예
실시예 및 비교예들이 하기에 설명된다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 제한되지 않는다.
하기에 언급된 구성 성분들을 수지 조성물을 생산하기에 앞서서 먼저 준비했다.
에폭시 수지: 1,3,5-트리스글리시딜이소시아누르산 (평균 에폭시 당량: 100 g/eq, 용융점: 100 ℃).
산 무수물: 메틸헥사히드로프탈산 무수물 (산 당량: 168 g/eq).
산화 티타늄 a: 0.21 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 루틸형.
산화 티타늄 b: 0.18 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 아나타스형.
실리카 분체: 23 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는 구형 용융 실리카.
산화 방지제: 9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드.
경화 촉진제: 테트라-n-부틸포스포늄 o,o-디에틸 포스포로디티오에이트.
실시예 1 내지 5, 참고예 1 및 2, 비교예 1 및 2
하기의 표 1에 나타난 성분들을 그 표에 나타난 비율로 혼합하고, 비커 내에서 용융-혼합하고, 숙성한 후, 실온으로 냉각시키고 분쇄하여 의도한 미세한 분체형 에폭시 수지 조성물을 준비하였다.
이렇게 생산된, 실시예 및 비교예의 에폭시 수지 조성물을 분석하여 그의 반사율(초기 단계, 장시간 동안 고온에서 방치된 후)을 측정하였다. 결과는 하기의 표 1에 나타냈다.
반사율
에폭시 수지 조성물을 소정의 경화 조건 (조건: 4 분간 150 ℃에서 성형 + 3 시간 동안 150 ℃에서 경화) 하에서 1 mm 두께를 가지는 시험 조각으로 형성하였고; 시험 조각(경화된 물질)의 전체 반사율을 초기 단계 및 150 ℃에서 168 시간 동안 방치 후에서 측정하였다. 시험기로서, 자스코 사에 의해 제조된 분광 광도계 V-670을 사용하였다. 각각의 샘플의 450 nm 파장에서의 광반사율을 실온(25 ℃)에서 측정하였다.
Figure pat00001
* [산화 티타늄의 양]/[실리카 분체의 양]으로 계산
상기 결과로부터, 실시예의 샘플들은 모두 초기 단계 및 장기간의 시간 동안 고온에서 방치된 후 모두에서 높은 수치의 반사율을 가지고, 따라서 장기 고온 내열성이 우수함을 보인다.
이와 반대로, 산화 티타늄 대 실리카 분체의 혼합 중량비가 특정 범위에 들지만, 산화 티타늄이 루틸형이 아니고 아나타스형인 참고예 1 및 2의 샘플들은 90 %를 초과하는 초기 반사율을 가질 수 있었으나, 고온에서 장기간의 시간 동안 방치된 후의 그의 반사율은 낮았다. 루틸형 산화 티타늄이 사용되었으나 산화 티타늄 대 실리카 분체의 혼합 중량비가 특정 범위의 바깥에 드는 비교예 1 및 2의 샘플들과 관련해서, 초기 단계에서의 그의 반사율 및 장기간의 시간 동안 고온에서 방치된 후의 반사율은 모두 낮았으며, 또는 즉, 비교 샘플의 장기 고온 내열성을 포함하는 내열성이 불량했다.
상기 실시예의 샘플의 미세한 분체형 에폭시 수지 조성물을 사용하여, 도 1에 나타난 구성을 가지는 광반도체 발광 장치를 생산했다. 간략히, 광반도체 소자(크기: 0.3 mm × 0.3 mm)(2)를 42-합금(Ag 도금) 리드 프레임(1) 위에 탑재하고, 금속 리드 프레임(1) 위에 형성된 전극 회로 및 광반도체 소자(2)를 본딩 와이어(4)를 사용하여 서로 전기적으로 접속시켰다. 이렇게 준비된, 광반도체 발광 장치를 트랜스퍼 성형 장치에 넣고, 그 안에서 트랜스퍼-성형하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 절연성 수지층(3), 절연성 수지층(3) 내에 형성된 오목부, 오목부 내에 배열된 금속 리드 프레임 및 금속 리드 프레임(1) 위에 탑재된 광반도체 소자(2)를 포함하는 의도한 광반도체 발광 장치 유닛을 생산하였다(성형 조건: 150 ℃ × 4 분 동안 성형 + 150 ℃ × 3 시간 동안 경화). 이렇게 획득한, 광반도체 발광 장치는 문제없이 양호했다.
본 발명이 그의 특정한 실시태양을 참고로 하여 상세하게 설명되었지만, 당업자에게 각종 변화 및 변형들이 그 범위 및 취지를 벗어남이 없이 그 안에서 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.
또한, 본 출원은 2009.9.7에 출원된 일본 특허 출원 제2009-205753호에 기초하고, 그 내용이 본원에 참고문헌으로 도입되었다.
본원에 인용된 모든 참고문헌들은 본원에 그 전체로서 참고문헌으로 도입되었다.
본 발명의 광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물은 발광 소자 주위에 형성되어 이를 감싸고 광반도체 발광 장치 내에 탑재된 발광 소자에 의해 방출되는 빛을 반사하여 지향성을 제공하는 절연성 수지층 형성 물질로 유용하다.
1. 금속 리드 프레임
2. 광반도체 소자
3. 절연성 수지층

Claims (5)

  1. 하기의 성분 (A) 내지 (D)를 포함하고, 성분 (C) 및 (D)가 0.3 내지 3.0의 (C)/(D)의 혼합 중량비로 함유되고,
    금속 리드 프레임 및 그 위에 탑재된 광반도체 소자가 수납된, 오목부를 갖는 광반도체 소자 수납 패키지용 절연성 수지층을 형성하기 위한 수지 조성물:
    (A) 에폭시 수지;
    (B) 산 무수물 경화제;
    (C) 백색 안료; 및
    (D) 무기 충전제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 성분 (D)가 산화 티타늄인 수지 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 산화 티타늄이 루틸형 결정 구조를 갖는 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 성분 (C) 및 (D)가 전체 수지 조성물에 기초하여 10 내지 90 중량%의 총 함량으로 함유된 수지 조성물.
  5. 절연성 수지층; 절연성 수지층에 형성된 오목부; 오목부 내에 배열된 금속 리드 프레임; 및 금속 리드 프레임 위에 배열된 광반도체 소자를 포함하고, 상기 절연성 수지층이 제1항에 따른 광반도체 소자 수납 패키지용 수지 조성물로 형성되는, 광반도체 발광 장치.
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