3-3-1 光穿透度探討
材料的透明性是在光學應用上需要考量的重要指標之一。而接著 劑在使用於光電元件的組裝時因常涉及到光線的穿透,所以對作為光 學接著劑的樹脂而言,材料的透明性更為重要。
一般而言,材料若對光的穿透率在90%以上可稱做透明,所以由 實驗結果取穿透率達90%時的光波長值比較各組間的差異。並比較可 見光波長範圍(400-700nm),光對材料的穿透性。由 UV-VIS 光譜得 到數據整理於Table. 3-6。
Figure. 3-38~3-40 分別為 System 1-3 的光譜疊圖。由 Systems 1、
2 可發現,在固定硬化劑 CAⅠ當量下,隨著我們提高 EpoxyⅠ、Ⅱ 對商品830LVP 的含量,可發現在大於 90%的穿透度,皆有往長波長 位移的現象。顯示在結構中包含硫原子,會增加吸收的波長,但都有 不錯的穿透度。另外在System 3 中,我們導入含硫原子的硬化劑 CA
Ⅱ,藉此來提高樹脂中硫的含量,但發現其穿透度明顯下降,由Table.
3-7 知在 400nm 穿透度幾乎為 0,只在紅光區可以穿透,其餘區域皆 被吸收。
Figure. 3-41、42 分別為 Systems 4、5 的光譜疊圖。在 System 4 中,在固定硬化劑 CAⅠ當量下,隨著提高 EpoxyⅢ對商品 830LVP
的含量,因為芳香環含量的提高而增加了吸收波長,達到穿透率90%
以上需要的波長 415nm,但在可見光區(400-700nm)其穿透率,都 有在86%以上。在 System 5 中,導入高芳香環的硬化劑 CAⅢ,其穿 透率90%以上需要的波長 Shift 至 441nm,但在可見光區(400-700nm)
其穿透率,都有在80%以上。
在Systems 4、5 中,樹脂中芳香環的含量從 23.45%至 43.63%,
其在可見光區的穿透度皆相當不錯,在短波長區域(400nm)都有 80
%以上,在長波長區域(700nm)都有 95%以上。
Table. 3-6 Results of UV/VIS Transparency of Epoxy Systems.
Epoxy System Ratio Wavelength(nm) of 90% Transmittance
1/0/1 355 0.75/0.25/1 372
0.5/0.5/1 380 0.25/0.75/1 386 System 1
830LVP/EpoxyⅠ/CAⅠ
0/1/1 396 1/0/1 355 0.75/0.25/1 413
0.5/0.5/1 422 0.25/0.75/1 441 System 2
830LVP/EpoxyⅡ/CAⅠ
0/1/1 475 1/0.1/0.9 516 1/0.25/0.75 640 System 3
EpoxyⅡ/CAⅡ/CAⅠ
1/0.5/0.5 645 1/0/1 355 0.75/0.25/1 392
0.5/0.5/1 400 0.25/0.75/1 404 System 4
1/0.25/0.75 441
Table. 3-7 Results of UV/VIS Transparency of Epoxy Systems.
Transmittance(%) at Epoxy System Ratio
400nm 700nm 1/0/1 98.09 98.70 0.75/0.25/1 95.70 99.92
0.5/0.5/1 94.76 98.83 0.25/0.75/1 93.33 98.06 System 1
830LVP/EpoxyⅠ/CAⅠ
0/1/1 91.39 97.84 1/0/1 98.09 98.70 0.75/0.25/1 82.55 97.64
0.5/0.5/1 72.57 97.75 0.25/0.75/1 56.71 97.37 System 2
830LVP/EpoxyⅡ/CAⅠ
0/1/1 46.30 96.95 1/0.1/0.9 0.03 97.61 1/0.25/0.75 0.01 96.58 System 3
EpoxyⅡ/CAⅡ/CAⅠ
1/0.5/0.5 0.03 95.58 1/0/1 98.09 98.70 0.75/0.25/1 90.70 95.06
0.5/0.5/1 90.09 96.48 0.25/0.75/1 89.20 97.36 System 4
830LVP/EpoxyⅢ/CAⅠ
0/1/1 86.00 97.35 1/0.1/0.9 85.80 97.48 1/0.2/0.8 82.86 97.88 System 5
EpoxyⅢ/CAⅢ/CAⅠ
1/0.25/0.75 80.34 99.46
3-3-2 折射率分析
由前述可知影響高分子折射率的因素有 molar refractivity 與 molar volume,若要得較大的折射率,可由較大的 molar refractivity 及較小的molar volume 來控制。在本實驗中影響折射率的因素,為含 硫與芳香環所佔比例,將其數據整理於Table. 3-8。
在Systems 1 及 2 中,我們藉著調整商品 830LVP與EpoxyⅠ、Ⅱ 的比例,來調整樹脂中的硫含量。在System 3 中,藉著導入含硫的硬 化劑CAⅡ來提高樹脂中硫的含量,並將芳香環的含量控制在 23-24%
左右,藉此觀察硫含量對折射率的影響。可以發現到硫含量從 0%增 加至 22.53%,其折射率由 1.5466 增加至 1.6483,將其回歸可得 R.I.=1.54619+0.00298S+6.95003E-5S2。
在System 4 中,我們調整商品 830LVP與EpoxyⅢ的比例,來調整 樹脂中芳香環的含量,而System 5 中,藉由增加硬化劑CAⅢ的含量 來增加芳香環的含量,此二系統將硫的含量固定在 0%,芳香環的含 量從23.45%增加至 43.63%,折射率由 1.5466 增加至 1.6164,將其回 歸可得R.I.=1.49609+0.00207B+1.59918E-5B2。
Table. 3-8 Refractive Indices of Epoxy Systems.
Epoxy System Ratio Sulfur wt(%) 1/0.1/0.9 16.46 23.48 1.6151 1/0.25/0.75 18.77 23.31 1.6280 System 3
EpoxyⅡ/CAⅡ/CAⅠ
1/0.5/0.5 22.53 23.01 1.6483
1/0/1 0 23.45 1.5466
0 5 10 15 20 25
R.I.=1.54619+0.00298S+6.95003E-5S2
Figure. 3-43 Refractive index versus sulfur content(S), which follows R.I.=1.54619+0.00298S+6.95003E-5S2.
20 25 30 35 40 45
Aromatic ring wt%
R.I.=1.49609+0.00207B+1.59918E-5B2
Figure. 3-44 Refractive index versus weight percentage of aromatic ring(B), which follows R.I.=1.49609+0.00207B+1.59918E-5B2.
3-3-3 濕度測試
分別選取折射率最高的二組試片與商品 830LVP,置於相對濕度 85%、溫度 85℃下 500 小時,將數據整理於 Table. 3-9。
由 Table. 3-9 得知溫度跟濕度對於材料折射率影響相當低,在 85%、溫度 85℃下 500 小時,其折射率並有太大的改變,將其運用於 封裝材料,有良好的抗濕性。
Table.3-9 Refractive Indices of Epoxy Systems.
Epoxy System Ratio Refractive Index(before)
Refractive Index(after) System 1
830LVP/EpoxyⅠ/CAⅠ 1/0/1 1.5466 1.5461 System 3
EpoxyⅡ/CAⅡ/CAⅠ 1/0.1/0.9 1.6483 1.6466 System 5
EpoxyⅢ/CAⅢ/CAⅠ 1/0.1/0.9 1.6164 1.6158