光學材料組合物及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光學材料組合物，特別涉及一種耐高溫且抗黃變的光學材料組合 物及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著手機相機模組微型化與低價化的趨勢，晶圓級相機（Wafer Level Camera， WLC)技術(shù)的出現(xiàn)備受關(guān)注。藉由晶圓級的制造技術(shù)，相機模組的尺寸可由傳統(tǒng)高度3至5mm 降至2至2. 5mm ;若材料能耐高溫更可節(jié)省30%至50%的制造成本。
[0003] 晶圓級相機技術(shù)將光學元件制造提升至晶圓層級，其使用可回流焊（reflow)的 材質(zhì)作為鏡頭的鏡片（lens)，并利用了半導體的制程技術(shù)及影像感測光學元件的設(shè)計與制 造技術(shù)，而發(fā)展出晶圓級相機鏡頭（Wafer Level Lens)。晶圓級相機鏡頭系以半導體技術(shù) 在一片晶圓片上制造數(shù)千個以上鏡片，并利用晶圓級封裝技術(shù)將這些鏡片在晶圓上排列與 結(jié)合后，切割為獨立的鏡頭單元（lens cube)。晶圓級相機技術(shù)不僅將元件少量化、制程簡 單化、生產(chǎn)大量化，也降低了生產(chǎn)成本。
[0004] 由于晶圓級相機模組采用回流焊接法安裝，因此所使用的鏡片材料須具有與玻璃 材料類似的特性，即可耐高溫與可回焊（reflowable)。目前手機用相機模組所使用的塑 膠鏡片多是利用塑膠射出方式生產(chǎn)，耐熱性較低，故其無法適用于晶圓級相機模組制程，所 以，對于晶圓級相機模組來說鏡片材料耐熱性的提升便是一重要課題。
[0005] 另外，由先前文獻已知（如TW201211078)，熱可塑性樹脂會因加熱成型時的高溫 或因長期的使用產(chǎn)生黃變現(xiàn)象。因為黃變會影響光學材料（例如鏡片）的可用度與可靠度， 故光學材料中常需克服材料黃變的問題。
[0006] 關(guān)于抑制黃變，目前已知有添加抗氧化劑的方法。前述抗氧化劑包含下述二種類 型：捕捉產(chǎn)生的自由基并使其無效化的自由基捕捉劑、及將產(chǎn)生的過氧化物分解成惰性物 質(zhì)而抑制新的自由基產(chǎn)生的過氧化物分解劑。前述自由基捕捉劑主要為受阻酚類化合物及 受阻胺系化合物，過氧化物分解劑主要為磷系化合物。
[0007] 然而，據(jù)TW 201211078(A)所述，磷系化合物黃變抑制效果小，在高溫（例如約 260°C )加工條件下（如以回流方式焊接），難以充分抑制黃變，尤其使用于光學構(gòu)件（如鏡 片）材料時，其黃變抑制效果完全不足，因此不適用于晶圓級相機模組的鏡片材料。
[0008] 另，據(jù)TW 201238977(A)所述，僅使用苯酚類抗氧化劑的長期抗氧化效果并不充 分，將苯酚類抗氧化劑與磷系抗氧化劑并用則可提高抗氧化效果的持續(xù)性；然而，此等抗氧 化劑對于在高溫（例如約260°C )加工條件下（例如回焊（reflow)方式焊接（Soldering) 的抗氧化效果并不足夠，特別是使用于光學構(gòu)件（例如透鏡）材料時，其黃變抑制效果更是 完全不足，因此亦不適用于晶圓級相機模組的鏡片材料。
[0009] 另一方面，當上述自由基捕捉劑的添加量足以發(fā)揮黃變抑制效果時，由自由基捕 捉劑所產(chǎn)生的自由基聚合的抑制作用，會使組成物本身的硬化程度降低，進而使所得硬化 物的韌性降低。此乃因為高分子材料在高溫時會產(chǎn)生分子鏈斷鏈進而產(chǎn)生自由基，而這些 自由基會與其周圍的其他分子鏈進行反應且造成分子鏈斷鏈，進而產(chǎn)生新的自由基。此不 斷反應的結(jié)果，造成高分子材料的分子鏈變短，機械性質(zhì)降低，材質(zhì)變色或變黃。
[0010] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種耐高溫且抗黃變的光學材料組合物，有效解決先前技 術(shù)中存在的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種光學材料組合物，其包含：a)丙烯酸酯類材料；b)抗 黃變劑；和c)引發(fā)劑；其中所述抗黃變劑選自磷系無機酸、磷酸酯及其組合。
[0012] 在一個【具體實施方式】中，該丙烯酸酯類材料包含丙烯酸酯類單體。
[0013] 在一個【具體實施方式】中，該丙烯酸酯類單體包含至少約5重量％的多官能基丙烯 酸酯類單體。
[0014] 在一個【具體實施方式】中，該丙烯酸酯類材料還包含丙烯酸酯類寡聚物。
[0015] 在一個【具體實施方式】中，該抗黃變劑選自磷酸、磷酸鹽、亞磷酸、次磷酸、次磷酸 鹽、烷基系磷酸酯、芳香系磷酸酯及其組合。
[0016] 在一個【具體實施方式】中，該組分a)的用量以組合物總重量計為約70%至約 99. 9%;該組分b)的用量以組合物總重量計為約0.01%至約6%;該組分c)用量以組合物 總重量計為約0. 01 %至約10%。
[0017] 在一個【具體實施方式】中，該組合物還包含：d)抗黃變增效劑，其中，所述抗黃變增 效劑選自硫醇化合物、酚類化合物或其組合。
[0018] 在一個【具體實施方式】中，其中該組分d)的用量以組合物總重量計為約0. 005%至 約8%之間。
[0019] 本發(fā)明還提供所述的光學材料組合物的用途，即用于晶圓級相機的制程中。
[0020] 本發(fā)明還提供一種晶圓級相機鏡片，其由如本發(fā)明所述的光學材料組合物形成。
[0021] 本發(fā)明還提供所述的光學材料組合物的用途，即用于制備晶圓級相機鏡片。
[0022] 本發(fā)明的有益效果包括：
[0023] a)本發(fā)明組合物適用于晶圓級相機鏡頭或晶圓封裝制程中，因其具有與玻璃材料 類似的光學特性，且有可耐高溫與可回流焊的特性，亦具有抗黃變的充分效果，以便于系統(tǒng) 廠做SMT自動化組裝與零件化管理；
[0024] b)本發(fā)明光學材料組合物，其中該丙烯酸酯類單體包含至少約5重量％的多官能 基丙烯酸酯類單體，可進一步提供架橋作用，降低析出現(xiàn)象。
【具體實施方式】
[0025] 為便于理解本文所陳述的揭示內(nèi)容，茲于下文中定義若干術(shù)語。
[0026] 術(shù)語"約"意謂如由一般熟習此項技術(shù)者所測定的特定值的可接受誤差，其部分地 視如何量測或測定該值而定。
[0027] 本發(fā)明提供一光學材料組合物，其包含：a)丙烯酸酯類材料；b)抗黃變劑，選自 磷系無機酸、磷酸酯及其組合；及c)引發(fā)劑。該光學材料組合物適用于晶圓級相機模組的 鏡片材料，具有可耐高溫與可回流焊的特性，使得模組可采用回流焊接法安裝，簡化組裝工 程。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明所述的光學材料組合物，其固化后穿透度大于90%，較佳為固化后穿 透度大于93%。
[0029] 本發(fā)明組合物適用于晶圓級相機鏡頭或晶圓封裝制程，例如，可在基材上注入本 發(fā)明可固化的光學材料組合物并將其固化形成鏡片。本發(fā)明的光學材料組合物較佳具有約 20cps至約1700cps的粘度，上述粘度可以包括其范圍內(nèi)任意數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明一個實施 方式，所述光學材料組合物的粘度可為25cps、50cps、100cps、500cps、lOOOcps、1500cps或 1600cps，或在這些數(shù)值中任意兩個數(shù)值作為端點構(gòu)成的范圍之內(nèi)。一般而言，若所述粘度 太?。ɡ缧∮?0cps)，可能導致溢膠情形發(fā)生；但粘度太大（例如大于1700cps)則會導 致氣泡產(chǎn)生。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明一個實施方式，本發(fā)明光學材料組合物中的丙烯酸酯類材料包含丙烯 酸酯類單體作為主要成分。此實施方式中，丙烯酸酯類單體的用量并無特殊限制，較佳可達 丙烯酸酯類材料總重量的1〇〇%。根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式，本發(fā)明光學材料組合物中的 丙烯酸酯類材料包含丙烯酸酯類單體及丙烯酸酯類寡聚物。此實施方式中，丙烯酸酯類單 體的用量以丙烯酸酯類材料總重量計較佳為約50%至約99. 9%，更佳為約55%至約95%; 該丙烯酸酯類寡聚物的用量以丙烯酸酯類材料總重量計較佳為約〇. 1%至約50%，更佳為 約5%至約45%。
[0031] 所述丙烯酸酯類單體可為單官能基或多官能基丙烯酸酯類單體，本發(fā)明光學材料 組合物中，該單-或多-官能基丙烯酸酯類單體具有調(diào)整組合物粘度的作用。其中多官能 基的丙烯酸酯類單體可進一步提供高密度架橋作用，于固化后可形成具有高交聯(lián)度的光學 材料。
[0032] 本發(fā)明光學材料組合物中，所述單官能基丙烯酸酯類單體包含具有一個可聚合的 不飽和基團的丙烯酸酯類單體，較佳為具有一個乙烯性不飽和基團的丙烯酸酯類單體，更 佳為具有一個丙稀酸酯基團（acrylate group)的丙稀酸酯類單體。所述多官能基丙稀酸 酯類單體為具有至少二個可聚合的不飽和基團的丙烯酸酯類單體，較佳為具有至少二個乙 烯性不飽和基的丙烯酸酯類單體，例如但不限于具有三個丙烯酸酯基團以上的丙烯酸酯類 單體。
[0033] -般而言，為方便操作，射出成型的光學材料組合物無交聯(lián)或交聯(lián)度較低，因此耐 高溫和耐形變能力普遍不佳。在本發(fā)明一個實施方式中，為避免交聯(lián)密度不足，多官能基丙 烯酸酯類單體的用量以丙烯酸酯類單體總重量計至少約5 %，可進一步提供架橋作用，降低 析出現(xiàn)象。多官能基的丙烯酸酯類單體的用量以丙烯酸酯類單體總重量計，較佳為約10% 至99. 6%，更佳為約15%至99. 5%。交聯(lián)度提高可進一步改良耐熱性及機械性（例如較高 的硬度、耐化性等），使光學材料組合物不但可適用于180°C以上的回流焊（reflow)高溫制 程，更適用于260°C以上甚或300°C以上的回流焊高溫制程。
[0034] 上述丙烯酸酯類單體的種類例如但不限于：（甲基）丙烯酸類單體、（甲基）丙烯 酸酯類單體或其混合物，較佳為（甲基）丙烯酸酯類單體。
[0035] 適用于本發(fā)明的單官能基（甲基）丙烯酸酯類單體可選自，但不限于，甲基丙烯酸 甲酯（methyl methacrylate ;MMA)、甲基丙稀酸丁酯、2-苯氧基乙基丙稀酸酯（2-phenoxy ethyl aery late)、乙氧基化 2_ 苯氧基乙基丙稀酸酯（ethoxy lated 2-phenoxy ethyl acrylate)、2-(2_ 乙氧基乙氧基）乙基丙稀酸酯（2-(2_ethoxyethoxy)ethyl acrylate)、 環(huán)三輕甲基丙焼甲縮酸丙稀酸酯（cyclic trimethylolpropane formal acrylate)、 β -羧乙基丙稀酸酯（β -carboxyethyl acrylate)、月桂酸甲基丙稀酸酯（lauryl methacrylate)、異辛基丙稀酸酯（isooctyl acrylate)、硬脂酸甲基丙稀酸酯（stearyl methacrylate)、