專利名稱：用于光半導(dǎo)體密封的環(huán)氧樹脂組合物的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光半導(dǎo)體元件密封的環(huán)氧樹脂組合物的生產(chǎn)方法。
可以在間歇系統(tǒng)中生產(chǎn)用于半導(dǎo)體密封的環(huán)氧樹脂組合物，在該體系中，將各成分裝入攪拌罐中，并在攪拌下熔融。
在該系統(tǒng)中，混合并熔融各成分，以得到每批組合物，并應(yīng)該清理用于每批的攪拌罐。這意味著會(huì)限制提高產(chǎn)率。
另一方面，在捏合機(jī)中，通過連續(xù)捏合需要的成分，可以高產(chǎn)率地生產(chǎn)含有填料(如二氧化硅)的用于普通半導(dǎo)體元件密封，而不是光半導(dǎo)體元件密封的環(huán)氧樹脂組合物。
用作光半導(dǎo)體密封的環(huán)氧樹脂組合物，難以通過適于制備用作半導(dǎo)體密封的普通環(huán)氧樹脂組合物的高產(chǎn)率連續(xù)捏合方法制備的原因如下不含有填料的、用于光半導(dǎo)體密封的環(huán)氧樹脂組合物具有低粘度，并且難于施加足以得到高混合效率的剪切力。由于該原因，當(dāng)通過加熱熔融捏合含有固化促進(jìn)劑的各成分時(shí)，在完全混合環(huán)氧樹脂和固化劑之前，在環(huán)氧樹脂和固化劑之間會(huì)發(fā)生局部反應(yīng)，這使得體系的粘度突然地增加，并且導(dǎo)致形成凝膠。
通過生產(chǎn)用于光半導(dǎo)體密封的環(huán)氧樹脂組合物的方法完成本發(fā)明的上述目的，光半導(dǎo)體密封的環(huán)氧樹脂組合物包括環(huán)氧樹脂、固化劑和固化促進(jìn)劑，該方法包括第一步，在第一捏合機(jī)中捏合包括環(huán)氧樹脂和固化劑的第一組合物，第二步，向第一組合物中混入包括固化促進(jìn)劑的第二組合物，并在第二捏合機(jī)中捏合，在第一步后緊接著進(jìn)行第二步。
在捏合的第一步中，在無固化促進(jìn)劑的條件下，在第一捏合機(jī)中捏合環(huán)氧樹脂和固化劑，使得它們完全地、均勻地混合。在捏合的第二步中，將固化促進(jìn)劑混入已被完全地、均勻地混合的第一組合物中。因此，在被完全混合前，要有效地防止環(huán)氧樹脂和固化劑的彼此反應(yīng)。
在方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，在加熱下，進(jìn)行第一步的捏合，而在冷卻條件下，進(jìn)行第二步的捏合。
在第一步中的加熱，可以促進(jìn)完全地且均勻地熔融捏合第一組合物，而在第二步中的冷卻，確保抑制在環(huán)氧樹脂和固化劑之間的可能反應(yīng)。
本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物包括環(huán)氧樹脂、固化劑和固化促進(jìn)劑。
用于本發(fā)明的環(huán)氧樹脂包括雙酚A環(huán)氧樹脂，雙酚F環(huán)氧樹脂，環(huán)氧熱塑性酚醛樹脂如苯酚熱塑性酚醛環(huán)氧樹脂和甲酚熱塑性酚醛環(huán)氧樹脂，脂環(huán)環(huán)氧樹脂，具有含氮環(huán)的環(huán)氧樹脂如三縮水甘油異氰酸酯和乙內(nèi)酰脲環(huán)氧樹脂，氫化的雙酚A環(huán)氧樹脂，脂肪族環(huán)氧樹脂，縮水甘油醚環(huán)氧樹脂，雙酚S環(huán)氧樹脂，提供低吸水性固化樹脂的二苯基環(huán)氧樹脂，二環(huán)型環(huán)氧樹脂，和萘環(huán)氧樹脂?？梢苑謩e單獨(dú)使用這些環(huán)氧樹脂，也可以使用這些環(huán)氧樹脂的混合物。優(yōu)選的是雙酚A環(huán)氧樹脂，雙酚F環(huán)氧樹脂，環(huán)氧熱塑性酚醛樹脂，脂環(huán)環(huán)氧樹脂，和三縮水甘油異氰酸酯，這是因?yàn)槠渚哂辛己玫耐该餍院湍妥兩浴?br> 在室溫下，環(huán)氧樹脂可以是固體的，也可以是液體的，但是優(yōu)選在室溫下環(huán)氧樹脂固體的。優(yōu)選環(huán)氧樹脂具有平均環(huán)氧當(dāng)量90-1000，和軟化點(diǎn)為160℃或更低。使用其環(huán)氧當(dāng)量小于90的環(huán)氧樹脂趨向于得到脆性的固化樹脂。使用其環(huán)氧當(dāng)量大于1000的環(huán)氧樹脂趨向于得到低玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)的固化樹脂。
可以用于本發(fā)明的固化劑包括酸酐固化劑和酚固化劑。適宜的酸酐固化劑例子是鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐、苯三酸酐，均苯四酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基裸么酸酐、裸么酸酐、戊二酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐?？梢苑謩e單獨(dú)使用這些酸酐，也可以使用這些酸酐的混合物。優(yōu)選的是鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐。優(yōu)選這些酸酐固化劑具有分子量約140-200，并優(yōu)選是無色至微黃色。
酚的固化劑包括苯酚熱塑性酚醛樹脂固化劑。
固化劑的優(yōu)選用量是0.5-1.5當(dāng)量，更優(yōu)選0.7-1.2當(dāng)量的能與每環(huán)氧當(dāng)量環(huán)氧樹脂反應(yīng)的活性基團(tuán)當(dāng)量。其中活性基團(tuán)含量小于0.5當(dāng)量，環(huán)氧樹脂組合物具有降低的固化速度并趨向于提供具有降低的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的固化產(chǎn)品。其中活性基團(tuán)含量超過1.5當(dāng)量，固化樹脂有降低耐水性的傾向。
為了達(dá)到某些目的和用途，可以使用用于環(huán)氧樹脂的其它已知固化劑代替上述所列酸酐固化劑或酚固化劑或加入其中，已知固化劑如胺固化劑，用醇部分酯化的酸酐固化劑，羧酸固化劑(例如，六氫鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、甲基六氫鄰苯二甲酸)。例如，結(jié)合使用羧酸固化劑使固化速度提高，以增加產(chǎn)率。如果使用這些另外的固化劑，選擇其用量是使總的活性基團(tuán)含量落在上述所說明的與環(huán)氧當(dāng)量的當(dāng)量比范圍內(nèi)。
在本發(fā)明可以使用的固化促進(jìn)劑包括，但不限于，叔胺如1，8-二氮雜二環(huán)(5，4，0)十一碳烯-7，三乙二胺，和三-2，4，6-二甲基氨基甲酚；咪唑化合物如2-乙基-4-甲基咪唑和2-甲基咪唑；磷化合物，如三苯基磷化氫，四苯基鏻四苯基硼酸鹽，和四正丁基鏻O，O-二乙基二硫代磷酸酯；季銨鹽；有機(jī)金屬鹽；和這些化合物的衍生物?？梢苑謩e單獨(dú)使用這些促進(jìn)劑，也可以使用這些促進(jìn)劑的混合物。優(yōu)選為叔胺，咪唑化合物和磷化合物。
優(yōu)選固化促進(jìn)劑的用量占環(huán)氧樹脂的0.01-8.0％重量，優(yōu)選0.1-3.0％重量。用量小于0.01％，常常導(dǎo)致不足以進(jìn)行固化促進(jìn)作用。用量大于8.0％，趨于導(dǎo)致固化樹脂的變色。
如果需要的話，本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物可以含有適量的常用添加劑，如抗氧劑、改性劑、硅烷偶聯(lián)劑、消泡劑、無機(jī)顆粒、流平劑(leveling agent)、脫模劑、染料、顏料等。
適宜的抗氧劑包括酚化合物，胺化合物，有機(jī)硫化合物和磷化氫化合物。適宜的改性劑包括乙二醇類、硅氧烷類和醇類。有用的偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸鹽偶聯(lián)劑。消泡劑包括硅氧烷消泡劑。無機(jī)顆粒包括二氧化硅粉末和玻璃粉末。
本發(fā)明的方法包括第一步，在第一捏合機(jī)中捏合包括環(huán)氧樹脂和固化劑的第一組合物，和第二步，向第一組合物中混入包括固化促進(jìn)劑的第二組合物，并在第二捏合機(jī)中捏合。第一步和第二步是連續(xù)進(jìn)行的。


圖1說明通常用于完成本發(fā)明方法的捏合設(shè)備1的示意圖。捏合設(shè)備1包括第一捏合機(jī)2和第二捏合機(jī)3。
第一捏合機(jī)2具有混合室4和一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片5。轉(zhuǎn)動(dòng)葉片5旋轉(zhuǎn)以混合各材料，同時(shí)各材料沿混合室4的縱向向前推進(jìn)。在混合室4的上游，裝有用于加入在第一捏合機(jī)2中被捏合的各材料的漏斗6。通過連接管7，使混合室4的下游末端與第二捏合機(jī)3連接，經(jīng)過連接管，將第一組合物加入到第二捏合機(jī)3中。沿混合室4的縱向，將包括用于加熱混合室4內(nèi)部的加熱器的加熱單元12裝在混合室4的周圍。
第二捏合機(jī)3具有混合室8和一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片9，通過連接管7，第二捏合機(jī)3的上游末端與第一捏合機(jī)2連接。轉(zhuǎn)動(dòng)葉片9旋轉(zhuǎn)以混合各材料，并且將各材料沿混合室8的縱向向前推進(jìn)。在連接管7的下面，裝有用于加入在第二捏合機(jī)3中被捏合的各材料的第二漏斗10。向混合室8的下游末端連接出料管11，通過該管，卸掉捏合的混合物。沿混合室8的縱向，將包括用于冷卻混合室8內(nèi)部的冷卻夾套的冷卻單元13裝在混合室8的周圍。通過冷卻單元13來循環(huán)冷卻劑，如冷水。
盡管在圖1中，第一捏合機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片5和第二捏合機(jī)3的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片9表示為螺旋狀，但并不特別限制這些轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片包括，例如平圓盤型(flat discs)。
現(xiàn)在參照捏合設(shè)備1，說明進(jìn)行生產(chǎn)用于光半導(dǎo)體密封的環(huán)氧樹脂組合物方法的優(yōu)選實(shí)施方案。
向第一捏合機(jī)2的第一漏斗6中加入包括如前面所述環(huán)氧樹脂和固化劑的第一組合物，其中環(huán)氧樹脂和固化劑被完全并均勻地混合。第一組合物可以含有上述的各種添加劑。換句話說，第一組合物可以包括除了固化促進(jìn)劑以外的任何成分。
在混合室4中，第一組合物被捏合，同時(shí)通過一對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片5的旋轉(zhuǎn)被輸送到下游。在捏合的同時(shí)，優(yōu)選通過加熱單元12將第一組合物加熱到100-160℃，以得到令人滿意的熔融捏合。
完成在第一捏合機(jī)2中的捏合后，通過連接管7，將已經(jīng)到達(dá)混合室4的下游末端的第一組合物轉(zhuǎn)送到第二捏合機(jī)3。同時(shí)，從第二漏斗10，將第二組合物加入到被送至第二捏合機(jī)3的第一組合物中。
第二組合物包括前述的固化促進(jìn)劑。第二組合物可以含有上述的各種添加劑，如染料和硅烷偶聯(lián)劑。換句話說，第二組合物可以包括除了制備第一組合物的那些成分以外的任何成分。
在該方法中，可以將從第二漏斗10加入的第二組合物混入已經(jīng)在第二捏和機(jī)3中被完全并均勻地混合的第一組合物中。因此，在環(huán)氧樹脂和固化劑完全混合前，能有效地防止環(huán)氧樹脂和固化劑進(jìn)行局部反應(yīng)。
在第二捏合機(jī)3中，將第一組合物(其中環(huán)氧樹脂和固化劑已經(jīng)混合)和第二組合物(例如，固化促進(jìn)劑)混在一起的同時(shí)，將其移送到混合室8的下游。優(yōu)選在用冷卻單元13冷卻混合室8的同時(shí)，進(jìn)行在第二捏合機(jī)3中的捏合，而確保在捏合的過程中抑制在環(huán)氧樹脂和固化劑之間的可能反應(yīng)。
完成在第二捏合機(jī)3中的捏合后，通過出料管11，將已經(jīng)到達(dá)混合室8的下游末端的環(huán)氧樹脂組合物取出。
優(yōu)選的是，通過冷卻單元13冷卻在第二捏合機(jī)3中的組合物，以使其在出料管11的出口具有溫度70-90℃。在溫度低于70℃時(shí)，包括環(huán)氧樹脂的各成分易于固化。在溫度超過90℃時(shí)，環(huán)氧樹脂和固化劑趨向于反應(yīng)形成凝膠。通過控制出料管11的出口溫度在70-90℃，可以在最佳條件下，使固化促進(jìn)劑與環(huán)氧樹脂和固化劑捏合，以提供不含有填料的環(huán)氧樹脂組合物。
在B-段(例如半固化態(tài))從出料管11取出環(huán)氧樹脂組合物。通過鼓風(fēng)將所得到的環(huán)氧樹脂組合物冷卻到室溫，在40-50℃老化3-30小時(shí)，再通過鼓風(fēng)冷卻到室溫，并且最后用通常的方法將其研磨和壓片以得到片劑。
根據(jù)本發(fā)明的方法，能以連續(xù)的方式使環(huán)氧樹脂、固化劑和固化促進(jìn)劑有效地捏合，而不致于形成凝膠，因此，高產(chǎn)率地生產(chǎn)用于光半導(dǎo)體密封的無凝膠環(huán)氧樹脂組合物。
通過本發(fā)明的方法所得到的環(huán)氧樹脂組合物用作光半導(dǎo)體元件的密封劑，光半導(dǎo)體元件如LEDs和CCDs?？梢园凑杖魏我阎夹g(shù)，如傳遞成型或澆鑄技術(shù)，用環(huán)氧樹脂組合物進(jìn)行光半導(dǎo)體密封。
盡管在上述提到的實(shí)施方案中，捏合設(shè)備1具有通過連接管7連接的第一捏合機(jī)2和第二捏合機(jī)3，但捏合設(shè)備的結(jié)構(gòu)不限于此。例如，第一捏合機(jī)2和第二捏合機(jī)3可以直接連接。
按照本發(fā)明的方法，由于在環(huán)氧樹脂和固化劑被完全混合前，可以有效地防止環(huán)氧樹脂和固化劑的彼此局部反應(yīng)，因此，能連續(xù)地捏合環(huán)氧樹脂、固化劑和固化促進(jìn)劑，而不致于形成局部凝膠。因此，可以高產(chǎn)率地生產(chǎn)用于光半導(dǎo)體密封的無凝膠的環(huán)氧樹脂組合物。
本申請(qǐng)要求日本專利申請(qǐng)No.2000-316239，申請(qǐng)日2000年10月17日的優(yōu)先權(quán)。在此引入其全部?jī)?nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)用于光半導(dǎo)體密封的環(huán)氧樹脂組合物的方法，該環(huán)氧樹脂組合物包括環(huán)氧樹脂、固化劑和固化促進(jìn)劑，該方法包括下列步驟第一步，在第一捏合機(jī)中捏合包括環(huán)氧樹脂和固化劑的第一組合物；和第二步，向所述的第一組合物中混入包括固化促進(jìn)劑的第二組合物，并在第二捏合機(jī)中捏合；其中第二步是緊接著所述第一步進(jìn)行的。
2.權(quán)利要求1的生產(chǎn)用于光半導(dǎo)體密封的環(huán)氧樹脂組合物的方法，其中在加熱條件下進(jìn)行所述第一步的捏合，而在冷卻條件下進(jìn)行所述第二步的捏合。
全文摘要
在加熱條件下,在第一捏合機(jī)2中捏合包括環(huán)氧樹脂和固化劑的第一組合物,然后,向第一組合物中加入包括固化促進(jìn)劑的第二組合物,并在冷卻條件下,在第二捏合機(jī)3中捏合該組合物。結(jié)果是,在環(huán)氧樹脂和固化劑完全混合前,能有效地防止環(huán)氧樹脂和固化劑的彼此局部反應(yīng)。另外,能連續(xù)地捏合環(huán)氧樹脂、固化劑和固化促進(jìn)劑,而沒有形成局部凝膠。因此,可以高產(chǎn)率地生產(chǎn)用于光半導(dǎo)體密封的無凝膠的環(huán)氧樹脂組合物。
文檔編號(hào)B29B7/34GK1348972SQ0113577
公開日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2001年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月17日
發(fā)明者嶋田克實(shí) 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社