ФОТОПОЛИМЕРИЗУЮЩАЯСЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК C09D133/12 C09D5/25 

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к фотополимеризующимся диэлектрическим композициям (ФДК), используемым в электронной промышленности для получения лаковых покрытий на монтажных платах с целью электроизоляции радиодеталей, а также защиты их от воздействия внешних факторов.

Отверждение ФДК осуществляется за счет УФ-облучения. Источником УФ-лучей является ртутная лампа. Нанесение ФДК на монтажные платы и дальнейшее ее отверждение УФ-лучами проводят на конвейерных линиях, поэтому существенную роль играет время облучения композиций под ртутной лампой. Время пребывания монтажной платы в зоне УФ-облучения должно составлять не более 10 с. Затем платы убирают из зоны облучения и оставляют доотврждаться на воздухе. Полное отверждение должно проходить за время не более 1 ч. Отвержденное покрытие должно выдерживать напряжение пробоя не менее 50000 В/мм, при этом толщина покрытия должна составлять не более 0,02-0,03 мм. Кроме того, покрытие должно быть эластичным, обладать адгезией к медным, жестяным и стеклотекстолитовым подложкам и сохранять эти свойства в интервале температур (-60)-(+125)^оС, а также сохранять диэлектрические свойства после выдержки покрытия в камере с влажностью 95% и температурой 40^оС в течение 20 сут.

Известна фотополимеризующая композиция [1] маскирующая детали электронной схемы. Композиция содержит в качестве пленкообразующего полимера синтетическую смолу (например, эпоксиакрилат, уретанакрилат и др.), мономерразбавитель (например, этиленгликольдиакрилат и др. ), фотоинициатор (например, бензилдиметилкеталь), фотоускоритель (например, 6%-ный нафтенат кобальта), отвердитель при комнатной температуре (например, перекись бензоила, метилэтилкетонпероксид и др.) и краситель (например, красная окись железа). Композицию наносят слоем 1 мм на поверхность интегральной схемы, подвергают УФ-облучению лампой с интенсивностью 80 Вт/см² в течение 10 с. При этом происходит отверждение поверхностного слоя покрытия, полное отверждение происходит при комнатной температуре за 4 ч. Полученное покрытие полностью маскирует детали электронной схемы.

Недостатком композиции является ее многокомпонентность, обусловленная природой используемого пленкообразующего полимера, которая требует дополнительного использования ускорителей УФ-полимеризации и отвердителей при комнатной температуре. Кроме того, композицию наносят толстым слоем и для его полного отвреждения требуется относительно большое время.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является фотополимеризующаяся диэлектрическая композиция [2] содержащая (в мас.) пленкообразующий полимер (смесь 20-35 акрилированного преполимера уретана, 10-50 ненасыщенного преполимера тиолена), 10-40 сшивающего мономера-разбавителя (N-винилпирролидона), 1-10 фотоинициатора (2,2-диметокси-2-фенилацетофенона), 4-18 пластификатора и 0,05-0,3 промотора адгезии (органосилана).

ФДК получают путем смешения компонентов до полной гомогенизации в течение 1 ч, причем температура смеси изменяется от 15 до 20^оС, и по окончании приготовления ФДК лучше вернуться к первоначальной температуре, так как выше 15^оС композиция становится менее вязкой. При приготовлении композиции сначала смешивают тиоленовый преполимер с отвердителем, затем добавляют сшивающий мономер-разбавитель, остальные компоненты добавляют к полученной смеси в любом порядке. Полное отверждение покрытия происходит за 24-48 ч. Напряжение пробоя составляет 1250-1390 В/мм. Покрытие обладает хорошей эластичностью и адгезией к медной подложке. При выдержке образцов при температуре 85^оС и влажности 95% в течение 10 дней образование трещин на покрытии не наблюдается, покрытие остается эластичным, не отлипает от подложки. Температурный режим, при котором покрытие сохраняет свои свойства, составляет от -20 до +75^оС.

Недостатками композиции являются низкие диэлектрические свойства (напряжение пробоя 1250-1390 В/мм) при большой толщине покрытия, узкий температурный режим эксплуатации и длительное время полного отверждения. Кроме того, при приготовлении ФДК необходимо соблюдать вышеуказанный порядок смешения компонентов.

Целью изобретения является повышение диэлектрических свойств отвержденной композиции, расширение температурного режима эксплуатации и сокращение времени ее полного отверждения.

Поставленная цель достигается тем, что фотополимеризующаяся диэлектрическая композиция, содержащая пленкообразующее, мономер-разбавитель, сшивающий агент и фотоинициатор, в качестве пленкообразующего содержит полимер 2-10 мас. метакриловой кислоты и 90-98 мас. бутилметакрилата, в качестве мономера-разбавителя метилметакрилат, в качестве сшивающего агента ди(мет)акрилат ди(три)этиленгликоля при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Метилметакрилат 100
Сополимер
2-10 мас. метак-
риловой кислоты
и 90-98 мас. бутилметакрилата 2,0-20,0
Ди(мет)акрилат
ди(три)этилен- гликоля 0,1-3,0 Фотоинициатор 0,1-3,0
Композиция может дополнительно содержать 2-этилгексилакрилат в количестве 0,1-10 мас.ч. в качестве мономера-разбавителя и промотор адгезии, например метакриловую кислоту, в количестве 1-15 мас.ч.

Неочевидным эффектом является улучшение диэлектрических свойств отвержденной композиции при уменьшении толщины покрытия.

В качестве пленкообразующего используют сополимер метакриловой кислоты (2-10 мас.) и бутилметакрилата (90-98 мас.) (ОСТ 6-01-26-75), в качестве мономера-разбавителя метилметакрилат (ГОСТ 20370-74) или его смесь с 2-этилгексилакрилатом (ТУ 6-01-1232-80), в качестве фотоинициатора смесь (массовое соотношение 10: 1) бензофенона (МРТУ 6-09-1169-64) и кетона Михлера (МРТУ 6-09-6671-70), метиловый эфир бензоина (ТУ 14П-1010-69), 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон, 2,2-диизопропоксиацетофенон, в качестве сшивающего агента диэтиленгликольдиакрилат (ТУ 6-02-10-88), триэтиленгликольдиакрилат, триэтиленгликольдиметак- рилат (СТП-2-9-88), в качестве протомотора адгезии метакриловую кислоту (ТУ 6-01-914-79).

Композицию готовят путем смешения компонентов при комнатной температуре до полной гомогенизации смеси, причем порядок смешения может быть любым. Приготовленную композицию наносят на подложки из меди, жести, стеклотекстолита один или два раза до достижения толщины покрытия 0,02-0,03 мм. Каждый слой отверждают УФ-облучением ртутной лампой с интенсивностью облучения 56 Вт/м². Затем подложку убирают из зоны облучения и выдерживают 1 ч (время полного отварждения) при комнатной температуре, после чего проводят определение диэлектрических и физико-механических свойств полученных покрытий.

П р и м е р 1. К 100 мас.ч. метилметакрилата (ММА) добавляют 7 мас.ч. сополимера метакриловой кислоты (5 мас. ) и бутилметакрилата (95 мас.) (БМК-5), 1 мас. ч. смеси бензофенона и кетона Михлера (БФ и КМ), взятых в соотношении 10:1, и 0,25 мас.ч. диэтиленгликольдиакрилата (ДГА). Перемешивание ведут до полной гомогенизации смеси.

Приготовленную таким образом ФДК наносят на подложки с помощью аппликатора и отверждают УФ-лучами. Допускается нанесение композиции распылением, наливом или окунанием.

Для определения напряжения пробоя композицию наносят на медную подложку и определение проводят по ГОСТ 6433.2-71. Эластичность покрытия определяют по ГОСТ 6806-73, при этом ФДК наносят на подложку из жести. Адгезию покрытия определяют по ГОСТ 15140-78.2 на стеклотекстолитовой подложке. Температурный режим эксплуатации определяют путем визуального наблюдения за изменением качества покрытия (растрескивание, отслаивание) после поочередного помещения стеклотекстолитовой подложки с покрытием в камеры с пониженной и повышенной температурой. Время пребывания в каждой камере составляет 1 ч. За температурный режим эксплуатации принимают тот интервал температур, в котором не наблюдается растрескивание и отслаивание покрытия. Влагостойкость покрытия оценивают по изменению величины напряжения пробоя после выдержки медной подложки с нанесенным на нее покрытием в камере влажности в течение 20 сут. В камере поддерживается влажность 95% и температура 40^оС. Покрытие влагостойкое, если напряжение пробоя не менее 50000 В/мм.

Результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р 2. Композицию готовят и испытывают по примеру 1, только к 100 мас.ч. ММА добавляют 20 мас.ч. сополимера метакриловой кислоты (2мас.) и бутилметакрилата (98 мас.) (БМК-2), 0,1 мас.ч. 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона (ДМФАФ) и 0,1 мас.ч. триэтиленгликольдиакрилата (ТГА).

Результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р 3. Композицию готовят и испытывают по примеру 1, только к 100 мас.ч. ММА добавляют 2 мас.ч. сополимера метакриловой кислоты (10 мас.) и бутилметакрилата (90 мас.) (БМК-10), 3 мас.ч. метилового эфира бензоина (МЭБ) и 3 мас.ч. триэтиленгиликольдиметакрилата (ТГМ).

Результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р 4. Композицию готовят и испытывают по примеру 1, только к 100 мас.ч. ММА добавляют 2 мас.ч. метакриловой кислоты (5 мас.) и бутилметакрилата (95 мас.) (БМК-5), 0,5 мас.ч. 2,2-диизопропоксиацетофенона (ДИПАФ) и 0,25 мас.ч. диэтиленгликольдиакрилата (ДГА).

Результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р 5. Композицию готовят и испытывают по примеру 1, только к 100 мас.ч. ММА добавляют 7 мас.ч. 2-этилгексилакрилата (2-ЭГА), 7 мас.ч. сополимера метакриловой кислоты (4 мас.) и бутилметакрилата (96 мас.) (БМК-4), 1,5 мас.ч. БФ и КМ, 0,3 мас.ч. ТГА.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из результатов, приведенных в таблице, видно, что при использовании предлагаемой ФДК улучшаются диэлектрические свойства отвержденного покрытия (напряжение пробоя более 50000 В/мм), расширяется температурный режим эксплуатации покрытий (от -60 до +125^оС), снижается толщина покрытия (0,02-0,03 мм), а также сокращается время полного отверждения (0,5-1 ч).

Использование: электроизоляционные покрытия для радиодеталей. Сущность: фотополимеризующаяся диэлектрическая композиция содержит, мас. ч.: метилметакрилат 100, сополимер 2-10 мас.% метакриловой кислоты и 90-98 мас.% бутилметакрилата 2,0-20,0, ди(мет)акрилат ди(три)этиленгликоль 0,1-3,0, фотоинициатор 0,1-3,0. Смешивают компоненты до полной гомогенности при нормальной температуре. 1 табл.

ФОТОПОЛИМЕРИЗУЮЩАЯСЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая пленкообразующее, мономер-разбавитель, сшивающий агент и фотоинициатор, отличающаяся тем, что, с целью повышения диэлектрических свойств отвержденной композиции, расширения температурного режима эксплуатации и сокращения времени ее полного отверждения, в качестве пленкообразующего она содержит сополимер 2 10 мас. метакриловой кислоты и 90 98 мас. бутилметакрилата, в качестве мономера-разбавителя-метилметакрилат, в качестве сшивающего агента - ди(мет)акрилат ди(три)этиленгликоля при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Метилметакрилат 100
Сополимер 2 10 мас. метакриловой кислоты и 90 98 мас. бутилметакрилата 2,0 20,0
Ди(мет)акрилат ди(три)этиленгликоля 0,1 3,0
Фотоинициатор 0,1 3,0