ПРЕСС-КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК C09K3/10 

Изобретение относится к композициям на основе эпоксидных смол и природных отвердителей для герметизации полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, интегральных микросхем и др.

Эпоксидная пресс-композиция может использоваться для изготовления изделий методом литьевого (трансферного) прессования и литья под давлением в электронной, электротехнической, радиотехнической промышленности, работающих в условиях тепловых нагрузок и тропической влажности.

Известны отечественные пресс-композиции, применяемые для этих целей, например эпоксидный пресс-материал на основе эпоксидиановой смолы, метафенилендиамина и минерального наполнителя [1] Обладая достаточно высокими физико-механическими и диэлектрическими свойствами, эта композиция по влагостойкости не отвечают требованиям, предъявляемым электроникой к герметизирующим пресс-материалам.

Пресс-материалы для герметизации полупроводниковых приборов, кроме хороших диэлектрических, физико-механических, технологических свойств, должны обеспечивать надежную работу прибора в условиях повышенной влажности, температуры и давления т.е. иметь высокую влагостойкость.

Из известных эпоксидных пресс-композиций по составу ингредиентов и назначению наиболее близка к заявляемой композиция, имеющая следующий состав, мас.ч.

Аддукт 100 мас.ч. эпоксиново-
лачной смолы с 5-9 мас.ч.

изофталевой кислоты 100
Новолачная фенолоформаль-
дегидная смола 50-60
Наполнитель 240-480
Ускоритель 0,3-1,0
Антиадгезионная добавка 2-6
Пигмент 0,8-1,5
Композиция приведенного состава имеет хорошие технологические, физико-механические и диэлектрические свойства, выдерживает кратковременное воздействие минеральных кислот, однако имеет недостаточную влагостойкость. Микросхемы, загерметизированные этой пресс-композицией, не обеспечивают длительной надежной работы в условиях 100%-ной влажности.

Изобретение направлено на повышение влагостойкости пресс-композиции. Это достигается тем, что она имеет следующий состав, мас.ч.

Эпоксиноволачная смола 50-60
Бромсодержащая эпок-
сидная смола 5-8
Новолачная фенолфор-
мальдегидная смола 25-40
Ускоритель 0,1-1,0
Антиадгезионная добавка 2-8
Наполнитель 200-350
Пигмент 0,8-1,5
1,1,1,2,3,4,4,4-Октаметил-2,3-
бис-(3,4-эпоксициклогексил)-
тетрасилоксан или полидиэтил-
силоксановая жидкость 1,5-8,0
Оксид сурьмы 4-10
2,4-Диамино-6-[2-(1-пипе-
ридил)этил]-1,3,5-триазин 0,5-5,0
Органотриалкоксисилан 0,4-4,0
В качестве эпоксиноволачной смолы пригодны промышленные продукты конденсации эпихлоргидрина с новолачной фенолформальдегидной или крезолформальдегидной смолой марок ЭН-6 и УП-643 (ТУ 6-05-1585-89), УП-692 (ТУ 6-10-115-91) и др.

В качестве бромсодержащей эпоксидной смолы могут быть использованы диглицидиловый эфир 3,3¹,5,5¹-тетрабромдифенилолпропана (УП-631У, ТУ 6-05-241-422-86), N, N-бис-(2,3-эпоксипропил)-2,4,6-трибром- анилин (УП-645, ТУ 6-05-241-40-82) или эпоксидиановая бромированная смола с фиксированным молекулярно-массовым распределением марки ЭДБ-8Ф (ТУ 6-05-241-368-87).

В качестве новолачной фенолоформальдегидной смолы применяют смолы марок СФ-0112А, СФ-010А (ГОСТ 18694-80) или СФО-1 (ТУ 6-07-299-90).

В качестве кремнийорганического модификатора используют 1,1,1,2,3,4,4,4-октаметил-2,3-бис-(3,4-эпоксициклогексил)тетра- силоксан (УП-698), выпускаемый опытным заводом УкрНИИпластмасс (Донецк) по ТР 991, или полидиэтилсилоксановую жидкость марки ПЭС-5 (ГОСТ 13004-77).

В качестве ускорителя отверждения эпоксидных смол могут быть использованы 2-метилимидазол (ТУ 6-09-101836-90), 2-метилбензимидазол (ТУ 6-09-07-97-83), ускоритель марки УП-606/2 (ТУ 6-09-4136-75), представляющий собой 2,4,6-трис- (диметиламинометил)фенол или трифенилфосфин (ТУ 6-09-11-770-76).

В качестве пигмента могут быть использованы углерод технический (ГОСТ 7885-86), фталоцианиновый зеленый, фталоцианиновый синий (ГОСТ 6220-76) или диоксид титана (ГОСТ 9808-84).

В качестве антиадгезионной добавки пригодны стеариновая кислота (ГОСТ 9419-78), воск полиэтиленовый (ТУ 6-05-1516-77) или воск буроугольный (ТУ 39-01-236-76).

В качестве наполнителя применяют кварц молотый пылевидный (ГОСТ 9077-82), кварц плавленый (ТУ 0284409-141-89) или стекловолокно дробленное (ГОСТ 9325-78).

В качестве аппретирующей добавки пригодны органотриалкоксисиланы, такие как 3-(2,3-эпоксипропокси)пропилтриэтоксисилан (ЭС-1, ТУ 6-02-1077-85), 3-аминопропилтриэтоксисилан (АГМ-9, ТУ 6-02-724-77) или 2-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилан, освоенный опытным заводом УкрНИИпластмасс.

П р и м е р 1. Получение 2,4-диамино-6-[2-(1-пиперидил)этил] 1,3,5-триазина.

К 85,2 г (1 моль) пиперидина прибавляют при перемешивании и охлаждении ледяной водой 55,7 г (1,05 моля) свежеперегнанного акрилонитрила с такой скоростью, чтобы температура реакционной массы не превышала 40^оС. После прибавления всего акрилонитрила массу постепенно, в течение 1-1,5 ч нагревают до 100^оС и выдерживают при этой температуре в течение 3 ч. Избыток акрилонитрила отгоняют и получают 138,2 г (выход количественный) 3-(1-пиперидил)пропанонитрила в виде светло-желтой вязкой жидкости.

Полученный продукт растворяют при комнатной температуре в 200 мл этилцеллозольва; затем при интенсивном перемешивании вносят в раствор 105,1 г (1,25 моля) дициандиамида и 10 г гранулированного гидроксида калия. Смесь нагревают до кипения (132-140^оС) и выдерживают в этих условиях 4 ч. По охлаждении реакционной массы до комнатной температуры целевой продукт отделяется в виде светло-желтого мелкокристаллического вещества. Его отфильтровывают, промывают на фильтре водой и сушат при температуре 40-50^оС. Выход 151,2-155,6 г (68-70%), т.пл. 214^оС.

Найдено, C 54,08; H 8,13; N 37,72
C₁₀H₁₈N₆
Вычислено, C 54,03; H 8,16; N 37,81
ИК-спектр, см^-1: 3345 и 3170 (ν N-H), 1652 ( σNH₂), 1560 ( νC=N в триазиновом цикле), 1458 и 1415 ( σСН₂), 1150 ( ρNH₂).

П р и м е р ы 2-8. Приготовление композиции.

Эпоксиноволачную смолу, бромсодержащую эпоксидную смолу, измельченную известным способом новолачную фенолформальдегидную смолу и кремнийорганический модификатор загружают в нагретый до 100-140^оС реактор с мешалкой или двухшнековый смеситель и перемешивают в течение 0,1-1,5 ч. К полученному продукту добавляют соединение по примеру 1, ускоритель, сурьму (III) оксид, пигмент, антиадгезионную добавку, аппрет, кварц, смешивают в течение 0,1-1,0 ч, гомогенизируют на вальцах или двухшнековом экструдере, охлаждают и дробят. Интегральные микросхемы герметизируют полученным пресс-материалом методом литьевого (трансферного) прессования при 160-180^оС, удельном давлении 2-10 МПа и времени выдержки в пресс-форме 2-5 мин.

В табл.1 приведены составы композиций, в табл.2 результаты испытаний интегральных микросхем, загерметизированных известной пресс-композицией и пресс-композициями по изобретению. Условия испытания: температура 120^оС, относительная влажность 100% давление 2 атм.

Использование: для герметизации полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: пресс-композиция содержит, мас.ч. эпоксиноволачная смола 50-60; бромсодержащая эпоксидная смола 5-8; новолачная фенолформальдегидная смола 25-40; ускоритель 0,1-1,0; антиадгезионная добавка 2-8; наполнитель 200-350; пигмент 0,8-1,5; 1,1,1,2,3,4,4,4-октаметил-2,3-бис-(3,4-эпоксициклогексил)тетрасилоксан или полидиэтилсилоксановая жидкость 1,5-8,0; оксид сурьмы 4,0-10,0; 2,4-диамино-6-[2-(1-пиперидил)этил] -1,3,5-триазин 0,5-5,0; органотриалкоксисилан 0,4-4,0. Пресс-материал обладает повышенной влагостойкостью. 2 табл.

ПРЕСС-КОМПОЗИЦИЯ, включающая эпоксидную смолу, новолачную фенолформальдегидную смолу, ускоритель, антиадгезионную добавку, наполнитель и пигмент, отличающаяся тем, что в качестве эпоксидной смолы она содержит эпоксиноволачную смолу и дополнительно бромсодержащую эпоксидную смолу, 1,1,1,2,3,4,4,4-октаметил-2,3-бис(3,4-эпоксициклогексил)тетрасилоксан или полидиэтилсилоксановую жидкость, оксид сурьмы, органотриалкоксисилан и 2,4-диамино-6-[2-(1-пиперидил) этил]-1,3,5-триазин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эпоксиноволачная смола 50 60
Бромсодержащая эпоксидная смола 5 8
Новолачная фенолформальдегидная смола 25 40
Ускоритель 0,1 1,0
Антиадгезионная добавка 2 8
Наполнитель 200 350
Пигмент 0,8 1,5
1,1,1,2,3,4,4,4-Октаметил-2,3-бис-(3,4-эпоксициклогексил)тетрасилоксан или полидиэтилсилоксановая жидкость 1,5 8,0
Оксид сурьмы 4 10
2,4-Диамино-6[2-(1-пиперидил)этил]-1,3,5-триазин 0,5 5,0
Органотриалкоксисилан 0,4 4,0