Пресс-материал для герметизации полупроводниковых приборов и интегральных схем Советский патент 1991 года по МПК C08L63/04 C09K3/10 

Изобретение относится к области эпоксидных пресс-материалов для герметизации полупроводниковых приборов .(ГОТ) и интегральных схем (ИС).

Целью изобретения является повышение стойкости пресс-материала к воздействию перегретого водяного пара под давлением при сохранении его высоких физико-механических и электроизоляционных характеристик.

Используемые продукты имеют следующие характеристики

Полиметилвинилэтоксисилазан или продукт 149-173 (ТУ 6-02-1279-84) получают в результате частичного алко- голиза метилтрихлорсилана и последующего совместного аммонолиза полученного продукта с винилтрихлорсиланом и диметилдихлорсиланом (соотношение 1,5:1,5:1,0 моль соответственно).

2-Метилимидазол получают по следующей методике. 17 см отработанного катализатора риформинга AII-64 зернением 1-2 мм загружают в проточный кварцевьй реактор и восстанавливают водородом при 500°С в течение 2 ч (скорость его пропускания 180 мл/мин). Затем, не прекращая тока водорода, охлаждают реактор до 400°С и при этой те.мпературе в течение 2-3 ч пропускают заранее приготовленную смесь этилен- диамина и уксусной кислоты (соотношение компонентов 1,0:1,15-1,17 моль). Продукты реакции собирают в две посо

00

о VI со ел

ледовательно соединенные ловушки типа труба в трубе, охлаждаемые соответственно льдом и смесью сухого льда с ацетоном. Собранные за 2-3 ч кристаллы промывают этанолом, отжимают, перекристаллизовывают из диок- сана, промывают диэтиловым эфиром. Тпл высушенного продукта 140-143°С.

2-Этилимндазол получают из этилен- диамина и пропионовой кислоты по аналогичной методике с тем исключением, что перекристаллизацию проводят из смеси диоксан-гексан (1:4) и промывают н.гексаном. Тпл продукта 79-81 C

2,4-Диметилимидазол получают из 1,2-диаминопропана и уксусной кислоты по аналогичной методике. Для выделения кристаллов из маслообразного продукта последний упаривают при 100 С на роторном испарителе, вводят затравку из кристаллов чистого продукта и оставляют на ночь. Кристаллы промывают гексаном, перекристаллизовывают из смеси диоксан-гексан (3:1), повторно промывают гексаном с небольшим количеством эфира. Tnft продукта 85- 87е С.

1-Винил-2-метилимидазол получают

5

0

5

Антиадгезионной добавкой является воск буроугольный (ТУ 14-7-24-80).

Наполнителем является кварц пылевидный марки КП-Б (ГОСТ 9077-82), предварительно прокаленный при температуре 800ЭС в течение 8 ч.

Стандартные образцы для проведения испытаний получали методом литьевого прессования при температуре , удельном давлении 15,0 1Ша с последующей термообработкой при температуре 200 С в течение 8 ч.

Удельное объемное электрическое сопротивление определяли по ГОСТ 6433,2-71 при постоянном напряжении 100-105 В на трех дисках диаметром 50 мл толщиной 0,8-1,0 мм.

Влагопоглощение пресс-материала в процессе выдержки в автоклаве определяли на трех образцах диаметром 50 мм, толщиной 2 мм. Расчет влаго- поглощения проводили по изменению массы образцов после выдержки их в автоклаве емкостью 500 мл, содержащем 50 мл деионизованной воды, герметично закрытом и помещенном в термостат с С, Взвешивание образцов проводили после охлаждения их до комнатной

Изобретение относится к области получения пресс-материалов для герметизации полупроводниковых приборов и интегральных схем. Изобретение позволяет повысить стойкость к перегретому пару с температурой 121°С под давлением 2 атм при сохранении высоких физико-механических и электроизоляционных свойств за счет использования в композиции в качестве производного имидазола соединения,выбранного из группы, содержащей,ма с. ч.: 2-метилимида- зол 2,7-3,8; 2,4-диметилимидазол 1,9-3,2; 1-винил-2-метилимидазол 1,6- 3,2 или 2-этилимидазол 1,7-4,2 и дополнительно Полиметилвинилэтоксисилазан 1,3-1,7. Композиция также содержит, мае.ч.: эпоксикрезолформальде- гидный олигомер 100; отвердитель - крезолформальдегидный олигомер 33-67, буроугольный воск 4-5 и кварцевьй порошок 266-334. 4 табл. СО

винилированием 2-метилимидаэол ацети

леном в реакторе барботажного типа при температуре 180°С в течение 4 ч в присутствии полухлористой меди (CutCljl.), взятой в количестве 4% от винилируемого соединения, в гексаме- таноле. Соотношение имидазол - растворитель составляет 1, соответственно.

В качестве основы пресс-материала используют твердый эпоксикрезолфор- мальдегидный олнгомер, полученный эпоксидированием крезолформальдегид- ного новолачного олигомера эпихлор- гидрином в присутствии триэтилбензил аммония хлористого при температуре 90Ј2°С в течение 2,5 ч с последующим дегидрохлорированием твердым едким натром и отмывкой, Эпоксиноволачный олигомер имеет среднечисловую мол.м

1000-2000, содержание эпоксидных групп 20%, содержание общего хлора н

более 0,3%„

Крезолформальдегидньй новолачный олигомер получают поликонденсацией о-крезола с формальдегидом (соотношние 1,0:0,93 моль) в кислой среде (соляная кислота) при температуре 80-И°С в течение 4 ч.

5

0

Удельное поверхностное электрическое сопротивление определяли по ГОСТ 6433.2-71 на трех дисках диаметром 50 мм, толщиной 0, мм0 Тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическую проницаемость при частоте 1 МГц определяли по ГОСТ 22372-77 на трех дисках диаметром 50 мм и толщиной 0,8-1,0 мм.

Температуру стеклования определяли по ОСТ 110177-85 на трех брусках размером 50x50x5 мм. Температурный коэффициент линейного расширения определяли по ГОСТ 17173-70 на трех брусках 5 размером 50x50x5 мм

Изгибающее напряжение при разрушении определяли по ГОСТ 4648-71 на пяти брусках размером 80x10x4 мм. Модуль упругости при изгибе определяли по ГОСТ 9550-31 на пяти брусках размером 80x10x4 мм.

Эпоксидные пресс-материалы получают способом, включающим следующие стадии:

- совмещение в расплаве эпоксиново- лачного олигомера (100 мае.«ч.), антиадгезионной добавки (3,0 мае.ч.), этоксисилазана (1,0 мае.ч,), кварцевого порошка (200 мае.ч.) при темпе0

5

pa туре 150-170° С в течение 5-7 мин (состав 1);

- совмещение в расплаве новолачно- го олигомера (33,0-67,0 мае.- ч.), ан- s тиадгезионной добавки (1,0-2,0 мае.ч.), соотвердителя (0,3-0,7 мас.ч0), ускорителя отверждения (1,6-4,2 мае.ч.), кварцевого порошка (66,0-134,0 мае.ч.) при температуре 150-170ffC в течение Ю 5-7 мин (состав 2)j

- измельчение составов 1 и 2, просеивание (сито № 063), смешение.

Все исходные компоненты для получения составов 1 и 2 перечислены в 15 том порядке, в каком они вводились в расплавы олигомеров. Известный пресс-материал был получен тем же способом.

1 Примеры составов полученных пресс- 20 композиций приводятся в табл.1. Свойства композиций представлены в табл,2, 3,4,

Пресс-материалы состава, указанного в табл.1, изготавливают по указанной 25 методике.

Примеры 4-6 контрольные. Формула изобретения

п Пресс-материал для герметизации -зо полупроводниковых приборов и интегральных схем, включающий эпоксикрезол- формальдегидный новолачный олигомер,

Эпоксикрезолфорналь- дегндный новолачный олигомер

Новолачный олигомер хреэолформальде-

ГИДНЫЙ ,

Прлиметнлвняил-

этоксиснлаэан

2-Метилимидазол

2,4-Диметнлимндазол

Винил-З-метнп-1

имндазол

2-Этилимидаэол

2-(2 -пирвдил) бензимидазол

Аятиалгезионная

добавка - вуроугольный воск

Кварцевый порошок

Эфир полвэгиленгликоля

4,0 266

1,6 3,2 1.9 - - - - - 1,7 4,-2 2.9

5,0 4,5 4,2 5,0 4,5 5,0 4,0 4,6 4,0 5,0 4,2 5,0 5,0 4,5 334 300 280 334 300 334 266 280 266 334 300 334 334 280

отвёрдитель - креэолформальдегидный новолачный олигомер ускоритель - производное имядазола, буроугольный воск и. кварцевый порошок, отличающийся тем, что, с целью повышени стойкости к воздействию перегретого водяного пара под давлением при сохранении высоких физико-механических и электроизоляционных свойств, он содержит в качестве производного имидазола соединение, выбранное из группы, содержащей 2-метилимидазол, 2,4-диметил- имидазол, 1-винил-2-метшшмидазол и ,2-этилимидазол и дополнительно полиметил винилэтоксисилазан при следующем соотношении компонентов, мае.ч.: Эпоксикрезолформальде- гидный новолачный олигомер100Отвёрдитель - крезол- формальдегид ный

олигомер33-67

Полиметилвинилэток- сисилазан1,3-1,7

2-Метилимидазол2,7-3,8

или 2,4-диметилими- дазол1,9-3,2

/ или 1-винил-2-метилимидазол1,6-3,2

или 2-этилимидазол1,7-4,2

Буроугольный воск4-5

Кварцевый порошок266-334

: X I Таблица

1,6 3,2 1.9 - - - - - 1,7 4,-2 2.9

5,32 4,0 3,0 266 500

0,5

Удельное по-.

верхностное

электрическое

ние, ОмЗхЮ15 6х1015 6x10i5 - бхЮ 5 5хЮ15 ЗхЮ15 5х1С1 2хЮ15 6х1С(5 4х1С15 2хЮ15 2x101S 5xtO(f 4x101f

Тангенс угла диэлектрических потерь при

1 МГЦ1,Ох1СГ 1,Зх1(Гг 1,,6х1СГ3 1,,,, 1, 7, 8,9xI(T3 1, l.OxlO 1, 1, I,2x10

Диэлектрическая проницаемость при частоте 1 МГц 4,1 Температура стеклования, °С 168

Температурный коэффициент линейного расширения,

1/ Cxi ОГ2,93,1

ИзгиОакхцее напряжение при разрушении, МПа87,0 81,6 93,2 77,1 - 78,2 77,8 89,5 89,0 7Ь,8 74,6 78,4 78,2 78,8 79,3

4,34,3

175

171

4,3

172

- 4,3 165 174

4,3 169

4,2 146

4,3

150

2,5 153

2,5 148

2,3

151

3,2 156

4,44,04,0

171

165

169

2,93,03,2 3,03,02,62,72,63,13,03,22,82,8 , 3,1

83,3

Модуль упругости при изгибе, МПа 8710 8852 8784 8292 - 8536 8190 9029 8275 8144 8166 8208 8906 8374 8592 8788

4,2 158

2,9

84,8 8687

9,6х1СГ3 1,,,, 1, 7, 8,9xI(T3 1, l.OxlO 1, 1, I,2x10

77,1 - 78,2 77,8 89,5 89,0 7Ь,8 74,6 78,4 78,2 78,8 79,3

4,3

172

- 4,3 165 174

4,3 169

4,2 146

4,3

150

2,5 153

2,5 148

2,3

151

3,2 156

4,44,04,0

171

165

169

3,03,2 3,03,02,62,72,63,13,03,22,82,8 , 3,1

83,3

8292 - 8536 8190 9029 8275 8144 8166 8208 8906 8374 8592 8788

4,2 158

2,9

84,8 8687

О1 00

о

-J

OJ 1.П

В исходном состоянии После выдержки в автоклаве, су т: 2

3

,. 5 7 10 12 . 158,5.10tf 9.3.10 9,0-10tf9,8-10 r- 1-10 9,5-101Г 9.8-10 9.6-ю 9,8 -10 9,,8.ТО 4.0.1015 5, 6-10 9,7 -10 2-10|5

1,3.10К2,2 101 2,0.10 1, 3,2-Ю1 3,,5-10 4,,,010 2,2.10 4,0-Ю 1- 1,8-10П 1,9HOIJ2,0-101J |,ЫОН- 1, 1,7 «10е 1,7-10 2. 1,5-.10rt 1,4-10й 1,510135,0.10 1,1 МО1 I.ViO 1,0.101 3,2-Ю 1.1М011 1,2.10(1 1,1.10й 3,2-10

2,6-Ю4 9.0 Ю14 1,0.10W 9.3И01 3,5MOW 4,0-ю 4,0-10 1,6-10в 2,0-ю 3 2,2.,3-10rt 6- 10

3,2.10 1,,5-10|41.5.,3.1037,0.10лэ6,,3 10 г8, 7,0-10 г2,8.10 3-10

2,0-Ю10 1,0-10M9-10 S 9.S.101 2,5 10й 2,8чс 2,0.10Ц 4,0-10 4,7« 10е 4,5-10IZ2,1 .1010 7 .10й

1,5.10 5,0-10IJ5,6MOe 6,,0-10в 1,1 1,0.10IS2,8- 10tt 3,1 -10Л 3.0-1С111.6.109 2.

,S,6-10 3,5-10° 3,2 101J 3, 7, 6,3-1Ctt 6,940tt 3,2 3,0-10e 3.0-10IZ5,0.10s 7-10

4,7-10 1,640й 1,4-10ia 1,5-10tt5,0-l01Z5,,8-1o a2.2.10№2,3-10(4 2,0 10tZ5.0.108 6-108

Зависимость водопоглощения от времени вьщерххи в автоклаве

Зависимость удельного объемного сопротивления композиций от временя выдержки в автоклаве

2,6-Ю4 9.0 Ю14 1,0.10W 9.3И01 3,5MOW 4,0-ю 4,0-10 1,6-10в 2,0-ю 3 2,2.,3-10rt 6- 10

3,2.10 1,,5-10|41.5.,3.1037,0.10лэ6,,3 10 г8, 7,0-10 г2,8.10 3-10

2,0-Ю10 1,0-10M9-10 S 9.S.101 2,5 10й 2,8чс 2,0.10Ц 4,0-10 4,7« 10е 4,5-10IZ2,1 .1010 7 .10й

1,5.10 5,0-10IJ5,6MOe 6,,0-10в 1,1 1,0.10IS2,8- 10tt 3,1 -10Л 3.0-1С111.6.109 2.

,S,6-10 3,5-10° 3,2 101J 3, 7, 6,3-1Ctt 6,940tt 3,2 3,0-10e 3.0-10IZ5,0.10s 7-10

4,7-10 1,640й 1,4-10ia 1,5-10tt5,0-l01Z5,,8-1o a2.2.10№2,3-10(4 2,0 10tZ5.0.108 6-108

ON 00 О 1 OJ U1

Таблиц