Герметизирующий пресс-материал Советский патент 1992 года по МПК C09K3/10 C08L63/00 C08K13/02 C08K13/02 C08K3/04 C08K3/36 C08K3/22 C08K5/34 C08K5/54 

. Изобретение относится к эпоксидным пресс-материалам для герметизации полупроводниковых приборов (ПП) и интегральных микросхем (ИМС).

Целью изобретения является устранение адгезии в стали при сохранении ее к алюминию.

В качестве основы пресс-композиции используют твердый эпоксикрезолформаль- дегидный олигомер, полученный эпоксиди- рованием крезолформальдегидного новолачного олигомера. Последний получают поликонденсацией о-крезола с формальдегидом при избытке о-крезола (соотношение 1:0,93 моля соответственно) в кислой среде (соляная кислота) при 80+1°С в течение 4 ч. Полученный о-крезолформальде- гидный олигомер эпоксидируют эпихлоргид- рином в присутствии триэтилбензиламмония хлористого при 90+2°С в течение 2,5 ч с последующим дегидрохлорированием твердым едким натром и отмывкой. Эпоксиноволач- ный олигомер имеет среднечисловую мол.м.

1000-1200, содержание эпоксидных групп не менее 20%, общего хлора не более 0,3%.

В качестве отвердителя используют о- крезолформальдегидный олигомер; синтезированный из о-крезола и формальдегида, как указано выше. После высушивания в вакууме (0,90-0,95 кгс/см2, t 140-150°С, 1 ч) его растворяют в толуоле, затем отгоняют азеотроп толуол-вода, отделяют хлориды и проводят отмывку дистиллированной водой от примесей. Крезолформальдегидный олигомер имеет среднечисловую мол.м. 500- 600. 2-Метилимидазол синтезируют из этилендиамина и уксусной кислоты (соотношение 1,00:(1,15-1,17) моля соответственно) на алюмоплатиновом катализаторе рифор- минга АП-64 (зернение 1-2 мм, содержание платины не менее 0,5 %) в токе водорода при 400°С в течение Зч.

Огнестойкую добавку - диглицидило- вый эфир тетрабромдифенилолпропана (марки УП-631) получают взаимодействием

сл

с

XI

ю

ю

тетрабромдифенилолпропана с эпихлор- гидрином (ТУ 6-05-1689-79).

Антиадгезионной добавкой является воск буроугольный (ТУ 39-23.2-86).

Наполнителями являются кварц пылевидный марки КП-Б (ГОСТ 9077-82), предварительно прокаленный при 800°С в течение 8 ч, и триоксид сурьмы (ТУ 48-14- 1-82), предварительно просушенный при 250° в течение 8 ч.

В качестве пигмента используют углерод технический (ТУ 14-7-24-80).

Адгезию пресс-материала к конструкционным материалам (предел прочности при сдвиге) определяли по ГОСТ 14759-69 на пластинах из стали марки Х-18-Н-9-Т и алюминия Д-16.

Пресс-материал получали способом, включающим следующие стадии;

получение, наполненной основы совмещением в расплаве следующих компонентов: эп о кси к резол форм альдегид но го олигомера (100 мас.ч), у-эпоксипропоксипро- пилтриэтоксисилана (1,6-2,5 мас.ч), диглици- дилового эфира тетрабромдифенилолпропана (17,1-24,0 .мас.ч), антиадгезионной добавки (3,2-6,0 мас.ч), кварцевого порошка (200-370 мас.ч), углерода технического (0,6-0,9 мас.ч) при 160±10°С в течение 3-4 мин;

получение наполненного отвердителя совмещением в расплаве (температура 160+10°С, время 3-4 мин) следующих компонентов:

крезолформальдегидного олигомера (50,0-67,0 мас.ч), у-эпоксипропоксипропил- триэтоксисиланэ (0,8-1,5 мас.ч), антиадгезионной добавки (1,6-3,7 мас.ч), ускорителя отверждения (3,4-3,8 мас.ч), трехокиси сурьмы (5,1-9,0 мас.ч), кварцевого порошка (100-245 мас.ч), углерода технического (0,3- 0,6 мас.ч);

измельчение наполненных основы и отвердителя, просеивание (сито 063) и смещение их.

Составы и свойства полученных пресс- композиций по примерам приведены в табл.1..

Свойства пресс-композиций приведены в табл.2.

Примеры 1-3,6,7. Пресс-материал состава, указанного втабл;1, изготавливают по описанной методике.

Л р и м е р 4. По описанной методике изготавливают пресс-материал, включающий 100,0 мас.ч. эпоксикрезолформальдегидного олигомера,67,0 мае,ч. крезолформальдегидного олигомера.,4,9 мас.ч. 2-метйлимидазола, 7,8 мас.ч, буроугольного воска, 24,0 мас.ч. диглицидилового эфира тетрабромдифенилолпропана, 514,0 мас.ч кварцевого порошка, 9,0 мас.ч. трехокиси сурьмы, 1,3 мас.ч углерода технического, 2,2 мас.ч.у-эпоксип- ропоксипропилтриэтоксисилана. Материал

имеет адгезию к алюминию несколько выше, чем у прототипа, но одновременно повышена и адгезия к стали, что затрудняет очистку пресс-формы.

Приме р5. По описанной выше методике

изготавливают пресс-материал, включающий 100,0 мае,ч. элоксикрезолформальдегидного олигомера, 67,0 мас.ч крезолформальдегидного олигомера, 4,9 мас.ч. 2-метилимидазола, 7,8 мас.ч. буроугольного воска, 24,0 мас.ч. диглицидилового эфира тетрабромдифенилолпропана, 514,0 мас.ч. кварцевого порошка, 9,0 мас .ч, трехокиси сурьмы, 1,3 мас.ч. углерода технического, 4,2 мас.ч. у-эпоксипро- п о к с и п р о п и л т р и это.к с и с И Л а н а .

Пресс-материал не имеет адгезии к стали, но значительно снижена адгезия к алюминию, что недопустимо.

Как следует из табл.2, предлагаемый пресс-материал не имеет адгезии к стали, сохраняя в то же время величину адгезии к алюминию на уровне известной пресс-композиции, т.е. пресс-материал имеет высокую ад- гезию к конструкционному материалу изделия (алюминию) и не имеет адгезии к

рабочей поверхности пресс-формы (стали), т.е. поверхность пресс-формы легко очищается от остатков пресс-материала, что обуславливает быстрый цикл формования и высокое качество материала.

Введение у-эпоксипропоксипропилтриэтоксисилана, низкомолекулярного горючего вещества в указанных в табл.1 количествах не снижает физико-механические и диэлектрические свойства и не повышает воспламеняемость заявляемого пресс-материала по сравнению с известной пресс-композицией (см. табл.2).

Стандартные образцы для проведения испытаний получали методом литьевого прессования при температуре 165+5°С, удельном давлении 15,0 МПа с последующей термообработкой при 200°С в течение 8ч.

Изгибающее напряжение при разруше- нии определяли по ГОСТ 4648-71 на пяти брусках размером (80+0,2)х(10+0,2)х(4,0+0,2) мм.

Модуль упругости при изгибе определяли по ГОСТ 9550-81 на пяти брусках размером . (80+0,2)х(10±0,2)х(4±0,2) мм.

Удельное объемное электрическое сопротивление определяли по ГОСТ 6433-71 на трех дисках диаметром (50+0,5) мм толщиной (0,8-1,0) мм.

517194196

Воспламеняемость определяли поэпоксипропоксипропилтриэтоксисилан

ГОСТ 21207-81 на пяти брусках размеромпри следующем соотношении компонентов,

(120±10)х(10+0,5)х(3-5)мм; мас.ч.:

Формула изобретенияЭпоксикрезолформальдегидный олигоГерметизирующий пресс-материал, 5мер100

включающий зпоксикрезолформальдегид-Крезолформальдегидный олигомер

ный олигомер, отвердитель - крезолфор-50-67

мальдегидный юлигомер ускоритель2-метилимидазол3,8-4,9

отверждения - 2-метилимидазол, антиадге-Воск буроугольный4,8-9,7

зионную добавку - воск буроугольный, диг- 10 Диглицидовый эфир тетрабромдифенилицидиловыйэфир тегр бррмдифенилрлпро-лолпропана17,1-24,0

пана.наполнители кварцевый порошок;и три- Кварцевый порошок300-615

оксид сурьмы, пигмент-углерод технический,Триоксид сурьмы5,1-9,0

о тли чающийся тем, целью устране-Углер бд технический0,9-1,5

ния адгезии к стали при сохранении ее к 15 -Эпоксипропоксипропилтриэтоксисилан

алюминию, он дополнительно содержит у-2,4-4,0

Изобретение относится к эпоксидным пресс-материалам для герметизации полупроводниковых приборов (ППП) и интегральных микросхем (ИМС). Изобретение позволяет устранить адгезию к стали при со- хранении ее к алюминию за счет использования в пресс-материале, включающем мае.ч эпоксикрезолформальдегид- ный олигомер 100; крезолформальдегидный олигомер 50-67; 2-метилимидазол 3,8-4,9; воск буроугольный 4,8-9,7; диглициловый Эфир тетрабромдифенилолпропана 17,1- 24,0; кварцевый порошок 300-615; триоксид сурьмы 5,1-9,0; углерод технический 0,9- 1,5, дополнительно у -эп9ксипропоксипро- пилтриэтоксисилана 2,4-4,0. 2 табл.

г, .мас.ч. , и Т.: гристикаг.

............,.ы.

Компонент, мас.ч.,и | :Значение показателя по примерам

характеристика

23 45 678 9Ю

Эпоксикрезолформаль-.

дегидный олигомер100 100 100 100 100 100 100 100100

Крезолформапьдегидный олигомер-506 ;58 6767 5050676 6

2-Нетилимидаэол3,8 4,9л: 4,2 4-,9 4,9 3,8 3,8 ч 3,83,83,8

Воск пчелиный--- .5,2 ---Воск буроугольный4,8 8,4 9,7 7,8 7,8 -5,2 8,48,48,4

Диглицидиловый эфир

тетрабромдифенилол-.

пропана (УП-&31)17,1 4,0 22,724,0 24,0 17,1 17И 24,0 . 24,024,0

Кварц пылевидный марки . -

КП-Б300 480 615 500 514 351 351 480 480 480

Триоксид сурьмы

(8ЬД03)5,1 9,0 8,6 9,0 9,0 5,1 5,1 9,0: 9,0 9,0

Углерод технический0,9 1,5 1,2 1,3 :1,3 - 1,1 1,5 1,5 -t,5

j-Эпоксипропоксипропил .

триэтоксисилан2,4 3,5 4,0 2,2 4,2 - - - - 3,5

Эпоксидная диановая .

смола- - -...- - - - - 100 Винилтриэтоксйсилан- - - - - - - 3,5.

-Аминопропилтриэток--...

сисилан- - - - - - 3,5

Предел прочности при.,

сдвиге, МПа

к стали0000,61 0 2,09 , 0,86 ОО2,25

к алюминию0,90 0,85 0,83 0,96 0,з4 1,54 0,87 0,39 0,321,14

Примечани е. Примеры 6,7 - изв.естные, примеры 8-10 - контрольные.

Таблица 1

Таблица 2