Антистатический состав Советский патент 1992 года по МПК C09K3/16 

.Изобретение относится к антистатическим составам для полимерных материалов, в частности, поверхности диэлектриков, соприкасающихся с полупроводниковыми приборами и интегральными схемами для защиты последних от воздействия статического электричества

Тестирование и эксплуатация полупроводниковых приборов (ПП) и интегральных микросхем (ИМС) часто происходит при высоких температурах, поэтому полимерные

материалы, контактирующие с ПП и ИМС, должны обладать антистатическими свойствами, сохраняющимися, длительное время при повышенных температурах.

Антистатический состав, нанесенный на поверхность диэлектрика, должен способствовать надежному рассеиванию статического электричества и в то же время не являться проводящим материалом, так как это вызывает повреждение ПП и ИМП. Стандартное требование к антистатическим составам - снижение удельного поверхностного

ю

электрического сопротивления диэлектрика до величин 10 10-10 7 Ом.

Наиболее близким к предлагаемому является антистатический состав, содержащий четвертичные аммониевые соединения (ЧАС) и растворитель.

В антистатический состав прототипа входят ЧАС общей формулы:

О

и „{OA)tOR3 4(OA )mOR

где RI и Рз - Ci-Сш алкил или алкенил;

R2- Ci-Сз алкил;

RA - Н или Ca-Cie алкил или алкенил;

X - Ci-Сз алкил или группы (АО) |Н;

У - Ci-Сз алкил или группы () m H, А О;

ОА; ОА - оксиэтиленовые, оксипропи- леновые группы; I, m - может быть О;

l+m - от 0 до 20.

Недостатком известных составов, содержащих четвертичные аммониевые соли алкилфосфатов, является их неспособность сохранять антистатические свойства при повышенных температурах в течение длительного времени.

Цель изобретения - повышение термостабильности состава с сохранением антистатических свойств в течение длительного времени.

Поставленная цель достигается тем, что антистатический состав содержит в качестве четвертичных аммониевых соединений четвертичные амониевые соли общей фор

Ч

Rr-N-R:

+

А

R,

где Ri, R2 - Ci-Cie алкил;

Rs- Ci-Cis алкил или нафтенильный радикал;N

R1-R3 - группа CtoCHa ОН;

R4 - Ci-Cs алкил, группа (СН2 CHaOJmH;

А - СбНзЗОз; С6Н4(СНз) 50з;Шз; 1/3 P04I СРзСОО, СНзСОО, HCOO, CH3S 04, CI, Br, F, I или их смесь, в качестве растворителя - растворитель, выбранный из группы, содержащей низшие алифатические спирты, воду, алифатические или ароматические углеводороды, эфиры карбоновых кислот, алифатические кетоны, или смесь этого органического растворителя с растворителем, выбранным из группы, содержащей хлор -и фторзамещенный алифатические углеводороды С1-С2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Четвертичное аммониевое соединение0,5-10,0

РастворительОстальное.

Для экспериментальной проверки предлагаемых составов были синтезированы ЧАС и приготовлены составы, содержащие ЧАС в концентрации 0,5-10,0 мас.% и

индивидуальные растворители или их смеси. Составы наносили на силикатные стекла, высушивали при комнатной температуре в течение 4 ч, затем термостатировали при определенных температурах, Термостабильность этих составов определилась временем, в течение которого удельное поверхностное электрическое сопротивление (ра) силикатных стекол, на которые наносили состав, изменялось от исходных

величин до величин 10100м,таккакименно эти величины характеризуют антистатические свойства ЧАС как хорошие, ps определяли по ГОСТ 6433-71, используя те- раомметр Е 6-1 ЗА.рз используемых силикатных стекол 10 Ом, т.е. они обладают диэлектрическими свойствами. Силикатные стекла в качестве подложки были выбраны из-за прозрачности, что позволяло визуально контролировать качество пленок нанесенных антистатических составом из-за инертности подложку, так как исключалось влияние ее на термостабильность антистатических составов. Термостабильность пленок антистатических составов изучали при

температурах 125-250°С. Время воздействия температур на пленки антистатических составов колебалось от 0,2 до 150 ч.

В зависимости от структуры ЧАС синтезировали двумя методами,

Пример. Триметилоктадециламмо- ний ацетат.

В трехгорлую колбу емкостью 2 л, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 62 г (0,208

моль) диметилоктадециламина, 600 мл.этилового (изопропилового) спирта, 29,4 г (0,208 моль) метила йодистого и 89,2 г (в пересчете на абсолютно сухой ионит, 0,29 моль) анионита АВ-17 в ацетатной форме и

при перемешивании нагревали до 50-55°С. В этих условиях содержимое колбы выдерживали 3 ч, затем добавляли дополнительно 89,2 г анионита и реакцию продолжали еще 3 ч при той же температуре. Содержимое колбы охлаждали до комнатной температуры, анионит отфильтровывали. Растворитель удаляли ва- куумированием, мазеобразный остаток высушивали в вакууме до постоянного веса. Содержание основного вещества 98 мас.%.

П р и м е р 2. Диметил (2-гидроксиэтил) октадвциламмоний формиат.

В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термомет ром, загружали 59,4 г (0,2 моль) диметилоктадециламина, 14,4 г (0,8 моль) воды и 200 мл этилового (изопро- пилового) спирта (или только воду), продували N2, охлаждали содержимое колбы до 4-6°С, добавляли в течение 2,5-3,0 ч 10,56 г (0,24 моль) окиси этилена и проводили реакцию при перемешивании в течении 3,5-4,0 ч при температуре 4-8°С. Содержание колбы оставляли в холодильнике на 10-12 ч. Содержание основного вещества - диметил(2-гид- роксиэтил)-октадециламмоний гидроксида, в полученном растворе 28-29 мас.%. Нейтрализацией эквивалентным количеством муравьиной кислоты получали раствор ди- метил (2-гидроксиэтил)-октадециламмоний формиата. Растворители удаляли вакууми- рованием, продукт реакции высушивали в вакууме до постоянного веса. Содержание соли 98 мас.%.

При меры 3,5,6,8,10,11,12-18.

Процесс вели по примеру 2, отлична только форма анионита АВ-17, которую выбирали в зависимости от требуемого аниона в ЧАС.

П риме р а 4,7,9,19.

Процесс вели по примеру 2, отличались только кислоты, нейтрализующие четвертичное аммониевое основание.

Антистатические составы нужной концентрации получены растворением опреде- ленного количества ЧАС в индивидуальном растворителе или в их смеси,

Для всех примеров приготовление антистатического состава происходило .идентично.

Приготовление 5%-ного раствора три- метилоктадециламмоний нитрата,

В коническую колбу с плотно закрывающейся пробкой внесли 95 г спиртобензино- вой смеси (1:1), затем добавили 5 г триметилоктадециламмоний нитрата и растворители при комнатной температуре.

Антистатические составы наносили на силикатные стекла кистью или окунанием, затем состав на подложке высушивали при комнатной температуре в течение 4 ч и тер- мостатировали при температурах от 125 до 250°С.

ps подложки с нанесенным ЧАС измеряли до и после термостатирования через- определенный промежуток времени,

8 таблице приведены данные по антистатическим составам 1-19, (предлагаемым и известному) указаны температура и продолжительность температурного воздействия, приведены данные удельного поверхностного электрического сопротивления подложки, на которую нанесен антистатический состав, до () и после (рГ) термостатирования.

Как видно из таблицы, составы, содержащие ЧАС в концентрации 0,5-10,0 мас.% (примеры 1-17), обладают повышенной термостабильностью. Антистатические свойства этих составов сохраняются после термостатирования при 125-250°С в течение 0,2-150 ч. {Ј подложки, обработанной этими составами, после термостатирования равно 5,8-10 -7,5109 Ом. Антистатические свойства составов по примерам 18 и 19 резко ухудшаются при термостатировании. По примеру 18, содержащему ЧАС в концентрации 0,45 мас,%, состав, во-первых, не обеспечивает подложке такого же исходного ps0, как использование состава с ЧАС в более высокой концентрации начиная с 0,5 мас.%; во-вторых, после термостатирования при 150°С в течение 0,1 ч р7 равно 1,2К 10 Ом. Использование состава по примеру 19, содержащего ЧАС 10,5 мас.%, приводит к большому расходу антистатика, кроме того, поверхность диэлектрика становится скользкой.

При использовании предлагаемых составов повышается термостабильность антистатических составов, сохраняются антистатические свойства в течение длительного времени при высоких температурах. Использование эффективных антистатических составов позволяет снизить вредное действие статического электричества в процессе сборочно-монтажных и наладочных работ, что позволяет уменьшить брак повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, а также улучшает условия электронной и общей гигиены производства.

Формула изобретения

Антистатический состав, содержащий четвертичные аммониевые соединения и растворитель, отличающийся тем, что, с целью повышения термостабильности состава с сохранением антистатических свойств в течение длительного времени, в качестве четвертичных аммониевых соединений он содержит четвертичные аммоние- вые соли общей формулы

1+

RrN-Rj

«Ч

где Ri, R2 - Ci-Cie алкил1

А

Нз - Ci-Cis алкил или нафтенильный радикал;

RI- Вз может быть группа CHaChteOH;

R4 - Ci-Cs алкил, группа (СН2 СН20)тН;

А - СбНбЗОз, СбН4(СНз)50з, N03, 1 /3 PCX СРзСОО; СНзСОО; HCOO; CH3S04; CI, Вг,1, Вили их смесь,

а качестве растворителя - растворитель, выбранный из группы, содержащей низкие алифатические спирты, воду, алифа0

тические или ароматические углеводороды, эфиры карбоновых кислот, алифатические ке- тоны или смесь этогчэ органического растворителя с растворителем, выбранным из группы, содержащей хлор и фторзамещенные алифатические углеводороды Сч-С2, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Четвертичные аммониевые соединения0,5-10,0

РастворительОстальное

Использование: для антистатизации полимерных материалов, в частности поверхности диэлектриков, соприкасающихся с полупроводниковыми приборами и интегральными схемами для защиты последних от воздействия статического электричества. Сущность изобретения: антистатический состав содержит четвертичную аммониевую соль общей формулы R-. RI-N-R, i RI где Ri, R2 - алкил Ci-Сш; Ra - алкил Ci-Сщ или-нафтенильный радикал, Ri-Ra - может быть группа CHzCHzOH; Ri - алкил CrCs, группа (СН2СНаО)т Н, А СеНбЗОз; СбН4(СНз)50з ; N03, 1/3PCU, СРзСОО, ОНзСОО; НСОО, СНз504, Cl. Br, I. F или их смесь, и растворитель, выбранный из группы, содержащей низшие алифатические спирты, воду, алифатические или ароматические углеводороды, эфиры карбоновых кислот, алифатические кетоны или смесь этого органического растворителя с растворителем, выбранным из группы, содержащей хлор-и фторзамещенные алифатические углеводороды Ci-Ca при следующем соотношении компонентов, мас.%: четвертичное аммониевое соединение 0,-5-10,0; растворитель остальное. Антистатические свойства предложенных составов сохраняются после термостатирования при 125-250°С в течение 0,2-150 ч. Удельное поверхностное элек- три«еское сопротивление подложки, обработанной таким составом, после термостатирования равно 5,8-107 7,5-Ю9 Ом. 1 табл. VI N

t -Rj-R CHj; R3 C18H32 Л

2Динетил-(2-гидроксиэтил)октадециланмоний формиэт .}; % Ч CHpCHJDH Л НСОО

3Триметилоктддециламмоний нитрат

VR -cHji R3.cHH37;A кол

k Дометил-(2-гидроксиэтил)октздецилэнмоний толуолсупьфонат; К1 КгвСНз; &ъ Л СНЭС6Н 503; П4«СИ2СЧгОН

5Триоксилметигаммоний нетилсульфэт RleR2 Ri C5K-r A CH3SO

6Диметилнафтенилцетиламмоки Ьромид; Ri-C46H3ij R5 ОцНд;

7Мвтил (д 1 2 тидроксиэтил )октадсциламиоиий хпорил ацетат, иодид, R1«K9«Cl 9C VC «H3 ,,CHjCOlf

8Диэтилнафтениппропила моний трифторадетат ; R C31I7 А кСГЛСО

9Диметигпропилцстиламчочий бромид; К--С

Ь с;ьн5з- .

10Диметил-(2-гидроксиэтилцетилзмионий иодид R2-R4 CU3; R

11Д.четилэтмлоктадецилйммоний фторид R3 C1SH5 ; R C2HS;

12Диметиламилц&типаммоьий бромид ; R4 CSH11; R3-

13Дим тилгекеилцетиламмоний бромид R -CHj; Rn-C,6H33i R3 C6lt,ji A Br

1 4 Динетилгептилцетипаммоний бромид;

Кг кч-снз5

15Диметилоктилцетилдммоний бромид U1°C1SK35: Ri CHji

16Диметнлд| децилнетилзммоний бромид; R KC., Rj CIlj, ,

17Диметилдиистиламноний бромид; K,R С,,1 ,IU

18Трис (бут v лдимстилоктиламмоний) (фосфат; R1 C8H17 )

19Додецилдецип(пентаоксиэтил)метиломмоний бензолсульфонат; R ,Hj5.; R2 C10H21; Hj-CHj, 5; A C IljSO

Бутипацстат

1,5-10

tBO