герметизирующий компаунд

Классы МПК:C08K3/10 соединения металлов
C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов
H01B3/40 эпоксидные смолы 
H01L23/28 герметизирующие средства, например герметизирующие слои, покрытия
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-10-17
публикация патента:

Изобретение относится к композиции на основе эпоксидной смолы, предназначенной для герметизации полупроводниковых приборов. Компаунд содержит следующее соотношение компонентов, вес.ч.: 100 эпоксидиановой смолы ЭД-22 с содержанием эпоксидных групп 22% для образования более плотной и жесткой полимерной сетки, 50 олигоэфиракрилата МГФ-9, 20 метафенилендиамина, 35 наполнителя, 0,5 нигрозина в качестве черного красителя и катализатора реакции отверждения эпоксидных групп. Наполнитель представляет собой смесь 6,0 вес.ч. нитрида бора, 4,0 вес.ч. талька и 0,8 вес.ч. аэросила. Изобретение позволяет обеспечить герметизацию приборов с развитой поверхностью р-n-переходов и постоянство диэлектрических, механических и теплофизических свойств полимерного материала. 5 табл.

Формула изобретения

Герметизирующий компаунд, содержащий эпоксидиановую смолу, олигоэфиракрилат МГФ-9, метафенилендиамин, отличающийся тем, что для образования более плотной и жесткой полимерной сетки в качестве эпоксидиановой смолы содержит эпоксидиановую смолу ЭД-22 с содержанием эпоксидных групп 22%, дополнительно наполнитель, представляющий собой смесь 6,0 вес.ч. нитрида бора, 4,0 вес.ч. талька и 0,8 вес.ч. аэросила, нигрозин в качестве черного красителя и катализатора реакции отверждения эпоксидных групп при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

эпоксидиановая смола ЭД-22 100
олигоэфиракрилат МГФ-9 50
метафенилендиамин 20
вышеуказанный наполнитель 35
нигрозин 0,5

Описание изобретения к патенту

Герметизирующий компаунд относится к области органических высокомолекулярных соединений, в частности к композиции эпоксидных смол, и предназначен для герметизации полупроводниковых приборов.

Известна клеевая композиция для монтажа кристаллов интегральных микросхем (см., например, патент РФ №2076394, кл. H01L 23/29, 1991), содержащая полимерное связующее и наполнитель в виде порошков добавок.

Известная композиция не обеспечивает герметичности.

Наиболее близким по химическому составу к предложенному является заливочный компаунд ЭК-29 (см., например, авт. св. №1558239, кл. C08L 63/10, 1994), предназначенный для пропитки и заливки высоковольтных блоков электрофизических приборов, содержащий эпоксидиановую смолу, олигоэфиракрилат МГФ-9, метафенилендиамин.

Для герметизации полупроводниковых приборов и микросхем компаунд ЭК-29 пришлось существенным образом модифицировать с целью уменьшения диэлектрической проницаемости материала и увеличения его теплопроводности. Также компаунд ЭК-29 не обеспечивает стабильности свойств материала из-за наличия в нем активных групп, которые могут вступать в неконтролируемые химические взаимодействия. В результате таких реакций изменяется химический состав материала, его механические и диэлектрические свойства, накапливаются внутренние напряжения, приводящие к появлению трещин.

Предложенное изобретение направлено на обеспечение постоянства свойств полимерного материала и возможности герметизации приборов с развитой поверхностью р-n-переходов.

Для достижения указанного эффекта герметизирующий компаунд, содержащий эпоксидиановую смолу, олигоэфиракрилат МГФ-9, метафенилендиамин для образования более плотной и жесткой полимерной сетки в качестве эпоксидиановой смолы содержит эпоксидиановую смолу ЭД-22 с содержанием эпоксидных групп 22%, дополнительно наполнитель, представляющий собой смесь 6,0 вес.ч. нитрида бора, 4,0 вес.ч. талька и 0,8 вес.ч. аэросила, нигрозин в качестве черного красителя и катализатора реакции отверждения эпоксидных групп, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:

эпоксидиановая смола ЭД-22 100
олигоэфиракрилат МГФ-9 50
метафенилендиамин 20
вышеуказанный наполнитель 35
нигрозин 0,5

Сравнительные составы компаундов ЭК-29 и ЭК-29М приведены в таблице.

Используемые компоненты ЭК-29, вес.ч.ЭК-29М, вес.ч.
Смола эпоксидиановая ЭД-20 (ГОС 10587-84) 100-
Смола эпоксидиановая ЭД-22 (ГОС 10587-84) -100
Олигоэфиракрилат МГФ-9 (ТУ 113-00-0561643-27-92)50 50
Метафенилендиамин ГОСТ 5826-78 2020
Смесь наполнителей- 35
Нигрозин ТУ 6-14-376-84 -0,5

Нигрозин, который одновременно играет роль черного красителя, введен в состав герметизирующего компаунда для отверждения избыточного количества реакционноспособных эпоксидных групп как катализатор реакции отверждения.

Для образования более плотной и жесткой полимерной сетки в качестве эпоксидиановой смолы использована эпоксидиановая смола ЭД-22 с содержанием эпоксидных групп 22% и наполнитель, представляющий собой смесь 6,0 вес.ч. нитрида бора, 4,0 вес.ч. талька и 0,8 вес.ч. аэросила,

Олигоэфиракрилат МГФ-9 представляет собой продукт теломеризации (совместной поликонденсации) метакриловой кислоты, триэтиленгликоля и фталевого ангидрида.

Приготовление компаунда ЭК-29М осуществляется следующим образом.

Наполнители предварительно прокаливаются для удаления остатков влаги по режимам, указанным в таблице.

Наименование Режим
Температура, °С Время, ч
Тальк ГОСТ 19729-74+200±10 3
Нитрид бора ТУ 2-036-707-77 +270±104
Аэросил ГОСТ 14922-77 +125±103

Далее отсушенные наполнители смешиваются в фарфоровой ступке, в соотношении, указанном выше, и при температуре +60°С тщательно перетираются пестиком (операция повторяется 2-3 раза до получения однородной смеси).

Смола эпоксидиановая с содержанием эпоксидных групп 22% (ЭД-22) для удаления остатков влаги вакуумируется при температуре +80°С в течение 2 часов.

Навеска смолы смешивается в стеклянном стакане с навеской наполнителей и черным красителем нигрозином. Тщательно перемешивается и вакуумируется при температуре +60°С в течение 2 часов.

Растворяется навеска метафенилендиамина в олигоэфиракрилате МГФ-9, смесь вакуумируется при +60°С в течение 30 минут. Затем смесь объединяют с навеской смолы, перемешанной со смесью наполнителей и нигрозином. Полученный компаунд тщательно перетирается в фарфоровой ступке для получения однородной смеси и вакуумируется при +40°С в течение 5-10 минут до схода пены. Жизнеспособность компаунда после приготовления составляет 1 час.

Режим отверждения компаунда ЭК-29М выбирают на основе метода дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) или метода инфракрасной Фурье-спектроскопии (ИКФС) следующим образом.

В процессе термообработки герметизирующего компаунда отбирают 6 проб, причем первую пробу берут через 4 часа после начала термообработки, последующие пробы отбирают с интервалом 1 час. При этом определяют содержание реакционно-способных эпоксидных групп методом ИФК-спектроскопии и ДСК.

Разработанный режим отверждения заключается в том, что термообработка компаунда ведется ступенчато при условии постоянства кинетических параметров реакции до исчезновения реакционноспособных эпоксидных групп следующим образом:

Время (час)Температура, °С
1 +50
7+60
2+80

Предложенный герметизирующий компаунд ЭК-29М, отвержденный по предлагаемому режиму, в отличие от компаунда ЭК-29 обеспечивает надежную герметизацию микросхем и полупроводниковых приборов с развитым р-n-переходом, а также устойчив в течение длительного времени и в течение этого времени сохраняет свои диэлектрические, механические и теплофизические свойства.

Сравнительные характеристики предложенного и известного компаундов приведены в таблице.

Характеристика компаунда ЭК-29ЭК-29МЭК-29М после имитации длительного храненияЭК-29М после дополнительной имитации длительного хранения
Удельное объемное электрическое сопротивление герметизирующий компаунд, патент № 2329280 v Ом·м >1·11114,4·10 135,3·1013 6,2·1013
Предел прочности при сжатии, кПа·10 6>24,580 9796
Пробивное напряжение Епр, кВ·мм -1,при частоте 50 Гц>24 24,823,324
tgгерметизирующий компаунд, патент № 2329280 0,040,02 0,010,01
Диэлектрическая проницаемость герметизирующий компаунд, патент № 2329280 >5,34,0 3,73,3
Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом >1·10148,9·10 141,1·1015 7,1·1014

Теплофизические свойства компаунда после имитации длительного хранения сохраняются:

 Температура стеклования Тст,°CТемпература начала разложения Тразл.,°С
До начала44 207
После окончания 45209

Класс C08K3/10 соединения металлов

антифрикционная композиция -  патент 2526989 (27.08.2014)
антифрикционный полимерный композиционный материал -  патент 2525492 (20.08.2014)
антифрикционный композиционный полимерный материал -  патент 2524958 (10.08.2014)
нанокомпозиционный полимерный материал и способ его получения -  патент 2523548 (20.07.2014)
гидроизоляционная полимербитумная эмульсионная мастика -  патент 2521634 (10.07.2014)
эпоксидный компаунд -  патент 2521588 (27.06.2014)
вибропоглощающая эпоксидная композиция -  патент 2507228 (20.02.2014)
способ получения металл-полимерного композитного материала для радиотехнической аппаратуры -  патент 2506224 (10.02.2014)
антифрикционный композиционный материал -  патент 2504560 (20.01.2014)
поглотитель электромагнитных волн и радиопоглощающий материал для его изготовления -  патент 2500704 (10.12.2013)

Класс C08L63/02 простые полиглицидные эфиры бисфенолов

Класс H01B3/40 эпоксидные смолы 

Класс H01L23/28 герметизирующие средства, например герметизирующие слои, покрытия

Наверх