Клей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ

<»1785336 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 010378 (23)2584996/23-05

Р )щ К 3

С 09 J 3/16 с присоединеммем заявки Йо (23) Приоритет

Государстаеммым комитет

СССР

Ilo яеаам мзооретеммя м открытмм

Опубликовано 07.1230. бюллетень Йо 45

Дата опубликоваммя описания 08.1280 (53) УДК 668. 395. . 7 (088. 8 ) (72) Авторы изобретения

JI,K, Петько, И.П. Петько, Л. С. Пашаева, З.А, Зубкова и H. В. Острецова (71) Заявитель (54) КЛЕЙ

Изобретеwe относится к токопроводящим теплостойкнм клеям на основе эпоксиноволачных смол, предназначенных для крепления кристаллов больших интегральных схем (БИС) в корпус или на подложку.

Основные условия эксплуатации, БИС: диапазон рабочих температур от

-60 до +150 С, воздействие температуо ры 300оС в течение. 10 мин (процесс ® раэварки выводов), многократное термоциклирование от -60 С до +150оС, воздействие тропических условий (относительная влажность воздуха 98+2%, температура 40 С),вибрационные и ли- 35 нейные перегрузки до 20 000 ф . В таких условиях эксплуатации клей должен обладать прочностью, обеспечивающей крепление БИС, и главное — иметь удельное объемное электрическое со- Я противление (p > ) не более 10 Ом см.

В отечественной промааленности для различных целей применяют большое количество клеев-контактолов, таких, как К-17, К-8, К-12, К-13, АТК, ЭК, 25

ЭВТ, 52-383, HP-145a и ИР-169, но только клей ЭВТ способен выдерживать воздействие температуры 300 С (температура разварки выводов). Однако высокая температура отверждения 30 (.250 С), длительность процесса отверждения и требования по условиям прогрева и охлаждения исключает его применение в поточном производстве изготовления БИС. Наличие в ряде клеев летучих растворителей исключает воэможность их применения для монтажа БИС, поскольку растворитель всегда остается в клеевом соединении и разрушает его в процессе воздействия температуры 300а С, много" кратного термоциклирования, в тропических условиях,. Известны токопроводящие клен 52-383, ИР-145а и др.

Однако, они имеют низкую теплостой-. кость, что не удовлетворяет условиям эксплуатации БИС (1).

Более теплостойкие полимеры на основе эпоксинсволачных смол (2) пригодны к эксплуатации до 180 С. Однако из-за их высокой вязкости трудно создать клен, технологичные . в применении при нормальных условиях.

Попытки модификации композиций на ос нове эпоксиноволачных смол позволили снизить вязкость композиций, но при этом значительно снизилась теплостойкость полученных полимеров (до 130оC), Недостатком композиций на основе эпоксиноволачных смол является также

785336

63,1-33,1

11,2-10,2

Н2- Сн-Сй

2 длительный и многоступенчатый режим

,отверждения.

Известные композиции на основе . циклоалифатических эпоксидных смол (ЦАЭС ), в част ности на основе 3, 4:-эпоксициклогексилметил-3, 4 -эпоксициклогексанкарбоксилата (смолы УП-б 32 ) (3), превосходят вышеописанные полиме. ры,так как обладают высОкой деформа ционной те плостой костью (до 200 С ), отличаются высоким сохранением исходных свойств при повышенных (до 200,С) температурах, имеют низкую вязкость.

Однако недостатками клеев íà основе ЦАЭС, в том числе смолы УП-632, являются недостаточная прочность бсср до 100-120 кг/см ), высокая

2. температура отверждения (до 200 С), многоступенчатость и длительность (до 20 ч) режима отверждения, Это ЗО обусловлено тем, что ЦАЭС отверждается лишь ангидридами ди- и поликарбоновых кислот и для предотвращения потерь ангидрида на стадии гелеобразования необходимо применение умерен- 35 ных температур (до 100 С) . Для дости-; жения оптимальной полноты отвержде . ния полимеров на основе ЦАЭС требуется последующее воздействие высоких температур (до 200 С). 30

Известен токопроводящий двухкомпонентный клей Д-753. иа эпоксидной основе японской фирмы "Three 8опд" с теплостойкостью 300 С, применяемый за ЯЯ рубежом для изготовления БИС. В ка честве токопроводящего наполнителя клей Д-753 содержит мелкодисперсное серебро. Он отличается хорошей электропроводностью(10 -104Ом.см), однако имеет невысокие прочностные характеристики(б сд,ь 40-80 кг/см ) при отверждении при 150 С в течение 1 ч.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату щ к предложенному клею является клей

ЭПОН-1031 g4), включающий эпоксиноволачную смолу, отвержденную отвердителем аькнного типа. Однако клей ЭПОН1031 обладает невысокими прочностными характеристиками в интервале температур от 20 до 150 С.и выше, стой. костью к влаге.

Целью изобретения является повышение прочности клеевых соединений, стойкости к многократному термоциклированию и влаге и придание токопроводящих свойств.

Цель достигается тем, что клей, включающий эпоксиноволачную смолу и отвердитель аминного типа, в качест- 40 ве отвердителя содержит эвтектическую смесь м-фенилендиамина и диаминодифенилметана, стабилизированI ную 3,4-зпоксициклогексилметил-3,4

-эпоксициклогексанкарбоксилатом, и 65 дополнительно 3, 4-эпоксициклогексил/ t метил-3, 4 -эпоксициклогексанкарбоксилат и токопроводящий наполнитель при следующем соотношении компонентов, вес. ч .:

Эпоксиноволачная смола 70 -40

3, 4-Эпоксициклоге ксил метил-3, 4-зпоксициклогексанкарбоксилат м-Фенилендиамин

Диаминодифенилмет ан 11,2-10,2

Токопроводящий наполнитель 494-248,5

Токопроводящий клей, состоящий из двух компонентов, совмещенных перед употреблением: компонент 1 представляет собой пастообразный продукт совмещения токопроводящеro наполнителя со смесью 3,4-эпоксициклогексилмеФ тил-3, 4 -эпоксициклогексанкарбоксилата (УП-632) и низкомолекулярной эпоксиноволачной смолы (УП-643) общей формулы 1 где и 1-1,5, компонент 2 - жидкая эвтектическая смесь м-фенилендиамина и диаминодифенилметана (1:1), стабилизированная эпоксидом УП-632, взятым в количестве 15 вес.ч. на 100 вес.ч. смеси аминов.

Сравнительная характеристика предлагаемого клея и йзвестных приведена в табл. 1.

Как видно из табл. 1, применение предложенной композиции позволяет получать токопроводящие клен, превосходящие зарубежные образцы по прочности ври 20 С и в 3 раза, при 150 Св.2,5 раза. Предложенный клей не уступает клев Д-758 по сохранению электрических характеристик в условиях эксплуатации БИС. Это позволяет предприятиям электронной промышленности выпускать БИС с применением отечественного токопроводящего клея, которому присвоена марка УП-5-201.

Пример изготовления клея.

Приготовление компонента 1.

При использовании в качестве токопроводящего наполнителя карбонильного никеля компонент 1 готовят на краскотерке смешением никелевого порошка со смесью смол УП-632 и УП-643, взтяых в различных соотношениях (см. примеры 2-15).Компонент 1 представляет собой пастообразную массу черного цвета.

785336

Таблица 1

Клей

Показ атель

По примеру

ЭПОН-1031

Д-758 (-60) - (+150) (60) "([phone] .

Диапазон рабочих температур, о С

Кратковремен. Кратковремен,. Крат ковремен.

300

300

Температура отверждения, о С

150

170

170

Длительность отверждения, ч

0 5

0,5

Время гелеобразования при 150 C,ìèí

Жизнеспособность при 20 5 С, ч

9-10

7-8

Предел прочности при сдвиге, ст.3/ст.3, кг/см, при температуре,оC

132-161

220-280

80-100

20

35-84 (при 260 С

150

25, после 10 термоциклов (-60) †([phone]

25, после 10 суток во влагокамере

219-229.,: При использовании в качестве токо- проводящего наполнителя мелкодисперс- ного серебра компонент 1 готовят по следующей схеме: смесь смол УП-632 и УП-643 (взятых в различных соотношениях по приварам 2-15)растворяют в ацетоне (марки ч.д.а.)или смеси

3 (1: 1) ацетона и этилового спирта и наносят мономолекулярным слоем на поверхность мелкодисперсного серебра.

При температуре 60-80 С и остаточном давлении до 2 мм рт.ст. растворитель 1© полностью удаляется из смеси. Компонент 1 представляет собой порошкообразный продукт (слегка влажный порошок)серого цвета.

Приготовление компонента 2.

Компонент 2 готовят сплавлением м-фенилендиамина и диаминодифенилметана при 80-100 С, взятых в соотношении 1: 1. Полученную эвтектическую смесь охлаждают до 40 С, вводят смолу УП-632 в количестве

15 вес.ч. на 100 вес.ч. смеси аминов и тщательно перемешивают.

Приготовление клея.

Компонент 1 смешивают при комнатной температуре с компонентом 2 в указанных в примерах соотношениях.

С целью равномерного смешения компонентов рекомендуется смешение компонентов 1 и 2 проводить в ступке.

В табл. 2 приведены свойства пред.ложенного токопроводящего клея (примеры 8-14).

Свойства клея по примеру 12 после многократного термоциклирования, воздействия влагокамеры приведены в табл. 3.

Одним из наиболее важных преимуществ отечественного клея УП-5-201 является то, что клей наполнен карбонильным никелем и при этом достигается низкое удельное объемное сопротивление. Применение этого клея позволяет сэкономить значительное количество драгоценного металла — серебра. Клей УП-5-201, наполненный никелем, применяют для креппения БИС, предназначенных для иэделий бытовой техники. Наполнение клея серебром используется лишь прМ изготовлении

ИС для спеццелей.

785336

Продолжеии

154-198 при 25 после 10 суток во влагокамере

Уделъное объемное электрическое сопротивление, ом см, при температуре, С

152-187

1,2 ° 10

2,8 10

25, после воздействия 300 С в течение

10 мин

2,0.10 4 5,2 -10 4

25, после 500 термоциклов

0.10-3

25, после выдержки в тропических условиях (влагокамереJ

2,0-10 4

2,5+10 4. после воздействия 300 С

""" в течение 10 мин, ст.3, кг/см при 25 после 10 термоциклов

79533б

1 РЗЭ

<Ч C L_#_

4чЭЭКИжм

К1 ао 9Z а о ааа а ь W

A0ОIsО ЭО се аv н

3 о

И о аО о ч

g к, >! и

ЭЭ

CO с

° 4! I

t» C» e еЧ an& aO 4 Р4 Ф 4 %4 (Ч л ! Ф

Ф

I C» о ео

Ф Фе4

CO

Ю

1 ь

С Ъ и

О а

C4

И о

Се

44 ж ! I CsI

Ф at И

Л О ч-4

CO

in эъ

I 1

4Ч Ф

Ю t

1О

4Ч 4 Ъ

aw1

1о

Ol % 4! о Ф о

t» <-4

O

<Ч

СЧ

1ч о с

< Ъ

fe

Ю !"

44Ъ Oi !

° ф 4 Ъ

Ф Ф

ЗФ

СЧ

Ф л

I ь ф ф

4Ч 4Ъ

О е 4

ЧР,1, Ф

1 оо ео

° 4 4Ч

I 1

44ЪФ Ю Ф

4Ч 4 иЪI

Ч 4 4.4 4

O ь

in -4

hI Oa

4Ч с4

Ф4 Ф4

4 Ъ ! с

<Ч !

О\ о

4Ч

CO! с

I ЧЪ

% 4

О а4

44Ъ CO

CV 4Ч

f I

° Р Ch

Ch с4

° 4 <Ч

I о

О ь

П1 !

С» б\

9 4

° 4 44Ъ

44Ъ сс -ы

I 1

О 4Ъ л 4Ъ

4 4Ч о

Ю

4Ч

I IO

1 ао

ЭЪ

° 4

I э л с4

4Ч

Cl

4 и

:Ч

М Э ! Ie% 4

ca Q

Мооа, 4!! 44 И Х

Э

9 к оо

Щ г4 е с л

ill с

С»

О

44Ъ 4

44Ъ

° с

О с о о 4 74

I 1C

X ai w

П 0 Р о с)

О О л ю4 ч-4

Ю с

О о

in г4 иЪ с о о

ИЪ

;.о л

1е4

an 4!Ъ с с о о о о л

ТЧ %4

44Ъ о о

Щ

ФЧ

44Ъ .

О о

in н о

ICl

5999

1 1 I эка,юк

P,mО0ММ

44!40вйЕ

4 4 И а Э Э 44Ъ Е а 44Ъ:44Ъ

I <Ч I Э

an с

М

4Ч

Э 44Ъ с

° 4 4"Ъ

Я 4Ч

° 4 44Ъ с с ч 4 444

CV 4Ч н е5 а an 44Ъ с с

° I

М 4 Ъ (Ю

М 4 lg н с

«4

4Ч

an с

С»

I ° Ъ! с ф о

4 Ъ

I Е. Ф о

РЪ

44Ъ с ф о Ф

ФЪ 4Ч

1О с

° Ф CO о

4ФЪ, еЪ

Ф ф о о

csa: !

Ф

9 ф

I 1 ь C»

44Ъ I I I !4Ъ I I I ! I

О о

an I

О о иъ I 1 in I

О C» C» а М 44Ъ о О о

4 сГ C»

I !

Рю

293

Ig»

9 U

Qo

CSS C» Э

Оо g

Cl Г Ъ

9 э

9 IC оай

0Н о

a v m сС

4 ь ч-1 е

CO с л г о

4 (Ч с н

4 О

Ю с

4Ч

44

4о г4

° 4Ъ! о о ч ч

Ю4 4Э с с

%4 %.4

° СЪ убс О 4О 4 %Ч ф РЪ с с О 4Ч а в

a р О О уй(%4%4

s c фф с с с

4 м oо,н н %Ч 4 а.4 С Ъ с с с

° цв Ф 1Ю

4ч iO

44Ъ

an аО сФ

Ф iO

° 4

4г 4ю Ф г4 an

41Ъ 44Ъ

yea

I о о

° -4

Ф 4Ч с с Р4 in

44 fA

4О О м-4 т.4 1 Щ

L с

4Ч Ю м

1 ь г (Ч с (Ч <с о

4 л с Ф!

% 4 л с

%" 4 ф О. н г

44Ъ с

И,г « -»«

785336

12, 3,4 10

2,0- 10

Составитель Н. Лукина

Редактор 3. Бородкина Техред Н.Бабурка Корректор О. Билак

Йака»з 8757/26 Тираж 725 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4

12 176-236 154-198 219-229 151-187

ФорМула изобретения

Клей, включакщий эпоксиноволачную

«молу и отвердитель амннного типа, отличающийся тем, что, с аелью получения высокой црочности клеевых соединений, улучшения электри»ческих свойств, стойкости к многократnosey термоциклированию и влаге, в ка,честве отвердителя он содержит эвтектическую смесь м-фенилендиамина и диаминодифенилметана, стабилизированную

3,4-эпоксициклогексилметил-3,4 -эпоксициклогексанкарбокснлатам, и допол1. р нительно 3,4-эпоксициклогекснлметил-, :-3 4-эпоксициклогексанкарбоксилат и гокопроводящий наполнитель прн сле-цукщем соотношении компонентов, вес.ч.)з

Эпоксиноволачная смола 70-40

3, 4-Эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксипикло" 35 гексанкарбоксилат 63,1-33,1 м-Фенилендиамин 11,2-10,2

Диаминодифенилметан 11,2-10, 2

Токопро водящий наполнитель 494-248,5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Технологический регламент

952-422 производства электропроводя щих клеев 52-383, ИР-1454, ИР-169, МТИММП М.

2. Справочник по пластмассам.Под ред. Катаева S. М., т. 2,, - "Химия", 1975, с. 201-204, 211-212.

3. Петько И. П., Батог A. E. Термостарение полимеров на основе циклоалифатических диэпоксидов — .".Пластмасса"., 92, 1976, с. 39.-41.

4. Кардашов Д. A. Синтетические клен. М., "Химия", 19 76, с. 14 6, 14 7. (прототип).