Антистатический состав

 

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 электри«еское сопротивление подложки, обработанной таким составом, после термостатирования равно 5,8-107 7,5-Ю9 Ом. 1 табл. VI N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 09 К 3/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ мА

4 ф ф

К АВТОРСКОМУ СВИДETERЬСТВУ

1 (21) 4824290/26 (22) 08.05.90 (46) 15.07.92.Бюл, М 26 (71) Институт физико-органической химии

АН БССР

{72) В.С.Солдатов, Л.Н.Скрипниченко, Л.В. Новицкая, И.В. Куле вская, 3.И.Сосинович, Л.Ç.Мороз, С.И,Козинцев, Н,Я.Юрашевич.и К.Н.Гусак (53) 547,241.66(088.8)

{56) Патент США N. 4727177, кл. С 07 F 9/11, 1988. (54) АНТИСТАТИЧЕСКИЙ СОСТАВ (57) 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

RI2 соль общей формулы

1, З

\

Изобретенле 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 (ИМО часто происходит при высоких температурах. поэтому полимерные

„„5U„, 1747462 А1 где R>, Яг — алкил С1-С1з; Кз — алкил С1-С1в или.нафтенильный радикал, R<-Rç — может быть группа CHzCHZQH; RI — алкил С1-СБ, группа {СН2СН20)п1 Н, m=1-5; А=СвНБЯОз;

СбН4(СНз)ЯОз; ЙОз, 1/ЗРО4, СРзСОО, ОНзСОО: НСОО, СНз504. CI,. Br, 1, F или их смесь, и растворитель, выбранный из группы, содержащей низшие алифатические

cFIt4pTbl, 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 С,-Cz при следующем соотношении компонентов, мас.%: четвертичное аммониевое соединение 0,-5-10,0; раствори- Я тель остальное. Антистатические свойства предложенных составов сохраняются после (Я термостатирования при 125-250 С в течение 0,2-150 ч. Удельное поверхностное электрическое сопротивление подложки, Я обработанной таким составом, после термостатирования равно 5,8 10 -7,5 10 Ом.

1 табл. материалы, контактирующие с ПП и .ИМС, должны обладать анти татическими свойствами, сохраняющимися, длительное время при повышенных те лпературах.

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

1747462

Х

-N-R

Y электрического сопротивления диэлектрика до величин 10 -10 Ом, ю т

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

В антистатический состав прототипа входят ЧАС общей формулы:

4 роды С -Сг, при следующем соотношении компонентов, мас. :

Четвертичное аммониевое соединение 0,5-10,0

5 Растворитель Остальное.

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

10 индивидуальные растворители или их смеси. Составы наносили на силикатные стекла, высушивали при комнатной температуре в течение 4 ч, затем термостатировали при где й1 и Ra — С -C)e алкил или алкенил; йг — С1-Сз алкил; 15

Rq — Н или Сз-С1з алкил или алкенил;

Х вЂ” Cj-Сз алкил или группы (АО) (Н;

У вЂ” C>-Сз алкил или группы (А О) Н, 1

А О;

ОА; ОА — оксиэтиленовые, оксипропи- 20 леновые группы;

° 1, m — может быть О;

I+m — от 0 до 20, Недостатком известных составов, содержащих четвертичйые аммониевые соли 25 апкипфосфатов, является их неспособность сохранять антистатические свойства при . повыШенных температурах в-течейие длительного времени.

Цель изобретения — повышение термо- 30 стабильности состава с сохранением антистатических свойств в течение длительного времени.

Поставленйая цель достигается тем, что антистатический состав содержит в качест- 35 ве четвертичных аммониевых соединений четвертичные амониевые соли общей формулы: 2

40 в — м — R, А, 1

R где Rj, Яг — С -Cja алкил;

Вз- С1-С в алкил или нафтенильный ра- 45 дикал;

Й -йз — группа СНгСНг ОН;

R4 — C)-Cs алкил, группа (СНг CHzO)mH; в=1-5;

А — С6Н5$0з; СБН4(СНз) $0з, МОз, 1/3 50

РО4; СРзСОО, СНзСОО, НСОО, СНз$04, CI, Br, F, 1 или их смесь, в качестве растворителя — растворитель, выбранный йз группй, содержащей низшие алифатические спирты, воду, алифатические или ароматические 55 . углеводороды, эфиры карбоновых кислот, алифатические кетоны, или смесь этого органического растворителя с растворителем, выбранным из группы, содержащей хлор -и . фторзамещенный алифатические углеводоопределенных температурах; Термостабильность этих составов определилась временем, в течение которого удельное поверхностное электрическое сопротивпеweôú) силикатных стекол, на которые наносилй состав, изменялось от исходных величин до величин 10 Ом, так какименю но эти величины характеризуют антистатические свойства ЧАС как хорошие. рБ определяли по ГОСТ 6433-71, используя тераомметр Е 6-13Ар 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 подложкй, 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.

B зависимости от структуры ЧАС синтезировали двумя методами.

Пример 1, Триметилоктадециламмоний ацетат, В трехгорлую колбу емкостью 2 л, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 62 г (О;208 моль) диметилоктадеципамина, 600 мп. этилового (изопропилового) спирта, 29,4 г (0,208 моль) метила иодистого и 89,2 r (в пересчете.на абсолютно сухой ионит, 0,29 моль) анионита AB-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

r анионита и реакцию продолжали еще 3 ч при той же температуре. Содержимое колбы .охлаждали до комнатной температуры, анионит отфильтровывали. Растворитель удаляли вакуумированием, мазеобразный остаток высушивали в вакууме до постоянного веса.

Содержание основного вещества 98 мас,,4.

1747462

Пример 2. Диметил (2-гидроксиэтил) октадециламмоний формиат.

B трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термоме1 ром, загружали 59,4 г (0,2 моль) диметилоктадециламина, 14,4 г (0,8 моль) воды и 200 мл этилового (изопропилового) спирта (или только воду), продували Nz, 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 4-80С. Содержание колбы оставляли в холодильнике на 10-12 ч. Содержание основного вещества - диметил(2-гидроксиэтил}-октадециламмоний гидроксида, в полученном растворе 28-29 мас.%, Нейтрализацией эквивалентным количеством муравьиной кислоты получали раствор диметил (2-гидроксиэтил)-октадециламмоний формиата. Растворители удаляли вакуумированием, продукт реакции высушивали в вакууме до постоянного веса. Содержание соли 98.мас,%.

Пример ы 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 ра479,19.

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

Антистатические составы нужной концентрации получены растворением определенного количества ЧАС в индивидуальном растворителе или в их смеси, Для всех примеров приготовление антистатического состава происходило идентично

Приготовление 5%-ного раствора триметилоктадециламмоний нитрата, В коническую колбу с плотно закрывающейся пробкой внесли 95 г спиртобензиновой 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 термостатировали при температурах от 125 до

250 С.

ps подложки с нанесенным ЧАС измеряли до и после термостатирования через определенный промежуток времени, В таблице приведены данные по анти-, . статическим составам 1-19, (предлагаемым и известному) указаны тем,1ература и продолжительность температурного воздейст10

50 вия, приведены данные удельного поверхностного электрического сопротивления подложки, на которую нанесен антистатический состав, до (.О ) и после (р ) термостатирования.

Как видно иэ таблицы, составы, содер-. жащие 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, р подложки, обработанной этими составами, после термостатирования равно 5,8.10 -7,5 10 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-пepeыx, не обеспечивает подложке такого же исходного р, 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 р равно 1,2"

«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 сни-. зить 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 говышения термостабильности состава с сохранением антистатических свойств в течение длительного времени, в качестве четвертичных аммониевых соединений он содержит четвертичные аммоние- . вые соли, общей формулы в +

2 я-м-R, 1 I

R где R1, Р«2 — C1 С18 алкил;

174746Z

Растворитепь ь

Ом

Антистатик (ЦДС) Кбнцентрация анти статика, мас.ь у> ..

Оч

Температура, С

При мер

Врона термо" статирования, ч

6,9 10

7,0 10

Изопропиловыи спирт вода

150 2

Прототип

95:5

1,0 10

7,5 ° 10

2,3 ° 10

125 50

0>5

Бутилацетат . 1,5 ° 10

l 80 40

1,0

2,1 .10

3,3 10

Этилацетат - толуо - ацетон

3:3:3

150 150

1>5

2,0

225 6

1,2 ° 10

2,4 10

Хладен-113 - изопропиловый спирт

4,9 10

Бензин -бутиловый 3>6 10 спирт 1:1

250 0 >5

3>0

7,3 10

4,0

5,5 10

4,0 10

Иетилэтилкетон

200 8

180

5,0

3,0 ° 10 5,8 10

6,0 10

5,6 10.. Этиловый спирт

3,4 ° 10

4,0 !О

1,0.10

Этилацетат - СС1

1:5

1,5

6,0

225

200

1,0

2,0

Этиловt>R спирт

Чзопропиловый спирт: вода

95:5

240 0,2

8,0

5,0 10

2,0 10

200

10,0

Этиловый спирттетраялорэтан

5:95

\0,0

6,0 10 .

1,0 10

2,0 ° 10

2,0

5>0 ° 10

6,0-10

200

Этилоаь»й спирт

1,5

1,0

200

2,0

То ве

1,0

6,5.10

200

2,0

2,0 Этиловый спйрт

3,0 10

7,0 !О

200

1>5

6,8 ° 10

2,0

2,5 10

200

2,0

То >!le

3,0 \О

8,0 ° 10

5,6 10

3,5 10

200

2,0

2,0

1,2 10

O,45

0,1

150

Иетилклорофорч

10,5

Толуол - изопропиловый спирт

1;1

0,5

200

Ra — С1-C

R>- Вз может быть группа CHzCH20H;

R4 — C3-С5 алкил, группа (CH2 СНБО)п)Н;

m=1-5;

А — СеН $0з, СеНа(СНз)$0з, МОз, 1/Э

РОа, СРзСОО; СНзСОО, НСОО; СНз$0а; CI, Br,1, F. или их смесь, в качестве растворителя — растворитель, выбранный из группы, содержащей низкие алифатические спирты, воду, алифа1 Тркметилоктадеципанноний ацетат

R1R2R4«CH3l А3«С1аН32> Л = СНЗСОО

2 Диметил- (2-гкдроксиэтил)октадециланмоний

ФОрМКат R1«R2«CH31 R3» С,Н А!«СН СН ОН;

A = НСОО

3 Триметклоктадецкламмоний нитрат

А„А «А СН, А «С Н37!Л «803

Дкнетип-(2"гидроксиэтил)октадециламноний толуолсульфонат! R1«RR«CH3! R3= С1ЕНзт, Л СН Эсен,!БО3, R4«CH2cHZOH

5 Триоксилметипаммоний метилсульфат

Ая-Н =R3«СЭН 1,! Ая»СНЭ) Л =СНЭБОя

6 Диметилнафтенилцетиланмонид брсмид;

А «Ая«СНЭ! RR«C1gH33> Аз«C1180> Л Bl

7 Метил-(дк"2"гкдроксиэтил)октадециламноний клорид! ацетат, иодид; Ад«сна, Аз На СН СН ОН; 3-= С1ЛН37, > >=О;1> СНЗСО

8 Дкэтклнафтенилпропкламмоний трифторацетат;

Р1 А2«С2нб> А3«С1!Н g > А(= С387» Л «СГасОО

9 Диметигпропилцетиланчо»кй бромид; А «Н «СН 3!

АЭ«с(БН33, А„«С,НР; R «Bz

10 Дкметил-(2-гидпоксиэтилцетиламноний иодид;

R1«Cl НЕОН; R2«R»1»СН3! R3«С !ьн 33, Л «

11 Дкметкпэтилоктадециламмоний Фторид

А! Рг«СН3> 83 С>З Ньт l А1«С283> Л «F

12 Диметиламилцетипаммоний бромид

RI Аз«СН3, РЧ= Сан11> R3- С16Н331 Л «Вс

13 Димстилгексилцетиламмоний бромид

А -ReCH3> R„«C!&H33, R3«сан!,! Л = B>.

14 Диметилгептилцетиламмонкй бромид;

А С1БН33, АА А,!«СН3, А3 СУНУ > Л

15 Дкметилоктилцетиламнонкй бромид

R1 С1ьн33! RR Ая«снз! R3«CRH 17> Л «Вт

16 Диметилд> децилцеткламмоний бромид; А Ст Н

1 1Г» 33

R2«RgCH3i А1«с>2нд, Л «Вг

17 Дкметипдицетиламнонкй бромкд; Ач А «С16Н33>

3 и 31

18 Тркс (бут> пдкмотклоктиламмоний) Фосфат;

А С Н ! Р>.-А3«СН3! АдсяНЭ! Л «РО»1

19 Додецилдецил(пентаоксиэтип)метиламмоний бензолсульфо"ат; А1С1,Н>у! R2 С!а нз1!

RPCH3, А>1«(снуСН 0)п H; m = 3; Л С. НБЯО P тические или ароматические углеводороды, эфиры карбоновых кислот, алифатические кетоны или смесь этого органического растворителя с растворителем, выбранным из

5 группы, содержащей хлори фторзамещенные алифатические углеводороды С1-С2, при следующем соотношении компонентов, мас.; :

Четвертичные аммониевые соединения 0,5-10,0

10 Растворитель Остальное