Электропроводящий клей

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕКЕБИМ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарпым знакам (21) 4947996/05 (22) 2406.91 (46) 15.11.93. Бюл. Ия 41-42 (71) Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (72) Петрова А.П„ Лукина Н.Ф:, Тюлин АВ; Мурашко

AK„ Àñåäîâñêèé flA; Шарапа Л.А. (73) Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (54) ЭЛЕКТРОПРОБОДЯЩИЙ КЛЕЙ (57) Использование: для приклеивания кристаллов в больших интегральных схемах, в процессе монта>ка которых развиваются температуры до 350 С.

Сущность изобретения: клей содер>кит фенолформапьдегидный олигомер новолачного типа с содержанием свободного фронта не более 1,5% (СФ-014) 8 — 12%, фенолформальдегидный олигомер резольного типа, модифицированный п9> ВЦ п1> 2092781 Cl

1,4-ди(оксиметил)-0-карбораном (СФЖ-512) 8—

12%, карбоксилатный бутадиен-нитрипьный каучук

8 — 12%, 1,7-ди(оксиметил)-м-карборан (продукт

МД вЂ” 18} 0,8 -,5%, карбонильный никель 58—

62% и органический растворитепь 60 — 75%. Клей готовят растворением каучука и смолы СЭ вЂ” 014 и продукта МД вЂ”. IO в смеси бутилацетата и спирта зтилового (9: 1). Затем вводят смолу СФЖ вЂ” 51 2 и карбонильный никель. Характеристика свойств: прочность при сдв> ге клеевых соединений при температур. испьпаний 20 С 134-151 кгс/см, 300 С

39-44 кгс/см, 350 С 35-40 кгс/см, модуль по2 2 терь G при (90 - 160 С ) 2.5. 10 -33 ° 10, удель4 4

4"

4 ное объемное сопротивление 4.5-5.5 ° t0 Омхм. 1 табл.

2002781

Изобретение относится к области злектропроводящих модифицированных фенолкаучуковых клеев, предназначенных для приклеивания кристаллов в больших интегральных схемах, в процессе монтажа которых развиваются температуры до

350 С, Известен ряд клеев, получаемых из фенолформальдегидных олигомеров, бутадиен-нитрильных и других типов каучуков, которые нашли применение в различных областях промышленности. Такие клеи испольэу1от как в жидком виде, так и в виде пленок. Пленочные клеи имеют ряд преимуществ перед пастообраэныгми: обеспечивают улучшенные характеристики интегральныхсхем эа счетобеспечения равномерной толщины клеевого шва, сплошного покрытия кристалла. Кроме того, пленочные клеи обеспечивают высокоскоростные склеивание всех типов корпусов интегральных схем, Известен клей, включающий следующие основные компоненты, мас. ч..:

Фенолформальдегидный

OR11fOMGP HOBOËÝ×HOÃO типа 7,5-20,0

Фенолформальдегидный олигомер реэольного типа 0 — 20,0

Бутадиен-нитрильный каучук 10,0

Напол нитель 0-.10,0

Растворител ь 20-50

Клей также используется как в жидком виде. так и в виде пленки, Одна" î его теплостойкость не превышает 200 С.

Введением в состав фенолкаучуковых клеев злектрог1роводящих наполнителей, среди которых наименее дефицитным является «арбонильный никель, получа от электропроводящие клеи, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому иэобретени1о является фенолкаучуковый клей.KB — 3, применяемый в жидком ниде и в виде пленки, и включающий следующие компоненты, мас. ч.:

55 — 65%-ный раствор в спирте фенолоформальдегидной смолы СФ вЂ” 5111 26,2

15-19%-ный раствор резиновой смеси в бутилацетате 73,8

Резиновая смесь содержит, мас, ч.;

Бутадиен-нитрильный каучук CKH — 40 95.

Натуральный каучук 5"

27-33

0,8-1,5

58 — 62

Наполнитель (Mg0, Zn0, сера) 16

Каптакс 0.5

Клей ВК-3 принят авторами за прототип. Однако теплостойкость клея не превышает 200 С. Кроме того, пленочный клей

ВК-3 характеризуется неудовлетворительной пластичностью при температурах 90—

160 С и выделяет значительное количество

10 летучих в процессе отверждения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение теплостойкости клея до 350 С, пластичности при температурах 90-160 С и снижение вспенивания в процессе отверждения.

Зто достигается тем, что предлагаемая злектропроводящий клей, включающий феноформальдегидный олигомер резального типа, бутаДиен-нитрильный каучук, напол20 нитель и органический растворитель, содержит в качестве фенолформальдегидного олигомера резального типа — фенолформальдегидный олигомер, модифицированный 1,4-ди(оксиметил))-о-карбораном, в качестве бутадиен-нитрил ьного каучука— карбоксилатный бутадиен-нитрильный каучук, в качестве наполнителя — карбонильный никель и дополнительно — 1,7-ди(оксиметил)-м-карборан и фенолформальдегидный

30 олигомер новолачного типа с содержанием свободного фенола не более 1,5%, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Фенолформальдегидный олигомер новолачного

35 типа с содержанием свободного фенола не более !,5% 8,— 12

Фенолформальденидный олигомер реэольного типа, модифицированный

1,4-ди(о кси метил)- . о-карбо ранам

Карбоксилатный бутадие и-н итрол ь н ы и каучук 8 — 12

1,7-ди(оксиметил)м- l(3PGQP 8 H

Карбонильный никель

Органический растворитель 60-75

Предлагаемый клей обладает новизной, так как сведения о клеях указанного состава

s литературе отсутствуют, Характеристики компонентов клея.

55 1, Фенолформальдегидный олигомер новолачного типа, смола марки СФ вЂ” 014 (ГОСТ

18694-80)

Внешний вид — порошок, крошка или куски неопределенной формы

Динамическая вязкость

2 "0278!

5000

55 раствора смолы, мПа с 140-200

Массовая доля свободного фенола, %, не более 1,5

Температура капле падения, С 115 — 130

Массовая доля воды, %, не более 1,5

2, Смола фенолформальдегидная жидкая резального типа марки СФЖ-512 (ТУ б — 07286 — 88), продукт конденсации фенола и пара-фармальдегида в присутствии гидроксида натрия в качестве катализатора и продукта Д-18 (TY 6-02-1017-75) в качестве модификатора

Вязкость, мГ!а с, не более

Время желатинизации, мин 12- 18

Массовая доля свободного фенола, %, не более 20

Массовая доля щелочи, %. не более 0,7

Массовая доля воды, %, не более 7,5

Массовая доля нелетучих веществ (сухой остаток), %, не менее 80

3. Синтетический бутадиен-нитрильный карбоксилатный каучук марки СКН вЂ” 26-1,25 (ТУ 38 †103202 вЂ)

Внешний вид Крошка или брикеты

Жесткость, Н (гс) 5,9-9,8 (600-1000)

Массовая доля связанного нитрила акриловой кислоты., % 27-30

Массовая доля связанной метакриловой кислоты, % 1,0-1,5

4, 1,7-Ди(оксиметил)-м-карбаран, продукт

МД вЂ” 18 {ТУ 6 †02 †1†35)

Внешний вид Твердое кристаллическое вещество

Содержание бора, % 52,4-53,0

Содержание гидроксильных групп 16-18

Температура плавления, С, не менее 186

В качестве наполнителя используется карбонильный никель ПНК вЂ” 1Л5 или ПНК-1Л6 (ГОСТ 9722 — 79) с дисперсностью 5 — 6 мкм.

В качестве органического растворителя используются бутилацетат и спирт этиловый гидролизный в соотношении 9 1.

Клеевая композиция предназначена для получения электрапроводящего пленочного клея.

В таблице представлены составы злектрапроводящего клея по примерам конкретного выполнения и свойства пленочного клея, в сравнении со свойствами составов па контрольным примерам и прототипа— клея ВК-3. В состав прототипа введен наполнитель ПНК-1Ë5 в заявляемом количестве.

Жидкий клей по примеру 1 готовят последовательным растворением в 75 мас. ч. указанного органического растворителя 12 мас. ч. каучука СКН вЂ” 26 — 1,25, 8 мас. ч, смолы

СФ-014 и 1,5 мас. ч. продукта МД-18. После полного растворения указанных компонен-ав в раствор вводят при перемешивании 33 мас. ч. жидкой смолы СФЖ вЂ” 512 и 62 мас.,ч. напалнителя ПHK — 1Л5.

Технология приготовления клея по примерам 2 и 3 аналогична примеру 1.

Пленочный клей получают методом полива предварительно приготовленного жидкого клея на подложку из фторапласта с последующей сушкай при комнатной температуре в течение 18 — 24 ч.

Технология склеивания заключается в следующем.

Пленку предварительно нарезают по форме кристалла и укладывают на кристаллодержатель. После нанесения клея производят посадку кристалла при температуре

90 — 160 С в течение "— 5 ч под давлением 150 г/см2. При этих условиях клей за счет пластичности полностью заполняет клеевой шов. Затем клей отверждают при температуре 150-200"С в течение 2 ч.

Прочность при сдвиге оценивают на образцах из стали ЗОХГСА по ГОСТУ 14759-69.

Уменьшение массы клея в процессе отверждения определяют методам термогравиметрического анализа на дериватографе.

Пластические свойства клея исследовали па изменению модуля потерь G на приН боре Инстран.

Вспенивание в паацессе отверждения оценивали визуально под микроскопом.

Удельное объемное сопротивление определяли па ГОСТУ 6433.2 — 71.

Как видно из таблицы, только указанное сочетание всех известных компонентов привело к достижению цели — повышение теплостойкасти клея да 350 С, пластичности при температурах 90 — 60 С и снижению вспенивания в процессе отверждения при температурах до 200 С. Замена любого из компонентов на другой не дает возможности дос.гичь указанного эффекта.

2002781

Состав и свойства клеевых композиции

Содерткание ко<лпонентов в композицилх, мас. ч.

C0cTào клеевых комнез» цид и пехазатели сво«ств пленки

Предлагаек<ые композиции

Контрольные примеры

Смола С<0-016

Смола С<рЖ.512

Кау сух СКП-26-1.25

12

1,5

Продукт !х!Д- 16

:Смола CcD)K 514A

Смола С<0-5111

10 -ныб раствор рези»овод смеси и бутилацетате

62.6

7G

П!!К-!Л5

ПНК-!Лб

Сл<есь спирта в

70

Спирт.

А!2 <.<3

П редлагаемый электропроводящий клей в сравнении с прототипом клеем ВК вЂ” 3 обладает более высокой теплостойкость!О: прочность при сдвиге при температуре испытания 300-350 С увеличенз на 10004, Вспенивание предлагаемого клея В процессе отверждения практически не происходит за счет незначительного уменьшения массы: в сравнении с и рототипом, уменьшениемассы предлагаемого клея и ритемпературе 100 С сократилось на 94 — 96%, при температуре 200"С вЂ” на 87 — 89%.

Предлагаемый клей обладает высокой

ll/lQCTiI

Введение иных наг1олнигелеи, напр!лl4cp Оксида алгоминия А!203, D состав клея

«е дает Возможности получения электропроводящих свойств. Кроме того, пленки клея, полученные с применением иного наполнителя, не да!от возможности получения положительного эффекта: повышения теплостойкости клея до 350"С, пласти1ности при температурах от 90 до 160 С и снижения Вспенивания в процессе отверждения, Пленки< изготовленные из жидкой клееВой композиции, не содержащей карбо5 нильный никель, не могут быть ! лспользованы из-за повышенной лиГlкости.

Неожиданный эффект — повь!шение тепJIocT0AK0cTN клея до 350 С, пластичности при температурах от 90 до 160 С и сниже10 ние ьспенивания В процессе отверждения, достигается за счет сочетания жидкой смолы СФЖ вЂ” 512 с другими компонентами клея.

Использование в составе других жидких смол не привело к положительному резуль15 тату -. повыше11и1о пластичности клея, КроМ8 ТОГО, с!!Ижение Вспенивания клея В процессе отверждения достигнуто несмотря на использование В составе кг!ея смолы

СФК вЂ” 512, содержащей большое количест20 Во летучих веществ (> 20%), (56) Кардашов Д. В. Конструкционные клеи, М,; Химия, 1980, с. 108-116.

Авторское свидетельство СССР

25 1х!.. 880032, кл. С 09 J 3/16, 1960.

Ф а

° °

° °

I ° 1 ° 1

° °

° ° 1

° 4 ° . !

1 °

° 4

11 ° ° °

1 ° 4

° У ° ° в ° Ф! °

° °

В °

Il ° I! ° 1

° ° В

° 1I 4

° 1 . ° °

° I

° °

4 4

:4 ° ° I 1 4

° ° °

° 1!Э ° ..4.

° II В °

4 . t

° "4»

4 1 . I °

1! °

В" ° . В °

1 ° ° ° I 4

° ° "4

I °

В Э 1.

4 I 11

° 1 °

° . ° ° ° 1

1 ° 41. В

1" ° . I

° °

° В °. Э °

В 4

4 °

° 1 1

4 4

1 ° °

° ° ° °

4 Э,4 ° б

° 4

I! ° 1! 1 °

В ° 4

1 . В В

:4 1

441

Э В ° °

4 ° °

° ° 1»4 ВФ

° 4

Ф °

1 4 4 Э

°: !

4 ° ° 4

° 4

° 4 4 ° 1 4 ° 4

° 1 1

° Э 4

° 1

° ". °

Ф °

4 - 4 °: ° . ° ° 4l

Э