Кремнийорганическая композиция для защиты изделий электронной техники



Кремнийорганическая композиция для защиты изделий электронной техники
Кремнийорганическая композиция для защиты изделий электронной техники
Кремнийорганическая композиция для защиты изделий электронной техники
Кремнийорганическая композиция для защиты изделий электронной техники

 


Владельцы патента RU 2631820:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СЕВЕРО-ОСЕТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ КОСТА ЛЕВАНОВИЧА ХЕТАГУРОВА" (СОГУ) (RU)

Изобретение относится к термостойким электроизоляционным кремнийорганическим композициям на основе линейно-лестничных блок-сополимеров, содержащих линейные полидиметилсилоксановые и лестничные фенилсилсесквиоксановые звенья, и может быть использовано в микроэлектронике, радиоэлектронике и электронном приборостроении для получения термостойких эластичных и прочных электроизоляционных коррозиопассивных покрытий, предназначенных для защиты активных элементов изделий микроэлектроники от воздействия жестких климатических факторов. Кремнийорганическая композиция для защиты изделий электронной техники содержит силоксановый блок-сополимер линейно-лестничного строения, отвердитель и растворитель, дополнительно содержит полимер «Блоксил 2010», макромолекулы которого состоят из жестких силсесквиоксановых блоков и гибких линейных участков, а в качестве отвердителя содержит кремнийорганический оксим - винил-трис-(ацетоксимо)силан формулы CH2=CH-Si(O-N=C(CH3)2)3. Композицию готовили путем смешивания 20%-ного раствора предварительно очищенного блок-сополимера Лестосил СМ в толуоле с 20%-ным раствором полимера «Блоксил 2010», выпускаемого по ТУ 6-021-653-90, в толуоле с отвердителем винил-трис-(ацетоксимо)силаном. Композиции представляют собой двухкомпонентные составы с жизнеспособностью не менее 3 ч, которые отверждали по следующему режиму: после нанесения на подложку или в специальные фторопластовые формы образцы выдерживали на воздухе при комнатной температуре до полного испарения растворителя, а затем подвергали сушке при температуре +100°С в течение 3 ч. Технический результат - получение термо- и морозостойких эластомерных коррозиопассивных покрытий с повышенными электроизоляционными, адгезионными и прочностными свойствами и твердостью. 2 табл.

 

Изобретение относится к термостойким электроизоляционным кремнийорганическим композициям на основе линейно-лестничных блок-сополимеров, содержащих линейные полидиметилсилоксановые и лестничные фенилсилсесквиоксановые звенья, и может быть использовано в микроэлектронике, радиоэлектронике и электронном приборостроении.

Силоксановые блок-сополимеры, содержащие жесткие блоки полиорганосилсесквиоксана и эластичные блоки одноцепочечных силоксанов, представляет большой интерес для разработки термостойких, электроизоляционных, прочных и одновременно эластичных покрытий. Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен теплозащитный полимерный материал, включающий неорганический наполнитель и полимерную матрицу на основе кремнийорганического блок-сополимера и сшивающего агента, в котором теплозащитный полимерный материал содержит в качестве полимерной матрицы кремнийорганический блок-сополимер общей формулы НО{[С6Н5SiO1,5]m[(СН3)2SiO]n}Н, где m=5-10, n=15-25, и в качестве сшивающего агента - диэтилдикаприлат олова и олигоорганосилоксан (Патент РФ №2220169, МПК C08L 83/04).

Недостатком композиции является высокая коррозионная активность покрытия, что не позволяет ее использовать для защиты активных элементов изделий электронной техники (ИЭТ).

Известен теплоизоляционный полимерный материал для тепловой изоляции изделий авиастроения, ракетостроения и машиностроения (Патент РФ №2558103, МПК C08L 83/04). В качестве полимерной основы использован силоксановый блок-сополимер лестничного строения Лестосил СМ (ТУ 2294-098-00151963-2004) формулы: HO{[C6H5SiO1,5]n[Si(CH3)2O]m}H, где n=30-60, m=80-130, растворенный в бутилацетате в соотношении 100:70, сшивающий агент продукт 119-54 марки А (ТУ 6-02-1281-84), представляющий собой винил-трис-(ацетоксимо)силан, неорганический наполнитель и антипирен.

Композиция разработана для снижения плотности теплоизоляционного материала и его дымовыделения, но покрытие не обладает высокими электроизоляционными свойствами и коррозионной стойкостью, поэтому не пригодна для защиты полупроводниковых изделий.

В патенте (№2105778, МПК С08L 83/04 и С08К 13/02) описываются кремнийорганические композиции холодного отверждения, в состав которых может входить блок-сополимер Лестосил марки Н (Б), формулы HO{[C6H5SiO1,5]х[(CH3)2SiO]y}H, где х=4-7, у=170-200, выпускаемый по ТУ 6-00-05763 441-93, различные наполнители, структурирующие агенты и отвердитель аминного типа (диметилгидроксиламин).

Данный состав обладает повышенной адгезией и термодеструкционной устойчивостью, но из-за недостаточно высоких электроизоляционных свойств не может быть использован для защиты р-n-перехода полупроводниковых приборов.

В патенте №2231532 описываются кремнийорганические композиции холодного отверждения, в состав которых входит линейно-лестничный блок-сополимер общей формулы HO{[C6H5SiO1,5]x[(CH3)2SiO]y}H, где х=4-7, у=205-250, неорганический наполнитель - оксиды кремния или алюминия, и/или алюмосиликатные волокна 1-26,5 мас.ч., структурирующий агент - тетраэтоксисилан или продукты его неполного гидролиза 0-9 мас.ч., катализатор отверждения - дибутилдилаурат олова, γ-аминопропилтриэтоксисилан или винил-трис-(ацетоксимо)силан 1-20 мас.ч. и дополнительно введен термостабилизирующий агент - фосфиды железа, никеля, оксиды железа, меди и др. 3-10,6 мас.ч.

Однако по ряду физико-химических свойств (технологические показатели, степень чистоты, коррозионная активность покрытия) композиция не может быть использована в микроэлектронике.

Известна клеевая композиция холодного отверждения (Патент РФ №1702690, МПК C09J 183/10) на основе полиорганосилоксанового блок-сополимера, эпоксидно-кремнийорганической смолы с содержанием эпоксидных групп не менее 15,5 мас. % и кремния не менее 5 мас. % (смола СЭДМ-3) или смолы ЭХД с содержанием кремния 26-30 мас. % и γ-аминопропилтриэтоксисилана в качестве отвердителя и органического растворителя.

Но значительное содержание ионных примесей натрия, калия и хлора в композиции, а также недостаточно высокие электрофизические свойства покрытия не позволяют использовать композицию для защиты активных элементов ИЭТ.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для покрытия активных элементов и плат СВЧ изделий на основе силоксанового блок-сополимера лестничного строения Лестосил СМ, отверждающей системы в виде раствора гетеросилоксана, содержащего атомы бора и циркония в силоксановой цепи, в триэтоксисилане, метакрилатметилтриэтоксисилана и органического растворителя (А.С. №1473627, МКИ Н01L 21/56; Неелова О.В. «Кремнийорганическая композиция для защиты изделий электронной техники с повышенными адгезионными свойствами и термо- и морозостойкостью покрытий». - Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология, 2014. Т. 57. №9. С. 86-92). Композиция получила название лак марки ЭКТ и выпускается по техническим условиям ЫУО.028.122ТУ.

Покрытие лака ЭКТ работоспособно в интервале температур от -70 до +250°С, обладает высокими диэлектрическими характеристиками (в том числе в СВЧ диапазоне частот), отсутствием коррозионного действия по отношению к алюминию и меди, высокими влагозащитными свойствами. Лаковое покрытие имеет высокую адгезию к различным конструкционным материалам, как при нормальных климатических условиях, так и в условиях воздействия жестких климатических факторов.

Однако недостатком композиции является невысокая твердость покрытия и недостаточно высокие его физико-механические свойства, такие как прочность при разрыве. Указанные недостатки значительно сужают функциональные возможности композиции и соответственно возможные области ее применения.

Задачей изобретения является создание кремнийорганической композиции, позволяющей получать термо- и морозостойкие эластомерные коррозиопассивные покрытия с повышенными электроизоляционными, адгезионными и прочностными свойствами и твердостью расширение области применения в электронном приборостроении.

Поставленная задача достигается тем, что композиция на основе силоксанового блок-сополимера линейно-лестничного строения, отвердителя и растворителя дополнительно содержит полимер «Блоксил 2010», выпускаемый по ТУ 6-021-653-90, а в качестве отвердителя содержит кремнийорганический оксим - винил-трис-(ацетоксимо)силан формулы CH2=CH-Si(O-N=C(CH3)2)3 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Силоксановый блок-сополимер линейно-лестничного строения 10-18
Полимер «Блоксил 2010» 2-10
Растворитель 80
Отвердитель 5

Совокупность данных компонентов для достижения указанной цели ранее не применялась.

В качестве кремнийорганического блок-сополимера линейно-лестничного строения использован продукт «Лестосил СМ» (ТУ 38.031.006-90), состоящий из жестких фенилсилсесквиоксановых и эластичных одноцепочечных диметилсилоксановых звеньев с концевыми гидроксильными группами, следующего строения:

где n=5-8, m=25-80.

Массовая доля гидроксильных групп в блок-сополимере составляет 0,4-0,5%.

Для снижения содержания ионогенных примесей, влияющих на электроизоляционные свойства композиции и коррозионную активность покрытия, блок-сополимер предварительно очищают методом переосаждения из его толуольного раствора этиловым спиртом. Очищенный блок-сополимер предварительно растворяют в толуоле.

Для повышения прочности и твердости покрытия в композицию вводили силоксановый полимер «Блоксил 2010» (ТУ 6-021-653-90), макромолекулы которого состоят из жестких силсесквиоксановых блоков, отвечающих за прочность и термостойкость покрытий, и гибких линейных участков, позволяющих сохранять эластичность покрытий вплоть до температуры -100°С. Полимер «Блоксил» представляет собой твердый продукт, растворимый в толуоле.

В качестве отвердителя использовали кремнийорганический оксим - винил-трис-(ацетоксимо)силан CH2=CH-Si(O-N=C(CH3)2)3 (продукт 119-54), выпускаемый по ТУ 6-02-1281-84. Данный продукт можно использовать для вулканизации кремнийорганических полимеров с концевыми гидроксильными группами, отверждающихся по реакции поликонденсации. Этот отвердитель в отличие от оловоорганических катализаторов отверждения, аминоэтоксисиланов и алкил(арил)-ацетоксисиланов не оказывает коррозионного действия на алюминий и, особенно, на медь, и обеспечивает высокую жизнеспособность силоксановых композиций.

Примеры конкретного выполнения изобретения приведены в таблице 1.

Композиции готовили путем смешивания 20%-ного раствора предварительно очищенного блок-сополимера Лестосил СМ в толуоле с 20%-ным раствором полимера «Блоксил» в толуоле с отвердителем винил-трис-(ацетоксимо)силаном. Композиции представляют собой двухкомпонентные составы с жизнеспособностью не менее 3 ч. Композиции отверждали по следующему режиму: после нанесения на подложку или в специальные фторопластовые формы образцы выдерживали на воздухе при комнатной температуре до полного испарения растворителя, а затем подвергали сушке при температуре +100°С в течение 3 ч.

При введении в композицию полимера «Блоксил» менее 2 мас.ч. не достигается поставленная цель изобретения, увеличение его количества более 8 мас.ч. приводит к некоторому снижению эластичности и адгезии покрытия.

В таблице 2 приведены физико-химические свойства композиции по изобретению с различным соотношением ингредиентов в сравнении с прототипом в неотвержденном и отвержденном состоянии.

Вязкость композиции определяли согласно ГОСТ 8420-74 на вискозиметре В3-246 с диаметром сопла 4 мм. Содержание ионных примесей натрия и калия как наиболее подвижных ионов, способных вызывать появление токов утечки, определяли методом эмиссионно-спектрального анализа, ионы хлора определяли потенциометрическим титрованием согласно ОСТ 11.0006-84.

Коррозионную активность покрытий определяли по отношению к алюминию и меди по следующей методике. Испытания проводили в специальной камере при температуре 85±2°С, относительной влажности 95±3% и постоянном напряжении 100±5В. Испытуемую пленку размером 50×4 мм помещали на электроды, на которые предварительно накладывали алюминиевую или медную фольгу. Электроды укрепляли на плате из полиметилметакрилата. Для лучшего контакта пленки с фольгой и электродами материал с наружной поверхности прижимали грузом. Электроды подключали к источнику питания и выдерживали в течение 96 ч. После испытания фольгу осматривали под микроскопом и оценивали степень коррозионного воздействия покрытия по 4-балльной системе от 0 (отсутствие коррозии) до 3 баллов (максимальная коррозионная активность).

Условную прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве пленок измеряли по ГОСТ 21751-76 на пяти отвержденных образцах. Эластичность покрытия при изгибе определяли по ГОСТ 6806-73. Твердость покрытия определяли по маятниковому прибору типа М-3 по ГОСТ 5233-67. Адгезию к кремнию, алюминию и меди определяли методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140-78. Удельное объемное электрическое сопротивление покрытия определяли по ГОСТ 6433.2-71, тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическую проницаемость определяли по ГОСТ 22372-77 на частоте 106 Гц. Электрическую прочность определяли по ГОСТ 6433.3-71.

Для определения влагозащитных свойств покрытий определяли водопоглощение пленок по величине изменения массы отвержденных образцов после выдержки в дистиллированной воде в течение 1 суток. Диапазон рабочих температур покрытия определяли по сохранению адгезионных и электроизоляционных свойств после длительного воздействия температур -80 и +300°С.

Данные таблицы 2 показывают, что композиция по предлагаемому изобретению по сравнению с прототипом обладает более высокой твердостью и прочностью при растяжении при сохранении высокой эластичности покрытия. При этом по электроизоляционным, влагозащитным, адгезионным и коррозиопассивным свойствам предлагаемая композиция не уступает прототипу. Композиции №2-4 обладают наиболее оптимальным сочетанием физико-механических свойств покрытий. Введение в композицию полимера «Блоксил» также позволяет расширить диапазон рабочих температур покрытия.

Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения также достигается за счет того, что композиция не содержит коррозионно-активных соединений, и при отверждении полимеров по реакции поликонденсации не происходит образования продуктов, способных вызывать коррозию активных элементов изделий микроэлектроники.

Таким образом, эластомерные покрытия, полученные с использованием заявленной композиции, отличаются сочетанием высокой прочности и твердости покрытия с его эластичностью, низким содержанием ионогенных примесей и отсутствием коррозионного действия по отношению к алюминию и меди, отличными электроизоляционными и адгезионными свойствами, достаточно низким водопоглощением, и работоспособны в диапазоне температур от -80 до +250°С.

Предлагаемая композиция была опробована с положительными результатами для защиты бескорпусных полупроводниковых диодов, конденсаторов, микросборок, мест паек от воздействия климатических факторов (термоциклов и повышенной влажности). Композицию можно наносить на изделия различными способами: кистью, окунанием, наливом, методом пневматического распыления и др. Рекомендуемая толщина защитного слоя для жестких условий эксплуатации составляет 80-100 мкм.

Кремнийорганическая композиция для защиты изделий электронной техники, содержащая линейно-лестничный блок-сополимер, содержащий линейные полидиметилсилоксановые и лестничные фенилсилсесквиоксановые звенья, отвердитель и растворитель, отличающаяся тем, что дополнительно содержит полимер «Блоксил 2010», макромолекулы которого состоят из жестких силсесквиоксановых блоков и гибких линейных участков, а в качестве отвердителя содержит кремнийорганический оксим - винил-трис-(ацетоксимо)силан формулы CH2=CH-Si(O-N=C(CH3)2)3 при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Силоксановый блок-сополимер линейно-лестничного строения 10-18
Полимер «Блоксил 2010» 2-10
Растворитель 80
Винил-трис-(ацетоксимо)силан 5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вскрытию поверхности интегральной схемы. .

Изобретение относится к вариантам прозрачного состава, применяемого, например, в качестве заполнителя под кристаллом, к твердотельному устройству и к способу производства прозрачного состава.

Изобретение относится к кремнийорганическим композициям на основе низкомолекулярного полидиметилсилоксанового каучука, наполнителя и отвердителя и может быть использовано в микроэлектронике, радиоэлектронике и приборостроении.

Изобретение относится к способу герметизации компонента электронной схемы, в частности, интегральной схемы, отверждающейся пластмассой, в котором компонент помещают в полость разъемной формы, размещают пленку, отделяемую от стенок полости, между компонентом и формой и в пространство между компонентом и пленкой инжектируют пластмассу.

Изобретение относится к радиоэлектронному приборостроению и может быть использовано для влагозащиты печатных плат. .

Изобретение относится к способам получения герметизирующих покрытий датчиков, служащих для регистрации изменений физико-механических показателей при повышенной температуре.

Изобретение относится к электронике, а именно к способам герметизации интегральных микросхем (ИМС). .

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к лаковым композициям с высокими электроизоляционными свойствами и низкой влагопроницаемостью, предназначенным для защиты плат печатного монтажа и элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), и может быть использовано в авиастроении, ракетно-космической, машиностроении и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к электроизоляционным лакам, применяемым для эмалирования проводов в электротехнической промышленности, и, в частности, к лакам на основе полиэфиров.
Изобретение относится к эпоксидным электроизоляционным составам, в частности составам на основе эпоксидных или полиэфирных смол в органическом растворителе, и может быть использовано в производстве изделий радиотехники и электроники, к которым предъявляются высокие требования по электрической изоляции и воздействию повышенной температуры рабочей среды.

Изобретение относится к области металлургии. Для увеличения на поверхности плоского изделия из электротехнической стали растягивающих напряжений и обеспечения оптимальных магнитных свойств способ изготовления плоского изделия из электротехнической стали с ориентированным зерном с минимальными величинами магнитных потерь состоит из этапов: а) подготовка плоского изделия из электротехнической стали, b) нанесение слоя, содержащего фосфат изоляционного раствора, по меньшей мере, на одну поверхность плоского изделия из электротехнической стали и обжиг нанесенного слоя, после первого проведения этапа b) этот этап b) повторяют, по меньшей мере, один раз, вследствие чего из нанесенных друг за другом друг на друга и обожженных слоев содержащего фосфат изоляционного раствора образуется изоляционное покрытие, при этом при толщине покрытия D до 3 мкм, удельная плотность r покрытия равна ≥ 5 г/м2, а при толщине D больше 3 мкм удельная плотность r покрытия равна r[г/м2]>3/5 г/мкм/м2·D [мкм].

Изобретение относится к электротехнике, а именно к составам электроизоляционных покрытий и пропиток обмоток электрических машин и аппаратов, работающих при высоких температурах и предназначенных преимущественно для нанесения покрытия окунанием.
Изобретение относится к не содержащему хром материалу для изоляционного покрытия нетекстурированной электротехнической стали. Материал содержит следующие компоненты с соответствующими массовыми долями: первичная кислая соль металла фосфорной кислоты в объеме 100 долей, эпоксидная смола в объеме 10-60 долей, осушитель-нафтенат или осушитель-соль металла изооктановой кислоты в объеме 0,001-10 долей, органический растворитель в объеме 0,001-100 долей и чистая вода в объеме 60-2000 долей.
Изобретение относится к получению электроизоляционных лаков для покрытия металлических основ, например медных проводов, пазов статоров и якорей электродвигателей, проводников печатных плат и т.д.

Изобретение относится к получению электроизоляционных лаков для покрытия металлических основ. .
Изобретение относится к применению наноматериалов в эмали для проводов для улучшения термических свойств эмали. .
Изобретение относится к композиции для покрытия, отверждаемой в условиях окружающей среды, к способу нанесения покрытия на субстрат, к субстрату с нанесенным покрытием, к способу получения модифицированной силикатом полиэфирной смолы, к полиэфирной смоле, а также к одноупаковочной композиции.
Наверх