Токопроводящая клеевая композиция

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п 857265 (72) Авторы изобретения

Р, Д. Джатнева, Г. А. Воробьев, А. И. Сам

A. П. Михайлова, Е. С. Мягкова и Д. Н. Х (71) Заявитель (54) ТОКОПРОВОДЯЩАЯ КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к области токопро водящих клеевых композиций на основе синтетических смол и порошка тонкодисперсного серебра, предназначенных для сборки активных элементов микросхемотехники взамен пайки, например монтажа кристаллов полупроводнико 5 вых приборов и интегральных схем.

Соединение элементов с помощью таких клеев сравнительно нетрудоемко, позволяет получить электрические соединения на керамичес10 ких, кварцевых, стеклянных подложках, устранить дополнительные операции (удаление остатков флюса) и создает благоприятные условия для механизации и автоматизации монтажиоборочных работ.

Токопроводящие клеевые композиции, применяемые взамен пайки для монтажа криствллов полупроводниковых приборов, должны сочетать в себе высокую теплостойкость, малое удельное объемное электрическое сопротивление, хорошую адгезию к ряду металлов, короткое время отверждения, длительную жизнеспособность, не содержать легколетучих растворителей, которые могут оказывать отрицательное влияние на параметры приборов.

Известен токопроводящий клей ВК вЂ” 20Т (1J ..

Однако этот клей содержит в своем составе растворитель, обладает худшими технологическими свойствами (готовнтся на месте потребления), обладает меныпей электропроводностью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является клей АС-40Т на основе полиметилфенилсилокеана, талька, окислов при соотношении А О®. Сг О.: TiO> соответственно 1:0,2—

2,3:0,7-0,73 порошка тонкодисперсного серебра и толуола (2l.

Однако, обладая высокой теплостойкостью, этот клен имеет невысокую электропроводность (g (j 4) ° 30 Ом.см), содержит в своем составе легколетучнй токсичный растворитель, который оказывает влияние на параметры незащищенных кристаллов полупроводниковых приборов и интегральных схем, Кроме того, вязкость этого клея не стабильна во времени и жизнеспособность клея в owpbnoM объеме

\ составляет ие более 3 ч.

21-28

31-35

3 85720

Цель иообретения — увеличение жизнеспособности и злектропроводности.

Цель достигается тем, что токопроводящая клеевая композиция, включающая полиметилфенилсилоксан, тальк, смесь окислов А1 05, Сг О и Т>О2 при нх соотношении 1:0,2 — 2,3:0,7—

0,73 и ворошок серебра, дополнительно содержит

2,3- эпожситетрагидродщиклопентадиенилкапро-нат и эпоксикремнийорганическую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: 10

Полиметилфенилсилоксан 23-38

2,3-эпок снтетрагидродициклопентадиенилкапронат 30 — 35

Эпоксикремнийорганическая 15 смола

Тальк

Смесь окислов А1 О,, 2 3

Crr 03 H TiO

9 — 11

Порошок серебра 220 — 250 20

Технология изготовления клеевой композиции состоит из подготовки исходных компонентов и приготбвИениМ клея.

Подготовка исходных компонентов.

Смесь 2,3-эпокситетрагидроднциклопентадне- 25 ннлкапроната (ЭПСТ вЂ” 1(ТУ 38-4 — 0210 — 79) и эпокснкремнийорганической смолы (СК вЂ” 25) вакуумируют при температуре 80+5 С в течение 3 ч.

Порошок тонкодисперсного серебра, полу- 30 ченный восстановлением из азотнокислого серебра, просеивают через капроновое сито и просушивают при температуре 85+5 С в течение

2 ч.

Остальные компоненты, т. е. толуольный раствор полиметилфенилсилоксановой смолы формулы где n - 1Π— 30, тальк и окислы при соотношении

А12О . Cr О,: TiO = 1:0,2 — 2,3:0,7 — 0,73 тщательно перемешивают.

Приготовление клея.

Толуол, являющийся составной частью кле- евой;композиции, существенно влияет на стабильность ее свойств. Поэтому, приготовленную

50 клеевую композицию, не содержащую токонро- водящий наполнитель, тщательно перемешивают и вакуумнруют до постоянного веса, в течение

5-6 ч.

В отвакуумированную основу клеевой ком55 позиции вводят порошок тонкодисперсного серебра, небольшими порциями в 4 — 5 приемов (время перемешивания после каждого приема

15 мин).

5 4

После введения последней порции серебра всю композицию перемешивают под вакуумом в течение 2 ч.

Приготовленную таким способом токопроводящую клеевую компознциэ раскладывают в стеклянные банки с притертыми пробками и хранят до 3-х месяцев.

Пример 1. Токопроводящая клеевая композиция содержит, масс.ч.:

Полиметилфенилсилоксан 23

2,3- эпокситетрагндродициклопентадиенилкапронат 30

Смола СК вЂ” 25 21

Тальк 31

Окислы 9

Порошок тонкодисперсного серебра 220

Пример 2. Состав клеевой композиции, мас.ч,:

Полиметилфенилсилоксан 28

2,3- эпокситетрагидродициклопентадиенилкапронат 35

Смола СК вЂ” 25 28

Тальк 35

Окислы 11

Порошок тонкоднсперсного серебра 240

Пример 3. Состав клеевой композиции, мас. ч.:

Полиметилфенилсилоксан

2;3-эпокситетрагидродициклопентадиенилкапронат 30

Смола СК вЂ” 25 26

Тальк 33

Окислы 10

Порошок тонкодисперсного серебра 250

Свойства указанных клеевых композиций в зависимости от состава приведены в табл. 1. . Наиболее оптимальными свойствами облада, ет композиция по примеру 2.

В табл. 2 представлены сравнительные свойства предлагаемой композиции в сравнении с известными.

Как видно из табл. 2, предлагаемая клеевая композиция имеет значительно выше проводимость при одинаковой степени наполнения мелкодисаерсным серебром, несколько выше адгезионные свойства, более технологична н стабильна по вязкости при длительном хранении, обладмт длительной жизнеспособностью в открытом объеме.

Предлагаемая высокотсмпературная токопроводнщая клеевая композиция найдет применение s электронной и других отраслях промышленности для монтажа кристаллов цифровых индикаторов и светодиодов, Отсутствие летучих растворителей в составе композиции повысит надежность герметизированных микроминиатюр- ных полупроводниковых приборов.

857205

Показатели

6,5 (5,2 — 5,8) 10-4

58,9

61,9

69,2

10

450

450

450

230-250

230-250

230-250

Технологичность

Композиции с хорошея смачивающей способностью, нанесением.

Таблица 2

1, 10-э (1 — 4) 10 в исходном состоянии

1,6 ° 10" 1

69,2

62 в исходном состоянии

60,5

2,8

3,0

Не менее 10

2 — 3 в рабочем состоянии, ч

6,5

6,5 — 7

Вязкость по номеру круга

Удельное объемное электросопротивление, Ом см

Предел прочности при сдвиге, кгс/смт

Жизнеспособность в открытом объеме, ч

Теплостойкость по ТГА, С

Режим отверждения (3 ч), С после выдержки при 400 С в течение 15 мин

Предел прочности при сдвиге, кгс/см (Ni — М): после выдержки при 400 С в течение 15 мин

Потери, маа%: при 400 С вЂ” 1 ч

Жизнеспособность при

18-25 С: в закрытом объеме, не менее, месяцев

Вязкость по номеру круга (изменение во времени в открытом объеме): через 1 ч через 3 ч через 5 ч (6 — 8) ° 10 (1,8 — 2,1) ° 10"4 б

Таблица l

857205

Продолжение табл. 2

Не растекается через 7 ч

60-62

59-61

Эпоксикремнийорганическая смола

Тальк

Смесь окислов А1 О, Сi 0 s TiO

Порошок серебра

21-28

31-35

9 — 11

220-250

Составитель Г. Сошина

Техред М. Pefisec

Редактор Г. Волкова

Корректор М. Демчик

Заказ 7143/40 Тираж 684

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Содержание мелкодисперсного порошка Ag, вес.%

Формула изобретения. Токопроводящая клеевая композиция, вклю- 1$ чающая нолиметилфеннлсилоксан, тальк, смесь окислов А1 0, Сг О и Ti О при их соотношении 1:0,2 — 2,3:0,7 — 0,73 и порошок серебра, отличающаяся тем, что, с целью увеличения жизнеспособности и электропровод- 20 ности, она дополнительно содержит 2,3 — эпокситетрагидродициклопентадиеннлкапронат и эпоксикремнийорганическую смолу при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Поли метилфенил сил оксан 23 — 28 25

2,3 — эпокситетрагидродициклопентадиенилкапронат 30-35

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петрова А. П. Термостойкие клен. M., "Химия", 1977, с. 181, 182.

2. Приложение к Отчету о научно — исследова тельской работе. "Клей", НИИ, "Полюс", Орджоникидзе,,ИСП, 1976 (поототип) .