DE2148690C3 - Niederdruck-PreBmasse zum Umhüllen von elektronischen Bauelementen - Google Patents

Description

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Es wurde bereits eine Niederdruck-Preßmasse zum Umhüllen von elektronischen Bauelementen, insbesondere von Halbleiterbauelementen nach dem Transfer-Preßverfahren vorgeschlagen mit aus einem nachgereinigten, auf Bisphenol Α-Basis aufgebauten Epoxidharz, das einen Chlorgehalt von höchstens 0,1 Gewichtsprozent aufweist (vgl. das ältere Patent 17 89 053).

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterentwicklung von solchen Niederdruck-Preßmassen. Sie sollten noch günstigere Eigenschaften, insbesondere noch kürzere Härtungszeiten haben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Masse gelöst, die mindestens ein härtbares Kohlenwa-jserstoffharz enthält.

Mit einer Niederdruck-Preßmasse gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Bisphenol A-Harz einen Chlorgehalt von höchstens 0,1 Gewichtsprozent hat und die Mas^e außerdem mindestens ein härtbares Kohlenwasserstoffpolymeres enthält, wird, da das chlorfreie Kohlenwasserstoffharz quasi als Verdünnungsmittel angesehen ist und dadurch der an sich geringe Gesamtchlorgehalt der Masse noch weiter verringert wird, die elektrolytische Korrosion verringert. Darüber hinaus weist eine Preßmasse gemäß der Erfindung eine weit kleinere Gel- und Härtungszeit auf, wobei letztere gegenüber der unmodifizierten Preßmasse bis zur Hälfte reduziert wird, was eine rationellere Fertigung ermöglicht. Die Entformungssteifigkeit ist wesentlich besser als bei Verwendung der nicht modifizierten Preßmasse.

Während Mischungen aus Epoxidharz und Kohlenwasserstoffharzen auf Basis von Polybutadien instabil sind und sich bereits nach kurzer Lagerzeit entmischen, trat dieser Effekt überraschenderweise bei zusätzlicher Verwendung von Füllstoff nicht auf. Hierbei ist es vorteilhaft, einen bestimmten Kohlenwasserstoffanteil nicht zu überschreiten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Kohlenwasserstoffharz aus einem härtbaren Kohlenwasserstoffharz aus Polybutadien mit mindestens 60% 1,2-Addukt und/oder einem Copolymeren des Polybutadiens mit Styrol.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Füllstoffe in unterschiedlicher Korngröße eingesetzt. Es kommen dabei Korngrößen von feinstem Staub bis zu Korndurchmessern von 40 μπι und mehr in Frage, wobei es zweckmäßig sein kann, eine Gleichverteilung der Korngrößen über die möglichen Korndurchmesser zu wählen.

Als Epoxidharze können bei der Erfindung feste, schmelzbare und lösliche Harzprodukte, die pro Molekül mehr als eine Epoxygruppe enthalten, verwendet werden. Sie sind aus Polyphenolen, z. B. ρ,ρ'-Dihydroxydiphenyldimethylmethan (»Bisphenol A«) und Epichlorhydrin im alkalischen Medium herstellbar und in geeigneter Weise nachgereinigt.

Als Kohlenwasserstoffharze können bei der Erfindung härtbare Kohlenwasserst off harze auf Easis von Polybutadien mit einem Anteil von mindestens 60⁰O 1,2-Addukt und Copolymere des Polybutadiens mit Styrol verwendet werden.

Das Mischungsverhältnis von Epoxidharz und Kohlenwasserstoffharz kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Mit 100 Gewichtsteilen eines nachgereinigten Epoxidharzes können z. B. 3 bis 30 Gewichtsteile mindestens eines härtbaren Kohlenwasserstoffharzes vermischt werden. Durch einfache Vorversuche kann im Einzelfall das optimale Mengenverhältnis festgestellt werden. Als besonders geeignet hat sich das Verhältnis 9 : 1 Gewichtsteile Epoxidharzmischung zu Polybutadienmischung erwiesen, womit klebfreie Preßmassen erhalten werden. Der Gehalt der Preßmasse gemäß der Erfindung an Füllstoffen und anderen Zusatzstoffen richtet sich nach den in der Mischung und im Endprodukt gewünschten Eigenschaften. Besonders geeignet hat sich ein Füllstoffgehalt von 60 Gewichtsprozent erwiesen, wodurch gute Wärmeleitfähigkeit erreicht wird.

Geeignete Füllstoffe sind z. B. feinverteilte mineralische Füllstoffe wie Schwerspat und Glimmermehl, insbesondere Feinstquarzmehle und Kreiden und organische Materialien wie z. B. Polyäthylenpulver. Die erfindungsgemäßen Mischungen weisen nach der Aushärtung ungewöhnlich vorteilhafte Eigenschaften auf. Besonders bemerkenswert sind ihre hohe Biegefestigkeit, Schlagzähigkeit und Formbeständigkeit und ihre geringe elektrolytische Korrosion. Sie besitzen ein geringes Wasseraufnahmevermögen und werden durch Chemikalien, Säuren und Laugen und zahlreiche Lösungsmittel nicht oder nur unwesentlich angegriffen. Ihre elektrischen Eigenschaften sind durch gute Kriechstrom- und Durchschlagsfestigkeit und ein vorzügliches dielektrisches Verhalten gekennzeichnet.

Die Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Produkte ergeben sich aus den gekennzeichneten Eigenschaften. Infolge ihrer guten elektrischen Eigenschaften können sie zur Einbettung stromführender Bauteile wie z. B. Kleintransformatoren, Kleinmotoren und insbesondere zum Umhüllen von Halbleiterbauelementen, beispielsweise Kleingleichrichtern, Dioden, Transistoren, Kondensatoren, Thyristoren usw., verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1 Die Preßmasse wird folgendermaßen hergestellt:

Mischung I

100 Gewichtsteile eines nachgereinigten Epoxyharzes mit einer Epoxyzahl von 0,55 bis 0,58 und einem Chlorgehalt unter 0,1 °/o werden mit 26 Gewichtsteilen Diaminodiphenylmethan, 0,5 Gewichtsteilen Zinkstearat und 3 Gewichtsteilen eines Farbpigmentes bei etwa 50° C gut vermischt.

Mischung II

90 Gewichtsteile reines Polybutadien mit über 60°/o Anteil an 1,2-Addukt, 10 Gewichtsteilen Monostyrol, 4 Gewichtsteilen einer Mischung aus Dicumylperoxid und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan im Verhältnis 1 :1, 1 Gewichtsteil Ga-stearat und 0,5 Gewichtsteile eines Vinylsilanesters werden bei etwa 80° C etwa 2 Stunden intensiv gemischt.

Preßmassenmischung

90 Gewichtsteile der Harzmischung I werden mit 10 Gewichtsteilen der Harzmischung II, +130 Gewichtsteilen Feinstquarzmehl mit einer Korngröße kleiner als 25 um und 20 Gewichtsteilen einer oberflächenbehandelten Kreide bei etwa 50° C gut miteinander gemischt. Diese gießfähige Mischung wird zu einem Kuchen ausgegossen, der je nach Raumtemperatur in 24 bis 36 Stunden hart ist. Die Zerkleinerung erfolgt nach bekannten Verfahren.

Verarbeitung:
Preßtemperatur 170° C

Preßzeit 40 sec/mm

_. . _r Wanddicke

Eigenschaften:

Biegefestigkeit 100 N/mm²

Schlagzähigkeit 11,0 mmN/mm²

Durchschlagfestigkeit 32 kV/mm

Dielektrizitätszahl 2,93

Elektrolytische Korrosion .... Al

Kriechstromfestigkeit KA 2

Spirallänge nach dem SPI-Test 180 bis 190 cm

Beispiel 2
Mischung I: wie in Beispiel 1 angegeben

Mischung II:

Gewichtsteile eines Copolymeren aus Polybutadien und Styrol — bekannt unter dem Handelsnamen BUTON 100 — werden mit 5 Gewichtsteilen ίο Divinylbenzol, 2 Gewichtsteilen 2,5-Dimethyl-2,5-di-(t-butylperoxy)hexan, 1 Gewichtsteil Ca-stearat und 0,5 Gewichtsteilen eines Vinylsilanesters bei 80° C etwa 2 Stunden intensiv gemischt.

Preßmassenmischung

Gewichtsteile der Harzmischung I werden mit Gewichtsteilen der Harzmischung II und 140 Gewichtsteilen Feinstquarzmehl mit einer Korngröße kleiner 25 um und 10 Gewichtsteilen einer oberflächenbehandelten Kreide bei etwa 50° C gut miteinander vermischt. Diese gießfähige Mischung wird zu einem Kuchen ausgegossen, der je nach Raumtemperatur in 24 bis 36 Stunden hart und klebfrei ist.

Die Zerkleinerung erfolgt nach bekannten Verfahren.

Verarbeitung:

Preßtemperatur 170° C

Preßzeit 40 sec/mm

Wanddicke

Entformungssteifigkeit gut

Eigenschaften:

Biegefestigkeit 110 N/mm²

Schlagzähigkeit 10 mmN/mm²

Formbeständigkeit in der

Wärme nach Martens 175° C

Durchschlagfestigkeit 29 kV/mm

Dielektrizitätszahl 3,27

Kriechstromfestigkeit KA 2

Elektrolytische Korrosion .. Al

Spirallänge nach dem SPI-Test 180 cm

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Niederdruck-Preßmasse zum Umhüllen von elektronischen Bauelementen, insbesondere von Halbleiterbauelementen nach dem Transfer-PreP-verfahren, mit aus einem nachgereinigten auf Bisphenol Α-Basis aufgebauten Epoxidharz, das einen Chlorgehalt von höchstens 0,1 Gewichtsprozent aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse mindestens ein härtbares Kohlenwasserstoffharz enthält;.

2. Niedeidruok-Prefena^se nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf 25 bis 35 Gewichtsprozent nachgereinigtes Epoxidharz 2 bis 8 Gewichtsprozent mindestens eines härtbaren Kohlenwasserstoffharzes enthält.

3. Niederdruck-Preßmasse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das härtbare Kohlenwasserstoffharz aus Polybutadien mit mindestens 60 °/o 1,2-Addukt besteht.

4 Niederdruck-Preßmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein härtbares Kohlenwasserstoffharz auf der Basis eines Copolymeren aus Polybutadien und Styrol enthält.

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