DE69113094T2

DE69113094T2 - Leitende Polysulfonharz-Zusammensetzung und daraus geformter wärmebeständiger Gegenstand.

Info

Publication number: DE69113094T2
Application number: DE69113094T
Authority: DE
Inventors: Susumu Kishi; Takashi Satoh; Toru Ueki; Masaji Yoshimura
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2011-04-11
Also published as: KR950001321B1; EP0451803A1; US5173524A; JP3110787B2; EP0451803B1; KR910018487A; JPH04218566A; DE69113094D1

Description

Hintergrund der Erfindung

a) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine leitfähige Polysulfonharz-Zusaininensetzung, die verbesserte elektrische Leitfähigkeit aufweist und ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, Verarbeitbarkeit und mechanische Festigkeit zeigt, sowie einen aus der Zusammensetzung ausgeformten hochhitzebeständigen, leitfähigen Halbleitergegenstand.

b) Stand der Technik

Als eine Technik zur Erteilung elektrischer Leitfähigkeit an ein aromatisches Polysulfonharz wurde beispielsweise in der Japanischen Offenlegungsschrift 61670 (1978) ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Zusammensetzung durch die Zugabe von leitfähigen Materialien, beispielsweise leitfähigem Kohlenstoff, zu aromatischem Polysulfonharz offenbart.Die Erfindung beschreibt, daß die Zusammensetzung mit einem elektrischen Widerstand von 10¹&sup0; Ω oder weniger hergestellt werden kann. In der Praxis hat das so hergestellte Halbleitermaterial einen Widerstand von 10&sup7; - 10¹&sup0; Ω. Nach Informationen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung verursacht die Formulierung von leitfähigem Kohlenstoff, um dem aromatischen Polysulfonharz Leitfähigkeit zu erteilen, eine Zunahme der Schmelzviskosität, die der Menge der Zugabe entspricht. Plastfizieren und Spritzen der geschmolzenen Zusammensetzung wird daher in einem Formulierungsbereich, der ausreichende Leitfähigkeit bieten kann, schwierig oder unmöglich.
Andererseits ist eine Spritzgußharz-Zusammensetzung bekannt, die in einem Polyphenylensulfidharz fein verteilten leitfähigen Kohlenstoff enthält. Die japanischen Offenlegungsschriften 8335 (1985) und 81450 (1987) offenbaren Zusammensetzungen, die leitfähigen Kohlenstoff mit hoher Ölabsorption enthalten. Bei dem in dem erstgenannten Patent verwendeten spezifischen Polyphenylensulfidharz ist es jedoch schwierig, gleichmäßige Dispersion des leitfähigen Kohlenstoffs zu erzielen, und es ist daher nicht geeignet, elektrische Leitfähigkeit zu bieten. Folglich muß bei manchen Anwendungen eine erheblich größere Menge an leitfähigem Kohlenstoff zugesetzt werden. Andererseits offenbart das letztgenannte Patent, daß die Menge des eingebrachten leitfähigen Kohlenstoffs unter Verwendung von Polyphenylensulfidharz mit geringerer Viskosität als der des Harzes im erstgenannten Patent herabgesetzt werden kann. Das letztgenannte Patent veranschaulicht jedoch, daß die Wirkung auf die Leitfähigkeitsverbesserung, angedeutet durch den Widerstand, nur 10¹ Ω oder höchstens 10² Ω beträgt, ein Wert, der geringer ist als der Zugabeeffekt von konventionellem leitendem Kohlenstoff.
Die japanische Offenlegungsschrift 98632 (1983) offenbart eine Preßharz-Zusammensetzung, die 100 Gewichtsteile einer Harzmischung, die aus 99 bis 50 Gew.-% eines aromatischen Polysulfonharzes und 1 bis 50 Gew.-% eines Polyphenylensulfidharzes zusammengesetzt ist, sowie 10 bis 200 Gewichtsteile, vorzugsweise 80 bis 180 Gewichtsteile, eines Füllstoffs enthält. Der Füllstoff, der nach der Erfindung verwendet werden kann, enthält beispielsweise Verstärkungen, wie Glasfaser und Kohlefaser, Mittel zurVerbesserung der Schlagzähigkeit, wie Graphit, Mittel zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit, wie Antimontrioxid, Mittel zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften, wie Lehm und Glimmer, Mittel zur Verbesserung der Säurebeständigkeit, wie Bariumsulfat, sowie Mittel zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit, wie Eisen. Die in den Beispielen beschriebenen praktischen Fälle beziehen sich lediglich auf eine einzige Anwendung von Glasfaser oder Kohlefaser und die kombinierte Verwendung von 80 Teilen Kohlefaser und 20 Teilen Graphit. Keine Berücksichtigung findet in der Erfindung die Lösung eines spezifischen Problems, das sich auf Herstellungsverfahren, beispielsweise Spritzgußverfahren, bezieht. Keinerlei Offenbarung bezieht sich auf Spritzgußartikel mit ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit.
Zusammen mit hochdichter Packung von eiektronischer Ausrüstung werden Halbleiter auf ein Substrat mit einem Durchgangsloch zur Heraufsetzung der Dichte aufgebracht. Wird Feuchtigkeit auf Halbleiterteilen adsorbiert, dann bildet sich im Innern der Halbleiterteile durch Erhitzen mit dem Lötmittel Wasserdampf, der zu Blasenbildung oder Rissen und Beschädigung des Halbleiters führt. Als Gegermtaßnahme muß bei der Montage ein Schritt zum vorherigen Trocknen des Halbleiters bei einer Temperatur von über 100ºC vorgesehen werden, damit die Feuchtigkeit eliminiert wird. Konventionell wird der Halbleitertrocknungsschritt durchgeführt, nachdem der Halbleiter von einem Tablett aus leitendem Vinylchloridharz oder Harz auf Styrolbasis auf ein Druckguß- Aluminiunttablett gebracht worden war. Der getrocknete Halbleiter wird ausgeliefert, nachdem er wiederum auf das obige Harz-Tablett gebracht wurde. Es war also ein komplexer Schritt erforderlich. Um den Schritt zu vereinfachen und das kostenintensive Druckguß-Aluminiumtablett zu ersetzen, wird nun die Anwendung eines Harz-Tabletts mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit untersucht.
Ein weiteres Montageverfahren für Halbleiter ist ein Packverfahren unter Verwendung automatisierter Bindung mittels eines Bands, um den Anforderungen an die Heraufsetzung der Dichte und die Herabsetzung der Stärke zu entsprechen. Die Verwendung von als "Träger" bezeichneten Harzteilen zum Transport der Halbleiter wird ebenfalls untersucht.
Ein hitzebeständiger Träger aus einem Polvpropylenharz wurde als Harz-Träger mit einer Hitzebeständigkeit von über 100ºC, der für diesen Zweck geeignet ist, verwendet. Die Trocknungstemperatur muß jedoch heraufgesetzt werden, um die Trocknungszeit des Halbleiters zu verringern. Trocknen wird bei 130 bis 150ºC durchgeführt, bisweilen bei einer höheren Temperatur von 175ºC. Eine so hohe Temperatur verursacht schädliche Phänomene wie Verwerfungen und Verformungen und machen den Halbleiter unbrauchbar. Nylonharz wird auf Grund der höheren Hitzebeständigkeit als Polvpropylenharz ebenfalls verwendet. Ein aus Nylonharz zusammengesetzter Träger weist eine hohe Hitze-Schrumpfrate auf und führt zu Problemen, wie Dimensionsänderungen des Trägers, die einen automatischen Transport mit Robotern unmöglich machen. Polyphenylensulfid ist ein Harz mit einer hohen Hitzebeständigkeit. Formpressen von Trägern, die aus dem Harz zusammengesetzt sind, zeigt jedoch das dem Fachmann bekannte Problem des sogenannten "Austriebs". Austrieb ist ein Problem, bei dem auf einem formgepreßten Gegenstand ein Überschußanteil erzeugt wird, der durch Auspressen und Erstarren des Harzes durch eine Trennfuge der Form gebildet wird.

Aufgabe und Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer leitfähigen Polysulfonharz- Zusammensetzung, die verbesserte elektrische Leitfähigkeit hat und ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, Verarbeitbarkeit und mechanische Festigkeit aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer leitfähigen Polysulfonharz- Zusammensetzung, die gute Ausformungsfähigkeit hat, so daß sich Preßartikel ergeben, die besonders geringe Verwerfung und Verformung bei hohen Temperaturen aufweisen, die ausgezeichnete mechanische Festigkeit, angezeigt durch Tropffestigkeit, hat und überragende geometrische Genauigkeit der Formartikel, d.h. kaum Erzeugung von Austrieb, zeigt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines hochhitzebeständigen leitfähigen Gegenstands für einen Halbleiter unter Verwendung der obengenannten leitenden Polysulfonharz- Zusammensetzung.
Die oben genannten Aufgaben der vorliegenden Erfindung können durch Schaffung einer Harzzusammensetzung gelöst werden, die durch Formulierung eines aromatischen Polysulfonharzes, Polvphenylensulfidharzes und leitfähigen Kohlenstoffs in spezifischem Verhältnis und Schmelzkneten des sich ergebenden Gemisches hergestellt wird.
Ein Aspekt der Erfindung ist auch die Schaffung einer leitfähigen Polysulfonharz-Zusammensetzung, die durch Mischen von (A) 100 Gewichtsteilen einer Zusammensetzung bestehend im wesentlichen aus 5 bis 95 Gew.-% eines aromatischen Polysulfonharzes und 95 bis 5 Gew.-% eines Polyphenylensulfidharzes mit (B) 3 bis 40 Gewichtsteilen leitfähigem Kohlenstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ofenruß, Kanalruß, Lampenruß, Acetylenruß und thermischem Ruß erhalten wird.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die oben erwähnte leitähige Polysulfonharz- Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung kann nach verschiedenen Verfahren, etwa Spritzguß, Strangguß und Preßspritzguß, verarbeitet werden. Ein Herstellungsbeispiel des hochhitzebeständigen, leitfähigen Halbleiterchip-Trägers soll im folgenden als Anwendungsbeispiel mittels Spritzguß und als ein Beispiel der Gegenstände veranschaulicht werden.
Als besonders erstaunlich an der Erfindung hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße aromatische Polysulfonharz-Zusammensetzung bemerkenswert verbesserte Leitfähigkeit aufweist und außerdem einen stabilisierten Oberflächenwiderstand hat im Vergleich mit einer aromatischen Polysulfonharz- Zusammensetzung oder einer Polyphenylensulfidharz- Zusammensetzung, die individuell durch Zugabe der gleichen Menge des leitfähigen Kohlenstoffs wie bei der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
Es wird angenommen, daß das Polyphenylensulfidharz eine erheblich höhere Konzentration des leitenden Kohlenstoffs in der Harzzusammensetzung hat und dieses Charakteristikum verursacht. Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung kann also die zum Erzielen der elektrischen Leitfähigkeit erforderliche Mindestmenge an leitendem Kohlenstoff herabsetzen, kann außerdem eine Zunahme der Viskosität der Harzzusammensetzung unterdrücken und weist als Charakteristikum einen geringen Austrieb beim Gießschritt im Vergleich mit dem Polyphenylensulfidharz auf.
Die unter Verwendung der leitfähigen Polysulfonharz-Zusammensetzung ausgeformten hochhitzebeständigen leitfähigen Halbleiterartikel eignen sich für Gegenstände, beispielsweise Tabletts für integrierte Schaltkreise und Chip-Träger zur Verwendung beim Trocknungs-, Transport- und Inspektionsschritt bei der Halbleiterfertigung.
Der Ausdruck "hochhitzebeständiger leitfähiger Halbleiterartikel" nach der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Behälter, Magazine, Magazinröhren, Stecker zum Einbrennen, Gestelle, Träger, Tabletts und andere Gegenstände, die beim Trocknungs-, Transport- und Inspektionsschritt in der Halbleiterfertigung Verwendung finden. Der leitfähige Chipträger in den Artikeln muß einen Oberflächenwiderstand von 10&sup5; bis 10&sup4; Ω oder weniger haben, um statische Aufladung zu verhindern oder beim Inspektionsschritt verwendet zu werden.
Das aromatische Polysulfonharz, das die leitfähige Polysulfonharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung darstellt, ist ein Polymer, das durch Kondensationsreaktion einer Alkaliphenolatgruppe in einem aprotischen Lösungsmittel mit einer aromatischen Halogengruppe erhalten wird, die durch eine elektronenanziehende Sulfonylgruppe aktiviert wird, und ein lineares Polymer mit drei erforderlichen Einheitsbindungen einer Arylenbindung (aromatische Bindung), Etherbindung und Sulfonylbindung.
Das aromatische Polysulfonharz kann nach den beispielsweise in den japanischen Patentpublikationen 10067 (1965), 7799 (1967) und 617 (1972) beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Ein als Beispiel angeführtes handelsübliches Produkt ist VICTREX (Warenzeichen der Imperical Chemical Industries)
Das erfindungsgemäß verwendete aromatische Polysulfonharz hat eine Eigenviskosität in einer 1%igen Dimethylformamidlösung bei 25ºC von vorzugsweise 0,38 dl/g oder weniger, vorzugsweise von 0,25 bis 0,38 dl/g.
Das erfindungsgemäß verwendete Polyphenylensulfidharz (hier im folgenden als PPS-Harz bezeichnet) muß 90 Mol-% oder mehr der durch die folgende Kormel dargestellten Struktureinheit aufweisen:
Beträgt die obige Struktureinheit weniger als 90 Mol-%, dann können die für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung geeigneten ausgezeichneten Eigenschaften nur schlecht erreicht werden. Copolymerisationsbestandteile, einschließlich Netabindung, wie
Etherbindung, wie
Sulfonylbindung, wie
und Biphenylbindung, wie
können in weniger als 10 Mol-% vorhanden sein, es sei denn, daß sich ein bemerkenswert nachteiliger Effekt auf die Kristallinität und die Streckorientierung des Polymers ergibt.
Polymerisation von PPS kann durch Umsetzen einer halogensübstituierten aromatischen Verbindung mit Alkalimetallsulfid [USP 2513188 und Japanische Patentveröffentlichung 3368 (1970)], durch Kondensationsumsetzung von Thiophenolen bei Anwesenheit eines Alkalikatalysators [USP 3274165] und durch Kondensationsumsetzung aromatischer Verbindungen mit Schwefelchlorid bei Anwesenheit eines Lewis-Säure- Katalysators [Japanische Patentveröffentlichung 27255 (1971)] durchgeführt werden. Diese Verfahren können PPS mit hohem Polymerisationsgrad nur unter Schwierigkeiten liefern, und Hochpolymerbildung mit Vernetzung wird üblicherweise nach Polymerisation durchgeführt. Diese PPS werden daher allgemein als Vernetzungs-PPS bezeichnet. Das im Handel erhältliche Vernetzungs-PPS umfaßt RYTON P-6 (Warenzeichen der Phillips Petroleum).
Polymerisation von PPS kann außerdem bei Anwesenheit des Oxids oder Hydroxids von Erdalkalimetallen durchgeführt werden, so daß geradkettige Polymere mit hohem Molekulargewicht [Japanische Offenlegungsschrift 55029 (1985) und 55030 (1985)] erhalten werden. Das nach diesen Verfahren hergestellte PPS wird im allgemeinen als geradkettiges PPS bezeichnet. Auf dem Mark befindliches geradkettiges PPS umfaßt FORTRON W-205 (Warenzeichen der Kureha Chemical Industry). Für das PPS-Harz gemäß der Erfindung kann sowohl Vernetzungs-PPS-Harz als auch geradkettiges PPS-Harz verwendet werden.
Der für die Erfindung verwendete leitfähige Kohlenstoff wird in das Harz eingefüllt, erteilt dem Harz eine hohe elektrische Leitfähigkeit und verringert den Oberflächenwiderstand des Harzes bemerkenswert. Der verwendete leitfähige Kohlenstoff wird aus Ofenruß, Kanalruß, Lampenruß, Acetylenruß und thermischem Ruß gewählt; bevorzugt werden Acetylenruß und Ofenruß verwendet. Graphit und Kohlenstoffaser sind für den leitfähigenkohlenstoff der vorliegenden Erfindung nicht geeignet. Der leitfähige Kohlenstoff kann allein oder als Mischung verwendet werden. Handelsüblich erhältlicher Ofenruß umfaßt beispielsweise KETCHEN BLACK EC (Warenzeichen der Firma Akzo in Holland) und VULKAN XC-72 Warenzeichen der Firma Cabot in den USA)
Elektrische Leitfähigkeit kann erfindungsgemäß herbeigeführt werden indem leitfähiger Kohlenstoff in die Harzzusammensetzung formuliert wird. Weitere leitfähige Füllstoffe können ebenfalls zugesetzt werden, je nach dem Zweck der Heraufsetzung der Leitfähigkeit. Weitere leitfähige Füllstoffe umfassen beispielsweise ein einzelnes Material oder eine Mischung des Materials, ausgewählt aus Silber, Gold, Aluminium, Nickel, Palladium, Eisen, rostfreiem Stahl, Zinnoxid, Indiumoxid, Bleioxid, Siliciumcarbid, Zirkoniumcarbid, Titancarbid, Graphitkohlenstoffaser oder metallischer Faser, oder Pulver, Flocken, Perlen, Faser oder verschiedene andere Materialien, die durch Beschichten dieser leitfähigen Füllstoffe erhalten werden.
Bei der vorliegenden Erfindung beträgt das Formulierungsverhältnis des aromatischen Polysulfonharzes zum Polyphenylensulfidharz 5 bis 95 Gew.-% des aromatischen Polysulfonharzes zu 95 bis 5 Gew. % des Polyphenylensulfidharzes. Das Formulierungsverhältnis des Harzes, das sehr ausgezeichneten Hitzebeständigkeit und elektrische Leitfähigkeit bietet beträgt vorzugsweise 60 bis 95 Gew.-% des aromatischen Polysulfonharzes zu 40 bis 5 Gew.-% des Polyphenylensulfidharzes, vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-% des aromatischen Polysulfonharzes zu 30 bis 10 Gew.-% des Polvphenylensulfidharzes. Das Formulierungsverhältnis des Harzes, das sehr ausgezeichnete Verarbeitbarkeit bietet, beträgt vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-% des aromatischen Polysulfonharzes zu 95 bis 40 Gew.-% des Polyphenylensulfidharzes, bevorzugter 10 bis 50 Gew.-% des aromatischen Polysulfonharzes zu 90 bis 50 Gew.-% des Polyphenylensulfidharzes. 100 Gewichtsteilen der Harzzusainmensetzung (A) wird der leitfähige Kohlenstoff (B) in einer Menge von 3 bis 40 Gewichtsteilen, vorzugsweise 3 bis 25 Gewichtsteilen zugesetzt. Beträgt die Menge des aromatischen Polysulfonharzes weniger als 5 Gew.-%, dann verursacht dies eine merkliche Herabsetzung der Hitzebeständigkeit und ist außerdem für das Auftreten von Austrieb bei leitfähigen Gegenständen verantwortlich. Übersteigt die Menge des aromatischen Polysulfonharzes 95 Gew.-%, dann wird seine Verarbeitbarkeit herabgesetzt, und dies führt außerdem zu einem unstabilen Oberflächenwiderstand. Leitfähiger Kohlenstoff von weniger als 3 Gewichtsteilen führt zu unzureichender elektrischer Leitfähigkeit. Andererseits verringert eine Kohlenstoffmenge von über 40 Gewichtsteilen die Fließfähigkeit und die mechanische Festigkeit der Zusammensetzung, und gute ausgeformte Gegenstände sind schwer zu erhalten.
Besondere Einschränkungen bestehen nicht, und es können üblicherweise bekannte Verfahren für den Herstellungsprozeß der hochhitzebeständigen leitenden Halbleiterartikel nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bei dem Herstellungsverfahren werden aromatisches Polysulfonharz, Polyphenylensulfidharz, leitfähiger Kohlenstoff und, falls gewünscht, weitere Materialien und Zusatzstoffe mit einem schnell laufenden Rührgerät einheitlich vermischt. Das ergebende Gemisch wird mit einem Einschnecken- oder Mehrschneckenextruder mit ausreichender Kapazität schmelzgeknetet, pelletisiert und dann spritzgegossen, um die Artikel herzustellen.
Um die mechanische Festigkeit der Harzzusammensetzung und der hochhitzebeständigen leitfähigen Halbleiterartikel weiter zu verbessern, können verschiedene Elastomere zugesetzt werden.
Die Elastomere, die verwendet werden können, sind Block-Copolymer-Elastomere vom A-B- '-Typ. A und ' sind polymerisierte vinylaromatische Kohlenwasserstoffblöcke und B ist ein polymerisierter konjugierter Dienblock oder ein Block, der durch Hydrieren des polymerisierten konjugierten Dienblocks erhalten wurde. Eine Glycidylgruppe, die ein Copolymer umfaßt, das aus α-Olefin und α,β- ungesättigtem Carbonsäureglycidylester, einem Elastomer vom Kern-Mantel-Typ und einem Polyesterelastomer zusammengesetzt ist, kann für den gleichen Zweck zugesetzt werden. Die Elastomere können allein oder als Mischung verwendet werden. Die Elastomere können in einer Menge zugesetzt werden, die keine merkliche Herabsetzung der Hitzebeständigkeit der leitfähigen Polysulfonharz-Zusammensetzung verursacht. Die Menge beträgt vorzugsweise 0,5 bis 30 Gewichtsteile, bevorzugter 1 bis 20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung (A).
Zusatzstoffe, die je nach dem Zweck eingebracht werden können, sind Pigmente und Farben, Füllstoffe, wie Glasfaser, Talk und Calciumcarbonat, Stabilisatoren, wie Calciumstearat, Bleichmittel, wie Hydrosulfit, Antioxidationsmittel, Ultraviolettabsorber, Schmiermittel, Trennmittel, wie Fluorharz und Siliciumharz, Flammverzögerungsmittel sowie Antistatikmittel. Die Menge der Zusatzstoffe, ausgenommen Füllstoffe und anderer Elastomere, beträgt vorzugsweise 3 bis 50 Gewichtsteile, mehr bevorzugt 5 bis 30 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung (A).
Die leitfähige Polysulfonharz-Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung hat ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, weist gute Verarbeitbarkeit, Hitzebeständigkeit und mechanische Stabilität auf und ist somit von hohem praktischem Wert. Die aus der leitfähigen Polysulfonharz-Zusammensetzung ausgeformten hochhitzebeständigen leitfähigen Halbleiterartikel sind im Hinblick auf die ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, den geringen Austrieb beim Ausformungsvorgang und der darüberhinaus ausgezeichneten Hitzebeständigkeit und mechanischen Stabilität von großem Wert in der praktischen Anwendung.
Die vorliegende Erfindung soll nun im folgenden an Hand von Beispielen im einzelnen beschrieben werden. Die Eigenschaften der Harzzusammensetzungen und ausgeformten Gegenstände wurden in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen nach den folgenden Verfahren ausgewertet.

(1) Zugfestigkeit

Nach JIS-K 7113

(2) Wärmeverformungstemperatur

Nach JIS-K 7207 bei einer Biegebeanspruchung von 18,56 kg/cm².

(3) Schmelzindex (Verarbeitbarkeit)

Nach JIS K-7210 unter 10 kg Belastung bei 320ºC.

(4) Spezifischer Oberflächenwiderstand

Verwendet wurde ein Gerät zur Prüfung des spezifischen Oberflächenwiderstands mit zwei Klemmen (RESISTAT; hergestellt von Mitsubishi Petrochemical).
Eine hantelförmige Probe, wie für die Zugfestigkeitsprüfung verwendet, sowie eine aus dem ausgeformten Träger (ausgeformten Artikel) geschnittene Probe wurden jeweils zur Messung des spezifischen Oberflächenwiderstands bei 23ºC in 50% relativer Feuchtigkeit verwendet.

(5) Verwerfung und Verformung des ausgeformten Gegenstands (Trägers)

Nach einem Spritzgußverfahren wurde ein Tablett mit Umfangsmaßen von 300 x 150 x 6 mm, einer durchschnittlichen Stärke im flachen Teil von 2,5 mm und einem Gesamtgewicht von 80 g hergestellt, dieses in einem Trockenofen bei 175ºC 2 Stunden lang belassen, auf eine flache Platte gesetzt und anschließend Vorhandensein von Verwerfung und Verformung visuell beobachtet.

(6) Mechanische Festigkeit der ausgeformten Artikel

Ein ausgeformter Gegenstand wurde unter Schwerkraft aus einer Höhe von 2 m auf einen Betonboden fallen gelassen und der Schaden visuell betrachtet.

(7) Austritt bei ausgeformten Gegenständen

Ein ausgeformter Gegenstand wurde mit Hilfe eines Vergrößerungsglases betrachtet und das Vorhandensein von Austritt beobachtet.

Beispiele 1 - 5

Ein aromatisches Polysulfonharz VICTREX 3600P (hergestellt von Imperial Chemical Industries), ein Polyphenylensulfidharz RYTON P-6 (hergestellt von Phillips Petroleum) sowie leitfähiger Kohlenstoff KETCHEN BLACK EC (hergestellt von der Firma Akzo in Holland) mit einer Dibutylphthalatölabsorption von 360 ml/100 g wurde in einem in Tabelle 1 dargestellten Verhältnis formuliert und in einem Temperaturbereich von 270 bis 330ºC zur Herstellung von Pellets plastifiziert. Die so erhaltenen Pellets wurden mittels Spritzgußverfahren zu Proben und Chipträgern ausgeformt. Die Ergebnisse der Auswertung der Eigenschaften sind in Tabelle 1 dargestellt.
Das Spritzgußverfahren wurde unter einer Formschließkraft von 150 t bei einer Zylindertemperatur von 360ºC und einer Formtemperatur von 150ºC durchgeführt.

Beispiel 6

Es wurde das gleiche Verfahren, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt mit der Ausnahme, daß Methylmethacrylat/Butadien/ Syrolpfropfcopolymer KM653 (Warenzeichen der Firma Rohm & Haas Company) als Kern-Mantel-Elastoiner verwendet und in einem in Tabelle 1 dargestellten Verhältnis formuliert wurde.

Beispiel 7

Es wurde das gleiche Verfahren, wle In Beispiel 6 beschrieben, durchgeführt mit der Ausnahme, daß Ethylen/Glycidylmethacrylatcopolymer BONDFAST 28 (Warenzeichen der Firma Sumitomo Chemical Industry) (in Tabelle 1 als EGMA Bezeichnet als Elastomer verwendet und in elnem in Tabelle 1 dargestellten Verhältnis formuliert wurde.

Beispiel 8

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 3 beschrieben, durchgeführt mit der Ausnahme, daß Glasfaser ESC T-24 (Warenzeichen der Firma Nippon Electric Glass) (in Tabelle 1 als GF bezeichnet) verwendet und in einem in Tabelle 1 dargestellten Verhältnis formuliert wurde.

Vergleichsbeispiele 1 - 4

Es wurden die gleichen Verfahren, wie in den Beispielen 1 - 4 beschrieben, durchgeführt mit der Ausnahme, daß das Verhältnis der Bestandteile in den Formulierungen wie in Tabelle 2 dargestellt verändert wurde.
Weicht das Verhältnis der Bestandteile vom spezifizierten Formulierungsverhältnis ab, dann verursachen die Harzzusammensetzungen eine bemerkenswerte Herabsetzung bei Wärmeformöeständigkeit, oder Schmelzindex, Zugfestigkeit oder spezifischem Oberflächenwiderstand, und die ausgeformten Gegenstände führen zur Erzeugung von Verwerfung oder Austrieb und markanter Herabsetzung von mechanischer Stabilität und spezifischem Oberflächenwiderstand. Für die praktische Anwendung erwiesen sich die ausgeformten Artikel also als mangelhaft.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurden die gleichenVerfahren, wie in Beispiel 3 beschrieben, durchgeführt mit der Ausnahme, daß Graphit anstelle von KETCHEN BLACK EC verwendet wurde. Die erhaltene Zusammensetzung hatte unzureichende physikalische Eigenschaften. Der ausgeformte Gegenstand ist also hinsichtlich mechanischer Stabilltät und spezifischem Oberflächenwiderstand minderwertiger. Für die praktische Verwendung war die Zusammensetzung somit unbrauchbar. Tabelle 1 Beispiel Nr. Formulierung (A) Aromatisches Polysulfonharz (Gew.-%) Polyphenylsulfidharz (Gew.-%) (B) Leitfähiger Kohlenstoff (Gewichtsteile) Elastomer (Gewichtsteile) Glasfaser (Gewchtsteile) Eigensch. der Zusammensetzung Zugfestigkeit (kg/cm²) Wärmeverformungstemperatur (ºC) Schmelzflußindex (g/10 Min) Oberflächenwiderstand (Ω) Eigensch. des ausgef.Artikels Verwerfung und Verformung Mechanische Stabilität Austrieb (geom.Genauigk.) keine gut kein Kern-Mantel EGMA Tabelle 2 Vergleichsbeispiel Nr. Formulierung (A) Aromatisches Polysulfonharz (Gew.-%) Polyphenylsulfidharz (Gew.-%) (B) Leitfähiger Kohlenstoff (Gewichtsteile) Elastomer (Gewichtsteile) Glasfaser (Gewichtsteile) Eigensch. der Zusammensetzung Zugfestigkeit (kg/cm²) Wärmeverformungstemp. (ºC) Schmelzflußindex (g/10 Min) Oberflächenwiderstand (Ω) Eigensch. des ausgef. Artikels Verwerfung und Verformung Mechanische Stabilität Austrieb (geom.Genauigk.) keine gut kein gefunden Bruch Graphit

Claims

1. Leitfähige Polysulfonharzzusammensetzung umfassend das Mischen von

(A) 100 Gewichtsteilen einer Zusammensetzung bestehend im wesentlichen aus 5 bis 95 Gew.-% eines aromatischen Polysulfonharzes und 95 bis 5 Gew.-% eines Polyphenylensulfidharzes mit

(B) 3 bis 40 Gewichtsteilen leitfähigem Kohlenstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ofenruß, Kanalruß, Lampenruß, Acetylenruß und thermischem Ruß.

2. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin

(A) 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung im wesentlichen bestehend aus 20 bis 95 Gew.-% des aromatischen Polysulfonharzes und 80 bis 5 Gew.-% des Polyphenylensulfidharzes mit

(B) 3 bis 25 Gewichtsteilen des leitfähigen Kohlenstoffs gemischt sind.

3. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin

(A) 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung im wesentlichen bestehend aus 60 bis 95 Gew.-% des aromatischen Polysulfonharzes und 40 bis 5 Gew.-% des Polyphenylensulfidharzes mit

(B) 3 bis 25 Gewichtsteilen des leitfähigen Kohlenstoffs gemischt sind.

4. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin

(A) 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung im wesentlichen bestehend aus 5 bis 60 Gew.-% des aromatischen Polysulfonharzes und 95 bis 40 Gew.-% des Polyphenylensulfidharzes mit

(B) 3 bis 25 Gewichtsteilen des leitfähigen Kohlenstoffs gemischt sind.

5. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das aromatische Polysulfonharz eine grundmolare Viskosität von 0,38 dl/g oder weniger bei 25ºC in einer 1-prozentigen Dimethylformamidlösung aufweist.

6. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Polyphenylensulfidharz 90 Mol-% oder mehr der Struktureinheiten umfaßt, die durch die Formel

repräsentiert werden.

7. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Polyphenylensulfid ein geradkettiger Typ von Polyphenylensulfidharz ist.

8. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin der leitfähige Kohlenstoff Acetylenruß oder Ofenruß ist.

9. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin ein Elastomer in einer Menge von 0,5 bis 30 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Harzzusammensetzung (A) zugegeben ist.

10. Harzzusammensetzung nach Anspruch 9, worin das Elastomer ein Elastomer vom Kern-Mantel-Typ ist.

11. Harzzusammensetzung nach Anspruch 9, worin das Elastomer ein Glycidylgruppe enthaltendes Copolymer ist, das aus α-Olefin und α,β-ungesättigtem Glycidylester zusainmengesetzt ist.

12. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Menge eines Füllstoffes und anderer Additive, ausgeschlossen das Elastomer, im Bereich von 5 bis 30 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Harzzusammensetzung (A) vorliegt.

13. Ausgeformter Gegenstand erhalten durch Ausformen einer leitfähigen Polysulfonharzzusammensetzung enthaltend eine Mischung aus

(A) 100 Gewichtsteilen einer Zusammensetzung im wesentlichen bestehend aus 5 bis 95 Gew.-% eines aromatischen Polysulfonharzes und 95 bis 5 Gew.-% eines Polyphenylensulfidharzes mit

(B) 3 bis 40 Gewichtsteilen leitfähigem Kohlenstoff, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ofenruß, Kanalruß, Lampenruß, Acetylenruß und thermischem Ruß.

14. Ausgeformter Gegenstand aus hochhitzebeständigem, leitfähigem Halbleiterchipträgermaterial nach Anspruch 13.