SU924076A1 - Polymeric composition - Google Patents

Description

Изобретение относится к составам полимерных композиций на основе полиэфиров и может быть использовано в микроэлектронике для защиты и герметизации микролриборов. ₍ The invention relates to compositions of polymeric compositions based on polyesters and can be used in microelectronics to protect and seal microlibres. ₍

Известна полимерная композиция на ³ основе ненасыщенной полиэфирной смолы и минерального наполнителя (метилсиликат кальций) О].Known polymer composition based on ³ unsaturated polyester resin and mineral filler (methyl calcium silicate) O].

Известная композиция обладает высокими физико-механическими показателями, но не сохраняет своих свойств при резких перепадах температур, не обладает достаточной адгезией и влагоу стой чи вое тыо. _г The known composition has high physicomechanical indicators, but does not preserve its properties with sharp temperature drops, does not have sufficient adhesion and moisture resistance. _g

При резком перепаде температур происходит микрорастрескивание покрытия , что приводит к проникновению влаги, отслаиванию смолы и коррозии покрытого материала. Кислый харак- ₃ тер ненасыщенной полиэфирной смолы приводит к увеличению коррозии при длительном воздействии влаги. Кроме того, известная композиция неWith a sharp temperature drop, micro-cracking of the coating occurs, which leads to moisture penetration, peeling of the resin and corrosion of the coated material. The acidic character of the ₃ ter of the unsaturated polyester resin leads to an increase in corrosion upon prolonged exposure to moisture. In addition, the known composition is not

22

обладает достаточной адгезией к кремм нию.possesses sufficient adhesion to silicon.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является полимерная композиция .включающая полиэфирную смолу представляющую собой продукт поМконденсации малеинового ангидрида, изофталевой кислоты, адипиновой кислоты и триэтиленгликоля, минерального наполнителя (глинозем, аэросил), катализатор, ингибитор [2].The closest in technical essence to the proposed is a polymer composition. Including polyester resin, which is a product of condensation of maleic anhydride, isophthalic acid, adipic acid and triethylene glycol, a mineral filler (alumina, aerosil), a catalyst, an inhibitor [2].

Известная композиция не может быть использована в качестве защитной для герметизации приборов ввиду недостаточных влагозащитных и электроизоляционных свойств.The known composition can not be used as a protective sealant for devices due to insufficient moisture-proof and electrical insulating properties.

Цель изобретения - получение покрытий для защиты и герметизации полупроводниковых кристаллов с повышенными диэлектрическими свойствами.The purpose of the invention is to obtain coatings for the protection and sealing of semiconductor crystals with high dielectric properties.

Поставленная цель достигаетсяThe goal is achieved

тем, что полимерная композиция, включающая полиэфирную смолу и кремнеземистый наполнитель, содержит δ ка924076the fact that the polymer composition comprising a polyester resin and silica filler, contains δ KA924076

100100

10ten

0.1-5.00.1-5.0

обРobr

честве полиэфирной смолы продукт на основе деструктурировзнного этиленгликолем полиэтилентерефталата и тримезиновой кислоты с мол. массой 4000060000, в качестве наполнителя дисперсную двуокись кремния, обработанную гексаметилциклотрисилазаном, при следующем соотношении компонентов, вес.ч. :As a polyester resin, the product is based on ethylene glycol ethylene glycol and polymester terephthalate and trimesic acid, mol. mass 4000060000, as a filler dispersed silica treated with hexamethylcyclotrisilazane, in the following ratio of components, parts by weight :

Полиэфирная смола Дисперсная двуокись кремния, обработанная гексаметилциклотрисилазаномPolyester resin Dispersed silica, treated with hexamethylcyclotrisilazane

Композицию готовят путем перемеши- 15 вания в смесителе смолы и модифицированного наполнителя при 20° или 80100°С в течение 20-30 мин.The composition is prepared by mixing the resin and the modified filler in a mixer at 20 ° or 80100 ° C for 20-30 minutes.

Пример 1. 50 г (100 вес.ч.) полиэфиной смолы помещают в реактор (мешалка стандартного ти .а с подогревом и нагревают до вязкотекучего состояния (80-100°С). Затем при перемешивании (п-3000 об/мин вводят 1 г (2 вес.ч.) модифицированной двуокиси кремний (силазанаэросила). Смешение проводят при 100°С в течение 20 мин. Состав наносят на субстрат и отверждается при охлаждении ниже 80°С. Характеристика: 1₀5_Р до испытания на влагоустойчивость.А 15 после испытания на влагоустойчивость, А 23 адгезионная прочность, кг/см^ 54Example 1. 50 g (100 parts by weight) of the polyester resin are placed in a reactor (a standard-type mixer with heating and heated to a viscous state (80-100 ° C). Then with stirring (n-3000 rpm, 1 . g (2 parts by weight) of the modified silicon dioxide (silazanaerosila) Mixing is carried out at 100 ° C for 20 minutes The composition is applied to a substrate and cured upon cooling below 80 ° C Feature:.. 1 ₀ 5 _P to moisture resistance tests. A 15 after moisture resistance test, A 23 adhesive strength, kg / cm ^ 54

Пример 2. 50 г (100 вес.ч.) полиэфирной смолы помещают в реактор (мешалка стандартного типа с подогревом) и нагревают до вязкотекучего состояния (80-100°С).Затем при перемешивании вводят 2,5 (5 вес.ч.) модифицированной двуокиси кремния (силазанаэросила). Процесс проводят при 100°С в течение 20 мин. Состав наносят на субстрат и отверждают при охлаждении ниже 80°С.Example 2. 50 g (100 parts by weight) of the polyester resin are placed in a reactor (a standard-type stirrer with heating) and heated to a viscous state (80-100 ° C). Then 2.5 (5 parts by weight) are introduced with stirring. a) modified silicon dioxide (silazanaerosil). The process is carried out at 100 ° C for 20 minutes. The composition is applied to the substrate and harden when cooled below 80 ° C.

Характеристика:1₀5_Р до испытания наFeature: 1 ₀ 5 _P to test on

влагоустойчивость А 15moisture resistance A 15

1₀5р после испытания на влагоустойчивость А 28 адгезионная проч-⁵⁵ ность.кг/см¹44_1 ₀ 5p after moisture resistance test А 28 adhesive strength - ⁵⁵ kg / cm ¹ 44_

ПримерЗ. 50 г (100 вес.ч.) полиэфирной смолы помещают в реакторExample 50 g (100 parts by weight) of the polyester resin are placed in the reactor

2020

2525

30thirty

3535

4040

4545

5050

(мешалка стандартного типа с подогревом) и .нагревают до вязкотекучего состояния (80-100°С). Затем при перемешивании вводят 0,05 г (0,1 вес.ч.) модифицированной двуокиси кремния (силазанаэросила) Процесс проводят при 100°С в течение 20 мин. Состав наносят на субстрат и отверждают при охлаждении ниже 80°С.(the mixer is of the standard type with heating) and is heated to a viscous state (80-100 ° С). Then, with stirring, 0.05 g (0.1 parts by weight) of modified silicon dioxide (silazanaerosil) is introduced. The process is carried out at 100 ° C for 20 minutes. The composition is applied to the substrate and harden when cooled below 80 ° C.

Характеристика: 1₀₍5р до. испытания наCharacteristic: 1 _{0 (} 5p to. Tests on

влагоустойчивость А 16moisture resistance A 16

•обр после испытания на влагоустойчивость А 34 адгезионная прочность, кг/см^-43,0• arr after moisture resistance test А 34 adhesive strength, kg / cm ^ -43.0

Пример 4. 50 г (100 вес.ч.) вязкой полиэфирной смолы помещают в смеситель и небольшими порциями добавляют туда 1 г( 2 вес.ч.) модифицированного ГМЦТСА дисперсного кремнезема. Смешение проводят при комнатной температуре в течение 20 мин. Состав наносят на кристалл, отверждают и подвергают испытаниям.Example 4. 50 g (100 parts by weight) of a viscous polyester resin are placed in a mixer and 1 g (2 parts by weight) of dispersed silica modified by HMTCA is added thereto in small portions. Mixing is carried out at room temperature for 20 minutes. The composition is applied to the crystal, cured and subjected to testing.

Ιθθρ до испытания на влагоустойчивость , А 15Ιθθρ before moisture testing, A 15

Ιοδρ ^после испытания на влагоустойчивость А 23 адгезионная прочность, кг/см^5^Ιοδρ ^after moisture resistance test А 23 adhesive strength, kg / cm ^ 5 ^

Пример 5. 50 г (100 вес.ч.) вязкость полиэфирной смолы помещают в смеситель и небольшими порциями добавляют туда 2,5 г (5 вес.ч.) модифицированного ГМЦТСА дисперсного кремнезема. Смешение проводят при комнатной температуре в течение 20 мин. Состав наносят на кристалл, отверждают, подвергают испытаниям.Example 5. 50 g (100 parts by weight) of the viscosity of the polyester resin are placed in a mixer and 2.5 g (5 parts by weight) of the dispersed silica modified by HMTCA are added in small portions. Mixing is carried out at room temperature for 20 minutes. The composition is applied to the crystal, cured, subjected to testing.

Ι_οβρ до испытания на влагоустойчивостьО А 15Ι _ο βρ before moisture resistance testA 15

Ιοδρ ^п°сле испытания на влагоустойчивость, А 28 адгезионная прочность, кг/см*Δοδρ ^p ° after testing for moisture resistance, A 28 adhesive strength, kg / cm *

* 44.* 44.

Пример 6. 50 г (100 вес.ч.) полиэфирной смолы помещают в смеситель и добавляют 0,05 г(0,1 вес.ч.) модифицированного ГМЦТСА дисперсного кремнезема. Смешение проводят при комнатной температуре в течение 20 мин: Состав наносят на кристалл, отверждают и подвергают испытаниям.Example 6. 50 g (100 parts by weight) of the polyester resin are placed in a mixer and 0.05 g (0.1 parts by weight) of the modified HMTSTSA dispersed silica is added. Mixing is carried out at room temperature for 20 minutes: The composition is applied to the crystal, cured and subjected to testing.

Ι_θρ_ρ до испытаний на влагоустойчивость, А 16Ι _θ ρ _ρ before moisture resistance tests, A 16

92^07692 ^ 076

5five

_Обр после испытания на влзгоустойчивоеть, А ЗА адгезионная прочность, _About br after the test for moisture resistance, And for adhesive strength,

. кг/см43,0. kg / cm43.0

66

В табл. 1 и 2 представлены данные' сравнительных свойств данной композиции, известной и контрольных при·?), меров.In tab. Figures 1 and 2 present the data of the comparative properties of this composition, known and control at ·?), Measures.

Таблица 1Table 1

Защитные покрытия Protective cover Ьт. и » 30 В, А Bt and "30 V, BUT *σδρ. и = 80 в, А * σδρ. and = 80 in, BUT ПЭА-3 PEA-3 0,5x10"^ 0.5x10 "^ 0,5x1ο”⁸ 0,5x1ο ” ⁸ ПЭА-1 PEA-1 0,35x1 О·** 0,35x1 About · ** 1,6x10"® 1.6x10 "® ПЭ PE 0,39x10"¹⁴ 0,39x10 " ¹⁴ 1,5x10·® 1,5x10 · ® Незащищенный кристалл ' Unprotected crystal ' 0,6x10“^ 0,6x10 “^ 0,12x10‘⁷ 0.12x10 ' ⁷ Состав по патенту · С1ИА Ν’ 38А9367 (прототип) The composition of the patent · S1IA Ν ’38A9367 (prototype)

^иПРо6 . ключ тр-ре,В ^and PRO6. key tr-re, B ^иПор. ключ тр-ре,В ^and Por. key tr-re, B и пор. нагр. тр-ра and then. load tr-ra 98 98 з;б h 10,1 10.1 96 96 3,АА 3, AA 9,5 9.5 96 96 3,А 3, A 9Л 9L 95-100 95-100 3,5 3.5 10 ten

Диэлектрические свойства защищае-о мого объекта характеризуются поверхностными токами утечки (1·^ ) обратными токами р - η перехода (^οδΡ ), пробивным напряжением ) .пороговыми напряжениями. 'The dielectric properties of the protected object are characterized by surface leakage currents (1 · ^), reverse currents of the p - η junction (^ οδΡ), breakdown voltage). Threshold voltages. '

В табл. 2 приведены данные для полимерных покрытий, обозначенных ПЭА- ⁴⁰ -3-полиэфирное на основе тримезиновой кислоты с содержанием аэросила, модифицированного ГМЦТСА-5 вес.ч.,In tab. 2 shows the data for polymeric coatings designated PEA- ⁴⁰ -3-polyester based on trimesic acid with the content of aerosil, modified GHMTSA-5 parts by weight,

ПЭА-1 - полиэфирное на основе тримеэиновой кислоты с содержанием аэро- ⁴⁵ сила, модифицированного ГМЦТСА 0,1 в.ч., ПЭ - полиэфирное покрытие на основе тримезиновой кислоты, не содержащее аэросил.PEA-1 is a polyether based on trimeic acid with an aeroformal content of ⁴⁵ strength, modified by HMTSTSA 0.1 o.h.

. Из данных табл. 2 видно, что ток обратносмещенного р-η перехода(1₀5_Р ) после нанесения на субстрат слоя наполненной полиэфирной смолы(ПЭФ-1) уменьшается более чем в 2 раза^ что очевидно связано с повышением адгезии и блокирования активных поверхностных центров субстрата.. From the data table. 2 it can be seen that the current of the reverse-biased p-η transition (1 ₀ 5 _P ) after applying a layer of filled polyester resin (PEF-1) to the substrate decreases by more than 2 times ^ which is apparently due to an increase in adhesion and blocking of the active surface centers of the substrate.

Для оценки качества и надежности полученных защитных покрытий изучено их влияние на стабильность основных электрических параметров субстратов при испытании на влагоустойчивость (1»АО°С, относительная влажность 98^,^60 сут) и циклическое воздействие температур(п-АО циклов, Т—60 +125° С)To assess the quality and reliability of the protective coatings obtained, their influence on the stability of the basic electrical parameters of substrates when tested for moisture resistance (1 ”AO ° C, relative humidity 98 ^, ^ 60 days) and cyclic temperature effects (p-AO cycles, T — 60 + 125 ° C)

77

924076924076

8eight

Таблица 2table 2

Измерение 1₀5_Р и и_проб защищаемого субстрата в процессе испытанийMeasurement 1 ₀ 5 _P and and _about b of the protected substrate during testing

Защитное покрытие Protective coating Виды испытаний Types of tests Токи обратного р-η перехода Currents reverse p-η junction Пробивное напряжение Breakdown voltage до испытания before the test после испытания after the test до испытания before the test после испытания after the test ПЭА-3 PEA-3 Термоциклы Thermal cycles 15 15 23 23 98 98 100 100 ПЭА-1 PEA-1 15 15 28 28 90 90 102 102 ПЭ PE п=40 n = 40 16 sixteen '38 '38 86 86 105 105 Состав по патенту США 4" 3849367 Composition according to US patent 4 "3849367 12 12 43 43 86 86 110 110

ПАЭ-3 PAE-3 Влагоус- Moisture 13 13 17 17 97 97 98 98 ПЭА-1 PEA-1 тойчивость 60 сут resistance 60 days 13 13 ’14 '14 96 96 99 99 ПЭ PE 1°. 1 °. 17 17 99 99 99 99 Состав по патенту США Ь" 3849367 Composition under US patent B "3849367 15 1 15 one 29 29 94 94 100 100

Сравнительный анализ результатов термоциклирования и последующего испытания защитных покрытий на влагостойкость показывает использование ' данной полимерной композиции в качестве защитного покрытия обеспечивает более высокие рабочие характеристики субстрата в жестких условиях (высокая температура,·влажность),A comparative analysis of the results of thermal cycling and subsequent testing of protective coatings for moisture resistance shows the use of this polymer composition as a protective coating provides higher substrate performance under severe conditions (high temperature, humidity),

Образцы подвергают исследованиям на адгезионную прочность на разрывной вертикальной машине.The samples are subjected to research on the adhesive strength of a bursting vertical machine.

Результаты исследований приведены в табл. 3.The research results are summarized in table. 3

99

924076924076

10ten

Таблица 3Table 3

Адгезионная прочность различных покрытий к кремниевому субстратуAdhesive strength of various coatings to a silicon substrate

Покрытие Coating Средняя адгезионная прочность к кремниюкг/см^ The average adhesive strength to silicon / cm ^ ПЭА-3 PEA-3 54,0 54.0 ПЭА-1 PEA-1 42^ 42 ^ * ПЭ * PE 40,0 40.0 По патенту США № 384936*7 ¹ US Pat. No. 3,84936 * 7 ¹ 36,5 36.5

Приведенные данные свидетельствуют о высокой адгезионной прочности данной композиции. 25These data indicate a high adhesive strength of this composition. 25

Claims (1)

Формула изобретенияClaim * Полимерная композиция, включающая полиэфирную смолу и кремнеземистый зо наполнитель, отличающаяся /ем, что, с целью получения покрытия для защиты и герметизации полупроводниковых кристаллов с повышенными диэлектрическими свойствами, она содержит в качестве полиэфирной смолы продукт на основе деструктурированного этиленгликолем полиэтилентерефталата и тримезиновой кислоты с мол.массой 40000-60000, в качестве до* Polymer composition comprising polyester resin and silica filler, which is different, that, in order to obtain a coating to protect and seal semiconductor crystals with enhanced dielectric properties, it contains as a polyester resin a product based on ethylene glycol-structured polyethylene terephthalate and trimesic acid with a mole . Mass 40000-60000, in quality to наполнителя дисперсную двуокись кремния, обработанную гексаметилциклотри-ι силазаном при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:the dispersed silica filler treated with hexamethylcyclotri-ι with silazane in the following ratio of components, parts by weight: Полиэфирная смола 100 Дисперсная двуокись кремния, обработанная гексаметилциклотрисилазаном 0^1-5^0Polyester resin 100 Dispersed silicon dioxide treated with hexamethylcyclotrisilazane 0 ^ 1-5 ^ 0