CS238695B1 - Elektricky vodivý tmel pro mikroelektroniku - Google Patents

Abstract

Urychleni vytvrzovací reakce nízkomolekularních .epoxidových pryskyřic a aro.- matických polyeminů při reakčních teplotách 130 až 200 C. Současně a efektem urychlení vytvrzování projevuje ee i zlepšení elektrická vodivosti vytvrzeného tmelu. Jako urychlovače lze použít technicky Sistá sloučeniny, která obsahují hydroxyJ.ové skupiny na hydroaromatickem nebo aromatickém kruhu, tj. zejména karbocyklické terpenické alkoholy, jejich aromatické analogy,polyhydroxybenzeny či cykloalifatická alkoholy. Vynález lze použít i u elektricky nevodivých tmelů a kompozitů v mikroelektronice i v jiných oborech.

Description

Vynález se týká akcelerace výSeteplotního vytvrzování epoxidových, elektricky vodivých tmelů pro mikroelektroniku.

Při montáži hybridních integrovaných obvodů, ale i v dalžích odvětvích mikroelektroniky, se používá elektricky vodivých tmelů. Do těchto tmelů, naneSených na vhodný podklad sítotiskem, razítkem, injekční stříkačkou Či prostě jen tyčinkou, se vsazují různé čipy nebo piezokrystaly, které se po vytvrzení tmelu kontaktují zlatým drátkem nebo jinak finiěují. Pojivém v tmelech pro mikroelektroniku bývá nejčastěji epoxidové pryskyřice vytvrzovaná aromatickými polyaminovými tvrdidly při zvýšených vytvrzovacích teplotách (T_c). Takovýto výšeteplotní systém má lepSÍ chemické a tepelné odolnosti než systém nízkoteplotní, tj. systém, obsahující zpravidla alifatické polyaminy. Reakce epoxidové skupiny s aromatickým aminem je pomalejší než reakce s alifatickým polyaminem, a to vzhledem k nižší bezicitě a ke sterickým zábranám aromatického kruhu. Ja proto doporučováno používat pro tyto výšeteplotní epoxidové systémy kyselých urychlovačů vytvrzovací reakce. Jsko akcelerátory slouží např. fenoly, komplexy BFj, některé alkoholy, karboxyiové kyseliny, sulfonová kyseliny, dále pak anhydridy karboxylových kyselin, amidy a některá monoelkylderiváty. Plnivem elektricky vodivých tmelů je nejčaatěji kovové stříbro ve tvaru lístkových částic (tzv. vločkové stříbro). Z praktických důvodů zvýšení životnosti se tmely pro mikroelektroniku formulují převážně jako dvoukomponentní, přičemž ve složce A je obsaženo hlavně pojivo, ve složce B tvrdidlo a další přísady.

Předložený vynález řeší otázku akcelerace vytvrzování epoxidových tmelů pro mikroelektroniku.

Jako urychlovač reakce nízkomolekulární epoxidové pryskyřice o epoxidovém ekvivalentu od 35 da 315 g.nol^-1 a aromatickým polyaminem, jako je kupř. 1,2- nebo 1,3-benzendiamin, či bia (4-eminofenyl) methan, je použit jedno- nebo dvojfunkční alkohol za skupiny karbocyklických terpenů, jejich aromatických analogů, nebo z podstatně jednodušších cykloalifetických alkoholů a polyhydroxybenzenů, jako je menthol, kervomenthol, terpineol, terpin, thymol, karvakrol, cyklohexanol, methylcyklohexanol, resorcin aj. Pokud je tento urychlovač krystalickou látkou je nutná použít neutrální rozpouštědlo, kupř. dibutyl-ftalát (IEF).

Toto známá změkčovadlo rozpustí krystalický urychlovač včetně krystalického tvrdidla a spolu s kovovým stříbrem vytvoří pastózní směs, obvykle označovanou jako komponenta B. Pokud je urychlující látke kapalná (terpineol, methylcyklohexanol aj.), působí sama jako změkčovadlo a vshikulum tuhých součástí v komponentě B.

Složení jednotlivých komponent dvojaložkováho tmelu ae pohybuje v těchto mezích: Komponenta A obsahuje 50 - 80 ha.% vločkového stříbra a 50 - 20 hm.% výěauvedané nízkomolekulární epoxidová pryakyřice. Komponenta B sa skládá s <5 - 80 hm.% vločkového stříbra, 3 24 hm.% aromatického polyamlnu, 17-24 hm.% urychlovače a z 0 - 9,25 hm.% dibutylftalátu.

Komponenty A a B po smíchání v potřebném poměru dají pastu, která má vhodnou viskositu pro daný způsob nanášení. Vytvrzování, která probíhá při teplotách od 130 do 200 °C, lze průběžně sledovat registračním sařísením - ohmaetrea. Je-li nanesená směs jeětě kapalná, pak nevede proud, má elektrický odpor B « oo a pisátko zapisovače je v pravá krajní poloze. V čase t_a, měřeném od okamžiku vložení skouěenáho vzorku na topnou desku, vzniká zárodek prostorová struktury epoxidová matrice, v níž částice lístkového stříbra ae dostávají do vzájemného styku a vsorek sačlná vodit elektrický proud (po čase t* se začne pisátko zapisovače prudce pohybovat směrem doleva. Vznikající trojrozměrná sl! (gel) ae během prvních desítek sekund zdokonaluje tak, že po 5 - 10 minutách od začátku vytvrzování je dalěí pokles elektrického odporu již nepatrný.

Předmětem vynálezu jo dále doložen příklady provedení, jimž ae věak jeho rozsah nijak neomezuje.

Příklad 1

Komponenta A je připravena dispergaci 75 dílů vločkového stříbro ve 25 dílech licí epoxldové pryskyřice, získané alkalickou kondensací dianu s epiehlorhydrinea (obsah epoxidových skupin je 192 g.mol^-1). Komponenta B je složena ze 75 dílů vločkového stříbra, z 6,75 dílů techn. bis- (4-aminofenyl)methenu (methylendianilinu - MDA) a z 18,25 dílů butyl*· ftalétu (IBF). Po smíchání obou komponent v hmotovém poměru 1 : 1 je sítem nanesen obdélníkový obrazec 2 x 20 mm (t. j. 10 čtverců) na keramický podklad; teplota topné desky: T =150-2 °C.

Výsledky měření (průměr pěti vzorků):

t_# = ,60 e Rj = 25 Ω/10Π (tg je doba startu pohybu pišátky, je odpor po 5 minutách)

Příklad 2

Komponenta A - viz př. ', komponenta B: polovina množství EBF (v př. < ) je nehre2ene mentholem; podmínky stejné jako ad 1:

tg = 64 s 1(5 = 13,7Ω/100

Přiklad 3

Podmínky a komponenta A viz př. 1, komponenta B: místo IBF (v př. 1) je technický terpineol:

t_s - 6s 85 = 3.5Ω/10Π

Příkled 4

Podmínky a komponenta A víz př.. 1, komponenta B: polovina DBF (v př. 1) je nahrežena terplneolem:

t_g = 42 s Rj = 7.9Ω/10Π

Příklad 5

Podmínky a komponenta A víz př. ’, komponente B: dvě třetiny obsahu IBF z př. 1 je nehreženo techn. terplneolem:

tg = 26 s 1(5 = 6,βΩ/ιθΠ

Příkled 6

Podmínky a složení obou komponent jako v př. 1, pouze IBF je nehrožen citronellolem:

t_e e R5 neměřitelné, směs neukázala změnu odporu (z B = 00) do 60 minut)

Příkled 7

Komponente A - viz př. 1, komponente B jako ad 1, jen místo IBF je naváženo stejné množství techn. čistého thymolu. Po roztavení směsi thymolu (b.t. 49,7 °C) a MDA a po dispergaci vločkového stříbro v této tevenině vznikle pasta vhodné viakozity pro sítotisk. Nicméně do druhého dne zvýělle komponenta B avou viskositu natolik, že bylo nutné ji zředit 10 hm.% IBF a pro sítotisk pak nevažovet na 1 díl komponenty A 1,1 dílu komponenty

T_c =150+2 °C :

t_e = 15 a H- = 4,óSJ /lOD

Příklad 8

Podmínky a složení jako v př. 1, ale místo IBF je použita technická směs aethylcyklohe4 xanolu:

Z uvedených příkladů vyplývá, že vytvrsuja-li se tmel bas přítomnosti hydroxylovou skupinu obsahující urychlovače, pak startovací doba t_# je dvacet at čtyřicetkrát větěí a odpor pět až sedmkrát větší, než když ve tmelu je přítomný urychlovač (vyjma elifetického terpen-alkoholu-citronellolu).

Primárně vsnlklá struktura trojrozměrné sítě, např. a nískou hodnotou elektrické vodivosti podle příkladu ', nemůže být delším vytvrzováním ani vyšší teplotou podatatnš vylepšena, t. j. výrazně zvýšena elektrická vodivost vzorku. Je proto nutné vždy použít vhodný typ urychlovače, aby bylo doacženo žádaných elektrických vlestností vytvrzeného tmelu.

Claims (1)

1. Elektricky vodivý tmel pro mikroelektroniku, vytvrzovaný při teplotách od 130 do 200 °C, obsahující 10 až 25 hmot* nízkomolekulární epoxidové pryskyřice o epoxidovém ekvivalentu od 35 do 315 e.mol’, 57,5 ež 80·hmot* vločkového stříbra, 1,5 až 12 hmot* aromatického polyaminu svoleného se skupiny sahmující 1,2-bensendiamin, 1,3-bensendianln nebo bis (4-eminofenyl)methen a 0 ež 4,6 hmot* dibutylftalátu, vyznačující se tím, že jako urychlovač vytvrsování obsahuje 8,5 ež '2 hmot* sloučeniny ze skupiny kerbocyklických terpenických alkoholů nebo jejich eromatických analogů či cykloalifatických alkoholů případně polyhydroxybenzenů, zahrnujících menthol,kervomenthol, terplneol, terpln, thymol, karvekrol, cyklohexanol, methylcyklohexenol, retorcin.