DE3135526A1

DE3135526A1 - Epoxyharz-formmasse

Info

Publication number: DE3135526A1
Application number: DE19813135526
Authority: DE
Inventors: James J. Woodstock Ill. Miyashiro; Makoto Crystal Lake Ill. Shinohara
Original assignee: Morton Norwich Products Inc 60606 Chicago Ill; Morton Norwich Products Inc
Current assignee: Plaskon Electronic Materials Ltd Hamilton Bm
Priority date: 1980-09-10
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS6056749B2; DE3135526C2; GB2083478B; NL8102948A; JPS5749647A; GB2083478A; CH646723A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Epoxyharz-Formmassen, die sich zum Einkapseln von elektrischen und elektronischen Bauteilen» insbesondere von Mikroelektronik-Bauteilens wie Halbleitern, eignen_o

Für die Einkapselung von elektrischen und elektronischen Bauteilen sind bereits zahlreiche Harze verwendet worden einschließlich Epoxyharze_s Siliconharze und Phenolharzeο So ist es bekannt„ Epoxyharz-Formmassen^ die als wesentliche Bestandteile ein Epoxyharz, einen Härter dafür und anorganischen Füllstoff enthalten, mit zahlreichen Zusätzen wie Katalysatoren^ Entformungsmitteln, Pigmenten, Bammverzögerungsmitteln und Kupplungsmitteln zu ver-

15 wendenο

Folgende Eigenschaften werden von Harzen verlangt, die zum Einkapseln von Mikroelektronik-Bauteilen oder Bauelementen Verwendung finden sollen? 20

a) gute Verträglichkeit mit dem Bauteil, ohne daß die Leistung des Halbleiterbauteils durch die verwendete Kunststoff-Einkapselung chemisch oder physikalisch beeinträchtigt wirdι

25 b) gutes Abdichten der Anschlusses damit das Eindringen von Feuchtigkeit und ionischen Begleit-

O I ODD ΔΌ

1Α-54 770 - i^t£„

stoffen oder Verunreinigungen über die Anschlüsse verhindert wird;
c) geringes Eindringen von Feuchtigkeit durch die

Einkapselung;

d) wenig ionische Verunreinigungen oder Begleitstoffe wie Li⁺, Na⁺, K⁺ und Cl~;

e) hohe Glasübergangstemperatur;

f) niederer Wärmeausdehnungskoeffizient;

g) hohe Färmeleitfähigkeit;

10 h) Langzeit-Dimensionsbeständigkeit.

Die unter a), b), c), d), e) und h) aufgeführten Erfordernisse werden in hohem Maße durch Epoxyharze, vernetzt oder gehärtet mit Anhydriden, mit Phenolformaldehydkondensaten, Kresolformaldehydkondensaten, Polyaminen oder Kombinationen daraus, mit oder ohne Katalysatoren und Kupplungsmittel erfüllt. Die kritischen Faktoren des niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der hohen Wärmeleitfähigkeit hingegen, zusammen mit dem benötigten geringen Anteil an ionischen Verunreinigungen und minimalem Abrieb werden unmittelbar und wesentlich durch die Wahl des anorganischen Füllstoffs bzw. der Füllstoffe beeinflußt.

Die Bedeutung eines niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einer Epoxyharz-Formmasse kann nicht stark genug betont werden., Der sehr große Fortschritt in der Mikroelektronik-Industrie hat dazu geführt, daß Halbleiterchips von zunehmender Größe, Funktionalität, Komplexität und Strombzw,, Packungsdichte (circuit density) hergestellt werden können. Derart große Halbleiterchips sind

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stärker anfällig für bzw_o verletzbar durch thermisch induzierte Beanspruchung oder Spannung als die kleinen einfacheren Chips, mit dem Ergebnis ₉ daß die Verwendung einer Einkapsel-Masse_p die nicht 5 einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, zu einem vorzeitigen Versagen durch Reißen der Chips, Brechen der Drähte oder Anschlüsse _s Reißen der Passivierungsschicht und parametrische Verschiebung führte Derartige

Defekte sind alle auf eine starke₅ thermisch induzierte innere Beanspruchung zurückzuführen, das Ergebnis eines hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten anstelle eines geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Epoxyharz-Formmasse.

Gleich wichtig wie der geringe Wärmeausdehnungskoeffizient ist für die Epoxyharz-Formmassen zum Einkapseln von Halbleiterbauteilen auch eine hohe Wärmeleitfähigkeito Halbleiterbauteile

20 oder -instrumente mit hoher Strom- oder Packungsdichte erzeugen mehr Wärme je Flächeneinheit als Vorrichtungen mit geringer Strom- bzw_o Packungsdichte und benötigen eine schnelle Abführung der Wärme durch das einkapselnde Material_s damit ein

Betrieb bei nicht erhöhter Temperatur gearbeitet werden kann und lange Lebensdauer gesichert ist» Es ist allgemein in der Elektronik-Industrie anerkanntj, daß eine Zunahme der Grenzschicht-Temperatur um 10 ⁰C die zu erwartende Lebensdauer einer Halbleitervorrichtung um die Hälfte verkürzte Infolgedessen ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit , do ho die schnelle Abführung von Wärme notwendig für das wirksame Arbeiten und die lange Lebensdauer einer mikrolektronischen Vorrichtungο

J I ό O O Z ö

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Die für Epoxyharz-Formmassen gebräuchlichen anorganischen Füllstoffe schließen Quarzglas _s cC-Quarz, Tonerde, Glasfaser, Calciumsilicat, zahlreiche Erden und Tone sowie zahlreiche Kombinationen daraus ein„ Diese Füllstoffe, deren Anteil etwa 40 bis etwa 80 Gew.-% der gesamten Epoxy-Formmasse ausmacht/üben den größten Einfluß auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten und die Wärmeleitfähigkeit aus» So weist Quarzglas einen niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Leider hat dieser Füllstoff auch eine niedere Wärmeleitfähigkeit. Er muß deshalb zusammen mit einem Füllstoff mit hoher Leitfähigkeit eingesetzt werden, damit diese beiden Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden bzw. vorhanden sind ο

Ein anderer allgemein verwendeter Füllstoff ist oG-Quarz, der zwar eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, jedoch auch einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, so daß er in Kombination mit einem Füllstoff mit niederem Wärmeausdehnungskoeffizienten eingesetzt werden muß, um diesen Nachteil zu überwinden.

Tonerde besitzt zwar die Doppel—Eigenschaft eines niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einer hohen Wärmeleitfähigkeit; ihr sehr hoher Abrieb bzw. Verschleiß schließt aber ihre Verwendung aus, da diese Eigenschaften zu einem übermäßigen und schnellen Verschleiß der Herstellungs— und Formgebungseinrichtungen führt.

Der Stand der Technik lehrt keine praktischen brauchbaren Füllstoffe, die zugleich einen niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 23 χ 10 /κ unterhalb der Glasübergangstemperatur

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und eine hohe Wärmeleitfähigkeit von über O₈0105 J/K (25 x 10" cale/ ⁰C) je Zentimeter und je Sekunde aufweisen. Die Verfahren zur Bestimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Wärmeleitfähigkeit 5 sind im nachfolgenden Beispiel 1 beschrieben»

Dementsprechend ist es wünschenswert, eine verbesserte Epoxy-Formmasse zur Verfügung zu stellen, die einen Füllstoff enthält₉ der die Doppel™ Eigenschaft des niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der hohen Wärmeleitfähigkeit aufweist und der verhältnismäßig abrieb= oder verschleißfest sowie frei von ionischen Begleitstoffen ist»

15 Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer verbesserten Epoxyharz-Formmasse, die einen Füllstoff enthält₉ der der Formmasse die zweifache Eigenschaft des niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der hohen Wärmeleitfähig-

keit verleiht und der verhältnismäßig abriebfest und frei von ionischen Begleitstoffen ist_e

Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Epoxyharz-Formmasse_s di© bei Anwendung von Hitze und Druck ifärmegehärtet werden kann und zum Einkapseln von Mikroelektronik-Bauteilen geeignet ist und die ein Epoxyharz₉ einen Härter dafür und etwa 40 bis 80 Gew_o-# Füllstoff enthält₉ wobei etwa 25 bis etwa 100 Gew»-% des Füllstoffes aus einem spezifischen anisotropen polykristallinen gesinterten keramischen Produkt bestehen«,

Dieses Produkt ist dadurch gekennzeichnet₉ daß es Cordierit als primäre Phase enthält und sich aus 11,5 bis 1β_ρ5 % R0_s 33 bis 41 % Al₃O₃ und 46,6 bis 53 % SiO₂ zusammensetzt und einen Färmeausdehnungs-

/6

O I O J O Δϋ

1A-54 770 · - Gf ~g

koeffizienten in mindestens einer Richtung von weniger als 11 χ 10 /K

(11,0 χ 10""' inch./inch./ ⁰C) im Bereich von 25 bis 1 000 ° C aufweist; RO ist im wesentlichen ein Metalloxid ausgewählt aus der Gruppe NiO, CoO, FeO, MnO und TiO₂, wobei NiO, wenn es ausgewählt ist, weniger als 25 Gew.-% des RO ausmacht, CoO, wenn ausgewählt, weniger als 15 Gew.-% des RO ausmacht, FeO, wenn ausgewählt, weniger als 40 Gew.-% des RO ausmacht, MnO, wenn ausgewählt, weniger als 98 Gew.-Jo des RO ausmacht, TiOp, wenn ausgewählt, weniger als 15 Gew_e-?6 des RO ausmacht und der Restanteil an RO im wesentlichen MgO ist; dieses anisotrope polykristalline gesinterte keramische Produkt ist relativ abriebfest und frei von ionischen Begleitstoffen und verleiht der Epoxyharz-Formmasse einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb der Glasübergangstemperatur von weniger als 23 x 10~ /K sowie eine Wärmeleit-

20 fähigkeit von mehr als 0,0105 J/cm«s»K.

Das erfindungsgemäß brauchbare anisotrope, polykristalline und gesinterte keramische Produkt wird vollständig in der US-PS 3 885 977 beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Die Erfindung bezieht sich darauf, daß die Orientierung der Cordieritkristallite in einem gebrannten keramischen Produkt innerhalb des Zusammensetzungsbereiches von 41 bis 56,5 % SiO₂, 30 bis 50 % AIpO, und 9 bis 20 % MgO eine sehr geringe Expansion oder Ausdehnung parallel zu den orientierten c-Axen der Kristalle bewirkt bzw. hervorruft„ Das erhaltene monolithische gebrannte keramische Produkt in Bienenwabenform ist besonders geeignet für

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die Verwendung als Katalysatorträgermatrix für Emissionskontrolle bzw» -steuerung,

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Epoxyharz-Formmasse, die bei .Anwendung von Wärme und Druck wärmegehärtet werden kannj, die zum Einkapseln von Mikroelektronik-Bauteilen geeignet ist und einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb der Glas-

10 temperatur von \tfeniger als 23 χ 10"* /K sowie

ein© Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0j,0105 J/cm»s»K aufweist; bei diesem Verfahren werden ein Epoxyharz, ein Härter dafür und etwa 40 bis 80 Gew.™% Füllstoff j, bezogen auf die gesamt® Formmasse,

15 zusammengemischt; 25 bis etwa 100 Gew_e-% des Füllstoffes besteht aus einem anisotropen polykristallinen gesinterten keramischen Produkt mit Cordierit als primärer Phase, das im wesentlichen folgender Analyse entspricht? 11_P5 bis 16_?5 % RO,

33 bis 41 % Al₂O₃ und 46,6 bis 53 % SiO₂, und dessen Wärmeausdehnungskoeffizient in mindestens einer Richtung im Bereich von 25 bis 1 000 ⁰C weniger als

11 χ 10 "/K beträgt? RO ist im wesentlichen ein Glied aus der Gruppe^ bestehend aus NiQp CoOj, FeO,

MnO und TiO₂₉ wobei NiO₅ wenn gewählt;, weniger als 25 GeWo-% des RO₅, CoOj, wenn gewählt^ weniger als 15 GeWo-% des R0_p FeO₅ wenn gei-rähltp ΐ/eniger als 40 Gew.-96 des R0_p Mn0„ wenn gewählt^ weniger als 98 GeWo-% des RO und TiO₂₈ wenn gewählt _ΰ weniger als 15 GeWo-% des RO ausmacht und der restliche Anteil RO im wesentlichen MgO ist_p das anisotrope polykristalline gesinterte keramisch© Produkt ist außerdem abriebfest und frei von ionischen Begleitstoffenι und das Gemisch wird kurzfristig (momentaner) Hitze

ό Ι ό 5 Ö A b

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und Druck unterworfen, um es zu pressen und zu verdichten.

Die Erfindung bezieht sich schließlich auch auf ein 5 Halbleiterbauteil, das mit Hilfe der oben beschriebenen Epoxyharz-Formmasse eingekapselt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die RO-Komponente des Produktes MgO und das poly-

10 kristalline gesinterte keramische Produkt macht im wesentlichen 100 Gew.-% des Füllstoffes aus, obwohl Gemische mit bis zu 75 Gew.-% anderen Füllstoffen, die nicht den angestrebten geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und die hohe Wärme-

15 leitfähigkeit aufweisen bzw_e zur Verfügung stellen, möglich sind.

Die Epoxyharz-Komponente der erfindungsgemäßen Formmassen enthält mehr als eine Epoxidgruppe und

20 kann eine der für derartige Formmassen gebräuchlichen Komponenten sein wie Diglycidyläther von Bisphenol A_f Glycidyläther von Phenolformaldehydharzen, aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und heterocyclische Epoxyharze,, Diese Epoxyharze

werden unter zahlreichen Handelsbezeichnungen wie "Epon", "Epi-Rez", "Genepoxy" und "Araldite", um nur ein paar zu nennen, vertrieben. Epoxidierte Novolak-Harze sind ebenfalls für die Erfindung brauchbar, sie sind im Handel unter den Bezeich-

30 nungen "Ciba ECN" und »Dow DEN» erhältlich. Auch die in der US-PS 4 042 550 beschriebenen Epoxyharze sind für die erfindungsgemäßen Zwecke brauchbar.

Härter, auch als Vernetzungsmittel bekannt, die erfindungsgemäß Verwendung finden können, sind

/9

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alle üblicherweise für die Vernetzung von Epoxyharzen zu einer harten und nicht schmelzbaren Masse verwendeten Verbindungen» Diese Härter sind ebenfalls allgemein bekannt und es ist nicht kritisch, welche spezielle Verbindung oder Kombination von Verbindungen hier verwendet wird.

Einige Härter oder Vernetzungsmittel die zur Anwendung kommen können ₉ sind folgendes 10

Anhydride:

Beliebige cyclische Anhydride von Dicarbonsäuren oder anderen Polycarbonsäuren sind für die Vernetzung von Epoxyharzen bei Vernetzungstemperaturen brauchbar. Hierzu gehören folgende Verbindungen (keine erschöpfende Aufzählung)ί Phthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BTDA), Pyromellithsäuredianhydrid (PMDA), das Dianhydrid der 1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäure (CPDA), Trimellitsäureanhydrid, Trimellithsäuredoppelanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid (nadic anhydride), Hexachlorendomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid* Hexahydr©phthalsäureanhydrid u. a. m_e Andere als Vernetzungsmittel brauchbare Anhydride sind sie unter der Handelsbezeichnung "AMOCO" erhältlichen Produkte beispielsweise Amoco TMX 220, das augenscheinlich das Reaktionsprodukt aus Trimellithsäureanhydrid und dem Diessigsäurederivat von Äthylenglykol ist, sowie Amoco TMX 330, das Reaktionsprodukt aus Triacetin und Trimellithsäureanhydride

* (Chlorendicanhydrid)

/10

O I ODOZO

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Novolake:

Kresol- oder Phenolnovolake sind brauchbar und entstehen durch Umsetzen von Formaldehyd mit Kresolen oder mit Phenolen zu Kondensaten, die phenolische Hydroxylgruppen enthalten«,

Amine:

Beliebige der gebräuchlichen Polyamine sind einsetzbar, beispielsweise Diamine einschließlich aromatischer Amine, wie Methylendianilin, m-Phenylendiamin und m-Toluylendiamin_o

Allgemein werden 10 bis etwa 200 Gew.-Jo, vorzugsweise etwa"20 bis 100 Gew_a-% Härter eingesetzt, bezogen auf die stöchiometrische Menge der vorhandenen Epoxygruppen.

Zahlreiche Zusatz- und Hilfsmittel können in die Epoxyharz-Formmasse eingearbeitet werden, um bestimmte besondere Eigenschaften zu erzielen. So können Katalysatoren, Formtrennmittel, Pigmente, Flammschutzmittel oder Flammverzögerungsmittel und Kupplungsmittel allgemein zu dem Gemisch aus Epoxyharz, Härter und Füllstoff zugegeben werden.

Ein Katalysator beschleunigt die Aushärt- oder Ver netzungsgeschwindigkeit des Epoxyharzeso Obwohl

30 für die Aushärtung des Epoxyharzes per se nicht wesentlich erforderlich, ist allgemein

ein Katalysator zweckmäßig, da er die Zeitspanne verkürzt, die benötigt wird, um den wärmegehärteten Zustand der Formmasse zu erreichen» Einige Katalysatoren, die verwendet worden sind, sind Amine wie Dimethylamin, Dimethylaminoäthyl-

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phenol, Metallhalogenide wie Bortrifluorid, Zinkchlorid, Zinn-IV-chlor id u. a. m_o; Acetylacetonate und zahlreiche Imidazole. Die Menge des Katalysators kann 0,05 bis etwa 10 Gew.-%_f bezogen auf das Epoxyharz ausmachen. Formtrennmittel sind nützlich, um ein Haftenbleiben der Formmasse in der Form zu verhindern und die Abnahme der Form nach der Formgebung zu erleichtern. Wachse, wie Carnaubawachs, Montanwachs und zahlreiche Silicone, PoIy-

10 äthylenwachse und fluorierte Verbindungen werden hierfür verwendet. Bestimmte Metall-Fettsäureverbindungen wie Zink=, Magnesium- und Calciumstearate zusätzlich zu Glyceryl-Fettsäureverbindungen werden ebenfalls verwendet« Andere Gleit-

mittel können eingesetzt werden, wenn es erforderlich scheint, obwohl für zahl reiche Formmassenrezepte es nicht notwendig ist, ein Formtrennmittel in die Epoxyharz-Masse selbst einzuarbeiten.

Das am weitesten verbreitete Pigment oder Farbgebungsmittel für Epoxy-Formmassen ist Ruß. Natürlich können auch zahlreiche andere Pigmente außer Ruß angewandt werden, um spezielle Farbeffekte zu erzielen. Pigmente, die auch als Flammverzögerungsmittel dienen, sind metallhaltige Verbindungen, bei denen die Metallkomponente Antimon, Phosphor, Aluminium und Wismut ist« Organische Halogenverbindungen sind ebenfalls brauchbar, um einen flammhemmenden Effekt zu erzielen.

Weiterhin können Kupplungsmittel verwendet werden, um die Wasserbeständigkeit oder die elektrischen Eigenschaften im Feuchten der Formgebungsmasse zu verbessern. Kupplungsmittel der Wahl sind all-

35 gemein Silane, im Handel erhältlich von der Dow

1A-54 770 - 1^- /ftf.

Chemical Company unter der Bezeichnung "Ζ-6θ4θ", der allgemeinen Formel

5 (CH₃O)₃Si (CH₂)^OCH₂CH-CH₂ ,

sowie Z-6070 - Methyltrimethoxysilan.

Silane werden auch von der Firma Union Carbide 10 unter folgenden Bezeichnungen vertrieben;

A-162 Methyltriäthoxysilan, A-163 Methyltrimethoxysilan, A-172 Vinyl-tris-(2-methoxyäthoxy)silan, A-186 B-/3 j4-Epoxycyclohexyl7-äthyl-trimethoxy-

silan,

A-187 T^Glycidoxypropyl-trimethoxysilan, A-1100 ^Aminopropyltriäthoxysilanj Ebenfalls brachbar sind:
KEM-202 Diphenyldimethoxysilan - von SHINETSÜ

CHEMICAL CO» und

PO-330 Phenyltrimethoxysilan - von PETRARCH SYSTEMS, INC.

25 Wenn diese Mittel eingesetzt werden, beträgt

ihre Menge allgemein etwa 0,05 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Epoxyharz-Formmasse.

Der gleiche Effekt des niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb der Glasübergangstemperatur (oCf) und der hohen Wärmeleitfähigkeit (Jl) kann durch Einarbeiten des erfindungsgemäß vorgesehenen spezifischen anisotropen polykristallinen gesinterten keramischen Produktes in Formmassen auf der Basis von Siliconen, Phenolharzen und Silicon-Epoxyhydriden, Polyimiden und Polyphenylensulfiden u. a. m. erreicht werden.

/15

1A-54 770

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Die folgende Epoxyharz-Masse wurde durch Trockenvermischen der pulverförmigen Komponenten in den angegebenen Mengenanteilen bei Raumtemperatur bis zur homogenen Beschaffenheit des Gemisches hergestellt. Zum Zwecke der leichteren Handhabung wurden geringe Mengen Katalysator, Trennmittel, Pigment und Silan zugegeben. Das erhaltene Gemisch wurde dann auf einem heißen Differential-Zweiwalzenstuhl (differential two-roll mill) verdichtet, auf Raumtemperatur abgekühlt und zu einer grobkörnigen Epoxyhaz-Formmasse vermählen, die zum Zwecke der Einkapselung durch Anwendung von Wärme und Druck in einen wärmegehärteten Zustand überführt werden kann. Der spezifische anisotrope polykristalline gesinterte keramische Füllstoff nach der Erfindung wird hier und im folgenden als "erfindungsgemäßer Füllstoff" bezeichnet.

Epoxyharz-Formmasse

Komponenten Gew.-96

Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-Novolak (Epoxyharz) 18,25

Phenolformaldehyd-Novolak (Häter) 7,60

erfindungsgemäßer Füllstoff 73,00

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,25

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Z-6040" (Kupplungsmittel) 0,40

Der Füllstoffgehalt in diesem und in den folgenden Beispielen wurde konstant bei 55 Vol.-% gehalten,

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O IODOZO

1A-54 770 - Or

well den Messtangen des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Wärmeleitfähigkeit Vol.-% und nicht Gew.-% zugrundegelegt werden. Beispielsweise betrug die Dichte des erfindungsgemäßen Füllstoffs 2,6 g/ml. Die Dichte des Restanteils der Harzmasse (27 %) betrug etwa 1,18 g/ml» Infolgedessen machte das Volumen des Füllstoffs

ίο W^ ^{= 55} *

aus.

Diese Formmasse wurde bezüglich ihrer Wärmeleitfähigkeit und ihres linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten mit Hilfe folgender Methoden getestet:

Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit ist ein Maß für die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu leiten,, Verwendet wurde der Colora-Wärmeleitmesser beruhend auf einer Methode, die*in der DE-PS 1 145 825 zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen beschrieben wird. * von Dr. J. Schroeder

Bei diesem Verfahren wird eine zylindrische Probe des Kunststoffes zwischen zwei Siedekammern angeordnet, die zwei unterschiedliche reine Flüssigkeiten enthalten, deren Siedepunkte um 10 bis 20 ⁰C auseinanderliegen_β Die Flüssigkeit in der unteren Kammer wird zum Sieden erhitzt und die Wärme wird durch das Kunststoffmaterial geleitet um die Flüssigkeit in der oberen Kammer zum Sieden

-η- '■ -

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zu bringen. Gemessen wird die Zeitspanne, die eine gegebene Wärmemenge benötigt, um durch die Probe zu strömen und zu bewirken, daß 1 ml Flüssigkeit aus der oberen Siedekammer (kalte Seite) verdampft und in einer Burette kondensierte Die zum Verdampfen und Kondensieren von 1 ml Flüssigkeit mit Hilfe von durch die Probe hindurchgehende Wärme benötigte Zeit oder Zeitspanne wird mit einem bekannten Standard verglichen.

Ausgeführt wird der Wärmeleitfähigkeitstest mit einer 17,8 mm χ 3,175 mm (0,70 inch, χ 1/8 incho) großen Scheibe der zu prüfenden Kunststoffprobe« Diese Scheibe wird in den Wärmeleitmesser gegeben und wie oben beschrieben getestet.

Die Wärmeleitfähigkeit bzw. Wärmeleitzahl des Kunststoffes in J/cm»s»K wird wie folgt berechnet5

% = Q . h

t.(T_A - T_B) F,

wobei Q = Verdampfungswärme für 1 ml Flüssigkeit B t = Zeit in Sekunden zum Destillieren von 1 ml

^ta~^TB ⁼ ^>SemP^erSl^^nr^^:££erenz ⁱⁿ Kelvin, die

durch die Siedepunkte der beiden Flüssigkeiten gegeben ist

h = Höhe der Probe in cm

2 F = Querschnitt der Probe in cm.

Für die Einkapselung von elektronischen Bauteilen wird ein 7l-Wert von über 104,65 χ 10"^ (1,05 χ 10""²) J/cm»s*K angestrebt.

/16

ι ν; «j j ζ. υ

iA-54 770 -

Die Wärmeleitfähigkeit (/0 wurde zu 0,0126 J/cm-s.K (30 χ 10~⁴ calc/°C/cm) bestimmt.

Wärme ausdehnung

Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient ist ein Maß für die reversible wärmeinduzierte Expansion eines beliebigen Materials. Zur Bestimmung der Expansionseigenschaften einer geformten Epoxy- oder Kunststoffmasse wird ein thermomechanisches Meßgerät (Thermal Mechanical Analyzer) verwendete

Kunststoffe erreichen bei einer bestimmten Temperatur einen glänzenden Zustand, in welchem die Polymerkette beginnt nachzugeben« Diese Temperatur wird als Glasübergangstemperatur (T ) des Kunststoffes bezeichnet. Der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient unterhalb T wird mit oCj bezeichnet und der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient oberhalb T mit oC,.

Zur Bestimmung vena 0I₁, o^ und T eines Kunststoffes wird ein zylindrischer Prüfkörper 5,08 mm χ 5,08 mm, hergestellt durch Preßspritzen unter Anwendung einer Temperatur von 177 °C (350 ⁰F) und eines Druckes von 689,6 daN/cm (1 000 psi), verwendet.

Dieser Prüfkörper wird bei einer für jedes Material vorgegebenen Temperatur und Zeitspanne nachgehärtet. Der nachgehärtete Prüfkörper wird dann in die Quarzrohrkammer des thermomechanischen Meßgerätes gegeben. Eine Quarzsonde zur Anzeige der räumlichen Veränderung (quartz displacement probe) wird am Kopf der Probe angeordnet. Die Kammer wird dann mit einer vorgegebenen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit (üblicherweise 5 °C je Minute) auf-

35 geheitzt. Die Ausdehnung des Kunststoffs wird

/17

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mit einem Meßwertwandler aufgenommen und diese Information an einen X Y Schreiber weitergegeben. Das dabei erhaltene Thermograie zeigt die mit der Temperaturänderung erfolgte räumliche Veränderung (Verschiebung gegen Temperatur)„

10

Um T zu bestimmen, werden die besten Tangens-

S
linien für den unteren Teil der Verschiebungs-/ Temperaturkurve und den oberen Bereich gezeichnet. Die Temperatur am Schnittpunkt dieser beiden Tangenslinien ist die Glasübergangstemperatur.

15 20

30 35

und oL· können wie folgt berechnet werden

· A

L₀-A

·. F

wobei oC L

1 = A =

T F

der mittlere lineare Wärmeausdehnungs koeffizient
die Verschiebung in cm Empfindlichkeit der Y - Achse = ursprüngliche Länge der Probe in cm

der

= Temperaturbereich zur Bestimmung = Eichfaktor. fi^ä

Sowohl die oCj wie auch die oC, Werte wurden in diesem und in allen folgenden Beispielen auf diese Weise bestimmte Der oc Wert, der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient unterhalb der Glasübergangstemperatur Tj ist der bedeutsame Wärmeausdehnungskoeffizient zur Bewertung der Leistung bzw. Eignung einer Epoxyharz-Formmasse zum Einkapseln von elektronischen Bauteilen. Ein oC^ Wert von weniger als 23 x 10" /K wird in hohem Maße zum Einkapseln von elektronischen Bauteilen angestrebt.

/18

'-20-

1A-54 770 - ΛβΤ-

Im vorliegenden Beispiel wurden für Ot₁, 0C₉ und T

\ c. g

folgende Werte bestimmt:

	18,	3	X	ΙΟ"⁶	/K
	74,	4	X	io-⁶	/K
	164		⁰C.
B e i s ρ i	e 1		2

10 Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abwandlung, daß anstelle des erfindungsgemäßen Füllstoffes kristalline Kieselsäure eingesetzt wurde» Erzielt wurden folgende Ergebnisse für Qd₁, oi_, T und

^₁ 30,1 χ 10"⁶/K

82,8 x 10"⁶/K Tg 159 °C % 141,78 χ 10 J/cm-s-K

Beispiel 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit folgender Rezeptur wiederholt:

25 Komponenten Gew.-%

Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-

Novolak (Epoxyharz) . 14,10

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 7,60

tafelförmige Tonerde (Al₂O₃) 79,00

30 2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,20

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Ζ-6θ4θ" (Kupplungsmittel) 0,40.

Erzielt wurden folgende Ergebnisse:

1A-54 770

^₁ 16,2 χ 10~⁶/K
L₂ 57,1 χ 10~⁶/K
T 178 ⁰C

2,39 x 10""² j/cm's"K.

Beispiel 4

Beispiel 1 wurde wiederholt.mit der folgenden Rezeptur :

Komponenten Gew.-96

Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-Novolak (Epoxyharz) 17,95

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 7,40

Cordierit, glasig 73,50

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,25 Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Z-6040" (Kupplungsmittel) 0,40.

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

⁰^, 23,0 χ 10"⁶/K

Oc₂ 74,0 χ 10"⁶/K

T_g 155 ⁰C

TL 0,84 χ 10~² J/cm*s»K.

Beispiel 5

Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, jedoch mit folgender Rezeptur:

Komponenten Gew.-% Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-

Novolak (Epoxyharz) 17,45

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 7,20

/20

A-54 770 - atf -

Komponenten Gew.-ffi

Cordierit, kristallin 74,20

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,25

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

5 Ruß (Pigment) 0,20

Silan »Z-6040» (Kupplungsmittel) 0,40.

Erhalten wurden folgende Ergebnisse: ⁰^₁ 23,9 x 10"⁶/K Od₂ 79,0 χ 10~⁶/K T 158 ⁰C

1,09 x 10~² J/cm°S'K,

Beispiel 6

Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, mit folgender Rezeptur:

20 Komponenten Gew.-% Polyglycidylether von o-Kresolformaldehyd-

Novolak (Epoxyharz) 17,03 Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 7,05

Wollastonit 74,80

25 2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,22 Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Z-6040« (Kupplungsmittel) 0,40.

Erhalten wurden folgende Ergebnisse: '

^₁ 22,6 χ 10~⁶/K

o<^ 76,7 x 10"⁶/K

T 167 ⁰C

7V^ 1,05 x 10~² J/cm'S'K.

1A-54 770

Beispiel 7

Beispiel 1 wurde wiederholt,mit folgender Rezptur:

Komponenten Gew.-% Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-

Novolak (Epoxyharz) 11,95

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 4,95

Zirkon 82,00

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,20

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Z-6040" (Kupplungsmittel) 0,40.

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

^₁ 24,0 χ 10"⁶/K
^₂ 86,3 x 10"⁶/K
T 164 ⁰C

-g ρ

TV 1f26 χ 10 j/cm»s°K.

Beispiel 8

Beispiel 1 wurde wiederholt, mit folgender Rezeptur:

Komponenten Gewo-# Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-

Novolak (Epoxyharz) 21,10

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 8,70

Quarzglas 69,00

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,30

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Z-6040" (Kupplungsmittel) 0,40.

-Stil·-

1A-54 770 -

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

0^₁ 22,6 χ 10~⁶/K

Od₂ 77,6 χ 10"⁶/K

T 159 ⁰C

t 0,71 x 10~² J/cm-S'K.

Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 8 sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.

TABELLE 1:

Tabelle 1

Beispiele ^

Komponenten: Gew.-96 12345678^

Polyglycidyläther von o-Kresolform-	18,25	18,25	14,10	17,95	17,45	17,03	11,95	21,10
aldehyd-Novolak	7,60	7,60	5,80	7,40	7,20	7,05	4,95	8,70
Formaldehyd-Novolak	73,00
erfg. Füllstoff		73,00
kristalline Kieselsäure			79,00
tafelförmiges Al₀O₇,				73,50
Cordierit, glasig					74,20
Cordierit, kristallin						74,80
Wollastonit							82,00
Zirkon								69,00
Quarzglas	1,15	1,15	1,10	1,15	1,15	1,12	1,10	1,20
Zusätze *	18,3	30,1	16,2	23,0	23,9	22,6	24,0	22,6
Oi₁ 10"°/K	74,4	82,8	57,1	74,0	79,0	76,7	86,3	77,6
^₂ 10~⁶/K	164	159	178	155	158	167	164	159
	1,26	1,42	2,39	0,84	1,09	1,05	1,26	0,71
% 10"² J/cm«s*K

* Katalysator, Carnaubawachs, Ruß und Silan, Gesamtmenge

öo cn cn

cn

O I O J vJ L. U

1A-54 770

Der Vergleich zeigt, daß die Formmassen der Beispiele 1,3 und 6, in denen jeweils erfindungsgemäßer Füllstoff bzw. tafelförmige Tonerde bzw. Wollastonit verwendet wurden, oL-Werte unter 23 x 10~⁶/K und Wärmeleitfähigkeitswerte /V^ über

1,05 x 10 J/cm^es°K aufwiesen. Die Formmassen der Beispiele 2, 4, 5, 7 und 8 hatten entweder einen o^-Wert über 23 x 10 /K oder TL -Werte

—2
unter 1,05 x 10 J/cm°s°K und sind infolgedessen weniger brauchbar, wenn die Doppel-Eigenschaft niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und hohe Wärmeleitfähigkeit benötigt bzw. angestrebt wird.

Die Epoxyharz-Formmasse des Beispiels 3 ist vor

15 allem wegen des hohen Abriebs der tafelförmigen

Tonerde von geringer praktischer Bedeutung; dieser hohe Abrieb verursacht einen unerwünscht schnellen Verschleiß sowohl der Herstellungseinrichtungen, wie auch der Formgebungsvorrichtungen. Die Form-

20 masse des Beispiels 6 enthält als Füllstoff

Wollastonit. Dieser Füllstoff enthält überlicherweise in hohem Ausmaße ionische Verunreinigungen, wie Natriumionen und beeinträchtigt infolgedessen die Leistung der darin eingekapselten HaIbleiterbauteile. In der Formmasse des Beispiels 7 wurde Zirkon als Füllstoff verwendet, das eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist und häufig mit schweren radioaktiven Elementen verunreinigt ist, so daß dieser Füllstoff eine unerwünschte Komponente für ein Einkapselmaterial für Halbleiterbauteile darstellt. Nur eine Epoxyharz-Formmasse mit erfindungsgemäßem Füllstoff, wie in Beispiel 1 gezeigt, ist von praktischer Bedeutung für die Einkapselung von Mikroelektronik-

35 Bauteilen, da der erfindungsgemäße Füllstoff im

wesentlichen frei ist von den Nachteilen, die tafel

A-54 770 -I-

oder plättchenförmige Tonerde, "Wollaston.it und Zirkon aufweisen.

Die Formmassen der Beispiele 4 und 5 enthalten als Füllstoff glasiger Cordierit und kristalliner

Cordierit anstelle des erfindungsgemäßen Füllstoffes wie gemäß Beispiel 1_o Die chemische Bruttoformel ist für glasigen Cordierit, kristallinen Cordierit und erfindungsgemäßen Füllstoff die gleiche; ihr

Hauptbestandteil ist Cordierit (2MgO·2Al₂Oy5SiO₂), nachgewiesen durch das Röntgenbeugungsdiagramm. Glasiger Cosfterit und kristalliner Cordierit enthalten aber merkliche Mengen an öC-Quarz und Spinel (MgAl₂Or), während der erfindungsgemäße Füllstoff frei ist von derartigen Begleitstoffen oder Verunreinigungen ο Kristalliner Cordierit ist weniger amorph als glasiger Cordierit, während der erfindungsgemäße Füllstoff im wesentlichen reiner CoB&erit ist mit seinem charakteristischen Röntgenbeugungsdiagramm.

Beispiel 9

Es wurde wie im Beispiel 1 gearbeitet mit folgender Rezeptur:

Komponente Gew.-% Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-

Novolak (Epoxyharz ) 18,25

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 7,60

erfindungsgemäßer Füllstoff 36,50

kristalline Kieselsäure (SiO₂) 36,50

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,25

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Z-6040" (Kupplungsmittel) 0,40»

/26

J I JDOZb

1A-54 770 -

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

⁰^ 22,7 χ 10~⁶/Κ

Oi₂ 82,6 χ 1θ""⁶/Κ

5 T_g 165 ⁰C

Tt 1,42 χ 10~² J/cm°s'K.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Anwendung von kristalliner Kieselsäure (SiOp) als einziger Füll-

10 stoff in Beispiel 2 zu einem OC₁-Wert führte, der

mit 30,1 χ 10~ /K unannehmbar hoch lag, während die Verwendung einer Kombination aus Füllstoffen, nämlich kristalliner Kieselsäure und erfindungsgemäßem Füllstoff zu einer Verringerung des °Cj -Wertes auf

15 ein erwünschtes Maß von 22,7 χ 10 /K führte.

Dies erläutert die Brauchbarkeit und Vielseitigkeit des erfindungsgemäßen Füllstoffes, der als einziger Füllstoff (100 % der gesamten Füllstoffe) in einer Epoxyharz-Formmasse eingesetzt verden kann oder der mit anderen gebräuchlichen Füllstoffen vermischt werden kann in einer Konzentration bis herab zu etwa 25 Gew.-% der gesamten Füllstoffmenge, um die zweifachen Attribute des niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb der Glasübergangstemperatur (¹X₁) und der hohen Wärmeleitfähigkeit zu erzielen»

Beispiel 10 30

Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt mit folgender Rezeptur:

/27

A9-

1A-54 770

Komponente Gew.-% Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-

Novolak (Epoxyharz) 15,85

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 6,80

erfindungsgemäßer Füllstoff 38,20

gebrannte Tonerde 38,20

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,25

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Z-6040" (Kupplungsmittel) 0,40

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

⁰^₁ 17,3 x 10"⁶/K
0C₂ 75,0 χ 10~⁶/K

T 169 °C
% 1,67 x 10"² J/cm»s*Kc

Dies zeigt, daß der erfindungsgemäße Füllstoff auch mit gebrannter Tonerde kombiniert werden kann, um
die angestrebten ÖL- und Ά—Werte zu erzielen.

Beispiel 11

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde mit folgender
Rezeptur wiederholt;

Komponente Gew.,-% Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-

Novolak (Epoxyharz) 19,65

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 8,20

erfindungsgemäßer Füllstoff 35,50

Quarzglas 35,50

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,25

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Z-6040" (Kupplungsmittel) 0,40

1A-54 770

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

^₁ 21 χ 10~⁶/K

°c-₂ 78,9 x 10~⁶/K

5 T_g 163 °C

7L 0,92 χ 10~² J/cm*s«Ko

Wenn Quarzglas als einziger Füllstoff verwendet wurde, wie in Beispiel 8, lag der^t-Wert mit 0,71 x 10" J/cm°s'K unannehmbar tief. Im vorliegenden Fall war erfindungsgemäßer Hillstoff mit Quarzglas im Verhältnis 1 : 1 kombiniert worden und der TL-Wert dadurch erheblich bis zu dem annehmbaren Grenzwert von 0,92 χ 10~ J/cm.s»K

15 erhöht worden.

Beispie 1 12

Beispiel 1 wurde wiederholt mit folgender Rezeptur: 20

Komponente Gew.-ffi

Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-

Novolak (Epoxyharz) 17,55

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 7,30

erfindungsgemäßer Füllstoff 37,00

Wollastonit 37,00

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,25

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Silan "Z-6O4O" (Kupplungsmittel) 0,40

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

1A-54 770

17,4 χ 10"⁶/Κ

69,6 χ 10~⁶/Κ T 172 ⁰C Λ/ 1,05 χ 10~² J/cm.s.K.

Dieses Beispiel zeigt im Vergleich mit Beispiel 6 die Verringerung des <**-Wertes aufgrund der Verwendung eines 1 : 1 Gemisches aus erfindungsgemäßem Füllstoff und Wollastonit. 10

Beispiele 13 bis

Diese Beispiele zeigen, daß andere Epoxyharze als der Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-Novolak und andere Härter als Phenolformaldehyd-Novolak für die erfindungsgemäß vorgesehenen Epoxyharz-Formmassen verwendet werden können, zusammen mit dem erfindungsgemäßen Füllstoff, um einen angestrebten oC|-Wert und 7^-Wert zu erzielen. Die Zusammensetzung der Formmassen und die mit ihnen in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefaßt:

TABELLE 2:

/30

Tabelle Beispiele ·>

Komponenten: Gew«-# 13 14 15

Polyglycidyläther von o-Kresol-	16,70	9,55	17,25
formaldehyd-Novolak		9,60
Polyglycidyläther von o-Kresol-	9,20	6,70	7,20
formaldehyd-Novolak
Diglycidyläther von Bisphenol A
Kresolformaldehyd-Novolak	73,00	73,00
Bromierter Diglycidyläther von			1,40
Bisphenol A	0,20	0,25	72,00
erfindungsgemäßer Füllstoff	0,30	0,30	1,00
Antimonoxid	0,20	0,20	0,25
2-Heptyldecylimidazol	0,40	0,40	0,30
Carnaubawachs	19,7	17,0	0,20
Ruß	68,7	75,8	0,40
Z-6040 (Silan)	183	149	16,8
Oi₁ 10"⁶/K	1,30	1,30	72,8
Oi₂ 10"⁶/K			169
^Tg °^C		i,26
7^ 10~² J/cm»s-K

1A-54	770	i	e	1	e	1	-	6	*-33-* *yc -*
Bei	s ρ					bis 21

Die Beispiele 16 bis 21 zeigen, daß es möglich ist, Anhydride oder Amine als Härter für Epoxyharze oder Gemische von Epoxyharzen zusammen mit dem erfindungsgemäßen Füllstoff zu verwenden, um die angestrebten ⁰^- und 7^-Werte zu erzielen, selbst wenn die Zusätze andere sind als wie in Beispiel 1 angegeben.

Die Verwendung der gleichen Anhydridhärter mit dem gleichen Epoxyharz in Kombination mit anderen Füllstoffen als dem erfindungsgemäßen Füllstoff, d. ho in Kombination mit kristalliner Kieselsäure oder Quarzglas führt hingegen zu unannehmbar hohen ⁰^-Werten und unannehmbar niederen 7L~Werten.

Die Zusammensetzung der Formmassen gemäß den Beispielen 16 bis 21 und die mit ihnen in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengefaßt.

TABELLE 3:

/32

Tabelle

	16	17	Beispiele	19	20	21	I Ul
	9,23	9,23	18	19,00	19,00	21,80	770
Komponenten: Gew.-^	12,96	12,96	10,80	3,30	3,30	3,80
Polyglycidyläther von o-Kresol- f ortoaldehyd-Novolak	5,76	5,76	15,10
Diglyoidylather von Bisphenol A			6,00	4,90	4,90	5,60
Benzophenontetra carbonsäure- dianhydrid	69,50			69,00
Methylendianilin		69,50			69,00
erfindungsgemäßer Füllstoff						65,20
kristallines SiO₂ ( ⁰^-Quarz)	1,90	1,90	65,20				I
Quarzglas	0,19	0,19	2,00	0,30	0,30	0,30	\?⁽
Zinkstearat	■ 0,28	0,28	0,20				'CsJ
Ruß	0,38	0,38	0,30
Z-6040 (Silan)			0,40	1,50	1,50	1,50
Stearylalkohol				2,00	2,00	2,00
Ohlorendic Anhydrid	21,5	34,7		21,1	30,6	24,5
Caloiumstearat	85,9	82,8	27,4	76,9	78,2	73,5
Ck₁ 10"^b/K	177	153	86,6	179	176	Ϊ73
d₂ 10 "⁶A	1,17	1,34	166	1,05	1,17	0,6;
Tg ⁰C			0,71
'Tb 10" j/cm»s^eK

O O Ü K

1A-54 770

Die Beispiele 16 und 19 zeigen, daß der erfindungsgemäße Füllstoff mit einer Kombination aus Epoxyharzen, Anhydridhärtern bzw.Aminhärtern verwendet werden
kann, um niedrige ⁰S,-Werte und hohe 7^-Werte zu erzielen. Beispiel 17 ist hinsichtlich der Zusammensetzung der Formmasse identisch mit Beispiel 16 mit der Abwandlung, daß als Füllstoff kristalline Kieselsäure anstelle von erfindungsgemäßem Füllstoff verwendet wurde, mit dem Ergebnis, daß der <X«-Wert unannehmbar hoch lag.

Beispiel 18 gleicht hinsichtlich der Zusammensetzung Beispiel 16 mit der Abwandlung, daß als
Füllstoff Quarzglas anstelle von erfindungsgemäßem
Füllstoff verwendet wurde. Auch hier war der oC-Wert zu hoch, als daß die Epoxyharzmasse für einen Halbleiter oder anderes Elektronik-Bauteil hätte
verwendet werden können.

Die Beispiele 20 und 21 gleichen hinsichtlich der
Zusammensetzung der Formmasse Beispiel 19 mit der
Abwandlung, daß die Füllstoffe in den Beispielen 20 und 21 kristalline Kieselsäure bzw. Quarzglas waren. Die oC^-Werte der Beispiele 20 und 21 liegen zu hoch und der TV-Wert des Beispiels 21 liegt zu niedrig.

7249

Claims

Patentansprüche

Epoxyharz-Formmasse für die Einkapselung von Mikroelektronik-Bauteil en j, bestehend aus Epoxyharz, Härter und etwa 40 bis 80 GeWo-% Füllstoffs bezogen auf die gesamte Formmasse, dadurch g e k e η η zeichnet^ daß der Füllstoff zu 25 bis 100 % aus einem anisotropen^ polykristallinen^ gesinterten, keramischen Produkt besteht_s das Cordierit als Hauptphase enthält und im wesentlichen der Oxidanalyse 11,5 bis 16,5 % R0_s 33 bis 41 % Al₂O₃ und 46,6 bis 53 % SiO₂ entspricht, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in mindestens einer Richtung von weniger als 11_s0 χ 10 /K im Bereich von 25 bis 1 000 ⁰C aufweist _g wobei RO ausgewählt ist aus der Gruppe NiO, CoO„ FeO₉ MnO und TiO₂J mit der Maßgabe, daß NiO weniger als 25 Gew_o-% des ROj, CoO und TiO₂ jeweils weniger als 15 Gew_o-% des RO, FeO weniger als 40 GeWo-70 des RO₅ MnO weniger als 98 Gew_o-% des RO ausmacht und der Restanteil RO im wesentlichen MgO ist und wobei das anisotrope, polykristalline, gesintertes, keramische Produkt abriebfest und frei von ionischen Begleitstoffen ist und der Epoxyharz-Formmasse einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb der Glasübergangstemperatur von weniger

/2

1A-54 770 -Z-

als 23 x 10"" /K und eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1,05 x 10 J/cm«s»K verleiht.

2„ Formmasse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η n-5 zeichnet, daß RO praktisch ausschließlich MgO ist.

3. Formmasse nach Anspruch 1 oder 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff zu

100 % aus dem anisotropen,polykristallinen, gesinterten, keramischen Produkt besteht«

4. Verfahren zur Herstellung der Epoxyharz-Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das

Epoxyharz, einen Härter dafür und 40 bis 80 GeWo-% Füllstoff, der zu 25 bis 100 Gew.-56 aus einem anisotropen, polykristallinen, gesinterten, keramischen Produkt besteht, zusammenmischt und das Gemisch

in der Wärme preßt.

5. Verwendung der Epoxyharz-Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Einkapseln von Mikroelektronik-Bauteilen.

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