DE3135526C2

DE3135526C2 - Epoxyharz-Formmasse

Info

Publication number: DE3135526C2
Application number: DE19813135526
Authority: DE
Inventors: James J. Woodstock Ill. Miyashiro; Makoto Crystal Lake Ill. Shinohara
Original assignee: Morton Thiokol Inc Eine Gesellschaft NDGesDStaates Del Chicago Ill; Morton Thiokol Inc
Current assignee: Plaskon Electronic Materials Ltd Hamilton Bm
Priority date: 1980-09-10
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1983-11-03
Also published as: JPS6056749B2; GB2083478B; NL8102948A; JPS5749647A; GB2083478A; CH646723A5; DE3135526A1

Abstract

Verbesserte Expoxyharz-Formmasse zum Einkapseln von Mikroelektronik-Bauteilen, die nach der Umwandlung in einen wärmegehärteten, d.h. unschmelzbaren Zustand durch Anwendung von Hitze und Wärme einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die zwei Eigenschaften, geringer Wärmeausdehnungskoeffizient und hohe Wärmeleitfähigkeit, werden der Formmasse durch Einarbeiten eines spezifischen anisotropen, polykristallinen, gesinterten, keramischen Produktes verliehen, das relativ abriebfest und frei von ionischen Verunreinigungen bzw. Begleitstoffen ist und das als primäre Phase Cordierit enthält, bestehend im wesentlichen aus 11,5 bis 16,5% RO, 33 bis 41% Al ↓2O ↓3 und 46,6 bis 53% SiO ↓2, wobei RO ausgewählt ist aus der Gruppe NiO, CoO, FeO, MnO und TiO ↓2, mit der Maßgabe, daß NiO weniger als 25 Gew.-% des RO, CoO und TiO ↓2 jeweils weniger als 15 Gew.-% des RO, FeO weniger als 40 Gew.-% des RO, MnO weniger als 98 Gew.-% des RO ausmacht und der Restanteil RO im wesentlichen MgO ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Epoxyharz Formmassen, «lic sich zum Einkapseln von elektrischen und elektronischen Bauteilen, insbesondere von Mikroelvk tronik Bauteilen, wie I lalbleiiern.eignen.

Für die Einkapselung von elektrischen und elektronischen Bauteilen sind bereits zahlreiche Harze verwendet worden einschließlich Epoxyharze. Siliconharze und Phenolharze So ist es bekannt. Epoxyharz-Formmassen, die ,ils wesentliche Bestandteile ein Epoxyharz, einen Härter dafür und an Hunnischen Füllstoff enthalten, mit zahlreichen Zusätzen wie Katalysatoren. Entl'ormtmgsminein. Pigmenten. Flammverzögcrungsmitleln und Kupplungsmittel!) zn verwenden.

Folgende Eigenschaften weiden von Harzen verlangt, die zum Einkapseln von Mikroelektronik-Bauteilen oder Bauelementen Verwendung finden Sollen:

;i) gute Verträglichkeit mit dem Bauteil, ohne dall die Leistung des Halbleiterbauteils durch die verwendete Kunststoff-Einkapselung chemisch oder physikalisch beeinträchtigt wird;

b) gutes Abdichten der Anschlüsse, damit das Eindringen von Feuchtigkeit und ionischen Begleitstoffen oder Verunreinigungen über die Anschlüsse verhindert wird;

c) geringes Eindringen von Feuchtigkeit durch die Einkapselung:

ίο d) wenig ionische Verunreinigungen oder Begleitstoffewie LKNa ⁺ ,K⁺ und Cl-;

e) hohe Glasübergangstemperatur;

f) niederer Wärmeausdehnungskoeffizient:

g) hohe Wärmeleitfähigkeit;

h) Langzeit-Dimensionsbeständigkeit.

Die unter a)i, b), c). d), e) und h) nu.geführten Erfordernisse wurden in hohem Ma3c durch Epoxyharze, vernetzt oder gehärtet mit Anhydriden, mit Pheno'.formaldehydkondensatcn. Kresolformaldehydkondensaten. Polyaminen oder Kombinationen daraus, mit oder ohne Katalysatoren und Kupplungsmittel erfüllt. Die kritischen Faktoren des niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der hohen Wärmcleiifähigkeil 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.

jo Die Bedeutung eines niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einer Epoxyharz-Formmasse kann nicht stark genug betont werden. Der sehr große ForischriM in der Mikroelektronik-Industrie hat dazu geführt, dall Halbleitcrchips von zunehmender Größe. Funkiioiiali-

Ά tat. Komplexität und Strom- bzw. Packungsdichte hergestellt werden können. Derart große fl.ilbleiter chips sind starker .in füll ig für bzw. verletzbar durch thermisch induzierte Beanspruchung oiler Spannung .ils die kleinen einfacheren Chips, mit dem Ergebnis, daß die Verwendung einer Einkapsel-Massc. die nicht einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, zu einem vorzeitigen Versagen durch Reißen der Chips. Brechen der Drähte oder Anschlüsse. Reißen der Passivierungsschicht und parametrische Verschiebung

•r, führt Derartige Defekte sind alle auf eine starke, thermisch induzierte innere Beanspruchung zurückzuführen, das Ergebnis eines hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten anstelle eines geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Plpoxyharz-Form

">o masse.

Gleich wichtig wie der geringe Wärmeausdehnungskoeffizient ist für die Epoxyharz! ormmassen zum Einkapseln von Halblcilerbaulcilen auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit. I lalblcilerbauleile oder mstnimen-

■>5 Ie mit hoher Strom oder Packungsdichte erzeugen mehl Warme je Flächeneinheit als Vorrichtungen mn geringer Strom- bzw. Packungsdichte und benötigen eine schnelle Abführung der Wärme durch das einkapselnde Material, damit ein Betrieb bei nicht

m> erhöhter Temperatur gearbeitet werden kann tiiui lange Lebensdauer gesichert ist. Es ist allgemein in der Elektronik-Industrie anerkannt, daß eine Zunahme der Grenzschicht-Temperatur um IO"C die zu erwartende Lebensdauer einer Halbleitervorrichtung um die I lälfie

ei verkürzt. Infolgedessen ist eine hohe Wärmeleitfähig keil. d. h. die schnelle Abführung von Wärme notwendig für das wirksame Arbeiten und die lange Lebensdauer einer mikroelekIronischen Vorrichtung.

Die für Epoxyharz-Formmassen gebräuchlichen anorganischen Füllstoffe schließen Quarzglas, oc-Quarz, Tonerde, Glasfaser, Calciumsilicat, zahlreiche Erden und Tone sowie zahlreiche Kombinationen daraus ein. Diese Füllstoffe, deren Anteil etwa 40 bis etwa 80 Gew.-°/o 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 zusa'-.iien mit einem Füllstoff mit hoher Leitfähigkeit eingesetzt werden, damit diese beiden Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden bzw. vorhanden sind.

Ein anderer allgemein verwendeter Füllstoff ist «-Quarz, der zwar eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, jedoch auch einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, so daß er in Kombination mit einem Füllstoff mit niederem Wärmeausdehnungskoeffizienten eingesetzt weiiien 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 Wärmeausdehnungskc.ffizienten von weniger als 23x10 ^b.'K unterhalb der Glasüberp'ngstemperatur und eine hohe Wärmeleitfähigkeit von über 0,0105 J/ cm -s-K aufweisen. Die Verfahren ζικ Bestimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten unä der Wärmeleitfähigkeit sind weiter unten beschrieben.

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

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten Epoxyharz-Formmasse, die einen Füllstoff enthält, der der Formmasse die zweifache Eigenschaft des niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der hohen Wärmeleitfähigkeit verleiht und der verhältnismäßig abriebfest und frei von ionischen Begleitstoffen ist.

Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Epoxyharz-Formmasse. ü\c bei Anwendung von Hitze und Druck wärmegehärtet werden kann und zum Einkapseln von Mikroelektronik-Bauteilen geeignet ist und die ein Epoxyharz, einen Härter dafür und etwa 40 bis 80 Gew.-% Füllstoff enthält, die dadurch gekennzeichnet ist, daß 25 bis 100 Gew.-°/o des Füllstoffes aus einem spezifischen anisotropen polykristallinen gesinterten keramischen Produkt bestehen, das Cordierit als primäre Phase enthält und sich aus 11.5 bis 1 b,5% RO, 33 bis 41% AI₂Oj und 46,6 bis 53% SiO₂ zusammensetzt und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in mindestens einer Richtung von weniger als llxlO-'/K im Bereich von 25 bis 1000°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.-% des RO ausmacht, ΤΊΟ2, wenn ausgewählt, weniger als 15 Gew.-% des RO ausmacht und der Restanteil an RO im wesentlichen MgO ist; dieses anisotrope polykristalline gesinterte keramische Produkt ist abriebfest und frei von ionischen Begleitstoffen und verleiht der Epoxyharz-Formvnasse einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten untei¹-halb der Glasübergangstemperatur von weniger als 23xlO-⁶/K sowie eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0,0105 J/cm · s · K.

Das erfindungsgemäß brauchbare anisotrope, polykristailine und gesinterte keramische Produkt wird vollständig in der US-PS 38 85 977 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% AI₂O₅ und 9 bis 20% MgO eine sehr geringe Expansion oder Ausdehnung parallel zu den orientierten c-Achsen der Kristalle bewirkt bzw. hervorruft. Das erhaltene monolithische, gebrannte keramische Produkt in Bienenwabenform ist besonders geeignet für die Verwendung als Katalysatorträgermatrix für Emissionskontrolle bzw. -steuerung.

Die Erfindung bezieht s'tu-h auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Epoxyharz-Formmasse, die bei Anwendung von Wärme und Druck wärmegehärtet werden kann, die zum Einkapseln von Mikroelektronik-Bauteilen geeignet ist und einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb der Glasteinperatur von weniger als 23χ 10~⁶/Κ sowie eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 0.0105 J/cm · s · K aufweist; bei

J5 diesem Verfahren werden ein Epoxyharz, ein Härter dafür und etwa 40 bis 80 Gew.-% Füllstoff, bezogen auf die gesamte Formmasse, zusammengemischt: 25 bis etwa 100 Gew.-% des Füllstoffes besteht aus einem anisotropen polykristallinen gesinterten k'.-ramischen Produkt mit Cordierit als primärer Phase, das im wesentlichen folgender Analyse entspricht: 11.5 bis ."6,5% RO. 33 bis 41 % AI₂O₃ und 46.6 bis 53% SiO₂. und dessen Wärmeausdehnungskoeffizient in mindestens einer Richtung im Bereich von 25 bis 1000⁰C weniger als Il χ 10 VK beträgt: RO ist im wesentlichen ein Glied aus der Gruppe, bestehend aus NiO, CoO. FeO, MnO und TiO₂, wobei NiO, wenn gewählt, weniger als 25 Gew.-% des RO. CoO. wenn gewählt, weniger als 15 Gew.-% des RO, FeO, wenn gewählt, weniger als 40 Gew.-% des RO, MnO, wenn gewählt, weniger als 98 Gew.-% des RO und TiO₂. wenn gewählt, weniger als 15 Gew.-% des RO ausmacht und der restliche Anteil RO im wesentlichen MgO ist, das anisotrope polykristalline gesinterte keramische Produkt ist außerdem abriebfest und frei von ionischen Begleitstoffen; und das Gemisch wird kurzfristig (momentaner) Hitze und Druck unterworfen, um es zu pressen und zu verdichten.

Gemäß einer bevorzugten Ausfühnngsform ist die RO-Komponente des Produktes MgO und das polykristalline 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 Wärmeleitfähigkeit aufweisen bzw. zur Verfügung stellen, möglich sind.

Die Epoxyharz-Komponente der erfindungsgemäßen Formmassen enthält mehr als eine Epoxidgruppe und kann eine der für derartige Formmassen gebräuchlichen

Komponenten sein wie Diglycidyläther von Bisphenol A, Glycidyläther von Phenolformaldehydharzen, aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und heterocyclische Epoxyharze. Diese Epoxyharze werden unter zahlreichen Handelsbezeichnungen vertrieben. Handelsübliche epoxidierte Novolak-Harze sind ebenfalls für die Erfindung brauchbar.

Auch die in der US-PS 40 42 550 beschriebenen Epoxyharze sind für die erfindungsgemäßen Zwecke brauchbar.

Häter, auch als Vernetzungsmittel bekannt, die erfindungsgemäß Verwendung finden können, sind alle überlicherweise für d;e Vernetzung von Epoxyharzen zu einer harten und nicht schmelzbaren Masse verwendeten Verbindungen. Diese Härter sind ebenfalls allgemein bekannt und es ist nicht kritisch, weiche spezielle Verbindung oder Kombination von Verbindungen hier verwendet wird.

Einige Härter oder Vernetzungsmittel, die zur Anwendung kommen können, sind folgende:

Anhydride

Beliebige cyclische Anhydride von Dicarbonsäuren oder anderen Polycarbonsäuren sind für die Vernetzung von Epoxyharzen bei Vernetzungstemperaturen brauchbar. Hierzu gehöhren folgende Verbindungen (keine erschöpfende Aufzählung):

Phthalsäureanhydrid,

Tetrachlorphthalsäureanhydrid.

Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BTDA), Pyromellithsäuredianhydrid (PM DA),

das Dianhydrid der

1,2,3,4-Cyclopentantetracarbonsäure (CPDA).

Trimellithsäureanhydrid,

T rimellithsäuredoppelanhydrid,

Hexachlorendomethylentetrahydrophthalsäurean-

hydrid
(Chlorendicanhydrid) und

Hex'hydrophthalsäureanhydrid.
Andere als Vernetzungsmittel brauchbare Anhydride sind die handelsüblichen Reaktionsprodukte aus Trimellithsäureanhydrid und Äthylenglykoldiacetat aus Triacelin und Trimellithsäureanhydrid.

Novolake

Krescl- 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 Polyamide sind einsetzbar, beispielsweise Diamine einschließlich aromatischer Amine, wie fviethylendianilin. m-Phenylendiamin und m-Toluylendiamiri.

Allgemein werden IO bis etwa 200 Gew.-%. vorzugsweise etwa 20 bis 100 Gew.-% 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. Flammschutzrpiüel oder Flammverzögerungsmittel und Kupplungsmittel allgemein zu dem Gemisch ans Epoxyharz. Härter Ui d Füllstoff zugegeben werden.

Ein Katalysator beschleunigt die Aushart- oder Vernetzungsgeschwindigkeit des Epoxyharzes. Obwohl für die Aushärtung des Epoxyharzes per se nicht wesenJich 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, Dimethylaminoäthylphenol, Metallhalogenide wie Bortrifluorid, Zinkchlorid, Zinn-IV-chlorid u. a. m; Acetylacetonate und zahlreiche Imidazole Die Menge des Katalysators

ίο kann 0,05 bis etwa 10 Gew.-°/o, 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, Polyäthylenwachse und fluorierte Verbindungen werden hierfür verwendet Bestimmte Metall-Fettsänreverbindungen wie Zink-, Magnesium- und Calciumstearate zusätzlich zu Giyceryl-Fettsäureverbindunfen werden ebenfalls verwendet. Andere GleitmiUci können eingesetzt werden, wenn es erforderlich scneint, obwohl für zahlreiche Formmassenrezepte es nicht notwendig ist, ein Formtrennmittel in die Epoxyharz-Ma-se 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 Flariimverzögerungsmittel 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 allgemein im Handel erhältliche Silane der allgemeinen Formel

(CH₃O)₃Si(CH₂)JOCH₂CH

CH₂

sowie Methyltrimethoxysilan. Andere handelsübliche Silane sind:

Methyltriäthoxysilan,
Methyltrimethoxysilan,
Vinyl-tris-(2-methoxyäthoxy)silan.

/J-[3,4-Epoxycyclohexyl]-äthyl-trimethoxysilan.

y-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan,

y-Aminopropyltriäthoxysilan.

Ebenfalls brauchbar sind Diphenyldimethoxysilan und Phenyltrimethoxysilan.

Wenn diese Mittel eingesetzt werden, beträgt 'hre Menge allgem-in etwa 0,05 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Epoxyharz-Formmasse.

Der gleiche Effekt des niederen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb der Glasübe"gangstemperatur («ι) und der hohen Wärmeleitfähigkeit (λ) kann durch Einarbeiten des erfindungsgemäß vorgesehenen spezifischen anisotrop.^ polykristallinen gesinterien keramisehen Produktes in Formmassen auf der Basis von Siliconen, Phenolharzen und Silicon-Epoxyhydriden, Polyimiden und Polyphenylensulfiden u. a. m. erreicht werden.

Die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmcausdchuung werden folgendermaßen bestimmt:

Λ) Wärmeleitfähigkeit

Die Wiii iiiolc-it riilitykuil ist cm M;ilJ für die I ähigkeil eines Materials. Wärme /u leiten. Verwendet wurde der C olora-Würmcleilinesscr beruhend ;iuf einer Methode, die von Dr. |. Schmaler in der DIM'S Il 45 825 zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen beschrieben wird.

Hei diesem Verführen wird '-ine zylindrische Probe des Kunststoffes /wischen zwei Siedeküiinnern angeordnet, die zwei unterschiedliche reine Flüssigkeiten einhüllen, deren Siedepunkte um IO bis 20'C auseinandcrliegen. Die Flüssigkeit in der unteren Kummer wird /um Sieden erhitzt und die Wärme wird durch das Kunsisioffmaterial geleilel. um die Flüssigkeit in der oberen Kammer /um Sieden zu bringen, (iemcssen wird die /eiispanne. die eine gegebene Wärmemenge benötigt, um durch die Probe /u strömen und /ti bewirken, dall I ml Flüssigkeit aus der oberen Siedeküiumer (kalte Seite) verdampft und in einer Bürette kondensiert. Die /tun Verdampfen und Kondensieren von I ml Flüssigkeit mil Hilfe von durch die Probe hindurchgehende Wanne bcnöliglc /.eil oder /eiispanne wird mit einem bekannten Standard verglichen.

Ausgeführt wird der Wärmeleilfähigkeilsiesi mil einer 17.8 mm χ J.I75 mm großen Scheibe der /u prüfenden Kunslstoffprobe. Diese Scheibe wird in den Wärmeleitmesser gegeben und wie oben beschrieben getestet.

Die Wärmeleitfähigkeit bzw. Wärmcleii/ahl λ ties Kunststoffes in |/cm · s ■ K wird wie folgl berechnet:

T ν

»8>

wobei

Γ, - T₁₁

Verdampftingswärme für 1 ml I liissigkeil

Zeil in Sekunden zum Destillieren von

I ml

Temperaturdiffcren/. in Kelvin, die durch

die Siedepunkte der beiden Flüssigkeiten

gegeben ist

Höhe der Probe in cm

Querschnitt der Probe in cm-'.

Für die Einkapselung von elektronischen Bauteilen wird ein Ä-Wert von uu -r 104.65x10 ^J (1.05x10 ^:) j/cm -s-K angestrebt.

B) Wärmeausdehnung

Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient ist ein Maß für die reversible wärmeinduzierte Expansion eines beliebigen Materials. Zur Bestimmung der Expansionseigenschaften eine«· geformten Epoxy- oder Kunststoffmasse wird ein thermomechanisches Meßgerät verwendet.

Kunststoffe erreichen bei einer bestimmten Temperatur einen glänzenden Zustand, in welchem die Polymerkette beginnt nachzugeben. Diese Temperatur wird als Giasübergangsiernperatur ,T^r)des Kunststoffes bezeichnet Der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient unter T_f wird mit x\ bezeichnet und der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient oberhalb T_e mit *2-

Zur Bestimmung von λ,, λ.· und I _f eines Kunststoffes wird ein zylindrischer Prüfkörper 5.08 mm χ 5.08 nun. hergestellt durch l'reUspriiz.en unter Anwendung einer Temperatur von 177¹C \\\v\ eines Druckes von b84.b diiN/cm-' verwende!. Dieser Prüfkörper wird bei einer für jedes Material vorgegebenen Temperaliir und /eiispanne nachgchäricl. Der nachgchiiricie Prüfkörper wird dann in die (Jiiarzrohrkainmer lies ihennonie chanischen Meßgerätes gegeben, Fine Quar/sondc /ur Anzeige der räumlichen Veränderung wird am Kopf der Probe angeordnet. Die Kammer wird dann mit einer vorgegebenen Tempera Iu raust icgsgcschwindigkeil (üblicherweise 5 K je Minute) aufgeheizt. Die Ausdehnung des Kunslsloffs wird mil einem Meßwerlwandlcr aufgenommen und diese Information an einen \> Schreiber weilergegehen. Das dabei erhaltene Thermograinin zeigl die mit der Temperaliiränileriing erfolgie räumliche Veränderung (Verschiebung gegen Temperatür).

Um /".· zu beslimnieu. werden die besten Tangenslinien für den linieren Teil der Verschiebiings/Teiiipeia liirkiirvc und ilen oberen Hereich gezeichnet. Die Temperaliir am Schni'.lpunkl dieser beiden Tangenslinien ist dieCilasübcrgangslemperalui·.

Λι und λ.· können wie folgt berechnet werden:

in wobei

der miniere lineare Wärmeausdehnungskoeffizient

die Verschiebung in cm
Empfindlichkeit der V-Achse
ursprüngliche Länge der Probe in cm
Temperaturbereich zur Bestimmung di*r Wiirmcausdehnung
F.ichfaklor.

Sowohl die Λι- wie auch die Λ2-Werte wurden in diesem und in allen folgenden Beispielen auf diese Weise bestimmt. Der Λι-Wcri. der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient unterhalb der Glasübcrgangsiem-

i> peratur 7^.. ist der bedeutsame Wärmeausdehnungskoeffizient zur Bewertung der Leistung bzw. Eignung einer Epoxyharz-Formmasse zum Einkapseln von elektronischen Bauteilen. Ein Λ,ι-Wert von weniger als 23 χ 10 VK wird in hohem Maße zum Einkapseln von

ίο elektronischen Bauteilen angestrebt.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel I

3) Die folgende Epoxyharz-Masse würde durch Trokkenvermischen der pulverförmigen Komponenten in den angegebenen Mengenanteilen bei Raumtemperatur bis zur homogenen Beschaffenheit des Gemisches hergestellt. Zum Zwecke der leichteren Handhabung

μ wurden geringe Mengen Katalysator. Trennmittel. Pigment und Silan zugegeben. Das erhaltene Gemisch wurde dann auf einem heißen Differential-Zweiwalzenstuhl verdichtet, auf Raumtemperatur abgekühlt und zu einer grobkörnigen Epoxyharz-Formmasse vermählen, die zum Zwecke der Einkapselung durch Anwendung von Wärme und Druck in einen Wiirmegehärteten Zustand überführt werden kann. Ais spezifischer anisotroper polykristalliner gesinterter keramischer

Füllstoff nach der [Mindung wurde das wahrend b¹/.' Stunden bei 1400'¹C gebrannte bienenwabcnformige Produkt aus Beispiel J der US-PS 38 85 977 verwendet, das die Zusammensetzung 49.3 Gew.-"/o SiO>, 35.2 Gew.-% Al)O) und 15.5 Gew.-% MgO aufwies.

Epoxy-Formmasse

Fortsetzung

IO

Komponenten

Gew.-%

Polyglycidylether von o-Kresolformaldehyd-Novolak (Epoxyharz)

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter)

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator)
Carnaubawachs (Trennmittel)
Ruß (Pigment)
Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel)

2,6

73 , 27
2,6 1,18

= 55%

Komponenten

Gew.-%

Polyglycidylether von o-Kresolformaldehyd-Novolak (Epoxyharz)

14,10

Komponenten

Der Füllstoffgehalt in diesem Beispiel und in den folgenden Vergleichsversuchen wurde konstant bei 55 V»)l.-°/o gehalten, weil den Messungen des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Wärmeleitfähigkeit Vol.-"/» und nicht Gew.-% zugrunde gelegt werden. Beispielsweise betrug die Dichte des erfincliingsgemälien Rillstoffs 2.fa g/ml. Die Dichte des Rcstanteils der Harzmasse (27%) betrug etwa 1,18 g/ml. Infolgedessen machte das Volumen des Füllstoffs
73

Diese lormmassc wurde bezüglich ihrer Wärmeleitfähigkeit und ihres linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten mit Hilfe der oben angegebenen Methoden getestet.

Die Wärmeleitfähigkeit (A) betrug 0.0126 )/cm · s · K und für die Wärmeausdehnung \i. Λ; und 71· wurden folgende Werte bestimmt:

λ ι 18.3 x 10 VK
\. 74.4 χ 10 VK
T,- 164 C.

Vcrgleichsversuch 1

Beispiel I wurde wiederholt mit der Abwandlung, daß anstelle des erfindungsgemäßen Füllstoffes kristalline Kieselsäure eingesetzt wurde. Erzielt wurden folgende Ergebnisse für«i.a>. T.und A:

λ, 30.IxIO-VK

λ₂ 82.8x10 VK

Γ,- 159° C

/.' 141.78XiO-⁴ J/cm ■ s ■ K

Vcrgleichsversuch 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit folgender Rezeptur wiederholt:

Gew

18.25

7,60

73,00 ι -. 0.25
0.30
Ö.2Ö
0,40 -¹"

Phenolformaldchyd-Novolak (Härter) 7.60

Tafelförmige Tonerde (AI₂Oj) 79,00

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,20

Carnaubawachs (Trennmittel) 0.3"

RuB (Pigment) 0.20

Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel) 0,4c

Erzielt wurden folgende Ergebnisse:

a, 16,2XlOVK

O₂ 57.1 χ 10"VK

T_x i 78⁼C

λ 2,39XlO"² J/cm s· K

Vergleichsversuch 3

Beispiel I wurde wiederholt mit der folgenden Rezeptur:

Komponenten

Gew.-¹¹,

Polyglycidyläther von o-Kresolform- 17,95

aldehyd-Novolak (Epoxyharz)

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 7,40

Cordierit, glasig 73,50

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,25

Carnaubawachs (Trennmittel) 0.30

Ruß (Pigment) 0.20

Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel) 0,40

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

a, 23.0X 10"VK

a₂ 74,0 x 10"VK

T_f 155°C

λ 0,84 X 10"² J/cm sK

Vergleichsversuch 4

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

Komponenten

Gew.-%

Polyglycidyläther von o-Kresoirorm-^Dt) aldehyd-Novolak (Epoxyharz)

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter)

Cordierit, kristallin

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator)
^fe> Carnaubawachs (Trennmittel)

RuB (Pigment)

Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel)

[7,45

7,20 74,20 0,25 0,30 0,20 0,40

Il

Erhallen wurden folgende Ergebnisse;

u, 23,9XlOVK

U₂ 79,0 x 10 "/K

T₁. 158°C

λ 1,09X10 ² J/cm-s-K

Vergleichsversuch 5

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

Fortsetzung

Komponenten

Ciew.-%

Polyglycidyläther von o-Kresolform- 17,03

aldehyd-Novolak (Epoxyharz)

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 7,05

Wollastonit 74,80

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,22

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel) 0,40

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

a, 22,6XlOVK

U₂ 76,7 x 10"VK

7; 167°C

λ 1,05XlO"² J/cm-s-K

Vergleichsversuch 6
Beispiel 1 wurde wiederholt, mit folgender Rezeptur:

Komponenten	Ci c w.-"/.ι	Gew.-%
Carnaubawachs (Trennmittel)	0,30
Ruß (Pigment)	0,20
Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel)	0,40
Erhalten wurden folgende Ergebnisse:
a, 24,0XlOVK
U₂ 86,3X10 VK
7", 164°C
λ 1,26X10 ² J/cm-s-K
Vergleichsversuch 7
Beispiel I wurde wiederholt, mit folgender Rezeptur
Komponenten

Komponenten

Gew.-%

Polyglycidyläther von o-Kresolform- 11,95 aldehyd-Novolak (Epoxyharz)

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 4,95

Zirkon 82,00

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,20

■r>

Polyglycidyläther von o-Kresolform- 21,10

aldehyd-Novolak (Epoxyharz)

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 8,70

Quarzglas 69,00

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,30

Carnaubawachs (Trennmittel) 0,30

Ruß (Pigment) 0,20

Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel) 0,40

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

u, 22,6XlOVK

O₂ 77,6XlO-VK

T_% 159°C

λ 0,71XlO"² J/cm s K

Die Ergebnisse des Beispiels 1 und der Vergleichsversuche 1 bis 7 sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1 Beispiel Vergleichsversuche

1 12 3

Komponenten: Gew.-%	18,25	18,25
Polyglycidyläther von
o-Kresolformaldehyd-Novoiak	7,60	7,60
Formaldehyd-Novolak	73,00
erfindungsgem. Füllstoff		73,00
kristalline Kieselsäure
tafelförmiges Al₂O₃
Cordierit, glasig
Cordierit, kristallin
Wollastonu

14,10 17,95 17,45 17,03 11,95 21,10 5,80 7,40 7,20 7,05 4,95 8,70

73,50

74,20

74,80

Fortsct/uni!

Beispiel Vergleichsvcrsuchc

I I

Zirkon	1.15	1,15	1,10	1.15	1,15	1,12	»2,00	&:.<<)
Quarzglas	18.3	30.1	16.2	23.0	23.9	22.6		1,20
Zusätze*)	74.4	82.78	57.1	74,0	79.0	76.7	1,10	22,6
u, 10 ΊΚ	164	159	178	!55	158	167	24,0	77.6
a, IO"/K	1.26	1.42	2.39	0,84	1.09	1.05	86.3	159
T_t ⁰C						164	0.71
/ 10"² J/cm-s-K						1.26

*) Katalysator. Carnaubjwaehs. RuU und Silaii. Gesamtmenge.

Der Vergleich /cijM. daß die Formmassen des y Beispiels I und der Vergleichsversuche 2 und 5. in denen jeweils erfindungsgemaHer Füllstoff b/w. tafelförmige Tonerde bzw. Wollastonit verwendet wurden. v-WVrie unter 23 .· 10 '¹K und Wiirmelcitfähigkeitswerte λ über 1.03 χ 10 -'I cm ■ s ■ K aufwiesen. Die Formmassen der : Vergleichsversuche I. 3. 4. b und 7 hatten entweder einen \-Werl über 23x10 Vk oder /.-Werte unter 1.0) χ IO ^: )/cm sK und sind infolgedessen weniger brauchbar, wenn die üoppel-fiigenschafi niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und hohe Wärmelciifä- ;i higkeit benötigt b/w. angestrebt w ird.

Die Epow harz- Formmasse des Vergleichsversuchs 2 ist vor allem wegen des hohen Abriebs der tafelförmigen Tonerde von geringer praktischer Bedeutung: dieser hohe Abrieb verursacht einen unerwünscht ι schnellen Verschleiß sowohl der Herstellungseinrichtungen. wie auch der Formgebungsvorrichtungen. Die Formmasse des Vergleichsversuchs 5 einhält als Füllstoff Wollastonit. Dieser Füllstoff enthält üblicherweise in hohem Ausmaße ionische Verunreinigungen, ι wie Natriumionen und beeinträchtigt infolgedessen die Leistung der darin eingekapselten Halbleiterbautcile. In der Formmasse des Vergleichsversuchs b wurde Zirkon als Füllstoff verwendet, das e;ne hohe Dielektrizitätskonstante aufweist und häufig mit schweren radioakii- ; ven Elementen verunreinigt ist. so daß dieser Füllstoff eine unerwünschte Komponente für em Einkapselmaterial für Halbleiterbauteile darstellt. Nur eine Epowharz-Formmasse mit erfindungsgemäßem Füllstoff, wie in Beispiel ! gezeigt, ist von praktischer Bedeutung für die Einkapselung von Mikroelektronik-Bauteilen, da der erfindungsgemäße Füllstoff im wesentlichen frei ist von den Nachteilen. ti^;e tafelförmige oder plätiehenförmige Tonerde. Wollaslonit jnd Zirkon aufweisen.

Die Formmassen der Verglcichsversuchc 3 und 4 enthalten als Füllstoff glasigen Cordicril und kristallinen Cordierit anstelle des erfindungsgemäßen Füllstoffes wie gemäß Beispiel !. Die chemische Bruaoformel ist für glasigen Cordierit. kristallinen Cordierii und er.indungsgetnäßen Füllstoff die gleiche: ihr Hauptbe- standteil ist Cordierii (2 MgO ■ 2 AIjO₅ · 5 SiO>). nachgewiesen durch das Röntgcnbeugungsdiagramm. Glasiger Cordierii und kristalliner Cordicril enthalten aber merkliche Mengen an Λ-Quarz und Spinell (MgAI.Oj). während der erfindungsgemäße Füllstoff frei ist von < derartigen Begleitstoffen oder Verunreinigungen. Kristalliner Cordierit ist weniger amorph als glasiger Cordicril. während der erfindungsgemäße Füllstoff im wesentlichen reiner Cordierii ist mn seinem ciniraktc stischen Rontgenbeugungsdiagramm.

Beispiel 2

Es wurde wie im Beispiel 1 gearbeitet mit folgender Rezeptur:

Komponenten

Gew-%

Polyglycidyläther von o-Kresolform- 18.25 aldehyd-Novolak (Epoxyharz)

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 7.60

Füllstoff wie in Beispiel 1 36.50

Kristalline Kieselsäure (SiO₃) 36.50

2-Heptyldecylimidazo' (Katalysator) 0.25

Carnaubawachs (Trennmittel) 0.30

Ruß (Pigment) 0,20

Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel) 0.40

Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

ν 22.7xlO--/K

\· 82.bx 10 VK

T, IbSC

A 1.42 χ 10- I/em s ■ K.

Während die Verwendung von kristalliner Kieselsäure (SiO.,) als einziger Füllstoff im Vergleichsv ersuch 1 zu einem \ -Wert führte, der mit 30.1 χ 10-"/K unannehmbar hoch las. wurde hier mit einer Kombination aus kristalliner Kieselsäure und erfindungsgemäßem Füllstoff gemäß Beispiel 1 eine Verringerung des \_;-Wertes auf ein erwünschtes Maß von 22.7 χ 10 <VK erreicht.

Dies zeigt die Brauchbarkeit und Vielseitigkeil des erfindungsgemäßen Füllstoffes, der als einzeiger Füllstoff (100% der gesamten Füllstoffe) in einer Epoxyharz-Formmasse eingesetzt werden kann oder der mit anderen gebräuchlichen Füllstoffen vermischt werden kann in einer Konzentration bis herab /u etwa 25 Gew.-"/<> der gesamten FüilstolTnienge. um sowohl einen des niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb der Glasübcrgangstemperatur (\i) und eine hohe Wärmeleitfähigkeit (/.) zu erzielen.

Beispiel 3

Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt mit folgender Rezeptur:

Komponenten

Gew.-%

Polyglycidyläther von o-Kresolform- 15,85 aJdehyd-Novolak (Epoxyharz)

PhenoSförmaldehyd-Novolah (Härter) 6,80 Füllstoff wie in Beispiel 1 38,20 Gebrannte Tonerde 38,20

2-HeptyldecyIimidazol (Katalysator) 0,25

Camaubawachs (Trennmittel) 0,30 Ruß (Pigment) 0,20 Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel) 0,40 Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

α, 173 XIO'VK

a₇ 75,0X10"⁶/K

T_x 169°C

λ 0,84XlO"² J/cnvs-K

to

15

20

25

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde mit folgender Rezeptur wiederholt:

Komponenten

Gew.-·/.

Polyglycidyläther von o-Kresolform- 19,65 aldehyd-Novolak (Epoxyharz)

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) 8,20 Fül'stoff wie in Beispiel 1 35,50

Quarzglas 35,50

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator) 0,25

Camaubawachs (Trennmittel) 0,30 Ruß (Pigment) 0,20 Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel) 0,40 Erhalten wurden folgende Frgebnisse:

«2

21 xlO-VK 78.9XlOVK

163°C 0,92xl0-²J/cm

K.

Wenn Quarzglas als einziger Füllstoff verwendet wurde, wie im Vergleichsversuch 7, lag der λ-Wert mit 0,71 x 10-²]/cm · s - K unannehmbar tief. Im vorliegenden Fall war der erfindungsgemäße Füllstoff mit Quarzglas im Verhältnis 1 :1 kombiniert und der λ-Wert dadurch erheblich bis zu dem annehmbaren Grenzwert vonO,92xlO-²J/cm - s - K erhöht worden.

Beispiel 5 Beispiel 1 wurde wiederholt mit folgender Rezeptur:

Komponenten

Gew.-%

Dies zeigt, daß der erfindungsgemäße Füllstoff auch mit gebrannter Tonerde kombiniert werden kann, um ^J0 die angestrebten α, und λ-Werte zu erzielen.

Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-Novolak (Epoxyharz)

Phenolformaldehyd-Novolak (Härter) Füllstoff wie in Beispiel 1 Wollastonit

2-Heptyldecylimidazol (Katalysator)

Camaubawachs (Trennmittel) Ruß (Pigment) Methyltrimethoxysilan (Kupplungsmittel) Erhalten wurden folgende Ergebnisse:

17,55

7.30

37,00

0,25

0,30

0,20

0,40

τ, λ

17,4 χ JO-VK 69.6 χ IfJ-VK 172°C 1.05xl0-^JJ/cm

s ■ K.

Dieses Beispiel zeigt gegenüber Vergleichsversuch 5, daß durch Verwendung eines 1 :1 -Gemisches aus erfindungsgemäßem Füllstoff und Wollastonit der «i-Wert herabgesetzt werden kann.

Beispiele 6bis8

Diese Beispiele zeigen, daß andere Epoxydharze als der Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-Novolak und andere Härter als Phenolformaldehyd-Novolak für die erfindungsgemäß vorgesehenen Epoxyharz-Formmassen verwendet werden können, um einen angestrebten «i-Wert und λ-Wert zu erzielen. Als Füllstoff wurde das während 12 Stunden bei 1415° C gebrannte bienenwabenförmige Produkt F des Beispiels 3 der US-PS 38 85 977 der Zusammensetzung 49,6 Gew.-o/o SiO₂. 35,9 Gew.-% AI₂O₃ und 14,5 Gew.-% MgO verwendet.

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

Beispiele 6

Komponenten: Gew.-% Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-Novolak

Fortsetzung

	Beispiele	16,70	7	9,55	8	7,20
	6		9,60
Polyglycidyläther von o-Kresolformaldehyd-Novolak	9,20	6,70
Diglycidyläther von Bisphenol A			1,40
Kresolformaldehyd-Novolak	73,0()	73,00	72,00
Bromierter Diglycidyläther von Bisphenol A			1,00
Füllstoff	0,20	0,25	0,25
Antimonoxid	0,30	0,30	0,30
2-Heptyldecylimidazol	0,20	0,20	0,20
Carnaubawachs	0,40	0,40	0,40
Ruß	19,7	17,0	16,8
Methyltrimethoxysilan	68,7	75,8	72,8
α, 10"⁶/K	183	149	169
e₂ 10~⁶/K	1,30	UO	1,26
Tf ⁰C
λ 10~²J/cm-s-K

Beispiele 9und 10
sowie Vergleichsversuche 8 bis 11

Die Beispiele 9 und 10 zeigen, daß es möglich ist. Anhydride oder Amine als Härter für Epoxyharze oder Gemische von Epoxyharzen zusammen mit erfindungsgemäßem Füllstoff zu verwenden, um die angestrebten nh^driger αϊ- und Λ-Werte zu erzielen, selbst wenn die Zusätze andere sind als in Beispiel I angegeben.

Die Verwendung der gleichen Anhydridhärter mit dem gleichen Epoxyharz in Kombination mit einem nicht erfindungsgemäßen Füllstoff, d. h. in Kombination mit kristalliner Kieselsäure oder Quarzglas, führt hingegen zu unannehmbar hohen ai-\Verten und annehmbaren niederen λ-Werten, wie in den Vergleichsversuchen 8 bis 11 gezeigt wird.

Die Zusammensetzung der Formmassen gemäß den Beispielen 9 und 10 sowie der Vergleichsversuche 8, 9, 10 und 11 und die mit ihnen in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengefaßt. Als erfindungsgemäßer

Tabelle 3

Füllstoff wurde das während 12 Stunden bei 1415° C gebrannte bienenwabenförmige Produkt E des Beispiels 3 der US-PS 38 85 977 der Zusammensetzung 50.4 Gew.-% SiO₂, 35.6 Gew.-% AI₂O₃ und 14.1 Gew.-% MgO verwendet.

Im Vergleichsversuch 8 wurde die gleiche Formmasse wie im Beispiel 9 als Füllstoff, jedoch kristalline Kieselsäure verwendet, mit dem Ergebnis, daß der ai-Wert unannehmbar hoch lag.

Vergleichsversuch 9 gleicht hinsichtlich der Zusammensetzung ebenfalls Beispiel 9 mit der Abwandlung, daß als Füllstoff Quarzglas verwendet wurde. Auch hier war der oti-Wert zu hoch, als daß die Epoxyharzmasse für einen Halbleiter oder ein anderes Elektronik-Bauteil hätte verwendet werden können.

Vergleichsversuche 10 und 11 gleichen hinsichtlich der Zusammensetzung der Formmasse Beispiel 10 mit der Abwandlung, daß als Füllstoffe kristalline Kieselsäure bzw. Quarzglas eingesetzt wurden. Die «i-Werte der beiden Vergleichsversuche liegen zu hoch und der Α-Wert des Vergleichsversuchs 11 liegt zu niedrig.

Beispiel Vergleichsversuche Beispiel

9 8 9 10

Vergleichsversuche 10 11

Komponenten: Gew.-%	9.23	9,23	10,80	19,00	19,00	21,80
Polyglycidyläther von
o-Kresolforma!dehyd-Novolak	12,96	12,96	15,10	3,30	3,30	3,80
Diglycidyläther von Bisphenol A	5,76	5,76	6,00
Benzophenontetracarbonsäure-
dianhydrid				4,90	4,90	5,60
Mcthylendianilin	69,50			69,00
erfindungsgemäßer Füllstoff		69.50			69,00
kristallines SiO, (α-Quarz)			65,20			65,20
Quarzglas	1,90	1.90	2,00
Zinkstearat	0,19	0.19	0.20	0.30	0.30	0.30
Ruß

19 20

Fortsetzung

Beispiel Vergleichsversuche Beispiel Vergleichsversuche

9 8 9 IO 10 11

Methylmethoxysilan 0,28 0,28

Stearylalkohol 0,38 0,38

Chiorendic Anhydrid
Calciumstearat

α, 10'⁶/K 21,5 34,7

a₂ 10-"/K 85,9 82,8

T_x ⁰C 177 153

λ KT²J/cm-s-K 1,17 1,34

0,30	1,50	1,50	1,5b
0,40	2,00	2,00	2,00
	21,1	30,6	24,5
	76,9	78,2	73,5
27,4	179	176	173
86,6	1,05	1,17	0,63
266
0,71

Claims

Patentansprüche:

1. Epoxyharz-Formmasse für die Einkapselung von Mikroelektronik-Bauteilen, bestehend aus Epoxyharz, Härter und etwa 40 bis 80 Gew. °/o Füllstoff, bezogen auf die gesamte Formmasse, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff zu 25 bis 100% aus einem anisotropen, polykristallinen, gesinterten, keramischen Produkt besteht, das Cordierit als Hauptphase enthält und im wesentlichen der Oxidanalyse 115 bis 16.5% RO, 33 bis 41% AI₂Oj und 46.6 bis 53% SiO₂ entspricht, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in mindestens einer Richtung von weniger als ll.OxlO'VK im Bereich von 25 bis 1000⁰C aufweist, wobei RO ausgewählt ist aus der Gruppe NiO. CoO. FeO, MnO und TiO₂. mit der Maßgabe, daß NiO weniger als 25 Gcw.% des RO, CoO und TiO₂ jeweils weniger als i 5 Ge».-% des RO. FcO weniger als 40 Gew.-% des RO, MnO weniger als 98 Gew.-% des RO ausmacht und der Restarteil RO im wesentlichen MgO ist und wobei das anisotrope, polykristallinc. gesinterte, keramische Produkt abriebfest und frei von ionischen Begleitstoffen ist und der Epoxyharz-Formmasse einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb der Glasübergangstemperatur von weniger als 23x10 "/K und eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1.05 χ 10 - |/cm · s ■ K verleiht.

2. Formmasse nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß RO praktisch ausschließlich MgO ist.

3. Formmasse nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff zu 100% aus dem anisotropen, polykrisiallincn. gesinterten, keramischen Produkt besteht.

4. Verfahren zur Herstellung der Epoxyharz Formmasse nach einem der Ansprüche I bis i. dadurch gekennzeichnet, dall man das F.poxyhaiv. einen Harter dafür und 40 bis 80 Gcw.% Füllstoff, der zu 25 bis 100 Gew.-% aus einem anisotropen, polykristallinen, gesinterten, keramischen Produkt besteht, zusammenmischt und das Gemisch in der Warme preßt.

^r>. Verwendung der Epoxyharz-Formmasse nach einem der Ansprüche I bis I zum Einkapseln von Mikroelektronik-Bauteilen.