DE3217723A1 - Leitfaehige klebepaste - Google Patents
Leitfaehige klebepasteInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen lei.tfähigen
Kleber, der insbesondere für das Bonden von elektronischen Teilen geeignet ist.
Für das Bonden von elektronischen Elementen (im, folgenden stets wie allgemein üblich mit Chips bezeichnet) wie
von integrierten Halbleiterkreisen, licht-emittierenden jQ Dioden an ein Metalleitungssystem' und/oder an Substrate
werden immer häufiger elektrisch leitfähige Kleber verwendet.
Das Bonden der Chips wird nach einem Verfahren durchge-■^5
führt, bei dem zuerst der elektrisch leitfähige Kleber auf die Stelle des Metall-Zuleitungssystems oder des
Substrats aufgetropft wird, an die der Chip befestigt
werden soll, wonach der Chip auf den aufgetropften Kleber
aufgedrückt wird, und nachdem man eine geeignete Anzahl 20. derartiger aufgeklebter Chips gesammelt hat, werden diese
schließlich einer Aushärtungsbehandlung in einem Ofen unterzogen.
Das mit gebondeten Chips versehene Metall-Zuleitungssystem oder Substrat wird anschließend mit gebondeten
Drähten versehen und danach in ein Harz eingegossen oder mit einer Deckschicht versehen, um das Endprodukt zu
• erhalten.
Die elektrisch leitfähigen Kleber, die für derartige
Zwecke verwendbar sind, müssen die folgenden Eigenschaf-30' ten aufweisen, um bei dem obenerwähnten Verfahren zum
Chip-Bonden verwendet werden zu können:
(A): Die Zeit einer möglichen Verarbeitung (die sogenannte Topfzeit) sollte so lang wie möglich sein,
(B) j die zum Aushärten erforderliche Zeit sollte so
kurz wie möglich sein,
(C): die beim Aushärten freigesetzte Gasmenge sollte so gering wie möglich sein und das Gas sollte nicht
schädlich sein» insbesondere für die Halbleiterelemente und ·
(D): das nach dem Aushärten erhaltene Harz sollte eine
ausgezeichnete Hitzebeständigkeit aufweisen.
Unter der Zeit einer möglichen Verarbeitung (oder Topfzeit)
wird der Zeitraum verstanden, der. zwischen dem Moment des Auftropfens des Klebers und dem Zeitzpunkt liegt/ zu dem
der Kleber, nach seinem Stehenlassen bei Raumtemperatur, seine Fähigkeit zum Verkleben eines Chips verloren hat.
Bei dem Verfahren zum Chip-Bonden kommt es vor, daß nach dem Moment des Auftropfens des Klebers bis zum Montieren
des Chips ein langer Zeitraum benötigt wird, so daß eine zu kurze Verarbeitungszeit zu Schwierigkeiten beim Chip-Bonden
und zu Streuungen bei den erhaltenen Haftfestigkeiten nach dem Aushärten führt.
Die elektrisch leitfähigen Kleber, die für die oben erwähnten Zwecke verwendet werden können, enthalten einen
elektrisch leitfähigen Füllstoff, ein wärmeaushärtbares Harz wie beispielsweise ein Epoxidharz, ein Härtungsmittel
25 und ein Lösungsmittel usw.
Als HärtungsmitteΓ werden beispielsweise ein Säureanhydrid,
ein Bortrifluorid-Amin-Komplex, eine Aminverbindung oder
dergleichen verwendet. Im Falle der Verwendung eines Säureanhydrids oder eines Bortrifluorid-Amin-Komplexes ist
nunmehr zwar die Verarbeitungsdauer lang, dafür ist jedoch zum Aushärten eine hohe Temperatur und eine lange
Aushärtungszeit erforderlich; im Falle der Verwendung der Aminverbindungen dagegen wird zwar die Aushärtungszeit
kurz, aber auch die Verarbeitungsdauer verkürzt sich.
Es hat sich demzufolge als sehr schwierig erwiesen, beide
1 Bedingungen (A) und (B) unter Verwendung der üblichen Härtungsmittel gleichzeitig zu erfüllen.
Lösungsmittel/ die verwendet werden/ um die starke Viskositätszunahme bei der Einführung des elektrisch
leitfähigen Füllstoffs zu regulieren, sind reaktive Lösungsmittel oder nicht-reaktive Lösungsmittel. Da reaktive
Lösungsmittel wie Epoxidverbindungen ein niedriges Molekulargewicht aufweisen, sind sie gleichzeitig mit dem Nach-
10' teil behaftet, daß die Hitzebeständigkeit des Harzes nach
dem Aushärten erniedrigt wird. Aus diesem Grunde wird zur Aufrechterhaltung einer guten Hitzebeständigkeit in den
meisten Fällen ein nicht-reaktives Lösungsmittel verwendet. Da jedoch ein derartiges Lösungsmittel während der Aushärtung
fast vollständig verdampft, wird auch die Menge ■an freigesetztem Gas sehr hoch.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrisch leitfähigen Kleber, insbesondere für das Bonden von Chips
anzugeben, der unter Vermeidung der den bisher bekannten Klebern anhaftenden Nachteile alle obengenannten Anforderungen
(A), (B), (C) und (D) gleichzeitig in hohem Maße erfüllt.
25 Diese Aufgabe wird durch einen elektrisch leitfähigen Kleber gelöst, der enthält:
a) einen elektrisch leitfähigen Füllstoff;
b) ein reaktives Lösungsmittel; und
c) ein Härtungsmittel, das wiederum enthält
30 (c-1) ein Epoxidharz,
30 (c-1) ein Epoxidharz,
(c-2) ein latentes Härtungsmittel und
(c-3) ein Addukt aus einer Epoxid-Verbindung mit
einem Dialkylamin, und bei dem der Anteil der einzelnen Bestandteile in Gew.-% für a) 95 bis
50, für b) 1 bis 20 und für c) 4 bis 30 be
trägt und bei dem das Gewichtsverhältnis der
-Ί-
Komponenten des Härtungsmittels (c-1) : (c-2) :
(c-3) 100 : 0 bis 30 j 0,1 bis 40 beträgt.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung insbesondere durch die Angabe bevorzugter Bestandteile für den Kleber
noch näher erläutert.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbare elektrisch leitfähige Füllstoff a) kann ein beliebiges elektrisch
leitfähiges feines Pulver sein, das aus einem Edelmetall wie Gold, Silber, Platin usw., einem Basismetall wie
Nickel, Aluminium usw.oder einem Nichtmetall wie Kohlenstoff hergestellt wurde. Das Pulver kann aus einer Legierung
hergestellt sein, oder es kann eine Mischung von zwei oder mehr der angegebenen Pulver sein, üblicherweise
liegt der Durchmesser der Teilchen des Pulvers im Bereich von etwa 0,1 bis 10 μπι. Im Hinblick auf die elektrische
Leitfähigkeit ist ein Pulver in Flockenform bevorzugt. Die verwendete Menge des elektrisch leitfähigen Füllstoffs
kann in Abhängigkeit von dem spezifischen Gewicht des verwendeten Pulvers variieren und liegt im Bereich von 50 bis
95 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Klebers. Eine Menge von weniger als 50 Gew.-% macht das ausgehärtete Produkt
nicht elektrisch leitfähig. Wenn andererseits die verwendete Menge 95 Gew.r% überschreitet, wird das Verhältnis
des Epoxidharzes zu niedrig, was zu einer ungenügenden Haftfestigkeit führt.
Als .reaktive Lösungsmittel sind Epoxid-Verbindungen wie
Phenylglycidylether, Butylglycidylether, Neopentylglycolglycidylether
usw. geeignet. Da das reaktive Lösungsmittel zur Regulierung der Viskosität des Klebers verwendet wird,
sollte seine Menge auf das erforderliche Minimum beschränkt werden. Mit einer Zunahme der zugegebenen Menge
an Lösungsmittel nimmt auch die Menge an freigesetztem Gas zu, und die Hitzebeständigkeit des Harzes nach dessen
Aushärtung erniedrigt sich. Aus diesem Grunde liegt die zuzusetzende geeignete Menge im Bereich von 1 bis 20
Gew.-%. Wenn die Menge unter I Gew.-% liegt/ wird die
Viskosität der Zusammensetzung zu hoch. Wenn die Menge 20 Gew.-% überschreitet/ wird die beim Härten, freigesetzte
Gasmenge zu groß/ oder die Eigenschaften des ausgehärteten Produkts werden beeinträchtigt.
Als das für die Härtemittelkomponente verwendbare Epoxidharz kann ein beliebiges Harz verwendet werden/
das zwei oder mehr Epoxidgruppen pro Molekül aufweist. Derartige Epoxidharze umfassen beispielsweise Polyglycidylether/
die durch die umsetzung eines mehrwertigen Phenols (z.B. Bisphenol A, Bisphenol F, Brenzkatechin/
Resorcin usw.) oder eines mehrwertigen Alkohols (z.B.
Glycerin, Polyäthylenglycol usw.) mit Epichlorhydrin erhalten
werden; Polyglycidyletherester/ die durch die Reaktion einer Hydroxycarbonsäure (z.B. p-Oxybenzoesäure,
Beta-Oxynaphthoesäure, usw.) mit Epichlorhydrin erhalten
werden; Polyglycidylester, die ausgehend von einer PoIycarbonsäure
(z.B. Phthalsäure/ Terephthalsäure usw.) erhalten werden; Glycidylamin-Verbindungen, die aus
4,4'-Diaminodiphenylmethan/ m-Aminophenol usw. erhalten
werden; epoxidierte Novolake und epoxidierte Polyolefine.
Als latentes Härturigsmittel können solche bekannte latente Härtungsmittel wie Harnstoffe, Guanidine, Hydrazine,
Hydrazide, Amidine/ Triazine, Azo-Verbindungen usw. verwendet werden. Konkrete Beispiele für derartige als Iatente
Härtungsmittel verwendbare Verbindungen sind Acetylmethylharnstoff,
Benzylharnstoff, Thioharnstoff, ein 3-Phenyl-1/1-di-(C1-C4-alkyl)-harnstoff,
bei dem die Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, (z.B. 3-Phenyl-1,1-dimethylharnstoff, 3-(4-ehlorphenyl)-1,1-dimethylharnstoff,
3-(3,4-Dichlorphenyl)-1/1-dimethylharnstof
f, 3-Phenyl-1,1-dibutylharnstoff usw.), Acetyl-
semicarbazid, Acetaldehydsemicarbazon, Acetonsemicarbazon,
Ν,Ν'-Diphenylguanidin, Methylguanidin, Biguanid, Dicyandiamid/
Sebacinsäuredihydrazid, Bernsteinsäuredihydrazid, Adipinsäuredihydrazid/ Weinsäuredihydrazid, Dicyandiamidin,
Hydrazobenzol/ Acetaldehydphenylhydrazon, Benzophenonphenylhydrazon,
Benzamidin, Melamin, Azobenzol, Diaminoazobenzol usw. Die zu verwendende Menge beträgt
0 bis 30 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Epoxidharzes. Wenn die Menge höher liegt als 30 Gew.-Teile, ist
es unmöglich, nach dem Aushärten stabile Eigenschaften zu erhalten.
Das für das Härtungsmittel verwendbare Addukt aus Epoxid-Verbindung
und Dialkylamin wirkt als Aushärtungspromotor.
Für die Herstellung des Addukts verwendbare Dialkylamine,
deren Alkylketten substituiert oder unsubstituiert sein können, können beispielsweise Dimethylamin, Dipropylamin,
N-Methylethylamin, N-Ethylisopropylamin, Diallylamin,
Dibenzylamin oder dergleichen und N-Ethylethanolamin,
Diethanolamin oder dergleichen sein. Zu den für die Herstellung
des Addukts verwendbaren Epoxid-Verbindungen gehören beispielsweise Monoepoxid-Verbindungen wie Butylglycidylether
und Phenylglycidylether, Epoxidharze, die aus : den oben beispielsweise angegebenen mehrwertigen Phenolen,
25 Polycarbonsäuren und Aminen erhalten wurden.
Es wird wenigstens eine der genannten Epoxid-Verbindungen
und eine überschüssige Menge des Dialkylamins in einem
Lösungsmittel zusammengemischt, und man läßt beide Komponenten
unter Erhitzen.reagieren. Nach dem Abschluß der Reaktion werden das unumgesetzte Amin und das Lösungsmittel
abdestilliert, wobei das Epoxid-Verbindungs-Dialkylamin-Addukt mit einem gewünschten Erweichungspunkt erhalten
wird.
Als derartige Lösungsmittel sind solche geeignet, die die
-ιο
ί Epoxid-Verbindung lösen können und einen Siedepunkt über
50° C aufweisen. Sie umfassen beispielsweise Tetrahydrofuran, Dloxan, Aceton, Methylethylketon, Toluol/ Monochlorbenzol, Ethylenglycolmethyläther (Methylcellosolve),
Ethylenglycolethyläther (Ethylcellosolve) usw. Von diesen genannten Lösungsmitteln sind Ethylenglycolethyläther
und Toluol bevorzugt.
Die auf diese Weise erhaltenen Produkte werden in einer geeigneten Vorrichtung wie einem·Atomisierer pulverisiert
und in Form eines Pulvers in der erfindurigsgemäßen Zusammensetzung
verwendet. Das Pulver kann ferner noch einer Oberflächenbehandlung mit einer sauren Substanz unterzogen
werden. Das oberflächenbehandelte Addukt ist dabei bevorzugt, und zwar im Hinblick auf die Lagerungsstabilität
der elektrisch leitfähigen Kleber.
Die Oberflächenbehandlung des Addukts kann so durchgeführt werden, daß man das Äddukt einer gasförmigen Säure
aussetzt oder es.in einer verdünnten Lösung einer sauren Substanz dispergiert, wonach man es trocknet.
Als saure Substanzen, die für die Oberflächenbehandlung
verwendet werden können, sind gasförmige oder- flüssige anorganische oder organische Säuren geeignet. Sie umfassen
beispielsweise Schwefeldioxid, Chlorwasserstoff, Kohlendioxid, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Borsäure, Ameisensäure,
Oxalsäure, Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure, Capronsäure, Salicylsäure, Weinsäure, Bernsteinsäure,
Adipinsäure, Sebacinsäure, p-Toluolsulfonsäure, Phenol,
Pyrogallol, Gerbsäure, Kolophonium, Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Alginsäure, Phenolharz, Resorcinharz
usw.
35 Die sauren Substanzen können in einer Menge verwendet
werden, die ausreicht, die Aminogruppen auf der Oberfläche
des Addukt-Pulvers zu neutralisieren. Eine zu große Menge
kann jedoch die Wirkung des Harzes als Härtungspromotor abschwächen. Es ist daher bevorzugt, die erforderliche
Menge beispielsweise durch eine quantitative Analyse
5 des Amins zu bestimmen.
Die Addukt-Verbindung beschleunigt die Wirkung des latenten
Härtungsmittels und wirkt außerdem auch allein als Härter. Die zu verwendende Menge des Addukts liegt bei 0,1 bis 40
Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Epoxidharzes.
Mit gesteigerter Adduktmenge kann der Anteil des latenten Härtungsmittels erniedrigt werden. Eine Menge von weniger
als 0,1 Gew.-Teil reicht nicht aus, um das Harz ausreichend zu härten. Die Menge des Äddukts kann so erhöht
werden, daß gar kein latentes Härtungsmittel verwendet wird. Wenn jedoch die Menge 40 Gew.-% überschreitet, verfärbt
sich das ausgehärtete Produkt, und seine Eigenschaften sind eher verschlechtert.
°ie Summe der Bestandteile des Härtungsmittels, das aus
dem Epoxidharz, dem latenten Härtungsmittel und dem Addukt aus Epoxid-Verbindung und Dialkylamin besteht, liegt bei
4 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der obenerwähnten
Komponenten a), b) und c). Die Mengen des Härtungsmittel-Bestandteils
und des elektrisch leitfähigen Füllstoffs sind zueinander komplementär. Wenn die Menge
an Härtungsmittel zu groß ist, geht die elektrische Leitfähigkeit verloren, während dann, wenn sie zu niedrig
ist, die Festigkeit des ausgehärteten Produkte unzureichend
30 wird. .
Der elektrisch leitfähige Kleber gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf einfache Weise durch einfaches Auswiegen
der obenerwähnten Zutaten und deren Kneten in einer Dreiwalzenmühle oder dergleichen erhalten werden.
Ein unzureichender Dispergierungsgrad des Härtungsmittels führt dabei zu einer Streuung der erhaltenen Haftfestigkeitswerte
usw., wenn der erhaltene Kleber in extrem kleinen Mengen aufgetropft wird, so daß es bevorzugter ist,
das Epoxidharz, das latente Härtungsmittel und das Addukt aus Epoxid-Verbindung und Dialkylamin ausreichend zu mischen,
um das Aushärtungsmittel zu bilden.
Der auf die angegebene Weise erhaltene elektrisch leitfähige Kleber hat eine lange Topfzeit, erhärtet beim Erhitzen auf
eine hohe Temperatur rasch, setzt beim Aushärten nur eine geringe Gasmenge frei und zeichnet sich durch ausgezeichnete
Kennwerte (insbesondere Hitzebeständigkeit) aus, weshalb er ganz speziell für das Bonden von elektronischen
■ Teilen besonders geeignet ist.
Der elektrisch leitfähige Harzkleber gemäß der vorliegenden Erfindung kann für bestimmte Zwecke noch ein anderes
Lösungsmittel, ein Mittel zur Viskositätsregelung, einen Füllstoff, ein Färbemittel usw. enthalten, solange dadurch
kein negativer Effekt hinsichtlich der Lagerstabilität, der Aushärtungseigenschaften usw. bewirkt wird.
In der vorstehenden Beschreibung wurde stets auf den Fall des Chip-Bondens bei Halbleiter-Elementen nach dem Auftropf
-Verfahren Bezug genommen, wobei jedoch der erfindungsgemäße
elektrisch leitfähige Harzkleber auch als Paste für den Siebdruck, zur Erzeugung von elektrisch leitfähigen
Kreisen auf einer Kunststoffplatte oder dergleichen verwendet werden kann.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf konkrete Ausführungsbeispiele näher erläutert.
13-
Es wurden elektrisch leitfähige Klebepasten erzeugt, bei denen als elektrisch leitfähiger Füllstoff hauptsächlich
Silberpulver in Flocken- bzw. Schuppenform, als reaktives Lösungsmittel hauptsächlich Phenylglycidylether (in den
Beispielen und Tabellen nachfolgend als BGE abgekürzt) / und als das Epoxidharz in allen Fällen ein Epoxidharz
vom Bisphenol Α-Typ (nachfolgend als BPA-Epoxy abgekürzt)
-J1Q in Kombination mit verschiedenen Härtungsmitteln verwendet
wurden, und die Kennwerte der erhaltenen Klebepasten wurden gemessen. Die Zusammensetzungen der einzelnen Klebepasten
sind in der Tabelle gezeigt, wobei BPA-Epoxy für ein Bisphenol Α-Epoxidharz mit einem Epoxidäquivalent
IQ von 190 g/Äguivalent verwendet würde (ein Produkt mit
der Handelsbezeichnung Sumiepoxy ELA-128, hergestellt von Sumitomo Chemical Company, Limited). Als Lösungsmittel
wurde nur in Beispiel 3 Butylglycidylether (abgekürzt als GBE) verwendet. Das Härtungsmittel in Beispiel No. 1 war
ein Polyamidharz mit einem Aminwert von 300 mg KOH/g (ein
HändeIsprodukt mit der Bezeichnung Sumicure P-725, hergestellt
von Sumitomo Chemical Company, Limited), das als Härtungsmittel für übliche Epoxidharze in großem Maßstabe
verwendet wird.
Als latentes Härtungsmittel wurden Dicyandiamid (abgekürzt
als DICY), 3-(4-Chlorphenyl)-1,1-dimethylharnstoff (abgekürzt als p-Harnstoff) und 3-(3,4-Dichlorphenyl)-1 ,1-dimethylharnstoff
(abgekürzt als 3-Harnstoff) verwendet.
Als das Addukt der Epoxid-Verbindung mit dem Dialkylamin, das als Härtungspromotor wirkt, wurde das Reaktionsprodukt
eines Epoxidharzes vom Cresol-Novolak-Typ mit einem Erweichungspunkt
von 700C und einem Epoxidäquivalent von 215 g/Äquivalent (ein Handelsprodukt mit der Bezeichnung
Sumieepoxy ESCN-220 L, hergestellt von Sumitomo Chemical Company, Limited) mit Dimethylamin verwendet, wobei das
Reaktionsprodukt nachfolgend stets als "N-Amin" abgekürzt wird.
. - 14 -
-14-
Das N-Amin in Beispiel 3 war das Reaktionsprodukt eines Epoxidharzes vom Gresol-Novolak-Typ mit einem Epoxid-Äquivalent
von. 220 g/Äquivalenten (ein Handelsprodukt mit der Bezeichnung Sumiepoxy ESCN-220 HH/ hergestellt
von Sumitomo Chemical Company, Limited)/ mit Dimethylamine Das Addukt in Beispiel No. 5 war das Reaktionsprodukt
des bereits obenerwähnten Epoxidharzes vom Cresol-Novolak-Typ
mit dem Epoxid-Äquivalent von 215 g/Äquiv.
(Sumiepoxy ESCN-220 L) mit Dibutylamin, wobei das Reaktionsprodukt
nachfolgend als N'-Amin abgekürzt wird. Das Addukt in Beispiel No. 7 war das Reaktionsprodukt
einer Mischung gleicher Gewichtsteile des zuletzt genannten Epoxidharzes mit einem Epoxidharz von Bisphenol A-Typ
mit einem Erweichungspunkt von 690C und einem Epoxid-Äquivalent
von 490 g/Äquivalent (ein Handelsprodukt mit der Bezeichnung Sumiepoxy ESA-011, hergestellt von der
Sumitomo-Chemical Company, Limited) mit Dimethylamin, wobei das Reaktionsprodukt nachfolgend als NA-Amin abgekürzt
wird. Das Addukt in Beispiel No. 8 war das mit Essigsäure oberflächenneutralisierte zuletztgenannte NA-Amin,
wobei dieses Addukt als neutralisiertes NA-Amin abgekürzt ist:.
Die elektrisch leitfähige Klebepaste wurde durch sorgfältiges
Mischen des Epoxidharzes mit dem Härtungsmittel erzeugt, wonach der elektrisch leitfähige Füllstoff und
das Lösungsmittel zugesetzt wurden, wonach die Mischung in einer Dreiwalzen-Mühle ausreichend geknetet wurde.
Die Kennwerte der auf diese Weise hergestellten Klebepaste
wurden wie. folgt gemessen:
Verarbeitungsdauer (Topfzeit).
Das Harz wird auf ein Aluminiumoxid-Substrat aufgetropft,
wobei eine Vorrichtung für das quantitative Auftropfen (ein Dispenser) verwendet wird. Auf die aufgetropfte
- 15 -
-15-
Klebepaste wurden Si-Chips von 1,5 mm im Quadrat einer
nach dem anderen im Verlauf einer bestimmten Zeit aufgebracht. Die Zeit (angegeben in Anzahl von Tagen), nach
der der Chip nicht festklebt, wird als Topfzeit bezeichnet.
Menge des freigesetzten Gases.
Sobald die Klebepaste auf das Aluminiumoxid-Substrat aufgetropft ist, wird ein Si-Chip aufgeklebt. Unter Verwendung
eines Thermostaten wird die Menge des freigesetzten Gases beim Härten der Klebepaste bei 1500C innerhalb von
30 Minuten bestimmt/ und zwar anhand der Gewichtsverminderung .
Haftfestigkeit und Festigkeit nach dem Erhitzen.
Die Haftfestigkeit zwischen dem Harz und dem Si-Chip wird
für die auf die eben beschriebene Weise gehärtete Probe gemessen. Ferner wird die Haftfestigkeit nach einem Erhitzen
auf 3500C für 30 Sekunden gemessen. Die Haftfestigkeit
und die Festigkeit nach dem Erhitzen werden ermittelt a^s der Schiebedruck, wenn der Si-Chip, der von einer Schablone
seitlich geschoben wird, sich ablöst.
Schichtwiderstand.'
Der Kleber wird auf ein Aluminiumoxid-Substrat aufgedruckt,
wobei ein Muster von 2,5 mm Breite und 5,0 mm Länge erzeugt
wird, und die aufgedruckte Paste wird bei 15O0C 30 Minuten
gehärtet. Der Widerstand zwischen den beiden Enden in Längsrichtung des ausgehärteten Films wird gemessen,
und er wird als Schichtwiderstand ausgedrückt (in diesem Falle ist der Schichtwiderstand 1/2 des gesamten Widerstands
) r
Die auf die beschriebene Weise erhaltenen Kenngrößen sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben.
35
Aus der Tabelle läßt sich folgendes ablesen:
- 16 -
-16-
. Die Klebepaste gemäß Beispiel 1 hat eine zu kurze Topfzeit und ist ungeeignet. Die Klebepasten der Beispiele 2
und 6 weisen eine zu niedrige Haftfestigkeit auf. Das ist
die Folge davon, daß nur mit dem latenten Härtungsmittel allein eine Härtungstemperatur von 1500C zu niedrig für
ein ausreichendes Aushärten ist.
In .den Beispielen 3, 4, 5/ 7 und 8 wurde das Aushärten
durch die Anwesenheit des Addukte aus Epoxid-Verbindungund
Dialkylamin beschleunigt, und die erhaltenen Kennwerte waren befriedigend- Insbesondere zeigt das Ergebnis des Beispiels
No. 3 an, daß wenn das Amin-Addukt in ausreichender Menge zugegeben wird, keinerlei Probleme auftreten, selbst
wenn auf die Zugabe irgendeines latenten Härtungsmittels
15 verzichtet wird.
Die Beispiele 9 bis 13 zeigen Fälle, bei denen die Verhältnisse
der Harzkomponente und der Härterkomponente in der Klebepaste variiert wurde. In Beispiel No. 9 lag
zu wenig Harzkomponente vor, so daß keine ausreichende
Haftfestigkeit erhalten wurde, während im Gegensatz dazu in Beispiel No. 13 der Anteil der Harzkomponente zu
hoch war, so daß keine gute elektrische Leitfähigkeit mehr erhalten wurde.
In den Beispielen 14 bis 16 wurden als elektrisch leitfähige Füllstoffe Gold-, Kupfer- oder Aluminium-Pulver verwendet.
Alle diese Füllstoffe lieferten befriedigende Ergebnisse.
- 17 -
Bsp.
No:
No:
Füllstoff
Gew.-%
Gew.-%
Lsgsm. Härter (Gew.-Teile Topf- Menge an Haft- Festigkeit Schicht
tn 7\ Pro 100 Gew.-Teile zeit freigesetztem festigkeit nach widerstand Bemerkungen
(kg)
Harz) Gew.-%
Gas (Tage) (Gew.-%)
Erhitzen
(kg)
(kg)
Silber
75 %
75 %
Silber
75%
75%
Silber
68,4 %
68,4 %
Silber
75 %
75 %
Silber
75 %
75 %
PGE 10 J
PGE 10 5
BGE 8,6
PGE 10 1
PGE 10 %
Polyamidharz 15 %
DICY 10, p-Harn-
stoff
15 %
N-Amin 35
23 Z
DICY 10, 3-Harnstoff 5, N-Amin
PGE 10 % |
15 % | 3-Harn- stoff 5, 5 |
|
Silber 75 % |
DICY 10, N'-Amin |
||
PGE 10 % |
15 % | 3-Harn- stoff 5 |
|
Silber 75 % |
DICY 10, | ||
PGE 10 % |
15 % | p-Harn- stoff 5, 12 |
|
Silber 75 % |
DICY 10, NA-Amin |
||
15 %
DICY 10, p-Harnstoff 5, NA-Amin, neutralisiert
2,3 2,7
2,4 1,9
2,0
2,3 2,9
2,3
7,8
9,5 10,1
10.2
2,2 9,8
10,6
280
570
300
200
Vergl.
220
450
270
240
Vergl. .
Erfindung . -W
Erfindung
Erfindung
Erfindung
Erfindung
ro
co
Silber 97 % |
PGE 1 % |
Silber 90 % |
PGE 4 % |
Silber 75 % |
PGE 10 % |
Silber 60 % |
PGE 15 % |
Silber 45 % |
PGE 20 % |
Gold 75 % |
PGE 10 % |
Kupfer ι D /o |
PGE 10 % |
DICY 10, p-Harnstoff 5,
N-Amin 12 ·
2 %
DICY 10, p-Harnstoff 5,
N-Amin 12
6 %
DICY 10, p-Harnstoff 5,
N-Amin 12
15 %
DICY 10, p-Harnstoff 5,
N-Amin 12
25 %
DICY 10, p-Harnstoff 5,
N-Amin 12
35 %
DICY 10, p-Harnstoff 5,
N-Amin 12
' 15 Z
DICY 10, p-Harnstoff 5, N-Amin 12
0,2
0,7
2,4
6,4
11,3
2,5
2,5
5,2
9,2
<1
3,7
5,4
4,8
100
130
230
1500
6,3
4,9
410
250
Vergleich
Erfindung
Erfindung
Erfindung
9,5 4,5 >100 M*Vf1. Vergleich
Erfindung
Erfindung
Alumi- PGE DICY 10, p-Harnstoff 5,
nium N-Amin 12
% 10 % 15 %
2,3
5,4
470
Erfindung
CJ
ro
CJ
Claims (8)
1. Elektrisch leitfähige Klebepaste, dadurch
gekennzeichnet, daß sie enthält:
gekennzeichnet, daß sie enthält:
a) einen elektrisch leitfähigen Füllstoff;
b) ein reaktives Lösungsmittel; und
c) ein Härtungsmittel, das enthält ·
(c-1) ein Epoxidharz,
(c-1) ein Epoxidharz,
(c-2) ein latentes Härtungsmittel, und
(c-3) ein Addukt aus einer Epoxid-Verbindung und einem
Dialkylamin, wobei der Anteil der einzelnen
Bestandteile in Gew.-% für
15a) 95 bis 50, für b) 1 bis 20 und für c) 4 bis 30 beträgt,
15a) 95 bis 50, für b) 1 bis 20 und für c) 4 bis 30 beträgt,
— 2 -"
und wobei das Gewichtsverhältnis der Komponenten des Bestandteils c) (c-1) : (c-2) : (c-3) 100 : 0 bis 30 :
0,1 bis 40 beträgt.
2. Klebepaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Füllstoff ein Pulver aus
Edelmetallen, Basismetallen oder Nichtmetallen ist.
3. Klebepaste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das reaktive Lösungsmittel Phenylglycidylether, Butylglycidylether oder Neopentylglykolglycidylether
ist.
4. Klebepaste nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxid-Harz wenigstens eine Verbindung
aus den Gruppen der Polyglycidylether, Polyglycidyletherester, Polyglycidylester, Glycidylaminverbindungen,
epoxidierten Novolake und epoxidierten Polyolefine ist.
5. Klebepaste nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet/ daß das latente Härtungsmittel eine Verbindung aus den Gruppen der Harnstoffe, Guanidine, Hydrazine,
Hydrazide/ Amidine/ Triazine und Azoverbindungen, insbesondere eine der Verbindungen Acetylmethylharnstoff,
Benzylharnstoff/ Thioharnstoff/ ein 3-Phenyl-1,1-di-(CL-C4-alkyl)-harnstoff/
bei dem die Phenylgruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann, Acetylsemicarbazid/
Acetaldehydsemicarbazon, Acetonsemicarbazon, N, N'-Diphenylguanidin,
Methylguanidin, Biguanid/ Dicyandiamid/ Sebacinsäuredihydrazid/ Bernsteinsäuredihydrazid/ Adipinsäuredihydrazid,
Weinsäufedihydrazid, Dicyandiamidin/
Hydrazobenzol, Acetaldehydphenylhydrazon, Benzophenonphenylhydrazon,
Benzamidin, Melamin, Azobenzol und Diaminoazobenzol ist.
6. Klebepaste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dialkylaitiin eine der Verbindungen
Dimethylamin, Dipropylamin, N-Methylethylamin, N-Ethylisobutylamin,
Diallylamin, Dibenzylamin, N-Ethylethanolamin
5 und Diethanolamin ist.
7. Klebepaste nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Addukt aus Epoxid-Verbindung und Dialkylamin ein Addukt ist, das durch Erhitzen einer
jQ Epoxid-Verbindung und einer überschüssigen Menge eines
Dialkylamins in einem Lösungsmittel erhalten wurde.
8. Klebepaste nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Addukt aus Epoxid-Verbindung und Dialkyl-
jg amin ein Addukt ist, das durch Erhitzen einer Epoxidverbindung
und einer überschüssigen Menge Dialkylamin und anschließende Behandlung der Oberfläche des gewonnenen
Addukts mit einer sauren Substanz erhalten wurde*
9· Verwendung der Klebepaste nach einem der Ansprüche
1 bis 8 zum Bonden von Elementen bei der Herstellung elektronischer Teile.
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