DE3910786A1 - Kleberzusammensetzung auf der basis eines ungesaettigten polyesterharzes, insbesondere fuer smd-bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kleberzusammensetzung auf der Basis eines ungesättigten Polyesterharzes, insbesondere für die Befe­ stigung elektronischer Bauteile auf Leiterplatten.

Elektronische Bauteile, wie beispielsweise Kondensatoren, Widerstände, Transistoren, integrierte Schaltungen (ICs) usw. werden beim SMD-Ver­ fahren (surface mounted device), also bei Oberflächenmontage, zunächst auf die Leiterplatte aufgeklebt und anschließend mit Leiterbahnen der Leiterplatten verlötet. Als Kleber werden hierzu im wesentlichen wär­ mehärtbare Kleber benutzt, es sind aber auch UV-härtbare Kleberzusam­ mensetzungen bekannt. Zum Stand der Technik wird auf folgende deutsche Patentschriften verwiesen: 23 19 637, 27 34 082, 24 29 070, 31 37 306 und 29 04 649.

Als Leiterplatten kommen gedruckte Schaltungen, Hybrid-Schaltungen, Hybrid-IC′s, keramische Substrate usw. in Frage. Als wärmehärtbare Klebstoffe werden neben Kleberzusammensetzungen der eingangs genannten Art auch Epoxidharze und dergleichen herangezogen. Entscheidend ist eine möglichst kurze Härtungszeit bei nicht zu hohen Temperaturen, um die physikalischen und elektronischen Eigenschaften der Bauteile wäh­ rend des Härtungsprozesses nicht zu verändern.

Im Vergleich zu Kleberzusammensetzungen auf der Basis von Epoxidharzen haben Kleber auf der Basis von ungesättigten Polyesterharzen geringere Haftung zu den meisten Leiterplatten der oben genannten Art. Dies wird im wesentlichen darauf zurückgeführt, daß bei der Härtung von Epoxid­ harzen polare Hydroxylgruppen entstehen, die unter anderem über Wasser­ stoffbrücken mit der Leiterplatte in Wechselwirkung treten können und eine Wasserstoffbrückenbindung eingehen.

Um die Haftfähigkeit von Kleberzusammensetzungen auf der Basis von ungesättigten Polyesterharzen zu verbessern, ist es bekannt, Vinyl­ esterharze zu verwenden, die Additionsprodukte von Methacrylsäure an Bisphenol A-Diglycidylether und seinen Homologen sind, die in Abmi­ schung mit Styrol eine besonders gute Haftung zu Glas besitzen und daher für die Herstellung von mit Glasfasern verstärkten Formteilen Verwendung finden. Aufgrund ihrer Sprödigkeit und des hohen Anteils von Styrol sind sie jedoch als Kleber nicht geeignet. Ein weiterer Nachteil ist die mangelnde Verträglichkeit mit ungesättigten Poly­ esterharzen, die es nicht ermöglicht, durch Mischungen der beiden Komponenten zu verbesserten Klebern zu kommen.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Kleberzusammensetzung auf der Basis eines ungesättigten Poly­ esterharzes dahingehend weiterzubilden, daß neben den üblichen Be­ standteilen ein zusätzliches Bestandteil hinzugefügt wird, das die Haftung zu Leiterplatten der hier in Rede stehenden Art verbessert und eine Haftfähigkeit erreichen läßt, die mit derjenigen von Epoxidharzen vergleichbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von der Kleberzusammensetzung der eingangs genannten Art durch einen zusätzlichen Bestandteil dieser Zusammensetzung, nämlich ein Urethangruppen haltiges Oligomer mit wenigstens zwei ungesättigten Endgruppen. Dieser Bestandteil wird erhalten durch Reaktion eines Hydroxylgruppen enthaltenden Acrylsäure- oder Methacrylsäureesters mit einem Diisocyanat allein oder in Abmi­ schung mit weiteren difunktionellen Alkoholen.

Durch Wahl von Art und/oder Menge des Diols können die Eigenschaften des Oligomeren den anderen Bestandteilen des Klebers angepaßt werden. Auf diese Weise kann z. B. dafür gesorgt werden, daß die für die Er­ zielung einer ausreichenden Haftung erforderliche Menge des Urethanbis(acrylates) in der Kleberformulierung homogen gelöst bleibt.

Die erfindungsgemäße Kleberzusammensetzung hat alle Vorteile der Kle­ ber auf der Basis eines ungesättigten Polyesterharzes, jedoch zusätz­ lich eine deutlich verbesserte Haftung zwischen den elektronischen Bauteilen der hier in Rede stehenden Art, die zumeist ein Kunststoff­ gehäuse haben, und den Leiterplatten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kleberzusammensetzung liegt darin, daß die thixotropen Eigenschaften des Klebers, die durch Zusatz von pyrogener Kieselsäure erzielt werden, verbessert sind. Die Menge an Kieselsäure, die erforderlich ist, um ausreichende Thixotropierung zu erzielen, kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kleberzusammen­ setzung gegenüber den Kleberzusammensetzungen nach dem Stand der Tech­ nik um rund 30% reduziert werden. Hierdurch wird außerdem das Korro­ sionsverhalten des Klebers gegenüber metallischen Substraten günstig beeinflußt.

Zusätzlich zu dem Diiisocyanat können weitere difunktionelle Alkohole mit dem Acryl- oder Methacrylsäureester umgesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Polyurethanbis(acrylat) kann getrennt von den anderen Bestandteilen des Klebers hergestellt und bei der Formulierung des Klebers zugesetzt werden. Es kann aber auch in der Mischung des ungesättigten Polyesterharzes mit Styrol, die noch keine Radikalbild­ ner enthält, hergestellt werden.

Beispiel 1: Herstellung des erfindungsgemäßen Urethangruppen haltigen Bisacrylates.

100 Gewichtsteile (0,32 Äquivalente) Arimax 1100 (Monohydroxyverbin­ dung mit einer ungesättigten Endgruppe der Fa. Ashland-Südchemie) und 27,1 Gewichtsteile 1,6-Hexamethylendiisocyanat werden auf 80°C erwärmt und bei dieser Temperatur gerührt, bis im Infrarotspektrum keine Iso­ cyanatbande (2280 cm^-1) mehr zu sehen ist (ca. eine Stunde). Nach dem Erhalten erhält man das Urethandiacrylat als viskose Flüssigkeit.

Beispiel 2: Erfindungsgemäße Verwendung des Urethangruppen haltigen Diacrylates

Mit Hilfe einer Dissolverscheibe wird eine homogene Mischung herge­ stellt aus 135 Gewichtsteilen eines ungesättigten Polyesterharzes (Synthopan 110 der Fa. Dr. Koch GmbH, Buxtehude), 15 Gewichtsteilen der unter Beispiel 1 hergestellten erfindungsgemäßen Verbindung, 6 Gewichtsteilen Aerosil 200 (Degussa Hanau), 3 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid als Paste in Dioctylphathalat.

Vergleichsbeispiel

Es wird eine Mischung hergestellt, die alle in Beispiel 2 angegebenen Bestandteile mit Ausnahme der 15 Gewichtsteile des erfindungsgemäßen Urethangruppen haltigen Disacrylates enthält.

Vergleich der Haftung

Eine Aluminiumfolie wird in vier Teile zerteilt, auf ein Teilstück wird ein Tropfen der Mischung gemäß Beispiel 2 gegeben, auf ein zwei­ tes Teilstück ein Tropfen der Mischung gemäß Vergleichsbeispiel. Die Tropfen werden jeweils mit einem weiteren Teilstück der Aluminiumfolie bedeckt und die beiden erhaltenen Schichtanordnungen jeweils zwischen zwei Glasplatten gepreßt und 10 min. bei einer 120°C in einem Trocken­ schrank erwärmt und getrocknet. Nach dem Erkalten wird durch Schälen die Festigkeit überprüft. Bei der erfindungsgemäßen Kleberzusammen­ setzung reißt die Aluminiumfolie, bei der Vergleichsmischung gemäß Vergleichsbeispiel läßt sich die Aluminiumfolie abschälen.

Claims (4)

1. Kleberzusammensetzung auf der Basis eines ungesättigten Polyester­ harzes, insbesondere für die Befestigung elektronischer Bauteile auf Leiterplatten (oberflächenmontierte Bauteile, gekennzeichnet durch ein Urethangruppen haltiges Oligomer mit wenigstens zwei ungesättigten Endgruppen.

2. Kleberzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oligomer erhalten wird durch Reaktion eines Hydroxylgruppen enthaltenden Acrylsäure- oder Methacrylsäureesters mit einem Diiso­ cyanat.

3. Kleberzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Diisocyanat weitere difunktionelle Alkohole mit dem Acrylsäure- oder Methacrylsäureester umgesetzt werden.

4. Kleberzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Gewichtsteile (0,32 Äquivalente) einer Monohydroxyverbindung mit einer ungesättigten Endgruppe, z. B. Arimax 1100 der Firma Ashland-Südchemie mit 27,1 Gewichtsteilen 1,6-Hexamethylendiisocya­ nat auf 80°C erwärmt und bei dieser Temperatur solange gerührt werden, bis im Infrarotspektrum keine Isocyanatbande (2280 cm^-1) mehr zu sehen ist.