DE69025303T2 - Harzmaterial zum Einfügen eines Leiterrahmens und damit vergossenes Bauelement - Google Patents

Harzmaterial zum Einfügen eines Leiterrahmens und damit vergossenes Bauelement

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Harzmaterial zum Einfügen eines Leiterrahmens in eine elektronische Komponente. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Harzmaterial zum Einfügen eines Leiterrahmens , welches eine verbesserte Haftung an einen Leiterrahmen aufweist und ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, Formbarkeit und andere allgemeine Eigenschaften hat. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine geformte Komponente, umfassend das oben erwähnte Harzmaterial und einen darin eingefügten Leiterrahmen.
  • Als ein Verfahren zum Montieren elektronischer Komponenten auf eine Leiterplatte wird eine Oberflächen-Packungstechnologie unter Verwendung eines Infrarotofens, der eine höhere Packungsdichte bewirken kann, in weitem Maß anstelle des Verfahrens verwendet, worin der Anschlußkontakt einer elektronischen Komponente durch ein Loch einer Leiterplatte geführt und dann an die Rückseite der Platte angelötet wird. Gemäß dieser Tendenz ist es üblicherweise notwendig, daß Kunststoff-Packungen für elektronische Komponenten gegenüber hohen Temperaturen beständig sein müssen, um so ihre Fähigkeit, der Lötwärme zu widerstehen, sicherzustellen. Darüber hinaus ist das Lösungsmittel, das als Reinigungsflüssigkeit für elektronische Komponenten verwendet wird, üblicherweise eine starke Säure oder ein starkes Alkali, so daß es für die Leiterplatte notwendig ist, eine Lösungsmittelbeständigkeit aufzuweisen, die ausreichend ist, um dem Lösungsmittel während des Reinigens zu widerstehen. In Hinblick auf diese Erfordernisse ist ein Polyarylensulfidharz das geeignetste Material als eine Kunststoff-Packung für elektronische Komponenten. Obwohl die Haftung des Polyarylensulfidharz an einen Leiterrahmen gering ist, hat das Polyarylensulfidharz jedoch einen Nachteil, daß Reinigungsflüssigkeit in Spalten zwischen dem Leiterrahmen und dem Kunststoff während des Reinigens elektronischer Komponenten eindringen kann, und so die elektrischen Kontakte verunreinigt. Um diesen Nachteil zu überwinden, ist es in der Technik eine übliche Praxis, Maßnahmen zu ergreifen wie eine, in der ein Primer oder ein Klebstoff auf einen Leiterrahmen vor dem Formen aufgebracht wird, und eine, worin ein Epoxyharz, das eine erwünschte Haftung an ein Metall hat, zum Einbetten an der Wurzel eines Leiterrahmens, die aus der Packung nach dem Formen hervorragt, verwendet wird.
  • EP-A-0 044 136 wendet sich diesen obigen Problemen zu und schlägt die Zugabe eines klebrigen oder haftenden Polymers zu dem Polyarylensulfidharz zur Haftungsverbesserung vor.
  • Derartige Maßnahmen komplizieren jedoch das Verfahren und verursachen extreme Kostenzunahmen. Deshalb ist in der Technik ein Material erwünscht, das ausgezeichnete Haftung an einen Leiterrahmen hat.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden, daß eine Zusammensetzung, umfassend ein Polyarylensulfidharz als eine Hauptkomponente und ein damit vermischten α-Olefin-Copolymer, das mit einer ungesättigten Carbonsäure oder ihrem Anhydrid pfropfcopolymerisiert ist, und einen anorganischen Füllstoff, ausgezeichnete Wärmestabilität hat, kein nennenswertes Zersetzungsgas oder verdampfendes Gas bei Temperaturen, die für die Extrusion and das Formen des Polyarylensulfidharzes verwendet werden, erzeugt, und ausgezeichnete Haftung an einen Leiterrahmen aufweist, ohne einer Verminderung der mechanischen Eigenschaften zu unterliegen.
  • So stellt die vorliegende Erfindung ein Harzmaterial zum Einfügen eines Leiterrahmens bereit, umfassend:
  • (A) 100 Gewichtsteile eines Polyarylensulfid-Harzes
  • (B) 0,1 bis 30 Gewichtsteile eines α-Olefin-Copolymers, das mit einer ungesättigten Carbonsäure oder derem Anhydrid pfropfcopolymersiert ist, und
  • (C) 10 bis 300 Gewichtsteile eines faserigen Füllstoffs, eines nichtfaserigen anorganischen Füllstoffs oder einer Mischung derselben.
  • Die Erfindung stellt auch eine geformte Komponente bereit, umfassend das oben beschriebene Harzmaterial und einen darin eingefügten Leiterrahmen.
  • Das Basisharz als Komponente (A) des Harzmaterials der vorliegenden Erfindung ist ein Polyarylensulfidharz, bestehend aus Haupt-Repetiereinheiten der Formel -(-Ar-S-)-, worin Ar eine Arylengruppe ist.
  • Beispiele der Arylengruppe (-Ar-) umfassen:
  • eine p-Phenylengruppe
  • eine m-Phenylengruppe
  • eine o-Phenylengruppe
  • eine substituierte Phenylengruppe
  • worin R eine Alkylgruppe darstellt die vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome hat, oder eine Phenylgruppe, und n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist,
  • eine p,p'-Phenylensulfongruppe
  • eine p,p'-Biphenylengruppe
  • eine p,p'-Diphenylenether-Gruppe
  • eine p,p'-Diphenylencarbonyl-Gruppe
  • und eine Naphthalingruppe
  • Das Polyarylensulfidharz kann ein Polymer sein, das nur eine Art von Repetiereinheit umfaßt, die aus den Arylensulfidgruppen , welche aus den oben beschriebenen Arylengruppen bestehen, ausgewählt ist, nämlich ein Homopolymer. In einigen Fällen ist es in Hinblick auf die Verarbeitbarkeit der endgültigen Zusammensetzung vorzugsweise ein Copolymer, das verschiedene Arten der oben beschrieben Repetiereinheiten umfaßt.
  • Das Homopolymer ist besonders bevorzugt ein Poly-p-phenylensulfid (nachstehend hierin als "PPS" abgekürzt, das eine p-Phenylensulfidgruppe als eine Arylengruppe umfaßt, und das im wesentlichen eine lineare molekulare Struktur hat.
  • Das Copolymer ist vorzugsweise eines, das die oben beschriebene Arylengruppe oder eine m-Phenylensulfid-Gruppe in einer Menge von 5 bis 50 Mol-%, insbesondere 10 bis 25 Mol-%, umfaßt.
  • In diesem Fall ist ein Copolymer, das Repetiereinheiten in einer Blockform (z.B. ein Copolymer, das in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 14228/1986 beschrieben ist) umfaßt, günstiger als ein Copolymer, das Repetiereinheiten in einer statistischen Form umfaßt, da das erstere höhere Wärmebeständigkeit und mechanische Eigenschaften bei im wesentlichen gleicher Verarbeitbarkeit hat.
  • Das Polyarylensulfidharz, das in der vorliegenden Erfindung als Komponente (A) verwendet wird, ist nicht speziell eingeschränkt, umfaßt aber solche Polymere, die oxidativer Vernetzung oder thermischer Vernetzung unterliegen. Jedoch ist ein im wesentlichen lineares Polymer, das einen niedrigen Vernetzungsgrad hat, welches durch Polykondensation eines bifunktionellen Monomers hergestellt wird, bevorzugt.
  • Insbesondere ist ein im wesentlichen lineares Polymer mit einer Schmelzviskosität von 1 x 10 bis 5 x 5 x 10&sup5; Poise , vorzugsweise 50 bis 5 x 10&sup4; Poise, mehr bevorzugt 100 bis 5 x 10&sup4; Poise - gemessen unter Bedingungen einer Temperatur von 310ºC und einer Schergeschwindigkeit von 5/s - geeignet. Wenn die Schmelzviskosität geringer als 10 Poise ist, ist die Fließfähigkeit so hoch, daß das Formen in der Schmelze schwierig ist. Selbst wenn ein geformter Gegenstand erhalten wird, sind in diesem Fall die mechanischen Eigenschaften des Gegenstandes auf nachträgliche Weise gering. Wenn andererseits die Schmelzviskosität höher als 5 x 10&sup5; Poise ist, ist die Fließfähigkeit so gering, daß Formen in der Schmelze schwierig ist.
  • Das α-Olefin-Copolymer, das als Komponente (B) in der vorliegenden Erfindung zugefügt wird, muß eine ungesättigte Carbonsäure oder deren Anhydrid darauf gepfropft aufweisen. Wenn ein α-Olefin, das keine ungesättigte Carbonsäure oder deren Anhydrid darauf gepfropft hat, zugefügt wird, kann die Haftung an einen Leiterrahmen nicht im geringsten verbessert werden. Ein Copolymer, das Maleinsäureanhydrid als die ungesättigte Carbonsäure oder deren Anhydrid umfaßt, und das einen Pfropfungsgrad von 1,0 bis 5% hat, ist besonders bevorzugt. Wenn der Pfropfungsgrad geringer als 1,0% ist, kann die Haftung an den Leiterrahmen nicht genügend verbessert werden. Wenn er andererseits höher als 5,0% ist, tritt auf nachteilige Weise eine große Menge eines Zersetzungsgases oder eines verdampfenden Gases während der Extrusion oder der Formgebung auf. Vom Gesichtspunkt des Vermeidens des Auftretens des Zersetzungsgases oder verdampfenden Gases aus gesehen, ist es bevorzugt, daß ein Copolymer als das α-Olefin-Copolymer verwendet werden sollte, das Ethylen/Ethylacrylat als eine Hauptkettenstruktur umfaßt. Die Zugabemenge der Komponente (B) ist vorzugsweise 0,1 bis 30 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyarylensulfidharzes (A). Wenn die Menge der Komponente (B) zu gering ist, ist die Haftung an einen Leiterrahmen schlecht. Wenn sie andererseits zu groß ist, sind die mechanischen Eigenschaften und die Wärmebeständigkeit nicht ausreichend.
  • Der Füllstoff, der als die Komponente (C) in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist eine wichtige Komponente zur Erniedrigung des Formgebungs-Schrumpf-Verhältnisses und des linearen Ausdehnungskoeffizienten, und zur Verbesserung der Haftung an einen Leiterrahmen. Der Füllstoff kann faserig oder nichtfaserig (eine teilchenförmige oder flockige Form) sein.
  • Von den obigen Füllstoffen sind teilchenförmige oder flockige Füllstoffe bevorzugt, da sie zur Unterdrückung der Anisotropie des Formgebungs-Schrumpf-Verhältnisses und des linearen Ausdehnungskoeffizienten hochwirksam sind. Beispiele der Füllstoffe umfassen Silicate wie Siliciumdioxid, Quarzpulver, Glasperlen, Glaspulover, Calciumsilicat, Aluminiumsilicat, Kaolin, Talcum, Ton, Diatomeenerde und Wollastonit, Metalloxide wie Eisenoxid, Titanoxid, Zinkoxid und Aluminiumoxid, Metallcarbonate wie Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat, Metailsulfate wie Calcium- und Banumsulfat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid und verschiedene Metallpulver. Unter diesen sind Siliciumdioxid, Talcum oder Glasperlen besonders bevorzugt.
  • Glimmer, Glasflocken, usw. werden als die flockigen Füllstoffe bevorzugt. Der Füllstoff ist besonders bevorzugt ein fein zerteiltes Glimmerpulver. Hinsichtlich der Korngröße des flockigen Füllstoffs ist zu sagen, daß er umso besser ist, je kleiner er ist. Allgemein ist es erwünscht, daß die durchschnittliche Korngröße nicht größer als 200 µm ist.
  • Der faserige Füllstoff wird eingebaut, um die Eigenschaften wie mechanische Festigkeit und Wärmebeständigkeit zu verbessern. Beispiele des faserigen Füllstoffs umfassen anorganische faserige Materialien wie Glasfaser, Asbestfaser, Siliciumdioxidfaser, Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Faser, Zirconiumoxidfaser, Bornitridfaser, Siliciumnitridfaser, Borfaser und Kaliumtitanatfaser. Zusätzlich ist es auch möglich, ein faseriges organisches Material mit einer hohen Schmelztemperatur zu verwenden, wie Polyamid, Fluorharz und Acrylharz.
  • Eine Kombination einer Glasfaser mit einer durchschnittlichen Faserlänge von 30 bis 500 µm mit einem teilchenförmigen oder flockigen Füllstoff ist besonders bevorzugt. Eine Kombination aus wenigstens einem Anteil, der aus fein zerteilten Glimmerpulver, Talcum oder Glasperlen ausgewählt ist, mit Glasfaser ist zur Verbesserung der Haftung an einen Leiterrahmen besonders wirksam.
  • Falls notwendig, werden diese Füllstoffe in Kombination mit einem Bindemittel oder einer Oberflächenbehandlung verwendet.
  • Beispiele der Bindemittel und Oberflächenbehandlung umfassen funktionelle Verbindungen wie Epoxy-Verbindungen, Isocyanat- Verbindungen, Silan-Verbindungen und Titanat-Verbindungen. Diese Verbindungen können für die Oberflächen-Vorbehandlung oder Bindungsbehandlung des Füllstoffs verwendet werden. Alternativ können sie während der Herstellung des Materials zugefügt werden. Insbesondere sind organische Silane, speziell ein Aminoalkoxysilan, ein Mercaptoalkoxysilan und ein Vinylalkoxysilan geeignet.
  • Die Menge des anorganischen Füllstoffs als Komponente (C) ist 10 bis 300 Gewichtsteile, vorzugsweise 50 bis 200 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyarylensulfidharz (A). Wenn die Menge zu gering ist, werden das Formgebungs-Schrumpf-Verhältnis und der lineare Ausdehnungskoeffizient zu groß, und die Haftung an einen Leiterrahmen kann nicht ausreichend verbessert werden. Wenn sie andererseits zu groß ist, ist die Formbarkeit gering und die mechanische Festigkeit des fertigen geformten Gegenstandes ist unzureichend.
  • Weiterhin kann die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise bekannte Materialien enthalten, die im allgemeinen gewöhnlichen thermoplastischen und wärmehärtbaren Materialien gemäß der erwünschten Wirkungsweise zugegeben werden, z.B. Stabilisatoren wie Antioxidationsmittel und Ultraviolettabsorber, antistatische Reagenzien, Flammverzögerungsmittel, Farbmittel wie Farbstoffe und Pigmente, Gleitmittel und Kristallisationsbeschleuniger.
  • Das Harzmaterial zum Einfügen eines Leiterrahmens gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Verwendung der Ausrüstung und des Verfahrens, die allgemein für die Herstellung einer synthetischen Harz-Zusammensetzung verwendet werden, hergestellt werden. Insbesondere können die benötigten Komponenten miteinander vermischt und geknetet, und mit einem Einschneckenoder einem Doppelschneckenextruder extrudiert werden, um ein Form-Pellet herzustellen. Alternativ kann ein Teil der notwendigen Komponenten als ein Masterbatch vermischt und schmelzextrudiert werden. Weiterhin ist es möglich, ein Verfahren anzuwenden, das Pulverisieren eines Teils oder des ganzen Polyarylensulfidharzes für den Zweck der Verbesserung der Dispersion, Vermischen der Komponenten miteinander und Schmelzextrudieren der Mischung umfaßt.
  • Die geformte Komponente, die einen Leiterrahmen gemäß der vorliegenden Erfindung darin eingefügt aufweist, kann durch Formen des oben beschriebenen Harzmaterials gemäß dem konventionellen Metalleinfügungs-Spritzgußverfahren erhalten werden. D.h. die geformte Komponente kann mit hoher Wirksamkeit hergestellt werden, indem man einen Leiterrahmen in einer vorherbestimmten Position in einer Form anordnet, und das Spritzgießen durchführt.
  • Figur 1 ist eine Ausführungsform einer geformten Komponente, die einen Leiterrahmen darin eingefügt aufweist, worin (A) eine Draufsicht und (B) und (C) Seitenansichten sind.
  • -Figur 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Figur 1 (A), die den Anteil der Messung bei einem Tinteneindringungstest in den Beispielen zeigt.
  • Die Bezugszahlen in den Figuren zeigen die folgenden Dinge an:
  • 1: Leiterrahmen (aus Kupfer) [der schwarze Teil in der Zeichnung]
  • 2: Harzanteil [der schraffierte Teil in der Zeichnung]
  • 3: Leiterrahmen-Anschlußteile
  • 4: Gatterteil
  • 5: Anteil der Messung bei einem Tinteneindringungstest
  • 1: Weglänge der Tinteneindringung
    • Beispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die folgenden nichteinschränkenden Beispiele beschrieben.
    • Beispiele 1 bis 13
  • Die in Tabelle 1 aufgeführten Materialien wurden zu einem Polyarylensulfidharz in Mengen zugefügt, die in Tabelle 1 spezifiziert sind, und mittels eines Mischers 2 Minuten vermischt. Die Mischung wurde mittels eines Extruders bei einer Zylinder- Temperatur von 310ºC in der Schmelze geknetet und zu Harzmaterial-Pellets geformt. Die Pellets wurden mittels einer Spritzgußmachine bei einer Zylinder-Temperatur von 320ºC spritzgegossen, wobei ein Formwerkzeug verwendet wurde, das einen darin eingefügten Leiterrahmen aufweist, wodurch ein Teststück hergestellt wurde, das einen darin eingefügten Leiterrahmen aufweist, wie in Figur 1 gezeigt ist. Eine Terminalseite des Teststücks wurde in eine spezifische fluoreszierende Tinte (PEP fluorescent penetrant F-6A-SP; ein Produkt von Eishin Co., Ltd.) zur Hälfte der Länge des Teststücks bei Raumtemperatur 15 Minuten eingetaucht. Die Haftung des Harzes an den metallischen Leiterrahmen wurde durch die Weglänge (1) der Tinteneindringung zwischen dem Harz und dem Leiterrahmen aufgrund von Kapillarwirkung bestimmt. Die maximale meßbare Weglänge der Tinteneindringung war 14 mm.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben, worin die Biegeeigenschaften eines separat hergestellten Standard-Teststücks ebenfalls angegeben sind.
    • Vergleichsbeispiele 1 bis 9
  • Es wurde das gleiche Polyarylensulfidharz wie das der Beispiele hergestellt, und die in Tabelle 2 aufgeführten Materialien wurden in Mengen dazugegeben, die in Tabelle 2 spezifiziert sind, wodurch ein Harzmaterial (Pellets) hergestellt wurde. Dieses wurde auf die gleiche Weise wie in den Beispielen untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 1 Beispiel Zusammensetzung Eigenschaften Glasfaser Glasperlen Talcum Glimmerpulver Anmerkung Biegefestigkeit Elastizitäts-Biegemodul Durchbiegung beim Biegen (%) Tinteneindringungs-Weglänge (mm) Anmerkung: (1) Mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Copolmer von Ethylen/Ethylacrylat (Pfropfungsgrad: 3,0%) Tabelle 1 (Fortsetzung) Beispiel Zusammensetzung Eigenschaften Glasfaser Glasperlen Talcum Glimmerpulver Anmerkung Biegefestigkeit Elastizitäts-Biegemodul Durchbiegeung beim Biegen Tinteneindringungs-Weglänge (mm) Anmerkung: (1) Mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes Copolymer von Ethlen/Ethylacrylat (Pfropfungsgrad: 3,0%) Tabelle 2 Vergl.Beispiel Zusammensetzung Eigenschaften Glasfaser Glasperlen Talcum Glimmerpulver Anmerkung Biegefestigkeit Elastizitäts-Biegemodul Durchbiegeung beim Biegen Tinteneindringungs-Weglänge (mm) Anmerkung: (2) Ethylen/Ethylacrylat-Copolymer (Pfropfungsgrad: 0%) (3) Ethylen/Ethylacrylat/Maleinsäureanhydrid-Copolymer (Pfropfungsgrad: 0%)

Claims (10)

1. Harzmaterial zum Einfügen eines Leiterrahmens, umfassend
(A) 100 Gewichtsteile eines Polyarylensulfid-Harzes
(B) 0,1 bis 30 Gewichtsteile eines α-Olefin-Copolymers, das mit einer ungesättigten Carbonsäure oder derem Anhydrid pfropfcopolymersiert ist, und
(C) 10 bis 300 Gewichtsteile eines faserigen Füllstoffs, eines nichtfaserigen anorganischen Füllstoffs oder einer Mischung derselben.
2. Harzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das Polyarylensulfid-Harz (A) ein im wesentlichen lineares Polymer ist, das einen geringen Grad an Vernetzung aufweist und durch die Polykondensation eines bifunktionellen Monomers hergestellt wird.
3. Harzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das Polyarylensulfid-Harz (A) ein Poly-p-phenylensulfid-Homopolymer ist, das im wesentlichen eine lineare Molekülstruktur aufweist.
4. Harzmaterial gemäß Anspruch 1, worin das Polyarylensulfid-Harz (A) ein Copolymer ist, das 5 bis 50 Mol% einer p-Phenylensulfid-Gruppe oder einer m-Phenylensulfid- Gruppe umfaßt.
5. Harzmaterial gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die ungesättigte Carbonsäure oder deren Anhydrid, die(das) Komponente (B) ausmacht, Maleinsäureanhydrid ist.
6. Harzmaterial gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin das α-Olefin-Copolymer, das Komponente (B) ausmacht, ein Ethylen/Ethylacrylat-Harz ist.
7. Harzmaterial gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Menge der Komponente (B) 5,0 bis 20 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyarylensulfid-Harzes (A) ausmacht.
8. Harzmaterial gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin Komponente (C) eine Kombination aus wenigstens einem pulverigen Glimmer, Talcum und Glasperlen mit Glasfaser umfaßt.
9. Harzmaterial gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Menge der Komponente (C) 50 bis 200 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Polyarylensulfid-Harzes (A) ausmacht.
10. Geformte Komponente, umfassend ein Harzmaterial gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, und einen darin eingefügten Leiterrahmen.
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