DE69520490T2

DE69520490T2 - Methode zum Schützen von Schaltkreise

Info

Publication number: DE69520490T2
Application number: DE1995620490
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Arai; Nobuyuki Hasebe; Tsuneo Kimura; Atsushi Yaginuma
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2015-04-21
Also published as: JPH07173435A; DE69520490D1; JP3099651B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um gepackte Printplatten vor aggressiven Umgebungen zu schützen.
Gepackte Printplatten, auf denen elektrische und elektronische Bauteile montiert sind, finden als elektrische Teile in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen und dergleichen weitverbreitet Anwendung. Es ist allgemein üblich, derartige Printplatten oder elektrische und elektronische Elemente mit Beschichtungszusammensetzungen auf Basis von Harz oder hochviskosem Öl zu beschichten, um die elektrische Isolierung beizubehalten und die Printplatten vor aggressiven Umgebungen zu schützen, in der sie hohen Temperaturen, hoher Feuchtigkeit, Eintauchen in Wasser und Staub ausgesetzt sind.
Die Beschichtungszusammensetzungen als solche sind aufgrund ihrer hohen Viskosität schwierig aufzubringen. Um die Bearbeitungseffizienz und Produktionsausbeute zu verbessern, werden sie im Allgemeinen bis zu einer ausreichenden Viskosität mit organischen Lösungsmitteln, wie z. B. Toluol, Xylol und Hexan, verdünnt, um Eintauchen, Flutbeschichtung, Aufstreichen oder Aufspritzen zu ermöglichen. Die verdünnten Zusammensetzungen werden auf Printplatten-Oberflächen aufgebracht, und die organischen Lösungsmittel werden bei erhöhten Temperaturen oder Raumtemperatur abgedampft. Die Zusammensetzungen werden dann durch Erhitzen oder UV-Bestrahlung gehärtet, wodurch Überzüge gebildet werden.
Die meisten der eingesetzten Lösungsmittel werden ohne Rückgewinnung an die Luft abgegeben, wodurch die Umwelt verschmutzt und die Gesundheit des Personals belastet wird. Es sind Versuche unternommen worden, verdampfende Lösungsmittel ohne Abgabe an die Luft zurückzugewinnen, was aber auf Kosten der Wirtschaftlichkeit geht, da erhöhte Kapitalinvestitionen notwendig sind.
Auch hinsichtlich der Leistungsfähigkeit gibt es bei herkömmlichen Beschichtungszusammensetzungen Probleme. Da beschichtete Zusammensetzungen sehr hart sind, können Spannungen, die durch Wärmeausdehnung und Kontraktionen aufgrund von Veränderungen der Umgebungstemperatur herbeigeführt werden, direkt auf elektronische Bauteile auf der Printplatten-Oberfläche übertragen werden, was zu einem Versagen der elektronischen Elemente führt. Das Problem wird durch den aktuellen Trend, der weitere Größenreduktion elektronischer Bauteile erfordert, noch gravierender.
Als Reaktion auf Umweltprobleme sind in vielen Bundesstaaten der USA ab den späten 80er-Jahren Gesetze verabschiedet worden, welche die Verwendung von Lösungsmitteln einschränken. Auch zum Schutz der Atmosphäre am Arbeitsplatz besteht vom hygienischen Standpunkt aus die Notwendigkeit für lösungsmittelfreie Beschichtungszusammensetzungen.
Heutzutage sind mehrere Beschichtungszusammensetzungen verfügbar, die diesen Anforderungen entsprechen. Es wurden Silikonzusammensetzungen vom Additionstyp (unter Verwendung von Platinkatalysatoren) und vom UV-Härtungstyp entwickelt, die nicht mit Lösungsmitteln verdünnt werden müssen. Lösungsmittelfreie Silikon-Beschichtungszusammensetzungen vom Additionshärtungstyp werden in der EP-A-0.510.608 beschrieben. Bei den Silikonzusammensetzungen vom Additionshärtungstyp besteht jedoch das Problem, dass der Platinkatalysator mit einigen speziellen Materialien von auf der Printplatten-Oberfläche montierten Bauteilen vergiftet werden kann, wodurch die Härtung der Zusammensetzungen verhindert wird. Dadurch wird die Anwendbarkeit der Zusammensetzungen eingeschränkt. Bei den Silikonzusammensetzungen vom UV-Härtungstyp besteht das Problem, dass dunkle Zonen, die keine UV-Strahlung empfangen können, nicht härten. Dadurch sind diese Zusammensetzungen zur Beschichtung von Printplatten, auf denen Teile mit komplexem Profil montiert sind, ungeeignet.
Heute sind im Handel auch bei Raumtemperatur härtbare Silikon-Beschichtungszusammensetzungen vom Kondensationstyp erhältlich. Sie weisen eine Viskosität bei 25ºC von mehr als 1.000 Centipoise auf. Wegen der hohen Viskosität können herkömmliche Beschichtungstechniken, wie z. B. Eintauchen, Flutbeschichten, Aufstreichen oder Aufspritzen, nicht eingesetzt werden, um Printplatten mit diesen Beschichtungszusammensetzungen zu beschichten.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine lösungsmittelfreie Silikon-Beschichtungszusammensetzung, die durch herkömmliche Beschichtungstechniken, wie z. B. Eintauchen, Flutbeschichten, Aufstreichen und Aufspritzen, ohne Verdünnung mit Lösungsmitteln leicht aufbringbar ist und bei Raumtemperatur rasch zu einem gleichmäßigen Überzug härtet, in einem Verfahren zum Schützen von gepackten Printplatten vor aggressiven Umgebungen eingesetzt.
Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, nach dem eine lösungsmittelfreie Silikon-Beschichtungszusammensetzung, welche die folgenden Komponenten (A), (B) und (C) umfasst, zum Schutz einer Printplatte eingesetzt wird.
Komponente (A) ist ein mit einem Hydroxylrest endblockiertes Organopolysiloxan. Komponente (B) ist ein Silan der allgemeinen Formel (1):
(R²O)mSiR¹4-m ...(1)
worin R¹ ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest ist, R² ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest oder ein α,β- substituierter Vinyloxyrest ist und der Buchstabe m = 3 oder 4 ist, oder ein partielles Hydrolysat davon. Komponente (C) ist zumindest ein Härtungskatalysator, der aus der aus organischen Schwermetall-Carboxylaten, organischen Titanatestern, Guanidyl-substituierten Alkoxysilanen und ein Siloxan enthaltenden organischen Verbindungen mit Guanidylresten bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die Zusammensetzung sollte eine Viskosität bei 25ºC von 0,02 Pa·s bis 1 Pa·s (20 bis 1.000 Centipoise) aufweisen. Diese Zusammensetzung kann durch herkömmliche Beschichtungstechniken, wie z. B. Eintauchen, Flutbeschichten, Aufstreichen und Aufspritzen, leicht direkt aufgebracht werden. Da auf die Verwendung von Lösungsmitteln verzichtet wird, ist sie für Arbeiter nicht gesundheitsschädlich und auch nicht umweltschädlich, da keine Lösungsmittel abgegeben werden. Sie härtet rasch mit Luftfeuchtigkeit bei Raumtemperatur, ohne toxische oder korrodierende Gase freizusetzen, d. h. ohne dass Schäden an Bauteilen verursacht werden, die auf der Printplatten-Oberfläche montiert sind. Sie haftet gut auf Printplatten. Daher ist sie für formtreue Beschichtungsanwendungen geeignet, beispielsweise als Beschichtungszusammensetzung zum Beschichten von Printplatten.
Herkömmliche bei Raumtemperatur härtbare Silikon-Beschichtungszusammensetzungen vom Kondensationstyp weisen niedrige Reaktivität mit Härtern auf. Zusammensetzungen dieses Typs werden in der EP-A-0.528.353 beschrieben. Insbesondere, wenn niedermolekulares Organopolysiloxan, das mit einem Hydroxylrest endblockiert ist, als Basis verwendet wird, führt das zu unzureichender Härtung. Daher wird oft hochmolekulares mit einem Hyxdroxylrest endblockiertes Organopolysiloxan eingesetzt. Daher wurde es als unmöglich erachtet, als formtreue Beschichtungszusammensetzung eine Silikonzusammensetzung vom Kondensationstyp zu formulieren, die ausreichend niedrige Viskosität zum Aufbringen auf ein Substrat durch herkömmliche Beschichtungstechniken, wie z. B. Eintauchen, Flutbeschichten, Aufstreichen und Aufspritzen, aufweist, ohne dass ein Lösungsmittel notwendig wäre. Dennoch haben die Erfinder des vorliegenden Anmeldungsgegenstandes festgestellt, dass Beschichtungen mit einer Dicke von weniger als 250 um (10 Mil), insbesondere weniger als 130 um (5 Mil), geeignet sind, um Printplatten zu beschichten, und diese Art der Anwendung erfordert nicht immer gehärtete Produkte mit relativ hoher physikalischer Festigkeit (Zugfestigkeit, Dehnbarkeit und Reißfestigkeit), wie sie bei anderen gewerblichen Anwendungen erforderlich sind, beispielsweise bei Baumaterialien, Klebern und Materialien zum Verkapseln elektrischer und elektronischer Bauteile. Es wurde auch festgestellt, dass eine bei Raumtemperatur härtbare Silikonzusammensetzung vom Kondensationstyp, die innerhalb von 20 min härtet und eine Viskosität von bis zu 1 Pa·s (1.000 Centipoise) aufweist, vom Bearbeitungs- und Produktivitätsstandpunkt aus bevorzugt wird.
Daher wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine vorzugsweise bei Raumtemperatur härtbare lösungsmittelfreie Silikonbeschichtungszusammensetzung verwendet, umfassend:
(A) ein mit einem Hydroxylrest endblockiertes Organopolysiloxan,
(B) ein Silan der allgemeinen Formel (1):
(R²O)mSiR¹4-m ... (1)
worin R¹ ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest ist, R² ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest oder ein α,β- substituierter Vinyloxyrest ist, und der Buchstabe m = 3 oder 4 ist, oder ein partielles Hydrolysat davon, und
(C) zumindest einen Härtungskatalysator, der aus der aus organischen Schwermetall-Carboxylaten, organischen Titanatestern, Guanidyl-substituierten Alkoxysilanen und ein Siloxan enthaltenden organischen Verbindungen mit Guanidylresten bestehenden Gruppe ausgewählt ist;
wobei die Zusammensetzung eine Viskosität bei 25ºC von 0,02 Pa·s bis 1 Pa·s (20 bis 1.000 Centipoise) aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, um eine gepackte Printplatte, auf der beispielsweise elektrische und elektronische Chips montiert sind, vor aggressiven Umgebungen zu schützen, umfassend das Aufbringen einer lösungsmittelfreien Silikon- Beschichtungszusammensetzung auf die gepackte Printplatte in einer Dicke von 2 bis 130 um (1 bis 5 Mil), sowie das Härten der aufgebrachten Schichten mit Hilfe von Luftfeuchtigkeit, wobei die Beschichtungszusammensetzung umfasst:
(A) ein Organopolysiloxan, das mit einem Hydroxylrest endblockiert ist,
(B) ein Silan der allgemeinen Formel (1):
(R²O)mSiR¹4-m ... (1)
worin R¹ ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenvvasserstoffrest ist, R² ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest oder ein α,β- substituierter Vinyloxyrest ist und der Buchstabe m = 3 oder 4 ist, oder ein partielles Hydrolysat davon, und
(C) zumindest einen Härtungskatalysator, der aus der aus organischen Schwermetall-Carboxylaten, organischen Titanatestern, Guanidyl-substituierten Alkoxysilanen und ein Siloxan enthaltenden organischen Verbindungen mit Guanidylresten bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
wobei die Zusammensetzung eine Viskosität bei 25ºC von 0,02 Pa·s bis 1 Pa·s (20 bis 1.000 Centipoise) aufweist.
Wie oben definiert umfasst die gemäß vorliegender Erfindung eingesetzte, härtbare, lösungsmittelfreie Beschichtungszusammensetzung die Grundkomponenten (A), (B) und (C). Komponente (A) ist ein Organopolysiloxan, das mit einem Hydroxylrest endblockiert ist, beispielsweise einem, das durch die allgemeine Formel (2) dargestellt ist:
R³aSiO(4-a)/2 ... (2)
worin R³ ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist und der Buchstabe a eine positive Zahl von 1,9 bis 2,05 ist, und der mit einem Hydroxylrest endblockiert ist. In diesem Fall wird ein Organopolysiloxan bevorzugt, bei dem beide Enden mit einer Hydroxygruppe blockiert sind.
Die Endgruppe ist vorzugsweise eine
Gruppe. Die durch R³ dargestellten einwertigen Kohlenwasserstoffreste umfassen Alkylreste, wie z. B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, 2-Ethylbutyl- und Octylreste; Cycloalkylreste, wie z. B. den Cyclohexylrest; Alkenylreste, wie z. B. Vinyl- und Hexenylreste; substituierte oder unsubstituierte Arylreste, wie z. B. Phenyl-, Tolyl-, Xylyl-, Phenanthryl-, Naphthyl-, Xenyl- und Phenansilreste; sowie substituierte Vertreter davon, worin einige oder alle der Wasserstoffatome durch Halogenatome oder Cyanoreste ersetzt sind, beispielsweise halogenierte Kohlenwasserstoffreste, wie z. B. Trifluorpropyl, Trichlorpropyl, Bromphenyl und Chlorcyclohexylreste, sowie Cyanokohlenwasserstoffreste, wie z. B. Cyanoethyl-, Cyanopropyl- und Cyanobutylreste.
Organopolysiloxane (A) können allein oder als Gemisch zweier oder mehrerer davon eingesetzt werden, es werden aber Gemische aus einem Organopolysiloxan mit einer Viskosität bei 25ºC von zumindest 0,5 Pa·s (500 Centipoise (cp)), insbesondere 0,5 bis 5 Pa·s (500 bis 5.000 cp), und einem weiteren Organopolysiloxan mit einer Viskosität bei 25ºC von bis zu 0,1 Pa·s (100 cp), insbesondere 0,005 bis 0,1 Pa·s (5 bis 100 cp), bevorzugt. Bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn das erstere und das letztere Organopolysiloxan in einem Gewichtsverhältnis zwischen 10 : 90 und 90 : 10 eingesetzt werden. Wenn das erstere Organopolysiloxan eine Viskosität von über 5 Pa·s (5.000 cp) aufweist, kann es bei diesen Gemischen sein, dass einige der resultierenden Silikonzusammensetzungen keine Viskosität von 0,02 Pa·s bis 1 Pa·s (20 bis 1.000 cp) aufweisen. Wenn das letztere Organopolysiloxan eine Viskosität von weniger als 0,005 Pa·s (5 cp) aufweist, müssen größere Mengen an Härter (B), wie weiter unten im Detail beschrieben, zugesetzt werden, was zu mehr Kondensationsprodukten führt und es notwendig macht, es vor dem Aufbringen auf das Substrat mit Lösungsmitteln zu verdünnen. Die Verwendung von Lösungsmitteln führt zu gehärteten Überzügen, die einen erhöhten Schrumpfungsfaktor aufweisen und daher Bauteile, die auf Printplatten-Oberflächen montiert sind, beeinträchtigen. Außerdem weisen die resultierenden Elastomere einen erhöhten Elastizitätsmodul auf, was ebenfalls eine Beeinträchtigung von Bauteilen bewirkt, die auf Printplatten-Oberflächen montiert sind.
Komponente (B) ist ein Silan der folgenden allgemeinen Formel (1) oder ein partielles Hydrolysat davon.
(R²O)mSiR¹4-m ... (1)
In Formel (1) ist R¹ ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, R² ist ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder ein α,β-substituierter Vinyloxyrest, und der Buchstabe m = 3 oder 4. Beispiele für den substituierten oder unsubstituierten einwertigen Kohlenwasserstoffrest, der durch R¹ und R² dargestellt ist, sind wie zuvor für R³ definiert. Die Silane mit einem α,β-substituierten Vinyloxyrest umfassen jene der folgenden Formel:
In der Formel ist R&sup4; ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, R&sup5; und R&sup6; sind unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, und der Buchstabe k = 3 oder 4. Beispiele für den einwertigen Kohlenwasserstoffrest, wie durch R&sup4;, R&sup5; und R&sup6; dargestellt, sind wie zuvor für R³ beschrieben.
Veranschaulichende, nicht-einschränkende Beispiele für das Silan (B) sind Methyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Tetramethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Propyltriethoxysilan, Tetraethoxysilan, Methyltripropanoxysilan, Vinyltripropanoxysilan, Phenyltripropanoxysilan, Propyltripropanoxysilan, Tetrapropanoxysilan, Methyltriisopropenyloxysilan, Vinyltriisopropenyloxysilan, Phenyltriisopropenyloxysilan, Propyltriisopropenyloxypropenyloxysilan, Propyltriisopropenyloxysilan, Propyltriisopropenyloxysilan, Tetraisopropenyloxysilan sowie partielle Hydrolysate davon.
Komponente (B) wird vorzugsweise in Mengen von etwa 5 bis 30 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile an Komponente (A) eingemischt. Bei weniger als 5 Teilen von Komponente (B) auf dieser Basis besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Zusammensetzung während ihrer Herstellung oder Lagerung eindickt und geliert, wodurch kein Elastomer mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften erzeugt werden kann. Bei mehr als 30 Teilen von Komponente (B) bilden sich auf der Oberfläche beim Härten Rillen, wodurch kein Elastomer mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften bereitgestellt werden kann.
Komponente (C) ist ein Härtungskatalysator, der aus der aus organischen Schwermetall- Carboxylaten, organischen Titanatestern, Guanidyl-substituierten Alkoxysilanen und ein Siloxan enthaltenden organischen Verbindungen mit Guanidylresten bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Es handelt sich dabei um einen Härtungsbeschleuniger. Beispiele für Katalysatoren sind Schwermetallsalze, wie z. B. Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndioctylat, Blei-2-ethyloctat, Zinnbutyrat und Zinkstearat; organische Titanatester, wie z. B. Tetrabutyltitanat, Tetra-2-ethylhexyltitanat, Tetraphenyltitanat und Tetraoctadecyltitanat; organische Titanverbindungen, wie z. B. Organosiloxytitan; Guanidyl-substituierte Alkoxysilane, wie z. B. 1,1,3,3-Tetramethylguanidin, 3-Tetramethylguanidylpropyltrimethoxysilan, 3-Tetramethylguanidylpropyltrimethylsilan, Tetramethylguanidylmethyltrimethoxysilan und Tetramethylguanidylmethyltrimethylsilan; sowie ein Siloxan enthaltende organische Verbindungen mit Guanidylresten. Diese Verbindungen können alleine oder als Gemische zweier oder mehrerer davon eingesetzt werden.
Komponente (C) wird vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 10 Gewichtsteilen, mehr bevorzugt 0,1 bis 2 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteile an Komponente (A) eingemischt. Bei weniger als 0,01 Teilen von Komponente (C) auf dieser Basis dauert die Härtung lange, was für die Betriebseffizienz nachteilig ist. Bei mehr als 10 Teilen von Komponente (C) erhöht sich die Viskosität der resultierenden Zusammensetzung während ihrer Herstellung, weswegen sie weniger stabil bei der Lagerung wird.
Falls gewünscht kann die gemäß vorliegender Erfindung verwendete Zusammensetzung beliebige bekannte Additive enthalten, beispielsweise verschiedene Siloxanöle, Füllstoffe, wie z. B. feinverteilte Kieselsäure und Kieselgallerte, Haftmittel, Pigmente, Farbstoffe, Oxidationshemmer, Alterungsschutzmittel, Antistatikmittel, Flammhemmer und Wärmeübertragungsmodifikatoren, solange die Ziele der Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Zusammensetzung wird im Allgemeinen hergestellt, indem die Komponenten (A) und (C) und die optionalen Additive in trockener Luft- oder Stickstoffatmosphäre homogen vermischt werden.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die verwendete Zusammensetzung eine Viskosität bei 25ºC von 0,02 Pa·s bis 1 Pa·s (20 bis 1.000 cp), vorzugsweise 0,04 bis 0,5 Pa·s (40 bis 500 cp), aufweist. Silikonzusammensetzungen mit einer Viskosität von über 1 Pa·s (1.000 cp) neigen nicht nur dazu, bei einem Eintauchbeschichtungsverfahren das Phänomen der Streifenbildung zu verursachen, das darin besteht, dass, wenn Printplatten aus der Flüssigkeit herausgezogen werden, die Flüssigkeit nicht sofort zu tropfen aufhört, sondern bilden auch relativ dicke Überzüge. Die Streifenbildung führt zu Flüssigkeitsverlust und verursacht Verunreinigungen in nachfolgenden Schritten. Mit derartigen hochviskosen Zusammensetzungen kommt es auch zu einem Problem beim Flutbeschichtungsverfahren, das darin besteht, dass es schwierig ist, selektiv gehärtete Überzüge nur an ausgewählten Stellen auszubilden, weswegen im schlimmsten Fall Maskierung notwendig ist, da die hochviskosen Zusammensetzungen langsam fließen. Silikonzusammensetzungen mit einer Viskosität von weniger als 0,02 Pa·s (20 cp) unterliegen einem Schrumpfungsproblem aufgrund eines erhöhten Gehalts an Kondensationsprodukten, Schwierigkeiten bei der Spannungsentlastung aufgrund des hohen Elastizitätsmoduls, langsamerer Härtung und dickerer Beschichtungen. Außerdem weisen gehärtete Überzüge geringe physikalische Festigkeit auf, d. h. sie sind spröde.
Jede der herkömmlichen Beschichtungstechniken kann eingesetzt werden, um die Zusammensetzung auf Printplatten oder andere Substrate aufzubringen. Beispiele für Beschichtungstechniken sind Eintauchbeschichtung unter Stickstoffatmosphäre, Flutbeschichtung unter Verwendung einer automatischen Abgabevorrichtung, Aufspritzen und Aufstreichen. Die resultierenden Beschichtungen sind allgemein 25 bis 130 um (1 bis 5 Mil) dick, härten nach dem Aufbringen rasch mit Hilfe von Luftfeuchtigkeit und haften fest an Printplatten oder anderen Substraten.
Es wurde ein Verfahren zur Verwendung einer lösungsmittelfreien Silikon-Beschichtungszusammensetzung beschrieben, die durch herkömmliche Beschichtungstechniken, wie z. B. Eintauchen, Flutbeschichten, Aufstreichen und Aufspritzen, leicht aufgebracht werden kann und bei Raumtemperatur rasch härtet. Die verwendete Zusammensetzung eignet sich am besten zum Beschichten von Printplatten.
Beispiele für die vorliegende Erfindung werden nachstehend zur Veranschaulichung, nicht jedoch als Einschränkung angeführt. Alle Teile sind Gewichtsteile. Die Viskositäten wurden durch Messungen bei 25ºC erhalten.

Beispiel 1

Eine Silikonzusammensetzung mit einer Viskosität von 0,27 Pa·s (270 cp) wurde hergestellt, indem 80 Teile eines Hydroxyl-endblockierten Dimethylpolysiloxans mit einer Viskosität von 0,7 Pa·s (700 cp), 20 Teile eines Hydroxyl-endblockierten Dimethylpolysiloxans mit einer Viskosität von 0,03 Pa·s (30 cp), 10 Teile Vinyltri(isopropenyloxy)silan, 1 Teil 3-Aminopropyltriethoxysilan und 1 Teil 3-Tetramethylguanidylpropyltrimethoxysilan trocken vermischt wurden, gefolgt von Entlüftung. Ein Probe mit 20 mm · 20 mm · 2 mm wurde aus der Zusammensetzung geformt und 7 Tage lang in Luft mit 20 ºC und 55% r.L. zum Härten stehengelassen.

Beispiel 2

Eine Silikonzusammensetzung mit einer Viskosität von 0,6 Pa·s (60 cp) wurde hergestellt, indem 35 Teile eines Hydroxyl-endblockierten Dimethylpolysiloxans mit einer Viskosität von 0,7 Pa·s (700 cp), 65 Teile eines Hydroxyl-endblockierten Dimethylpolysiloxans mit einer Viskosität von 0,03 Pa·s (30 cp), 20 Teile Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 0,03 Pa·s (30 cp), 20 Teile Vinyltri(isopropenyloxy)silan, 1 Teil 3- Aminopropyltriethyoxysilan und 1 Teil 3-Tetramethylguanidylpropyltrimethoxysilan trocken vermischt wurden, gefolgt von Entlüftung. Eine Probe der Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 geformt und gehärtet.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Silikonzusammensetzung mit einer Viskosität von 1,2 Pa·s (1.200 cp) wurde hergestellt, indem 100 Teile eines Hydroxyl-endblockierten Dimethylpolysiloxans mit einer Viskosität von 1,5 Pa·s (1.500 cp), 8 Teile Vinyltri(isopropenyloxy)silan, 1 Teil 3-Aminopropyltriethoxysilan und 1 Teil 3-Tetramethylguanidylpropyltrimethoxsilan trocken vermischt wurden, gefolgt von Entlüftung. Eine Probe der Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 geformt und gehärtet.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Silikonzusammensetzung mit einer Viskosität von 0,01 Pa·s (10 cp) wurde hergestellt, indem 100 Teile eines Hydroxyl-endblockierten Dimethylpolysiloxans mit einer Viskosität von 0,03 Pa·s (30 cp), 30 Teile Vinyltri(isopropenyloxy)silan, 1 Teil 3-Aminopropyltriethyoxysilan und 1 Teil 3-Tetramethylguanidylpropyltrimethoxysilan trocken vermischt wurden, gefolgt von Entlüftung. Eine Probe der Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 geformt und gehärtet.
Die Silikonzusammensetzungen und gehärteten Proben dieser Beispiele wurden durch die folgenden Test auf ihre physikalischen Eigenschaften untersucht.

Bruchdehnung der gehärteten Produkte:

gemessen gemäß JIS K-6301 (Dumbell Nr. 2),

Zugfestigkeit:

gemessen gemäß JIS K-6301 (Dumbbell Nr. 29).

Scherhaftkraft:

gemessen gemäß JIS K-6850; die verwendete Aluminiumplatte war 0,5 mm dick, und der Kleber war 2 mm dick.

Volumenwiderstand:

gemessen gemäß JIS C-2123.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
Die folgenden Versuche wurden an den Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 und aus Vergleichsbeispiel 1 vorgenommen.

Versuch 1

Unter Verwendung einer automatischen Abgabevorrichtung (SELECT COAT APPLICATION SYSTEM, hergestellt von der NORDSON Corporation) wurde jede Silikonzusammensetzung unter folgenden Bedingungen in einer Dicke von 25 bis 130 um (1 bis 5 Mil) auf eine Printplatten-Oberfläche aufgebracht: ein 9,5 mm- (3/8 Zoll-) Muster, ein Abstand zwischen Düse und Platte von 10,2 bis 19,1 mm (2/5 bis 3/4 Zoll), und eine Düsenfeedgeschwindigkeit von 380 bis 460 mm/s (15 bis 18 Zoll/s), und anschließend bei Raumtemperatur gehärtet.
Die Silikonzusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 härteten innerhalb von 8 min bei 20ºC und 70% r.L. und innerhalb von 5 min bei 30ºC und 75 r.L. zu gleichmäßigen Silikonbeschichtungen mit einer Dicke von 25 bis 130 um (1 bis 5 Mil). Gehärtete Beschichtungen konnten nur in den gewünschten Bereichen gebildet werden, ohne dass eine Maske erforderlich war. Im Gegensatz dazu härtete die Silikonzusammensetzung aus Vergleichsbeispiel 1 zu einem Überzug mit schwankender Dicke.

Versuch 2

Dabei wurde ein Tauchbeschichtungsgerät (hergestellt von der PAINT LINE Corporation) verwendet. Der Tauchbeschichtungstank wurde mit jeder Silikonzusammensetzung gefüllt, und oberhalb ihrer Oberfläche wurde eine Stickstoffatmosphäre erzeugt. Printplatten wurden in die Zusammensetzung eingetaucht und mit einer Rate von 152 mm/min (6 Zoll/min) hochgezogen. Die Silikonzusammensetzung wurde auf diese Weise in einer Dicke von 25 bis 130 um (1 bis 5 Mil) aufgebracht und bei Raumtemperatur gehärtet.
Die Silikonzusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 härteten bei 23ºC und 65% r.L. innerhalb von 10 min an der Printplatten-Oberfläche, wodurch gleichmäßige Silikonüberzüge mit einer Dicke von 25 bis 130 um (1 bis 5 Mil) gebildet wurden. Als die Platten aus dem Eintauchtank hochgezogen wurden, hörte die Flüssigkeit (Silikonzusammensetzung) sofort zu tropfen auf, wodurch keine Streifenbildung verursacht wurde und keine Nachteile bei den nachfolgenden Schritten oder über das gesamte Verfahren entstanden.
Bei Verwendung der Silikonzusammensetzung aus Vergleichsbeispiel 1 hatte der gehärtete Überzug eine Dicke von mehr als 250 um (10 Mil), und auf der Oberfläche der Flüssigkeit (Silikonzusammensetzung) im Eintauchtank bildete sich ein harter Film. Um mehrere Printplatten kontinuierlich in die Flüssigkeit einzutauchen, muss das Eintauchen erfolgen, nachdem die Flüssigkeitsoberfläche im Eintauchtank ausgeglichen war. Es dauerte einige Zeit, bis die Flüssigkeitsoberfläche ausgeglichen war. Aufgrund der Wellen in der Flüssigkeit entstanden Blasen. Aus diesen Gründen muss die Verfahrensgeschwindigkeit etwas verlangsamt werden. Außerdem kam es, da die Zusammensetzung aus Vergleichsbeispiel 1 eine hohe Viskosität aufwies, zum Auftreten von Streifenbildung beim Herausziehen der Printplatten aus der Flüssigkeit, was im nachfolgenden Schritt Verunreinigungen bewirkt.

Versuch 3

Unter Verwendung eines Spritzgeräts (AIRMIX SYSTEM, hergestellt von KREMLIN Inc.) wurde jede Silikonzusammensetzung auf eine Printplatten-Oberfläche aufgebracht und dann bei 23ºC und 65% r.L. gehärtet.
Die Silikonzusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 härteten zu gleichmäßigen Silikonbeschichtungen mit einer Dicke von 25 bis 250 um (1 bis 10 Mil). Im Gegensatz dazu härtete die Silikonzusammensetzung aus Vergleichsbeispiel 1 zu einem Überzug mit schwankender Dicke von mehr als 250 um (10 Mil).
Es ist anzumerken, dass die Zusammensetzung aus Vergleichsbeispiel 2 zu Überzügen härtete, die aufgrund ihrer geringen Dicke von weniger als 13 um (0,5 Mil) in ihrer Leistungsfähigkeit unzufriedenstellend waren.
Es sind zwar einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden, im Lichte der obigen Lehren können jedoch zahlreiche Modifikationen und Variationen daran vorgenommen werden. Es versteht sich daher, dass innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche die Erfindung auf andere Weise in die Praxis umgesetzt werden kann, als spezifisch beschrieben wurde.
Wo sowohl Imperialeinheiten als auch metrische Einheiten angegeben sind, sind die Zahlen in Klammern die ursprünglichen Werte.

Claims

1. Verfahren, umfassend das Auftragen einer lösungsmittelfreien Silikon-Beschichtungszusammensetzung mit einer Viskosität bei 25ºC von 0,02 Pa·s bis 1 Pa·s (20 bis 1.000 Centipoise) auf eine Kompaktbau-Printplatte, auf der Elektronikchips montiert sind, bis zu einer Dicke von 25 bis 130 um (1 bis 5 mil) und das Härten des Überzugs, um Schutz für die Printplatte gegen aggressive Umgebungen zu bieten, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung Folgendes umfasst:

(A) ein mit Hydroxylgruppe endbiockiertes Organopolysiloxan;

(B) ein Silan der allgemeinen Formel (1)

(R²O)mSiR¹4-m ... (1)

oder ein partielles Hydrolysat davon,

worin R¹ ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest ist, R² ein substituierter oder unsubstituierter einwertiger Kohlenwasserstoffrest oder α,β-substituierter Vinyloxyrest ist und m = 3 oder 4 ist, und

(C) zumindest einen Härtungskatalysator, der aus organischen Schwermetall-Carboxylaten, organischen Titanatestern, Guanidyl-substituierten Alkoxysilanen und organischen Verbindungen mit einem Guanidylreste enthaltenden Siloxan ausgewählt ist;

wobei die Zusammensetzung mithilfe von Luftfeuchtigkeit gehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Hydroxyl-endblockierte Organopolysiloxan (A) ein Gemisch aus einem mit einer Viskosität bei 25ºC von zumindest 0,5 Pa·s (500 Centipoise) und einem mit einer Viskosität bei 25ºC von nicht mehr als 0,1 Pa·s (100 Centipoise) ist.

3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Organopolysiloxan (A) durch die Formel (2)

R³aSiO(4-a)/2 ... (2)

worin R³ ein einwertiger C-Kohlenwasserstoffrest ist und a = 1,9 bis 2,05 ist, darstellbar und mit Hydroxyl endblockiert ist.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Silan (B) aus Methyltrimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan, Propyltrimethoxysilan, Tetramethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Phenyltriethoxysilan, Propyltriethoxysilan, Tetraethoxysilan, Methyltripropanoxysilan, Vinyltripropanoxysilan, Phenyltripropanoxysilan, Propyltripropanoxysilan, Tetrapropanoxysilan, Methyltriisopropenyloxysilan, Vinyltriisopropenyloxysilan, Phenyltriisopropenyloxysilan, Propyltriisopropenyloxypropenyloxysilan, Propyltriisopropenyloxysilan, Tetraisopropenyloxysilan und partiellen Hydrolysaten davon ausgewählt ist.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Zusammensetzung eine Viskosität von 0,04 bis 0,5 Pa·s aufweist.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Zusammensetzung durch Eintauchen, Flutbeschichten, Aufstreichen und Aufspritzen aufgetragen wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Härtung bei Raumtemperatur durchgeführt wird.