close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15316

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 09D 163/00 (2006.01)
C 08G 59/68 (2006.01)
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА НЕУСТОЙЧИВУЮ
К ПОВЫШЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДЛОЖКУ
(21) Номер заявки: a 20080344
(22) 2006.08.23
(31) 10 2005 040 126.0 (32) 2005.08.25 (33) DE
(85) 2008.03.25
(86) PCT/EP2006/065572, 2006.08.23
(87) WO 2007/023165, 2007.03.01
(43) 2008.10.30
(71) Заявитель: АЛТАНА ЭЛЕКТРИКАЛ
ИНСУЛЕЙШН ГМБХ (DE)
BY 15316 C1 2012.02.28
BY (11) 15316
(13) C1
(19)
(72) Авторы: ТЁДТЕР-КЁНИГ, Саша; ШМИДТ,
Герольд; ЛИНЕРТ, Клаус-В. (DE)
(73) Патентообладатель: АЛТАНА ЭЛЕКТРИКАЛ ИНСУЛЕЙШН ГМБХ (DE)
(56) EP 0307665 A2, 1989.
US 4238587, 1980.
US 5043221, 1991.
US 5932682 A, 1999.
(57)
1. Способ нанесения покрытия на неустойчивую к повышению температуры подложку, заключающийся в том, что на подложку наносят материал для покрытия неустойчивых
к повышению температуры подложек, содержащий, по меньшей мере, связующее вещество или смесь связующих веществ, представляющих собой эпоксидные смолы, отверждаемые при температуре от выше 60 до ниже 120 °С, и гексафторантимонат четвертичного
аммония в качестве катализатора отверждения, и отверждают при температуре от выше
60 до ниже 120 °С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют связующее вещество или смесь
связующих веществ, отверждаемых при температуре 70-110 °С, в частности при 80-90 °С.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что материал для покрытия содержит, по
меньшей мере, один реактивный разбавитель и при необходимости ингибиторы коррозии,
антивспениватель, средство, способствующее растеканию, и смачиватель.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют материал для покрытия, содержащий в качестве связующего вещества циклоалифатические эпоксидные смолы.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют материал для покрытия, содержащий в качестве связующего вещества бис-(3,4-эпоксициклогексилметил)адипат или
3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексанкарбоксилат или их смеси.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют материал для покрытия, содержащий в качестве катализатора отверждения гексафторантимонат (4-метоксибензил)диметилфениламмония.
7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют материал для покрытия, содержащий в качестве реактивного разбавителя соединения, способные к катионной полимеризации с эпоксидными смолами.
8. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют материал для покрытия, содержащий в качестве реактивного разбавителя моноэпоксиды и полиолы, в частности полиэтиленгликоль или пропиленгликоль.
BY 15316 C1 2012.02.28
9. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют материал для покрытия, содержащий в качестве реактивного разбавителя природные OH-функционализированные
масла, предпочтительно касторовое масло.
10. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют материал для покрытия, содержащий в качестве реактивного разбавителя виниловый эфир, предпочтительно дивиниловый эфир триэтиленгликоля или циклогександиметанола.
11. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют материал для покрытия, содержащий в качестве реактивного разбавителя алкиленкарбонаты, предпочтительно пропиленкарбонат.
12. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют материал для покрытия, содержащий в качестве реактивного разбавителя оксетаны, предпочтительно 3-этилгидроксиметилоксетан, терефталатдиоксетан или дифенилендиоксетан.
13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что неустойчивая к повышению температуры
подложка представляет собой узел в плоском исполнении, гибридную схему или узел с
компонентами поверхностного монтажа.
Настоящее изобретение относится к способу нанесения покрытия на неустойчивую к
повышению температуры подложку, который может применяться, прежде всего, для покрытия узлов в плоском исполнении (плоских конструктивных блоков на базе плат с печатным монтажом), гибридных схем и узлов с компонентами поверхностного монтажа, а
также смонтированных печатных плат.
Материал для покрытия узлов в плоском исполнении, гибридных схем, узлов с компонентами поверхностного монтажа и иных компонентов, используемых на печатных платах, должен защищать покрытые им элементы от влаги, химических веществ, пыли и
иных факторов. Помимо этого, подобный защитный слой должен повышать стойкость
электронных узлов и блоков к воздействию климатических факторов и их трекингостойкость. Максимально допустимая тепловая нагрузка защитного слоя должна быть согласована с конкретными условиями или конкретной областью его применения. Наличие у
такого защитного слоя высокой прочности сцепления с разнообразными основами предполагается как само собой разумеющееся. Обычно материал для покрытия перерабатывают
методом избирательного нанесения покрытия или избирательного погружения. Увеличение температуры переработки материала, приводящее к снижению его вязкости, позволяет
перерабатывать его методом разбрызгивания или распыления. Подобный материал для
покрытия позволяет получать практически совершенные пленочные покрытия толщиной в
сухом состоянии до нескольких миллиметров.
Согласно уровню техники, для нанесения защитных покрытий на электронные узлы и
блоки используют лаки воздушной или горячей сушки. В качестве пленкообразующего
компонента в таких лаках обычно используют алкидную, акриловую или полиуретановую
смолу. Подобные лаки и их применение для защиты поверхностей известны уже достаточно давно и широко описаны в литературе [1]. Обычно такие лаки содержат растворители в количестве, достигающем 50 % или даже превышающем 50 %. При сушке лаков
содержащиеся в них растворители испаряются, и их пары попадают в атмосферный воздух, что на сегодняшний день является крайне нежелательным. Лаки, содержащие такие
системы растворителей, преимущественно представляют собой композиции на основе полиуретановых и эпоксидных смол.
Механизмы отверждения однокомпонентных эпоксидных смол, полимеризуемых под
действием кислот Льюиса, детально описаны в литературе [2].
В [3] и [4] описаны однокомпонентные эпоксидные смолы, используемые в качестве
клеев. Температура отверждения таких эпоксидных смол составляет 120 °С.
2
BY 15316 C1 2012.02.28
В [5] описаны содержащие эпоксидные смолы композиции, которые сначала активируют УФ-излучением, а затем термически отверждают выдержкой при 150 °С в течение
часа. В качестве возможных областей применения таких композиций указаны заливка, покрытие и приклеивание электрических и электронных компонентов.
В [6] описаны композиции, отверждаемые при 140 °С.
В основу настоящего изобретения была положена задача предложить способ нанесения покрытия на неустойчивую к повышению температуры подложку, например, в виде
узлов в плоском исполнении, в частности печатных плат, гибридных схем, в частности
гибридных микросистем, узлов с компонентами поверхностного монтажа и иных аналогичных электронных и электрических компонентов, узлов и блоков, который требовал бы
малой тепловой энергии для отверждения указанного покрытия и меньших затрат времени
и который допускал бы возможность переработки нанесенного покрытия на обычном оборудовании и его применения в качестве защитного покрытия.
Указанная задача решается с помощью способа нанесения покрытия на неустойчивые
к повышению температуры подложки, при котором на подложки наносят материал для
покрытия неустойчивых к повышению температуры подложек и отверждают при температурах в пределах свыше 60 и ниже 120 °С, причем материал для покрытия содержит, по
меньшей мере, связующее вещество или смесь связующих веществ, представляющих собой эпоксидные смолы, отверждаемые ниже 120 и выше 60 °С, и в качестве катализатора гексафторантимонаты четвертичного аммония.
В предпочтительном варианте заявляемого способа применяют связующее вещество или
смесь связующих веществ, отверждаемых при 70-110 °С, в частности при 80-90 °С. В качестве связующего вещества материал для покрытия содержит циклоалифатические эпоксидные смолы, бис-(3,4-эпоксициклогексилметил)адипат или 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4эпоксициклогексанкарбоксилат или смеси последних. Дополнительно материал для покрытия
содержит катализатор отверждения, по меньшей мере, один активный разбавитель и при
необходимости антикоррозийные ингибиторы, антивспениватель, средства, способствующие
растеканию, и смачиватели. В качестве катализатора материал для покрытия содержит гексафторантимонат (4-метоксибензил)диметилфениламмония. В качестве активного разбавителя
материал для покрытия содержит соединения, полимеризуемые катионно с эпоксидными
смолами, моноэпоксиды, полиолы типа полиэтилен- или полипропиленгликоля, природные
OH-функционализованные масла, предпочтительно касторовое масло, виниловый эфир,
предпочтительно дивиниловый эфир триэтиленгликоля или циклогександиметанола, алкиленкарбонаты, предпочтительно пропиленкарбонат, оксетаны, предпочтительно 3этилгидроксиметилоксетан, терефталатдиоксетан или дифенилендиоксетан.
Неустойчивые к повышению температуры подложки являются узлами в плоском исполнении, гибридными схемами, узлами с компонентами поверхностного монтажа.
В предпочтительном варианте предлагаемый в изобретении материал для покрытия
содержит несколько катализаторов, обеспечивающих отверждение материала для покрытия при температуре в пределах от более 60 до менее 120 °С, предпочтительно при температуре в пределах от 70 до 110 °С, прежде всего от 80 до 90 °С. Согласно изобретению, с
этой целью используют катализаторы, которые обеспечивают отверждение материала для
покрытия при указанных температурах в течение 50 мин, предпочтительно 30 мин. Особенно
предпочтительны при этом те катализаторы, которые обеспечивают отверждение материала для покрытия в течение 20-50 мин, наиболее предпочтительно в течение 25-40 мин. В
соответствии с этим объектом изобретения является также применение подобных катализаторов в материалах для покрытия термически неустойчивых основ или подложек.
Помимо вышеуказанных пленкообразователей и катализаторов предлагаемый в изобретении материал для покрытия может также содержать обычные вспомогательные вещества и добавки.
3
BY 15316 C1 2012.02.28
Согласно изобретению, особенно предпочтителен материал для покрытия, содержащий компоненты А, Б, В и необязательно Г, при этом
компонент А
а) содержит по меньшей мере один пленкообразователь;
компонент Б
б) содержит один или несколько реакционно-способных разбавителей;
компонент В
в) содержит катализатор, который обеспечивает отверждение предлагаемого в изобретении материала для покрытия при температуре в пределах от 60 до 120 °С, предпочтительно от 70 до 110 °С, прежде всего от 80 до 90 °С, а
компонент Г
г) содержит одно или несколько веществ, выбранных из группы, включающей ингибиторы коррозии, антивспениватели, способствующие растеканию средства и смачиватели.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предлагаемый в
нем материал для покрытия может состоять из всех указанных выше компонентов А-Г.
Помимо этого, компонент Б может представлять собой только один реакционно-способный
разбавитель, компонент В может представлять собой только один катализатор отверждения, а компонент Г может состоять из указанных выше ингибиторов коррозии, антивспенивателей, способствующих растеканию средств и смачивателей.
Согласно изобретению, компонент А в предпочтительном варианте содержит пленкообразователь из класса циклоалифатических диэпоксидных смол. Наиболее предпочтительно, чтобы этот компонент состоял из подобных смол. В качестве примера таких смол
можно назвать бис-(3,4-эпоксициклогексилметил)адипат или 3,4-эпоксициклогексилметил3,4-эпоксициклогексанкарбоксилат. Эти смолы можно использовать индивидуально или в
смеси. Помимо указанных смол возможно также использование пленкообразователей, которые обладают аналогичными свойствами. Иными словами, такие пленкообразователи
индивидуально или в смеси либо в присутствии катализатора должны быть способны отверждаться при температуре в пределах от более 60 до менее 120 °С, предпочтительно при
температуре в пределах от 70 до 110 °С, прежде всего от 80 до 90 °С.
В качестве компонента Б предпочтительно использовать соединения, способные к катионной сополимеризации с эпоксидными смолами, используемыми в предлагаемом в
изобретении материале. Подобные соединения могут представлять собой, например, моноэпоксиды, такие как лимоненоксид, а также эпоксиноволачные смолы. Равным образом
можно использовать и полиолы типа полиэтилен- или полипропиленгликоля с линейными
или разветвленными структурами в виде гомо- или сополимеров. Помимо этого, можно
использовать и природные OH-функционализованные масла, такие как касторовое масло.
Возможно также использование простых виниловых эфиров, таких как дивиниловый эфир
триэтиленгликоля или циклогександиметанола. Кроме того, можно использовать также
алкиленкарбонаты, такие как пропиленкарбонат. В качестве реакционно-способных разбавителей для эпоксидных смол, согласно изобретению, пригодны также оксетаны, такие
как 3-этилгидроксиметилоксетан, терефталатдиоксетан или дифенилендиоксетан.
Компонент В содержит по меньшей мере один катализатор, способный обеспечивать
отверждение предлагаемого в изобретении материала для покрытия при температуре в
пределах от более 60 до менее 120 °С, предпочтительно при температуре в пределах от 70
до 110 °С, прежде всего от 80 до 90 °С. Такие катализаторы отверждения должны обеспечивать отверждение предлагаемого в изобретении материала для покрытия предпочтительно
в течение 50 мин. Особенно предпочтительны катализаторы, способные обеспечивать отверждение предлагаемого в изобретении материала для покрытия в течение 20-50 мин,
более предпочтительно в течение 25-40 мин, наиболее предпочтительно в течение 30 мин.
Согласно изобретению, предпочтительно использовать гексафторантимонаты четвертичного
4
BY 15316 C1 2012.02.28
аммониевого основания. В качестве катализатора отверждения предпочтительно при этом
использовать гексафторантимонат (4-метоксибензил)диметилфениламмония. Подобный
катализатор обеспечивает отверждение предлагаемого в изобретении материала для покрытия при указанных выше температурах в течение указанных выше промежутков времени.
Компонент Г содержит одно или несколько веществ, выбранных из группы, включающей ингибиторы коррозии, антивспениватели, способствующие растеканию средства и
смачиватели.
Предлагаемый в изобретении материал для покрытия можно получать смешением
между собой компонентов А-Г с последующим направлением полученной смеси на хранение или же на переработку в соответствии с ее назначением. По результатам проведенных экспериментов было установлено, что предлагаемые в изобретении материалы для
покрытия остаются стабильными при хранении на протяжении недель.
Согласно изобретению, содержащий эпоксидную смолу пленкообразователь, входящий в состав компонента А или образующий его, предпочтительно смешивать с остальными компонентами до гомогенности. При соблюдении этого условия получают материал
для покрытия, который в зависимости от его состава может иметь разные значения вязкости. Обычно материалы для покрытия электронных узлов в плоском исполнении, гибридных схем и узлов с компонентами поверхностного монтажа имеют вязкость, которая в
зависимости от назначения материала для покрытия, технологии его переработки и требуемой толщины покрытия может составлять от 300 до 600 мПа⋅с при 25 °С. Предлагаемый
в изобретении материал пригоден прежде всего для нанесения покрытия на электронные
узлы в плоском исполнении, например печатные платы, на гибридные схемы, например на
гибридные микросистемы, и на узлы с компонентами поверхностного монтажа, а также на
смонтированные печатные платы. Подобное покрытие обладает исключительно высокой
прочностью сцепления с основой и не содержит никаких летучих соединений, соответственно содержит их лишь в минимальном количестве. Предлагаемый в изобретении материал для покрытия можно также использовать для пропитки им электрических обмоток или
же в качестве защитного лака, наносимого на электрические обмотки.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примерах. Все испытания проводили в соответствии со стандартами DIN и IEC. Лаковые пленки, полученные при покрытии
композициями из примера 1 и сравнительного примера 5, проявляют сравнимые свойства.
Сказанное означает, что отверждение под действием используемого согласно изобретению катализатора при 90 °С равноценно отверждению согласно существующему уровню
техники при 150 °С.
Примеры
Пример 1
К 2031,0 г 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексанкарбоксилата при перемешивании добавляют 55,0 г продукта Lupranol® 3300 (полиэфирполиол фирмы BASF)
и раствор 7 г гексафторантимоната (4-метоксибензил)диметилфениламмония в 7 г пропиленкарбоната. Полученный таким путем материал для покрытия остается стабильным при
хранении на протяжении недель и имеет вязкость 500 мПа⋅с, измеренную при 25 °С с использованием конуса D.
Подобный материал для покрытия, нанесенный слоем толщиной 4 мм, без каких-либо
проблем отверждается при 90 °С за 30 мин. Потери при отверждении не превышают 0,1 %.
Лаковая пленка толщиной 0,1 мм прочно сцепляется с обезжиренной поверхностью металлического листа. Такая лаковая пленка без проблем выдерживает испытание перегибанием на стержне (диаметром 3 мм).
Объемное сопротивление подобной лаковой пленки при 23 °С составляет 1,7×1015 Ом⋅см.
После 7-дневной выдержки в воде объемное сопротивление лаковой пленки при 23 °С со-
5
BY 15316 C1 2012.02.28
ставляет 1,8×1014 Ом⋅см. Электрическая прочность лаковой пленки составляет 230 кВ/мм
(при 23 °С) и 228 кВ/мм (при 155 °С).
Лаком пропитывают переплетенные обмотки в соответствии со стандартом IEC 61033
(метод А) и после отверждения (30 мин при 90 °С) определяют прочность изоляции после
запекания. Она составляет 290 H при 23 °С.
Пример 2
1722,0 г 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексанкарбоксилата, 390,0 г бис(3,4-эпоксициклогексилметил)адипата, 210,0 г продукта Lupranol® 2042, 63,0 г продукта
Lupranol® 3300 (полиэфирполиолы фирмы BASF) и раствор гексафторантимоната (4-метоксибензил)диметилфениламмония в 7,9 г пропиленкарбоната перемешивают до получения
гомогенной смеси. Полученный таким путем материал для покрытия остается стабильным
при хранении на протяжении недель и имеет вязкость 580 мПа⋅с при 25 °С.
Этот материал, нанесенный слоем толщиной 4 мм, после его отверждения в печи с
циркуляцией воздуха в течение 30 мин при 90 °С образует гибкую пленку.
Потери при отверждении не превышают 0,2 %. Лаковая пленка толщиной 0,1 мм
прочно сцепляется с обезжиренной поверхностью металлического листа. Такая лаковая
пленка без проблем выдерживает испытание перегибанием на стержне (диаметром 3 мм).
Объемное сопротивление подобной лаковой пленки при 23 °С составляет 4,5×1014 Ом⋅см.
После 7-дневной выдержки в воде объемное сопротивление лаковой пленки при 23 °С составляет 8,5x1013 Ом⋅см. Электрическая прочность лаковой пленки составляет 221 кВ/мм
(при 23 °С) и 210 кВ/мм (при 155 °С).
Лаком пропитывают переплетенные обмотки в соответствии со стандартом IEC 61033
(метод А) и после отверждения (30 мин при 90 °С) определяют прочность изоляции после
запекания. Она составляет 190 H при 23 °С.
Пример 3
Из 2100 г бис-(3,4-эпоксициклогексилметил)адипата, 400,0 г продукта Lupranol® 3530
(полиэфирполиол фирмы BASF) и раствора 12,5 г гексафторантимоната (4-метоксибензил)диметилфениламмония в 12,5 г пропиленкарбоната путем перемешивания получают материал для покрытия. Такой материал для покрытия остается стабильным при
хранении на протяжении недель и имеет вязкость 600 мПа⋅с, измеренную при 25 °С с использованием соответствующего конуса. Этот материал, нанесенный слоем толщиной 4 мм,
после его отверждения в печи с циркуляцией воздуха в течение 30 мин при 90 °С образует
исключительно гибкую пленку.
Пример 4
Из 1900 г бис-(3,4-эпоксициклогексилметил)адипата, 600,0 г касторового масла и раствора 12,5 г гексафторантимоната (4-метоксибензил)диметилфениламмония в 12,5 г пропиленкарбоната путем перемешивания получают материал для покрытия. Вязкость такого
материала, измеренная при 25 °С с использованием соответствующего конуса, составляет
600 мПа⋅с. Этот материал, нанесенный слоем толщиной 4 мм, после его отверждения в печи
с циркуляцией воздуха в течение 30 мин при 90 °С образует исключительно гибкую пленку.
Сравнительный пример 5
В этом примере материал для покрытия получают из тех же компонентов, что и в
примере 1, за исключением лишь того, что в качестве катализатора используют имеющийся в продаже комплекс из трифторида бора и октиламина.
Такой материал для покрытия не отверждается при 90 °С даже при его более длительной выдержке в печи. Подобный материал отверждается при его выдержке в печи с циркуляцией воздуха в течение 50 мин при 150 °С. Потери при отверждении составляют при
этом порядка 1,8 %. Лаковая пленка толщиной 0,1 мм прочно сцепляется с обезжиренной
поверхностью металлического листа.
6
BY 15316 C1 2012.02.28
Такая лаковая пленка без проблем выдерживает испытание перегибанием на стержне
(диаметром 3 мм). Объемное сопротивление подобной лаковой пленки составляет
5,3×1014 Ом⋅см при 23 °С, а после 7-дневной выдержки в воде составляет 1,1×1013 Ом⋅см
при 23 °С. Электрическая прочность лаковой пленки составляет 225 кВ/мм (при 23 °С) и
212 кВ/мм (при 155 °С).
Источники информации:
1. W. Tillar Shugg, Handbook of Electrical and Electronic Insulating Materials, IEEE Press,
1995.
2. S.A. Zahir, E. Hubler, D. Baumann, Th. Haug, K. Meier, Polymers, изд-во B.G. Teubner
Stuttgart 1997. - С. 273.
3. US 6297344.
4. US 6207732.
5. WO 94/10223.
6. US 2003/0200701.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
113 Кб
Теги
by15316, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа