| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202380021750.4 | 申请日 | 2023-03-14 |
| 公开(公告)号 | CN118696018A | 公开(公告)日 | 2024-09-24 |
| 申请人 | 贺利氏电子有限两合公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | M·舍贝尔; T·艾伯特; | 第一发明人 | M·舍贝尔 |
| 权利人 | 贺利氏电子有限两合公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 贺利氏电子有限两合公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份： | 城市 | 当前专利权人所在城市： |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：德国哈瑙 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | C04B28/02 | 所有IPC国际分类 | C04B28/02 ; C04B28/04 ; C04B28/06 ; C04B28/10 ; C04B28/34 ; C04B40/00 ; H01L23/29 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 14 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京同立钧成知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 徐学良; 刘芳; |
| 摘要 | 本 发明 涉及一种可 水 硬性 固化 的无机 水泥 组合物，该可水硬性固化的无机水泥组合物包含至少一种化合物，该化合物具有>10g/L(在20℃下)的水 溶解度 ，选自由以下项组成的组：具有不含其他环杂环 原子 的芳族含氮杂环环系的5元化合物和具有不含其他环杂原子的芳族含氮杂环环系的6元化合物；以及至少一种水可分散的EVA共聚物。 | ||
| 权利要求 | 1.一种可水硬性固化的无机水泥组合物，所述可水硬性固化的无机水泥组合物包含至少一种水溶性化合物，所述化合物选自由以下项组成的组：具有不含其他环杂原子的芳族含氮杂环环系的5元化合物和具有不含其他环杂原子的芳族含氮杂环环系的6元化合物；以及至少一种水可分散的EVA共聚物。 |
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| 说明书全文 | 可水硬性固化的无机水泥组合物[0001] 本发明涉及一种可水硬性固化的无机水泥组合物，可由该组合物通过将其与水混合来生产含水可水硬性固化的无机水泥制剂。含水可水硬性固化的无机水泥制剂可用于生产水硬性固化无机水泥组合物，特别是呈电子部件的封装的形式。 [0002] 如本文所用的术语“水硬性固化”涵盖在水的存在下或在添加水之后的凝固。 [0003] 本文中区分了可水硬性固化的无机水泥组合物、含水可水硬性固化的无机水泥制剂和水硬性固化无机水泥组合物。含水可水硬性固化的无机水泥制剂，特别是呈粘弹性形式，例如糊状或可流动的块，也被称为“水泥糊料”或“水泥胶”，可由可水硬性固化的无机水泥组合物通过与水混合来生产。含水可水硬性固化的无机水泥制剂继而可在其施加之后固化和干燥以形成呈硬固体形式的水硬性固化无机水泥组合物。所述硬固体也被称为“水泥石”。这种水硬性固化无机水泥组合物几乎不溶于水，即基本上或完全不溶于水。 [0004] 如本文所用的术语“电子部件”除了无源电子部件之外，特别地涵盖半导体模块并且特别是这些电子组件。 [0005] 半导体模块在本文中理解为意指电子组件，其包括至少一个基板(呈电路载体的形式)、至少一个半导体单元(半导体)以及在适用的情况下至少一个无源电子部件。该至少一个半导体单元本身可能已经部分地或完全地例如用基于环氧树脂的包封装来预封装。 [0006] 本文中使用术语“电子组件”。本发明意义内的电子组件包括至少一个基板和至少一个与其机械和电连接的电子部件。机械和电连接可以是导电的焊接、烧结和/或粘合连接。此外，这种电子组件可包括提供电连接的元件，诸如粘合条、粘合线、夹子、垫片和/或箔。加框或无框电子组件的示例包括分立部件，诸如功率分立件、功率模块、电压转换器和某些传感器。 [0008] 电子部件可分为有源和无源电子部件。 [0011] 本发明的目的是提供一种可水硬性固化的无机水泥组合物，可由其生产含水水泥封装化合物，用于生产电子部件的封装。完成的封装应当由以下来表征：对多种材料(诸如可能存在于电子部件上，特别是存在于单个电子部件上的那些)的表面的良好粘附性。此类不同材料表面的示例包括由陶瓷、塑料、半导体(诸如硅、碳化硅和氮化镓)以及金属(诸如铜、银、镍、金、钯和铝)制成的表面。 [0012] 可水硬性固化的无机水泥组合物公开于例如WO 2015/067441 A1、WO 2015/193035A1和WO 2019/025033 A1中。 [0013] 已经发现，该目的可通过提供一种可水硬性固化的无机水泥组合物来实现，该组合物包含至少一种水溶性化合物，该化合物选自由以下项组成的组：具有不含其他环杂原子的芳族含氮杂环环系的5元化合物和具有不含其他环杂原子的芳族含氮杂环环系的6元化合物；以及至少一种水可分散的EVA共聚物(乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物)。 [0014] 本发明具体地涉及可水硬性固化的无机水泥组合物，其包含0.1重量％至10重量％，优选地0.5重量％至3重量％的至少一种化合物，该化合物具有>10g/L(在20℃下)的水溶解度，选自由以下项组成的组：具有不含其他环杂原子的芳族含氮杂环环系的5元化合物和具有不含其他环杂原子的芳族含氮杂环环系的6元化合物；以及0.1重量％至10重量％、优选地0.5重量％至3重量％的至少一种水可分散的EVA共聚物。 [0015] 为简便起见，“具有>10g/L(在20℃下)的水溶解度、选自由具有不含其他环杂原子的芳族含氮杂环环系的5元化合物和具有不含其他环杂原子的芳族含氮杂环环系的6元化合物组成的组的化合物”在下文中也被称为“化合物A”。 [0016] 优选地，该至少一种化合物A以与该至少一种水可分散的EVA共聚物0.8至3的重量比存在。 [0017] 作为粉末(呈粉末形式)存在的根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物可通过将其与水混合而转化成可用作封装化合物的含水可水硬性固化的制剂。含水封装化合物可用于生产电子部件的水硬性固化封装。 [0018] 除了所述至少一种化合物A和所述至少一种水可分散的EVA共聚物、可能的颗粒填料和可能的其他成分之外，根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物还包含可水硬性固化的无机水泥。所述水泥是粉末。水泥粉末颗粒可例如具有至多1mm的绝对粒度。可水硬性固化的无机水泥可例如是本领域技术人员已知的波特兰水泥、高铝水泥、氧化镁水泥或磷酸盐水泥。优选的是磷酸盐水泥，例如磷酸锌水泥或特别是磷酸镁水泥。可水硬性固化的无机水泥可例如占根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物的2重量％至95重量％，优选地3重量％至40重量％。 [0019] 该至少一种化合物A优选地具有至少一种极性基团，例如离子基团或两性基团。不含其他环杂原子的5元或6元芳族含氮杂环环系可以是例如吡咯、吡唑、咪唑、三唑、四唑、吡啶、嘧啶、哒嗪、吡嗪或三嗪。这也可以是稠环系。因此，该至少一种化合物A可选自由以下项的对应衍生物组成的组：吡咯、吡唑、咪唑、三唑、四唑、吡啶、嘧啶、哒嗪、吡嗪或三嗪。咪唑衍生物是优选的。在根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物中特别优选使用的咪唑衍生物是氨基酸组氨酸。 [0020] 假设该至少一种化合物A的芳族含氮杂环环对金属表面具有特别是促进粘附性的效应；在此推测为对金属诸如铜、银和铝的络合机理。优选存在的至少一种极性基团可有助于含水可水硬性固化的无机水泥制剂中的水溶解度。还假设优选地存在于水硬性固化无机水泥组合物中的至少一种极性基团可使其自身朝向更可能的极性水泥基质，而含氮杂环结构可使其自身以推测为络合的方式朝向金属表面。 [0021] 所述水可分散的EVA共聚物可通过在不添加有机溶剂的含水环境中进行乳液聚合，然后进行喷雾干燥来生产。具体地，在该过程中可获得水可再分散的EVA共聚物分散体粉末。优选的是具有例如在0℃至4℃的范围内的最低成膜温度的这种水可再分散的EVA共聚物分散体粉末。水可再分散的EVA共聚物分散体粉末可商购获得；它们例如由瓦克化学(Wacker)以名称 出售，作为干灰浆的添加剂等。 [0022] 根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物可特别地由以下成分组成： [0023] (a)2重量％至95重量％、优选地3重量％至40重量％的选自由以下项组成的组的水泥：波特兰水泥、高铝水泥、氧化镁水泥和磷酸盐水泥， [0024] (b)0.1重量％至10重量％、优选地0.5重量％至3重量％的至少一种化合物A，[0025] (c)0.1重量％至10重量％、优选地0.5重量％至3重量％的至少一种水可分散的EVA共聚物， [0026] (d)0重量％至90重量％、优选地40重量％至80重量％的至少一种颗粒填料，以及[0027] (e)0重量％至30重量％、优选地2重量％至15重量％的除成分(a)至(d)[0028] 以外的至少一种成分。成分(a)至(e)总计为根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物的100重量％；换句话讲，根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物可由成分(a)、(b)和(c)组成，或由成分(a)、(b)、(c)和(d)组成，或由成分(a)、(b)、(c)和(e)组成，或由成分(a)、(b)、(c)、(d)和(e)组成。 [0029] 成分(a)是可水硬性固化的无机水泥。其为粉末。水泥粉末颗粒可例如具有至多1mm的绝对粒度。可水硬性固化的无机水泥选自由以下项组成的组：波特兰水泥、高铝水泥、氧化镁水泥和磷酸盐水泥。成分(a)优选地是磷酸盐水泥，例如磷酸锌水泥或特别是磷酸镁水泥。 [0030] 特别地优选作为成分(a)的磷酸盐水泥可由以下项组成： [0031] (a1)10重量％至90重量％、优选地30重量％至60重量％的至少一种选自由以下项组成的组的磷酸氢盐：镁、钙和铝的磷酸一氢盐和磷酸二氢盐，以及 [0032] (a2)90重量％至10重量％、优选地70重量％至40重量％的至少一种选自由以下项组成的组的化合物：镁、钙、铁、锌、锆、镧和铜的氧化物、氢氧化物和氧化物水合物。成分(a1)和(a2)的重量百分比总和为成分(a)的100重量％。 [0033] 成分(a1)是选自由以下项组成的组的至少一种物质：磷酸一氢镁、磷酸一氢钙、磷酸一氢铝、磷酸二氢镁、磷酸二氢钙和磷酸二氢铝。换句话讲，它是至少一种选自由以下项组成的组的磷酸氢盐：镁、钙和铝的磷酸一氢盐和磷酸二氢盐。具体地，它是至少一种选自由以下项组成的组的磷酸氢盐：镁和铝的磷酸一氢盐和磷酸二氢盐。 [0034] 成分(a1)是例如具有至多1mm的绝对粒度的粉末。 [0035] 成分(a2)是至少一种选自由以下项组成的组的化合物：镁、钙、铁、锌、锆、镧和铜的氧化物、氢氧化物和氧化物水合物，特别是至少一种选自由以下项组成的组的化合物：氧化镁、氢氧化镁、氧化锆、氧化锆水合物和氢氧化锆。氧化镁是特别地优选的。 [0036] 成分(a2)是例如具有至多1mm的绝对粒度的粉末。 [0037] 为简便起见，关于成分(b)和(c)，参考上述内容。 [0038] 任选的但优选存在的成分(d)是至少一种颗粒填料，其可特别地选自由以下项组成的组：镁、钙、钡和铝的单磷酸盐、低聚磷酸盐和多磷酸盐；硫酸钙；硫酸钡；简单和复杂的硅酸盐，包括钙、铝、镁、铁和/或锆；简单和复杂的铝酸盐，包括钙、镁和/或锆；简单和复杂的钛酸盐，包括钙、铝、镁、钡和/或锆；简单和复杂的锆酸盐，包括钙、铝和/或镁；二氧化锆；二氧化钛；氧化铝；二氧化硅，特别是呈二氧化硅和石英的形式；碳化硅；氮化铝；氮化硼和氮化硅。在本文中区分了简单和复杂的硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐和锆酸盐。络合物代表物不是例如络合化合物，而是具有多于一种类型的阳离子的硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐和锆酸盐，诸如硅酸钙铝、钛酸铅锆等。 [0039] 成分(d)是例如具有至多1mm的绝对粒度的粉末。 [0040] 任选的成分(e)是一种或多种在每一种情况下不同于成分(a)至(d)的成分，诸如流动改进剂、缓凝剂(贮存期延长剂)、消泡剂、疏水剂、影响表面张力的添加剂、润湿剂、增粘剂和纤维。纤维的示例包括玻璃纤维，玄武岩纤维，硼纤维和陶瓷纤维，例如碳化硅纤维和氧化铝纤维、岩棉纤维、硅灰石纤维和芳族聚酰胺纤维。 [0041] 特别是由成分(a)、(b)、(c)、优选地还有(d)和任选地(e)组成的根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物可以以单组分粉末状组合物的形式或以两种或更多种粉末状组分(即，不同且分开的组分(要被分开储存或被分开储存的组分))的形式存在。就双组分或多组分组合物而言，这些组分一起包括所有成分，即特别是成分(a)、(b)和(c)；或者(a)至(d)；(a)至(e)；或者(a)、(b)、(c)和(e)。该两种或更多种组分彼此分开储存，直至它们用于生产含水可水硬性固化的无机水泥制剂；在这种情况下，可能特别有利的是将成分(a1)和(a2)至少基本上彼此分开储存。 [0042] 含水可水硬性固化的无机水泥制剂可由根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物通过将其与水混合而生产，该可水硬性固化的无机水泥组合物可呈单组分、双组分或多组分粉末形式。就双组分或多组分体系而言，可首先将这些组分混合以形成单组分可水硬性固化的无机水泥组合物，并且然后与水混合。然而，也可以首先仅将一种、一些或所有组分与水混合，例如以形成糊料；然后可进行进一步混合以形成含水可水硬性固化的无机水泥制剂。这种含水可水硬性固化的无机水泥制剂可用于生产水硬性固化无机水泥组合物，特别是呈电子部件的封装的形式；在其施加之后，其可水硬性固化并且干燥以形成呈硬固体形式的水硬性固化无机水泥组合物。所述硬固体可特别地是所述电子部件的封装。 [0043] 可由根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物通过将其与水混合而获得的含水可水硬性固化的无机水泥制剂可具有例如6重量％至25重量％的水含量。 [0044] 新鲜生产(在完成后的5分钟内)的含水可水硬性固化的无机水泥制剂的粘度可例如在0.5Pa·s至20Pa·s的范围内(当通过旋转粘度计、板‑板测量原理、板直径25mm、测量间隙1mm、样品温度20℃测定时)。 [0045] 如上所述，含水可水硬性固化的无机水泥制剂可用作电子部件的含水封装化合物。为了简便起见，在下文中也将使用术语“含水封装化合物”代替“含水可水硬性固化的无机水泥制剂”。 [0046] 含水封装化合物可用于生产电子部件的水硬性固化封装。生成方法包括以下步骤： [0047] (1)提供待封装的电子部件， [0048] (2)提供通过将根据本发明的可水硬性固化的无机水泥组合物与水混合而生产的含水封装化合物， [0049] (3)用步骤(2)中提供的含水封装化合物封装步骤(1)中提供的电子部件，以及[0050] (4)在步骤(3)完成后，对封装电子部件的含水封装化合物进行水硬性固化。 [0051] 在步骤(1)中，提供待封装的电子部件。关于术语“电子部件”，参考上述内容。 [0052] 关于步骤(2)，参考上述内容。 [0053] 优选地，步骤(3)在完成步骤(2)或在完成含水封装化合物的生产之后例如60分钟内，优选地10分钟内立即进行。 [0054] 在步骤(3)中，用根据步骤(2)提供的含水封装化合物封装步骤(1)中提供的电子部件。优选的施加方法是浇铸、浸渍和注塑。浇铸可使用本领域技术人员已知的常规方法进行，例如通过重力辅助、真空辅助或压力辅助浇铸(压塑)进行。在这种情况下，可能有利的是将待封装的电子部件封闭在半壳模具中，并且然后用含水封装化合物填充它们。封装可以是部分封装或完全封装。例如，当封装半导体模块时，封装化合物可部分地或完全地封装连接到半导体单元的电接触元件，诸如粘合线、条和/或基板。部分封装意指一个或多个接触元件以不完全的方式被封装和/或一个或多个接触元件没有被封装，而完全封装意指所有接触元件被完全封装。然而，浇铸例如也可以如此进行，使得封装化合物形成为“圆顶封装体”，这对于本领域技术人员来说是已知的。 [0055] 在步骤(3)之后的步骤(4)中，对封装电子部件的含水封装化合物进行水硬性固化。当然，一旦产生含水封装化合物，即在步骤(2)期间或完成之后，就开始水硬性固化。 [0056] 水硬性固化可在环境条件下进行，例如在20℃至25℃的范围内的环境温度下进行，并且例如可进行1分钟至6小时。如果要缩短持续时间，则可在更高的温度下进行工作；例如，可在30℃至低于100℃的物体温度下进行水硬性固化，并且然后例如在几秒至2小时内完成水硬性固化。 [0057] 为了从水硬性固化无机水泥组合物中去除化学上未结合的水的目的，水硬性固化之后有利地进行封装的干燥。这可以在稍后的时间完成；然而，水硬性固化之后还可有利地进行强制干燥脱水，例如在80℃至200℃的物体温度下干燥0.5小时至6小时；其可有利地经历多个温度阶段。这种干燥可使用真空辅助进行。 [0058] 根据本发明的比较例V1至V3和实施例1至4： [0059] 将7重量份的氧化镁粉末、2重量份的磷酸二氢镁粉末和76重量份的最大粒度为100μm的硅酸锆粉末预混合，以形成可水硬性固化的无机磷酸镁水泥组合物。然后将预混物与组氨酸、水可再分散的EVA共聚物分散体粉末(来自瓦克化学的 5044N)和 水根据表1中的重量份进行混合，以形成含水可水硬性固化的磷酸镁水泥制剂。 [0060] 表1： [0061] [0062] 含水可水硬性固化的磷酸镁水泥制剂在施加和水硬性固化之后对铜表面和氧化铝表面的粘附性如下测定： [0063] 将具有六个各自为5cm×5cm的正方形切口的硅树脂掩模放置在平坦的铜或氧化铝陶瓷板上。使用注射器将所讨论的含水可水硬性固化的磷酸镁水泥制剂引入这些切口中直至3mm的填充水平。然后将水泥制剂在20℃下水硬性固化2小时。然后去除硅树脂掩模，并且在实验室用炉中通过以1℃/min的加热速率将炉温从20℃增加到90℃并且保持在90℃下达1小时来处理提供有水硬性固化的正方形水泥样品的铜或氧化铝陶瓷板。然后，将炉温以1℃/min的加热速率增加到160℃并且保持在160℃下达1小时。然后将板以1℃/min的速率冷却至20℃。然后使用来自Dage公司(德国)的DAGE 2000测量装置测定剪切强度六次。使用具有6mm的边缘长度的剪切凿以样品高度的2/3的剪切高度剪切水泥样品，同时保持300μm/s的剪切速率。为了提高测量准确度，将100kg负荷传感器的剪切力减小到20kg。表2示出了获得的测定结果。 [0064] 表2： [0065] |
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