Una composición de moldeo retardante de llama sustancialmente libre de halógeno,

fósforo, y antimonio, que comprende una resina epoxi, un primer óxido de metal de transición que contiene un metal refractario, y un segundo óxido de metal de transición que contiene un oxianión de un elemento del Grupo VIA

Composiciones de moldeo de epoxi retardantes de llama

Campo técnico

La presente invención se refiere a composiciones de moldeo retardantes de llama.

Antecedentes Las resinas epoxi son compuestos de moldeo ampliamente usados para revestir dispositivos electrónicos, tales como circuitos integrados. Por razones de seguridad, las composiciones de moldeo que contienen resina epoxi a menudo incluyen retardantes de llama. Un sistema retardante de llama habitual es una combinación de retardantes de llama que contienen bromo y sinergistas retardantes de llama de óxido de antimonio. Sin embargo, estos compuestos son contaminantes del medio ambiente. Algunos retardantes de llama que contienen bromo (especialmente difeniléteres bromados) son tóxicos y posiblemente carcinogénicos. Respecto al trióxido de antimonio, está clasificado por la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer como carcinógeno de Clase 2B (es decir, se sospecha que el trióxido de antimonio es un carcinógeno en base, principalmente, a estudios animales) . Además, este compuesto a menudo se usa a un nivel relativamente alto (2-4 %) y también es ligeramente soluble en agua, lo que conduce a preocupaciones medioambientales adicionales. Esta preocupación destaca por el hecho de que los fabricantes de circuitos integrados actualmente desechan la mitad de la cantidad total de las composiciones de moldeo usadas como producto residual en vertederos.

Se han propuesto compuestos que contienen fósforo como retardantes de llama. Aunque son menos peligrosos, las composiciones de moldeo que contienen estos compuestos generalmente poseen propiedades indeseables, tales como alta velocidad de absorción de humedad. De esta manera, existe una necesidad de desarrollar nuevas composiciones de moldeo retardantes de llama que no contengan retardantes de llama bromados, compuestos que contienen fósforo o sinergistas de retardante de llama de óxido de antimonio.

Sumario En general, la invención se refiere a composiciones de moldeo retardantes de llama que están sustancialmente libres de halógeno, fósforo y antimonio. Además de tener buenas propiedades retardantes de llama, estas composiciones forman un buen curado selectivo en cortos periodos de tiempo, y absorben una baja cantidad de humedad, y pueden usarse para revestir dispositivos eléctricos o electrónicos, tales como semiconductores, diodos y circuitos integrados. Dichos dispositivos revestidos demuestran una buena fiabilidad eléctrica a alta temperatura.

La presente invención proporciona una composición de moldeo retardante de llama, sustancialmente libre de halógeno, fósforo y antimonio, que comprende una resina epoxi, un primer óxido de metal de transición que contiene un metal refractario y un segundo óxido de metal de transición que contiene un oxianión de un elemento del Grupo VIA.

La invención proporciona también un procedimiento de preparación de una composición polimérica retardante de llama que esté libre de halógeno, fósforo y antimonio, que comprende calentar una composición de moldeo, como se ha definido anteriormente, a una temperatura suficiente para curar la composición de moldeo (por ejemplo, de aproximadamente 150 ºC a aproximadamente 200 ºC, o de aproximadamente 165 ºC a aproximadamente 195 ºC) . La composición de moldeo se cura en 1 minuto a 2 minutos. La invención está caracterizada también por composiciones poliméricas formadas por este procedimiento.

La invención está caracterizada también por un procedimiento de revestimiento de un dispositivo eléctrico o electrónico, tal como un circuito integrado. El procedimiento incluye calentar una composición de moldeo como se ha definido anteriormente a una temperatura suficiente para curar la composición de moldeo (por ejemplo, de 150 ºC a 200 ºC, o de 165 ºC a aproximadamente 195 ºC) . La composición polimérica formada de esta manera reviste la superficie del dispositivo. La invención está caracterizada también por dispositivos revestidos preparados por este procedimiento.

Como se usa en el presente documento, una composición que está “sustancialmente libre” de un material significa que la cantidad de material es insignificante en la composición, es decir, es menor del 0, 001 % en peso del peso total de la composición.

Como se usa en el presente documento, un metal refractario es un metal que tiene un punto de fusión de 2.000 ºC o mayor. Algunos ejemplos de un metal refractario son zirconio, niobio, molibdeno, rutenio, iridio, hafnio, tantalio, tungsteno, osmio, vanadio, cromo, renio y rodio.

Como se usa en el presente documento, un oxianión es un anión poliatómico que contiene oxígeno, por ejemplo, molibdato y cromato.

Como se usa en el presente documento, un compuesto es insoluble en agua cuando tiene una solubilidad de menos de 0, 05 g en 100 ml de agua a 25 ºC.

Como se usa en el presente documento, una composición de moldeo se cura cuando forma un buen curado selectivo (es decir, fuerte y no quebradizo) .

Otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la descripción de las realizaciones preferidas de la misma y de las reivindicaciones.

Descripción detallada Una composición de moldeo preferida contiene una resina epoxi y un endurecedor, así como dos óxidos de metal de transición y, opcionalmente, un tercer óxido de metal de transición.

No hay restricción sobre el tipo de resina epoxi que puede usarse en las composiciones de moldeo, siempre y cuando contenga dos o más grupos oxirano reactivos. Algunas resinas epoxi adecuadas son resinas de epoxi cresol novalac, resina de bifenil epoxi, resina de hidroquinona epoxi, resina de epoxi novalac fenólica y resina de estilbeno epoxi. La resina de epoxi cresol novalac es la preferida. Las composiciones de moldeo pueden incluir más de una resina epoxi, por ejemplo una combinación de resina de epoxi cresol novalac y resina de bifenil epoxi. El porcentaje en peso de la resina epoxi varía del 4 % en peso al 12 % en peso y, más preferentemente, del 5, 5 % en peso al 8, 5 % en peso en base al peso total de la composición de moldeo.

El endurecedor potencia la reticulación de la composición de moldeo para formar una composición polimérica. Algunos endurecedores adecuados que pueden incluirse en las composiciones de moldeo son endurecedor de fenol novalac, endurecedor de cresol novalac, endurecedor de diciclopentadieno fenol y endurecedor de tipo limoneno. El endurecedor de fenol novalac es el preferido. Al igual que el componente de resina epoxi, puede incluirse más de un tipo de endurecedor en las composiciones de moldeo. El porcentaje en peso preferido del endurecedor varía del 1 % al 10 % en peso y, más preferentemente, del 1, 5 % en peso al 6 % en peso en base al peso total de la composición de moldeo.

Respecto a los dos óxidos de metal de transición, el primer óxido de metal de transición contiene un metal refractario, por ejemplo, cromo, molibdeno y tungsteno, y el segundo óxido de metal de transición contiene un oxianión de un elemento del Grupo VIA, por ejemplo molibdato y tungstato. Aunque no hay una restricción particular sobre el catión del segundo óxido de metal de transición, se prefiere que sea un catión metálico del Grupo IIB, por ejemplo cinc. Se prefiere que tanto el primer como el segundo óxidos de metal de transición sean insolubles en agua. Un primer y segundo óxidos de metal de transición particularmente preferidos son trióxido de tungsteno y molibdato de cinc, respectivamente. Se prefiere que los óxidos de metal de transición estén en su forma libre, es decir, que no estén asociados con materiales tales como sílice o talco. Se prefiere también que los óxidos estén finamente divididos, por ejemplo, que tengan un diámetro de 0, 1 µm a 10 µm, preferentemente de 0, 5 µm a 5 µm o más preferentemente de 0, 5 µm a 2 µm. Los óxidos pueden obtenerse en el mercado, por ejemplo, trióxido de tungsteno y molibdato de cinc están disponibles en Aldrich Chemical Company (Milwaukee, WI) y Sherwin-Williams Company (Cleveland, OH) , respectivamente. La composición de moldeo puede incluir, por ejemplo, del 0, 25 % en peso al 2 % en peso, preferentemente del 0, 5 % en peso al 1 % en peso y, más preferentemente, aproximadamente el 0, 75 % en peso del primer óxido de metal de transición, en base al peso total de la composición de moldeo. Respecto al segundo óxido de metal de transición, la composición de moldeo puede incluir, por ejemplo, del 0, 75 % en peso al 6 % en peso,... [Seguir leyendo]

1. Una composición de moldeo retardante de llama sustancialmente libre de halógeno, fósforo, y antimonio, que comprende una resina epoxi, un primer óxido de metal de transición que contiene un metal refractario, y un segundo óxido de metal de transición que contiene un oxianión de un elemento del Grupo VIA.

2. La composición de la reivindicación 1, en la que el primer óxido de metal de transición es insoluble en agua.

3. La composición de la reivindicación 1 o 2, en la que el metal refractario se selecciona entre el grupo que consiste en zirconio, niobio, molibdeno, rutenio, iridio, hafnio, tantalio, tungsteno, osmio, vanadio, cromo, renio y rodio.

4. La composición de la reivindicación 3, en la que el metal refractario es cromo, molibdeno, o tungsteno.

5. La composición de la reivindicación 4, en la que el primer óxido de metal de transición es trióxido de tungsteno.

6. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el segundo óxido de metal de transición es insoluble en agua.

7. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 o 6, en la que el oxianión es molibdato.

8. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5 a 7, en la que el segundo óxido de metal de transición contiene adicionalmente un elemento del Grupo IIB.

9. La composición de la reivindicación 8, en la que el elemento del Grupo IIB es cinc.

10. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende adicionalmente un tercer óxido de metal de transición de un elemento del Grupo VIA.

11. La composición de la reivindicación 1, en la que la cantidad del primer óxido de metal de transición varía del 0, 25 % en peso al 2 % en peso, y la cantidad del segundo óxido de metal de transición varía del 0, 70 % en peso al 6 % en peso en base al peso total de la composición.

12. La composición de la reivindicación 11, en la que la cantidad del primer óxido de metal de transición varía del 0, 5 % en peso al 1 % en peso, y la cantidad del segundo óxido de metal de transición varía del 1 % en peso al 4 % en peso en base al peso total de la composición de moldeo.

13. La composición de la reivindicación 12, en la que la cantidad del primer óxido de metal de transición es aproximadamente el 0, 75 % en peso, y la cantidad del segundo óxido de metal de transición es aproximadamente el 3 % en peso en base al peso total de la composición de moldeo.

14. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende adicionalmente un tercer óxido de metal de transición de un elemento del Grupo VIA.

15. La composición de la reivindicación 14, en la que el tercer óxido de metal de transición es trióxido de molibdeno.

16. La composición de la reivindicación 15, en la que la cantidad del tercer óxido de metal de transición varía del 0, 1 % en peso al 1 % en peso en base al peso total de la composición de moldeo.

17. La composición de la reivindicación 16, en la que la cantidad del tercer óxido de metal de transición es de aproximadamente el 0, 75 % en peso en base al peso total de la composición de moldeo.

18. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 a 9, 13, 15 o 17, en la que la composición de moldeo contiene una resina de epoxi cresol novolac.

19. La composición de la reivindicación 18, en la que la composición de moldeo contiene adicionalmente una resina bifenil epoxi.

20. La composición de la reivindicación 1, en la que la cantidad de la resina epoxi varía del 4 % en peso al 12 % en peso en base al peso total de la composición de moldeo.

21. La composición de la reivindicación 20, en la que la cantidad de la resina epoxi varía del 5, 5 % en peso al 8, 5 % en peso en base al peso total de la composición de moldeo.

22. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 a 9, 13, 15, 17 o 18 que comprende adicionalmente un endurecedor de fenol novolac.

23. La composición de la reivindicación 22, que comprende adicionalmente el endurecedor de fenol novolac en la cantidad que varía del 1, 5 % en peso al 6 % en peso en base al peso total de la composición.

24. Un procedimiento de preparación de una composición polimérica retardante de llama que está libre de halógeno,

fósforo, y antimonio, que comprende calentar una composición de moldeo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23 a una temperatura suficiente para curar la composición de moldeo.

25. El procedimiento de la reivindicación 24, en el que la temperatura varía de 165 ºC a 195 ºC.

26. Un procedimiento de la reivindicación 24 o 25, en el que, para revestir un dispositivo eléctrico o electrónico, la 5 composición de moldeo se calienta para formar un polímero sobre la superficie del dispositivo.

27. El procedimiento de la reivindicación 26, en el que el dispositivo es un semiconductor, un transistor, un diodo o un circuito integrado.

28. Un dispositivo eléctrico o electrónico revestido de una composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23.

29. El dispositivo de la reivindicación 28, que es un semiconductor, un transistor, un diodo o un circuito integrado. 10