Композиция для защиты p-n-переходов высоковольтного полупроводникового прибора

 

Изобретение относится к кремнийорганическим композициям и может быть использовано для защиты р-п-переходов полупроводниковых приборов. Цель изобретения - создание однокомпонентного состава с длительным сроком хранения, повышение электрической прочности и снижение тангенса диэлектрических потерь. Сущность изобретения заключается в том, что в композиции для защиты р-п-переходов на основе низкомолекулярного кремнийорганического каучука, кремнийорганического этоксисоединения и гетеросилоксана в качестве гетеросилоксана выбран продукт взаимодействия линейного α,ω - дигидроксиполиметилсилоксана с борной кислотой и ацетилацетонатом циркония, взятых в соотношении мас. ч., 100:16,8:0,65. 2 табл.

Изобретение относится к кремнийорганическим композициям и может быть использовано для защиты р-п-переходов полупроводниковых приборов и кристаллов интегральных схем. Для защиты и герметизации полупроводниковых приборов широко применяется компаунд КЛТ-30 (ТУ 38. 103265-75) на основе низкомолекулярного кремнийорганического каучука СКТН, наполнителя титановых белил и катализатор отверждения метилтриацетоксисилана. Компаунд КЛТ-30 имеет широкий диапазон рабочих температур, хорошие влагозащитные свойства, высокие грибостойкость и эластичность. Однако композиция содержит значительное количество примесей ионов щелочных металлов и хлора, и при ее вулканизации выделяется коррозионно-агрессивная уксусная кислота. Поэтому компаунд является коррозионно-активным по отношению к алюминию и меди и обладает недостаточно высокими электроизоляционными свойствами ρ_v=1·10¹³ Ом·см, tgσ = 0,01 и ε = 3,4 при f 1 МГц, E_пр 14,5 кВ/мм). Указанные недостатки не позволяют использовать компаунд КЛТ-30 для защиты р-п-переходов высоковольтных приборов, работающих при напряжении свыше 1000 В. Наиболее близкой к предлагаемой является композиция для защиты и герметизации изделий электронной техники, включающая низкомолекулярный кремнийорганический каучук, кремнийорганическое этоксисоединение (в том числе триэтоксисилан) и гетеросилоксан, представляющий собой оловосилоксан общей формулы где m 150-1000; n 2-15; R₁ CH₃; R₂ - CF₃CH₂CH₂, C₆H₅, CNCH₂-CH₂, CH₂=CH; R₃-R₄ C₂H₅, C₄H₉, C₃H₇, CH₂=CH, C₅H₁₁. Недостатками этой композиции является низкая технологичность, связанная с малым временем жизнеспособности готовой композиции; слабее корродирующее действие отвержденного покрытия по отношению к алюминию и меди, вызванное использованием в составе отверждающей системы оловосодержащих соединений; недостаточно высокие электроизоляционные свойства, в частности электрическая прочность и тангенс угла диэлектрических потерь. Эти недостатки ограничивают область применения композиции и не позволяют использовать ее для защиты высоковольтных кремниевых приборов (в частности, транзисторов), работающих при напряжении более 1 кВ. Целью изобретения является создание однокомпонентного состава, повышение электрической прочности и снижение тангенса угла диэлектрических потерь. Поставленная цель достигается тем, что композиция, включающая низкомолекулярный кремнийорганический каучук, кремнийорганическое этоксисоединение и гетеросилоксан, в качестве кремнийорганического этоксисоединения содержит триэтоксисилан, а в качестве гетероксилоксана- продукт взаимодействия линейного α, ω дигидроксиполидиметилсилоксана с борной кислотой и ацетилацетонатом циркония, в соотношении, мас. ч. 100:16,8:0,65 при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Низкомолекулярный кремнийорганический каучук 100 Триэтоксисилан 9-20 Продукт взаимодействия линейного a, ω дигидроксиполидиметилсилоксана с борной кислотой и ацетилацетонатом циркония, взятых в соотношении, мас.ч. 100:16,8:0,65 1-5 Данные продукты для достижения указанной цели ранее не применялись. В качестве низкомолекулярного кремнийорганического каучука используют серийно выпускаемые каучуки синтетические кремнийорганические (ЖКС) марки "Ч", ТУ 38.103633-87, или "ОСЧ", ТУ 38.103612-86, или предварительно очищенные каучуки синтетически термостойкие низкомолекулярные СКТН, ГОСТ 13835-73, следующего линейного строения: где n 100 1500. Продукт взаимодействия линейного α, ω дигидроксиполидиметилсилоксана с борной кислотой и ацетилацетонатом циркония получают при массовом соотношении компонентов 100:16,8:0,65, что соответствует соотношению SI:B:Zr 1000: 200:1. Очищенный и высушенный полимер представляет собой прозрачный вязкий гидролитический стойкий продукт с содержанием бора 0,6-0,8 мас. и циркония 0,0002 мас. Его вводят в композицию, предварительно растворив в триэтоксисилане, ТУ 6-02-7-103-82. Примеры конкретного выполнения изобретения приведены в табл. 1. При введении в композицию продукта взаимодействия линейного a, ω - дигидроксиполидиметилсилоксана с борной кислотой и ацетилацетонатом циркония менее 1 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука не достигается поставленная цель изобретения, при увеличении его количества выше 5 мас.ч. ухудшаются физико-механические свойства покрытия (повышается хрупкость, снижается прочность, эластичность, влагозащитные свойства). Триэтоксисилан, вводимый в композицию в количестве 9-20 мас.ч. на 100 мас. ч. каучука, обеспечивает как сшивающий агент отверждаемость композиции на воздухе при комнатной температуре при ее однокомпонентности с образованием полимерного покрытия, обладающего минимальным газо- и влагоотделением. Уменьшение содержания триэтоксисилана менее 9 мас.ч. или увеличение его содержания более 20 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука приводит к снижению технологических и физико-механических свойств. Композиция может содержать в своем составе аэросил (например, аэросил марки А-300, ГОСТ 14922-77), позволяющий увеличивать ее вязкость. Для получения указанных в табл. 1 композиций в эмалированный реактор, снабженный мешалкой и герметичной крышкой, загружают низкомолекулярный кремнийорганический каучук, раствор продукта взаимодействия линейного a, ω - дигидроксиполидиметилсилоксана с борной кислотой и ацетилацетонатом циркония в триэтоксисилане и включает мешалку. Перемешивание проводят при комнатной температуре 2 ч. Композицию расфасовывают в бутыли при заполнении их не более чем на 0,7 объма и вакуумируют в вакуумном сушильном шкафу при остаточном давлении 0,08 МПа в течение 1 ч. Композиция представляет собой однокомпонентную систему с длительным сроком хранения (не менее 6 мес.). Вулканизация композиции происходит при комнатной температуре при выдержке на воздухе в течение 5 ч с дополнительным прогревом при 150^oC в течение 7 ч. В табл. 2 приведены свойства предлагаемой композиции в сравнении с прототипом в неотвержденном и отвержденном состояниях. Данные табл. 2 показывают, что предлагаемая композиция по сравнению с прототипом обладает более высокими технологическими свойствами (представляет собой однокомпонентную систему с длительным сроком хранения, что позволяет автоматизировать процесс нанесения композиции на изделия), отсутствием корродирующего действия по отношению к алюминию и меди, более высокими электроизоляционными свойствами как при нормальных климатических условиях, так и после воздействия влаги. Предлагаемая композиция была опробована с положительными результатами для защиты высоковольтных полупроводниковых приборов (транзисторов). Проведенные испытания изделий, защищенных предлагаемой композицией, в сравнении с контрольной партией приборов (защита прототипом) показали: повышенный выход годных приборов, равный 75,5% выход контрольной партии составил 66% повышение производительности труда на операции "защита" за счет применения однокомпонентной системы с длительным сроком хранения; способность изделий выдерживать более высокие пробивные напряжения как в исходном состоянии, так и после воздействия среды с относительной влажностью 95±3% пpи 40±2^oC; возможность создания высоковольтных полупроводниковых приборов с рабочим напряжением более 2,5 кВ. В табл. 2 приведены свойства предлагаемой композиции в сравнении с прототипом.

Формула изобретения

Композиция для защиты р n-переходов высоковольтного полупроводникового прибора, содержащая низкомолекулярный кремнийорганический каучук, кремнийорганическое этоксисоединение и гетеросилоксан, отличающаяся тем, что, с целью создания однокомпонентного состава, повышения электрической прочности и снижения тангенса угла диэлектрических потерь, в качестве кремнийорганического этоксисоединения вводят триэтоксисилан, а в качестве гетеросилоксана продукт взаимодействия линейного α,ω- - дигидроксиполидиметилсилоксана с борной кислотой и ацетилацетонатом циркония, взятых в соотношении, мас.ч. 100 16,8 0,65 при следующем соотношении компонентов, мас.ч. Низкомолекулярный кремнийорганический каучук 100 Триэтоксисилан 9 20
Продукт взаимодействия линейного α,ω -дигидроксиполидиметилсилоксана с борной кислотой и ацетилацетонатом циркония, взятых в соотношении, мас.ч. 100 16,8 0,65 1 5

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.03.1994

Номер и год публикации бюллетеня: 11-1998

Извещение опубликовано: 20.04.1998        

---