КОМПАУНД ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ Российский патент 1994 года по МПК H01L21/02 

Изобретение относится к микроэлектронике и предназначено для использования в качестве защиты p-n-переходов от внешних воздействий, работающих в режиме больших токов и в условиях отвода тепла.

Известны электроизоляционные кремнийорганические лаки типа КО-916, КО-916А, КО-918, КО-921, КО-922, КО-926, КО-928, КО-945, которые представляют собой растворы кремнийорганических полимеров, модифицированных или немодифицированных органическими соединениями в органических растворителях. Лаки не имеют механических включений, массовая доля нелетучих веществ колеблется от 45±2% для одних лаков до 70±2% для других. Продолжительность желатинизации, например, для лака КО-926 - 5-20 мин, для КО-928 - 1-10 мин, удельное объемное эл. сопротивление пленки лака не менее 10¹² Ом˙ м; эл. прочность пленки лака не менее 60-70 МВ/м (см. ГОСТ 16508-70, лаки кремнийорганические электроизоляционные).

Недостаток лаков - низкий коэффициент теплопроводности.

Широко распространена эмаль ЭП-91, представляющая собой суспензию пигментов в эпоксидном лаке с добавлением карбомидоформальдегидной смолы (см. эмаль электроизоляционная ЭП-91 ГОСТ 15943-80) где массовая доля летучих веществ 36-40%; удельное объемное сопротивление 10¹⁵ Ом ˙см при f = 10⁶ Гц; при Т = (20±2)^оС tg δ≅ 0,045; после действия относительной влажности (98±2)^оС при Т = (40±2)^оС в течение 48 ч tg (δ ≅ 0,055.

Недостатком лака является низкая теплопроводность.

Известен лак ПАИ-М (см. ШКФЛО 020.010 ТУ), который представляет собой однокомпонентную систему с содержанием нелетучих компонентов от 20 до 30% с концентрацией следующих ионных примесей,%: Na⁺ 2 ˙ 10^-4 K⁺ 2 ˙ 10^-4 Cl 5 ˙ 10^-4
Для получения требуемой вязкости лак ПАИ-М разбавляется диметилацетомидом, диметилформамидом. Недостатками лака ПАИ-М являются необходимость использования осушенных либо с минимальным содержанием влаги растворителей; хрупкость при таблетировании; низкая теплопроводимость; большое количество летучих компонентов (70-80%).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению является теплостойкий компаунд роливсан МВ-1 [1] , который представляет собой глицериноподобную мономерно-олигомерную композицию в исходном состоянии, состоящую из ненасыщенных эфиров и олигоэфиров: бис (4-винилфениловый) эфир, метакриловый эфир - 4-винил-4- - (1-оксиэтил) дифенилоксида, диметакриловый эфир бис 4 - (1-оксиэтил) фенилового эфира, олигоэфиры общей формулы:
xA_σ·CH=CHArCH=CH)Ar, где X = - CH = CH₂ или
CH₂=OO
Ar = - n - Ph OPh; n = 0 - 3; толуол
Компаунд отверждается с помощью полимеризационно-полициклоконденсаци- онного метода, когда имеет место трехмерная совместная полимеризация ненасыщенных компонентов системы. В процессе отверждения при Т = 120-250^оС выделяется лишь 4-6% летучих продуктов (в основном воды и метакриловой кислоты). Недостатком компаунда является невысокая теплопроводность.

Целью изобретения является повышение удельной теплопроводности компаунда.

Цель достигается тем, что в состав композиции дополнительно введен вюрцитный нитрид бора, мас.%: Роливсан МВ-1 70 Толуол 5 Вюрцитный нитрид бора 25 (BN_В) Тетраэдрическая структура BN_В построена по принципу плотнейших шаровых упаковок. Базис решетки BN_В содержит четыре атома с координатами: B - 0,0,0; 1/3, 2/3, 1/2; N - 0,0 3/8; 1/3, 2/3, 7/8 (см. фиг. 1)
Межслоевое расстояние в структуре - 0,2115 нм при равенстве межатомных расстояний в слое. BN_В высокоустойчив при действии HCl, H₂SO₄, HNO₃, HF, H₃PO₄, смеси H₂SO₄ + K₂SO₄, обладает высоким электросопротивлением и теплопроводностью, приближающейся теоретически к 1300 Вт/м. К (см. Boron Nitride. Catalog H 8745 Union Carbige Corp., 1966, р. 8). Из всех модификаций нитрида бора BN_В проявляет наименьшую стойкость против окисления, что обусловлено его высокой дисперсностью (фиг. 2), где приведена кривая окисления BN_B с ростом температуры.

Изготовление компаунда продемонстрировано на следующем примере.

Компаунд составляет из следующих компонентов.%: Роливсан МВ-1 70 Толуол 5 Вюрцитный нитрид бора 25
Роливсан МВ-1 помещается в емкость, которая нагревается в воздушном термостате (ТУ 16531 40972) или в жидком ультратермостате УТ-15 (ТУ 64-1-26-22-75) при Т = 60-70^оС до получения гомогенной массы при периодическом взбалтывании.

Производится отбор необходимого количества роливсана в стеклянную, фарфоровую или из нержавеющей стали емкость и взвешивание на лабораторных равноплечных весах 3-го класса ВЛР-1 кг.

При тщательном перемешивании соединяются расчетные количества толуола и вюрцитного нитрида бора, а затем - с подогретым роливсаном. Жизнеспособность подготовленного компаунда составляет 24 ч.

Для проведения испытаний подготовлены макетные образцы в виде таблетки диаметром 14±1 мм и высотой h = 4±1 мм с различным содержанием (%) BN_B в композиции. В качестве материала формы использовалось кварцевое стекло. Отверждение компаунда производилось в термостате при Т=+200^оС в течение 2 ч.

Измерение коэффициента теплопроводности производилось на измерителе теплопроводимости экспресс-методом ИТЭМ-1М.

Результаты измерений коэффициента теплопроводности, состав компаунда, габариты отвержденной таблетки, режим отверждения компаунда сведены в таблицу.

Дальнейшее увеличение дозы вюрцитного нитрида бора приводит к увеличению вязкости, препятствующей растеканию нанесенного компаунда по поверхности.

Использование компаунда существенно повышает способность передачи тепла от разогретого объема в окружающее пространство, обеспечивает значение интенсивности отказов в течение минимальной наработки полупроводниковых приборов λ_э = 3 х 10^-7 1/ч.

Использование: в качестве защиты p-n-переходов, работающих в режиме больших токов и в условиях отвода тепла. Сущность изобретения: повышение удельной теплопроводности достигается путем ввода в состав композиции вюрцитного нитрида бора в соотношении, мас.%: роливсан МВ-1 70; толуол 5; вюрцитный нитрид бора 25. 2 ил., 1 табл.

КОМПАУНД ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ, включающий роливсан МВ-1 и толуол, отличающийся тем, что в его состав введен вюрцитный нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Роливсан МВ-1 70
Толуол 5
Вюрцитный нитрид бора 25