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 приборов от внешних воздействий при работе 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, КО-928 - 1-10 мин, удельное объемное электросопротивление пленки лака не менее 10¹² Ом˙м.

Электрическая 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 карбамидоформальдегидной смолы (см. эмаль электроизоляционная ЭП-91 ГОСТ 15943-80): удельное объемное сопротивление 10¹⁵ Ом˙см; Tg δ ( ≅ 0,45 ≅ 0,055).

Недостатком лака является низкая теплопроводность.

Известен лак ПАИ-М (см. ШКФЛО 020.010 ТУ), который представляет собой однокомпонентную систему с содержанием ионных примесей,%: Na⁺ 2˙10^-4 K⁺ 2˙10^-4 Cl 5˙10^-4 и который для получения требуемой вязкости разбавляется диметилацетамидом, диметилформамидом.

Недостатком лака ПАИ-М является необходимость использования осушенных либо с минимальным содержанием влаги растворителей, растрескивание и вспучиваемость отвержденного лака, большое количество летучих веществ, низкая теплопроводность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому 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=CH Ar CH=CH)Ar, где X=-CH-CH₂ или CH₂=OO
Ar = n - Ph OPh, n = 0 ÷ 3; толуол. Компаунд отверждается с помощью полимеризационно-полициклоконденсационного 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 сфалеритный нитрид бора BN_сф при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Роливсан МВ-1 70 BN_сф 25 Толуол 5
Тетраэдрическая структура BN_сф построена по принципу плотнейших упаковок с К = 0,74, Z = 12 и плотностью σ = 2,275 г/см³. Элементарная ячейка содержит 8 атомов с координатами:
B - 0,0,0; 1/2, 1/2, 0; 1/2, 0, 1/2, 1/2;
N - 1/4, 1/4, 1/4; 3/4, 3/4, 1/4, 3/4, 1/4, 3/4; 1/4, 3/4, 3/4, с межслоевым расстоянием - 0,2087, одинаковыми длинами связей и с углами между связями - 109^о 26'25'. BN_сф стоек к воздействию агрессивных сред: кислотных, щелочных. В условиях разрешения до 10^-5 Па BN_сф не окисляется до Т = 1400^оС. BN_сф устойчив к воздействию водяного пара: при T = 900^оС степень гидролизации BN_сф составляет от 4,7% (2 ч) до 9,4% (6 ч).

Компаунд на основе роливсана МВ-1 и сфалеритного нитрида бора составлен следующим образом.

Разогревается роливсан при T = 60-70^оС в воздушном или жидком ультратермостате при T = 60÷70^оС до получения гомогенной массы при периодическом взбалтывании.

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

Для проведения испытаний подготовлены макетные образцы в форме "таблетки" диаметром 14±1 мм и высотой h = 4±1 мм с различным содержанием сфалеритного нитрида бора в композиции. В качестве материала формы использовано кварцевое стекло. Измерение коэффициента теплопроводности λ произведено на макетных образцах с помощью измерителя теплопроводности ИТЭМ-1М экспресс-методом. Результаты измерений коэффициента теплопроводности, состав компаунда, габариты отвержденной "таблетки", режимы отверждения компаунда, количество летучих компонентов сведены в таблицу.

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

Применение компаунда позволяет увеличить срок наработки и обеспечить предполагаемое значение интенсивности отказов в течение минимальной наработки до λ_э = 3 х 10^-7 1/ч.

Использование: в качестве защиты p-n-переходов от внешних воздействий при работе в режиме больших токов. Сущность изобретения: повышение удельной теплопроводности достигается путем введения в состав композиции сфалеритного нитрида бора при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: роливсан МВ-1 70; толуол 5; сфалеритный нитрид бора 25. 1 табл.

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