Способ изготовления композиции для иммерсионной среды оптрона Советский патент 1983 года по МПК C08L63/02 H01L31/04 

со оо ел Изобретение относится к оптоэлек тронике и может быть использовано при ИчЗГОтовлении оптронов. Основным недостатком оптрона является иммерсионная среда, через которую излучение передается к фото приемнику,, К оптической среде предъ являются довольно жесткие требовани так как от нее в значительной степе зависят основные характеристики оптрона: коэффициент передачи по току пробивное напряжение изоляции между источником и приемником излучени область рабочих температур, а также технологичность изготовления оптрона. В первых оптронах оптической средой служил воздух 13 Недостаток таких приборов - низки коэффициент передачи излучения между источником и приемником вследствие большой разницы показателей преломле ния элементов оптрона и воздуха. Основные полупроводниковые материалы, из которых изготовляют оптроны и фотоприемники - арсенид галлия и кремний, показатели преломления которых больше 3- Поэтому на границе источника {ii7 З) и воздуха (и 1) излучение мгсти -ное, претер певает френелевское отражение и полное внутреннее отражение и из источ:ника не выходит. Довольно сильное отражение имеет место и при входе из лучения из воздуха б фотоприемник за счет френелевских потерь. 8 сумме по теря излучения 36. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ полу чения композиции для иммерсионной ср ды оптрона путем смешения эпоксидной смолы, например диановой, с отведителем ангидридного типа. Преимуществами эпоксидной смолы являются ее клеящая способность, изоляционные свойства, пластичность и низкая темп ратура плавления 2j , Недостаток иммерсионной среды, выполненной из эпоксидной смолы, - низкий показатель преломления, что приводит к нарушению оптической однородности оптрона и понижению его коэффициента передачи по току. Целью изобретения является улучшение оптической однородности оптрона и повышение его коэф | циента пере дачи по току. Поставленная цель достигается тем, что в эпоксидную диановую смоТ22лу ,,нагретую до 230-250 С, вводят расплав селена в количестве ОТ веса смолы, смесь перемешивают З-З мин и бхлаждают со скоростью , после Uero вводят отвердитель. Из числа неорганических веществ, хо рошо совмещается с эпоксидной смолой селен, показатель преломления которо го 3. При ± селен дает с эпоксидной смолой смесь, после охлаждения со скоростью .С/ч, дающую стабильную иммерсионную среду с показателем преломления больше 1,75 причем величина Jrt- увеличивается с количеством селена в смоле. Вследствие того, что эпоксидные группы расположены на концах молекул, отнержденные смолы эластичны, а сегменты цепей обладают подвижностью. Это дает возможность цепям селена располагаться между цепями смолы, образуя стабильную смесь. Так как одним из требований к иммерсионной среде являются хорошие изоляционные свойства, желательно нахождение селена в смоле в аморфном ви/:,е. Аморфная модификация легко образуется путем быстрого охлаждения рае.плава селена. При реакции с эпокСИ|С|НОЙ смолой может образовываться мостик О О связывающий две молеОкуля смолы. Аморфный селен обладает необходимыми свойствами для создания иммерсионной среды на основе эпоксидной сиолы с улучшенными оптическими свойствами. Оптимальным соотношением смолы и селена является селена от общего количества смолы. Температура + 10°С является оптимальной, так как при температуре больше 250С селен реагирует с органическими молекулами, отщепляя от них водород. При этом образуется селеноводород H,, имеющий в небольших концентрациях запах аммиака. Однако селеноводород неустойчив и реагирует аже со слабыми окислителями, выдеяя селен. Важнейшие свойства селена в аморфом и кристаллическом состоянии, а акже свойства эпоксидной смолы приедены в табл. 1. tla табл. 1 видно, что аморфный елен обладает необходимыми свойствами

для создания иммерсионной среды на основе эпоксидной смолы с улучшенными оптическими свойствами. Низкая температура плавления селена позволяет вводить его в смолу в расплавленном сое- s тоянии, смола ЭД-20, в свою очередь, хорошо переносит кратковременную выдержку (.10 мин) при 240± без изменения своих свойств после охлаждения до комнатной температуры. 10

Предлагаемый способ изготовления композиции для иммерсионной среды оптрона осуществляют следующим образом.

Эпоксидную диановую смолу нагре- is вают до 230-250 С, вводят в нее расплав селена, перемешивают в течение 3-5 мин, затем охлаждают со скоростью С/ч и вводят ангидридный отвердитель. Изготовление композиции 20 рекомендуется проводить в запаяннь1х кварцевых ампулах.

Режим охлаждения со скоростью 40- 45°С/ч выбран, поскольку он технологичен и обеспечивает образование 25 гомогенного твердого раствора селена в смоле. При количестве селена более 30° достигается предел его совместимости со смолой.В результате происходит трудноконтролируемый процесс взаимо- JQ действия смолы с селеном, приводящий к остекловыванию смеси.

Показатели полученных композиций даны в табл. 2.

Отверждение эпоксидной смолы проводят отв рдителем - изометилтетрагидрофталатовым ангидридом (изо-МТГФА) при соотнсплении его и эпоксидной смолы с селеном 1:20 при 80°С.

Из табл. 2 следует, что введение селена в количестве, меньшем 15%, не дает существенного увели-мения показателя преломления и коэффициента передачи по .току. При введении его в количестве более 20 также отсутствует положительный эффект по требуемым характеристикам, кроме того, появляется опасность остекловывания смеси.

Полученная смесь смолы и селена имеет улучшенные оптические характеристики в диапазоне волн 0,65-0,9 мкм. Коэффициент пропускания смеси составляет , а показатель преломления 1,81 - против 70 и },7 соответственно у исходной смолы.

Введение полученной смеси в оптрон в качестве иммерсионной среды;, можно осуществлять закапыванием как при комнатной температуре, так и пои 70°-С. В последнем случае время отверждения со кращаетря в 3 раза.

Использование иммерсионной среды в виде смеси эпоксидной смолы и селена в транзисторных оптронах типа (АОТ 110} повышает коэффициент передачи по току и улучшает оптическую однородность оптрона.

Таблица 1

0,17

V5-6,5

1,8-1,9

1,05-1,2

1,8-7,+

2,6

3,5-42

14

10

Коэффициент пропускания. I (1 0,650,9 MKM;JI

Исходная смола

70 ЭД-20

k. Смола ЭД-20 2Д г Селен (30%) 7 г

Продолжение табл,1

7-11

10

Таблица 2

« Коэффициент передачи по току, %

1Л7

150

1,68

198

226

200

205