VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Эластичные полимеры на основе низкомолекулярных кремнийорганических каучуков (α,ω-дигидроксиполидиметилсилоксанов) нашли широкое применение в качестве пассивирующих, защитных и герметизирующих покрытий в микроэлектронике. Целью работы является разработка новой однокомпонентной кремнийорганической композиции на основе низкомолекулярного полидиметилсилоксанового каучука СКТН, обладающей повышенными пассивирующими свойствами в условиях воздействия высоких температур (150-200^оС) и электрических напряжений.

При разработке рецептуры компаунда с повышенными пассивирующими свойствами в качестве основы композиции использовали очищенный методом электрофильтрования низкомолекулярный кремнийорганический каучук СКТН марки Б HO–[Si(CH₃₎₂O]n–H (n = 100-1500) с концевыми гидроксильными группами. В качестве отверждающей системы использовали 20% раствор очищенного полидиметилборцирконсилоксана в триэтоксисилане [1]. Такая отверждающая система позволила создать коррозиопассивные композиции, обладающие повышенными электроизоляционными, адгезионными и влагозащитными свойствами, а также устойчивостью покрытий к воздействию высоких температур и влажности. С целью повышения электроизоляционных свойств покрытия в условиях повышенных температур и электрических нагрузок в композицию на основе низкомолекулярного полидиметилсилоксанового каучука дополнительно вводили 1,2-диоксиантрахинон С₁₄Н₆(ОН)₂ (ализарин).

Основными критериями при выборе оптимального соотношения компонентов в композиции были: 1) получение стабильной однокомпонентной системы со сроком хранения не менее 3 месяцев; 2) режим сушки покрытия ограничен температурой 150^оС и временем 5-7 ч.; 3) высокие электроизоляционные и адгезионные характеристики при нормальных климатических условиях (НКУ) и при температуре 200^оС; 4) отсутствие коррозионного действия по отношению к алюминию и меди.

Для изготовления композиций смесь каучука с 1,2-диоксиантрахиноном пропускали через трехвалковую краскотерочную машину не менее 3 раз. Однородную массу смешивали с отверждающей системой, расфасовывали полученную композицию в бутыли и затем её вакуумировали для удаления пузырьков воздуха. Компаунд представляет собой вязкую однородную непрозрачную жидкость оранжево-красного цвета. Состав композиции, обладающей оптимальными свойствами, получившей название «Компаунд марки КЭП» (кремнийорганический электроизоляционный пассивирующий), приведен в табл. 1.

Таблица 1

Состав композиции «Компаунд марки КЭП»

Компоненты композиции	Содержание компонентов, мас. ч.
Каучук кремнийорганический низкомолекулярный СКТН марки Б, очищенный методом электрофильтрования	100
20 % раствор очищенного полидиметилборцирконсилоксана в триэтоксисилане	20
1,2-диоксиантрахинон С14Н6(ОН)2	0,4 – 0,6

При введении в композицию 1,2-диоксиантрахинона менее 0,4 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука не достигается поставленная цель работы. Увеличение его количества более 0,6 мас. ч. приводит к расслоению композиции в процессе её хранения (избыток 1,2-диоксиантрахинона оседает на дне бутыли).

В табл. 2 представлены физико-химические свойства компаунда КЭП и его аналога – компаунда КЭЧ [2]. Компаунд обладает хорошей растекаемостью по поверхности различных конструкционных материалов (кремний, алюминий, медь) и позволяет получать защитные покрытия толщиной 100-200 мкм. Вулканизацию компаунда проводили при комнатной температуре при выдержке на воздухе с относительной влажностью не менее 60% в течение 5 ч. с дополнительным прогревом покрытий при температуре 150⁰С в течение 7ч.

Таблица 2

Влияние введения в композицию 1,2-диоксиантрахинона на свойствапокрытия

Наименование показателя и единица измерения	Результаты испытаний
	Компаунд КЭЧ (аналог)	Компаунд КЭП с 1,2-диоксиантрахиноном
Удельное объемное электрическое сопротивление V, Ом∙см при НКУ при температуре, оС 100 150 200	(5-7)∙1015 (1-5)∙1013 (1-2)∙1013 (3-6)∙1012	4∙1015-1∙1016 (2-3)∙1014 5∙1013-1∙1014 (1-3)∙1013
Электрическая прочность Епр, кВ/мм при НКУ при температуре, оС 100 150 200	41-46 40-45 35-40 25-30	45-55 41-52 38-47 35-42
Тангенс угла диэлектрических потерь tg  при частоте 106 Гц	(2-4)10-4	(2-4)10-4
Диэлектрическая проницаемость  при частоте 106 Гц	2,7-3.1	2,7-3,0
Коррозионная активность к Al и Cu, балл	0	0
Адгезия, балл к кремнию к меди к алюминию	1 1 1	1 1 1
Влагопоглощаемость, %	0,1-0,2	0,13-0,18

Как видно из приведенных данных, компаунд КЭП обладает более высокими значениями величин _V и Е_пр как при НКУ, так и при действии температур в диапазоне 100-200^оС. Адгезионные и влагозащитные свойства покрытия, а также коррозионная активность разработанной композиции остаются на уровне аналога.

Компаунд может быть рекомендован для защиты p-n-переходов высоковольтных полупроводниковых приборов и других изделий электронной техники, работающих в условиях воздействия температур выше 150^оС и электрических напряжений до 11 кВ, например, для защиты высоковольтных столбов КЦ 117, КЦ 118.

Литература

1. Неёлова О.В. Высокочистые кремнийорганические заливочные компаунды, предназначенные для применения в микроэлектронике. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2007. Т. 50. Вып. 11. С. 78-81.

2. Бегкиева Я.В., Неёлова О.В. Высокочистый кремнийорганический заливочный компаунд для защиты изделий электронной техники. - Химия и химическое образование. XXI век. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. Владикавказ: Изд-во СОГУ, 2014, с. 211-215.

Код для цитирования: Скопировать