半导体设备用密封件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体设备用密封件及其制备方法，所述以半导体设备用密封件全氟醚橡胶为基体，具有优良的耐化学性、高洁净度及耐等离子体等特性。本发明专利技术在密封件的制备中添加了碳纳米管、碳纤维、纳米炭黑三种填充料及特殊的抗震添加剂；一方面利用填充料的高孔隙率和空腔结构增加了震动能量传递的路径取向程度并有效地将震动能量转化为内能；另一方面在抗震添加剂的分子主链引入具有四个苯环结构的四苯环取代基，缩短了聚合物链间的距离，增强了分子间的相互作用，使得旋转发生困难，提升了导体设备用密封件的抗震效果。本发明专利技术能够为半导体设备提供良好的密封效果及减震性能，降低了密封连接处的刚性碰撞，从而提升了半导体设备的稳定性。半导体设备的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
半导体设备用密封件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶制品的制备
，尤其涉及一种半导体设备用密封件及其制备方法。

技术介绍

[0002]半导体设备广泛应用于精密仪器，由于其特殊的使用环境，半导体设备用密封件需要具备良好的密封性、耐化学腐蚀性及延展性。全氟醚橡胶是全氟(甲基乙烯基)醚、四氟乙烯和全氟烯醚的三元共聚物，其分子链段上的氢原子被氟原子取代，具有一定弹性和良好的热稳定性及化学稳定性。以全氟醚橡胶制成的密封件能够抵抗绝大部分化学物质的腐蚀，现已广泛应用于半导体设备的密封领域。
[0003]专利CN 201611167971.0提供了一种高韧性防腐橡胶密封件及其制备方法，以硅橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、环氧丙烯酸树脂、改性高氯化聚乙烯树脂为主体制备而成，所述橡胶密封件具有高韧性和防腐性能。然而实际使用中，该密封件的化学稳定性及耐等离子体能力难以达到半导体设备用密封件的需求，实际应用中可能会收到等离子体的作用而失效，导致密封性能的下降。
[0004]专利CN 201611204398.6公布了一种耐高温高压密封件用全氟醚橡胶材料、制备方法及其应用，将少量的纳米碳管加入到全氟醚橡胶聚合物中，同时合理优化填料以及硫化体系，进而提升了密封件的硬度、定伸强度、抗挤出变形以及抗剪切性能。然而该专利所用材料制备的密封件硬度过高，难以适用于对精密度要求较高半导体设备之中，实际使用时抗震性能较差，可能会出现密封连接处出现刚性碰撞导致半导体设备稳定性下降的缺点。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所解决的技术问题是：(1)提供一种半导体设备用密封件的制备方法，以全氟醚橡胶为密封件主体材料，满足半导体设备的密封需求；(2)增加密封件的抗震能力，降低外力作用对密封处造成的不利影响。
[0006]专利技术人发现，全氟醚橡胶虽然具备若干优点，但是其硬度高于普通橡胶；从使用环境看，由全氟醚橡胶制成的密封件通常被安装于半导体设备的连接处，连接处是设备在外力作用下容易出现应力集中的薄弱环节；由于全氟醚橡胶的硬度较高，抗震能力较弱，导致缓冲性能较差，致使外部力量易在连接部位发生刚性传递。外力在连接处的刚性传递使局部应力集中，严重的可能导致部件疲劳失效；同时，当设备对精密度有较高要求时，全氟醚橡胶制成的密封件难以提供如泡沫橡胶一样的缓冲，使设备的精密度和稳定性受到不利影响。
[0007]从分子角度来看，橡胶聚合物分子链能在一定范围内伸缩与活动，专利技术人采取在聚合物分子链上引入具有较大空间位阻的取代基的方法阻碍长链的运动，增加分子内部的摩擦和能量耗散，使聚合物受到外力作用下能够将更多的震动能量转化成热能散发，达到
增加抗震的目的。由于全氟醚橡胶具有优异的化学稳定性及热稳定性，其加工难度和改性难度高，因此专利技术人制备了一种抗震添加剂，并将抗震添加剂与全氟醚橡胶混合后制成密封件，提升了橡胶体系的抗震性能。
[0008]专利技术人使用2,4,6
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三甲基
‑
2,4,6
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三苯基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷进行反应；在催化剂的作用下，2,4,6
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三甲基
‑
2,4,6
‑
三苯基环三硅氧烷与八甲基环四硅氧烷开环形成直链，并与乙烯基三甲氧基硅烷通过Si
‑
O
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Si键的结合发生聚合反应，2,4,6
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三甲基
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2,4,6
‑
三苯基环三硅氧烷在主链引入苯基，乙烯基三甲氧基硅烷在主链中引入乙烯基。苯基和乙烯基具有较大的空间位阻，两者形成的扭型构象能够限制分子链段的耦合旋转及链的滑动，增加了变形过程中的内摩擦，进而导致更多的震动能量耗散。
[0009]除了在密封件中引入抗震添加剂，专利技术人还使用了碳纳米管、碳纤维以及纳米炭黑进一步增强密封件的抗震能力。一方面，碳纳米管、碳纤维以及纳米炭黑具有高孔隙率，震动能量传递的路径取向程度增加，能量的损耗也越大；由于碳纳米管内部的空腔结构，可以增加动能的损失，并有效地将震动能量转化为热能；另一方面，三种填充料还可增强密封件的力学性能，增加密封件的使用寿命。
[0010]一种半导体设备用密封件的制备方法，包括如下步骤：将全氟醚橡胶和抗震添加剂混合，经模压制成密封件；所述抗震添加剂为主链硅原子上连有苯基和乙烯基的硅氧烷或主链硅原子上连有四苯环取代基的硅氧烷；所述四苯环取代基的主苯环与硅氧烷的硅原子相连，主苯环内与硅原子相连的碳原子的两个间位及一个对位的碳原子上分别连有一个副苯环取代基。
[0011]优选的，一种半导体设备用密封件的制备方法，包括如下步骤：
[0012]S1全氟醚橡胶的生胶经塑炼、混炼、开炼后出片，得到模压原料；
[0013]S2将步骤S1得到的模压原料经模压工艺加工，得到所述半导体设备用密封件。
[0014]进一步优选的，一种半导体设备用密封件的制备方法，包括如下步骤，以重量份计：
[0015]S1 60～90份全氟醚橡胶经塑炼后加入1.5～3份碳纳米管、3～6份碳纤维、0.5～1份纳米炭黑、0.1～1份防老剂、2.5～5份抗震添加剂，进行混炼；混炼后加入0.1～0.5份硫化剂，经开练、出片，得到模压原料；
[0016]S2将步骤S1得到的模压原料经模压工艺加工，得到所述半导体设备用密封件。
[0017]优选的，步骤S1中所述碳纳米管的粒径为10～15μm。
[0018]优选的，步骤S1中所述碳纤维的长度我0.05～0.1mm。
[0019]优选的，步骤S1中所述纳米炭黑的倾注密度为310～390kg/m3。
[0020]优选的，步骤S1中所述防老剂为防老剂D、防老剂RD、防老剂MB、防老剂DNP、防老剂NBC中的任意一种。
[0021]优选的，步骤S1中所述硫化剂为乙二胺、2,2
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双(4
‑
羟基苯基)丙烷中的任意一种。
[0022]优选的，所述抗震添加剂的制备方法如下，以重量份计：
[0023]A1将4～8份2,4,6
‑
三甲基
‑
2,4,6
‑
三苯基环三硅氧烷与3～6份八甲基环四硅氧烷混合均匀，脱水后得到无水反应原料；
[0024]A2向无水反应原料中继续加入1.5～3份乙烯基三甲氧基硅烷和0.01～0.04份四甲基铵硅烷醇，进行反应，得到初级反应产物；
[0025]A3向初级反应产物中加入0.05～0.2份有机硅乙烯基双封头剂，继续进行反应，得到反应产物原液；
[0026]A4反应产物原液在醇中沉淀、过滤得滤饼、水洗，得到所述抗震添加剂。
[0027]进一步优选的，步骤A1中所述脱水的温度为40～60℃，脱水时间为1～2h。
[0028]进一步优选的，步骤A2中所述反应在无氧条件下进行，反应温度为105～1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体设备用密封件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将全氟醚橡胶和抗震添加剂混合，经模压制成密封件；所述抗震添加剂为主链硅原子上连有苯基和乙烯基的硅氧烷或主链硅原子上连有四苯环取代基的硅氧烷；所述四苯环取代基的主苯环与硅氧烷的硅原子相连，主苯环内与硅原子相连的碳原子的两个间位及一个对位的碳原子上分别连有一个副苯环取代基。2.根据权利要求1所述的一种半导体设备用密封件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1全氟醚橡胶的生胶经塑炼后加入碳纳米管、碳纤维、纳米炭黑、防老剂、抗震添加剂进行混炼；加入硫化剂经开炼后出片，得到模压原料；S2将步骤S1得到的模压原料经模压工艺加工，得到所述半导体设备用密封件。3.根据权利要求2所述的一种半导体设备用密封件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，以重量份计：S1 60～90份全氟醚橡胶经塑炼后加入1.5～3份碳纳米管、3～6份碳纤维、0.5～1份纳米炭黑、0.1～1份防老剂、2.5～5份抗震添加剂，进行混炼；混炼后加入0.1～0.5份硫化剂，经开练、出片，得到模压原料；S2将步骤S1得到的模压原料经模压工艺加工，得到所述半导体设备用密封件。4.根据权利要求3所述的一种半导体设备用密封件的制备方法，其特征在于，所述抗震添加剂的制备方法如下，以重量份计：A1将4～8份2,4,6
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三甲基
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2,4,6
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三苯基环三硅氧烷与3～6份八甲基环四硅氧烷混合均匀，脱水后得到无水反应原料；A2向无水反应原料中继续加入1.5～3份乙烯基三甲氧基硅烷和0.01～0.04份四甲基铵硅烷醇，进行反应，得到初级反应产物；A3向初级反应产物中加入0.05～0.2份有机硅乙烯基双封头剂，继续进行反应，得到反应产物原液；A4反应产物原液在醇中沉淀、过滤得滤饼、水...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪斌，薄颖，谢越，
申请(专利权)人：有谛工业科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：