一种半导体密封圈橡胶材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种半导体密封圈橡胶材料，包括以下重量份组分的原料：全氟醚橡胶100～120份、二氧化硅15～20份、改性硅铝酸盐1～5份、填料10～15份、着色剂1～2份，交联剂0.5～2份、助交联剂0.5～4份；本发明专利技术还提供一种半导体密封圈橡胶材料的制备方法，本发明专利技术制备获得的硬度Shore M:85

【技术实现步骤摘要】
一种半导体密封圈橡胶材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及半导体材料
，特别是涉及一种半导体密封圈橡胶材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于发达国家对我国集成电路制造业的限制，导致半导体设备零部件自给率较低，除石英、套环等少数部件外，大部分零部件自给率不足10％。其中半导体设备上所用的密封圈材料如O
‑
ring更是被国外的大型化工公司所垄断，且由于半导体技术难度大，对密封圈材料的要求极高，因此O
‑
ring的价格一直居高不下，所以迫切的需要低成本的国产化半导体密封材料填补这一市场空白。
[0003]全氟醚橡胶主要以四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚为主要单体，与少量可交联的第三单体共聚而成。全氟醚橡胶大分子链上没有C
‑
H键，C
‑
C键基本上被F原子所包围，使聚合物具有显著的耐化学性、耐高温蒸汽性、低释放和析出性、耐等离子性。全氟醚橡胶(FFKM)是一种重要的工程材料，主要用于其他弹性体无法应用的领域，如极端高温、强腐蚀性介质等，尤其适用于半导体行业。目前国内半导体密封圈橡胶材料所使用的全氟醚橡胶大多为国外进口，其通过直接交联固化或添加少量补强剂即可满足使用要求，而国产全氟醚橡胶由于产业化的时间短，聚合技术距国外领先水平有一定差距，物理性能如拉伸强度、硬度、定伸应力不如同类型国外产品，需要使用大量补强剂或者填料对全氟醚橡胶进行共混改性。但随着补强剂或者填料的增多，会影响产品的压缩永久变形性，使密封圈产生大的永久变形，当压缩永久变形(AS568
‑
214 O
‑
ring,70h@204℃)＞30％时，密封圈就会失效起不到应有的密封效果，给配方开发造成一定困难。所以获得性能优良、成本低廉的半导体密封材料是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种半导体密封圈橡胶材料及其制备方法和应用，以得到性能优良、成本低廉的半导体密封材料。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种半导体密封圈橡胶材料，包括以下重量份组分的原料：全氟醚橡胶100～120份、二氧化硅15～20份、改性硅铝酸盐1～5份、填料10～15份、着色剂1～2份，交联剂0.5～2份、助交联剂0.5～4份。
[0006]本专利技术还提供一种如上所述的半导体密封圈橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)将全氟醚橡胶、二氧化硅、改性硅铝酸盐、填料、着色剂混合均匀，得母炼胶；
[0008]2)于步骤1)获得的母炼胶中加入助交联剂和交联剂，平板硫化得一硫产品，停放，备用；
[0009]3)将步骤2)停放后的一硫产品进行二次硫化，水磨干燥即得半导体密封圈橡胶材料。
[0010]本专利技术还提供一种如上所述的半导体密封圈橡胶材料在半导体加工领域中的用途。
[0011]本专利技术还提供一种半导体密封圈，由如上所述的半导体密封圈橡胶材料制备获得。
[0012]如上所述，本专利技术的半导体密封圈橡胶材料，具有以下有益效果：
[0013]本专利技术的半导体密封圈橡胶材料采用全氟醚橡胶为基料，通过填充二氧化硅、改性硅铝酸盐以及无机填料和着色剂，获得了硬度Shore M:85
±
5、拉伸强度≥11.0MPa、断裂伸长率≥140％、100％定伸应力≥7.2MPa、压缩永久变形≤30％、刻蚀后重量变化率≤3％的满足半导体产品使用要求的橡胶材料，使原本因为拉伸强度、硬度、定伸应力等性能较差不能满足半导体产品的使用要求的全氟醚橡胶能够应用于半导体领域中，不仅降低了成本，而且得到的橡胶材料综合性能良好，适于半导体设备中耐CH4、O2等离子气体的工作环境，如干法刻蚀、气相沉积，本专利技术的半导体密封圈橡胶材料对推动半导体制造业的国产化进行具有重要意义。
具体实施方式
[0014]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0015]还需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0016]本专利技术第一方面提供一种半导体密封圈橡胶材料，包括以下重量份组分的原料：全氟醚橡胶100
‑
120份、100～105份、105～110份、110～115份或115～120份，二氧化硅15
‑
20份、15～16份、16～17份、17～18份、18～19份或19～20份，改性硅铝酸盐1
‑
5份、1～2份、2～3份、3～4份或4～5份，填料10
‑
15份、10～11份、11～12份、12～13份、13～14份或14～15份，着色剂1
‑
2份、1～1.5份或1.5～2份，交联剂0.5
‑
2份、0.5～1份、1～1.5份或1.5～2份，助交联剂0.5
‑
4份、0.5～1份、1～1.5份、1.5～2份、2～2.5份、2.5～3份、3～3.5份或3.5～4份。
[0017]二氧化硅是氟橡胶中常用的补强剂，可提高生胶的拉伸强度、硬度等，硅铝酸盐以及填料的使用，不仅可以降低成本同时也可起到补强的效果，硅铝酸盐本身含有大量的羟基，易形成氢键造成团聚现象影响补强效果，改性后的硅铝酸盐在橡胶中的分散性更好，补强效果更加；其中二氧化硅、填料整体呈碱性，同时改性后的硅铝酸盐整体也呈碱性，因全氟醚橡胶在聚合过程中会有残留的C
‑
H键，在加工中因为离子键的断裂与重组会产生HF酸抑制全氟醚橡胶的交联程度，使用碱性的填料会进一步提高交联密度，降低压缩永久变形性。着色剂也可以起到填料的作用，减低成本，同时起到增白的作用，增加产品的美观性。
[0018]本专利技术的半导体密封圈橡胶材料中，所述全氟醚橡胶为由四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚、含卤素硫化点单体共聚获得。
[0019]其中，全氟烷基乙烯基醚选自全氟甲基乙烯基醚。
[0020]含卤素硫化点单体中卤素选自碘或溴。在本专利技术较佳的实施方式中，含卤素硫化点单体中卤素选自碘。
[0021]在本专利技术优选的实施方式中，所述全氟醚橡胶的结构为：
[0022][0023]其中，X为I，n取值为1～10000、例如为1～100、100～500、500～1000、1000～1500、1500～2000、2000～2500、2500～3000、3000～3500、3500～4000、4000～4500、4500～5000、5000～5500、5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体密封圈橡胶材料，其特征在于，包括以下重量份组分的原料：全氟醚橡胶100～120份、二氧化硅15～20份、改性硅铝酸盐1～5份、填料10～15份、着色剂1～2份、交联剂0.5～2份、助交联剂0.5～4份。2.如权利要求1所述的半导体密封圈橡胶材料，其特征在于，所述全氟醚橡胶为由四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚、含卤素硫化点单体共聚获得；和/或，所述全氟醚橡胶的门尼粘度ML1+10，121℃为30～100。3.如权利要求2所述的半导体密封圈橡胶材料，其特征在于，所述全氟烷基乙烯基醚选自全氟甲基乙烯基醚；和/或，所述含卤素硫化点单体中卤素选自碘或溴。4.如权利要求1所述的半导体密封圈橡胶材料，其特征在于，所述二氧化硅比表面积为60～100m2/g，pH为7～10；和/或，所述改性硅铝酸盐为六甲基二硅胺烷对硅铝酸盐表面改性获得；和/或，所述改性硅铝酸盐中硅铝酸盐选自硅铝酸钠、硅铝酸钙中的一种或两种的组合，其中硅铝酸盐粒径D50≤2μm；和/或，所述填料选自硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐、金属氧化物、氢氧化物中的一种或多种的组合；和/或，所述着色剂选自钛白粉、锌钡白、锌白、硫化锌中的一种或多种的组合；和/或，所述交联剂选自2,5
‑
二甲基
‑
2,5
‑
二(叔丁基过氧基)己烷、1,3
‑
双(叔丁基过氧异丙基)苯中的一种或两种的组合；和/或，所述助交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯中的一种或两种的组合。5.如权利要求1～4任一项所述的半导体密封圈橡胶材料，其特征在于，所述半导体密封圈橡胶材料的性能为如下的任一项或多项：a)硬度Shore M:85
±
5；b)拉伸强度≥11.0MPa；c)断裂伸长率≥140％；d)100％定伸应力≥7.2MPa；e)压缩永久变形≤30％；f)刻蚀后重量变化率≤3％。6.如权利要求1～5任一项所述的半导体密封圈橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将全氟醚橡胶、二氧化硅、改性硅铝酸盐、填料、着色剂混合均匀，得母炼胶；2)将步骤1)获得的母炼胶中加入助交联剂和交联剂，平板硫化得一硫产品，停放，备用；3)将步...

【专利技术属性】
技术研发人员：程庆魁，李宏，张国强，
申请(专利权)人：上海芯密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：