Електроізоляційна паста

Электроизоляционная паста, содержащая вазелин кремнийорганический; порошок нитрида алюминия с размером частиц 0,20,5 мкм и порошок, содержащий частицы металлического алюминия, отличающая* с я тем, что в качестве порошка, содержащего частицы металлического алюминия, она содержит порошок алюминия оксидированного с размером частиц 45-80 мкм, при следующем соотношении компонентов, (мас.%): алюминий оксидиро ванный 40-60 нитрид алюминия 20-30 вазелин кремнийорганический остальное с Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности к электроизоляционным материалам, применяемым для электроизоляции полупроводниковых приборов от теплоотвода. Известна электроизоляционная паста, содержащая вазелин кремнийорганический и высокодисперсную смесь алюминия, с размером частиц 2-3 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: окись алюминия - 60, вазелин кремнийоргенический - остальное [1]. Недостатком пасты является низкая теплопроводность, обусловленная малым содержанием наполнителя и его невысокой теплопроводностью. Известна электроизоляционная паста, выбранная в качестве прототипа, содержащая вазелин кремнийорганический, оксид алюминия с размером частиц 2-3 мкм и нитрид алюминия с размером частиц 0,2-0,5 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюминия 40-60, нитрид алюминия 20-30, вазелин кремнийорганический - остальное [2]. Теплопроводность известной пасты хотя и повысилась, благодаря использованию в качестве наполнителя высокодисперсного порошка нитрида алюминия, однако продолжает оставаться недостаточно высокой для создания эффективного теплоотаода мощных полупроводниковых приборов. З 6186 Дальнейшее повышение теплопроводности известной пасты затруднено из-за наличия в ней низкотеплопроводного оксида алюминия. Таким образом, недостатком известной пасты является ее низкая теплопровод- 5 ность. Известен высокодисперсный оксид алюминий, содержащий в объеме частиц не более 1 мас.% высокотеплопроводного металлического алюминия [3]. При использовании в предлагаемом техническом решении 10 относительно крупнозернистого алюминия порошкообразного оксидированного, частицы которого покрыты плотной тонкой оксидной пленкой толщиной 2-3 мкм, содержание металлического алюминия в порошке возра- 15 стает до 94-98 мас.%. Эт,о обеспечивает повышение теплопроводности порошка-наполнителя в 4-5 раз, за счет чего в 2,8-3 раза возрастает теплопроводность пасты в целом. При этом сравнительно высокое злект- 20 рическое сопротивление окисного слоя на поверхности частиц алюминия (1013 - 1014 Ом * см) и наличие а пасте высокодисперсного порошка нитрида алюминия обеспечивают пасте высокую электрическую 25 прочность. В основу изобретения положена задача создания электроизоляционной пасты, имеющей повышенную теплопроводность за счет увеличения плотности наполнителя в 30 матрице при сохранении электрической прочности. Для решения этой задачи в электроизо ляционной пасте, содержащей вазелин кремнийорганический, порошок нитрида 35 алюминия с размером частиц 0,2-0,5 мкм и порошок, содержащий частицы металличе ского алюминия, согласно изобретению, в качестве порошка, содержащего частицы металлического алюминия, использован 40 алюминий порошкообразный оксидирован ный с размером частиц 45-80 мкм, при сле дующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий оксидиро ванный 40-60 45 нитрид алюминия 20-30 вазелин кремний органический остальное Сопоставительный анализе прототипом «оказал, что заявляемая электроизоляцион- 50 мая паста отличается введением в ее состав е качестве высокотеплопроводного напол нителя алюминия порошкообоазного окси дированного с размером частиц 45-80 мкм. Предлагаемое процентное содержание 55 алюминия порошкообразного оксидированього (40-60 мас.%) является оптимальным и определено экспериментальным путем. При содержании алюминия порошкообразного оксидированного более, чем 60 мас.%, теп лопроводность пасты повышается, однако одновременно снижается ее электрическая прочность из-за уменьшения толщины диэлектрических прослоек вазелина креинийорганического, наполненного высокодисперсным нитридом алюминия. При содержании алюминия порошкообразного оксидированного менее, чем 40 мас.%, толщина диэлектрических прослоек увеличивается, что приводит, ввиду их относительно низкой теплопроводности, к значительному снижению теплопроводности электроизоляционной пасты в целом. Оптимальный размер частиц алюминия оксидированного составляет 45-80 мкм. При размер? частиц более, чем 80 мкм, снижается равномерность их распределения в объеме пасты, что приводит к образованию в массе пасты локальных высоконаполненных объемов с пониженной электрической прочностью, снижающих электрическую прочность прокладки в целом. При размере частиц менее, чем 45 мкм, уменьшается содержание в алюминии порошкообразном оксидированном высокотеплопроводной составляющей - металлического алюминия, что приводит к существенному снижению теплопроводности прокладки (см. акт испытаний). Размеры частиц высокодисперсного нитрида алюминия и его процентное содержание в электроизоляционной пасте определены также экспериментально (2) и являются оптимальными в части повышения теплопроводности при сохранении электроизоляционных свойств. Пример конкретного выполнения. Пасту электроизоляционную готовят следующим образом. Порошок нитрида алюминия по ТУ 6-09-110-75 помещают в планетарную мельницу и размалывают в течение 2-х часов. В результате получают высокодисперсный нитрид алюминия с размером частиц 0,2-0,5 мкм. Порошок алюминия марки АСД-Т (ГОСТ 5.16667-72) сферической формы просеивают через сита № 008К и № 0045К для выделения фракции с размером частиц 45-80 мкм. Затем отсеянный порошок алюминия подвергают химическому оксидированию известным методом в растворе, содержащем хроматы (4), в течение 15-20 мин. В результате на частицах алюминия образуется плотная оксидная пленка толщиной 2-3 мкм. Порошки перед использованием просушивают в сушильном шкэфу при температуре 200±20°С в течение 2 часов. Из полученных порошков готовят расчетные навески порошковых смесей. 6186 Исходную композицию для получения электроизоляционной пасты готовят смешиванием порошковой смеси с кремнийорганическим вазелином марки КВ-3/10Э (по ГОСТ 15975-70) в смесителе типа "Бекен" при 120 ± 10°С и вакууме 1-5 мм рт.ст. Соотношение компонентов, мас.%: алюминий порошкообразный оксидированный - 50: нитрид алюминия - 25; вазелин кремнийорганический - остальное. После смешения в 10 течение 2-х часов паста готова к использованию. Аналогичным методом готовят еще несколько рецептов композиций, отличающих15 6 ся количественным содержанием алюминия порошкообразного оксидированного, а также известную композицию по прототипу. Составы композиций для приготовления электроизоляционных паст представлены в табл. 1. Свойства паст из этих композиций приведены в табл. 2. Предлагаемая электроизоляционная паста пригодна для промышленного производства, т.к. технология ее изготовления легко осуществима на серийно выпускаемом оборудовании. Компоненты заявляемой пасты нетоксичны, а технологія ее изготовления экологически безвредна. Т а бл и ца 1 Составы композиций для приготовления электроизоляционных паст Компоненты Извест За пределами предла ный со Предлагаемый состав, мае. % гаемого , мае. % став (по прототипу), мае. % 1 2 3 4 5 50 25 35 15 65 25 40 30 50 25 60 20 25 50 10 30 25 20 Алюминий порошкообразный оксидированный Оксид алюминия Нитрид алюминия Вазелин кремний -органический Таблица 2 Свойства электроизоляционных паст из композиций различных составов Свойства электро- Известный За пределами предлаизоляционных состав (по гаемого паст прототипу) 1 2 Теплопроводность, Вт/м • К Электрическая прочность, кВ/мм Предлагаемый состав 3 4 5 1,27 1,6 3,9 3,5 3,7 3,8 6.8 7,2 4,7 6,9 6,85 6,75 6186 Упорйдник Замовлення Техред М.Моргентал 623 Коректор Л.Пилипенко Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101