CN116063983A - 一种高热稳定性氢氟醚的应用 - Google Patents

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肖艳茹
雷志刚
苏利红
王宗令
吴四清
张品杰
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Abstract

本发明公开了一种高热稳定性的氢氟醚的应用，高热稳定性的氢氟醚具有结构式：HCF2CF2CF2CF2CH2OCF2CF2H，其作为冷却剂用于半导体产品加工过程中控温设备的冷却器，优点在于将具有特定分子结构的高热稳定性的氢氟醚作为冷却剂用于半导体产品加工过程中控温设备的冷却器，由于该物质与宽温度范围内的大多数材料兼容性及良好的热稳定性、化学惰性和无腐蚀性，使用过程无毒，具有良好的环境和安全特性，ODP值为0，GWP值极低；且该物质具有出色的介电性能、低粘度和高电阻率，尤其适用于半导体晶圆刻蚀过程中的传热流体。

Description

一种高热稳定性氢氟醚的应用
技术领域
本发明涉及传热液体技术领域，尤其是涉及一种高热稳定性的氢氟醚的应用。
背景技术
热传递流体可应用于半导体工业和电池工业中用于它们的热管理系统。然而，在一些应用中，选择适当的流体是至关重要的。目前用于半导体的传热流体包括全氟碳化物、全氟聚醚、全氟胺、氢氟醚烯烃、氢氟烯烃等。但是全氟碳化物、全氟聚醚、全氟胺的大气寿命值大于500年，此类材料具有非常高的全球变暖潜能值(GWP)。GWP是指在给定时间期内，相对于1千克CO2引起的变暖而言，1千克样品化合物引起的变暖能力的积分值。此外，某些物质制备过程中可产生分子量不一致的产物，且因此性能可能发生变化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冷却性能可靠、性价比相对较高的高热稳定性的氢氟醚作为半导体领域的传热流体的应用，其不仅具备低倾点、低粘度、高度介电强度、低电导率的特点，同时还具备可接受的低毒性和足够的热稳定性以及有效的热传递性，最重要的是可接受的环境特性，包括较短的大气寿命和较低的全球变暖可能性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高热稳定性的氢氟醚的应用，所述的高热稳定性的氢氟醚具有结构式：HCF2CF2CF2CF2CH2OCF2CF2H，其作为冷却剂用于半导体产品加工过程中控温设备的冷却器。
优选地，所述的半导体产品加工是指半导体晶圆刻蚀、半导体元器件加工和半导体芯片加工，所述的控温设备是采用PID控制算法和自适应控温技术的高低温温度模拟测试设备。
上述的高热稳定性的氢氟醚也可以作为冷却介质用于半导体产品加工过程中控温设备的冷却器，所述的冷却介质含有大于90％质量百分比的高热稳定性的氢氟醚。
与现有技术相比，本发明的优点在于将具有特定分子结构的高热稳定性的氢氟醚作为冷却剂用于半导体产品加工过程中控温设备的冷却器，由于该物质与宽温度范围内的大多数材料兼容性及良好的热稳定性、化学惰性和无腐蚀性，使用过程无毒，具有良好的环境和安全特性，ODP值为0，GWP值极低；且该物质具有出色的介电性能、低粘度和高电阻率，尤其适用于半导体晶圆刻蚀过程中的传热流体。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1物质基本参数：
下表1所示本申请实施例提供的高热稳定性的氢氟醚和市售的冷却剂的基本物化性能对比表。
表1：氢氟醚化合物和市售液冷剂基本理化特性和对比表
从表1可以看出，本发明作为冷却剂的特定分子结构的高热稳定性的氢氟醚，介电常数小，绝缘性能优异，体积电阻率仅有3.5×1011Ω·cm，表面张力低，黏度低，比热容高达1.19J/(g·℃)，热传导系数可达0.23W/mK，具有优异的热传递性能；环境性能友好，臭氧消耗潜能值(ODP)为零，全球变暖潜能值(GWP)低至102。
实施例2：兼容性实验
1、将冷却器设备过流部件主要的非金属材质样品EPDM、FKM/VITON和PEEK(这些均需要中文名称)置于装有100ml HCF2CF2CF2CF2CH2OCF2CF2H溶液的密闭储罐中，密封后置于98℃恒温烘箱中浸泡7*24h。
2、样品浸泡后样品质量和在无水乙醇中质量为：样品经浸泡处理后，在100℃恒温300min后至恒重的质量。(FKM/VITON材质恒重时间为600min)。
3、浸泡体积变换率计算参考GB\T 1690-2010中7.3的规定进行，质量变化率按照前后质量变化的百分含量计算。
浸泡前后材料的变化如表2所示。
表2：
表2中的数据说明，本发明提供的作为冷却剂的特定分子结构的高热稳定性的氢氟醚与电子器件具有非常好的材料相容性，化学稳定性高，不会对设备造成溶胀腐蚀。
实施例3在半导体专用温控装置CHILLER中的比较实验
在温控装置CHILLER中倒入20L样品冷却剂，设定泵流量为17LPM，设定工作温度分别为-40℃、20℃、60℃，考察两种样品在3种温度下的电流和泵压。
表3：
从表3可看出，在相同温度、相同泵流量下运行，分别使用HCF2CF2CF2CF2CH2OCF2CF2H和N(CF2CF2CF3)3为冷却剂，使用HCF2CF2CF2CF2CH2OCF2CF2H时泵的电流和泵压明显降低；在AST chiller设备上使用HCF2CF2CF2CF2CH2OCF2CF2H作为冷却剂比N(CF2CF2CF3)3对泵负荷更小。HCF2CF2CF2CF2CH2OCF2CF2H作为冷却剂更适用于半导体产品加工过程中控温设备的冷却器。

Claims (6)

1.一种高热稳定性的氢氟醚的应用，其特征在于所述的高热稳定性的氢氟醚具有结构式：HCF2CF2CF2CF2CH2OCF2CF2H，其作为冷却剂用于半导体产品加工过程中控温设备的冷却器。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述的半导体产品加工是指半导体晶圆刻蚀、半导体元器件加工和半导体芯片加工。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述的控温设备是高低温温度模拟测试设备。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述的控温设备采用PID控制算法和自适应控温技术。
5.一种高热稳定性的氢氟醚的应用，其特征在于所述的高热稳定性的氢氟醚具有结构式：HCF2CF2CF2CF2CH2OCF2CF2H，其作为冷却介质用于半导体产品加工过程中控温设备的冷却器。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于所述的冷却介质含有大于90％质量百分比的高热稳定性的氢氟醚。
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