TWI406897B - 可形成耐裂性密封材之含氟橡膠組成物及由該組成物所得之耐裂性密封材 - Google Patents

可形成耐裂性密封材之含氟橡膠組成物及由該組成物所得之耐裂性密封材 Download PDF

Info

Publication number
TWI406897B
TWI406897B TW98108547A TW98108547A TWI406897B TW I406897 B TWI406897 B TW I406897B TW 98108547 A TW98108547 A TW 98108547A TW 98108547 A TW98108547 A TW 98108547A TW I406897 B TWI406897 B TW I406897B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
sealing material
crack
fluorine
weight
rubber composition
Prior art date
Application number
TW98108547A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200948884A (en
Inventor
Masanori Okazaki
Naoki Ohsumi
Original Assignee
Nihon Valqua Kogyo Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nihon Valqua Kogyo Kk filed Critical Nihon Valqua Kogyo Kk
Publication of TW200948884A publication Critical patent/TW200948884A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI406897B publication Critical patent/TWI406897B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10—Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K3/1006—Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers characterised by the chemical nature of one of its constituents
    • C09K3/1009—Fluorinated polymers, e.g. PTFE
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/10—Esters; Ether-esters
    • C08K5/101—Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids
    • C08K5/105—Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids with phenols
    • C08K5/107—Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids with phenols with polyphenols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14—Peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10—Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/3154—Of fluorinated addition polymer from unsaturated monomers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Description

可形成耐裂性密封材之含氟橡膠組成物及由該組成物所得之耐裂性密封材
本發明是有關含氟橡膠組成物及由該組成物所得之密封材。
更詳細而言，本發明是有關可形成耐裂性密封材之含氟橡膠組成物及由該組成物所得之耐裂性密封材。
含氟橡膠已知係具有下述性質。
(1)與其他泛用橡膠相同，具有屬於橡膠原本之特性的橡膠彈力性。
(2)在與橡膠中之碳原子結合的氫原子被氟取代之狀態下結合碳鏈，並且因為不含有不飽和鍵，故化學性極為安定。
(3)與其他泛用橡膠相比，具有優良之耐熱性、耐油性、耐藥品性、耐候性、耐臭氧性等特性。
因此，活用此等特性，而可使用於例如如O環(O-ring)般，以合成橡膠作為主材料並在對其調配交聯劑、交聯助劑、充填材等橡膠藥品後藉由模具而加壓加熱成型之橡膠系密封材等。
此含氟橡膠系密封材係由於柔軟，故與接合面(凸緣表面(flange surface)等)之密接性良好，同時由於密封性優異，而廣泛使用在各種產業之裝置/機器中。
其中，在半導體產業中，由於含氟橡膠系密封材之耐熱性、耐藥品性優異，而很少產生被稱為顆粒(particle)之微粒子或氣體，故被使用在蝕刻等步驟中的藥液線路之密封材等。
關於半導體製造，於使用電漿處理之步驟中，係使用O2 、CF4 、O2 +CF4 、N2 、Ar、H2 、NF3 、CH3 F、CH2 F2 、C2 F6 、Cl2 、BCl3 、TEOS(四乙氧基矽烷)、SF6 等電漿氣體。尤其在蝕刻步驟中主要是使用氟碳系氣體，此外，在灰化(ashing)步驟中是使用以氧氣為中心之混合氣體。
以往，因為耐電漿性優異，故主要是使用全氟彈性體(主鏈C-C鍵所結合之側鏈中的氫原子(H)實質上完全被氟原子(F)取代而成之經氟化之交聯性含氟聚合物：分類為FFKM類)做為在電漿氣體條件下使用之密封材。
然而，全氟彈性體為非常高價。因此，在電漿環境為之溫和之密封部位，作為半導體製造裝置用之密封材者，係逐漸增加使用更廉價之交聯性含氟聚合物(主鏈C-C鍵所結合之側鏈中的氫原子(H)不完全被氟原子(F)取代而含有一部分氫原子(H)之未加硫之含氟橡膠聚合物：分類為FKM類)。
然而，近年來，隨著半導體之設計標準的微細化以及處理能力(Throughput；每單位時間之處理量)之提高，密封材之使用環境變得愈來愈嚴苛。
當將密封材安裝於密封處時，考慮到安裝性、防止脫落等，多半是將密封材稍微伸張後才進行安裝，此外，為了充分發揮密封性，係將密封材壓縮後再安裝。
當此等密封材暴露在電漿照射環境中時，受到電漿照射，橡膠會劣化，由於橡膠成分會從密封材表面揮發而導致重量減少。
此外，由於被電漿照射，故在此等密封材中容易產生裂紋(crack)，當產生顯著裂紋時，也有裂紋變成主因而導致密封材被切斷之情形。此等會引起密封性能降低等密封材的壽命縮短化，而導致半導體製造裝置之維修次數增加等問題。
密封材一般多半是在稍微伸長之狀態下安裝在溝槽中，此伸長會更進一步助長裂紋的產生。再者，當裂紋並不僅止於被電漿照射的部分而到達密封面時，會產生洩漏(leak)，引起裝置之停止等在製造步驟中的重大故障，因此而產生更大之損害。
再者，在以往作為密封材而使用之含氟橡膠中，做為用以改善機械強度或壓縮永久變形率(compression set)等常態物性或用以降低成本之增量劑者，係調配碳黑、二氧化矽、硫酸鋇、氧化鈦等作為充填材。
此外，在多元醇加硫或胺加硫中，除了加硫劑(vulcanizing agent)之外，必需併用作為受酸劑之Mg、Pb、Ca、Al、Zn等之金屬化合物。在多元醇加硫中，係必需進一步併用作為共觸媒之氫氧化鈣。
雖然此等無機充填材會成為在電漿照射裝置內產生顆粒(微粒子)之原因，但另一方面，即使為了降低其產生而使用未調配無機充填劑之含氟橡膠，也難以得到具有必要的常態物性值的密封材。
又，即使在不使用無機充填劑時，由於劣化之密封材本身也可能成為產生顆粒之原因，故對密封材所使用之有機高分子材料本身，也要求顆粒之產生量降低，換言之，要求提高耐電漿性。
因此，期望不僅耐電漿性(與重量減少率有關)優良，在電漿照射時之耐裂性、壓縮永久變形率(皆與密封壽命有關)也優異，且不會產生顆粒，並且更廉價的長壽命的含氟橡膠密封材。
在日本特開平6-302527號公報(專利文獻1)係提案一種含有二氧化矽之半導體製造裝置用密封材。然而，該半導體製造裝置用密封材之耐裂性並不充分，並且有由二氧化矽所致之產生顆粒之問題。
又，在日本特開2001-114964號公報(專利文獻2)中係提案一種在含氟橡膠中調配多元胺(polyamine)系交聯劑之橡膠組成物作為耐電漿性密封材，此外，在日本特開2001-164066號公報(專利文獻3)中係提案一種在含氟橡膠中調配多元胺系交聯劑及多元醇(polyol)系交聯劑之橡膠組成物。然而，此等橡膠組成物之耐電漿性並不充分，並且在加硫時，作為受酸劑而使用之金屬氧化物有會成為產生顆粒之原因的問題。
更進一步，在日本特開2007-137994號公報(專利文獻4)係提案一種在含氟橡膠中含有樹脂狀四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚之含氟合金化共聚合物。然而，該含氟合金化共聚合物之耐裂性不充分，有無法獲得充分之密封壽命的問題。
此外，在日本特開2006-228805號公報(專利文獻5)係提案一種在全氟彈性體中混合FKM而提高耐裂性之半導體製造裝置用密封材。然而，該半導體製造裝置用密封材之耐裂性並不充分，同時，因為有使用全氟彈性體，故與只含氟橡膠之情形相比較，有價格變高之問題點。
專利文獻1：日本特開平6-302527號公報
專利文獻2：日本特開2001-114964號公報
專利文獻3：日本特開2001-164066號公報
專利文獻4：日本特開2007-137994號公報
專利文獻5：日本特開2006-228805號公報
本發明之目的，係解決如上述之以往技術所伴隨之問題點。
更詳細而言，本發明係提供一種含氟橡膠組成物及由該橡膠組成物所得之耐裂性密封材，該含氟橡膠組成物可形成不會損及作為密封材之性能且於電漿環境下之耐裂性優異的耐裂性密封材。
更具體而言，本發明之目的係提供一種含氟橡膠組成物及由該橡膠組成物所得之耐裂性密封材，該含氟橡膠組成物可形成不僅耐電漿性優異，耐裂性亦優良，壓縮永久變形率也優異，不會產生顆粒，廉價並且長壽命的耐裂性密封材。
為了解決上述課題，本發明人等為了得到上述橡膠組成物及由該橡膠組成物所形成之耐裂性密封材而進行專心研究，結果，本發明人等發現將過氧化物交聯性含氟聚合物、過氧化物交聯劑、共交聯劑與多元醇化合物一起調配而得之含氟橡膠組成物可達成上述目的，而可形成耐裂性密封材，遂完成本發明。
亦即，本發明之含氟橡膠組成物之特徵係：相對於過氧化物交聯性含氟聚合物100重量份，含有多元醇化合物0.1至3重量份、過氧化物交聯劑0.1至4重量份、共交聯劑1至9重量份。
本發明中，從可製造耐裂性優良之密封材的觀點來看，上述多元醇化合物尤以雙酚類為佳。
本發明之耐裂性密封材係以含有含氟聚合物交聯體與多元醇化合物為特徵。
從可使所得之耐裂性密封材之耐裂性特別優良的觀點來看，本發明之耐裂性密封材係以藉由交聯上述含氟橡膠組成物而得者為佳。
從成為耐裂性特別優良之密封材的觀點來看，本發明之耐裂性密封材係以含有雙酚類為佳，尤以含有雙酚AF為更佳。
若依照本發明，係提供可形成耐裂性密封材之含氟橡膠組成物。同時，由上述組成物所得之耐裂性密封材不會損及作為密封材之性能，在電漿環境中具有優良之耐裂性。
此外，本發明之含氟橡膠組成物可廉價地形成具有優良之耐電漿性、耐裂性、壓縮永久變形率，且不易產生顆粒的長壽命之耐裂性密封材。
更進一步，當上述含氟橡膠組成物中所含之多元醇化合物為雙酚類，尤其是雙酚AF時，可得到耐裂性特別優良之密封材。
以下，具體說明關於本發明之含氟橡膠組成物及由該組成物所得之密封材。
含氟橡膠組成物
本發明之含氟橡膠組成物，係相對於過氧化物交聯性含氟聚合物100重量份，含有多元醇化合物0.1至3重量份、過氧化物交聯劑0.1至4重量份、共交聯劑1至9重量份，而可形成耐裂性密封材者。
[交聯性含氟聚合物]
本發明使用之交聯性含氟聚合物係具有過氧化物交聯性者，該交聯性含氟聚合物可使用以往習知者。其中，主鏈C-C鍵所結合之側鏈中的氫原子(H)不完全被氟原子(F)取代而含有一部分氫原子(H)之含氟聚合物(FKM)，從製造成本面而言為較佳者。
具體上，例如可列舉：四氟乙烯/六氟丙烯/偏二氟乙烯共聚合物(例如：大金工業公司製之「Dai-el G912」)、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚/偏二氟乙烯共聚合物(例如：大金工業公司製之「Dai-el LT302」)、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚合物、乙烯-全氟烷基乙烯基醚-四氟乙烯共聚合物、四氟乙烯-丙烯共聚合物等。
此外，也可使用大金工業公司製之「Dai-el系列」、杜邦陶氏彈性體公司製之「Viton系列」、Solvay solexis公司製之「Tecnoflon系列」、住友3M公司製之「Dyneon含氟橡膠」、旭玻璃公司製之「Fluon AFLAS系列」等市售品。
其中，四氟乙烯/六氟丙烯/偏二氟乙烯共聚合物、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚/偏二氟乙烯共聚合物，因為由本發明之含氟橡膠組成物所得之密封材的耐電漿性良好，故而為佳。此等共聚合物可單獨使用，也可混合2種以上來使用。
[過氧化物交聯劑]
本發明之含氟橡膠組成物中所調配之過氧化物交聯劑，係可不使用例如在多元醇交聯、多元胺交聯中所使用之如氧化鎂、氧化鈣等交聯助劑(受酸劑)，即進行交聯。因此，使用上述過氧化物交聯劑時，可獲得不會產生源自前述交聯助劑(受酸劑)的顆粒之優點。
過氧化物系加硫之交聯劑可廣泛使用以往習知者。
具體上，例如可列舉如：2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己烷(日本油脂公司製，商品名「Perhexa 25B」)、過氧化二異丙苯(Dicumyl Peroxide)(日本油脂公司製，商品名「Percumyl D」)、2,4-二氯苯甲醯過氧化物、二-第三丁基過氧化物、第三丁基二異丙苯過氧化物、苯甲醯過氧化物(日本油脂公司製，商品名「Nyper-B」)、2,5-二甲基-2,5-(過氧化第三丁基)己炔-3(日本油脂公司製，商品名「Perhexyne 25B」)、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化苯甲醯基)己烷、α,α’-雙(過氧化第三丁基-間異丙基)苯(日本油脂公司製，商品名「Perbutyl P」)、過氧化第三丁基異丙基碳酸酯、對氯化苯甲醯過氧化物等。
其中，從得到顯示良好之常態物性、壓縮永久變形率之密封材的觀點來看，以2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己烷及α,α’-雙(過氧化第三丁基)二異丙基苯為佳，以2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己烷為特佳。
此等交聯劑，可使用1種，亦可組合2種以上而使用。
相對於交聯性含氟聚合物100重量份，上述交聯劑通常是以0.1至4.0重量份，較佳是以0.3至2.0重量份，更佳是以0.5至1.5重量份之比率調配。
調配如此範圍之上述交聯劑時，從得到顯示良好之常態物性、壓縮永久變形率之密封材的觀點而言係佳。
[共交聯劑]
在過氧化物加硫中，通常過氧化物交聯劑與共交聯劑為合併使用。共交聯劑(加硫助劑)可廣泛使用以往習知者。
具體上，例如可列舉如：異氰脲酸三烯丙酯(trially isocyanurate)(日本化成公司製，商品名「TAIC」)、氰脲酸三烯丙酯、三烯丙基甲縮醛、偏苯三甲酸三烯丙酯、N,N’-間-伸苯基雙馬來醯亞胺、對苯二甲酸二炔丙酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、四烯丙基對苯二甲醯胺等可藉由自由基而共交聯的化合物。
其中，異氰脲酸三烯丙酯為反應性優異，並且從得到顯示良好之耐熱性、壓縮永久變形率之密封材等觀點而言為佳者。
此等共交聯劑可使用1種，亦可組合2種以上而使用。
相對於交聯性含氟聚合物100重量份，上述共交聯劑通常是以1至9重量份，較佳是以2至7重量份，更佳是以3至6重量份之比率調配。
調配如此範圍之上述交聯劑時，從得到顯示良好之常態物性、壓縮永久變形率之密封材的觀點而言係佳。
[多元醇化合物]
本發明中，與上述過氧化物交聯劑及共交聯劑一起調配到含氟橡膠組成物中之多元醇化合物，其主要使用目的係為了使由本發明之含氟橡膠組成物所獲得密封材之耐裂性變成更優異。
此外，本發明所調配之多元醇化合物中雖包括可作為多元醇交聯劑使用者，但並不一定是以多元醇交聯為目的而調配者，也不一定需要通常在多元醇交聯中所併用之氧化鎂、氫氧化鈣等多元醇交聯助劑(受酸劑)。
因此，本發明之密封材中，推測此多元醇化合物係為不會與通常可進行過氧化物交聯之含氟聚合物進行反應。合物與多元醇化合物係不反應。
(1)作為觸媒之4級銨鹽或4級鎓鹽(onium salt)；及
(2)作為共觸媒之氫氧化鈣、或作為受酸劑之MgO等金屬化合物。
亦即，當在本發明中使用可作為多元醇交聯劑使用之多元醇化合物時，所調配之多元醇化合物係扮演可賦予(形成)耐裂性優良之密封材的充填材的角色。此特點在以往之可進行多元醇交聯的多元醇化合物之使用目的上係前所未見者，為本發明之特徵之一。
多元醇化合物可廣泛使用以往習知者。例如列舉：2,2-雙(4-羥基苯基)全氟丙烷(亦即雙酚AF)、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(亦即雙酚A)、雙(4-羥基苯基)碸(亦即雙酚S)等雙酚類，亦可為此等化合物之鹼金屬鹽、鹼土族金屬鹽等鹽類。更進一步，在上述多元醇化合物中也包括可進行多元醇加硫者，並不限定上述聚羥基芳香族化合物類。
上述多元醇化合物中，較佳者可列舉如雙酚AF、雙酚A等，尤其當使用雙酚AF時，從所得之密封材顯示優異之耐裂性及對含氟橡膠之相溶性的觀點而言，為較佳者。上述多元醇化合物可單獨使用1種，亦可混合2種以上而使用。
上述多元醇化合物亦可預先以作為母料(masterbatch)而混合在原料聚合物中。例如，雙酚AF之母料可以作為「Curative VC#30」(有效成分50%，杜邦陶氏彈性體公司製)而取得。
相對於交聯性含氟聚合物100重量份，多元醇化合物通常是以0.1至3重量份，較佳是以0.1至2重量份，更佳是以0.1至1.0重量份之比率調配。
當調配上述範圍之多元醇化合物時，由於得到之密封材為顯示有優良的耐裂性、壓縮變形性、加硫速度，故為佳者。
此外，調配比上述比率更少量之多元醇化合物時，所得之密封材有缺乏耐裂性之傾向。另一方面，調配比上述比率更多量之多元醇化合物時，有所得之密封材的壓縮永久變形率下降、或是所得之含氟橡膠組成物的加硫速度變得遲緩等之傾向。
因此，在上述範圍外調配多元醇化合物時，所得之含氟橡膠組成物或密封材內會產生密封材的性能上的問題或密封材的製造上的問題，有時會無法得到含氟橡膠組成物或密封材之實用性製品。
[補強劑、充填劑]
作為補強劑或充填劑者，可列舉如碳黑、含氟樹脂、二氧化矽、黏土、矽酸鹽、氧化鋁、氫氧化鋁、碳酸鈣、矽酸化合物、各種樹脂之微粒子等。相對於交聯性含氟聚合物100重量份，此等補強劑、充填劑係例如使用1至50重量份左右之量。
藉由因應需要地使用此等補強劑或充填劑，可將所得的密封材之物性(抗拉強度、壓縮永久變形率、伸長率、硬度等)調整成所期望之橡膠密封材。但是，在半導體用途中，藉由電漿使橡膠密封材受到蝕刻時，所含之充填劑會成為顆粒狀而飛散，恐怕對半導體製造之生產效率造成妨害，故很多是期望為不具充填材、或不具無機充填劑者。
亦即，本發明中，上述密封材及密封材形成用組成物若實質上不含有二氧化矽、碳黑、黏土、矽酸鹽、氧化鋁、碳酸鈣、雲母、硫酸鋇、氧化鈦等充填材，當所得之密封材藉由電漿而被蝕刻時，因不會成為顆粒之原因而為較佳。
[其他之調配成分]
更進一步，為了改善加工性、調整物性，因應需要並在不損及以往之特性的程度下，亦可調配以往習知之可塑劑、加工助劑等。然而，在半導體用途中，此等成分可能會從密封材中在半導體製造裝置內揮發、溶出、或析出，而恐怕會妨害半導體製造之生產效率，故不期望含有此等調配成分。
[含氟橡膠組成物及由該組成物所得之密封材的製造方法]
本發明之上述橡膠組成物及密封材可使用以往習知的方法來製造。
具體上，例如，在開放式輥壓機(open roll)、班伯里混煉機(Banbury mixer)、加壓式捏和機(kneader)、二軸輥壓機等混煉裝置中素煉交聯性含氟聚合物，若有必要的話，再添加加工助劑、充填劑、可塑劑、受酸劑後而混煉。然後，添加多元醇化合物、共交聯劑並予以混煉，最後添加過氧化物加硫劑進行混煉而調製橡膠複合物(rubber compound)(含氟橡膠組成物)。
其次，在預定形狀之模具內充填橡膠複合物(亦即本發明之含氟橡膠組成物)，在100至200℃之加熱溫度下，藉由進行約0.5至120分鐘左右之熱壓成形，可得到密封材等預定之橡膠成形體。
本發明中，較佳者係期望將橡膠成形體在爐中等進行預定時間(例如：藉由在150至250℃左右之溫度及在常壓下，保持4至48小時左右)之二次加硫。
更佳者係在真空中進行二次加硫，此於半導體製程中因可降低成為問題點之從橡膠成形體放出的氣體或顆粒，而為適宜。
本發明之橡膠組成物及密封材可使用以往習知的方法來製造。
具體上，在開放式輥壓機、班伯里混煉機、二軸混煉機等混煉裝置中素煉上述橡膠成分，更進一步，加入交聯劑等其他調配成分而調製上述橡膠複合物。
其次，在預定形狀之模具內充填橡膠複合物，藉由熱壓成形，可得到預定之橡膠成形體。
再者，較佳係期望將橡膠成形體在空氣回流電爐、真空電爐等中擱置預定時間而進行二次加硫。二次加硫係充分完成加硫反應，同時，尤其有降低在半導體製程中成為問題的釋氣(outgas)或顆粒的效果。
[耐裂性密封材]
本發明之耐裂性密封材係將含有交聯性含氟聚合物、多元醇化合物、及過氧化物交聯劑之本發明的含氟橡膠組成物進行過氧化物加硫而得到耐裂性優異的密封材。
同時，本發明之耐裂性密封材係因為耐電漿性優異，故在半導體製造步驟等之中，即使對被處理物進行電漿照射時，也不會產生源自密封材之顆粒，並且因耐裂性、耐壓縮變形率優異而為壽命長。
實施例
以下，藉由實施例更具體說明有關本發明之含氟橡膠組成物及耐裂性密封材，但本發明並不侷限於該等實施例。
比對下述之實施例與比較例即可明瞭，由本發明之含氟橡膠組成物所得之密封材係具有耐電漿性，尤其可降低到目前為止成為問題點的因電漿而產生之裂紋(優異的耐裂性)。因此，該密封材係作為以電漿蝕刻、電漿灰化、CVD等半導體製程常使用之電漿處理步驟中所使用的半導體處理裝置用密封材為首之各種橡膠構材，而發揮優異的效果。
(3-1)試料之形成方法
以表1所示條件調配試料，將此調配物在開放式輥壓機中混煉而得之橡膠複合物(含氟橡膠組成物)設置在模具內。其次，將設置在模具中之橡膠複合物使用50t壓縮真空加壓機在50kgf/cm2 之壓力及160℃之溫度下進行30分鐘之加熱成形，其次，在真空電爐(真空度14Pa)之減壓及180至230℃之溫度下進行16小時之二次加硫而得到O環成形體(密封材)。
O環之尺寸：AS568B-214，內徑24.99mm，線徑3.53mm。 (3-2)評估項目的測定方法 (1)耐電漿性(重量減少率)
使用電極徑：ψ100mm、電極間距離：50mm之平板電漿處理裝置(平野光音公司製)，在RF300W、氣體流量比=O2 ：CF4 =9：1、氣體流量200sccm、真空度1torr之條件下，對試料照射電漿6小時。
同時，試料是設置在離電漿電極10cm的場所。其次，測定試驗前後之試料重量，由下式求得重量(質量)減少率，同時並評估耐電漿性。
試料之重量減少率(質量減少率(%))=[(x-y)/x]×100
在此，x是試驗前的質量(g)，y是試驗後之質量(g)。
上述重量(質量)減少率(%)愈少，則耐電漿性可說是愈優異。
(2)耐裂性
使用電極徑：ψ100mm、電極間距離：50mm之平行平板電漿處理裝置(平野光音公司製)，在RF300W、氣體流量比=O2 ：CF4 =9：1、氣體流量200sccm、真空度1torr之條件下，對試料照射電漿2小時，確認有無產生裂紋。
同時，試料是使用[AS 568B-214 O環]。O環係安裝在圓柱而使其內徑之伸長率成為28%，並設置在離電漿電極10cm的場所。有無產生裂紋係使用顯微鏡使O環之表面放大20倍來確認。
(3)壓縮永久變形率
用以評估橡膠密封材之物性的項目有好幾項，其中，壓縮永久變形率可說是判斷密封壽命的最重要之評估項目。因此，藉由測定壓縮永久變形率，而作為各試料是否具有作為半導體密封材之必要物性的標準。
壓縮永久變形率係依照JIS K 6262所記載之方法來測定。
具體上係如下述。
將試料(AS214 O環)以壓縮率25%挾在鐵板中，在200℃之溫度下於電爐中加溫70小時。其次，將解放其壓縮並放冷30分鐘後之O環的變形量以下述式計算，算出壓縮永久變形率(%)。
壓縮永久變形率(%)={T0-T1/T0-T2}×100%
T0=試驗前O環的高度(O環之中心軸方向之厚度)。
T1=從快速放開壓縮並將O環自壓縮板取出起30分鐘後之O環高度。
T2=間隔物(spacer)之厚度。
同時，在各實施例、比較例等所使用之各成分(參照表1)係如下述。
(a)FKM聚合物1：「Dai-el G912」大金工業公司製，四氟乙烯/六氟丙烯/偏二氟乙烯共聚合物，慕尼黏度(Mooney viscosity)(ML1+10 、100℃)：76，比重：1.90，含氟量：71wt%。
(b)FKM聚合物2：「Dai-el LT302」大金工業公司製，四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚/偏二氟乙烯共聚合物，慕尼黏度(ML1+10 、100℃)：65，比重：1.79，含氟量：62wt%。
(c)FKM聚合物3：「Dai-el G701M BP」大金工業公司製，六氟丙烯/偏二氟乙烯共聚合物，慕尼黏度(ML1+10 、100℃)：55，比重：1.81，含氟量：66wt%。
FKM聚合物4：「Dai-el G621」大金工業公司製，四氟乙烯/六氟丙烯/偏二氟乙烯共聚合物(含有4級銨鹽、雙酚AF之母料)，慕尼黏度(ML1+10 、100℃)：88，比重：1.90，含氟量：71wt%。
FKM聚合物5：「Dai-el G801」大金工業公司製，六氟丙烯/偏二氟乙烯共聚合物，慕尼黏度(ML1+10 、100℃)：66，比重：1.81，含氟量：66wt%。
(d)雙酚AF：2,2-雙(4-羥基苯基)全氟丙烷，東京化成公司製。
(e)雙酚S：雙(4-羥基苯基)碸，東京化成公司製。
(f)Curative VC#20：氯化三苯基苯甲基鏻(有效成分33%之母料)杜邦彈性體公司製。
(g)Kyowamag #150：氧化鎂，協和化學公司製。
(h)CALDIC #2000：氫氧化鈣，近江化學公司製。
(i)TAIC：異氰脲酸三烯丙酯，日本化成公司製。
(j)Perhexa 25B：2,5-二甲基-2,5-二(過氧化第三丁基)己烷，日本油脂公司製。
(k)Perbutyl P：α,α’-雙(過氧化第三丁基)二異丙基苯，日本油脂公司製。
以下在各實施例、比較例中，將試料之調配條件表示在表1中，並將各種試驗之結果表示在表2中。
表1
表2

Claims (7)

  1. 一種含氟橡膠組成物，含有：過氧化物交聯性含氟聚合物、多元醇化合物、過氧化物交聯劑、以及共交聯劑，惟不含為受酸劑之金屬化合物作為多元醇交聯助劑，其中，相對於過氧化物交聯性含氟聚合物100重量份，含有多元醇化合物0.1至3重量份、過氧化物交聯劑0.1至4重量份、共交聯劑1至9重量份。
  2. 如申請專利範圍第1項之含氟橡膠組成物，其中，前述多元醇化合物為雙酚類。
  3. 如申請專利範圍第1項之含氟橡膠組成物，其中，前述多元醇化合物為雙酚AF。
  4. 一種耐裂性密封材，係藉由將申請專利範圍第1至3項中任一項之含氟橡膠組成物予以交聯而得。
  5. 一種耐裂性密封材，含有：含氟聚合物交聯體與多元醇化合物，惟不含為受酸劑之金屬化合物作為多元醇交聯助劑。
  6. 如申請專利範圍第5項之耐裂性密封材，其中，前述多元醇化合物為雙酚類。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之耐裂性密封材，其中，前述多元醇化合物為雙酚AF。
TW98108547A 2008-03-18 2009-03-17 可形成耐裂性密封材之含氟橡膠組成物及由該組成物所得之耐裂性密封材 TWI406897B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008069611 2008-03-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200948884A TW200948884A (en) 2009-12-01
TWI406897B true TWI406897B (zh) 2013-09-01

Family

ID=41090855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW98108547A TWI406897B (zh) 2008-03-18 2009-03-17 可形成耐裂性密封材之含氟橡膠組成物及由該組成物所得之耐裂性密封材

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8349965B2 (zh)
EP (2) EP2272911B1 (zh)
JP (1) JP5458007B2 (zh)
KR (1) KR101640953B1 (zh)
CN (1) CN101977981B (zh)
TW (1) TWI406897B (zh)
WO (1) WO2009116451A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5311127B2 (ja) * 2009-04-21 2013-10-09 ニチアス株式会社 ガスケット用素材
CN102549060B (zh) 2009-07-31 2016-01-20 3M创新有限公司 含有多元醇化合物的含氟聚合物组合物及其制备方法
US9625105B2 (en) * 2010-03-03 2017-04-18 Cree, Inc. LED lamp with active cooling element
CN103443197B (zh) * 2011-04-06 2014-12-31 Nok株式会社 氟橡胶组合物
CA2863408C (en) * 2012-02-03 2020-03-24 Greene, Tweed Technologies, Inc. Rapid gas decompression-resistant fluoroelastomer compositions and molded articles
CN108699313A (zh) * 2016-03-01 2018-10-23 Nok株式会社 氟橡胶组合物和氟橡胶交联体
JP2017160394A (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 オリンパス株式会社 医療機器用エラストマー材料および医療機器用エラストマー成形体
US11572465B2 (en) 2017-06-12 2023-02-07 Nok Corporation Fluororubber composition and fluororubber sealing material
EP4047055A4 (en) * 2019-10-17 2023-11-15 Agc Inc. MOLDED PERFLUOROELASTOMER ARTICLE AND PROTECTIVE ELEMENT
CN110951194A (zh) * 2019-12-12 2020-04-03 四川福翔科技有限公司 一种用于油气钻井机的密封圈
US11566090B2 (en) * 2020-02-19 2023-01-31 Cnpc Usa Corporation Co-cured fluoroelastomers with improved chemical resistance
CN116606514A (zh) * 2022-02-09 2023-08-18 上海森桓新材料科技有限公司 一种具有耐等离子体性能的含氟橡胶密封材料及其应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10139968A (ja) * 1996-11-06 1998-05-26 Jsr Corp フッ素ゴム組成物

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4708988A (en) * 1985-07-01 1987-11-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for dynamically partially gelling fluoroelastomers
JP2858198B2 (ja) 1993-04-19 1999-02-17 三菱電線工業株式会社 半導体製造装置用シール
US5412034A (en) * 1993-10-26 1995-05-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Curable elastomeric blends
JP3435774B2 (ja) * 1993-12-22 2003-08-11 旭硝子株式会社 フッ素ゴム組成物
JPH07316376A (ja) * 1994-05-24 1995-12-05 Asahi Glass Co Ltd フッ素ゴム組成物
JPH10139969A (ja) * 1996-11-12 1998-05-26 Jsr Corp フッ素ゴム組成物
JP2001114964A (ja) 1999-10-20 2001-04-24 Nichias Corp 耐プラズマ性フッ素ゴム組成物
JP2001164066A (ja) 1999-12-13 2001-06-19 Nichias Corp 耐プラズマ性ふっ素ゴム組成物
US6737479B2 (en) * 2000-11-17 2004-05-18 Immix Technologies, Llc Dynamically cured fluoroelastomer blends
US7098270B2 (en) * 2002-09-10 2006-08-29 Freudenberg-Nok General Partnership Fluoroelastomer composition
AU2003272956A1 (en) * 2002-10-11 2004-05-04 Asahi Glass Co., Ltd. Sealing material for semiconductor device and method for production thereof
CN101080463B (zh) * 2004-12-20 2010-06-23 日本华尔卡工业株式会社 橡胶组合物、等离子体处理装置用密封材料
JP4628814B2 (ja) * 2005-02-15 2011-02-09 日本バルカー工業株式会社 半導体製造装置用シール材
JP4534958B2 (ja) * 2005-11-10 2010-09-01 ユニマテック株式会社 フッ素系エラストマー組成物
JP5162818B2 (ja) 2005-11-17 2013-03-13 ユニマテック株式会社 含フッ素共重合体ブレンド物
JPWO2007119834A1 (ja) * 2006-04-19 2009-08-27 旭硝子株式会社 含フッ素エラストマー組成物および含フッ素ゴム成形品
US20100239867A1 (en) * 2006-06-22 2010-09-23 Daikin Industries, Ltd. Sealing material, parts for plasma treating equipment having said sealing material, and process for preparing said sealing material

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10139968A (ja) * 1996-11-06 1998-05-26 Jsr Corp フッ素ゴム組成物

Also Published As

Publication number Publication date
CN101977981B (zh) 2013-08-14
CN101977981A (zh) 2011-02-16
EP2824144B1 (en) 2016-12-07
JP5458007B2 (ja) 2014-04-02
US8349965B2 (en) 2013-01-08
US20110009568A1 (en) 2011-01-13
KR20100137505A (ko) 2010-12-30
EP2272911A4 (en) 2014-04-30
TW200948884A (en) 2009-12-01
EP2824144A3 (en) 2015-02-11
EP2824144A2 (en) 2015-01-14
WO2009116451A1 (ja) 2009-09-24
KR101640953B1 (ko) 2016-07-19
EP2272911A1 (en) 2011-01-12
EP2272911B1 (en) 2017-05-03
JPWO2009116451A1 (ja) 2011-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI406897B (zh) 可形成耐裂性密封材之含氟橡膠組成物及由該組成物所得之耐裂性密封材
JP4628814B2 (ja) 半導体製造装置用シール材
CN105849180B (zh) 氟橡胶组合物、以及交联橡胶成型体和其制造方法
TWI389961B (zh) 橡膠組成物、電漿處理裝置用密封材料
TWI617609B (zh) Perfluoroelastomer composition, sealing material and method of producing the same
JP2014118536A (ja) 含フッ素エラストマー組成物およびゴム部材
JPWO2019070040A1 (ja) 含フッ素共重合体組成物及び金属ゴム積層体
TWI801343B (zh) 全氟彈性體組合物及密封材
EP2596057B1 (en) Fluoroelastomer composition
JP2021063197A (ja) 含フッ素共重合体組成物、金属ゴム積層体及び金属ゴム積層体の製造方法
JP7155286B2 (ja) エラストマー組成物及びシール材
JP2016079200A (ja) フッ素ゴム組成物、及び該フッ素ゴム組成物を用いたシール材を具備するシール構造