Способ изготовления композиции для иммерсионной среды оптрона
Патент 1033512
Авторы
Способ изготовления композиции для иммерсионной среды оптрона
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ GOBETCHHX
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н атоескомм свидетельству
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3368476/23-05 22) 10. 12. 81 (46) 07.08.83 ° Бюл. М 29 (72) А.Н. Павлов, В. В. Гаршенин и С.А. Чарыков (71) Всесоюзный заочный электротехнический институт связи (53) 668 395 6 (o 88. 8) (56) 1. Патент США и 3043958, кл. 250-211, опублик. 1962.
2. Патент ФРГ и 1943900, кл. Н 01 (31/00, опубли к. 1979. (прототип).
„.Я0„„1033512 А з р С 084 63/02; Н 01 31/04 (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИ.
ЦИИ ДЛЯ ИММЕРСИОННОИ СРЕДЫ ОПТРОНА, включающий смешение эпоксидной виановой смолы с отвердителем ангидридного типа, отличающийся тем; что, с целью увеличения оптической однородности оптрона и повышения его коэффициента передачи по току, предварительно в эпоксидную смолу, нагретую до 230-250 С, вводят расплав селена в количестве 15-20/ от веса смолы, смесь перемешивают
3-5 мин и охлаждают со скоростью
40- 450 С /ч . с "5< 512
Изобретение относится к оптоэлектронике и монет быть использовано при изготовлении оптронов.
Основным недостатком оптрона является иммерсионная среда, через которую излучение передается к фотоприемнику. К оптической среде предьявляются довольно жесткие требования, так как от нее в значительной степени зависят основные характеристики on- f0 трона: коэффициент передачи по току, пробивное напряжение изоляции между источником и приемником излучения, область рабочих температур, а также технологичность изготовления оптро- !5 на. В первых оптронах оптической средой служил воздух f 1)
Недостаток таких приборов — низкий коэффициент передачи излучения между источником и приемником вследствие большой разницы показателей преломления элементов оптрона и воздуха.
Основные полупроводниковые материалы, из которых изготовляют оптроны и фотоприемники — арсенид гал- 25 лия и кремний, показатели преломления которых больше 3. Поэтому на границе источника (i17 3) и воздуха ff = 1) излучение частичное, претерпевает френелевское отражение и полное внутреннее отражение и из источника не выходит, Довольно сильное. отражение имеет место и при входе излучения из воздуха в фотоприемник за счет френелевских потерь. В сумме поф о 35 теря излучения " 36;.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ получения композиции для иммерсионной среды оптрона путем смешения эпоксидной смолы, например диановой, с отведителем ангидридного типа. Преимущест" вами эпоксидной смолы являются ее клеяща-", способность, изоляционные
45 свойства, пластичность и низкая температура плавления Г2
Недостаток иммерсионной среды, выполненной из эпоксидной смолы,— низкий показатель преломления, что приводит к нарушению оптической однородности оптрона и понижению его коэффициента передачи по току.
Целью изобретения является улучшение оптической однородности оптрона и повышение его коэф4мциента передачи по току.
Поставленная цель достигается тем, что в эпоксидную диановую смолу,,нагретую до 230-250 С, вводят расплав селена в количестве 15-20/ от веса смолы, смесь перемешивают
3- > мин и 6хлаждают со скоростью 40500C/÷, после чего вводят отвердитель.
Из числа неорганических веществ, хо
poUJG совмещается с эпоксидной смолой— селен, показатель преломления которо
ro ) 3, При 240 р 10 С селен дает с эпоксидной смолой смесь, после охо лаждения со скоростью 40-45 С/ч, даю. щую стабильную иммерсионную среду с показателем преломления больше 1,75, причем величина Ц. увеличивается с количеством селена в смоле.
Вследствие того, что эпоксидные группы расположены на концах молекул, отвержденные смолы эластичны, а сегменты цепей обладают подвижностью.
Это дает воэможность цепям селена располагаться между цепями смолы, образуя стабильную смесь.
Так как одним из требований к иммерсионной среде являются хорошие изсляционные свойства, желательно нахождение селена в смоле в аморфном видe. Аморфная модификация легко образуется путем быстрого охлаждения расплава селена. При реакции с эпоксидной смолой может образовываться мостик Q (j связывающии две моле 6
II
О куля смолы. Аморфный селен обладает необходимыми свойствами для создания иммерсионной среды на основе эпоксидной сиолы с улучшенными оптическими свойствами, Оптимальным соотношением смолы и селена является 15-202 селена от общего количества смолы.
Температура 240 + 10 C является о оптимальной, так как при температуре больше 250 C селен реагирует с органи ческими молекулами, отщепляя от них водород. При этом образуется селеноводород Н 5е, имеющий в небольших концентрациях запах аммиака. Однако селеноводород неустойчив и реагирует даже со слабыми окислителями, выделяя селен.
Важнейшие свойства селена в аморфном и кристаллическом состоянии, а также свойства эпоксидной смолы приведены в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что аморфный селен обладает необходимыми свойствами
1033512
Аморфный селен
Свойства
Эпоксидная смола
Кристаллический селен
4,8
4,3
Коэффициент теплопроводности, ккал/
/ч-град
1,8-1.9
1,05-1,2
0,17
Коэффициент линейного расширения, град 10
Усредненный показатель
1,8-7, 4
3,7
4,5-6, 5 преломления = 0,61,1 мкм
2,6
3,2 для создания иммерсионной среды на основе эпоксидной смолы с улучшенными оптическими свойствами. Низкая температура плавления селена позволяет вводить его в смолу в расплавленном сос" тоянии, смола ЭД-20, в свою очередь, хорошо переносит кратковременную выдержку (10 мин) при 240 10 С без изменения своих свойств после охлаждения до комнатной температуры. 1О
Предлагаемый способ изготовления композиции для иммерсионной среды оптрона осуществляют следующим образом.
Эпоксидную диановую смолу нагревают до 230-250 С, вводят в нее расплав селена, перемешивают в течение
3-5 мин, затем охлаждают со скоростью
40-45О С/ч и вводят ангидридный отвердитель. Изготовление композиции 2О рекомендуется проводить в запаянных кварцевых ампулах.
Режим охлаждения со скоростью
40-45ОС/ч выбран, поскольку он технологичен и обеспечивает образование д гомогенного твердого раствора селена в смоле. При количестве селена более
30 достигается предел его совместимости со смолой. В результате происходит трудноконтролируемый процесс взаимодействия смолы с селеном, приводящий к остекловыванию смеси.
Показатели полученных композиций даны в табл. 2.
Плотность, г/см 1, 2-1, 3
Отверждение эпоксидной смолы прово" дят отвердителем - изометилтетрагидрофталатовым ангидридом (изо-ИТГФА) при соотношении его и эпоксидной смолы с селеном 1:20 при 80 С.
Из табл. 2 следует, что введение селена в количестве, меньшем 15Я, не дает существенного увеличения показателя преломления и коэффициента передачи по .току. При введении его в количестве более 20 также отсутствует положительный эффект по требуемым характеристикам, кроме того, появляется опасность остекловывания смеси.
Полученная смесь смолы и селена имеет улучшенные оптические характеристики в диапазоне волн 0,65-0,9 мкм.
Коэффициент пропускания смеси составляет 743, а показатель преломления .
1,81 - против 70 и 1,47 соответствен. но у исходной смолы.
Введение полученной смеси в оптрон в качестве иммерсионной среды;. можно осуществлять закапыванием как при комнатной температуре, так и пои
70вС. В последнем случае время отверж. дения сокращается в 3 раза.
Использование иммерсионной среды в виде смеси эпоксидной смолы и селена в транзисторных оптронах типа (АОТ 110/ повышает коэффициент передачи по току и улучшает оптическую однородность оптрона.
Т аблица 1
i 33512
Продолжение табл.1
7" 11
3 5 4,2
10 - 10
1011
Табли ц а
Тип образцов ( заполимеризованное состояние) по примеру
Исходная смола
ЭД-20 1, 47
150
1,68
198
2. Смола
ЭД-20 24 г
Селен. (15 )
4 г
226
3, Смола
ЭД-20 24 г
Селен,. (,204)
5 г
200
4. Смола
ЭД-20 24 r
Селен (304)
7 г
205
ВНИИПИ Заказ 5555/25 Тираж 494 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Диэлектрическая проницаемость
Удельное объемное сопротивление, Ом.см
1. Смола
ЭД-20 24 г
Селен,; (10 }2,4 r
Коэффициент пропускания
3 (= 0 650,9 мкм
Показатель преломления (Л== 0,65-0,,9 мкм) Коэффици ент передачи по току, /