WO2025047265A1 - 熱伝達流体用組成物、熱伝達流体、熱伝達用装置、及び熱伝達方法 - Google Patents
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- WO2025047265A1 WO2025047265A1 PCT/JP2024/027341 JP2024027341W WO2025047265A1 WO 2025047265 A1 WO2025047265 A1 WO 2025047265A1 JP 2024027341 W JP2024027341 W JP 2024027341W WO 2025047265 A1 WO2025047265 A1 WO 2025047265A1
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- heat transfer
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/10—Liquid materials
Definitions
- the present disclosure relates to heat transfer fluid compositions, heat transfer fluids, heat transfer devices, and heat transfer methods.
- HFP hexafluoropropene
- the HFP trimer has a low Global Warming Potential (GWP) and low toxicity, and is therefore attracting attention as an alternative to chlorofluorocarbons (CFCs) and hydrochlorofluorocarbons (HCFCs).
- GWP Global Warming Potential
- CFCs chlorofluorocarbons
- HCFCs hydrochlorofluorocarbons
- heat transfer fluids are used to remove heat, but if the boiling point is low, there is a risk that the vaporized heat transfer fluid will leak from the equipment.
- the object of the present invention is to provide a heat transfer fluid that has a relatively high boiling point.
- the present disclosure includes the following aspects.
- the hexafluoropropene trimer is represented by A heat transfer fluid composition, comprising the compound represented by formula (I) in an amount of 10 mass % or more and less than 85 mass % based on the total amount of the compounds represented by formulas (I) to (III).
- a heat transfer fluid comprising the heat transfer fluid composition according to any one of [1] to [3] above.
- the heat transfer fluid according to [4] above further comprising a stabilizer.
- the heat transfer fluid according to the above [4] or [5] which is used in a semiconductor manufacturing process.
- the present disclosure provides a heat transfer fluid that has a relatively high boiling point.
- the numerical range “A to B” is intended to include the lower and upper limit numerical values themselves.
- the numerical range “A to B” means A or more and B or less.
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure has the following formulas (I) to (III):
- the hexafluoropropene trimer is represented by
- the compound represented by formula (I) is contained in an amount of 10% by mass or more and less than 85% by mass based on the total amount of the compounds represented by formulas (I) to (III).
- the compounds represented by formulas (I) to (III) are so-called hexafluoropropene trimers.
- the compound represented by the above formula (I) includes both the E and Z diastereomers, unless otherwise specified.
- the compound represented by formula (I) may be contained in an amount of less than 85% by mass, preferably 80% by mass or less, for example 75% by mass or less, 70% by mass or less, 60% by mass or less, 50% by mass or less, or 40% by mass or less, based on the total amount of the compounds represented by the above formulas (I) to (III).
- the boiling point of the heat transfer fluid composition is increased. In other words, the vapor pressure of the heat transfer fluid composition is reduced. If the vapor pressure of the heat transfer fluid composition is high, it becomes more likely to vaporize, and when used in, for example, a semiconductor manufacturing device, leakage from the device may increase. In addition, cavitation occurs, making flow control unstable. Since the heat transfer fluid composition of the present disclosure has a low vapor pressure, leakage from the device is suppressed, which is advantageous both environmentally and economically. In addition, cavitation can be suppressed.
- the compound represented by formula (I) may be contained in an amount of preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, even more preferably 30% by mass or more, and even more preferably 40% by mass or more, for example 45% by mass or more, 50% by mass or more, 55% by mass or more, 60% by mass or more, or 65% by mass or more, based on the total amount of the compounds represented by formulas (I) to (III).
- the content of the compound represented by formula (I) within the above range, the kinetic viscosity is reduced, and when used in, for example, a semiconductor manufacturing device, the pressure for circulating the heat transfer fluid composition can be reduced.
- the pressure loss can be reduced, and leakage from the device can also be reduced, resulting in lower operating costs.
- the amount of the compound represented by formula (I) relative to the total amount of the compounds represented by formulas (I) to (III) above may be, for example, 10% by mass or more and less than 85% by mass, 20% by mass or more and less than 85% by mass, 30% by mass or more and less than 85% by mass, 35% by mass or more and less than 85% by mass, 40% by mass or more and less than 85% by mass, 50% by mass or more and less than 85% by mass, 50% by mass or more and less than 80% by mass, 50% by mass or more and less than 70% by mass, 50% by mass or more and less than 60% by mass, 55% by mass or more and less than 80% by mass, 60% by mass or more and less than 75% by mass, or 65% by mass or more and less than 70% by mass.
- the compound represented by formula (I) may be present in an amount of preferably 30% by mass or more and less than 85% by mass, more preferably 35% by mass or more and 80% by mass or less, even more preferably 35% by mass or more and 60% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or more and 60% by mass or less, based on the total amount of the compounds represented by the above formulas (I) to (III).
- the mass ratio of the compound represented by formula (II) and the compound represented by formula (III) is not particularly limited, but may be, for example, 1:9 to 9:1, 2:8 to 8:2, 3:7 to 7:3, 4:6 to 6:4, or 4.5:5.5 to 5.5:4.5.
- the compounds represented by formulas (I) to (III) can be produced by conventional methods, for example, but not limited to, the methods described in WO 2018/172919. They can also be obtained by trimerization of hexafluoropropene as a raw material by conventional methods.
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure may contain a hexafluoropropene trimer represented by C 9 F 18 other than the compounds represented by formulas (I) to (III).
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure may contain hexafluoropropene dimer.
- Hexafluoropropene dimers may include (E)-1,1,1,2,3,4,5,5,5-nonafluoro-4-(trifluoromethyl)-2-pentene, (Z)-1,1,1,2,3,4,5,5,5-nonafluoro-4-(trifluoromethyl)-2-pentene, or 1,1,3,4,4,5,5-nonafluoro-2-(trifluoromethyl)-2-pentene.
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure may contain hexafluoropropene tetramer.
- Hexafluoropropene tetramers can include 1,1,1,2,5,6,6,6-octafluoro-2,3,5-tris(trifluoromethyl)-4-(perfluoropropyl-2-yl)-3-hexene.
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure comprises, in addition to hexafluoropropene trimer, C m F 2m and/or C n F (2n-2) , where m is an integer greater than or equal to 4 and less than or equal to 12, except for 9, and n is an integer greater than or equal to 4 and less than or equal to 12.
- n is an integer of 4 or more, preferably an integer of 5 or more, and more preferably an integer of 6 or more.
- n is an integer of 12 or less, preferably an integer of 11 or less, and more preferably an integer of 10 or less.
- m does not include 9.
- n is an integer of 4 or more, preferably an integer of 5 or more, and more preferably an integer of 6 or more. Furthermore, n is an integer of 12 or less, preferably an integer of 11 or less, and more preferably an integer of 10 or less. Furthermore, n is particularly preferably 9.
- C m F 2m may be a chain compound or a cyclic compound which may have a substituted structure.
- the chain compound may be a so-called alkene, and may be a straight chain or a branched chain.
- C n F (2n-2) may be a chain compound or a cyclic compound which may have a substituted structure.
- the chain compound may be a so-called diene or alkyne, and may be linear or branched.
- the coexistence of C m F 2m and/or C n F (2n-2) with the hexafluoropropene trimer improves the function as a heat transfer fluid.
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure includes C m F 2m and/or C n F (2n-2) , thereby improving the stability of the hexafluoropropene trimer.
- the content of C m F 2m and/or C n F (2n-2) may be preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less, based on the hexafluoropropene trimer in the heat transfer fluid composition of the present disclosure.
- the content of C m F 2m and/or C n F (2n-2) may be preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, based on the hexafluoropropene trimer in the heat transfer fluid composition of the present disclosure.
- C m F 2m and/or C n F (2n-2) are not essential components in the heat transfer fluid composition of the present disclosure, and may not be included.
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure may contain perfluorotripropylamine in addition to the hexafluoropropene trimer.
- the heat transfer fluid composition containing the hexafluoropropene trimer and perfluorotripropylamine may be a pseudoazeotropic liquid.
- a pseudo-azeotropic liquid means a liquid in which the difference in the molar fraction of each component contained in the pseudo-azeotropic liquid between the gas phase and the liquid phase is within 10%.
- Perfluorotripropylamine is also called tris(heptafluoropropyl)amine or N,N-bis(heptafluoropropyl)(heptafluoropropyl)amine, and is represented by the general formula: N(CF 2 CF 2 CF 3 ) a (CF(CF 3 )CF 3 ) 3-a (a is an integer of 0 to 3).
- Perfluorotripropylamine may contain only one type of compound represented by the above general formula, or may contain multiple types.
- N(CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 is preferred, but N(CF 2 CF 2 CF 3 ) a (CF(CF 3 )CF 3 ) 3-a (a is an integer of 0 to 2) may be contained as an impurity.
- the product name "Fluorinert (registered trademark)" manufactured by 3M) (FC-3283) and the like can be mentioned.
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure may further contain perfluoropolyether, a methoxytridecafluoroheptene isomer mixture, perfluorotributylamine, etc.
- the perfluoropolyether is preferably General formula: RO-Rf 1 -R' It is expressed as In the formula, R and R' are the same or different and are a monovalent group represented by -CmF2m +1 , where m is an integer from 1 to 8, and Rf1 is a divalent fluoropolyoxyalkylene group containing 2 to 20 repeating units, the repeating units being: (i) -CFXO-, where X is F or CF3 ; (ii) -CF2CFXO- (wherein X is F or CF3 ); (iii) -CFXCF2O- (wherein X is F or CF3 ); (iv) -CF2CF2CF2CF2O- ; or ( v ) -CF2CF2CF2CF2O- or Rf 1 is represented by (vi) A divalent group represented by -(CF 2 ) n -CFY-O- (wherein n is an integer
- perfluoropolyethers include products with the names GALDEN (registered trademark) "HT135" and GALDEN (registered trademark) "HT110” (both manufactured by Solvay).
- the methoxytridecafluoroheptene isomer mixture specifically includes methyl perfluoroheptene ether (MPHE) (C 7 F 13 OCH 3 ).
- MPHE methyl perfluoroheptene ether
- Specific examples include the product name "Opteon SF10" (manufactured by Chemours).
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure contains perfluorotripropylamine, perfluoropolyether, and a mixture of methoxytridecafluoroheptene isomers, the properties as a heat transfer fluid of the heat transfer fluid composition as a whole are basically unchanged, regardless of the content ratio of these compounds, since these compounds and the compound represented by C 9 F 18 have similar properties as a heat transfer fluid. Therefore, in this case, the heat transfer fluid composition of the present disclosure preferably contains 40% by mass to 99.9% by mass of the compound represented by C 9 F 18 , more preferably 60% by mass to 99.9% by mass, and even more preferably 80% by mass to 99.9% by mass, based on the entire heat transfer fluid composition.
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure may further contain water.
- the content of water is 1 ppm by mass or more in the heat transfer fluid composition, and preferably 5 ppm by mass or more. By making the content of water a certain amount or more, for example 1 ppm by mass or more, it is possible to suppress the charging of the composition due to the decrease in the stability of the heat transfer fluid composition.
- the content of water is 1000 ppm by mass or less in the heat transfer fluid composition, preferably 500 ppm by mass or less, more preferably 100 ppm by mass or less, and even more preferably 20 ppm by mass or less.
- the content of water By making the content of water a certain amount or less, for example 1000 ppm by mass or less, it is possible to suppress the decomposition of the HFP trimer represented by C 9 F 18 during heating, and thus the increase in fluoride ions and the increase in acidity can be suppressed.
- the content of water is preferably 0.0001 parts by mass or more , more preferably 0.0005 parts by mass or more, and even more preferably 0.001 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass in total of the compound represented by C 9 F 18.
- the water content is preferably 10 parts by mass or less , more preferably 5 parts by mass or less, and even more preferably 1 part by mass or less, relative to 100 parts by mass of the total of the compound represented by C9F18.
- the heat transfer fluid composition of the present disclosure may further contain fluoride ions.
- the amount of fluoride ions in the heat transfer fluid composition is preferably 0.000001 mass% or more, and more preferably 0.00001 mass% or more, based on the entire heat transfer fluid composition.
- the amount of fluoride ions contained in the heat transfer fluid composition of the present disclosure is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, even more preferably 0.1% by mass or less, particularly preferably 0.01% by mass or less, and even more particularly preferably 0.001% by mass or less, based on the entire heat transfer fluid composition.
- fluoride ion sources can be used as the fluoride ion source, and there are no particular limitations. Specific examples include hydrogen fluoride, sodium fluoride, sodium hydrogen fluoride, potassium fluoride, potassium hydrogen fluoride, lithium fluoride, cesium fluoride, calcium fluoride, magnesium fluoride, aluminum fluoride, zinc fluoride, silver fluoride, and iron fluoride. Only one of these may be contained, or multiple types may be contained.
- the fluoride ion source is hydrogen fluoride.
- the heat transfer fluid of the present disclosure may include other components in addition to the heat transfer fluid composition of the present disclosure.
- the heat transfer fluid composition itself may be a heat transfer fluid.
- the heat transfer fluid composition includes other components.
- the components other than the heat transfer fluid composition contained in the heat transfer fluid of the present disclosure may be any components that do not impair the effects and purpose of the present disclosure. Examples of such other components include water, stabilizers, etc.
- a wide variety of known stabilizers can be used. Among them, it is preferable to use one or more stabilizers selected from the group consisting of unsaturated alcohol stabilizers, nitro stabilizers, amine stabilizers, phenol stabilizers, and epoxy stabilizers, since they can effectively suppress the occurrence of metal corrosion caused by the composition.
- unsaturated alcohol stabilizers can be used. For example, one or more selected from the group consisting of 3-buten-2-ol, 2-buten-1-ol, 4-propen-1-ol, 1-propen-3-ol, 2-methyl-3-buten-2-ol, 3-methyl-3-buten-2-ol, 3-methyl-2-buten-1-ol, 2-hexen-1-ol, 2,4-hexadiene-1-ol, and oleyl alcohol can be used.
- nitro stabilizers can be used.
- aliphatic nitro compounds include nitromethane, nitroethane, 1-nitropropane, and 2-nitropropane.
- aromatic nitro compounds include one or more selected from the group consisting of nitrobenzene, o-, m-, or p-dinitrobenzene, o-, m-, or p-nitrotoluene, dimethylnitrobenzene, m-nitroacetophenone, o-, m-, or p-nitrophenol, o-nitroanisole, m-nitroanisole, and p-nitroanisole.
- amine stabilizers can be used. For example, one or more selected from the group consisting of pentylamine, hexylamine, diisopropylamine, diisobutylamine, di-n-propylamine, diallylamine, triethylamine, N-methylaniline, pyridine, morpholine, N-methylmorpholine, triallylamine, allylamine, ⁇ -methylbenzylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, isopropylamine, dipropylamine, tripropylamine, butylamine, isobutylamine, dibutylamine, tributylamine, dipentylamine, tribenzylamine, 2-ethylhexylamine, aniline, N,N-dimethylaniline, N,N-diethylaniline, ethylenediamine, propylenediamine,
- phenol-based stabilizers can be used. For example, one or more selected from the group consisting of 2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenol, 3-cresol, phenol, 1,2-benzenediol, 2-isopropyl-5-methylphenol, and 2-methoxyphenol can be used.
- epoxy stabilizers can be used.
- one or more selected from the group consisting of butylene oxide, 1,2-propylene oxide, 1,2-butylene oxide, butyl glycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, and 1,2-epoxy-3-phenoxypropane can be used.
- the combination of stabilizers with different stabilizing effects more effectively prevents the decomposition of the hexafluoropropene trimer, which can occur for various reasons, and is therefore preferably made up of one or more stabilizers selected from the group consisting of the above-mentioned epoxy stabilizers, as well as unsaturated alcohol stabilizers, nitro stabilizers, and phenol stabilizers.
- the content of the stabilizer in the entire heat transfer fluid is preferably 0.0001 mass% or more, and more preferably 0.01 mass% or more.
- the content of the stabilizer in the entire heat transfer fluid is preferably 10 mass% or less, and more preferably 5 mass% or less.
- the heat transfer fluid composition and heat transfer fluid of the present disclosure are used to remove heat from or supply heat to various heat transfer objects.
- the heat transfer objects in the present disclosure are items, devices, and atmospheres that are cooled, heated, or maintained at a temperature to be controlled. Such heat transfer objects include electrical components, mechanical components, and optical components, as well as processed products and assemblies thereof. Specific examples of heat transfer objects in the present disclosure include, but are not limited to, wafers used to manufacture semiconductor devices, microprocessors, power control semiconductors, electric branch switches, power transformers, circuit boards, multi-chip modules, mounted and unmounted semiconductor devices, chemical reactors, nuclear reactors, fuel cells, lasers, missile parts, and the like.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein has low pressure loss during circulation during use, and is therefore suitable for use in applications requiring a large amount of heat transfer.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is used in a semiconductor manufacturing process.
- the object to which heat is transferred in the semiconductor manufacturing process is a wafer used to manufacture semiconductor devices.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein can also be used as a two-phase immersion cooling, chiller fluid, or Rankine cycle working fluid.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein can be used in devices designed to transfer heat using them, replacing the heat transfer fluid currently being used in the devices.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein can be a drop-in replacement, near drop-in replacement, or retrofit replacement for heat transfer fluids currently in use.
- drop-in replacement means that it can be substituted without requiring any changes to the equipment.
- Near drop-in replacement means that it can be substituted with almost no changes to the equipment.
- retrofit replacement means that it can be substituted with minimal changes (no major changes) to the equipment.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is preferably a drop-in replacement or near drop-in replacement for the above heat transfer fluids.
- the boiling point of the heat transfer fluid is at least about 80% or more, and preferably at least about 85% or more, of the boiling point of the heat transfer fluid prior to the exchange.
- the pour point of the heat transfer fluid is equal to or lower than the pour point of the heat transfer fluid before replacement.
- the kinematic viscosity of the heat transfer fluid is at least about 200% or less, and preferably at least about 150% or less, of the kinematic viscosity of the heat transfer fluid prior to the exchange;
- the heat transfer fluid is compatible with the heat transfer fluid before replacement in any proportion.
- the boiling point of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein By setting the boiling point of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein to at least about 80% or more, preferably at least about 85% or more, of the boiling point of the heat transfer fluid before replacement, it is possible to suppress the occurrence of cavitation and leakage from the device.
- the boiling point of the heat transfer fluid There is no particular upper limit to the boiling point of the heat transfer fluid, but it may be, for example, at least about 130% or less of the boiling point of the heat transfer fluid before replacement.
- the pour point of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein By setting the pour point of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein to be equal to or lower than the pour point of the heat transfer fluid before replacement, it becomes possible to use the composition at temperatures lower than the conventional operating temperature, and the operating temperature range can be expanded.
- the upper limit of the pour point of the heat transfer fluid is not particularly limited, but may be, for example, a temperature 30°C higher than the pour point of the heat transfer fluid before replacement.
- the kinetic viscosity of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is set to at least about 200% or less, and preferably at least about 150% or less, of the kinetic viscosity of the heat transfer fluid before replacement, it is possible to suppress an increase in power consumption or reduce power consumption. It is preferable to compare the kinetic viscosity at the operating temperature, but this is not limited thereto, and the kinetic viscosity can be compared at any temperature between -20°C and -40°C, specifically at -20°C, for example.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is compatible with the heat transfer fluid before replacement in any ratio, making replacement work easier.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid of the present disclosure satisfies the following conditions, making it more suitable as a drop-in replacement, near drop-in replacement, or retrofit replacement.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid of the present disclosure has a dielectric constant that is 120% or less of the heat transfer fluid prior to replacement.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid of the present disclosure has a dielectric strength of 90% or more of the heat transfer fluid prior to replacement.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid of the present disclosure has a specific heat of 90% or more of the heat transfer fluid prior to replacement.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid of the present disclosure has a thermal conductivity of 90% or more of the heat transfer fluid prior to replacement.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein can be suitably used as a replacement composition by making the dielectric constant of the heat transfer fluid 120% or less of the dielectric constant of the heat transfer fluid before replacement.
- the lower limit of the dielectric constant of the heat transfer fluid is not particularly limited, but may be, for example, 80% or more of the dielectric constant of the heat transfer fluid before replacement.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein can be suitably used as a replacement composition by making the specific heat of the heat transfer fluid 90% or more of the specific heat of the heat transfer fluid before replacement.
- the specific heat of the heat transfer fluid may be, for example, 120% or less of the specific heat of the heat transfer fluid before replacement.
- the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein can be suitably used as a replacement composition by making the thermal conductivity of the heat transfer fluid 90% or more of the thermal conductivity of the heat transfer fluid before replacement.
- the thermal conductivity of the heat transfer fluid may be, for example, 120% or less of the thermal conductivity of the heat transfer fluid before replacement.
- the boiling point of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein may be preferably 105°C or higher, more preferably 108°C or higher.
- the upper limit of the boiling point of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is not particularly limited, but may be, for example, 150°C or lower, 130°C or lower, or 120°C or lower.
- the pour point of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein may be preferably -80°C or lower, more preferably -100°C or lower, and even more preferably -110°C or lower.
- the lower limit of the pour point of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is not particularly limited, but may be, for example, -180°C or higher, or -160°C or higher.
- the kinematic viscosity at 25°C of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid of the present disclosure may be preferably 5.0 cSt or less, more preferably 4.5 cSt or less, even more preferably 4.0 cSt or less, and even more preferably 2.0 cSt or less.
- the kinematic viscosity at 25°C of the heat transfer fluid composition of the present disclosure may be 0.1 cSt or more, for example 0.2 cSt or more, 0.5 cSt or more, 0.7 cSt or more, or 0.9 cSt or more.
- the dielectric constant of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein may be preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less, and even more preferably 2.0 or less.
- the lower limit of the dielectric constant of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is not particularly limited, but may be, for example, 1.1 or more.
- the dielectric strength of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein may be preferably 40 kV or more, more preferably 50 kV or more.
- the upper limit of the dielectric strength of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is not particularly limited, but may be, for example, 150 kV or less, or 100 kV or less.
- the specific heat of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein may be preferably 800 J/kg ⁇ K or more, more preferably 900 J/kg ⁇ K or more, and even more preferably 1000 J/kg ⁇ K or more at 30°C.
- the upper limit of the specific heat of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is not particularly limited, but may be, for example, 2000 J/kg ⁇ K or less, or 1500 J/kg ⁇ K or less.
- the thermal conductivity of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid of the present disclosure at 25°C may be preferably 0.0570 W/(m ⁇ K) or more, more preferably 0.0600 W/(m ⁇ K) or more, even more preferably 0.0620 W/(m ⁇ K) or more, and even more preferably 0.0650 W/(m ⁇ K) or more.
- the thermal conductivity of the heat transfer fluid composition of the present disclosure at 25°C may be 0.0750 W/(m ⁇ K) or less.
- the boiling point of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is the temperature at which a peak resulting from endothermic heat is observed when the temperature is increased from 25°C at 5°C/min using DSC (differential scanning calorimetry).
- the dielectric constant of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is a value observed using a capacitance method at a frequency of 1 kHz in an environment with a temperature of 25°C and a humidity of 60%.
- the kinetic viscosity and density of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein are values measured using an Anton Paar SVM3001 kinetic viscometer.
- the dielectric strength of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid of the present disclosure is the dielectric breakdown voltage when a liquid sample is immersed between spherical electrodes adjusted to a predetermined distance and the voltage is increased at a constant rate.
- the measurement conditions are as follows: Electrode shape: spherical ( ⁇ 12.5mm) Electrode spacing: 2.5mm Voltage rise rate: 2 kV/sec Measurement atmosphere: in air (22°C, 57% RH)
- the specific heat of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid of the present disclosure is a value obtained using DSC under the following conditions. Measurement device: Perkin-Elmer differential scanning calorimeter DSC8500 Heating rate: 10°C/min. Standard sample: sapphire (-Al 2 O 3 ) Atmosphere: Dry nitrogen gas flow Sample container: Aluminum airtight container
- the thermal conductivity of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is a value obtained by the unsteady thin wire method.
- compatibility of the heat transfer fluid composition or heat transfer fluid disclosed herein is determined by whether or not it is compatible when mixed with the target solvent.
- compatibility means that when the two are mixed together, they become homogeneous, i.e., there is no phase separation.
- the present disclosure further provides an apparatus for heat transfer comprising a device and a mechanism for transferring heat to or from the device, the mechanism comprising the heat transfer fluid composition or fluid described above.
- a device may be a component, work piece, assembly, etc. that is cooled, heated, or maintained at a predetermined temperature or temperature range.
- Devices include electrical, mechanical, and optical components, such as wafers used to manufacture semiconductors, semiconductor elements, computers, server computers, servers including blade servers; disk arrays/storage systems; storage area networks; network connected storage; storage communication systems; workstations; routers; telecommunications infrastructure/switches; wired, optical, and wireless communication devices; cell processing equipment; printers; power supplies; displays; optical devices; measurement systems including handheld systems; military electronics; chemical reactors; fuel cells; heat exchangers; electrochemical cells; microprocessors; power control semiconductors; power distribution switching equipment; power transformers; circuit boards; multichip modules; packaged or unpackaged semiconductor devices; lasers, etc., preferably wafers used to manufacture semiconductors.
- Semiconductor elements are heat-generating elements mounted on devices, such as CPUs, GPUs, and SSDs.
- the semiconductor elements are made of, for example, single-element silicon, germanium, and compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), indium phosphide (InP), gallium nitride (GaN), and silicon carbide (SiC).
- GaAs gallium arsenide
- GaP gallium phosphide
- InP indium phosphide
- GaN gallium nitride
- SiC silicon carbide
- the logic board includes a number of heat-generating electronic components, including at least one processor, such as a CPU, GPU, etc.
- processor such as a CPU, GPU, etc.
- other heat-generating computer components may be used, such as, for example, a chipset; memory, graphics chips, network chips, RAM, power supplies, daughter cards; and storage drives, such as solid state drives, mechanical hard disks, etc.
- the heat transfer device is a heat transfer device for transferring heat between an object to which heat is to be transferred using the above-mentioned heat transfer fluid, and transfers heat by thermal contact with the object to which heat is to be transferred.
- heat transfer fluid for example, cooling is used when removing heat from the object to which heat is to be transferred, and heating is used when supplying heat.
- cooling is used when removing heat from the object to which heat is to be transferred
- heating is used when supplying heat.
- Different mechanisms may be used depending on the case, but one heat transfer device may perform both cooling and heating.
- Heat transfer devices include, but are not limited to, pumps, valves, fluid containment systems, pressure control systems, coolers, heat exchangers, heat sources, heat sinks, refrigeration systems, active temperature control systems, and passive temperature control systems.
- the heat transfer device may be a temperature controlled wafer chuck in a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) tool, a temperature controlled test head for die performance testing, a temperature controlled work area in semiconductor processing equipment, a thermal shock test bath fluid reservoir, a thermostatic chamber, and the like, preferably a temperature controlled work area in semiconductor processing equipment.
- PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition
- the object to which heat is transferred which is brought into thermal contact with the heat transfer device, is the same as described above.
- the present disclosure also provides a semiconductor manufacturing apparatus that includes the heat transfer device of the present disclosure.
- the present disclosure discloses a method of heat transfer comprising the steps of providing a device and transferring heat to or from the device using the above-mentioned heat transfer fluid composition or heat transfer fluid, where heat can be transferred by placing a heat transfer apparatus in thermal contact with the device. When placed in thermal contact with the device, the heat transfer apparatus removes heat from or supplies heat to the device, or maintains the device at a selected temperature or temperature range. The direction of heat flow (from or to the device) is determined by the relative temperature difference between the device and the heat transfer apparatus.
- HFP trimer was obtained based on the method described in Chem Ber (1973), Vol. 106, pp2950-2959.
- the obtained HFP trimer was purified by distillation to remove impurities such as hexafluoropropene dimers and tetramers.
- the purified HFP trimer was further separated into the compounds represented by formulae (I), (II), and (III) by distillation.
- trimer mixtures 1 to 5 were mixed so that the ratios of the compounds represented by formulas (I), (II), and (III) were as shown in the table below to obtain trimer mixtures 1 to 5.
- trimer mixtures 1 to 3 are trimer mixtures 1 to 3
- Comparative Examples 1 and 2 are trimer mixtures 4 and 5.
- the boiling point was measured by using a DSC as the temperature at which an endothermic peak was observed when the temperature was raised from 25° C. at 5° C./min.
- the thermal conductivity at 25° C. was measured by the unsteady thin wire method.
- compositions of Examples 1 to 3 have a lower kinetic viscosity and a smaller pressure loss than the composition described in Comparative Example 1. Furthermore, the compositions of Examples 1 to 3 have a higher boiling point and a smaller loss due to vaporization than the composition described in Comparative Example 2. Furthermore, the compositions of Examples 1 to 3 have sufficient thermal conductivity.
- the heat transfer fluid and heat transfer fluid composition disclosed herein can be suitably used in a variety of applications requiring heat transfer, particularly in semiconductor manufacturing processes.
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Abstract
本発明は、下記式(I)~(III)で表されるヘキサフルオロプロペン三量体を含み、前記式(I)で表される化合物は、前記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、10質量%以上85質量%未満含まれる、熱伝達流体用組成物を提供する。
Description
本開示は、熱伝達流体用組成物、熱伝達流体、熱伝達用装置、及び熱伝達方法に関する。
熱伝達流体として、ヘキサフルオロプロペン(HFP)の三量体用いることが知られている(特許文献1)。
HFPの三量体は地球温暖化係数(GWP:Global Warming Potential)が小さく、毒性が低いことから、クロロフルオロカーボン(CFC)及びハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)の代替品として注目されている。
半導体製造工程において、熱の除去のために熱伝達流体が用いることが考えられるが、沸点が低いと装置から気化した熱伝達流体が漏出する可能性がある。
本発明の目的は、比較的高い沸点を有する熱伝達流体を提供することである。
本開示は、下記の態様を含む。
[1] 下記式(I)~(III):
で表されるヘキサフルオロプロペン三量体を含み、
前記式(I)で表される化合物は、前記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、10質量%以上85質量%未満含まれる、熱伝達流体用組成物。
[2] 前記式(I)で表される化合物は、前記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、30質量%以上85質量%未満含まれる、上記[1]に記載の熱伝達流体用組成物。
[3] 半導体製造工程において使用される、上記[1]又は[2]に記載の熱伝達流体用組成物。
[4] 上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物を含む、熱伝達流体。
[5] さらに安定剤を含む、上記[4]に記載の熱伝達流体。
[6] 半導体製造工程において使用される、上記[4]又は[5]に記載の熱伝達流体。
[7] 上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物、又は上記[4]又は[5]に記載の熱伝達流体の熱伝達のための使用。
[8] デバイスと、
上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物、又は上記[4]又は[5]に記載の熱伝達流体を含み、前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達するための機構と
を備える、熱伝達用装置。
[9] 前記デバイスが、半導体を製造するために使用されるウエハである、上記[8]に記載の熱伝達用装置。
[10] 上記[8]又は[9]に記載の熱伝達用装置を備える、半導体製造装置。
[11] デバイスを準備する工程と、
上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物、又は上記[4]又は[5]に記載の熱伝達流体を用いて、前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達する工程と
を含む、熱伝達方法。
[12] 前記デバイスが、半導体を製造するために使用されるウエハである、上記[11]に記載の熱伝達方法。
[1] 下記式(I)~(III):
前記式(I)で表される化合物は、前記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、10質量%以上85質量%未満含まれる、熱伝達流体用組成物。
[2] 前記式(I)で表される化合物は、前記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、30質量%以上85質量%未満含まれる、上記[1]に記載の熱伝達流体用組成物。
[3] 半導体製造工程において使用される、上記[1]又は[2]に記載の熱伝達流体用組成物。
[4] 上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物を含む、熱伝達流体。
[5] さらに安定剤を含む、上記[4]に記載の熱伝達流体。
[6] 半導体製造工程において使用される、上記[4]又は[5]に記載の熱伝達流体。
[7] 上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物、又は上記[4]又は[5]に記載の熱伝達流体の熱伝達のための使用。
[8] デバイスと、
上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物、又は上記[4]又は[5]に記載の熱伝達流体を含み、前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達するための機構と
を備える、熱伝達用装置。
[9] 前記デバイスが、半導体を製造するために使用されるウエハである、上記[8]に記載の熱伝達用装置。
[10] 上記[8]又は[9]に記載の熱伝達用装置を備える、半導体製造装置。
[11] デバイスを準備する工程と、
上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物、又は上記[4]又は[5]に記載の熱伝達流体を用いて、前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達する工程と
を含む、熱伝達方法。
[12] 前記デバイスが、半導体を製造するために使用されるウエハである、上記[11]に記載の熱伝達方法。
本開示によれば、比較的高い沸点を有する熱伝達流体が提供される。
本明細書で言及する場合、数値範囲「A~B」は、下限および上限の数値そのものも含むことを意図している。即ち、数値範囲「A~B」は、A以上B以下を意味する。
以下、本開示の熱伝達流体用組成物について説明する。
(熱伝達流体用組成物)
本開示の熱伝達流体用組成物は、下記式(I)~(III):
で表されるヘキサフルオロプロペン三量体を含み、
上記式(I)で表される化合物は、上記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、10質量%以上85質量%未満含まれる。
本開示の熱伝達流体用組成物は、下記式(I)~(III):
上記式(I)で表される化合物は、上記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、10質量%以上85質量%未満含まれる。
式(I)~(III)で表される化合物は、いわゆるヘキサフルオロプロペン三量体である。
本明細書において、上記式(I)で表される化合物は、特記しない限り、ジアステレオマーのE体及びZ体の双方を含む。
本開示の熱伝達流体用組成物中、式(I)で表される化合物は、上記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、85質量%未満、好ましくは80質量%以下、例えば75質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、又は40質量%以下含まれ得る。式(I)で表される化合物の含有量を上記の範囲とすることにより、熱伝達流体用組成物の沸点が上昇する。換言すれば、熱伝達流体用組成物の蒸気圧が低くなる。熱伝達流体用組成物の蒸気圧が高くなると、気化しやすくなり、例えば、半導体製造装置において用いた場合、装置からの漏れが大きくなり得る。また、キャビテーションが生じ、流量制御が不安定となる。本開示の熱伝達流体用組成物は、蒸気圧が低いことから、装置からの漏れが抑制され、環境的にも経済的にも有利となる。また、キャビテーションを抑制することができる。
本開示の熱伝達流体用組成物中、式(I)で表される化合物は、上記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上、さらにより好ましくは40質量%以上、例えば、45質量%以上、50質量%以上、55質量%以上、60質量%以上、又は65質量%以上含まれ得る。式(I)で表される化合物の含有量を上記の範囲とすることにより、動粘度が低下し、例えば、半導体製造装置において用いた場合、熱伝達流体用組成物を循環させるための圧力を小さくすることができる。熱伝達流体用組成物を循環させるための圧力を小さくすることにより、圧力損失を低減することができ、また、装置からの漏れも小さくすることができ、運用コストを低くすることができる。
本開示の熱伝達流体用組成物中、式(I)で表される化合物は、上記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、例えば10質量%以上85質量%未満、20質量%以上85質量%未満、30質量%以上85質量%未満、35質量%以上85質量%未満、40質量%以上85質量%未満、50質量%以上85質量%未満、50質量%以上80質量%以下、50質量%以上70質量%以下、50質量%以上60質量%以下、55質量%以上80質量%以下、60質量%以上75質量%以下、又は65質量%以上70質量%以下であり得る。本開示の熱伝達流体用組成物中、式(I)で表される化合物は、上記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、好ましくは30質量%以上85質量%未満、より好ましくは35質量%以上80質量%以下、さらに好ましくは35質量%以上60質量%以下、さらにより好ましくは50質量%以上60質量%以下であり得る。
本開示の熱伝達流体用組成物中、式(II)で表される化合物及び式(III)で表される化合物の質量比は、特に限定されないが、例えば、1:9~9:1、2:8~8:2、3:7~7:3、4:6~6:4、又は4.5:5.5~5.5:4.5であり得る。
式(I)~(III)で表される化合物は、常法により製造することができ、例えば、限定するものではないが、国際公開第2018/172919号明細書に記載された方法により得ることができる。また、ヘキサフルオロプロペンを原料として、常法により三量体化して得ることもできる。
本開示の熱伝達流体用組成物は、式(I)~(III)で表される化合物以外の、C9F18で表されるヘキサフルオロプロペン三量体を含んでいてもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物は、ヘキサフルオロプロペン二量体を含んでいてもよい。
ヘキサフルオロプロペン二量体は、(E)-1,1,1,2,3,4,5,5,5-ノナフルオロ-4-(トリフルオロメチル)-2-ペンテン、(Z)-1,1,1,2,3,4,5,5,5-ノナフルオロ-4-(トリフルオロメチル)-2-ペンテン、又は1,1,3,4,4,5,5-ノナフルオロ-2-(トリフルオロメチル)-2-ペンテンを含み得る。
本開示の熱伝達流体用組成物は、ヘキサフルオロプロペン四量体を含んでいてもよい。
ヘキサフルオロプロペン四量体は、1,1,1,2,5,6,6,6-オクタフルオロ-2,3,5-トリス(トリフルオロメチル)-4-(ペルフルオロプロピル-2-イル)-3-ヘキセンを含み得る。
本開示の熱伝達流体用組成物は、ヘキサフルオロプロペン三量体に加え、CmF2m及び/又はCnF(2n-2)[式中、mは、4以上12以下で9以外の整数であり、nは、4以上12以下の整数である。]を含む。
mは、4以上の整数であり、好ましくは5以上の整数、より好ましくは6以上の整数である。また、nは、12以下の整数であり、好ましくは11以下の整数であり、より好ましくは10以下の整数である。但し、mは9を含まない。
nは、4以上の整数であり、好ましくは5以上の整数であり、より好ましくは6以上の整数である。また、nは、12以下の整数であり、好ましくは11以下の整数であり、より好ましくは10以下の整数である。さらに、nは、特に好ましくは9である。
CmF2mは、鎖状化合物であっても、置換構造を有していてもよい環状化合物であってもよい。鎖状化合物は、いわゆるアルケンであってよく、直鎖であっても、分岐鎖であってもよい。
CnF(2n-2)は、鎖状化合物であっても、置換構造を有していてもよい環状化合物であってもよい。鎖状化合物は、いわゆるジエンであっても、アルキンであってもよく、直鎖であっても、分岐鎖であってもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物において、CmF2m及び/又はCnF(2n-2)を、ヘキサフルオロプロペン三量体と共存させることにより、熱伝達流体としての機能が向上する。また、本開示の熱伝達流体用組成物は、CmF2m及び/又はCnF(2n-2)を含むことにより、ヘキサフルオロプロペン三量体の安定性が向上する。
CmF2m及び/又はCnF(2n-2)の含有量は、本開示の熱伝達流体用組成物中、ヘキサフルオロプロペン三量体に対して、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下であり得る。また、CmF2m及び/又はCnF(2n-2)の含有量は、本開示の熱伝達流体用組成物中、ヘキサフルオロプロペン三量体に対して、好ましくは0.0001質量%以上、より好ましくは0.001質量%以上であり得る。なお、CmF2m及び/又はCnF(2n-2)は、本開示の熱伝達流体用組成物において必須の成分ではなく、含まれていなくてもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物は、ヘキサフルオロプロペン三量体に加え、パーフルオロトリプロピルアミンを含んでいてもよい。ヘキサフルオロプロペン三量体及びパーフルオロトリプロピルアミンを含む熱伝達流体用組成物は、擬共沸液体であり得る。熱伝達流体用組成物が擬共沸液体であることにより、熱伝達流体用組成物が気化した場合であっても組成の変化が小さく、取り扱いが容易になる。
ここに、擬共沸液体とは、擬共沸液体に含まれる各成分の気相と液相におけるモル分率の差が10%以内である液体を意味する。
パーフルオロトリプロピルアミンは、トリス(ヘプタフルオロプロピル)アミン、又はN,N-ビス(ヘプタフルオロプロピル)(ヘプタフルオロプロピル)アミンとも呼ばれ、一般式:N(CF2CF2CF3)a(CF(CF3)CF3)3-a(aは0~3の整数)で表される。パーフルオロトリプロピルアミンは、上記一般式で表される化合物のうち一種のみを含んでもよいし、複数種を含んでもよい。N(CF2CF2CF3)3が好ましいが、不純物としてN(CF2CF2CF3)a(CF(CF3)CF3)3-a(aは0~2の整数)を含んでいてもよい。具体的には、製品名「フロリナート(登録商標)」(3M社製)(FC-3283)等が挙げられる。
本開示の熱伝達流体用組成物は、さらに、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物、パーフルオロトリブチルアミン等を含んでいてもよい。
パーフルオロポリエーテルは、好ましくは、
一般式:RO-Rf1-R’
で表され、
式中、
R及びR’は、同一又は異なって、-CmF2m+1で表される一価の基であり、ここでmは1~8の整数であり、かつ
Rf1は、2~20個の反復単位を含む二価のフルオロポリオキシアルキレン基であり、前記反復単位は:
(i) -CFXO-、(式中、Xは、F又はCF3である);
(ii) -CF2CFXO-(式中、Xは、F又はCF3である);
(iii) -CFXCF2O-(式中、Xは、F又はCF3である);
(iv) -CF2CF2CF2O-;若しくは
(v) -CF2CF2CF2CF2O-
で表され、又は
Rf1は、
(vi) -(CF2)n-CFY-O-(式中、nは、0~3の整数であり、Yは、一般式-ORf2Zで表される一価の基であり、ここで、Rf2は、-CFXO-、-CF2CFXO-、-CF2CF2CF2O-、又は-CF2CF2CF2CF2O-で表される、2~20個の反復単位を含む二価のフルオロポリオキシアルキレン基であり、ここで、各Xは、同一又は異なって、FまたはCF3であり、Zは、一価のC1-5ペルフルオロアルキル基である)で表される二価の基である。
一般式:RO-Rf1-R’
で表され、
式中、
R及びR’は、同一又は異なって、-CmF2m+1で表される一価の基であり、ここでmは1~8の整数であり、かつ
Rf1は、2~20個の反復単位を含む二価のフルオロポリオキシアルキレン基であり、前記反復単位は:
(i) -CFXO-、(式中、Xは、F又はCF3である);
(ii) -CF2CFXO-(式中、Xは、F又はCF3である);
(iii) -CFXCF2O-(式中、Xは、F又はCF3である);
(iv) -CF2CF2CF2O-;若しくは
(v) -CF2CF2CF2CF2O-
で表され、又は
Rf1は、
(vi) -(CF2)n-CFY-O-(式中、nは、0~3の整数であり、Yは、一般式-ORf2Zで表される一価の基であり、ここで、Rf2は、-CFXO-、-CF2CFXO-、-CF2CF2CF2O-、又は-CF2CF2CF2CF2O-で表される、2~20個の反復単位を含む二価のフルオロポリオキシアルキレン基であり、ここで、各Xは、同一又は異なって、FまたはCF3であり、Zは、一価のC1-5ペルフルオロアルキル基である)で表される二価の基である。
パーフルオロポリエーテルは、具体的には、製品名GALDEN(登録商標)「HT135」、GALDEN(登録商標)「HT110」(いずれもソルベイ社製)等が挙げられる。
メトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物は、具体的には、メチル-パーフルオロヘプテンエーテル(MPHE)(C7F13OCH3)を含む。具体的には、製品名「Opteon SF10」(ケマーズ社製)等が挙げられる。
本開示の熱伝達流体用組成物がパーフルオロトリプロピルアミン、パーフルオロポリエーテル、及びメトキシトリデカフルオロヘプテン異性体混合物を含む場合は、これらとC9F18で表される化合物とは熱伝達流体としての特性が似通っていることから、これらの含有割合にかかわらず、熱伝達流体用組成物全体の熱伝達流体としての特性は基本的には不変である。よって、この場合は、本開示の熱伝達流体用組成物は、熱伝達流体用組成物全体に対して、C9F18で表される化合物を、40質量%~99.9質量%含むことが好ましく、60質量%~99.9質量%含むことがより好ましく、80質量%~99.9質量%含むことがさらに好ましい。
本開示の熱伝達流体用組成物は、さらに水を含んでいてもよい。水の含有量は、熱伝達流体用組成物中に1質量ppm以上であり、5質量ppm以上であることが好ましい。水の含有量を一定以上、例えば1質量ppm以上とすることにより、熱伝達流体用組成物の安定性が低下による組成物の帯電を抑制することができる。また、水の含有量は、熱伝達流体用組成物中に1000質量ppm以下であり、500質量ppm以下であることが好ましく、100質量ppm以下であることがより好ましく、20質量ppm以下であることがよりさらに好ましい。水の含有量を一定以下、例えば1000質量ppm以下とすることにより、加熱時のC9F18で表されるHFP三量体の分解を抑制することができ、ひいてはフッ化物イオンの増加及び酸性度の上昇を抑制することができる。
一の態様において、水の含有量は、C9F18で表される化合物の合計100質量部に対して、0.0001質量部以上であることが好ましく、0.0005質量部以上であることがより好ましく、0.001質量部以上であることがさらに好ましい。
一方、水の含有量は、水の含有量は、C9F18で表される化合物の合計100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましく、1質量部以下であることがさらに好ましい。
本開示の熱伝達流体用組成物は、さらにフッ化物イオンを含んでもよい。熱伝達流体用組成物中のフッ化物イオン量は、当該熱伝達流体用組成物全体に対して、0.000001質量%以上であることが好ましく、0.00001質量%以上であることがより好ましい。
また、本開示の熱伝達流体用組成物に含まれるフッ化物イオン量は、当該熱伝達流体用組成物全体に対して、5質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましく、0.01質量%以下であることが特に好ましく、0.001%以下であることが特にさらに好ましい。
フッ化物イオン源としては、公知のフッ化物イオン源を広く使用することができ、特に限定はない。具体的には、フッ化水素、フッ化ナトリウム、フッ化水素ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化水素カリウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化亜鉛、フッ化銀、及びフッ化鉄を例示することができる。これらは一種のみが含まれていてもよいし、複数種が含まれていてもよい。好ましくは、フッ化物イオン源は、フッ化水素である。
(熱伝達流体)
本開示の熱伝達流体は、本開示の熱伝達流体用組成物に加え、他の成分を含み得る。一の態様において、熱伝達流体用組成物それ自体が、熱伝達流体であってもよい。別の態様において、熱伝達流体用組成物は、他の成分を含む。
本開示の熱伝達流体は、本開示の熱伝達流体用組成物に加え、他の成分を含み得る。一の態様において、熱伝達流体用組成物それ自体が、熱伝達流体であってもよい。別の態様において、熱伝達流体用組成物は、他の成分を含む。
本開示の熱伝達流体に含まれる熱伝達流体用組成物以外の他の成分は、本開示の効果及び目的を阻害しないいずれの成分であってもよい。かかる他の成分としては、水、安定剤等を例示できる。
安定剤は、安定化効果を発揮することにより、いわゆる受酸剤又は酸化防止剤としての機能を発揮するものである。安定化効果としては、系内に発生するラジカルを補足することでヘキサフルオロプロペン三量体の分解を防止する効果、系内に発生した酸を捕捉することで、酸によるさらなるヘキサフルオロプロペン三量体の分解等を防止する受酸効果などが主要なものとして挙げられる。
かかる安定剤としては、公知の安定剤を広く採用することが可能である。中でも、組成物による金属の腐食発生を効果的に抑制できることから、不飽和アルコール系安定剤、ニトロ系安定剤、アミン系安定剤、フェノール系安定剤及びエポキシ系安定剤からなる群より選ばれる1種以上の安定剤を使用することが好ましい。
不飽和アルコール系安定剤としては、公知のものを広く採用することが可能である。例えば、3-ブテン-2-オール、2-ブテン-1-オール、4-プロペン-1-オール、1-プロペン-3-オール、2-メチル-3-ブテン-2-オール、3-メチル-3-ブテン-2-オール、3-メチル-2-ブテン-1-オール、2-ヘキセン-1-オール、2,4-ヘキサジエン-1-オール及びオレイルアルコールからなる群より選択される1種以上を使用することができる。
ニトロ系安定剤としては、公知のものを広く採用することが可能である。脂肪族ニトロ化合物として、例えば、ニトロメタン、ニトロエタン、1-ニトロプロパン、2-ニトロプロパン等が挙げられる。芳香族ニトロ化合物として、例えば、ニトロベンゼン、o-、m-又はp-ジニトロベンゼン、o-、m-又はp-ニトロトルエン、ジメチルニトロベンゼン、m-ニトロアセトフェノン、o-、m-又はp-ニトロフェノール、o-ニトロアニソール、m-ニトロアニソール及びp-ニトロアニソールからなる群より選択される1種以上を使用することができる。
アミン系安定剤としては、公知のものを広く採用することが可能である。例えば、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジアリルアミン、トリエチルアミン、N-メチルアニリン、ピリジン、モルホリン、N-メチルモルホリン、トリアリルアミン、アリルアミン、α-メチルベンジルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ジベンチルアミン、トリベンチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、アニリン、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジエチルアニリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ベンジルアミン、ジベンジルアミン、ジフェニルアミン及びジエチルヒドロキシルアミンからなる群より選択される1種以上を使用することができる。
フェノール系安定剤としては、公知のものを広く採用することが可能である。例えば、2,6-ジターシャリーブチル-4-メチルフェノール、3-クレゾール、フェノール、1,2-ベンゼンジオール、2-イソプロピル-5-メチルフェノール、及び2-メトキシフェノールからなる群より選択される1種以上を使用することができる。
エポキシ系安定剤としては、公知のものを広く採用することが可能である。例えば、ブチレンオキシド、1,2-プロピレンオキシド、1,2-ブチレンオキシド、ブチルグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、及び1,2-エポキシ-3-フェノキシプロパンからなる群より選択される1種以上を使用することができる。
異なる安定化効果を有する安定剤を組み合わせて用いることで、様々な原因で起こりうるヘキサフルオロプロペン三量体の分解をより効果的に防止するという理由から、上記したエポキシ系安定剤、並びに、不飽和アルコール系安定剤、ニトロ系安定剤、及びフェノール系安定剤からなる群より選択される1種以上からなることが好ましい。
ヘキサフルオロプロペン三量体からの酸遊離を効果的に抑制し、液状組成物による金属の腐食を抑制するという観点から、熱伝達流体全体における安定剤の含有量は、0.0001質量%以上であることが好ましく、0.01質量%以上であることがより好ましい。一方、安定剤の過剰な添加による熱伝達流体の好ましくない物性変化を避けるという点を考慮すれば、熱伝達流体全体における安定剤の含有量は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
(熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の使用)
本開示の熱伝達流体用組成物及び熱伝達流体は、種々の被熱伝達対象物から熱を奪う、又は被熱伝達対象物に熱を供給するために用いられる。本開示における被熱伝達対象物としては、制御すべき温度において冷却、加熱または温度維持される物品、装置、雰囲気である。このような被熱伝達対象物としては、電気部品、機械部品および光学部品、並びにこれらの加工物、組立品などが挙げられる。本開示における被熱伝達対象物の具体例としては、特に限定されないが、半導体デバイスを製造するために用いられるウエハ、マイクロプロセッサ、電力制御半導体、電気分岐開閉器、電源トランス、回路基板、マルチチップモジュール、実装および非実装半導体デバイス、化学反応器、原子炉、燃料電池、レーザー、ミサイル部品などが挙げられる。
本開示の熱伝達流体用組成物及び熱伝達流体は、種々の被熱伝達対象物から熱を奪う、又は被熱伝達対象物に熱を供給するために用いられる。本開示における被熱伝達対象物としては、制御すべき温度において冷却、加熱または温度維持される物品、装置、雰囲気である。このような被熱伝達対象物としては、電気部品、機械部品および光学部品、並びにこれらの加工物、組立品などが挙げられる。本開示における被熱伝達対象物の具体例としては、特に限定されないが、半導体デバイスを製造するために用いられるウエハ、マイクロプロセッサ、電力制御半導体、電気分岐開閉器、電源トランス、回路基板、マルチチップモジュール、実装および非実装半導体デバイス、化学反応器、原子炉、燃料電池、レーザー、ミサイル部品などが挙げられる。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体は、使用時の循環における圧力損失が小さいことから、熱伝達量が大きな用途に好適に用いられる。好ましい態様において、本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体は、半導体製造工程において使用される。半導体製造工程における被熱伝達対象物は、半導体デバイスを製造するために用いられるウエハである。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体は、二相液浸冷却、チラー流体、ランキンサイクル作動流体としても利用できる。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体は、これらを用いて熱を伝達するよう設計されている機器において、本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体を、上記機器において使用中の熱伝達流体に代替して用いることができる。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体は、使用中の熱伝達流体へのドロップイン代替、ニアリードロップイン代替、又はレトロフィット代替が可能である。なお、「ドロップイン代替」とは、機器側における変更を伴わずに代替できることを意味する。「ニアリードロップイン代替」とは、機器側における変更をほとんど伴わずに代替できることを意味する。「レトロフィット代替」とは、機器側における最小限の変更を伴って(大幅な変更を伴わずに)代替できることを意味する。本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体は、好ましくは、上記の熱伝達流体へのドロップイン代替又はニアリードロップイン代替が可能である。
ドロップイン代替、ニアリードロップイン代替、又はレトロフィット代替が可能であるか否かは、下記の条件をすべて満たすか否かで判断できる。
(i)熱伝達流体の沸点が、交換以前の熱伝達流体の沸点の少なくとも約80%以上、好ましくは少なくとも約85%以上である。
(ii)熱伝達流体の流動点が、交換以前の熱伝達流体の流動点同等以下である。
(iii)熱伝達流体の動粘度が、交換以前の熱伝達流体の動粘度の少なくとも約200%以下、好ましくは少なくとも約150%以下である。
(iv)熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体と任意の割合で相溶する。
(i)熱伝達流体の沸点が、交換以前の熱伝達流体の沸点の少なくとも約80%以上、好ましくは少なくとも約85%以上である。
(ii)熱伝達流体の流動点が、交換以前の熱伝達流体の流動点同等以下である。
(iii)熱伝達流体の動粘度が、交換以前の熱伝達流体の動粘度の少なくとも約200%以下、好ましくは少なくとも約150%以下である。
(iv)熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体と任意の割合で相溶する。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の沸点を、交換以前の熱伝達流体の沸点の少なくとも約80%以上、好ましくは少なくとも約85%以上とすることにより、キャビテーションの発生、装置からの漏れを抑制することができる。熱伝達流体の沸点の上限は特に限定されないが、例えば、交換以前の熱伝達流体の沸点の少なくとも約130%以下であってもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の流動点を、交換以前の熱伝達流体の流動点同等以下とすることにより、従来の使用温度以下でも使用することが可能になり、使用温度領域を大きくすることができる。熱伝達流体の流動点の上限は特に限定されないが、例えば、交換以前の熱伝達流体の流動点よりも30℃高い温度以下であってもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の動粘度を、交換以前の熱伝達流体の動粘度の少なくとも約200%以下、好ましくは少なくとも約150%以下とすることにより、消費電力の増加を抑制する、あるいは消費電力を小さくすることができる。動粘度は、使用温度における動粘度で比較することが好ましいがこれに限定されず、例えば-20℃~-40℃のいずれかの温度、具体的には-20℃での動粘度で比較することができる。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体と任意の割合で相溶することにより、代替作業が容易になる。
さらに、本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が下記の条件を満たすことにより、ドロップイン代替、ニアリードロップイン代替、又はレトロフィット代替により適する。
(v)本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体の誘電率の120%以下である。
(vi)本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体の絶縁耐力の90%以上である。
(vii)本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体の比熱の90%以上である。
(viii)本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体の熱伝導率の90%以上である。
(v)本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体の誘電率の120%以下である。
(vi)本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体の絶縁耐力の90%以上である。
(vii)本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体の比熱の90%以上である。
(viii)本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体が、交換以前の熱伝達流体の熱伝導率の90%以上である。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の誘電率を、交換以前の熱伝達流体の誘電率の120%以下とすることにより、代替組成物として好適に使用することができる。熱伝達流体の誘電率の下限は特に限定されないが、例えば、交換以前の熱伝達流体の誘電率の80%以上であってもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の絶縁耐力を、交換以前の熱伝達流体の絶縁耐力の90%以上とすることにより、代替組成物として好適に使用することができる。熱伝達流体の絶縁耐力の上限は特に限定されないが、例えば、交換以前の熱伝達流体の絶縁耐力の120%以下であってもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の比熱を、交換以前の熱伝達流体の比熱の90%以上とすることにより、代替組成物として好適に使用することができる。熱伝達流体の比熱の上限は特に限定されないが、例えば、交換以前の熱伝達流体の比熱の120%以下であってもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の熱伝導率を、交換以前の熱伝達流体の熱伝導率の90%以上とすることにより、代替組成物として好適に使用することができる。熱伝達流体の熱伝導率の上限は特に限定されないが、例えば、交換以前の熱伝達流体の熱伝導率の120%以下であってもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の沸点は、好ましくは105℃以上、より好ましくは108℃以上であり得る。また、本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の沸点の上限は特に限定されないが、例えば150℃以下、130℃以下、または120℃以下であり得る。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の流動点は、好ましくは-80℃以下、より好ましくは-100℃以下、さらに好ましくは-110℃以下であり得る。また、本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の流動点の下限は特に限定されないが、例えば-180℃以上、または-160℃以上であり得る。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の25℃における動粘度は、好ましくは5.0cSt以下、より好ましくは4.5cSt以下、さらに好ましくは4.0cSt以下、さらにより好ましくは2.0cSt以下であり得る。また、本開示の熱伝達流体用組成物の25℃における動粘度は、0.1cSt以上であり得、例えば0.2cSt以上、0.5cSt以上、0.7cSt以上、又は0.9cSt以上であり得る。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の誘電率は、好ましくは3.0以下、より好ましくは2.5以下、さらに好ましくは2.0以下であり得る。また、本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の誘電率の下限は特に限定されないが、例えば1.1以上であり得る。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の絶縁耐力は、好ましくは40kV以上、より好ましくは50kV以上であり得る。また、本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の絶縁耐力の上限は特に限定されないが、例えば150kV以下、または100kV以下であり得る。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の比熱は、30℃で、好ましくは800J/kg・K以上、より好ましくは900J/kg・K以上、さらに好ましくは1000J/kg・K以上であり得る。また、本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の比熱の上限は特に限定されないが、例えば2000J/kg・K以下、または1500J/kg・K以下であり得る。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の25℃における熱伝導率は、好ましくは0.0570W/(m・K)以上、より好ましくは0.0600W/(m・K)以上、さらに好ましくは0.0620W/(m・K)以上、さらにより好ましくは0.0650W/(m・K)以上であり得る。また、本開示の熱伝達流体用組成物の25℃における熱伝導率は、0.0750W/(m・K)以下であってもよい。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の沸点は、DSC(示唆操作熱量測定)を用いて、25℃から5℃/分で昇温した際の吸熱に由来するピークが観測された温度である。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の流動点は、DSCを用いて、液体窒素で凝固点以下まで冷却したのち、5℃/分で昇温した際に吸熱に由来するピークが観測された温度である。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の誘電率は、静電容量法を用いて、温度25℃湿度60%の環境下、周波数1kHzで観察される値である。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の動粘度及び密度は、Anton Paar社製動粘度計SVM3001を用いて測定した値である。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の絶縁耐力は、所定の間隔に調整した球状電極間に液体試料を浸漬させ、一定速度で電圧を上昇させた際の絶縁破壊電圧である。測定条件は、以下の通りである。
電極形状:球状(φ12.5mm)
電極間隔:2.5mm
昇圧速度:2kV/秒
測定雰囲気:空気中(22℃、57%RH)
電極形状:球状(φ12.5mm)
電極間隔:2.5mm
昇圧速度:2kV/秒
測定雰囲気:空気中(22℃、57%RH)
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の比熱は、DSCを用いて、下記の条件下で得られる値である。
測定装置:Perkin-Elmer社製示差走査熱量計DSC8500
昇温速度:10℃/分
標準試料:サファイア(-Al2O3)
雰囲気:乾燥窒素気流中
試料容器:アルミニウム密閉容器
測定装置:Perkin-Elmer社製示差走査熱量計DSC8500
昇温速度:10℃/分
標準試料:サファイア(-Al2O3)
雰囲気:乾燥窒素気流中
試料容器:アルミニウム密閉容器
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の熱伝導率は、非定常細線法により得られる値である。
本開示の熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体の相溶性は、対象となる溶媒と混合させて相溶したか否かで判断される。ここに、相溶とは、両者を混合した際に均一な状態になること、即ち相が分離しないことをいう。
(熱伝達用装置)
本開示は、さらに、デバイスと、上記した熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体を含み、上記デバイスへ又は上記デバイスから熱を伝達するための機構と、を備える熱伝達用装置を提供する。
本開示は、さらに、デバイスと、上記した熱伝達流体用組成物又は熱伝達流体を含み、上記デバイスへ又は上記デバイスから熱を伝達するための機構と、を備える熱伝達用装置を提供する。
デバイスは、冷却される、加熱される又は所定の温度若しくは温度範囲に維持される、コンポーネント、加工対象物、アセンブリなどであってもよい。デバイスとしては、電気コンポーネント、機械コンポーネント及び光学コンポーネントが挙げられ、例えば、半導体を製造するために使用されるウエハ、半導体素子、コンピュータ、サーバーコンピュータ、ブレードサーバーを含むサーバー;ディスクアレイ/ストレージシステム;ストレージエリアネットワーク;ネットワークに接続されたストレージ;ストレージ通信システム;ワークステーション;ルーター;電気通信インフラ/スイッチ;有線、光学及び無線通信装置;セル処理装置;プリンタ;電源装置;ディスプレイ;光学装置;手持ち式のシステムを含む計測システム;軍事用電子機器;化学反応器;燃料電池;熱交換器;電気化学セル;マイクロプロセッサ;電力制御半導体;配電スイッチ装置;電力変圧器;回路基板;マルチチップモジュール;パッケージされた又はパッケージされていない半導体デバイス;レーザー等が挙げられ、好ましくは半導体を製造するために使用されるウエハである。
半導体素子は、デバイスに搭載される発熱性素子であり、例えば、CPU、GPU、SSD等が挙げられ、該半導体素子は、例えば、単元素のシリコン、ゲルマニウム、化合物半導体のヒ化ガリウム(GaAs)、リン化ガリウム(GaP)、リン化インジウム(InP)、窒化ガリウム(GaN)、炭化珪素(SiC)等で構成される。
デバイスがサーバーコンピュータの場合、1つのロジックボード又は複数のロジックボードが内部空間内に配置されている。ロジックボードは、CPU、GPU等の少なくとも1つのプロセッサを含む多数の発熱電子部品を備える。それに加えて、例えば、チップセット;メモリ、グラフィックス・チップ、ネットワーク・チップ、RAM、電源装置、ドーターカード;固体ドライブ、機械式ハードディスク等の記憶ドライブ;といったコンピュータの他の発熱部品を使用することもできる。
熱伝達用装置は、上記熱伝達流体を使用して被熱伝達対象物との間で熱を移動させるための熱伝達用装置であり、被熱伝達対象物と熱接触することで熱の授受(伝達)が行われる。たとえば、被熱伝達対象物から熱を奪う場合は冷却であり、熱を供給する場合は加熱である。それぞれの場合に応じて異なる機構としてもよいが、1つの熱伝達用装置で冷却と加熱を行ってもよい。
熱伝達用装置としては、特に限定はなく、たとえばポンプ、弁、流体閉じ込めシステム、圧力制御システム、冷却器、熱交換器、熱源、ヒートシンク、冷蔵システム、能動温度制御システム、受動温度制御システムなどが例示される。
より具体的には、熱伝達用装置としては、プラズマ強化化学蒸着(PECVD)ツール内の温度制御されたウエハチャック、ダイ性能試験のための温度制御試験ヘッド、半導体プロセス機器内の温度制御された作業領域、熱衝撃試験浴液リザーバ、恒温槽などが挙げられ、好ましくは半導体プロセス機器内の温度制御された作業領域である。
熱伝達用装置と熱的に接触させる被熱伝達対象物は、上記と同様である。
また、本開示は、本開示の熱伝達用装置を備える、半導体製造装置も提供する。
(熱伝達方法)
本開示は、デバイスを準備する工程と、上記した熱伝達流体用組成物、又は熱伝達流体を用いて、上記デバイスへ又は上記デバイスから熱を伝達する工程とを含む、熱伝達方法を開示する。ここでは、デバイスと熱接触するように熱伝達用装置を配置することによって、熱が伝達され得る。熱伝達用装置は、デバイスと熱接触するように配置されるとき、デバイスから熱を除去するか、若しくはデバイスに熱を供給するか、又は選択された温度若しくは温度範囲にデバイスを維持する。熱流の方向(デバイスから又はデバイスへ)は、デバイスと熱伝達用装置との間の相対的温度差によって決定される。
本開示は、デバイスを準備する工程と、上記した熱伝達流体用組成物、又は熱伝達流体を用いて、上記デバイスへ又は上記デバイスから熱を伝達する工程とを含む、熱伝達方法を開示する。ここでは、デバイスと熱接触するように熱伝達用装置を配置することによって、熱が伝達され得る。熱伝達用装置は、デバイスと熱接触するように配置されるとき、デバイスから熱を除去するか、若しくはデバイスに熱を供給するか、又は選択された温度若しくは温度範囲にデバイスを維持する。熱流の方向(デバイスから又はデバイスへ)は、デバイスと熱伝達用装置との間の相対的温度差によって決定される。
以上、本発明ついて説明したが、本発明は上記に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得る。
以下、本開示について、実施例において説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
(製造例1)
Chem Ber (1973), Vol. 106, pp2950-2959に記載された方法に基づき、HFP三量体を得た。得られたHFP三量体を蒸留により精製して、ヘキサフルオロプロペンの二量体および四量体等の不純物を除去した。さらに、精製したHFP三量体を蒸留により、式(I)、(II)及び(III)で表される化合物に分離した。
Chem Ber (1973), Vol. 106, pp2950-2959に記載された方法に基づき、HFP三量体を得た。得られたHFP三量体を蒸留により精製して、ヘキサフルオロプロペンの二量体および四量体等の不純物を除去した。さらに、精製したHFP三量体を蒸留により、式(I)、(II)及び(III)で表される化合物に分離した。
上記で得られた式(I)、(II)及び(III)で表される化合物を、式(I)、(II)及び(III)で表される化合物の割合が下記表に示す割合となるように混合して、三量体混合物1~5を得た。実施例1~3が、三量体混合物1~3であり、比較例1~2が、三量体混合物4~5である。
(沸点の測定)
沸点を、DSCを用い、25℃から5℃/minで昇温した際の吸熱に由来するピークが観測された温度として測定した。
沸点を、DSCを用い、25℃から5℃/minで昇温した際の吸熱に由来するピークが観測された温度として測定した。
(動粘度)
25℃での密度および動粘度を、Anton Paar社製動粘度系SVM-3001を用いて測定した。
25℃での密度および動粘度を、Anton Paar社製動粘度系SVM-3001を用いて測定した。
(熱伝導率)
25℃での熱伝導率を、非定常細線法により測定した。
25℃での熱伝導率を、非定常細線法により測定した。
(圧力損失)
圧力損失を、配管の内径を7.5cm、配管長さを10m、平均流速を2.35m/sとし、ハーゲンポアズイユの式より計算した。
圧力損失を、配管の内径を7.5cm、配管長さを10m、平均流速を2.35m/sとし、ハーゲンポアズイユの式より計算した。
実施例1~3の組成物は、比較例1に記載の組成物と比較して、動粘度が低く、圧力損失が小さい。また、実施例1~3の組成物は、比較例2に記載の組成物と比較して、沸点が高く、気化により損失が小さい。また、実施例1~3の組成物は、十分な熱伝導率を有する。
本開示の熱伝達流体及び熱伝達流体組成物は、熱伝達を必要とする種々の用途、特に半導体製造プロセスにおいて好適に用いることができる。
Claims (13)
- 前記式(I)で表される化合物は、前記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、30質量%以上85質量%未満含まれる、請求項1に記載の熱伝達流体用組成物。
- 前記式(I)で表される化合物は、前記式(I)~(III)で表される化合物の合計量に対して、50質量%以上60質量%未満含まれる、請求項1又は2に記載の熱伝達流体用組成物。
- 半導体製造工程において使用される、請求項1~3のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物を含む、熱伝達流体。
- さらに安定剤を含む、請求項5に熱伝達流体。
- 半導体製造工程において使用される、請求項5又は6に記載の熱伝達流体。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物、又は請求項5~7のいずれか1項に記載の熱伝達流体の熱伝達のための使用。
- デバイスと、
請求項1~4のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物、又は請求項5~7のいずれか1項に記載の熱伝達流体を含み、前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達するための機構と
を備える、熱伝達用装置。 - 前記デバイスが、半導体を製造するために使用されるウエハである、請求項9に記載の熱伝達用装置。
- 請求項9に記載の熱伝達用装置を備える、半導体製造装置。
- デバイスを準備する工程と、
請求項1~4のいずれか1項に記載の熱伝達流体用組成物、又は請求項5~7のいずれか1項に記載の熱伝達流体を用いて、前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達する工程と
を含む、熱伝達方法。 - 前記デバイスが、半導体を製造するために使用されるウエハである、請求項12に記載の熱伝達方法。
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2024
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Patent Citations (4)
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