Мы продолжаем рассказывать о различных химических веществах, их применении в электронике и, разумеется, патентом аспекте. На этот раз речь пойдет о BF3 чистотой 5 и 6 «девяток».
Где используется трифторид бора?
Ядовитый трифторид бора нашел применение в микроэлектронике, производстве интегральных схем, нефтепереработке и научно-исследовательских целях. Будучи отличным реагентом и катализатором органического синтеза, кислота Льюиса (как иногда называют трифторид бора) незаменима в полимеризации эфиров, ненасыщенных углеводородов, некоторых газов. Добавление к бензолу и его гомологам ацильных групп или углеводородных радикалов совместно с BF3 дает меньше примесей (реакция Фриделя Крафтса) и помогает получить больше координационных соединений. В присутствии этого газа происходит качественное образование карбоновой кислоты (алкиловый спирт + окись углерода), амида (в процессе гидролиза алкилнитрила), сложных эфиров (алкен + карбоновая кислота) и большой перечень других реакций, ценных для промышленности.
Кроме того, трифторид бора используют:
При удалении серы и крекинге сырых нефтепродуктов;
В ионизационных камерах при проведении нейтронных измерений за счет способности ядра излучать α-частицы и удалять нейтроны;
Для фумигации складских и промышленных комплексов;
В изготовлении оптоволоконных изделий востребованы борные нити;
В качестве паяльного флюса для магния и гашения магниевых пожаров и пр.
Сферой применения газообразного трифторида бора также являются процессы молекулярного обмена, синтеза изомеров, циклизации, конденсации и многостадийной переработки натуральных химических продуктов.
BF3 в соединении с водной плавиковой кислотой образует тетрафторборную суперкислоту. Поэтому для получения столь агрессивного вещества требуется особая технология, которая сможет давать достаточное количество материала при минимальных энергозатратах и сохранении дорогостоящего оборудования.
Существует три основных способа синтеза трифторида бора:
Реакция фтороводород + оксид бора;
Взаимодействие фтора и бора;
Сплавление борного ангидрида и тетрафторборотата калия.
В маркетинговом исследовании Electronic Grade Boron Trifluoride Market, Global Outlook and Forecast 2023-2032 выделяют три сорта «электронного ТФБ»: 4N; 5N; Above 5N.
Основные игроки: Stella Chemifa, UBE Industries, Honeywell, Showa Denko, Borman Speciality Materials, Arkema, Entegris, Dalian Special Gases, Beifang Teqi и Huate Gas.
В другом исследовании Global Boron Trifluoride Market Report By Grade (Purified, High Purity), By Application (Catalyst, Reagent, Others), By End-use (Semiconductor Manufacturing, Chemical Manufacturing, Pharmaceuticals, Others) And By Regions - Industry Trends, Size, Share, Growth, Estimation and Forecast, 2023-2032 мировой рынок в 2023 г составил $273 млн. В этом документе прогнозируется 6% рост до $ 467 млн в 2033 г.
Патентный аспект
На портале Google.Patents по термину Electronic Grade Boron Trifluoride указано 68293 документов на октябрь 2024 г. ТОП-5 патентообладателей составили:
Mitsubishi Gas Chemical Company (三菱瓦斯化学株式会社) — 2%;
Asahi Kasei (旭化成株式会社) — 1,8%;
Sichuan EM Technologyт(四川东材科技集团股份有限公司) — 0,9%;
Toray Industries (东丽株式会社) — 0,9%.
Как видите, безусловное лидерство за японскими компаниями. На третьем месте расположилась американская, а на четвертов китайская фирма. Замыкает наш небольшой рейтинг еще одна японская корпорация.
Популярные темы патентов в рамках международной патентной классификации выглядят так:
композиции высокомолекулярных соединений C08L — 16,8%;
гетероциклические соединения C07D — 15,5%;
полупроводниковые приборы H01L — 11,9%;
высокомолекулярные соединения, получаемые реакциями с участием только ненасыщенных углерод‑углеродных связей C08F — 11,6%;
ациклические и карбоциклические соединения C07C — 10,7%;
использование неорганических или низкомолекулярных органических веществ в качестве компонентов для композиций на основе высокомолекулярных соединений C08K — 10,2%;
терапевтическая активность химических соединений или лекарственных препаратов A61P — 8,8%.
Как видим, электроника (полупроводниковые приборы H01L) занимает 4-е место по популярности, а три первых относятся к органическому синтезу.
А что же в России?
В базе ФИПС на «трифторид бора» числится 51 патент РФ на изобретения, из которых 10 действующие, в основном по тематике химического синтеза органических и неорганических веществ. Примеры:
№2 810 167 — «Способ отделения и выделения трифторида бора и его комплексов в реакции полимеризации олефинов» от китайской «Петрочайна Компани Лимитед»;
№2 824 597 — «Способ получения 2,4-диалкилбензальдегида» от «Мицубиси Гэс Кемикал Компани» (Япония);
№2 813 633 — «Способ получения поли(2-этил-3-метилиндола)» от «Уфимский федеральный исследовательский центр РАН».
Как видите, Мицубиси успела засветиться и в России. Японский концерн защищает свою интеллектуальную собственность в различных юрисдикциях, что похвально.
Но вернемся к российским патентам. По полупроводниковым приборам (подкласс H01L) нет ни одного, ни действующего, ни недействующего патента РФ на изобретения. Заявок на изобретения по трифториду бора тоже нет.
В базе ФИПС на «трифторид бора» патентов РФ на полезную модель нет.
Баз данных, программ для ЭВМ и Топологий интегральных схем нет.
АО «Радиевый Институт им. В.Г. Хлопина» (Санкт-Петербург) в 2022 г. объявляло НИР за 16 млн рублей по теме «Разработка методов химической конверсии продукта экстракционного выделения изотопа бор-10 (борной кислоты) в исходное сырье (трихлорид бора и трифторид бора) для процесса лазерного обогащения бора», очевидно, в интересах ГК «Росатом» (изотопный бор-10 применяется для производства стержней управления и защиты ядерных реакторов).
Заключение
Патентный анализ указывает на отсутствие применения трифторида бора в гражданской российской электронике. К аналогичному выводу приводит рассмотрение открытых закупок этого вещества в РФ.
При этом определённые компетенции накоплены в ГК «Росатом». В частности «Электрохимический комбинат» производит изотопно чистый трифторид бора-11 с чистой «3 девятки», который может быть использован в полупроводниковой промышленности при производстве чипов памяти, а также как как нейтронно прозрачный материал в электронике.
Потенциально также возможно сотрудничество с дружественными китайскими организациями. Лицензирование патентов той же Мицубиси не представляется возможным в краткосрочной перспективе.
Больше контента о сфере интеллектуальной собственности в нашем Telegram-канале