Сегодня - 20.11.2019

Керамика для электроники

07 марта 2013

Ученые Института химии твердого тела и механохимии СО РАН совместно с новосибирской компанией «НЭВЗ-керамикс» ведут работы по созданию и совершенствованию керамических подложек на основе нитрида алюминия. Это будет едва ли не первое промышленное производство таких элементов в России.
Образцы керамики
«Раньше в качестве материала для необходимых в электронной и радиотехнической промышленности изделий использовали оксид алюминия, его теплопроводность была совсем небольшой, - отметил старший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН кандидат химических наук Гарегин Раймондович Карагедов. – По мере увеличения мощности различных устройств и их миниатюризации потребовались лучшие характеристики. Обнаружилось, что у нитрида алюминия этот показатель выше почти в десять раз, и перешли на него. Однако в России, по сути дела, не производится ни сам порошок, ни керамика из него. Поэтому и стоит такая задача: ведь стране необходимы эти элементы». Сейчас приходится закупать их либо в Германии, что дорого, либо в Китае, где подешевле, но и похуже качеством. По словам ученого, нитрид алюминия делают в Черноголовке, однако, не в промышленном, а в лабораторном объеме.

Как пояснил Гарегин Карагедов, первый вызов, который предстал перед сотрудниками ИХТТМ СО РАН – научиться из порошков делать пластинки, то есть, те самые подложки интегральных схем. «Керамику сделать сложно: ее нужно запекать при высоких температурах в азотной атмосфере, иначе она либо сгорит, либо улетит. При этом газ должен быть очень чистым,  а то конечный результат получится неудовлетворительным», - рассказал специалист, отметив, что в институте научились это делать, причем, некоторые лабораторные образцы вышли лучше, чем у немцев.  

Гарегин КарагедовичПо словам ученого, керамика должна быть достаточно прочной, не проводить ток, и проводить тепло. Причем, очень важен именно последний показатель. Ведь на подложку наносятся различные детали электронных микросхем. «Когда делались большие приборы, на каждом кусочке сидел один транзистор, и ничего страшного не было, а сейчас на каждом кусочке 1000 транзисторов, тепловой энергии выделяется очень много, и ее надо отводить», - объяснил Гарегин Карагедов. Нужно отметить, что сейчас все электронные интегральные схемы делаются именно на керамических подложках. Причем, последние должны быть изготовлены из нитрида алюминия. «Других экономически оправданных альтернатив нет, - подчеркнул ученый.

Кроме того, в ИХТТМ СО РАН научились делать также само «сырье» для пластинок – то есть, порошки. «Когда мы начали работать, то поняли, что работать не с чем, - сказал Гарегин Карагедов, - и мы разработали довольно хороший низкотемпературный метод синтеза необходимого вещества». Причем, оно представлено наночастицами, хотя, по словам ученого, размер не так уж и важен – достаточно элементов в полмикрона или даже несколько микрон. «Из нашего порошка мы попробовали делать керамику, и получается хорошо», -  сообщил специалист.

Он также объяснил, как именно делают нитрид алюминия. На первый взгляд, это несложно: берут Al, добавляют азот, нагревают, и получается требуемое соединение. «Однако если вы просто будете добавлять градусы, то ничего не получится, так как все частички металла покрыты слоем оксида, ведь Al находится на воздухе. Для того, чтобы реакция пошла и окислившаяся поверхность исчезла, нужна очень высокая температура. А при ней получаются весьма крупные частички – их потом придется измельчать, что добавляет лишней работы. Кроме того, этот способ дорог», - объяснил Гарегин Карагедов. Ученые ИХТТМ СО РАН научились «сдирать» верхний слой оксида с алюминия и покрывать металл тонкой пленкой определенного органического вещества, чтобы окислительная реакция не была запущена вновь. «Затем мы помещаем подготовленный Al в азот, и эта органическая пленка исчезает при сравнительно небольшом нагреве. Обычно необходимо 1500 градусов, но у нас реакция идет при 700. Поскольку температура низкая, это дешевле, а в результате получается мелкий хороший порошок», - рассказал специалист.

Екатерина Пустолякова

Фото автора

Ваша оценка: Нет Средняя: 2 (2 votes)
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus