Трудно представить себе более важные для современного мира устройства, чем микросхемы. Они есть практически в каждом бытовом приборе, в каждом компьютере, в каждом смартфоне. Можно сказать, что без микросхем современная цивилизация невозможна, как, например, без электричества.
Одной из важных составляющих многослойных микросхем является высокотехнологическая керамика, формирующая при спекании одновременно отдельные слои, их композицию и общий корпус изделия. Температура спекания такой керамики не должна превышать температур плавления проводников и не вызывать повреждения отдельных электронных компонентов. Спеченная низкотемпературная керамика должна быть достаточно прочной, иметь высокую теплопроводность (хорошо отводить тепло), низкий коэффициент теплового расширения и обладать требуемыми электрофизическими свойствами (в частности - низкой проводимостью) и другими характеристиками, способствующими эффективной работе микросхемы.
Так получилось, что Россия до недавнего времени не обладала своей технологией производства подобного рода керамики. В Советском Союзе такие исследования велись, но после распада страны работы в этом направлении были свернуты.
Несколько лет назад в связи с санкциями, которые были введены против России, перед отечественными учеными была поставлена задача разработать технологию производства подобной керамики для микросхем.
В рамках Федеральной целевой программы за это важное дело взялся Томский государственный университет, который, получив заказ, пригласил к сотрудничеству специалистов БФУ им. И. Канта.
«Выбор томских коллег вполне объясним, - считает заведующий Лабораторией фундаментального и прикладного материаловедения доктор физико-математических наук, профессор Владимир Лейцин. – Здесь у нас очень хорошее оборудование, с помощью которого теорию можно проверить практикой. Мы имеем опыт в компьютерном моделировании связанных физико-химических процессов спекания многокомпонентных дисперсных материалов».
Работа длилась три года. Со стороны БФУ им. И. Канта в ней, помимо Владимира Нояховича, принимали участие доктор физико-математически наук, заведующая кафедрой градостроительства, землеустройства и дизайна Мария Дмитриева, младший научный сотрудник Александр Товпинец и инженер Антон Нарикович.
«Мы смоделировали структуру керамики, исходя из предоставленных томичами сведений о характеристиках исходных материалов, технологических процессах и требований к свойствам спеченной керамики ,- рассказывает Владимир Лейцин. – По нашим расчетам выходило, что конечный продукт должен был получиться слишком пористым даже после оптимизации состава исходных компонентов. Коллеги «спекли» керамику и убедились, что требуемые техническим заданием свойства не достигнуты. Тогда они нам прислали полученный продукт, который мы исследовали на специальном томографе - таких нет больше ни в одном российском вузе – и увидели практически полное совпадение структуры реальной керамики с модельной структурой, предсказанной нами теоретически. Головные исполнители проекта учли наши результаты и получили материал с заданными характеристиками».
Результаты исследований изложены в статье, которая была опубликована в конце прошлого года авторитетным научным журналом с очень высоким уровнем цитирования - Phisical mesomechanics.
«Главный итог нашей совместной с томичами работы состоит в том, что в России была разработана своя технология изготовления низкотемпературной керамики для микросхем, мы получили дополнительные научные компетенции», - полагает профессор Лейцин.
Важно также отметить, что работы над созданием керамик с особыми характеристиками в Лаборатории фундаментального и прикладного материаловедения не прекратились.
По словам Владимира Лейцина, сейчас ведутся разработки высокотехологичной керамики, которую можно будет использовать в медицине. Также с учетом нового опыта, разворачиваются работы по созданию новых наномодифицированных многокомпонентных бетонов.
