Студенты физико-технического факультета Томского государственного университета разработали новый метод производства вольфрам-молибденовых порошков для корпусов интегральных микросхем. Новый подход позволяет получать мелкодисперсный порошок с размером частиц меньше микрометра. Сейчас такие материалы не изготавливаются в России. Порошки могут быть использованы для решения сложных задач получения топологических рисунков высокой плотности для многофункциональных малогабаритных электронных устройств. Работы ведутся при поддержке гранта «УМНИК – Проектная команда. Электроника», организованного Фондом содействия инновациям.
Сейчас перед отечественной промышленностью стоит задача производства электронных компонентов, в частности, интегральных микросхем и микросборок, не уступающих по качеству и функциональности зарубежным аналогам. Для формирования проводящих металлизационных слоев на корпусах металлокерамических микросхем используются пасты на основе вольфрамовых и молибденовых порошков. От качества (чистоты и дисперсности) порошковых материалов напрямую зависят электропроводность, влагоустойчивость и адгезионная стойкость изделия.
Студенты ФТФ ТГУ Виктория Мирошкина (руководитель проекта, сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии ФТФ ТГУ), Ирина Синкина и Петр Грибов предложили технологический подход на основе гидрирования смеси порошков паравольфрамата и парамолибдата аммония. Команде проекта удалось подобрать оптимальные условия восстановления материалов и получить чистые порошки вольфрама и молибдена с заданным размером и распределением частиц.
— Существует потребность в порошках для определенных сложных изделий, где нужно наносить топологию (формировать проводящие дорожки): корпусов игральных микросхем, подложек и так далее. Сейчас на заводах используют промышленные вольфрамовые и молибденовые порошки, которые производятся в России и за рубежом, — рассказал научный руководитель Виктории Мирошкиной, заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ФТФ ТГУ Илья Жуков. — Однако технология, отработанная нашими студентами, позволяет выделять фракцию вплоть до 300 нанометров, то есть производить субмикронные (с диапазоном частиц менее микрометра) порошки. Такой специфичный материал сейчас на рынке массово не производится, однако у предприятий, которые занимаются выпуском серийных изделий, есть потребность в этих порошках.
Виктория Мирошкина отмечает, что в России такие мелкодисперсные порошки сейчас не купить. Обычно их заказывают, например, в Китае, однако поставщики зачастую не могут гарантировать стабильный размер частиц порошков. Команде студентов ФТФ удалось решить эту задачу.
Технология была апробирована в реальных условиях на производстве, где обнаружилось, что металлизированная паста на основе разработанного в лаборатории ТГУ порошка позволяет наносить на корпуса интегральных микросхем слои в два раза тоньше, чем серийная паста, используемая на предприятиях.
— Чем мельче порошок, тем более сложной геометрии металлизационные слои он позволяет наносить, и это повышает их плотность. За счет снижения минимально допустимой толщины и ширины проводящих дорожек также уменьшается сопротивление и вероятность появления разных искажений и дефектов, — поясняет Виктория Мирошкина.
Команда проекта уже подала заявку на патент. Далее студенты ФТФ ТГУ планируют продолжить апробировать материал на российских предприятиях в области микроэлектроники, а также работать над внедрением технологии в производственные процессы.
Добавим, что проект «Разработка технологии получения вольфрам-молибденовых порошковых материалов для корпусов интегральных микросхем» получил финансирование в рамках конкурса «УМНИК – Проектная команда. Электроника», организованного Фондом содействия инновациям (договор №23ГУПКЭС18/91725 от 29.02.2024 г.). Исследовательские работы проводились на поверенном оборудовании Томского регионального центра коллективного пользования ТГУ.