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用于微电路的粉末:托国立物理技术系的年轻科研人员提出新型制备技术

托木斯克国立大学物理技术系的学生们研发出一种全新的钨-钼粉末制备技术,应用于集成微电路封装的制造。该方法可制备出粒径小于1微米的高分散性粉末。目前俄罗斯尚未生产此类材料。该粉末可用于解决高密度拓扑图形制备难题,服务于多功能小型电子设备的开发。项目由“UMNIK – 项目团队:电子学”计划资助,该计划由创新促进基金组织实施。

当前,俄罗斯工业界面临着自主生产不逊于国外产品质量和功能的电子组件(尤其是集成电路和微型组件)的任务。为了在金属陶瓷微电路外壳上形成导电金属层,通常使用基于钨和钼粉末的金属化浆料。而这些粉末材料的质量(纯度与颗粒分布)直接影响产品的导电性、防潮性和附着力。

托国立物理技术系的学生——维多利亚·米罗什基娜(项目负责人,托国立物理技术系冶金纳米技术实验室成员)、伊琳娜·辛基娜和彼得·格里博夫——提出了一种新工艺:通过对铵钨酸盐和铵钼酸盐粉末混合物进行氢化还原。项目团队成功优化了还原条件,制得粒径和分布均可控的高纯钨和钼粉末。

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由托国立物理技术系学生研发的高分散钨-钼粉末

“目前在某些特殊微型元件上,需要使用此类粉末来形成复杂的拓扑结构(即导电电路图形),比如用于集成电路封装、基底等,现阶段各工厂多使用工业钨和钼粉末,部分为国产,部分为进口,但我们学生研发的技术可以将粉末粒径控制在300纳米以内,属于亚微米级粉末,而这类特殊材料目前市场上几乎没有,但面向批量生产的企业对此类粉末有着迫切需求。” 维多利亚的科研导师、托国立物理技术系冶金纳米技术实验室负责人伊利亚·茹科夫指出。

维多利亚·米罗什基娜强调,目前在俄罗斯市场上无法购买这类高分散粉末。通常只能从中国等国家进口,但供应商往往无法确保粉末粒径的一致性,而托国立的学生团队成功解决了这一问题。

托国立实验室制备的粉末已在真实生产环境中进行了验证。实验表明,与工厂常规使用的浆料相比,基于该粉末的金属化浆料可在集成电路封装体上沉积出厚度更薄的金属层——薄至原先的一半。

“粉末越细,就越能绘制出结构更复杂的金属层,从而提高布线密度。降低导电图形允许的最小厚度和宽度,还能显著减少电阻以及各类畸变和缺陷的发生概率。”
——维多利亚·米罗什基娜解释道。

该团队已就此技术提交了专利申请。下一步,托国立物理技术系的学生们计划在国内微电子企业中继续验证材料性能,并推动该技术在工业生产中的实际应用。

值得一提的是,该项目《用于集成电路封装的钨-钼粉末材料制备技术开发》获得了“UMNIK – 项目团队:电子学”计划的资助(创新促进基金,合同编号23ГУПКЭС18/91725,签订日期2024年2月29日)。研究工作使用了托国立托木斯克区域共享仪器中心的专业设备。

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项目参与者——伊琳娜·辛基娜与维多利亚·米罗什基娜,托国立物理技术系