СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2016

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 14 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2016 2000 1200 1400 1600 1800 0 200 400 600 800 1000 1,5 0 5,5 Время, ч Температура, ° С 3 8,5 12,5 21 22 2,5 Спекание дисков производилось в печи Nabertherm VHT 500/22GR при температуре 1785 ° С в среде азота. Тем- пературный режим спекания представ- лен на рисунке 3. Затем у керамических образцов измеряли плотность и тепло- проводность (см. табл. 3). Полученные спечённые образцы отшлифовали до уровня шероховатости R a =0,3 мкм. После этого на шлифован- ных поверхностях были сформирова- ныметаллизационные покрытия (МП). Все ныне существующие техноло- гии формирования металлизации на AlN-керамике позволяют создавать МП, которые можно разделить на низ- котемпературные (T раб ≤ 800 ° С) и высо- котемпературные (T раб ≥ 800 ° С). Из-за специфики применения высо- комощных полупроводниковых при- боров, МП в них подвергаются зна- чительным термическим нагрузкам с большой амплитудой (–60…+170 ° С). Поэтому для надёжной работы полу- проводниковых приборов необходимо обеспечить адгезиюМП к керамике на уровне 40–60 Н/мм 2 . Наиболее востре- бованными МП на AlN-керамике явля- ются высокотемпературные покрытия, которые не ухудшают своих адгези- онных свойств при нагреве до 900 ° С, поскольку наиболее распространён- ным припоем для припайки полупро- водниковых кристаллов к подложке является ПСр 72 с температурой пай- ки 820 ° С. Полное отсутствие стекло- фазы не позволяет использовать для металлизации алюмонитридной кера- мики обычные хорошо отработанные процессы металлизации оксидных керамик пастами на основе тугоплав- ких металлов (Мo, W). Как показыва- ет практика, электрическое сопро- тивление, а равно прочность адгезии МП к керамике, зависят от многих факторов, включая средний размер частиц порошков металла, темпера- туру и состав среды спекания. Метал- лизационные пасты на основе Мo и W часто смешивают с Ti и вжигают при температуре 1850–1880 ° С в атмосфере азота, после чего покрывают никелем (3–5 мкм) и золотом (1–1,5 мкм) [7]. Однако данная технология является достаточно энергозатратной. Традици- онные пасты на основе Mo-Mn имеют низкую температуру вжигания 1360– 1400 ° С в среде формиргаза, что более технологично, поэтому на основе это- го состава была разработана металли- зационная паста с добавками глазури (SiO 2 , CaO, MgO, MnO, борная кислота) и порошков Ti, Zr и AlN. Это позволило обеспечить устойчивые значения адге- зии порядка 40–60 Н/мм 2 при толщи- не основного покрытия 40 мкм. В каче- стве финишного покрытия гальвани- ческим способом наносился никель. Образцы металлизированной кера- мики представлены на рисунке 4. В ЫВОДЫ В результате проведённой работы была создана технология изготовле- ния объёмных изделий (в виде дис- ков) из алюмонитридной керамики методом одноосного прессования, металлизированных высокотемпе- ратурным МП на основе молибдена, с адгезией между МП и керамикой не менее 40 Н/мм 2 . Данные изделия или их модификации возможно использо- вать в качестве теплоотводов для мощ- ных СВЧ-устройств и силовых полу- проводниковых приборов. Л ИТЕРАТУРА 1. Войтович Р.Ф. Тугоплавкие соедине- ния. Термодинамические характери- стики (справочник). Киев. Наукова дум- ка. 1971. 2. Непочатов Ю., Денисова А., Красный И., Хахалкин В., Бандин А. Получение грану- лята для производства керамических изде- лий на основе нитрида алюминия. Совре- менная электроника. 2016. №3. 3. Сидоров В. Корпуса СВЧ-транзисторов на основе полиалмаза и алюмонитрид- ной керамики. Электроника: наука, тех- нология, бизнес. 2007. №4. 4. Самсонов Г.В. Нитриды. Киев. Наукова думка. 1969. 5. Поляков А.А. Технология керамических радио-электроматериалов. М. Радио и связь. 1989. 6. Гуревич А.Г. Физика твёрдого тела. Учеб- ное пособие для вузов. ФТИ им. А.Ф. Иоф- фе РАН. СПб. Невский Диалект. 2004. 7. Батыгин В.Н., Метелкин И.И., Решетни- ков А.М. Вакуумно-плотная керамика и её спаи с металлами. М. Энергия. 1973. Таблица 3. Плотность и теплопроводность спечённых образцов дисков на основе нитрида алюминия № образца Усилие прессования, т Плотность, г/см 3 Теплопроводность материала, Вт/м × К 1 10 3,28 138,5 2 15 3,30 141,8 3 20 3,31 145,0 Рис. 3. Температурный режим спекания прессованных AlN-дисков Рис. 4. Металлизационное покрытие на дисках из AlN-гранулята