рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Современное состояние исследований в области функциональных конденсационных покрытий высокой проводимости

Современное состояние исследований в области функциональных конденсационных покрытий высокой проводимости - Дипломная Работа, раздел Физика, Дипломная Работа Современное Состояние Исследований В Области Функциональных...

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОНДЕНСАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ВЫСОКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ВСТУПЛЕНИЕ Получение и применение функциональных пленок и покрытий в последние 30-40 лет характеризуется стремительным ростом и во многих отраслях промышленности занимает ключевые позиции. Особенно это относится к электронной технике, где тонкие пленки являются элементами различных устройств крупносерийного производства.Особое место занимают функциональные пленки и покрытия из материалов высокой проводимости – токоведущие дорожки интегральных схем, слаботочные узлы коммутации исполнительных элементов электронных и электротехнических устройств, активные и пассивные элементы узлов компьютеров, электрические контакты и пр. Наряду с традиционными материалами (золото, серебро, платина и сплавы на их основе), в последние годы широко внедряются материалы-заменители (медь и её сплавы, алюминиевые сплавы и пр.). Использование материалов-заменителей позволяет решить такую важную народнохозяйственную задачу, как замена драгметаллов; одновременно существенно снижается себестоимость продукции.

Нами обобщен научный и производственный опыт отечественных и зарубежных ученых в области научных исследований и технологических раз-работок различных функциональных пленок и покрытий из материалов высокой проводимости [90, 91, 92]. С точки зрения технологии получения, основное внимание уделено методу термовакуумного напыления [60, 124, 125, 135], который является наиболее перспективным и широко используется в электронной технике. 1. Основные типы токопроводящих покрытий и их свойства Токопроводящие плёнки  наиболее распространённый класс функциональных покрытий в различных устройствах электронной техники.

К ним относятся пассивные плёночные элементы, токопроводящие каналы микросхем, элементы коммутирующих устройств 28, 99, 181, контактные площадки переменных непроволочных резисторов.

Общие требования, предъявляемые к материалам токопроводящих и к контактным площадкам, следующие:  высокие электро- и теплопроводность;  стабильность электрических параметров при воздействии агрессив-ных сред (коррозионная стойкость);  износоустойчивость покрытия (характерно для слаботочных сколь-зящих контактов);  способность к сварке и спайке (особенно для элементов коммутации). Наиболее широкое распространение получили благородные металлы & #61485; золото, серебро, платина и их сплавы.

Комплекс исследований, включающий механические, электрические и коррозионные испытания, показал, что по-крытия из золота и его сплавов обладают более низкой твёрдостью, электропроводностью и коррозионной стойкостью по сравнению с серебряными покрытиями 158. Серебро широко применяется для изго-товления различного вида контактов.

В работе 175 изучено влияние окислов Mg, Al, Mn, Sn, Zr, La, Cd и Mo (окислы образовывались в результате внутреннего окисления соответствующих сплавов на эрозионный износ серебряных контактов.

Установлено, что наибольшие потери были в случае наличия окислов Al и Mo, а наименьшие  наблюдались для чистого серебра и сплавов серебра, содержащих Cd и Zr. Сплавы Ag-CdО успешно применяются для покрытий электрических контактов, работающих при t 40 и относительной влажности 95 %, а также в сухой атмосфере при t & #61603;120С. Кроме серебра и золота для получения контактов используют молибден, платину, палладий и сплавы на их основе, обеспечивающие хорошую коррозионную стойкость и стабильность контактной проводимости 165. В последнее время наблюдается тенденция замены благородных металлов более экономичными металлами и сплавами с сохранением функциональных свойств покрытий 46, 139, 145, 186. По электрическим характеристикам, наиболее близким к серебру металлом является медь. Медь обладает высокими значениями тепло- и электропроводности, дешева.

В связи с этим медь нашла широкое применение в различного вида контактах, работающих при значительных механических усилиях с притирающим действием или при напряжениях, способных пробить поверхностные окисные плёнки. Преимущества меди заключаются в том, что вследствие высокой теплоёмкости, медные контакты меньше подвержены перегреву током, чем серебряные.

Однако, из-за лёгкой окисляемости и малой стойкости к истиранию применение чистой меди ограничено.

Предпочтительнее для создания контактных покрытий применять сплавы на основе меди. Выбор легирующих элементов определяется следую-щими соображениями: улучшением адгезии покрытий к подложкам, повышением свариваемости плёнок с различными элементами схемы, повышением износоустойчивости, обеспечением коррозионной стойкости в различных средах 17, 23, 24, 42, 60, 135. Исследования коррозионной стойкости, проведённые для 25 сплавов меди показали, что в промышленной атмосфере добавки Al, Ni и Sn к меди повышают, а Mn  снижают коррозионную стойкость, в тоже время в морской воде присутствие Ni и Mn повышают атмосферостойкость сплавов на основе меди 171. Сплавы, используемые для изготовления контактных участков резисторов и токопроводящих элементов микросхем, обладающие необходимыми эксплуатационными свойствами предложены в 5, 6. Существует определенная связь между электрофизическими свойства-ми тонкопленочных конденсированных структур и условиями их получения [91]. Основными технологическими параметрами, определяющими электрофизические свойства плёнок, полученных при термическом испарении металлов в вакууме, являются скорость испарения, степень вакуума, температура подложки, толщина плёнки и её состав, а также режимы предварительной и последующей обработки 4, 14, 60, 118, 124, 125, 151]. Температура подложки определяет механизм конденсации плёнки, степень её фазовой и структурной неравномерности. С повышением темпера-туры подложки усиливаются диффузионные процессы, способствующие упорядочению кристаллической решётки и увеличению плотности конденси-руемой плёнки. Удельное сопротивление плёнки зависит от температуры подложки [13, 14]. Величина сопротивления плёнки уменьшается, температурный коэффициент сопротивления сдвигается в сторону положительных значений, стабильность электрических характеристик улучшается. Сравнение зависимостей  и ТКС от температуры подложки для плёнок никеля, алюминия и золота толщиной 0,5мкм [11] показывают более существенную чувствительность этих параметров для плёнок никеля и алюминия в сравнении с пленками золота.

Электрическое сопротивление определяется не только температурой подложки, но также скоростью осаждения, степенью вакуума, а также про-должительностью испарения 120. Плёнки равной толщины, но напыленные в течение более короткого промежутка времени или при меньшем давлении остаточных газов, имеют меньшее удельное сопротивление, чем плёнки, напыленные при более длительном испарении и большем давлении оста-точных газов.

На основании проведённых исследований предложен способ получения слоёв с заданными электрическими характеристиками.

Свойства тонкопленочных конденсированных структур в значительной степени определяются их толщиной.

Очень тонкие плёнки (до 20 нм) об-ладают весьма высоким удельным сопротивлением и отрицательным ТКС. Более толстые плёнки (до нескольких мкм) имеют более низкое сопротивле-ние и положительный ТКС. Начиная с 25-30нм электрическое сопротивление стабилизируется.

Экспериментальные зависимости =f(h) и ТКС=f(h) для плёнок Au, Al и Ni, применяемых в микроэлектронике для изготовления тонкоплёночных конденсаторов, контактных площадок и коммутационных шин [104], показывают, что стабилизация удельного сопротивления плёнок Au наступает при толщинах более 30 нм. Для плёнок Al и Ni стабилизация электрических параметров не наблюдается даже при толщине плёнки более 1 мкм. Состав конденсатов оказывает наибольшее влияние на их электропараметры.

Установлено [31, 121], что удельное сопротивление плёнок, полученных напылением сплавов меди с добавками Mn, Zr, Ti, Si существенно ниже удельного сопротивления исходного сплава. На осно-вании теоретических и экспериментальных исследований авторами работ 34, 119 разработана концентрационно-зёренная модель, объясняющая закономерности формирования состава и свойств многокомпонентных металлических плёнок при полном испарении и конденсации сплавов в вакууме.

Введение легирующих элементов в исходный сплав на основе меди позволяет существенно улучшить свойства плёнок без значительного увеличения их сопротивления. В работе 119 исследованы закономерности формирования структуры и электрических свойств вакуумных плёнок сплавов на основе меди, рекомендованных для изготовления контактов.

Термообработка свеженапыленных конденсатов оказывает определенное влияние на электропараметры, причем весьма незначительное при конденсации на нагретую подложку.

Для каждого металла существует определённая температура, при которой происходят структурные превращения в плёнках. Удельное сопротивление является мерой неупорядоченности решётки 170, 183. В некоторых случаях термообработка может привести к увеличению удельного сопротивления вследствие процессов окисления и спекания.

Это увеличение сопротивления плёнки много больше того, которое можно было ожидать, исходя только из уменьшения толщины проводящего участка, обусловленного окислением.Это связано с тем, что окисление происходит по границам зерна. В случае плёнок сплавов возможно также избирательное окисление одного из компонентов (данные Е.Дина, 1964г.). Однако, когда окисление этого компонента завершается, более важное значение приобретает отжиг дефектов, в результате чего сопротивление со временем начинает умень-шаться.

Даже самый поверхностный анализ показывает, что наиболее универсальным методом получения функциональных конденсированных пленок высокой проводимости является испарение и конденсация металлов в вакууме [8, 22, 25, 42, 51, 60, 135]. При этом, как отмечено нами в [91], отличительной особенностью испарения сплавов в вакууме является невозможность применения к ним метода суперпозиции, т.е. испарение каждого компонента нельзя рассматривать изолированно, независимо от наличия других компонентов 125. В зависимости от функционального назначения плёнок применяются различные способы испарения сплавов в вакууме 8, 51, 125:  испарение конечной навески сплава из одного источника;  испарение сплава или одного компонента с непрерывной догрузкой тигля сплавом или другим компонентом (стационарное испарение);  взрывное испарение небольших дискретных порций сплава, непре-рывно подаваемого в испаритель.

Специфика теоретических расчетов и экспериментального исследования закономерностей испарения и конденсации сплавов в вакууме [80, 110, 111, 130] определяет необходимость детальной систематизации научных работ в указанном направлении.

Некоторые физико-химические аспекты технологии получения многокомпонентных конденсированных систем обобщены и проанализированы нами в работе [190] и в следующем пункте настоящего раздела. 2. Особенности получения многокомпонентных систем в вакууме Технологические процессы, основанные на испарении и конденсации металлов в вакууме [27, 120, 125, 142], получили широкое распространение в различных отраслях промышленности как альтернатива традиционным гальваническим методам нанесения покрытий.

Преимущества вакуумной технологии заключаются, прежде всего, в экологической чистоте процесса, высокой экономической эффективности, высокой производительности про-цесса.

Системный анализ этой технологии, а также конкретные примеры её практической реализации содержатся в монографиях [60, 120, 125, 135], а также в научных статьях сотрудников ОНАПТ (ранее ОТИПП им.М.В. Ломоносова), опубликованных в период 60-90-х годов прошлого столетия. Применительно к задачам настоящей работы наибольший интерес представляют многокомпонентные вакуумные пленки и покрытия [60], кото-рые во многих случаях превосходят по своим физико-химическим, электро-физическим, защитным и эксплуатационным характеристикам аналогичные системы из чистых металлов [120, 125]. Основной трудностью, возникающей при промышленном внедрении технологии получения многокомпонентных функциональных покрытий, яв-ляется правильный выбор способа испарения сплавов и формирования покрытий [1, 60, 90, 91, 125, 127, 135, 190]. Выбор конкретного метода определяется задачами исследований, требованиями, предъявляемыми к эксплуатационным характеристикам покрытий и их физико-химическими свойствами [72, 83] и рядом других факторов.

Ретроспективный обзор научной и научно-технической литературы в области теоретического анализа закономерностей формирования много-компонентных конденсированных систем [90] показывает, что основным методом является прямое испарение готовых сплавов в вакууме. Этот способ наиболее прост с точки зрения конструктивного решения, широко используется в практике научных исследований и в производстве [90, 91, 190]. Впервые он был рассмотрен в работах [1, 127]. Отдельные аспекты обзоров вошли в монографию [125]. В дальнейшем анализ работ в этом направлении поэтапно систематизировался [54, 60, 62, 135]. Известно, что скорость испарения чистого вещества в вакууме определяется температурой его испарения [27, 113, 120, 142] и существенно меняется при наличии примесей.

В первом приближении при анализе закономерностей испарения сплавов в вакууме справедлив закон Рауля [113], аналитическая запись которого для бинарного сплава может быть представлена в следующем виде:.

– Конец работы –

Используемые теги: Современное, состояние, исследований, области, функциональных, конденсационных, покрытий, высокой, проводимости0.122

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Современное состояние исследований в области функциональных конденсационных покрытий высокой проводимости

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ НА ТЕМУ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МИРОВОГО РЫНКА НЕФТИ И ПРОГНОЗЫ РАЗВИТИЯ. 2. Анализ современного состояния нефти в россии
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ... ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ... ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ...

Современное состояние и перспективы современного межкорейского диалога
Цель работы - рассмотреть современное состояние и перспективы современного межкорейского диалога. Задачи работы - рассмотреть договоры между этими… Все это делает чрезвычайно актуальным изучение процессов, происходящих в… Вместе с тем, в Сеуле президент В.В. Путин неоднократно повторял, что главную роль в урегулировании на полуострове…

Структура закона Саратовской области "О местном самоуправлении в Саратовской области". Полномочия органов местного самоуправления в области жилищного хозяйства, коммунально-бытового и торгового обслуживания населения
Заключение.Введение Конституция Российской Федерации впервые закрепила самостоятельность местного самоуправления в качестве основополагающего… Без слаженно функционирующей системы местного самоуправления весьма трудно… В подавляющем большинстве демократических государств именно местные органы управления непосредственно решают…

Международные маркетинговые исследования. Услуги современных агентств международных маркетинговых исследований
Международный маркетинг представляет собой определенный образ мышления, подход к принятию производственных решений с позиции наи¬более полного… Для того чтобы оценить с высокой точностью последствия своей деятельности,… Информация, получаемая в ходе проведения маркетинговых исследований, дает возможность принятия адекватных и…

Структура закона Саратовской области "О местном самоуправлении в Саратовской области". Полномочия органов местного самоуправления в области жилищного хозяйства, коммунально-бытового и торгового обслуживания населения
Заключение.Введение Конституция Российской Федерации впервые закрепила самостоятельность местного самоуправления в качестве основополагающего… Без слаженно функционирующей системы местного самоуправления весьма трудно… В подавляющем большинстве демократических государств именно местные органы управления непосредственно решают…

Структура закона Саратовской области «О местном самоуправлении в Саратовской области». Полномочия органов местного самоуправления в области жилищного хозяйства, коммунально-бытового и торгового обслуживания населения
Введение Конституция Российской Федерации впервые закрепила самостоятельность местного самоуправления в качестве основополагающего принципа… В подавляющем большинстве демократических государств именно местные органы… Данная проблема рассматривается в аспекте построения в России федеративного государства с учетом самостоятельности…

Современное состояние и пути повышения эффективности использования земельных ресурсов на примере ЗАО «Агро-Русь» с. Рыбушка Саратовский район Саратовской области
Сельское хозяйство является значительной сферой материального производства, в нём занято около 19 общего числа занятых в народном хозяйстве. Земля является главным средством производства в сельском хозяйстве, поскольку… Земля выступает одним из источников создания материальных благ общества, общенациональным достоянием.Наша страна…

Структура закона Саратовской области "О местном самоуправлении в Саратовской области". Полномочия органов местного самоуправления в области жилищного хозяйства, коммунально-бытового и торгового обслуживания населения
Заключение.Введение Конституция Российской Федерации впервые закрепила самостоятельность местного самоуправления в качестве основополагающего… Без слаженно функционирующей системы местного самоуправления весьма трудно… В подавляющем большинстве демократических государств именно местные органы управления непосредственно решают…

Современное состояние системы профессионального образования Тульской области
Профессиональные учебные заведения становятся основным каналом подготовки молодого пополнения квалифицированной рабочей силы, воспроизводства… Решение проблем жизнеобеспечения заставляет руководителей учебных заведений… Это оказание платных образовательных и транспортных услуг, сдача в аренду помещений, доход от собственной столовой и…

Современное состояние и перспективы развития общественного питания
Оксфордский Университет Приступая к данной курсовой работе я решил что остановлюсь на изучении одной узкой темы, которая соответствует общей теме.… Иначе говоря: анализ физико-химических законов во время приготовления еды и… Так как главным предметом молекулярной кухни является глобокий и вдумчивый подход к физическим и химическим процессам,…

0.054
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам
  • Современное состояние и тенденция развития автомобильного транспорта В сочетании со значительным ростом разнообразных потребностей это привело к существенному увеличению перевозок всеми видами транспорта.Бурный рост… Возникли новые виды транспорта, не существовавшие в XIX в.: автомобильный,… Одной из главных современных тенденций развития АТ является интеграция транспортных и ресурсораспределительных…
  • МЕЖДУНАРОДНЫЕ ПЕНИТЕНЦИАРНЫЕ НОРМЫ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В настоящее время в связи с происходящими геополитическими изменениями на первое место выходит проблема глобализации, которая существенно влияет на… История свидетельствует, что на протяжении длительного времени во всем мире… Попытки представителей власти внести атрибуты организованности и единообразия в систему исполнения наказаний на…
  • Современное состояние и охрана атмосферы Этот газ не пропускает солнечное тепло обратно в космос. Содержание парниковых газов-СО2, метана и др неуклонно увеличивается. Правда, действует и… В усвоении атмосферной двуокиси углерода они играют не меньшую роль, чем… Российский климатолог Н. И. Будыко еще в 1962 г. выдвинул гипотезу, что сжигание человечеством огромного количества…
  • Современное состояние денежной теории Важнейшими вопросами, которые ставятся при этом, являются следующие: • как изменение денежной массы влияет на макроэкономические процессы в… Среди наиболее известных теорий следует выделить кейнсианство и монетаризм. Кейнсианская теория, основоположником которой являлся Джон Мейнард Кейнс, господствовала в период до и сразу после…
  • СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ Электронная микроскопия... Физики предложили использовать вместо пучка света пучок электронов Электроны... Трансмиссионный электронный микроскоп...