Функциональные композиционные материалы для применения в электронике

В России в настоящее время в электронной промышленности существуют разрывы технологических цепочек по материалам, оборудованию и электронным компонентам. Необходима разработка отечественных технологий производства функциональных композитных материалов для применения в различных областях электронной промышленности. Материалы являются функциональной основой технологии, обеспечивая необходимые характеристики конечного изделия. В ходе реализации проекта будут разработаны методики синтеза и получены образцы функциональных материалов для применения в таких областях электронной промышленности как суперконденсаторы, резистивные пасты для изделий электронной компонентной базы и металлизационные пасты для металлокерамических корпусов фотоэлектронных приборов. Основу функциональных материалов для суперконденсаторов составляют углеродные активированные материалы и композитные материалы на их основе. Проведенный анализ литературы позволил сформулировать ряд требований к углеродным и композитным материалам, используемым в качестве активного компонента электродов и самим электродам суперконденсаторов. Ключевыми параметрами являются пористость и плотность электродов. Плотность линейно влияет на объемную емкость, а пористость определяет скорость диффузии и доступность поверхности для ионов электролита внутри электрода, определяя массовую емкость и скорость заряжения/разряжения. Таким образом, для обеспечения высоких объемных характеристик суперконденсатора необходим баланс между пористостью и плотностью электрода для обеспечения высокой объемной емкости при высокой активной поверхности и эффективности. На текущем уровне знаний проектирование таких электродов определяется экспериментальным подбором условий в зависимости от особенностей конкретного материала. Для материалов с высокими объемными характеристиками, ключевым является величина удельной доступной для электролита поверхности, наличие псевдоемкости, что обеспечивает высокую массовую емкость и распределение пор и частиц по размерам и пор и частиц по размерам для формирования плотного эффективного и электрода. Функциональной основой материалов для резистивных паст являются оксидные материалы. В ходе патентного исследования была проанализирована научно-техническая и патентная литература, относящая к составам резистивной фазы и стеклянной фритты. Большинство патентов описывают разнообразные технические решения, относящиеся к оксидным соединениям благородных металлов, рутения, серебра, палладия и платины. Технические решения, касающиеся составов паст на бездрагметальной основе, описывают составы на основе оксидов олова, меди, никеля, смеси силицидов тантала, молибдена и магния в качестве проводящего компонента, на основе боридов, нитритов, карбидов, перовскитов. Стеклянная фритта представляет собой сложную многокомпонентную систему, в которую входит от 2 до 8 компонентов, наиболее распространенными составами являются композиции на основе оксида кремния и бора и оксидов щелочноземельных металлов (CaO, SrO, BaO). Составы, не содержащие оксиды щелочноземельных металлов, как правило, содержат оксиды Pb или Zn. На основании патентных исследований было предложено два подхода к разработке резистивных паст, не содержащих благородные металлы – 1) материалы на основе оксидов, силицидов, боридов, карбидов, нитридов переходных металлов, 2) использование редкоземельных кобальтатов LaCO3 со структурой перовскита различного состава.