Создание новых материалов для производства металлокерамических корпусов для интегральных микросхем

Модернизация базового технологического процесса для производства безвыводных микрокорпусов, корпусов для микросборок, многослойных многовыводных корпусов с уменьшенным шагом выводов, увеличение степени интеграции и миниатюризации отечественных металлокерамических корпусов для решения задач по импортозамещению зарубежных типов современных металлокерамических корпусов для интегральных схем и исследование транспортных явлений (электропроводность, вязкость, самодиффузия) в жидкофазных многокомпонентных системах. Одним из инновационных направлений Марийского государственного университета является разработка диэлектрических материалов совместно с крупнейшими предприятиями радиоэлектронной промышленности РФ, в частности с АО «Завод полупроводниковых приборов» (г. Йошкар-Ола) - ведущим предприятием РФ по выпуску металлокерамических корпусов специального назначения. В наст. время возникла необходимость создания совместной научной лаборатории ФГБОУ ВО "Марийский государственный университет" и АО "ЗПП" по созданию новых материалов для производства металлокерамических корпусов для интегральных микросхем. АО «Завод полупроводниковых приборов» поставляет металлокерамические корпуса для всех микроэлектронных предприятий РФ. Текущая программа резкого ускорения развития микроэлектроники РФ требует решения следующих общих задач: 1) выход на новые стандарты, 2) сокращение технологического отставания системного типа, 3) улучшение радиочастотных характеристик металлокерамических корпусов, 4) новые типы корпусов с новыми технологиями интеграции, 5) Создание экспериментальной базы данных температурных и концентрационных зависимостей в области транспортных явлений (электропроводность, вязкость, диффузия, самодиффузия) в многокомпонентных жидкофазных системах, необходимых в дальнейших прикладных исследований в процессе создания новых материалов и технологий для металлокерамических корпусов в целях миниатюризации активных и пассивных элементов. 6) Построение теоретической модели процессов комплесообразования и их влияния на физико-химические свойства (поверхностное натяжение, вязкость, электропроводность, самодиффузия, адгезионные свойства) многокомпонентных жидкофазных систем. Дальнейшее развитие производства безвыводных корпусов для микросборок, а также многослойных многовыводных металлокерамических корпусов для интегральных схем с уменьшенным шагов выводов, корпусов для монтажа кристалла методом flip-chip требуют создания собственной базы материалов, основанной на продукции отечественных производителей и, соответственно, разработку требований, проверку качества и методику внедрения этих материалов производство, невозможно без проведения лабораторных исследований практически по всем этапам технологического процесса. В частности, предварительные исследования усадочных характеристик альфа-глинозема показали возможность модернизации технологического процесса приготовления керамического материала, путем совмещения процесса измельчения материала в органическом растворителе с изготовлением шликера для литья керамической ленты в единый технологический процесс. Одним из важнейших положительных эффектов при этом можно отметить стабилизацию коэффициента усадки керамической ленты. Внедрению модернизированного способа изготовления керамической ленты препятствуют отсутствие исследований по анизотропии коэффициента усадки керамической ленты. В настоящее время, без полноценных исследований в этой области невозможно достичь уровня отечественного проектирования сложных типов корпусов ниже 75/75 (ширина проводника/расстояние между проводниками). За рубежом этот показатель равен 35/35. Аналогичная ситуация наблюдается на следующих этапах изготовления металлокерамических корпусов: изготовление и нанесение металлизационной пасты, сделанной на основе вольфрамовых порошков; склеивание многослойных корпусов клеем, играющим роль пасты сослоения; нанесения проводящего покрытия как электрохимическим, так и химическим способом; нанесение герметизирующих компаундов и пр. Поэтому общая проблема, стоящая перед создаваемой научной лабораторией, является частью внутренней инновационной программой развития АО ЗПП, рассчитанной до 2025 г., в рамках которой в должны быть отработаны научно-технологические вопросы по производству изделий, отражающих последние тенденции развития микроэлектроники в мировой практике. Помимо практической значимости необходимо отметить социально-экономическую значимость реализации данного проекта. В качестве первого аспекта можно отметить возможность омоложения научно-педагогического состава. На сегодняшний день возраст преподавателей, например, кафедры физики МарГУ составляет 60+ лет. Поэтому привлечение студентов и аспирантов к данной работе позволит сформировать научный кадровый резерв, состоящий из молодых исследователей, которые могут продолжить свои исследования в рамках аспирантской программы "Физическая химия". Для студентов-магистрантов учебный процесс организован таким образом, что позволяет им работать полный рабочий день (занятия начинаются в 17:30). Аудиторные занятия, согласно учебному плану, даже на первом курсе магистратуры занимают не более 50% от всего графика. Остальное время отведено на производственную практику. В частности, в магистратуре обучаются штатные сотрудники ОА "ЗПП", которые в рамках курсовых и дипломных проектов выполняют научно-исследовательскую работы под руководством сотрудников кафедры и инженеров завода по тематике технологического процесса производства металлокерамических корпусов. Кроме того, данный проект направлен на реализацию Указа Президента РФ "О стратегии научно-технологического развития РФ" от 12.03.2021 №143, заложить основу для создания научного и образовательного цента в Республике Марий Эл, Это позволит улучшить демографическую ситуацию в республике и привлечь в исследованиям талантливую и трудоспособную молодежь к научным исследованиям, которая в настоящее время предпочитает уезжать в крупные города.