Вход

Применение сплавов на основе драгметаллов в микроэлектронике.

Курсовая работа*
Код 149093
Дата создания 2007
Страниц 27
Источников 10
Мы сможем обработать ваш заказ 16 октября в 7:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 090руб.
КУПИТЬ

Содержание

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Физико-химические основы выбора металлов для применения в микроэлектронике.
Металлы подгруппы меди. Серебро, золото, медь.
Платиновые металлы.
Рутений, родий, палладий, осмий, иридий и платина.
Сплавы серебра.
Плавка серебрянных сплавов.
Сплавы золота.
Сплавы на основе платины.
Применение сплавов драгоценных металлов.
Свойства сплавов, влияющие на повышенный износ.
Типовая маркировка сплавов драгоценных металлов для микроэлектроники.
Заключение
Литература

Фрагмент работы для ознакомления

Такой выбор обеспечивает прохождение тока без заметного падения напряжения. Это связано с тем, что изменение температуры в диапазоне 213-1073 К при изготовлении и эксплуатации изделий вызывает изменение термического коэффициента линейного расширения в широких пределах.
Для пассивных контактов, образующихся между нижними слоями пленочной токопроводящей системы и слоем диэлектрика, толщина которого достаточна велика, которые должны обеспечивать исчезающе малое действие электрического поля на полупроводник, необходимо, чтобы электрический ток через контакты не проходил. В процессе эксплуатации пассивные контакты должны обеспечивать стабильное электрическое сопротивление, приближающееся по величине к сопротивлению диэлектрика и иметь высокие характеристики надежности.
Для тонкопленочных элементов подходят кроме легкоплавких алюминиевых, алюминий-магниевых сплавов также сплавы благородных металлов, их твердые растворы и химические соединения с полупроводниками.
Для межсоединений применяют высокопроводящие металлы – золото, серебро, реже палладий.
Для резисторов применяют сплавы системы палладий-вольфрам и сплавы с химически активными и способными к окислению при высоких температурах добавками.
Для конденсаторов и затворов структур металл-диэлектрик-полупроводник используют высокопроводящие и не взаимодействующие с диэлектриками материалы на основе золота, серебра, падлладия.
Сплавы на основе благородных металлов применяют при создании активных высокочастотных элементов интегральных схем, таких как диоды Шоттки и транзисторы.
Сплавы золота с серебром и медью используют не только в ювелирной, но и в электронной промышленности. Для изготовления прецизионных проволочных сопротивлений (резисторов, реохордов, потенциометров) используют специальные золотые сплавы, обеспечивающие надежную передачу сигналов, обладающие низким контактным сопротивлением.
Сплавы серебра с медью применяют для применения для изготовления слаботочных контактов. Сплавы серебра с металлами платиновой группы, отличаются значительной коррозионной стойкостью.
Со своим ближайшим аналогом - золотом серебро образует непрерывные твердые растворы; аналогичный тип взаимодействия наблюдается в системе серебро - палладий. При понижении температуры из непрерывных твердых растворов выделяются Pd3Ag2 и PdAg. В системе серебро - медь при 779 °С и 40 % (ат.) Сu образуется эвтектика; перитектический характер взаимодействия компонентов в системе серебро - платина. С рядом элементов V, VI, VII и VIII А подгрупп периодической системы - ванадием, танталом, вольфрамом, железом и иридием серебро не взаимодействует. Особенности взаимодействия серебра с такими тугоплавкими металлами, как гафний, ниобий, молибден, рений, не установлены. Большое число металлических соединений серебро образует с элементами IIА подгруппы — бериллием, магнием, кальцием, стронцием и барием, а также с металлами III и IVA подгрупп—скандием, иттрием, лантаном, титаном и цирконием.
Особое место занимают малолегированные (до 1%) внутриокисленные сплавы серебра с химически активными металлами – магнием, алюминием, кадмием, литием, бериллием и др. Эти сплавы отличаются близкой к серебру электропроводностью, повышенной эрозионной стойкостью и большей (в 1,5-2 раза) механической прочностью по сравнению с серебром. Наиболее широко распространены сплавы с окисью кадмия.
Изготавливают эти сплавы серебра литыми с последующим окислением на воздухе (или в кислороде) и спеканим серебрянного порошка с окисью легирующего металла. Применяют их в качестве разрывных и скользящих электрических контактов в слаботочных и средненагруженных электрических цепях (коммутирующих устройствах, радиоаппаратуре, телефонных аппаратах и т.д.).
Некоторые сплавы серебра (марок ПСр) хорошо смачивают металлические поверхности, образуя легкоплавкие эвтектики и плотные паяные швы после затвердения. Их используют в качестве высокопрочных и вакуум-плотных припоев. Содержание серебра в этих сплавах 15-72 %, их температура плавления 235 – 780 °С.
Свойства сплавов, влияющие на повышенный износ.
Существенным недостатком серебра и сплавов на его основе является образование оксидных и сернистых пленок, которые сказываются на слаботочных контактах в отсутствии дуги. Серебро в присутсвии кислорода и влаги взаимодействует с сероводородом, поэтому контакты на основе серебра разрушаются и их нельзя применять рядом с эбонитом и резиной.
Сплавы серебра с золотом имеют низкую прочность, что ограничивает их применение. В качестве упрочнителя в сплавы на основе золота и серебра добавляют медь. Сплавы серебра с содержанием золота менее 50% также склонны к образованию сернистых соединий.
Сплавы серебро-палладий аналогичны по свойствам сплавам серебро-золото, т.е. только при содержании палладия более 50% сплавы не образуют разрушительные сернистые пленки.
В системе серебро-платина в связи с ограниченной областью твердых растворов для контактов применяют только сплавы, лежащие в области богатой серебром (α-твердые растворы). Сплавы с содержанием платины 10 – 45% подвержены быстрому старению.
Недостатком серебряно-кадмиевых сплавов с позиции изготовления контактов является значительная их способность к свариванию и сплавлению при больших токах из-за низкой температуры плавления сплавов.
Сплавы серебро-медь при содержании меди более 50% склонны к коррозии из-за окисления. Хотя в этих сплавах повышается твердость и электрическое сопротивление, их не рекомендуют применять для изготовления контактов, работающих с образованием дуги и при малом контактном давлении.
Недостатком сплавов на основе золота является только его высокая стоимость как валютного материала.
Палладий также подвержен эрозии при дуге размыкания, хотя коэффициент эрозии палладия ниже, чем у платины и серебра. Некоторые недостатки палладия по сравнению с платиной (растворяет водород, науглероживается) снижают ценность палладия как контактного материала.
Из приведенных выше сведений о физико-химических свойствах сплавов на основе драгоценных металлов, очевидно следующее. Несмотря на высокую, по сравнению с металлами других групп, коррозионную устойчивость эти сплавы также подвержены коррозии, что может приводить к нарушению работы структур изделий микроэлектроники. В настоящее время разработан перечень веществ, вызывающих коррозию, нейтральных и не вызывающих коррозию благородных металлов.
Механизм возникновения коррозии в благородных металлах и их сплавах, предназначенных для микроэлектроники следующий. Сплавы, содержащие серебро склонны к эрозии и коррозии. При возникновении дуги между серебряными контактами происходит окисление, вследстве чего наблюдается эроззия, т.е. уменьшается объём металла. Коррозии серебра и его сплавов способствует наличие в атмосфере сернистых соединений.
Сплавы золота обладают высокими антикоррозионными свойствами. Но золото подвержено эрозии при эксплуатации его или сплавов на его основе в дуговом режиме.
Коррозии при низких температурах за счет окисления подвержены осмий и рутений. Ирридий не окисляется на воздухе, но коррозия его происходит при нагревании. Механизм коррозии благородных металлов из-за размеров объектов для микроэлектроники рассматривают не так как коррозию крупногабаритных металлических изделий.
Защита от коррозии металлов и сплавов состоит в уменьшении агрессивности сред и в повышении коррозионной стойкости путем регулирования составов сплавов.
Как проявляется коррозия благородных металлах. Серебро быстро тускнеет в атмосфере, загрязненной сероводородом, а платина полимеризует органические соединения. Золото свободно от этих недостатков, и контакты из его сплавов обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы. Золото обладает уникальным комплексом свойств, которого не имеет ни один другой металл. Оно обладает самой высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред. Широкое использование золота и его сплавов для контактов слаботочной аппаратуры обусловлено его высокими электрическими и коррозионными свойствами. Серебро, платина и их сплавы при использовании в качестве контактов, коммутирующих микротоки при микронапряжениях, дают гораздо худшие результаты. Серебро быстро тускнеет в атмосфере, загрязненной сероводородом, а платина полимеризует органические соединения. Золото свободно от этих недостатков, и контакты из его сплавов обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы.
Чтобы избежать коррозии и экономить золото помимо технологических усовершенствований в электронике, для ряда деталей и узлов вместо золота стали использовать палладий, покрытия оловом, сплавами олова со свинцом и сплавом 65% Sn + 35% Ni с золотым подслоем. Сплав олова с никелем обладает высокой износостойкостью, коррозионной стойкостью, приемлемой величиной контактного сопротивления и электропроводностью.
Типовая маркировка сплавов драгоценных металлов для микроэлектроники.
Для сплавов благородных металлов, применяемых в микроэлектронике, разработана система маркировки, раскрывающая состав сплава и позволяющая оценить свойства. Эти данные описаны в соответствующих стандартах. Так сплав с маркировкой СрЗл-10 означает, что сплав относится к системе серебро-золото, содержит 10% золота и 90 % серебра. В соответствии с ГОСТ 6835 сплав имеет температуру кипения 971 °С, температура кипения его 2200°С, плотность 10,9 г/см3, удельное сопротивление 29,4 Ом*м. Сплав СрЗл-30 содержит 70% серебра,30% золота, его плотность равна 12,1 г/см3, температура плавления 985, температура кипения 2200 °С. Сплавы золотоплатиновой группы маркируют ЗлПл, далее указывается содержание второго компонента.
Сплавы тройных систем маркируют по трем основным составляющим. Так сплав с маркировкой ЗлСрМ 500-100 содержит 50% золота, 10% серебра, остальное - медь. Кроме основных составляющих в сплаве содержатся примеси. К примесям относят свинец, железо, сурьму, висмут, их содержание нормируют, в сплавах для микроэлектроники содержание примесей не должно превышать 0,015%.
Заключение
В процессе создания и эксплуатации микроэлектронных приборов было установлено, что использование благородных (драгоценных) металлов в качестве контактов в микросхемах позволяет значительно увеличить срок службы этих приборов. Это объясняется высокой коррозионной стойкостью благородных металлов и их сплавов. Анализ свойств чистых металлоы и сплавов на их основе показал, что для каждого типа контактов, используемых в микроэлектронных схемах, можно и следует подбирать соответствующие металлы. Поскольку развитие материаловедения, в частности, микрометаллургии для микроэлектроники показало, что на основе благородных металлов можно получить сплавы с весьма широким диапазоном электрофизических, механических, термических, электрохимических и структурных свойств.
Литература
Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы для электронной техники. М.: Высшая школа. 1986.; Лань 2001 г.
Материалы в приборостроении и автоматике. Справочник. М.: Машиностроение. 1982 г.
Краткая химическая энциклопедия. М. 1963 г.
Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия. 1969
Малышев В.М. Серебро. М.: Металлургия. 1976 г
Нестеров В.А. Серебро, сплавы, биметаллы на его основе. М.: Металлургия. 1979 г.
Малышев В.И. Золото. М.: Металлургия. 1979 г.
Васильев Е.В. Платина, ее сплавы и композиционные материалы. М. Металлургия. 1980 г.
Андрюшенко И.А. Благородные металлы. М.: Металлургия. 1984
Металловедение платиновых металлов. М.: Металлургия. 1975
Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы для электронной техники. М.: Высшая школа. 1986.; Лань 2001 г.
Материалы в приборостроении и автоматике. Справочник. М.: Машиностроение. 1982 г., с.280.
Краткая химическая энциклопедия. М. 1963 г., с. 79
Краткая химическая энциклопедия. М. 1963 г., с. 208.
Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия. 1969
Нестеров В.А. Серебро, сплавы, биметаллы на его основе.
М.: Металлургия. 1979 г.
Васильев Е.В. Платина, ее сплавы и композиционные материалы. М. Металлургия. 1980 г.
Андрюшенко И.А. Благородные металлы. М.: Металлургия. 1984
Малышев В.И. Золото. М.: Металлургия. 1979 г.
Металловедение платиновых металлов. М.: Металлургия. 1975
27

Список литературы

Литература
1.Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы для электронной техники. М.: Высшая школа. 1986.; Лань 2001 г.
2.Материалы в приборостроении и автоматике. Справочник. М.: Машиностроение. 1982 г.
3.Краткая химическая энциклопедия. М. 1963 г.
4.Некрасов Б.В. Основы общей химии. М.: Химия. 1969
5.Малышев В.М. Серебро. М.: Металлургия. 1976 г
6.Нестеров В.А. Серебро, сплавы, биметаллы на его основе. М.: Металлургия. 1979 г.
7.Малышев В.И. Золото. М.: Металлургия. 1979 г.
8.Васильев Е.В. Платина, ее сплавы и композиционные материалы. М. Металлургия. 1980 г.
9.Андрюшенко И.А. Благородные металлы. М.: Металлургия. 1984
10.Металловедение платиновых металлов. М.: Металлургия. 1975
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала, который не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, но может использоваться в качестве источника для подготовки работы указанной тематики.
© Рефератбанк, 2002 - 2018