В молодежной лаборатории «Низкотемпературные керамические технологии (LTCC) в микроэлектронике» НИЯУ МИФИ был создан комплекс для точной обработки материалов, используемых в микроэлектронике, с применением ультрафиолетового лазера.
«Отечественный рынок имеет ограниченный размер, однако ассортимент продукции остается весьма широким. В связи с этим, необходимо оборудование для производства мелкосерийных изделий с широкой номенклатурой. При этом, мелкосерийность рассматривается в контексте масштабов мирового рынка, в который мы были тесно интегрированы еще пять лет назад. Возникает вопрос о стоимости создания такого производства. Она охватывает себестоимость оборудования, материалов и использование невозобновляемых ресурсов. Какой же является ключевым невозобновляемым ресурсом? Время. Именно дефицит времени и стал причиной разработки оборудования,— объяснил кандидат технических наук, научный руководитель Лаборатории и доцент кафедры микро- и наноэлектроники (№27) института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ Николай Николаевич Самотаев.
Несколько лет назад сотрудники Лаборатории начали работу над созданием установки. Проект был направлен на устранение недостатков существующего промышленного оборудования, используемого для изготовления керамических электронных компонент (ЭКБ), включая высокую стоимость, сложность технического обслуживания и ограниченную доступность необходимых материалов. В результате была разработана программно-аппаратная система для адаптивной лазерной микрофрезеровки, осуществляемой в четырёх координатах.
«Какие факторы определяют процесс разработки? Прежде всего, это сокращение времени от создания прототипа до выпуска готового изделия. Далее следует стоимость комплекса оборудования. Не менее важным является материаловедение. Обеспечение заданных электрофизических параметров изделия имеет решающее значение. Эти параметры не должны изменяться в ходе производства, поэтому используются спеченная монолитная керамика или монокристаллические материалы. Почему был выбран лазер? Во-первых, Московский инженерно-физический институт обладает богатыми традициями в этой сфере, включая Нобелевскую премию профессора Н.Г. Басова за изобретение лазера. Во-вторых, суть обработки материала заключается в концентрации энергии, а лазер представляет собой инструмент для достижения максимальной концентрации энергии в определенной точке. В качестве длины волны используется ультрафиолетовое излучение – этот участок спектра эффективно поглощается большинством природных и искусственных материалов. Ученый и преподаватель подчеркнул, что материаловедение в настоящее время является базовой темой для отечественной микроэлектронной отрасли – обратите внимание на количество объявленных конкурсов РНФ, направленных на развитие области “Новые материалы и химия.
Разработчики утверждают, что новая установка дает возможность небольшим научным коллективам получать результаты, сопоставимые с теми, что достигаются на промышленных линиях массового производства. Комплекс воспроизводит технологические операции, используемые в крупных производствах, и обеспечивает объемную обработку как распространенных, так и инновационных материалов, которые в настоящее время недоступны для традиционных методов. Электронная компонентная база, создаваемая в Лаборатории из керамических и монокристаллических материалов, включает в себя, главным образом, сенсоры, предназначенные для работы в экстремальных условиях, например, для контроля качества сгорания топлива в газовых турбинах и дизельных двигателях.
«Обстоятельство того, что к вышеописанной экспериментальной конструкции применяют термин «создается» и как это сочетается с требованием о минимальном сроке от прототипа до готового изделия, требует разъяснений. Зачастую отечественные заказчики обращаются в нашу Лабораторию с уже сформированным и зафиксированным техническим заданием на импортозамещение критически важных компонентов, предоставляя их в готовом виде, как правило, изготовленных по кремниевой технологии и извлеченных из действующего оборудования. Таким образом, нередко имеется фиксированный форм-фактор и возможность оперативной проверки полнофункциональности созданных прототипов в составе приборов. Это позволяет существенно экономить основной ресурс — время!» — отметил Н.Н. Самотаев.
«Наличие всех значимых факторов позволяет сформулировать конкретные задачи для проектирования электронных устройств. В нашей Лаборатории проектирование электроники осуществляется студентами и аспирантами, и, благодаря гибкости используемого лазерного комплекса, они нередко предлагают весьма оригинальные и смелые решения, топология которых не связана с первоначальным прототипом. Обладая опытом научного руководства и участия в десятках международных проектов в консорциумах с ведущими учебными и научно-производственными организациями Германии, Южной Кореи, Израиля, Швеции, я, приходя на работу в НИЯУ МИФИ, ежедневно поражаюсь результативности своих учеников! Лазерный комплекс — это лишь инструмент, а суть науки заключается в людях, — подчеркнул ученый и преподаватель.
Фотография на странице: Никита Милохов / НИЯУ МИФИ
Новость создана при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации