Регистрация / Вход
Прислать материал

Прикладные научные исследования в области низкотемпературной керамики на основе микронных, субмикронных и наноразмерных порошковых составов.

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
низкотемпературная совместно обжигаемая керамика, порошки, наночастицы

Цель проекта:
Целью исследований являются разработка научных основ технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики для микроэлектронной техники и телекоммуникационной промышленности, получение значимых научных результатов, позволяющих переходить к созданию новых видов научно-технической продукции. Реализация проекта позволит отказаться от импорта композиционной керамики для микроэлектронной, космической техники и ее замена отечественной продукцией повысит технологическую независимость и безопасность страны. Положительный экономический эффект от внедрения результатов проекта ожидается в микроэлектронной, аэрокосмической, телекоммуникационной, автомобильной и других высокотехнологичных отраслях индустрии.

Основные планируемые результаты проекта:
Разработка и совершенствование технологии получения компонентов низкотемпературной совместно обжигаемой керамики.
Совершенствование технологического цикла производства шликера и сырой ленты для низкотемпературной керамики.
Проведение математического моделирования ключевых процессов получения и дальнейшей эксплуатации низкотемпературной керамики, что позволит существенно сократить время разработки конечного изделия из низкотемпературной керамики.
В технологии получения LTCC определяющим является комплексный характер состава LTCC-керамики с многообразием используемых материалов основы, связок, добавок и наполнителей.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Образцы низкотемпературной керамики должны удовлетворять следующим требованиям:
Температура получения керамики < 1000 ºС
Коэффициент температурного расширения 6 мкм/м °С
Усадка керамики при обжиге X,Y 13 %
Z 17 %
Плотность обожжённой керамики 3,1 г/см3
Модуль изгиба > 200 МПа
Коэффициент теплопроводности > 3 Вт/мК
Диэлектрическая проницаемость 7,3 ± 0,2 (3 ГГц)
Коэффициент рассеяния < 0,2 % (3 ГГц)
Сопротивление изоляции > 1012 Ом/см
Напряжение пробоя >1250 В/миллидюйм

4.1.4 Экспериментальные образцы низкотемпературной керамики должны быть изготовлены из ленты со следующими характеристиками:
Толщина сырой ленты 30-50 мкм
Ширина сырой ленты 100 мм
Длина сырой ленты 100 мм
Отклонение по толщине сырой ленты 5…15 мкм
Размер частиц 0,5-10 мкм

Авторами предлагается комплексный подход к исследованиям процессов получения низкотемпературной керамики, включающий в себя как физическое, так и математическое их моделирование, с использованием принципиально новых методов получения и смешивания компонентов, дающих возможность использования наноразмерных, субмикронных и микронных порошков с различной морфологией частиц.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемая технология низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC) предназначается для получения керамических изделий для аэрокосмической, телекоммуникационной и других высокотехнологичных отраслей индустрии.
При производстве радиоэлектронной аппаратуры несомненным преимуществом обладают электронные модули (блоки),выполненные на основе плат из низкотемпературной совместно-обжигаемой керамики, керамические подложки с металлическим электропроводящим слоем Низкотемпературная керамика позволяет интегрировать и создавать различные типы систем с малыми потерями и лучшими диэлектрическими характеристиками по сравнению с традиционными системами.
Эта технология по сравнению с традиционными технологиями обеспечивает более экономичное производство для массового производства электронных устройств, применяемых в коммерческой и военной областях радиоэлектронной промышленности. Экономический эффект от внедрения результатов проекта ожидается в аэрокосмической, телекоммуникационной и других высокотехнологичных отраслях индустрии.
Положительный эффект от внедрения результатов ПНИ ожидается в плане импортозамещения известных зарубежных запатентованных образцов. Отказ от импорта композиционной керамики для космической техники и ее замена отечественной продукцией повысит технологическую безопасность и независимость страны.

Текущие результаты проекта:
Проведена разработка математических моделей, таких как моделирование связанных процессов синтеза низкотемпературной керамики, моделирование теплофизических и электрофизических характеристик, а также деформационно-прочностных свойств, которые позволяют исследовать необходимые технологические регламенты подготовки исходных составов и режимы спекания для получения керамики с оптимальными механическими и функциональными характеристиками. Результаты моделирования позволяют определять оптимальные физико-механические характеристики компонентов низкотемпературной керамики.
Для определения основных факторов физико-химических процессов, сопровождающих спекание и синтез низкотемпературной керамики, рассмотрена модель спекаемого слоя. На ее основе построена схема решения двухтемпературной задачи теплового баланса.
Анализ элементного состава нано и субмикронных компонентов низкотемпературной керамики проведен с использованием рентгеноструктурного, рентгенофлуоресцентного анализа.
Для получения заданных характеристик выполнено моделирование смесевого состава порошковой массы. Оптимизирован гранулометрический, фазовый состав входящих компонентов низкотемпературной керамики.
Разработаны программы и методики исследовательских испытаний, экспериментальных образцов низкотемпературной керамики.
На пневмоциркуляционной установке промоделирован процесс получения экспериментальных образцов нано и субмикронных порошковых компонентов низкотемпературной керамики.
Обобщены результаты исследований для построения физических моделей исследуемых процессов.
Получены порошковые компоненты различных фракции Al2O3, AlN, Borosilicate glass, Si3N4 со средним размером частиц от 0,2 мкм до 10 мкм.