Корпуса изделий мощной СВЧ и силовой твердотельной электроники с теплоотводами из новых материалов с высокой теплопроводностью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Катаев Сергей Владимирович

• Катаев Сергей Владимирович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Катаев Сергей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1 Алмаз-карбидкремниевые композиты

1.2 Поликристаллический алмаз (полиалмаз)

1.3 Алюмонитридная керамика

1.4 Выводы по главе

ГЛАВА 2. Корпуса мощных СВЧ транзисторов и

силовых модулей

2.1 Требования к корпусам полупроводниковых приборов

2.2 Алюмонитридная керамика, поликристаллический алмаз и алмаз-карбидкремниевый композит в корпусах

мощных СВЧ транзисторов

2.3 Выводы по главе

ГЛАВА3. Металлизация керамики на основе нитрида алюминия, поликристаллического алмаза и алмаз-карбидкремниевого композита

3.1 Обоснование выбора системы металлизации керамики на основе нитрида алюминия, поликристаллического алмаза и алмаз-карбидкремниевого композита

3.2 Разработка технологических процессов металлизации

керамики на основе нитрида алюминия

3.3 Создание толстых слоёв меди на пластинах из

алюмонитридной керамики

3.4 Подложки из алюмонитридной керамики, предназначенные для плат с микрополосками, тонкоплёночными резисторами и теплонагруженными компонентами

3.5 Металлизация алюмонитридной керамики пастами на основе тугоплавких металлов

3.6 Теплоотводящие основания из алюмонитридной керамики для мощных СВЧ транзисторов L диапазона частот с металлизированными отверстиями в базовых цепях

3.7 Металлизация поверхностей конструктивных элементов

из полиалмаза

3.8 Металлизация алмаз-карбидкремниевого композита

3.9 Выводы по главе

Г Л А В А 4. Алюмонитридная керамика, поликристаллический алмаз

и алмаз-карбидкремниевый композит в мощных СВЧ транзисторах

4.1 Алюмонтридная керамика и полиалмаз в мощных

СВЧ транзисторах

4.2 Алмаз-корбидкремниевый композит в мощных

ЭМОБ транзисторах

4.3 Тепловой анализ модели мощного СВЧ-транзистора Б-диапазона частот с рассеиваемой мощностью 60 Вт в стационарном режиме

4.4 Монтаж теплоотводов из полиалмаза на металлический фланец

4.5 Результаты испытаний корпусов мощных СВЧ транзисторов

с алюмонитридной керамикой, поликристаллическим алмазом и алмаз-карбидкремниевым композитом

4.6 Выводы по главе

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Л И Т Е Р А Т У Р А

СПИСОК ТЕРМИНОВ, ОПРЕДЕЛЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

АКК- алмаз-карбидкремниевый композит СВЧ - сверхвысокочастотный КМ - композиционный материал ВК - вольфрамокобальтовые твердые сплавы КВЧ - крайне высокие частоты

КТЛР - коэффициент линейного (теплового) расширения

МОП - полупроводниковая структура («металл-оксид-полупроводник»)

РЭА - радиоэлектронная аппаратура

ВеО - оксид бериллия

AlN - нитрид алюминия

CVD - Chemical Vapour Deposition (химическое осаждение из паровой фазы) DBC - Direct Bond Copper (прямая медная металлизация) PCD - Polycrystalline Diamond (поликристаллический алмаз) АН - теплосодержание (энтальпия) химической реакции

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Корпуса изделий мощной СВЧ и силовой твердотельной электроники с теплоотводами из новых материалов с высокой теплопроводностью»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Приборы мощной СВЧ и силовой твердотельной электроники связаны с общей проблемой - отводом выделяемого тепла. Решение этой задачи не только актуально, но и качественно осложнено всё повышающимся уровнем плотности мощности на каждый элемент конструкции.

В настоящее время в электронике начинают использоваться новые высокотеплопроводные материалы, которые по своим свойствам могут быть альтернативой ВеО керамике. Алюмонитридная (AN) керамика является хорошим диэлектриком с теплопроводностью 170-230 Вт/мК и может заменить ВеО керамику. CVD алмаз хороший диэлектрик и имеет теплопроводность до 2000 Вт/мК. Алмаз-карбидкремниевый композит (АКК) при теплопроводности 300-600 Вт/м К хорошо согласован по тепловому расширению с кремнием.

За рубежом проводится большой объём исследований по использованию этих материалов в электронике Institut fur keramik im machinbai, Universitet Karlsruhe, Белорусский национальный технологический университет, Texas instruments, китайская компания Woridia, General Electric Company и др. Фирма Kyocera предлагает корпуса с алюмонитридной керамикой для силовой электроники, Morgan Advanced Ceramics Inc. использует полиалмаз для охлаждения микропроцессоров, Raytheоn Company предлагает мощный микроволновый усилитель с алмазным теплоотводом.

Актуальность работы заключается в разработке научно обоснованных конструктивно-технологических решений изготовления теплоотводов из новых материалов для мощных СВЧ кремниевых и нитрид-галлиевых транзисторов, DMOS транзисторов и других приборов, входящих в состав твердотельной полупроводниковой аппаратуры и силовой электроники, а также в импортозамещении стратегически важных материалов.

Цели и задачи работы. Целью работы явилось проведение комплексных исследований, направленных на разработку конструктивно-технологических решений изготовления корпусов с теплоотводами из новых материалов для мощных СВЧ транзисторов, силовых модулей, плат СВЧ модулей с активными полупроводниковыми структурами и иными тепловыделяющими элементами, а также импортозамещение стратегически важных материалов. В работе решались следующие задачи:

- создание корпусов с теплоотводами из AlN керамики с металлизацией пастами на основе тугоплавких металлов;

- создание микрополосковых плат из AlN керамики для СВЧ комплексированных изделий;

- создание корпусов СВЧ транзисторов с теплоотводами из AlN керамики с металлизированными отверстиями в базовых цепях;

- создание корпусов для силовой электроники с отечественными платами из AlN керамики;

- создание корпуса мощного СВЧ транзистора с алмазным теплоотводом;

- создание корпусов мощных полупроводниковых приборов с теплоотводом из высокотеплопроводного алмаз-карбид кремниевого композита.

Научная новизна.

1. Разработана и обоснована технология металлизации алюмонитридной керамики с точки зрения термодинамики образования промежуточных фазовых слоев при магнетронном осаждении металлов. Рекомендуемыми системами и режимами металлизации алюмонитридной керамики при магнетронном осаждении являются: титан-медь с толщиной слоёв титана 0,15-0,2 мкм и меди 1-2 мкм при температуре подогрева пластины порядка 300°С.

2. Впервые разработан процесс металлизации коммутационных плат из алюмонитридной керамики для силовых модулей вакуумным напылением титана и меди с последующим гальваническим осаждением слоев меди и серебра, с прижимом медной фольги к слою серебра и нагревом до температуры 800-850оС, обеспечивающий адгезию металлизации не менее 8-ми кг/мм2. При

этом обеспечивается стойкость к термоциклированию, в том числе - к термоудару +155оС - минус 196оС. (Данное техническое решение защищено патентом РФ на изобретение № 2558323).

3. Процесс термообработки на воздухе в диапазоне температуре 1050-1150оС в течение от сорока минут до восьмидесяти минут формирует на поверхности алюмонитридной керамики слой оксида алюминия, обеспечивающий производство плат с микрополосками и теплонагруженными компонентами, а также - теплоотводов, металлизированных пастами на основе тугоплавких металлов по технологическим процессам, используемым для алюмооксидной керамики.

4. Впервые разработана и реализована высокопроизводительная технология металлизации алюмонитридной керамики пастами на основе тугоплавких металлов, обеспечивающая адгезию металлизации к подложке не менее 7

Л

кг/мм . Обоснован выбор пасты на основе тугоплавкого металла Мо и оксида магния. (Данное техническое решение защищено патентом РФ на изобретение № 2528815).

5. Впервые обоснована и реализована технология металлизации поликристаллического алмаза, в которой ростовая поверхность алмаза металлизируется методом активной пайки, а на поверхность, предназначенную для посадки полупроводниковых кристаллов напыляют слои титана и меди толщиной 0,15-0,2 мкм с подогревом алмаза до температуры порядка 300°С. Адгезионный слой титана обоснован с точки зрения термодинамики образования промежуточных фазовых слоев между алмазом и металлом.

6. Впервые разработана технология металлизации теплоотводов из алмаз-карбидкремниевого композита, который может быть использован в полупроводниковых приборах, где не требуется электрическая изоляция активных полупроводниковых кристаллов от металлического фланца, например, в мощных диодах, DMOS транзисторах.

Практическая значимость

Теоретически обоснован выбор систем металлизации АШ керамики, полиалмаза и АКК композита, а также проведен тепловой анализ на основе тепловых моделей транзисторов с теплоотводами из ВеО керамики, АШ керамики и полиалмаза. С учётом термодинамической возможности образования промежуточных фазовых слоев при металлизации новых материалов и на основании экспериментальных данных, разработаны технологические процессы производства теплоотводящих элементов корпусов мощных транзисторов из AlN керамики, являющейся альтернативой импортной ВеО керамике. Использование в корпусах мощных транзисторов теплоотводов из полиалмаза вместо ВеО керамики существенно снижает тепловое сопротивление корпусов по сравнению с корпусами на основе керамики из оксида бериллия. Теплоотводы из хорошо согласованного по тепловому расширению с кремнием АКК композита с теплопроводностью в 2-3 раза превышающей теплопроводность псевдосплава молибден-медь, являются перспективными конструктивными элементами, например для DMOS транзисторов и мощных диодов. Измерения энергетических параметров мощных транзисторов, собранных в корпусах с новыми материалами и проведенные тепловые расчёты корпусов и транзисторов подтверждают возможность использования разработанных конструктивно-технологических решений для широкого внедрения корпусов с теплоотводами из новых материалов в мощных приборах.

Результаты исследований внедрены в АО «НПП «Пульсар», г. Москва, АО «ГЗ «Пульсар» г. Москва и ЗАО «НПО «НИИТАЛ», г. Москва.

Результаты исследований внедрены в АО «НПП «Пульсар», г. Москва в десяти НИОКР: ОКР «Корпус МТМ», НИР «Елга», ОКР «Корпус полиалмаз», ОКР «Корпус П», ОКР «Пирит», НИР «Лорнет П», ОКР «Интегра», НИР «Импорт», ОКР «Нитрид П»,ОКР «Интеллектуал -2».

АО «ГЗ «Пульсар» г. Москва освоил в серийном производстве изготовление корпусов транзисторов 2Т9118А с выходной мощностью 110 Вт в

полосе частот 0,96-1,22 ГГц с теплоотводящими конструктивными элементами из алюмонитридной керамики, покрытой тонкоплёночной металлизацией.

АО «НПО «НИИТАЛ», г. Москва использовал: при изготовлениии планарного металлокерамического корпуса 4236.208-4, металлокерамического корпуса с изолирующей рамкой 4240.176-2, матричного металлокерамического корпуса с шариковыми выводами 8112.336-1 для интегральных микросхем с теплоотводящими конструктивными элементами из алюмонитридной керамики, покрытой тонкоплёночной металлизацией, и металлокерамического корпуса МК41Ф.8-2 модуля СФМ 96М с повышенной рассеиваемой мощностью, в котором алюмонитридная керамика покрыта толстоплёночной металлизацией.

Положения, выносимые на защиту: 1. Формирование на поверхности керамики АШ слоя оксида алюминия толщиной, порядка 1,3-1,5 мкм, с выдержкой керамики при температуре 1050°С-1150°С на воздухе в от 40 до 80 минут- достаточного для производства плат с микрополосками и теплонагруженными компонентами, а также для теплоотводов, металлизированных пастами на основе тугоплавких металлов по технологическим процессам, проводимым на высокоглинозёмистой керамике.

2. Магнетронное осаждение системы титан-медь при температуре подогрева АШ керамики порядка 300°С с толщиной слоёв титана 0,15-0,2 мкм и меди 1-2 мкм, с дополнительным гальваническим слоем меди толщиной 3 мкм и никеля 3 мкм обеспечивает возможность изготовления теплоотводящих оснований корпусов мощных СВЧ транзисторов L диапазона частот с металлизированными отверстиями, предназначенными для снижения индуктивности в базовых цепях, с размерами элементов топологического рисунка порядка 100 мкм и возможность сборки корпусов высокотемпературным припоем на основе серебра в вакууме или водороде.

3. Система металлизации коммутационных плат из АШ керамики для силовых модулей, формируемая вакуумным напылением титана и меди с толщиной слоёв 0,15-0,2 мкм и 1-2 мкм, соответственно, при температуре подогрева порядка 300°С в процессе напыления, гальваническим осаждением слоёв меди и

л

серебра с последующим прижимом (давление 0,02-0,03 кгс/мм ) к слою серебра

медной фольги и нагревом до температуры 830°С-850°С в вакууме, обеспечивает вакуумную плотность соединения металл - керамика после пайки теплоотводов высокотемпературным припоем в среде вакуума или водорода и после термоудара +155°С - минус 196°С, при величине адгезии металлизации не менее 7 кг/мм2 .

4. Корпус мощного СВЧ транзистора с теплоотводом из полиалмаза, в котором ростовая поверхность полиалмаза покрыта медью методом активной пайки, поверхность теплоотвода, предназначенная для монтажа кристаллов, металлизирована осаждением в вакууме системы титан-медь с толщиной слоёв 0,15-0,2 мкм при подогреве алмаза до температуры 300°С, а сам теплоотвод припаян сплавом золото-германий формируемым в процессе монтажа теплоотвода в корпус при температуре 460-500°С, обеспечивает монтаж полупроводниковых кристаллов на эвтектику золото-кремний и снижение теплового сопротивления корпуса на 40% и более по сравнению с корпусами на основе керамики из оксида бериллия.

5. Процесс металлизации теплоотводов из алмаз-карбидкремниевого композита методом активной пайки медной фольги на монтажные поверхности и осаждением гальванического слоя меди можно использовать в приборах, где не требуется электрическая изоляция активных кристаллов от металлического фланца например, в мощных диодах, DMOS транзисторах и иной РЭА, где актуален вопрос эффективного отвода тепла.

Личный вклад автора

Конкретное личное участие автора заключается в следующем:

1. Провел исследования и экспериментально установил оптимальный режим получения оксидного слоя на алюмонитридной керамике предназначенной для плат с тонкоплёночными микрополосками, тонкоплёночными резисторами и теплонагруженными компонентами.

2. Обосновал выбор системы «титан-медь» с толщиной слоёв 0,15-0,2 мкм при металлизации поверхности полиалмаза, предназначенной для монтажа полупроводниковых структур, и влияние режимов напыления на качество адгезии металла к полированной поверхности алмазного теплоотвода.

3. Предложил ростовую поверхность поликристаллического алмаза металлизировать присоединением медной фольги активной пайкой.

4. Предложил при металлизации алюмонитридной керамики медью толщиной 0,1-0,5 мм, предварительно напылять на керамику магнетронным осаждением титана и меди с толщиной слоёв титана 0,15-0,2 мкм и меди 1-2 мкм при температуре подогрева пластины 300°С, гальванически осаждать медь и серебро, после чего прижимать медную фольгу с последующей термообработкой при температуре 850°С.

5. Провел экспериментальные исследования систем и режимов металлизации и пришел к выводу, что система «титан-медь» с толщиной слоёв титана 0,15-0,2 мкм и меди 1 -2 мкм при магнетронном осаждении и при температуре подогрева пластины 300°С обеспечивают последующую высокотемпературную пайку серебряными припоями при величине адгезии не менее 7 кг/мм2.

6. Предложил металлизировать монтажные поверхности теплоотводов из алмаз-карбидкремниевого композита медной фольгой посредством активной пайки.

7. Предложил использовать пасты на основе молибдена с примесью оксида магния для металлизации алюмонитридной керамики.

Апробация результатов работы.

Материалы, изложенные в диссертации, опубликованы в 18 статьях и тезисах докладов, в том числе 4 печатные работы в журналах, включенных в перечень рецензируемых журналов ВАК. Получены два патента на изобретения и два патента на полезные модели.

Наряду с печатными работами результаты исследований отражены в научно-технических отчетах по ОКР «Корпус МТМ», НИР «Елга», ОКР «Корпус полиалмаз», ОКР «Корпус П», ОКР «Пирит», НИР «Лорнет П», ОКР «Интегра», НИР «Импорт», ОКР «Нитрид П».

Материалы диссертации докладывались на 12 Всероссийских научно-технических конференциях:

Твердотельная электроника. Комплексированные изделия, г. Москва, 2001.

Твердотельная электроника. Комплексированные изделия, г. Москва, 2002. Твердотельная СВЧ электроника. Приборы силовой электроники, г. Москва, 2003.

Твердотельная электроника. Комплексированные изделия, г. Москва, 2004. Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА, г. Владимир, 2007.

Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА, г. Москва, 2008.

Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА, г. Дубна, 2009-2017.

Степень разработанности диссертации.

Эффективность и тактико-технические характеристики современных систем связи, радиолокационных систем, приёмопередающих устройств СВЧ и КВЧ диапазонов и других средств радиоэлектронного вооружения находятся в прямой зависимости от используемой в них мощной электроники, параметры и надёжность которой, в большой мере, зависят от конструкции корпуса, являющегося одним из важнейших элементов, во многом предопределяющим работоспособность полупроводниковых приборов.

Создание корпусов мощных приборов, удовлетворяющих комплексу специфических требований, является довольно сложной конструкторско-технологической задачей, связанной с разработкой новых технологических процессов, с поиском и освоением новых материалов с хорошими диэлектрическими свойствами, высокой прочностью, согласованностью по тепловому расширению, высокой теплопроводностью и др.

Одной из основных в изделиях электроники повышенной мощности остается проблема отвода тепла. В процессах теплопередачи выделяют три различных способа передачи теплоты: теплопроводность, тепловое излучение и конвекция. В реальных условиях все три названных способа передачи теплоты связаны между собой и проявляются одновременно. Поскольку максимальный вклад в процессы теплообмена вносит теплопроводность, в мощной электронике для теплоотводов используют материалы с высокой

теплопроводностью. Одним из таких широко применяемых материалов является керамика из оксида бериллия (ВеО), имеющая высокую теплопроводность (примерно 215 Вт/м.К) и хорошие диэлектрические свойства. Продукция предприятий электронной промышленности с основаниями из оксида бериллия используется для систем управления ракетными комплексами С-300, С-400, Тополь-М, Искандер, систем связи в МО, систем управления воздушным движением, а также для различных видов радиоэлектронной аппаратуры и комплексов, поставляемых на экспорт. Производство ВеО керамики весьма токсично, что является основной причиной его отсутствия на территории РФ. Выпуск указанных систем и аппаратуры, создание аналогичной более совершенной техники в настоящее время находится в зависимости от работы предприятия, находящегося в другом государстве и в частных руках, что противоречит интересам стратегической государственной безопасности Российской Федерации. Надо ожидать, что в ближайшее время ВеО керамика начнёт активно вытесняться из производства полупроводниковых приборов из-за её высокой токсичности и необходимости утилизировать вышедшие из строя, а также бракованные изделия в специальных «могильниках». В течение последних 45 лет разработчиками мощных полупроводниковых приборов проводится поиск материалов с высокой теплопроводностью для отвода тепла от активных полупроводниковых структур. Попытки создания керамики на основе порошков из синтетического алмаза [1], проводимые Одесским Государственным университетом не привели к желаемому результату. Материал оказался довольно пористым и с теплопроводностью, не превышающей теплопроводность ВеО керамики. В институте сверхтвёрдых материалов Украинской академии наук был получен сфалеритоподобный нитрид бора с теплопроводностью > 400 Вт/мК, но данный материал в своё время не удалось использовать для изготовления теплоотводящих элементов в СВЧ мощных транзисторах из-за низкой производительности технологического процесса его получения и трудностей, связанных с его механической обработкой.

Рассматриваемые материалы по своим электрофизическим свойствам, например теплопроводности, могут существенно превышать свойства ВеО керамики. Использование супертеплопроводного поликристаллического алмаза (полиалмаза) в мощных СВЧ транзисторах может существенно повысить тактико-технические характеристики современных средств радиоэлектронного вооружения. Освоено его получение в высокочастотной плазме из газовой фазы в виде пластин диаметром до 75 мм при толщине до 1,65 мм, например, институтами РАН (ИОФРАН и ИПФРАН). Разработанный ФГУП ЦНИИМ (г. Санкт-Петербург) алмаз-карбидкремниевый композит с теплопроводностью 300-600 Вт/м К и хорошим согласованием по тепловому расширению с кремнием может существенно повысить надёжность и энергетические параметры мощных DMOS транзисторов.

Ряд отечественных предприятий освоили производство керамики на основе нитрида алюминия с теплопроводностью 170-230 Вт/м К. Имеющая хорошие диэлектрические свойства, согласованность по тепловому расширению с кремнием, что особенно важно для полупроводниковых приборов с кристаллами больших размеров, экологически чистая алюмонитридная керамика является прямой альтернативой ВеО керамике. Например, для реализации рекордных характеристик вторичного радиолокатора потребовалось создание 8-кристального широкополосного СВЧ транзистора с выходной мощностью 350 Вт [2]. Реализация такого уникального прибора [2] требует создания новых конструкций корпусов и технологических процессов их изготовления. Важным направлением работ является замена токсичной импортной теплопроводящей керамики из оксида бериллия на керамику из нитрида алюминия. Отечественная алюмонитридная керамика производится, например, Редкинским химическим комбинатом по ТУ 6375-001-40476758-98 подложки керамические на основе алюминия нитрида. Организовано производство алюмонитридной керамики в г. Новосибирск, ЗАО НЭВЗ-керамикс.

Создание технологических процессов, обеспечивающих практическое использование новых материалов в корпусах мощных полупроводниковых

приборов связано с проведением большого объёма научных исследований. Например, при организации производства изделий из ВеО керамики для электронной техники было проведено несколько десятков научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию технологии металлизации керамики.

Первоначально работы проводились по обеспечению удовлетворительной адгезии металлизации к керамике. Затем проводились работы по повышению разрешающей способности получения толстопленочного рисунка металлизации пастой методом сеткографии, необходимость чего предопределялась неуклонным ростом рабочих частот вновь разрабатываемых транзисторов. Уменьшение толщины металлизации пастой способствовало снижению теплового сопротивления транзисторов и повышению их надёжности.

В то же время, ограниченные возможности металлизации молибденовой пастой керамики на основе оксида бериллия (минимальная ширина изолирующих зазоров не менее 0,3мм, большие допуски на размеры элементов рисунка, толщина пасты ~ 40 мкм, большая неровность рисунка металлизации, наличие на поверхности валиков большой высоты) явились сдерживающим фактором в дальнейшем развитии полупроводниковой электроники по программе «Частота-мощность». Возникла острая необходимость в оперативной разработке процессов металлизации керамики на основе оксида бериллия методом вакуумного осаждения металлов и формирования прецизионного топологического рисунка. При этом сохранялось требование к прочности адгезии металлизации к керамике после пайки серебром или припоем ПСр-72. Традиционные способы и режимы вакуумного осаждения металлов на диэлектрические подложки с последующим травлением через фоторезистивную маску оказались в данном случае не применимы.

В середине 1970-х годов были получены первые основания из керамики на основе ВеО с металлизацией, осаждённой в вакууме. Толщина металлизации была в пределах 20 мкм и представляла трёхслойную систему: первый слой -3-6 мкм титана, второй слой около 10 мкм молибдена и третий слой-никель, осаждённый химически, либо гальванически. Серийное производство изделий

было организовано с использованием установок «Булат». В процессе производства были оптимизированы режимы технологического процесса и выбраны оптимальные материалы и толщины слоёв металлизации. Ряд неординарных вопросов были решены и при разработке технологического процесса формирования прецизионного рисунка металлизации, главным образом связанных с определением химического состава травителя для многослойной металлизации большой толщины и выбором фоторезиста, обладающего достаточной стойкостью при травлении.

Степень разработанности диссертационной работы подтверждается десятью проведенными НИОКР по теме диссертации, направленными на разработку базовых конструкций и технологии изготовления корпусов мощных СВЧ и силовых транзисторов, на разработку базовой технологии и конструкции изготовления корпусов и входящих в них комплектующих изделий на основе материалов с высокой теплопроводностью для мощных СВЧ транзисторов, применяемых в модулях АФАР X-, S-, L- и Р-диапазонов, на разработку технологии и конструкции серии герметичных корпусов для мощных СВЧ транзисторов с теплоотводящими вставками в корпусах транзисторов S диапазона, на разработку базовой технологии производства теплоотводящих элементов корпусов приборов типа «система в корпусе» на основе новых материалов, на разработку технологии производства керамических подложек высокой теплопроводности, покрытых слоем меди и алюмонитридных подложек для сверхвысокочастотных микросхем, на разработку теплоотводов из алюмонитридной керамики с металлизацией пастами на основе тугоплавких металлов, на разработку базовой конструкции и технологии изготовления корпуса мощного СВЧ транзистора с теплоотводом из алюмонитридной керамики с металлизированными отверстиями в базовых цепях и т.п.

В результате проведенных работ изготовлены корпуса для мощных СВЧ транзисторов с кристаллодержателями из поликристаллического алмаза S диапазона частот типа А 893 Б с выходной мощностью Рвых = 50 Вт и AlN керамики L-диапазонов частот типа 2Т9199А-2 с выходной мощностью Рвых=100 Вт, а так же были собраны корпуса для DMOS транзисторов типа

2П762 с кристаллодержателем из АКК «Скелетон». Результаты измерений транзисторов, собранных в корпусах с новыми материалами показывают, что по энергетическим параметрам образцы транзисторов с теплоотводами из поликристаллического алмаза, AlN керамики и алмаз-карбидкремниевого композита, по крайней мере, не уступают штатным транзисторам в корпусах с ВеО керамикой и псевдосплавом МД 40.

Методология и методы исследований.

На основе анализа проведенного обзора литературы были выбраны направления проведения исследований. При разработке систем и режимов металлизации теплоотводов вакуумным осаждением металлов учитывалась возможность химической реакции между напыляемым металлом и диэлектриком. Исследования проводились с привлечением вакуумно-напылительных установок, высокотемпературных водородных печей, высокотемпературных вакуумных печей, устройств для сборки транзисторов, рентгеновского дифрактометра XMD-300, лазерного микроскопа OLYMPUS 3D MEASURING LASER microscope OL 54000 при увеличении х4230, комплекса испытательного оборудования для проверки на устойчивость корпусов и экспериментальных транзисторов к внешним воздействующим факторам и т.д.

Достоверность полученных результатов и обоснованность научных положений сформулированных в диссертации, подтверждается большим объемом экспериментальных данных по проверке качества и прочности адгезии металлизации, возможности получения на металлизированных подложках прецизионных топологических рисунков металлизации, петрографическим анализом аншлифов, рентгенограммой, подтверждающей наличие и толщину слоя оксида алюминия на поверхности алюмонитридной керамики, расчётом теплового сопротивления корпусов и транзисторов с теплоотводами из новых материалов, измерением энергетических параметров транзисторов с теплоотводами из новых материалов. Результаты исследований обсуждались на 12 научно-технических конференциях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Катаев Сергей Владимирович, 2018 год

центр источников тепла.

На рисунке 50 представлено распределение температуры в сечении слоя «Аи-81»

Температура, С

Рис. 50 Распределение температуры в сечении слоя «Аи-81».

Температура окружающей среды принималась равной Токр.ср = 60°С . Максимальное значение температуры расчетной модели транзистора составило Ттах1=231,024 °С. Максимальное значение температуры расчетной модели транзистора под кремнием составило Ттах2=124,026 °С.

Тепловое сопротивление транзистора:

Ттах 1 - То кр. с р. _ 231.024-60 _ 0 £/

Ш1= ^ - ^ -2.851 /Бт

Тепловое сопротивление корпуса транзистора :

Ттах2 —Токр .ср. 124,026-60 . О Г 1

-= = I067 'Вт

60

Часть 2. Модель транзистора с теплоотводами из алюмонитридной керамики и поликристаллического алмаза.

На рисунке 51 представлен общий вид модели транзистора с теплоотводами из алюмонитридной керамики и поликристаллического алмаза с аналогичными источниками тепла, как на исходной модели.

Рис. 51 Модель транзистора с теплоотводом из ALN и полиалмаза.

Параметры модели транзистора с теплоотводом из алюмонитридной керамики толщиной 1 мм представлены в таблицах 20 и 21.

Таблица 20. Параметры модели транзистора с теплоотводом из АШ керамики.

Начальная температура, ° С Излучаемая мощность, Вт Плотность, кг/м3 Теплоемкость, Дж/кгК Теплопроводность, Вт/мК Размер, мкм (х.у.г)

Источник тепла (1) 60 20 1376х60

АЬК 60 0 3500 1000 170 12700х10200 х1000

Тепловое сопротивление транзистора : Тепловое сопротивление корпуса транзитора:

Таблица 21. Параметры модели транзистора с теплоотводом из АШ керамики.

Начальная температура, ° С Излучаемая мощность, Вт Плотность, кг/м3 Тепло емкость, Дж/кгК Теплопро водность, Вт/мК Размер, мкм (хУЛ>

Источник тепла (1) 60 20 1376х60

АЬК 60 0 3500 1000 170 12700х1400 х1000

Тепловое сопротивление транзистора :

Ттах 1—Го кр. с р. 3 47 ^^/

Ш1=

Р - 'Вт

Тепловое сопротивление корпуса транзистора:

Ш2=

Ттах 2 — Гокр.ср.

1,692 °С/Бт

Параметры модели транзистора с теплоотводом из алюмонитридной керамики толщиной 0,5 мм представлены в таблице 22 и поликристаллического алмаза представлены в таблице 23. Таблица 22 . Параметры модели транзистора с теплоотводом из АШ керамики.

Начальная температура, ° С Излучаемая мощность, Вт Плотность, кг/м3 Тепло емкость, Дж/кгК Теплопро водность, Вт/мК Размер, мкм (х,У,2)

Источник тепла (1) 60 20 1376х60

ALN 60 0 3500 1000 170 12700х1400 х500

Тепловое сопротивление транзистора:

Ттах 1—Го кр. с р. _ „ _ /

— = ЗД4

Ш1=

Р ---- 'Вт

Тепловое сопротивление корпуса транзистора:

Ш2=

Ттах 2 — Гокр.ср.

1,365 °С/Вт

Таблица 23. Параметры модели транзистора с теплоотводом из полиалмаза.

Начальная температура, ° С Излучаемая мощность, Вт Плотность, кг/м3 Тепло емкость, Дж/кгК Теплопро водность, Вт/м-К Размер, мкм (х,У,2)

Источник тепла (1) 60 20 1376х60

С(полиалмаз) 60 0 3500 520 1500 12700х1400 х500

Тепловое сопротивление транзистора:

Тепловое сопротивление корпуса транзистора:

4.4 Монтаж теплоотводов из полиалмаза на металлический фланец.

Реализации конструкции корпуса с поликристаллическим алмазом была связана с поиском способа монтажа такого кристаллодержателя на фланец корпуса учитывающим большую разницу в тепловом расширении между полиалмазом и псевдосплавом МД 40, из которого изготовлен фланец корпуса. Разница в коэффициентах температурного расширения этих материалов составляет приблизительно 8,5х10-6К-1, что предопределяет удлинение псевдосплава относительно полиалмаза при обычной пайке припоем ПСр72 на величину

АЬ=4,6х820х8,5 х10-6 = 0,032 мм

Такое большое относительное удлинение обосновывает опасение, что после застывания припоя в алмазе могут возникнуть чрезмерные напряжения, приводящие к его механическому разрушению либо после пайки, либо при монтаже полупроводникового кристалла на кристаллодержатель пайкой на эвтектический припой золото-кремний при температуре 420°С.

Наиболее реализуемыми процессами монтажа полиалмазного теплоотвода в корпус представляются процессы, основанные на снижении температуры монтажа теплоотвода. За основу таких процессов можно взять монтаж теплоотвода на эвтектические припои золото германий и золото -кремний.

Пайка эвтектическими сплавами применяется для присоединения полупроводникового кристалла к кристаллодержателю. При этом эвтектический сплав вводится в качестве припоя между соединяемыми поверхностями кристалла и кристаллодержателя. В качестве припоев обычно используют эвтектические сплавы золото-германий или золото-кремний, диаграммы состояний которых приводятся ниже [123].

Подготовленные к пайке детали нагревают до температуры, несколько превышающей температуру плавления эвтектического сплава, которая зависит от соотношения введённых в них компонентов. Эвтектический сплав

золото-германий содержит (по массе) 12% германия и 88% золота. Эвтектический сплав золото-кремний содержит 6% кремния и 94% золота.

Температуры плавления этих эвтектик соответственно равны 356 °С и 370 °С и ниже температур плавления составляющих эвтектики материалов. На рисунке 52 представлены диаграммы состояния сплавов золото-кремний и золото-германий.

t °С

Ли 0 20 40 60 80 100 Si, атомн.% t °С

Ли 0 20 40 60 80 100 Ge, атомн.%

Рис. 52 Диаграммы состояния сплавов золото-кремний и золото-германий

В соответствии с ОСТ 11 0304-93 "Приборы полупроводниковые, корпуса" монтаж полупроводниковых кристаллов на эвтектику золото-

кремний можно проводить при температурах 420°С, 430°С и 450°С. При условии, что монтаж полупроводниковых кристаллов будет проводиться при температуре 420°С, температуру монтажа теплоотвода можно выбрать равной 450°С. В качестве припоя при этом можно использовать фольгу из любой вышеприведенной эвтектики. При этом в процессе пайки в припой будет переходить золото из покрытия корпуса и теплоотвода. В соответствии с диаграммами, приведенными на рисунке 39, в случае пайки эвтектикой золото-германий в паяном шве припой должен содержать (по массе), примерно, 10% германия и 90% золота. В случае пайки эвтектическим сплавом золото-кремний в паяном шве припой должен содержать (по массе), примерно, 5,7% кремния и 93,3% золота. Для реализации такого процесса необходимо правильно выбрать размеры прокладки из фольги эвтектического припоя и толщину золотого покрытия на корпусе и теплоотводе.

Снижение температуры монтажа теплоотвода из полиалмаза до температуры 450°С предопределяет удлинение псевдосплава относительно полиалмаза при на величину

ДL=4,6х450х8,5 х10-6 = 0,018 мм, т.е. на 44% меньшую, чем при пайке припоем ПСр 72.

Для подтверждения возможности монтажа теплоотвода на основе полиалмаза были собраны корпуса с использованием прокладок из фольги эвтектического припоя золото-германий толщиной 30 мкм с размерами, равными размерам теплоотвода при толщинах золотого покрытия на корпусе и теплоотводе 1-3 мкм. Монтаж теплоотвода на корпус проводился при температуре 450°С. После затвердевания припоя при нагреве корпуса до температуры 435°С к теплоотводу прикладывали сдвигающее усилие. Какое-либо смещение теплоотвода при этом не наблюдалось.

При обследовании паяных на фланец из псевдосплава МД 40 при температуре 450°С теплоотводов из полиалмаза и после монтажа на них кремниевых кристаллов при температуре 420-430°С не было обнаружено

трещин и иных механических повреждений на алмазном теплоотводе. Параметры многокристальных мощных СВЧ транзисторов, собираемых при температуре 420-430°С в течение 10 минут, соответствовали заданным.

4.5 Результаты испытаний корпусов мощных СВЧ транзисторов с алюмонитридной керамикой, поликристаллическим алмазом и АКК композитом.

Были проведены следующие испытания теплоотводящих элементов, корпусов и транзисторов:

- проверка электрического сопротивления изоляции теплоотводов из АШ керамики и полиалмаза;

- испытания экспериментальных теплоотводов из АШ керамики и полиалмаза на электрический пробой;

- проверка величины адгезии металлизации на образцах из АШ керамики, полиалмаза и АКК композита;

- проверка устойчивости к воздействию повышенной температуры теплоотводящих элементов под многокристальную сборку приборов пайкой эвтектическим припоем и к воздействию повышенной температуры для сварки термокомпрессией внутренних проводников. При этом корпуса, собранные с теплоотводами, помещали в термошкаф на 15 минут с температурой 380°С и последующей выдержкой при температуре 420°С в течение 10 минут. Затем в корпусах собирали транзисторы и измеряли их параметры.

Образцы транзисторов с теплоотводящими элементами из АШ керамики и полиалмаза проверены на вибропрочность, на воздействие одиночного механического удара, на воздействие изменения температуры среды от минус 60°С до плюс 155°С, проверена неплоскостность опорной поверхности фланцев.

Испытания корпусов и транзисторов с теплоотводами из новых материалов на стойкость к механических и тепловым воздействиям показали положительные результаты.

Проверка устойчивости к воздействию повышенной температуры теплоотводящих элементов под многокристальную сборку приборов пайкой эвтектическим припоем и к воздействию повышенной температуры для термокомпрессионной сварки внутренних проводников, проводилась на корпусах с теплоотводящими элементами из керамики на основе нитрида алюминия, поликристаллического алмаза и АКК «Скелетон». Количество корпусов - по 2 шт. каждого вида. Корпуса помещались в термошкаф и выдерживались при температуре 380°С в течение 15 минут, после чего корпуса выдерживались при температуре 420°С в течение 10 минут. Затем в корпусах были собраны транзисторы, на которых были проверены энергетические параметры. 4.6 Выводы по главе 4.

Измерения энергетические параметров приборов с AlN керамикой, полиалмазом и АКК композитом не уступают штатным транзисторам, собранным в корпусах с ВеО керамикой и фланцем из псевдосплава молибден-медь.

Тепловой анализ модели мощного СВЧ транзистора с теплоотводами из алюмонитридной керамики и поликристаллического алмаза подтверждает возможность использования этих материалов в корпусах мощных приборов, причём корпус с полиалмазом может иметь тепловое сопротивление ниже на 40% и более по сравнению с корпусами на основе керамики из оксида бериллия.

При монтаже теплоотвода из полиалмаза в корпус предпочтительно использовать пайку сплавом золото-германий формируемым в процессе монтажа теплоотвода в корпус при температуре 460-500°С, что обеспечивает монтаж полупроводниковых кристаллов на эвтектику золото-кремний. и снижение теплового сопротивления корпуса на 40% и более по сравнению с корпусами на основе керамики из оксида бериллия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные полученные результаты заключаются в следующем:

1. Разработана система и режимы металлизации теплоотводов из АШ керамики допускающая сборку герметичных корпусов высокотемпературной пайкой.

2. Определён режим формирования слоя оксида алюминия на АШ керамике обеспечивающего изготовления микрополосковых плат по традиционным процессам изготовления плат из поликора.

3. Разработана система и режимы металлизации коммутационных плат из АШ керамики для силовых модулей, обеспечивающая возможность фотолитографического травления металлизации, включающую медную фольгу толщиной 0.1-0.5 мм, и получения сильноточных проводников при высокой адгезии металла к плате.

4. Разработана система и режимы металлизации теплоотводящих оснований с отверстиями, предназначенными для снижения индуктивности в базовых цепях мощных СВЧ транзисторов.

5. Экспериментально установлено, что металлизация подложек из алюмонитридной керамики пастами на основе тугоплавких металлов с повышенным содержанием стеклофазы, с наличием в составе М^О, нанесенная на предварительно окисленную подложку из АШ керамики и вожжённая в среде водорода при температурах 1 340-1380°С, имеет адгезию к подложке не менее 7 кг/мм2 и обеспечивает изготовление теплоотводов герметичных корпусов пайкой высокотемпературными припоями.

6. Впервые разработан корпус мощного СВЧ транзистора с теплоотводом из полиалмаза, в котором ростовая поверхность покрыта медью методом активной пайки, на поверхность для монтажа кристаллов осаждена в вакууме система титан-медь при температуре 300°С, а сам теплоотвод припаян сплавом золото-германий формируемым в процессе монтажа при температуре 460-500°С, что обеспечивает монтаж кристаллов на эвтектику золото-кремний, и снижение теплового сопротивления корпуса на 40 и

более процентов по сравнению с корпусами на основе керамики из оксида бериллия.

7. Результаты теплового анализа, измерений параметров транзисторов и проведенных исследований подтверждают возможность использования разработанных конструктивно-технологических решений в производстве корпусов мощных приборов с теплоотводами из АШ керамики, полиалмаза и алмаз-карбидкремниевого композита.

8. Алмазные теплоотводы, изготовленные по разработанным технологиям, могут быть использованы для мощных СВЧ приборов нового поколения широкозонных гетеропереходных структурах АЮаЫЮаЫ

9. Разработан корпус мощного ЭМОБ транзистора с теплоотводом из высокотеплопроводного алмаз-карбидкремниевого композита, с хорошим согласованием ( 93.8 % ) по тепловому расширению с кремнием, в котором монтажные поверхности металлизированы активной пайкой медной фольги, а боковые поверхности покрыты гальваническим осаждением металлов.

10. Разработанные технологии позволяют заменить импортные материалы такие, как керамика из оксида бериллия, алюмонитридная керамика с покрытием толстой медью, а также обеспечить разработки новых приборов с повышенными параметрами.

11. Разработанные, научно обоснованные, технологии позволяют заменить импортные детали такие, как теплоотводы из оксида бериллия, алюмонитридная керамика с покрытием толстой медью, а также обеспечить разработки и производство приборов с повышенными параметрами. Алмазные теплоотводы, изготовленные по разработанным технологиям, могут быть использованы для мощных СВЧ приборов нового поколения на широкозонных гетеропереходных структурах AlGaN/GaN.

На рисунке 53 представлены приборы собранные с корпусами, изготовленными по разработанным в данной работе технологическим процессам.

В многофазном силовом модуле, усилителе мощности для твердотельных передатчиков РЛС систем управления воздушным движением, транзисторном силовом модуле с полевым управлением теплоотводящие конструктивные элементы выполнены с использованием вакуумного осаждения металлов и метода активной пайки медной фольги.

Мощный переключающий транзистор типа 2П7190ДР, мощная интегральная микросхема типа 286ЕП1АПМ для преобразователей и стабилизаторов напряжения и тока, мощный выпрямительный диод типа 2Д2931А собираются в корпусах из алюмонитридной керамики, металлизированной пастой на основе молибдена.

Многофазный силовой модуль

Усилитель мощности для твердотельных передатчиков РЛС систем управления воздушным движением

Транзисторный силовой

модуль с полевым управлением

Мощный переключающий

транзистор типа 2П7190ДР

Мощная интегральная микросхема типа 286ЕП1АПМ для преобразователей и стабилизаторов напряжения и тока

Мощный выпрямителный диод Типа 2Д2931А

Рис. 53 Приборы собранные в корпусах, изготовленных по разработанным технологическим процессам.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Сидоров В.А. Особенности конструкций и технологии изготовления корпусов СВЧ полупроводниковых приборов // Электронная техника, Серия

2, Полупроводниковые приборы, Выпуск 1-2, 2005, с.117-125.

2. Васильев А.Г., Колковский Ю.В. Новое поколение ЭКБ-твёрдотельные СВЧ модули класса «система в корпусе» для перспективных электронных систем // Электронная техника, Серия 2, Полупроводниковые приборы, Выпуск 2(225) 2010, с.55.

3. Новиков Н.В., Федосеев Д.В., Шульженко АЛ., Богатырева Г.П. Синтез алмазов // Киев. Наукова думка, 1987, с.160 .

4. Шульженко А.А., Гаргин В.Г., Шишкин В.А., Бочечка А.А. Поликристаллические материалы на основе алмаза // Киев. Наукова думка , 1989, стр.192 .

5. Поляков В.П., Ножкина А.В., Чириков Н.В. Алмазы и сверхтвердые материалы // М.: Металлургия, 1990, стр.327 .

6. Найдич Ю.В., Уманский В.П., Лавренюк И.А. Прочность алмазо-металлического контакта и пайка алмаза // Киев. Наукова думка, 1988, стр.136 .

7. Воронин Г.Л., Осипов А.С., Щербаков А.В. Прочность и упругие свойства композиционных материалов на основе алмаза // Сверхтвердые материалы в народном хозяйстве, Киев, 1988, стр. 65-68.

8. Tomlinson P.N., Pipkin N.I., Lammer A., Burnard K.P. High Performance Drilling- Syndax-3 Shows Versatility // Ind. Diamond Rev. 1985. № 6. P. 299-304.

9. Воронин Г.А., Осипов A.C. Механизм формирования- структуры и физико-механических свойств композита алмаз-карбид кремния // Поликристаллические материалы на основе синтетического алмаза и кубического нитрида бора. Киев, 1990. стр. 31-34.

10. Цеханов Ю.А., Балаганская Е.А., Шульженко А.А., Гаргин В.Г., Розенберг О. А., Шейкин С. Е. Способ получения сверхтвердого композиционного материала на основе нано порошка алмаза. Патент РФ № 2439186, опубликован 10.01.2012. Бюл. №1.

11. Gordeev S.K. Advanced Composite Materials on the Diamond Base // Diamond Based Composites. Dordrecht: Kluwer, 1997. P. 1.

12. С. К. Гордеев, С. Г. Жуков, Л. В. Данчукова, Т. С. Экстрем, Особенности получения композиционных материалов на основе алмаза, карбида кремния и кремния при низких давлениях // Неорганические материалы, 2001, том 37, № 6, с. 691 -696.

13. Frank J. (San Diego, CA), Weinshanker; Stuart (La Jolla, CA), Graham; Dana R. (Poway, CA) LDMOS transistor heatsink package assembly and manufacturing method. Патент США № 6,462,413, МПК H01L 23/12 8 октября 2002 г.

14. Kneringer; Gunter (Wangle, AT), Ludtke; Arndt (Ehenbichl, AT) Heat sink formed of diamond-containing composite material with a multilayer coating. Патент США №6,914,330, МПК H01L 23/34, опубл. 23.09.2003.

15. Бланк В.Д., Дубицкий Г.И., Кульбачинский В.А., Буга С.Г., Кречетов А.В., Семёнова Е.Е., Кытин В.Г. Поликристаллические алмазные порошки и плёнки // Рос. Хим. ж. (Ж.р Рос. хим.об-ва им. Д.И. Менеделеева), 2014, т. XLVIII №5, с. 90-94.

16. Ральченко В.Г., Конов В.И. CVD-алмазы. Применение в электронике // Электроника: Наука, Технология, Бизнес 4/2007, с.58-66.

17. Ральченко В.Г., Конов В.И., Леонтьев И.А. Свойства и применение поликристаллических алмазных пластин // Сборник трудов 7-ой научно-технической конференции «Высокие Технологии в Промышленности России», 29-30 июня 2001, МГУ, Москва, с. 246-253.

18. Сергейчев К.Ф., Душик В.В., Иванов В.А., Лаптева В. Г., Лахоткин Ю. В., Лукина Н.А., Борисенко М.А., Поддубная Л.В. Газофазный плазмохимический синтез поликристаллического алмазного покрытия рабочей поверхности твердосплавных режущих инструментов в плазме

факельного СВЧ-разряда (обзор) // Успехи прикладной физики, 2014, том 2, № 5, с. 453.

19. Сидоров В.А. Корпуса СВЧ-транзисторов на основе полиалмаза и алюмонитридной керамики // Электроника: Наука, Технология, Бизнес 4/2007, с.78-79.

20. P.W. May, N.L. Allan, J.C.Richley, Yu.A. Mankelevich. Simulations of policristalline CVD diamond film growthusing a simplified Monte Carlo model // Diamond and Related Materials 19, 2010, 389-396.

21. Конов В. И., Ральченко В. Г. , Сергейчев К.Ф., Хаваев В. Б., Вартапетов С. К., Атежев В. В. СВЧ плазменный реактор. Патент РФ № 2299929 опубл. 27.05.2007. Бюл. №15.

22. A.K, Mallik, S. Bysakh, M. Sreemany, S. Roy, J. Ghosh Property mapping of polycrystalline diamond coatings over large area // Journal of Advanced Ceramics, 2014, 3(1),р. 50-70.

23. M. Willander, M. Friesal, Q. Wahab, B. Straumal. Silicon carbide and diamond for high temperature device applications // Materials in electronics 17, 2006, р.1-25.

24. A.K.Mallik, N. Dandapat, S. Chakraborty, A.K. Mandal Characterizations of microwave plasma CVD grown polycrystalline diamond coatings for advanced technological applications // Processing and Application of ceramics 8[2], 2014, р. 69-80.

25. Ляпин Л.В., Павлова М.А., Сытилин С.Н. Поликристаллический алмаз в окнах выводов СВЧ-энергии // Электронная техника, сер.1, СВЧ-техника, вып. 2(495), 2008, с.47-52.

26. Pimenov S.M.et al . Laser polishing of diamond plates.-Appl. Phys. A, 1999, v.69, p.81.

27. М.П. Духновский, А.К. Ратникова, Ю.Ю. Фёдоров Термическая обработка поликристаллического CVD-алмаза с целью формирования гладкой поверхности // Электронная техника, сер.1, СВЧ-техника, вып. 2(495), 2008, с.41-46.

28. Ивакин Е.В., Суходолов А.В., Власов А.В., Ральченко В.Г. Анизотропия и неоднородность по толщине теплопроводности поликристаллических алмазных плёнок, измеренные лазерными методами // Сборник «Алмазные плёнки и плёнки родственных материалов», доклады 15-гоМеждународного симпозиума «Тонкие плёнки в оптике и электронике», Харьков, 21-26 апреля 2003, с. 158-163.

29. Evans D., Nicholas M., Scott P. The wettig and bonding of diamond by coper—titanium alloys // Ind. Diamond Rev. —1977. —No.9. —P. 306—309.

30. Calvert; Jeffrey M. (Alexandria, VA), Pehrsson; Pehr E. (Alexandria, VA), Peckerar; Martin C. (Silver Spring, MD) Methods for and products of modification and metallization of oxidizable surfaces, including diamond surfaces, by plasma oxidation. Патент США №6348240, опубл. 19.02.2002 г. НКИ 427/539.

31. Dutta; Indranath (Marina, CA), Menon; Sarath K. (Monterey, CA) Surface modification of synthetic diamond for producing adherent thick and thin film metallizations for electronic packaging. Патент США №5853888, опубл. 29.12.1998 г.

32. Zarnoch; Kenneth P. (Scotia, NY), Iacovangelo; Charles D. (Schenectady, NY) Tungsten metallization of CVD diamond. Патент США №5346719, опубл. 13.09.1994 г. НКИ 427/968.

33. Духновский М. П., Крысов Г.А., Ратникова А. К. Металлизация пластин из искусственного CVD-алмаза // Электронная техника, Сер. 1, СВЧ техника, вып. 1(494), 2008, с. 3 -7.

34. Iacovangelo; Charles D. (Schenectady, NY), Jerabek; Elihu C. (Glenmont, NY), Wilson; Ronald H. (Schenectady, NY), Schaefer; Peter C. (Saratoga Springs, NY) Diamond substrates having metallized vias.Патент США № 5382758 17 января 1994 г.

35. Papanicolaou; Nicolas A. (Silver Spring, MD) Method of fabricating a diamond heat sink. Патент США №4425195 10 января 1984 г.

36. Dautremont-Smith; William C. (Westfield, NJ), Feldman; Leonard C. (Berkeley Heights, NJ), Kalish; Rafael (Haifa, IL), Katz; Avishay (Westfield, NJ),

Miller; Barry (Murray Hill, NJ), Moriya; Netzer (Maplewood, NJ) Metallized paths on diamond surfaces. Патент США №5334306 от 19.11.1992 г.

37. Ronald Petkie Brazeable metallizations for diamond components. Патент США № 6531226 от 11 марта 2003 г.

38. Лахоткин Ю.В. , Кузьмин В.П. Адгезионное композиционное покрытие на алмазах, алмазосодержащих материалах и способ его нанесения. Патент РФ № 2238922, опубл. 27.10. 2004.

39. Ляпин Л. В., Сытилин С. Н., Парилова Г. А., Павлова М. А. Многослойное металлизационное покрытие алмаза или алмазосодержащих материалов и изделий из них и способ его нанесения. Патент РФ № 2399693, опубл. 20.09.2010. Бюл.№26.

40. Вяхирев В. Б., Духновский М. П., Ратникова А. К., Федоров Ю. Ю. Изолирующие теплоотводы на основе CVD-алмаза для силовой Электроники // Электронная техника, Сер. 1, СВЧ техника, вып. 3(502), 2009, с. 36-40.

41. Моряков О.С., Квасков В.Б., Горбачёв В.В., Храброва Т.В. Природные алмазы в полупроводниковой электронике // ЦНИИ «Электроника», Москва, 1988. с.10.

42. Моряков О.С. Алмазные теплоотводы в конструкции полупроводниковых приборов // Обзоры по электронной технике, серия 2, ЦНИИ "Электроника", Москва, 1982. с. 5-28.

43. Данилин В.Н., Докучаев Ю.П., Жукова Т.А., Комаров М.А. Мощные высокотемпературные и радиационно-стойкие СВЧ приборы нового поколения на широкозонных гетеропереходных структурах AlGaN/GaN // Обзоры по электронной технике, Серия 1, СВЧ техника, Выпуск 1, ГУП НПП «Пульсар», 2001,с. 32.

44. Воробьёв А.А., Воробьёва Е.В., Галдецкий А.В., Духновский М.П., Ратникова А.К., Фёдоров Ю.Ю. Моделирование теплового режима полупроводниковых приборов с различными типами теплоотводов // Электронная техника, Серия 1, СВЧ-техника., Выпуск 2 (505), 2010, с.12-20

45. Сидоров В.А. Корпуса лавинно-пролётных диодов миллиметрового диапазона // диссертация, НИИ «Пульсар», 1990.

46. Nagao H.,Katayma Sh. Silicon IMPATT diode incorporating a diamond heat sink. //NEC. Res. And Develop.-1974.-N 35.-p. 67-76.

47. Batch A.T. Heat sinking solid-state devises with diamonds // Electr. Pacag. and prodact.- 1970. V.10. - N8.- p. 39-44.

48. Meyer D.J., Feygelson T.I., Anderson T.J. et al. Large-Signal RF Performance of Nanocrystalline Diamond Coated AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistors - IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 35, NO. 10, OCTOBER 2014, pp. 1013-1015.

49.Nawawi A., Tseng K.J., Rusli et al., Diamond and Related Materials, 2013, v.36, pp. 51-57.

50. Куприна Р.В., Верховлюк Т.В. Экологически чистый технологический процесс извлечения алмазов и вольфрама из отработанного бурового и режущего инструмента // ЖПХ 1995.-Т.68.-№ 10.-С.1735-1737.

51. Путятин А.А., Никольская И.В., Калашников А.Я. Химические методы извлечения алмазов из продуктов синтеза // Сверхтвердые материалы.-1982.-№ 2.-С.20-28.

52. Исаев Р.Н. Способы извлечения алмазов из различных материалов и методы их очистки // Сверхтвердые материалы.- 1989.-№ 2, С.30-34.

53. Сандомирская О.А., Беженарь Н.П., Шишкин В.А. Очистка поверхности поликристаллов сверхтвердых материалов от графита // Сверхтвёрдые материалы.- 1982.-№6.-С.12-14.

54. Костенко В.И., Серегин В.С., Грошкова Л.А., Василевич А.И. Перспективы использования высокотеплопроводной керамики из нитрида алюминия в космическом приборостроении // Институт космических исследований РАН, Москва, Современные информационные и конструкторские технологии. Сессия 3 255, с. 250-254.

55. Самсонов Г.В., Дубовик Т.В. Технология получения нитрида алюминия и возможности его промышленного использования // Цветные металлы. 1962. № 3. с.56-61.

56. Мержанов А.Г., Боровинская И.П., Закоржевский В.В., Савенкова Л.П., Игнатьева Т.И. Способ получения нитрида алюминия. Патент РФ № 2091300, опубл. 27.09.1997 г.

57. Ильин А. П., Толбанова Л. О., Коршунов А. В., Мостовщиков А. В. Способ получения нитрида алюминия. Патент РФ № 2421395, опубл. 20.06.2011. Бюл. №17.

58. Коршунов А. В., Ильин А. П., Толбанова Л. О., Морозова Т. П. Способ получения нитрида алюминия. Патент РФ № 2428376, опубл.10.09.2011. Бюл. №25.

59. Пестрецова Н.Е., Земницкая А.А., Ларина К.В., Борискин С.А. Технология получения керамических подложек из нитрида алюминия методом литья // IX Международная конференция студентов и молодых учёных «Перспективы развития фундаментальных наук», Томский политехнический университет, 24-27 апреля 2012 г., с.762-765.

60. Шаривкер С.Ю., Боровинская И.П., Закоржевский В.В., Кобяков В.П. Способ получения теплопроводной керамики на основе нитрида алюминия. Патент РФ №2144010, опубл. 10.01.2000.

61. Садченков Д.А., Садченкова Г.Д., Буробин В.А., Мержанов А.Г., Пазинич Л.М. Способ получения теплопроводной керамики на основе нитрида алюминия. Патент РФ № 2433108, опубл. 10.11.2011. Бюл. №31.

62. Васильев Ю. В. и др. Некоторые вопросы технологии получения керамики из нитрида алюминия // Электронная техника. Сер. 14, Материалы, Выпуск 4 (203), 1985, с. 64-66.

63. Батыгин В.Н., Метёлкин И.И., Решетников А.М. Вакуумноплотная керамика и её спаи с металлами // "Энергия", М., 1973 г. с. 240-264.

64. Коганицкая Е.В. Спаи керамики с активным металлом // "Электроника" 1959, №4, с.86-93.

65. Bristow R.H. Активная пайка припоем из сплава никеля с титаном. Патент США, №3395993, 1968

66. Кручинин В.П., Скальская В.П. Влияние технологических факторов на надёжность металлокерамических соединений, полученных методом активной пайки // "Труды конференции по электронной технике", 1966, вып. 1, с. 137-143.

67. Козловский Л. В., Миленышева Л.И. Природа образования прочной связи молибдено-марганце-титанового металлизационного слоя с высокоглинозёмистой керамикой // "Электронная техника", 1968, серия 14, №3 /2/, с. 114-122.

68. Кручинин В.П. Активная пайка керамики А995 с металлами // "Электронная техника", серия 14, вып. 6, с.137-143.

69. Шульц-Хардер Юрген Способ изготовления модулей Пельтье, а также модуль Пельтье. Патент РФ № 2433506 опубл. 10.11.2011. Бюл. № 31.

70. W.L. Chlang, V.A. Greenhut and D.J. Shanefield Effect of Substrate and Pretreatment on ^pper to AlN Direct Bonds, Ceram. Eng. Sci. Proc. 12 (9-10), 1991, рр. 2105-2114.

71. Sugiura; Yasuyuki (Yokohama, JP), Mizunoya; Nobuyuki (Yokohama, JP). . Method for production of aluminum nitride ceramic plate. Патент США № 5165983 МПК B32B 1504, от 24.11.1992

72. R.Reicher, W. Smtana, E.U. Gruber, J.C.Schuster Bonding mechanism and stress distribution of a glass frit free thick film metallization for AlN-ceramic // Materials in electronics 9 (1998) р.429-434.

73. Yue Ruifeng, Wang Yan, Wang Youxiang, Chen Chunhua, SIMS study on the initial oxidation process of AlN ceramic substrate in the air // Appl. Surface Sci.. 1999. 148, N 1-2, р. 73-78.

74. V. A. Lavrenkov. D. Panasyuk I. P. Neshpor Email author, High-temperature (to 1670°C) air oxidation of AlN-Si3N4 and AlN-Si3N4-(Ni-Cr-Al) ceramic materials // Powder Metallurgy and Metal Ceramics July 2010, Volume 49, Issue 3-4, pp 238-244.

75. J.W. Lee, I. Radu, M. Alexe. Oxidation behavior of AlN substrate at low temperature // Materials in electronics 13 (2002) р. 131-137.

76. Kim H.-E., Moorhead A. J., Oxidation behavior and flexural stgrength of aluminium nitride exposed to air at elevated temperatures // J. Amer. Ceram. Soc.. 1994. 77, N 4, р. 1037-1041.

77. Dutta I., Mitra S. Oxidation of sintered aluminum nitride at near-ambient temperatures // J. Amer. Ceram. Soc.,1992. 75, N 11, р. 3149-3153.

78. Завражнов Ю.В., Каганова И.И., Мазель Е.З., Миркин А.И. Мощные высокочастотные транзисторы // М.:Радио и связь, 1985, с. 50,51.

79. Пономарёв В.А., Яранцев Н.В. Порошковые композиционные материалы для изделий электронной техники // Издательство МГТУ им. Н.Э, Баумана, 2014, с. 11.

80. Сидоров В.А. Корпуса полупроводниковых СВЧ-приборов // Электронная промышленность. 2. 2003, с. 214-220.

81. Катаев С.В., Аронов В.Л., Сидоров В.А. Корпус мощного широкополосного транзистора и технологические особенности его изготовления // Твердотельная электроника. Комплексированные изделия: материалы научно- практической конференции -М.:МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Москва, 2002, с. 34-35.

82. Сидоров В.А. Корпус СВЧ GaN транзистора // Нитриды галлия, индия и алюминия-структуры и приборы, МГУ, им. М.В. Ломоносова, Физический факультет, Тезисы докладов 5-ой Всероссийской конференции, Санкт-Петербург, 2007, с.50-51.

83. Катаев С.В., Сидоров В.А. Использование технологии химического фрезерования для изготовления прецизионных штампов вырубки керамики. // Твердотельная электроника. Комплексированные изделия: материалы научно-практической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Москва, 2001, с. 26-27.

84. Катаев С.В., Сидоров В.А. Особенности конструкции технологической оснастки для изготовления керамических деталей корпусов

полупроводниковых приборов // Твердотельная электроника. Комплексированные изделия: материалы научно-практической конференции-М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Москва, 2004, с. 48-49.

85. Есипова В.Б., Катаев С.В., Сидоров В.А., Способы герметизации полупроводниковых приборов. // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА. Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Москва, 2008, с.147-149.

86. Катаев С.В., Сидоров В.А., Сопов О.В. Герметичный корпус для мощных высоковольтных модулей // Твердотельная СВЧ электроника. Приборы силовой электроники : материалы научно - практической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С.Попова, г.Москва, 2003, с. 77-78.

87. Флоренцев С.Н. Тенденции развития силовой электроники начала тысячелетия // Электроника. 2003.№ 6. с. 3-9.

88. Готра З.Ю., Смеркло Л.М., Бойко И.И. и др. Теплопроводные подложки для мощных гибридных интегральных схем // Зарубежная радиоэлектроника. 1990. N 12. с. 3-23.

89. Катаев С.В., Жамалетдинов В.А., Сидоров В.А. Корпуса мощных СВЧ транзисторов с теплоотводами из диэлектрических материалов, альтернативных керамике на основе оксида бериллия // Твердотельная электроника. Комплексированные изделия: материалы научно- практической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Москва, 2002, с. 35-38.

90. Сидоров В.А., Катаев С.В., Зайцев А.А. Технологические особенности и перспективы использования в мощных транзисторах материалов, альтернативных ВеО керамике // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА. Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Дубна, 2009, с.106-107.

91. Сидоров В.А., Катаев С.В., Угланов А.Т. Высокотеплопроводные материалы для полупроводниковых приборов и радиоэлектронной аппаратуры. // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки

РЭА. Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Дубна, 2012,с. 236-242.

92. Сидоров В.А., Катаев С.В., Жамалетдинов В.А., Юдаев В.Н. Механические напряжения в полупроводниковых приборах, вызванные тепловыми воздействиями. // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА. Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Владимир, 2007, с.177-178.

93. Зайцев А.А., Катаев С.В., Жамалетдинов В.А., Сидоров В.А. Технологические особенности металлизации новых материалов, перспективных для использования в корпусах мощных полупроводниковых приборов. // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Дубна, 2011, с. 181-182.

94. Батыгин В.П., Метёлкин Н.И., Решетников А.М. Вакуумноплотная керамика и её спаи с металлами // "Энергия", М., 1973г.

95. Ю.Д. Третьяков Твёрдофазные реакции // М., "Химия",1978 г., с.359.

96. Справочник химика, Т.1 ГНТИХЛ, Ленинград-Москва, 1962, с. 1071.

97. Катаев С.В., Сидоров В.А., Д.А. Евстигнеев Д.А. Теплоотводящие основания из алюмонитридной керамики с металлизированными отверстиями в базовых цепях для мощных транзисторов L диапазона частот // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. Выпуск 1 (235) 2015, с. 62-67.

98. А. Максимов. Корпуса полупроводниковых приборов металлостеклянные и металлокерамические. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 6/2010, стр. 114

99. Юрген Шульц-Хардер Медно-керамические подложки - основа современной силовой электроники. Новые возможности технологии DBC, перспективы и проблемы создания нового поколения изделий силовой электроники // Компоненты и технологии, 2005, № 3, с. 72.

100. Непочатов Ю.К., Кумачева С.А., Косарев В. Ф., Медведко О. В. Металлизированная керамическая подложка для электронных силовых модулей и способ металлизации керамики. Патент РФ № 2490237, опубл. 20.08.2013 г. Бюл. №23.

101. Кручинин В.П., Метелкин И.И. Способ металлизации керамики. Патент РФ №564293, опубл. 05.07. 1977. Бюл. №25.

102. Заявка 2014115444 на патент РФ. Решение о выдаче патента от 28.05.2015.

103. Сидоров В.А., Серёгин В.С., Крымко М.М., Катаев С.В._Подложки из алюмонитридной керамики для плат силовой электроники и плат с тонкоплёночными теплонагруженными компонентами // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Дубна, 2014, с. 317-320.

104. Романова М.П. Проектирование гибридно-плёночных интегральных микросхем // Учебное пособие, Ульяновск, УлГТУ, 2006, с. 5-37.

105. J.W. Lee, I. Radu, M. Alexe Oxidation behavior of AlN substrate at low temperature // Materials in electronics 13 (2002), с.131-137.

106. Савченко Е.М., Катаев С.В., Сидоров В.А., Чупрунов А.Г. Технология толстопленочной металлизации алюмонитридной керамики пастами на основе тугоплавких металлов. // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы выпуск 2(249), 2018.с 34-39.

107. Рабинков Л.Г., Шакшуева И.С. Паста для металлизации изделий из корундовой керамики. Авторское свидетельство №293829, опубл. 26.01. 1971 г. Бюл. №6.

108. Метелкин И.И., Ныркова Н.С. Паста для металлизации высокоглиноземистой керамики. Авторское свидетельство №245637, опубл. 04.06. 1969 г. Бюл. №19

109. Васильев Ю.В., Козловский Л.В. Паста для металлизации керамики Авторское свидетельство №514797, опубл.25.05. 1976 г. Бюл. №19.

110. Евсеев А.А., Корепанов В.Е., Камадеева Н.Н., Оноприенко О.В., Рождественский В.Н., Брук С.Г. Паста для металлизации бериллиевой керамики. Авторское свидетельство №715552, опубл. 15.02. 1980 г. Бюл. №6.

111. Ярцева З.А. , Карусева Л.И. Паста для металлизации керамики. Авторское свидетельство №837961, опубл. 15.06. 1981 г. Бюл. №22

112. Сидоров В.А., Катаев С.В., Григорьева Л.А., Сидоров К.В., Жамалетдинов В.А. Металлизационная паста и способ металлизации алюмонитридной керамики. Патент РФ № 2528815 от 24.07. 2014 г.

113. Сидоров В.А., Серёгин В.С., Катаев С.В. Алюмонитридная керамика в мощных СВЧ транзисторах // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Дубна, 2014, с. 254-258.

114. Сидоров В.А., Катаев С.В Конструкционные материалы с высокой теплопроводностью для теплоотводов в изделиях электронной техники // Электронная техника серия 2. «Полупроводниковые приборы» выпуск 2(227), 2011, с.81-90.

115. Сидоров В.А., Катаев С.В. CVD алмаз и алмаз-карбид кремниевый композит в мощных СВЧ транзисторах // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА. Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г.Дубна. 2014, с.309-312.

116. Катаев С.В., Крымко М.М., Курмачев В.А., Сидоров В.А. Алмазный теплоотвод полупроводникового прибора. Патент РФ № 131235, от 10.08.2013 г.

117. Сергеев В.С., Кузнецов О.А., Захаров Н.П., Летягин В.А. Напряжения и деформации в элементах // Радио и связь, 1987. стр. 10, 11, 36, 37.

118. Катаев С.В., Сидоров В.А., Гордеев С.К. Алмаз-карбидный композиционный материал «Скелетон» для теплоотводов

// Электроника НТБ , №3, 2011, с. 60-64.

119. Сидоров В.А. Алюмонитридная керамика в СВЧ транзисторах // Электронная техника, Серия 2, Полупроводниковые приборы, Выпуск 1(220, 2008, стр.58-66.

120. Mr. Tom Martin, Mr. Terry Bloom, High Temperature Aluminum Nitride Packaging // High Temperature Electronics, Edited by Randall Kirschman, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., New York, 1998, p. 806.

121. Катаев С.В., Концевой Ю.А., Сидоров В.А., Страдымов А.Ф. Установка для измерения теплопроводности алюмонитридной керамики. // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА. Материалы научно-технической конференции -М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, г. Дубна, 2014, с. 347-348.

122. Концевой Ю.А., Страдымов А.Ф., Сидоров В.А, Катаев С.В. Устройство для контроля теплопроводности пластин из алюмонитридной керамики. Патент РФ №148273 от 28.10 .2014 г.

123. Моряков О.С. Сварка и пайка в полупроводниковом производстве // М., Высшая школа, 1982, с. 10-42.