Научная группа студентов-физиков Томского государственного университета (ТГУ) представила инновационную технологию синтеза высокодисперсных вольфрам-молибденовых порошков. Эти материалы критически важны для производства современных корпусов интегральных микросхем (ИМС) и до сих пор не производились в России в требуемом качестве, вынуждая предприятия полагаться на зарубежные, преимущественно китайские, поставки. Разработка прошла успешные апробации на производстве и открывает новые возможности для отечественной электронной промышленности в условиях импортозамещения.
Секрет успеха: уникальная технология синтеза
Коллектив молодых ученых физико-технического факультета ТГУ в составе Виктории Мирошкиной (руководитель проекта, сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии ФТФ ТГУ), Ирины Синкиной и Петра Грибова сосредоточился на решении сложной задачи: получении порошков вольфрама и молибдена с исключительно малым и контролируемым размером частиц.
Основой их метода стал процесс гидрирования смеси паравольфрамата аммония и парамолибдата аммония. Путем кропотливых экспериментов исследователям удалось подобрать оптимальные температурные режимы, давление и параметры газовой среды для стадии восстановления. Результатом стало получение ультрачистых порошков металлов с частицами строго заданного размера и узким распределением по фракциям.
Почему размер частиц имеет решающее значение?
Ключевым достижением томских студентов стало получение субмикронных порошков – с размером частиц менее одного микрона (мкм), вплоть до 300 нанометров (нм). Как подчеркивает Илья Жуков, заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии ФТФ ТГУ: «Такие специфичные порошки, особенно с контролируемой фракцией в субмикронном диапазоне, на глобальном рынке массово не представлены. Однако потребность в них у предприятий, выпускающих серийные электронные компоненты, особенно для высокотехнологичных применений, очень высока».
Применение: миниатюризация и надежность электроники
Основное назначение этих порошков – производство металлизированных паст для формирования токопроводящих слоев и топологических рисунков на корпусах интегральных микросхем. Чем мельче частицы порошка в пасте, тем выше ее потенциал для создания сверхтонких и сложных проводящих структур.
Виктория Мирошкина объясняет преимущества: «Использование нашего мелкодисперсного порошка позволяет наносить металлизированные слои вдвое тоньше, чем при использовании стандартных серийных паст на основе более крупных порошков. Это напрямую ведет к возможности создания топологии высокой плотности для многофункциональных и миниатюрных электронных устройств. Более того, уменьшение минимальной толщины и ширины проводящих дорожек снижает их электрическое сопротивление и значительно уменьшает вероятность возникновения дефектов, искажений сигнала и межслойных замыканий».
Превосходство над импортом: контроль качества как ключ
До сих пор российские предприятия были вынуждены закупать подобные высокодисперсные порошки, например, в Китае. Однако, как отмечает Виктория Мирошкина, ключевой проблемой импортных поставок является нестабильность качества, в частности, невозможность гарантировать однородный размер частиц от партии к партии.
«Качество порошка – его чистота и, что крайне важно, дисперсность (распределение частиц по размеру) – являются фундаментальными параметрами, – подчеркивает Мирошкина. – Они напрямую определяют электропроводность конечного металлизированного слоя, его механическую прочность, адгезионную стойкость (способность прочно держаться на подложке) и влагоустойчивость всего электронного компонента. Нестабильность в размере частиц ведет к нестабильности характеристик готового изделия».
Разработка ТГУ решает эту проблему, предлагая технологию с высоким уровнем контроля над размером и чистотой получаемых частиц.
Технология прошла производственные испытания
Важнейшим этапом для любой научной разработки является проверка в реальных производственных условиях. Технология синтеза субмикронных вольфрам-молибденовых порошков успешно прошла эту проверку. Металлизированные пасты, созданные на основе порошков, произведенных по методике томских студентов, были опробованы на одном из профильных предприятий. Результаты подтвердили их технологическую пригодность и преимущества, описанные выше, в частности, возможность нанесения значительно более тонких и качественных проводящих слоев.
Импортозамещение в микроэлектронике: государственный вектор и потребности рынка
Разработка томских студентов вписывается в масштабную государственную программу по импортозамещению критически важных материалов для российской электронной промышленности. Введение санкций и прекращение поставок не только готовой электроники, но и базовых материалов для ее производства, активизировали усилия по созданию отечественных аналогов.
В 2023 году Минпромторг России выделил более 2 миллиардов рублей на освоение производства специальных химических веществ и материалов, необходимых для выпуска полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Согласно данным СNews (июнь 2025), реализация программы идет по плану:
- 2024 год: Освоено производство 7 позиций материалов.
- 2025 год: Планируется запуск серийного производства 56 материалов.
- 2026 год: Намечено освоение еще 28 материалов.
- Итого к 2026 году: Будет локализовано производство 91 критически важного материала для микроэлектроники.
Среди материалов, производство которых будет запущено в ближайшие годы, значатся особо чистые кремнийсодержащие материалы, монокристаллический германий и фосфид галлия, керамика на основе нитрида алюминия для СВЧ-устройств, фотошаблонные заготовки, порошки карбида кремния, оксид молибдена особой чистоты, легированные кремниевые слитки и многие другие. Разработка томских студентов по производству субмикронных вольфрам-молибденовых порошков – это конкретный и значимый шаг в заполнении этой технологической матрицы, направленный на обеспечение независимости отечественного производства ключевых компонентов электроники от внешних поставок.
Перспективы для российской электроники
Создание отечественной технологии получения высокодисперсных вольфрам-молибденовых порошков – это не просто научное достижение. Это практическое решение острой технологической проблемы, сдерживающей развитие производства современной микроэлектроники в России. Внедрение этой разработки позволит:
- Снизить зависимость от ненадежных иностранных поставок критических материалов.
- Повысить качество и надежность отечественных корпусов интегральных микросхем за счет стабильных характеристик порошков.
- Обеспечить возможность производства более миниатюрных и функциональных электронных устройств.
- Укрепить технологический суверенитет России в стратегически важной отрасли.
Успешные производственные испытания дают надежду на скорое внедрение разработки томских студентов в промышленность, внося существенный вклад в реализацию программы импортозамещения и развитие российской микроэлектроники.
