Немецкие ученые разрабатывают высокотемпературную электронику, способную функционировать при 300 градусах - «Наука и технологии»

Датчики, приводы и некоторые другие узлы современного промышленного оборудования достаточно часто работают в условиях высокой температуры окружающей их среды. Стандартные же полупроводниковые приборы и электронные компоненты могут сохранять свою работоспособность в лучшем случае до температур в 125 градусов Цельсия. Таким образом, для работы в экстремальных условиях требуется специализированная высокотемпературная электроника наподобие технологии HOT 300, разрабатываемой специалистами из института Фраунгофера, Германия. И в настоящее время их усилиями разработан целый ряд базовых технологических компонентов для высокотемпературных приборов и микросхем.

Согласно анализу, рынок высокотемпературной электроники особо нуждается в компонентах и сопутствующих технологиях, способных сохранять полную работоспособность при температурах до 300 градусов Цельсия. При этом, плотность упаковки компонентов должна соответствовать или превышать плотность компонентов в обычных микросхемах. Такие требования определяют необходимость использования совершенно новых технологий и подходов к системной интеграции, и именно все это разрабатывается специалистами пяти институтов Фраунгофера в рамках проекта HOT 300.

Среди ряда уже разработанных технологий следует выделить технологию изготовления высокотемпературных CMOS-чипов и многофункциональных датчиков на основе микроэлектромеханических систем (MEMS), которые могут стать основой электроники нового типа. В этих технологиях используются основания из специальной керамики, а ввод и вывод электрических сигналов осуществляется при помощи проводников, изготовленных из сложных металлических сплавов. Для стабильной работы в условиях высоких температур ученые разработали новые методы микросварки и пайки при помощи соединений из металла, кремния и керамики, а герметизация изделий производится при помощи специального кремний-органического полимерного материала.

Работа устройств при температуре 300 градусов требует повышенной надежности этих устройств. Это, в свою очередь, требует более высококачественных и точных методов выявления микро- и нано-дефектов, возникающих при производстве. Кроме этого, высокотемпературная электроника должна иметь возможность выдерживать тепловые удары в более широком температурном диапазоне, что предъявляет к технологическим процессам ряд специфических требований.

В настоящее время технология HOT 300, точнее, большая часть ее элементов, уже готова к внедрению в массовое производство. В связи с этим руководство института Фраунгофера активно ищет партнеров, которые воплотят все эти разработки в виде конечных высокотемпературных электронных устройств.