2.3. Неэлектрические свойства.
2.3.1. Механические свойства.
Прочность ― способность материала сопротивляться действию внешних сил не разрушаясь, прочность характеризуется пределом прочности на разрыв (растяжение)
,
где F ― максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца;
S0 ― первоначальное сечение образца.
Пластичность ― способность материала деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения их действия.
Пластичность оценивается относительным удлинением
%,
где l0 ― длина образца до разрыва;
lp ― длина образца после разрыва.
ε ≈ 40% для меди и алюминия.
2.3.2. Тепловые свойства.
При выборе проводниковых материалов необходимо учитывать их тепловые свойства.
Теплопроводность ― это способность
материала проводить тепло при нагревании
и охлаждении. Теплопроводность влияет
на равномерность и величину рабочей
температуры материала и оценивается
коэффициентом теплопроводности
.
Теплопроводность учитывается при
изготовлении подложек микросхем и
радиаторов транзисторов.
Тепловое расширение. При нагревании происходит изменение линейных размеров и объёма материалов. Тепловое расширение оценивается коэффициентом линейного (объёмного) расширения. Различие значений коэффициента теплового расширения двух соединяемых материалов может быть причиной появления термических напряжений, приводящих к разрушению соединения.
Температуру плавления. При нагревании металлы и сплавы переходят в жидкое состояние. Каждый материал имеет свою температуру плавления (например, температура плавления железа 1539 С; олова ― 232 С; вольфрама ― 3390 С). Сплавы обычно имеют более низкую температуру плавления, чем их компоненты в отдельности.
2.3.3. Технологические свойства.
Эти свойства характеризуют способность материалов подвергается различным видам обработки для получения изделий и называются обобщённым понятием технологичности. К основным технологическим свойствам относятся следующие:
― Обрабатываемость резанием.
― Обрабатываемость давлением.
― Литейные свойства (жидкотекучесть, кристаллизация, литейная усадка).
― Свариваемость (способность образовывать прочное сварное соединение, возможность соединения пайкой).
― Возможность получения тонкой проволоки, листов, фольги. Проволоку получают волочением, протягиванием заготовки через отверстие (фильер) волочильного инструмента. Площадь сечения выходного отверстия меньше сечения заготовки. Волочение обычно осуществляется в холодном состоянии. При этом прочность материала увеличивается, а электрические свойства ухудшаются. Листы и фольгу получают прокаткой на станах, пропуская заготовку между вращающимися валками с уменьшающимися расстояниями между рабочими поверхностями.
2.3.4. Специальные свойства.
Адгезия (клейкость). Это свойство важно при изготовлении интегральных схем ИС, где технологией предусматривается склеивание нескольких слоёв различных плёнок.
Диффузия ― это свойство надо учитывать при разработке технологий изготовления ИС. При соединении разных компонентов в интегральной схеме может происходить нежелательная диффузия атомов одного материала в другой с искажением характеристик. Диффузия используется для введения примесей и получения нужных характеристик.
Собственные шумы материала возникают в результате броуновского движения электронов, создаются переменные по амплитуде и частоте небольшие токи. В высокочувствительных цепях эти токи являются помехой, увеличивают фоновый шум.
Коррозионная стойкость. Это свойство материалов в стандартных рабочих условиях на воздухе окисляться с образованием плёнки окиси, которая имеет свойства изолятора. В полупроводниковых технологиях используют стойкие к окислению золото, хром, никель.