Основы материаловедения

Материалы являются основой электронной и микроэлектронной техники, также как и любого другого класса аппаратуры, поэтому от них требуется стабильность – сохранение внутреннего строения и внешней формы при изменении условий в процессе длительной эксплуатации. Такая стабильность присуща только конденсированному состоянию вещества.

Стабильность свойств и неизменность внутреннего строения – это одно из требований при переработке материалов в изделия. При этом различные виды внешних воздействий направлены лишь на поверхностные слои.

Однако стабильность используемых материалов является достаточно относительной. На самом деле свойства материалов зависят не только от условий их получения, но и от внешних воздействий. С этим связаны проблемы изменения параметров и возникновение отказов изделий электронной техники, происходящие при изменении температуры или в связи с длительным сроком и условиями эксплуатации изделий. Основной причиной является нестабильность свойств материалов, которые являются следствием таких процессов как термическая генерация носителей заряда, диффузия и электродиффузия, электромиграция, возникновение, перемещение и развитие структурных дефектов и неоднородностей.

Содержанием материаловедения и основной задачей материаловедения является создание материалов заданного состава, заданной структуры, чтобы обеспечить совокупность требуемых свойств.

Понятия состав – структура – свойства лежат в основе классификации материалов электронной техники.

Незначительная часть материалов электронной техники и микроэлектроники применяется в элементарном состоянии, то есть в виде простых веществ, это такие металлы как медь, алюминий, серебро, золото, хром, никель, это элементарные полупроводники – кремний и германий. Однако большая часть материалов представляет собой химические соединения и сплавы – это сложные вещества с совершенно новыми, не присущими исходным элементам свойствами. Для определения природы и основных свойств любого материала необходимо рассмотреть основные типы химической связи.