Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена
Представлены результаты экспериментальных исследований теплопроводности и поглощения в композитах из нитрида алюминия с разным содержанием карбида кремния и молибдена. Показано, что наилучшим из рассмотренных материалов является композит, содержащий 46% карбида кремния и 4% молибдена. В этом случае...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70535 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена / В.И. Часнык, И.П. Фесенко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 1. — С. 11-14. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859675501184942080 |
|---|---|
| author | Часнык, В.И. Фесенко, И.П. |
| author_facet | Часнык, В.И. Фесенко, И.П. |
| citation_txt | Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена / В.И. Часнык, И.П. Фесенко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 1. — С. 11-14. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Представлены результаты экспериментальных исследований теплопроводности и поглощения в композитах из нитрида алюминия с разным содержанием карбида кремния и молибдена. Показано, что наилучшим из рассмотренных материалов является композит, содержащий 46% карбида кремния и 4% молибдена. В этом случае одновременно обеспечивается высокий уровень поглощения СВЧ-энергии (42 дБ/см в диапазоне частот 9,510,5 ГГц) и высокая теплопроводность (65 Вт/(мК))
Представлено результати експериментальних досліджень теплопровідності та поглинання у композитах з нітриду алюмінію з різним вмістом карбіду кремнію та молібдену. Показано, що найкращим з розглянутих матеріалів є композит, що містить 46% карбіду кремнію та 4% молібдену. У цьому випадку одночасно забезпечується високий рівень поглинання НВЧ-енергії (42 дБ/см у діапазоні частот 9,5—10,5 ГГц) та висока теплопровідність (65 Вт/(м∙К)).
The paper presents the results of experimental studies of thermal conductivity and microwave absorption in aluminum nitride based composites with different percentages of silicium carbide and molybdenum. It is shown that the optimal composition of the studied materials is the composite with 46% of silicium carbide and 4% of molybdenum. This composition reveals high UHF-energy absorption level of 42 dB/cm in the frequency range of 9.5—10.5 GHz and high thermal conductivity of 65 W/(m∙K).
|
| first_indexed | 2025-11-30T15:53:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 1
11
ÑÂ×-ÒÅÕÍÈÊÀ
ÓÄÊ 621.315:615.5
К. т. н. В. И. ЧАСНЫК1, д. т. н. И. П. ФЕСЕНКО2
Óêðàèíà, ã. Êèåâ, 1НИИ «Оðèîí»; 2ИСМ НАНÓ
E-mail: ndiorion@tsua.net
ПОГЛОÒИÒЕЛИ СВЧ-ЭНЕРГИИ
С ВЫСОÊОЙ ÒЕПЛОПРОВОÄНОСÒЬЮ
НА ОСНОВЕ AlN И SiC С ÄОБАВÊАМИ МОЛИБÄЕНА
Сàмымè âàжíымè õàðàêòåðèñòèêàмè îбъåм-
íыõ ïîãëîòèòåëåé СВЧ-ýíåðãèè, ïðèмåíÿåмыõ â
âàêóóмíыõ ïðèбîðàõ СВЧ (êëèñòðîíàõ è ëàмïàõ
бåãóщåé âîëíы), ÿâëÿюòñÿ èõ ñïîñîбíîñòь ê ïî-
ãëîщåíèю зíàчèòåëьíыõ óðîâíåé СВЧ-ýíåðãèè è
âыñîêàÿ òåïëîïðîâîдíîñòь ïðè òîм óñëîâèè, чòî
мàòåðèàë ïîãëîòèòåëÿ ÿâëÿåòñÿ дèýëåêòðèêîм. В
[1—3] ñîîбщàëîñь, чòî òàêèå êîмïîзèòы ñ êåðàмè-
чåñêîé мàòðèцåé, ñîñòîÿщèå èз âыñîêîòåïëîïðî-
âîдíîé êåðàмèêè èз íèòðèдà àëюмèíèÿ (AlN) è
ïðîâîдÿщåé (ïîãëîщàющåé) фàзы èз дâóõ òóãî-
ïëàâêèõ âåщåñòâ — êàðбèдà õðîмà (Cr3C2) è мî-
ëèбдåíà (Mo) [1—2] èëè êàðбèдà êðåмíèÿ (SiC)
è мîëèбдåíà [3] — èмåюò âыñîêèå зíàчåíèÿ òå-
плопроводности 60—80 и 54—65 Вт/(м∙К) соот-
âåòñòâåííî. Пðèâëåêàòåëьíîé îñîбåííîñòью ýòèõ
êîмïîзèòîâ ÿâëÿåòñÿ ïîâышåííàÿ òåðмîñòàбèëь-
íîñòь, îбóñëîâëåííàÿ ïðîòèâîïîëîжíымè òåмïå-
ðàòóðíымè êîýффèцèåíòàмè ýëåêòðîñîïðîòèâ-
ëåíèÿ ïîëóïðîâîдíèêîâ (Cr3C2, SiC) è мåòàëëà.
Вмåñòå ñ òåм, â [4] ïîêàзàíî, чòî дëÿ мàòåðèà-
ëîâ îбъåмíыõ ïîãëîòèòåëåé СВЧ-ýíåðãèè мåж-
дó èõ òåïëîïðîâîдíîñòью è óðîâíåм ïîãëîщåíèÿ
ñóщåñòâóåò îбðàòíàÿ зàâèñèмîñòь. В ñâÿзè ñ ýòèм
ïðåдñòàâëÿåò îïðåдåëåííыé èíòåðåñ âыÿñíèòь
êîмïëåêñíîå âëèÿíèå ïðîâîдÿщåé фàзы, ñîñòîÿ-
щåé èз дâóõ êîмïîíåíòîâ, íà óðîâåíь ïîãëîщåíèÿ
СВЧ-ýíåðãèè è íà òåïëîïðîâîдíîñòь êîмïîзèòà.
Цåëью дàííîé ðàбîòы ÿâëÿåòñÿ ýêñïåðèмåí-
òàëьíîå îïðåдåëåíèå óðîâíÿ ïîãëîщåíèÿ è òåïëî-
ïðîâîдíîñòè â êåðàмèчåñêîм мàòåðèàëå ñ мàòðè-
цåé èз íèòðèдà àëюмèíèÿ è ïîãëîщàющåé фàзы
èз êàðбèдà êðåмíèÿ è мîëèбдåíà.
Экспериментальная часть
В íàñòîÿщåå âðåмÿ íå ñóщåñòâóåò òåîðèè è
фîðмóë, ïîзâîëÿющèõ îïðåдåëèòь óðîâåíь ïî-
ãëîщåíèÿ СВЧ-ýíåðãèè â íåïðîâîдÿщèõ (ïî ïî-
Представлены результаты экспериментальных исследований теплопроводности и поглощения в ком-
позитах из нитрида алюминия с разным содержанием карбида кремния и молибдена. Показано, что
наилучшим из рассмотренных материалов является композит, содержащий 46% карбида кремния и
4% молибдена. В этом случае одновременно обеспечивается высокий уровень поглощения СВЧ-энергии
(42 дБ/см в диапазоне частот 9,5—10,5 ГГц) и высокая теплопроводность (65 Вт/(м∙К)).
Ключевые слова: объемный поглотитель, коэффициент поглощения электромагнитной энергии, ком-
позит, нитрид алюминия, карбид кремния, молибден.
ñòîÿííîмó òîêó) êîмïîзèòàõ, ñîñòîÿщèõ èз дâóõ
фàз — ñîбñòâåííî дèýëåêòðèчåñêîé, ñëóжàщåé
мàòðèцåé è ñîñòàâëÿющåé îñíîâó êîмïîзèòà, è
ïðîâîдÿщåé, ñîñòîÿщåé èз мåëêèõ чàñòèц мåòàë-
ëà, íå ãîâîðÿ óжå î êîмïîзèòàõ, ïðîâîдÿщàÿ фàзà
êîòîðыõ ñîñòîèò èз íåñêîëьêèõ êîмïîíåíòîâ, íà-
ïðèмåð èз чàñòèц мåòàëëà è ïîëóïðîâîд íèêà, èз
мåòàëëîèдà è ïîëóïðîâîдíèêà. Пîýòîмó åдèí-
ñòâåííым ñïîñîбîм îïðåдåëåíèÿ ïîãëîщåíèÿ
СВЧ-ýíåðãèè â êîмïîзèòàõ ÿâëÿåòñÿ ýêñïåðè-
мåíòàëьíîå èññëåдîâàíèå êîíêðåòíыõ îбðàзцîâ.
Измåðåíèå зàòóõàíèÿ СВЧ-ýíåðãèè â êîëьцàõ
ïîãëîòèòåëÿ, ðàзмåщåííîãî â ðåзîíàòîðå зàмåд-
ëÿющåé ñèñòåмы мàêåòà СВЧ-ïðèбîðà, ïðîâîдè-
ëè íà ïàíîðàмíîм èзмåðèòåëå ÊСВН è îñëàбëå-
íèÿ Р2-61 â дèàïàзîíå чàñòîò 9,5—10,5 ГГц ïî
мåòîдèêå, îïèñàííîé â [5]. Êîëьцà èмåюò ðàз-
мåðы ∅16×∅6×2,7 мм è âыïîëíåíы èз êîмïîзè-
òà AlN—SiC—Mo.
Òîчíîñòь èзмåðåíèÿ зàòóõàíèÿ íà ïàíîðàмíîм
èзмåðèòåëå Р2-61 ñîñòàâëÿåò 0,1 дБ, чòî ñîîòâåò-
ñòâóåò òîчíîñòè â îïðåдåëåíèè êîýффèцèåíòà ïî-
ãëîщåíèÿ СВЧ-ýíåðãèè 0,37 дБ/ñм ñ óчåòîм òîë-
щèíы êîëьцà ïîãëîòèòåëÿ 2,7 мм.
Òåïëîïðîâîдíîñòь êîмïîзèòà èзмåðÿëè ñ ïî-
мîщью ïðèбîðà ИÒ3-МХÒИ (ã. Нîâîмîñêîâñê,
Рîññèÿ) íà îбðàзцàõ ðàзмåðîм 15×15×1,2 мм,
îшèбêà èзмåðåíèÿ ñîñòàâëÿëà 5% [6].
Äëÿ ñîздàíèÿ êåðàмèчåñêîé мàòðèчíîé фàзы
êîмïîзèòà èñïîëьзîâàëè ïîðîшîê íèòðèдà àëю-
мèíèÿ (Äîíåцêèé зàâîд õèмðåàêòèâîâ, Óêðàèíà)
ñ óдåëьíîé ïîâåðõíîñòью 2 м2/ã. В êàчåñòâå àêòè-
âèðóющåé дîбàâêè дëÿ ñïåêàíèÿ ïîðîшêà íèòðè-
дà àëюмèíèÿ ïðèмåíÿëè îêñèд èòòðèÿ Y2O3 мàð-
êè ИÒО-И (Êèðãèзñêèé ãîðíî-îбîãàòèòåëьíыé
êîмбèíàò) ñ ðàзмåðîм чàñòèц 0,5—1,0 мêм.
Иñõîдíыé ïîðîшîê êàðбèдà êðåмíèÿ (ïðîèзâîд-
DOI: 10.15222/TKEA2014.1.11
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 1
12
ÑÂ×-ÒÅÕÍÈÊÀ
ñòâà ОАО «Зàïîðîжñêèé àбðàзèâíыé êîмбèíàò»,
Óêðàèíà) èмåë ñðåдíèé ðàзмåð чàñòèц 3,2 мêм.
Äëÿ ïîëóчåíèÿ êîмïîзèòîâ ïîðîшîê AlN (46%
ïî мàññå) ñмåшèâàëè ñ ïîðîшêîм Y2O3 (4% ïî
мàññå) ñóõèм ñïîñîбîм â ïëàíåòàðíîé мåëьíèцå.
Зàòåм â ýòó ñмåñь дîбàâëÿëè ïîðîшêè SiC (42—
48%) è Mo (8—2%) ñî ñðåдíèм ðàзмåðîм чàñòèц
2,2 мêм. Пîëóчåííыå ïîðîшêîâыå êîмïàêòы ñïå-
êàëè â ñðåдå àзîòà ïðè íîðмàëьíîм àòмîñфåðíîм
дàâëåíèè è òåмïåðàòóðå 1900°С.
Эêñïåðèмåíòàëьíî èзмåðåííыå óðîâíè ïîãëî-
щåíèÿ СВЧ-ýíåðãèè â êîëьцàõ ïîãëîòèòåëÿ èз
êîмïîзèòîâ ñ ðàзíым ñîдåðжàíèåм êàðбèдà êðåм-
íèÿ è мîëèбдåíà ïðèâåдåíы â таблице. Òàм жå
óêàзàíы зíàчåíèÿ ïîðèñòîñòè è êîýффèцèåíòîâ
òåïëîïðîâîдíîñòè ýòèõ êîмïîзèòîâ.
Аíàëèз ýòèõ дàííыõ ïîêàзыâàåò, чòî ââåдåíèå
â ñîñòàâ êîмïîзèòà AlN—SiC чàñòèц Mo âмåñòî
êàðбèдà êðåмíèÿ ïðèâîдèò ê зíàчèòåëьíîмó óâå-
ëèчåíèю òåïëîïðîâîдíîñòè è óмåíьшåíèю ïîðè-
ñòîñòè. В èññëåдóåмыõ êîмïîзèòàõ мåждó òåïëî-
ïðîâîдíîñòью è óðîâíåм ïîãëîщåíèÿ ïðîñëåжè-
âàåòñÿ îбðàòíàÿ зàâèñèмîñòь. Òàê, íàïðèмåð, ïðè
дîбàâëåíèè 2% мîëèбдåíà êîýффèцèåíò ïîãëî-
щåíèÿ ñíèжàåòñÿ ñ 39 дî 37 дБ/ñм, íî ïðè ýòîм
òåïëîïðîâîдíîñòь âîзðàñòàåò â 1,46 ðàзà, ñ 37 дî
54 Вт/(м∙К). И наоборот, когда теплопрово-
дность уменьшается с 65 до 49 Вт/(м∙К), по-
ãëîщåíèå óâåëèчèâàåòñÿ ñ 42 дî 45 дБ/ñм.
Êîмïîзèò, ñîдåðжàщèé 46% SiC è 4% Mo, ïî êîм-
ïëåêñó ñâîèõ ïàðàмåòðîâ âыãîдíî îòëèчàåòñÿ îò
îñòàëьíыõ ðàññмîòðåííыõ òåм, чòî èмååò íàèбîëь-
шую теплопроводность 65 Вт/(м∙К) и довольно
âыñîêèé óðîâåíь ïîãëîщåíèÿ СВЧ-ýíåðãèè 42
дБ/ñм ïðè ïîðèñòîñòè 3%.
Óêàзàííыé â òàбëèцå ðàзбðîñ зíàчåíèé êîýф-
фèцèåíòà ïîãëîщåíèÿ СВЧ-ýíåðãèè (±3 дБ/ñм)
ñîîòâåòñòâóåò èзмåðåííым зíàчåíèÿм â îдíîé ïàð-
òèè êîëåц îбъåмíîãî ïîãëîòèòåëÿ. Эòîò ðàзбðîñ
âïîëíå ïðèåмëåм дëÿ êîмïîзèòîâ ñëîжíîãî ñî-
ñòàâà. Äèýëåêòðèчåñêàÿ мàòðèчíàÿ фàзà ñïåчåí-
íîãî êîмïîзèòà ñîñòîèò èз íèòðèдà àëюмèíèÿ è
àëюмîèòòðèåâîãî ãðàíàòà (Y3Al5O12), îбðàзóю-
щåãîñÿ èз îêñèдà èòòðèÿ, ïðèмåñíîãî êèñëîðîдà
íèòðèдà àëюмèíèÿ è àëюмèíèÿ мàòðèчíîé фàзы
ïðè ñïåêàíèè. Пðîâîдÿщàÿ фàзà ñïåчåííîãî êîм-
ïîзèòà ñîñòîèò èз чàñòèц ïîëóïðîâîдíèêà êàðбè-
дà êðåмíèÿ, чàñòèц мîëèбдåíà è íåêîòîðîãî êî-
ëèчåñòâà òâåðдыõ ðàñòâîðîâ êàðбèдà êðåмíèÿ â
íèòðèдå àëюмèíèÿ íà ãðàíèцàõ чàñòèц мîëèбдå-
íà è êàðбèдà êðåмíèÿ.
Обсуждение экспериментальных результатов
Рàññмîòðèм âëèÿíèå êîíцåíòðàцèè è ðàзмåðà
чàñòèц ïðîâîдÿщåé фàзы íà òåïëîïðîâîдíîñòь è
ïîãëîщåíèå СВЧ-ýíåðãèè â дâóõфàзíыõ êîмïî-
зèòàõ âèдà AlN—Mo, AlN—SiC. Оòíîñèòåëьíî
ïîãëîщåíèÿ мîжíî ñчèòàòь óñòàíîâëåííîé ñëåдó-
ющóю зàêîíîмåðíîñòь: ïðè óñëîâèè, чòî êîмïî-
зèò ÿâëÿåòñÿ íåïðîâîдÿщèм íà ïîñòîÿííîм òîêå,
óðîâåíь ïîãëîщåíèÿ СВЧ-ýíåðãèè â дâóõфàзíыõ
êîмïîзèòàõ âñåãдà óâåëèчèâàåòñÿ ñ ðîñòîм êîí-
цåíòðàцèè чàñòèц ïðîâîдÿщåé фàзы. Эòî ïðàâè-
ëî ñîбëюдàåòñÿ ïðè ëюбыõ ðàзмåðàõ чàñòèц è íå-
îдíîêðàòíî ïîдòâåðждåíî ýêñïåðèмåíòàëьíî [7].
Пðè ïîñòîÿííîм ñîñòàâå ïîãëîщàющèõ чàñòèц, èõ
êîíцåíòðàцèè, ðàзмåðîâ èëè ñïåêòðà èõ ðàзмå-
ðîâ óðîâåíь ïîãëîщåíèÿ СВЧ-ýíåðãèè òåм âышå,
чåм бîëьшå ïðèмåñåé íàõîдÿòñÿ â èñõîдíыõ мà-
òåðèàëàõ ïðîâîдÿщèõ чàñòèц èëè â мàòåðèàëå дè-
ýëåêòðèчåñêîé мàòðèцы. Äîïîëíèòåëьíыå ïðè-
мåñè мîãóò дîбàâëÿòьñÿ ïðè ðàзмîëå è ñïåêàíèè
êîмïîзèòîâ. И õîòÿ дîëÿ ýòèõ ïðèмåñåé â ñîñòà-
âå мàòåðèàëà ðåдêî ïðåâышàåò 1—2% è îбычíî
ñîñòàâëÿåò дîëè ïðîцåíòà, èõ âëèÿíèå íà ïîãëî-
щåíèå èíîãдà îêàзыâàåòñÿ ñóщåñòâåííым. Пî îб-
ðàзíîмó óòâåðждåíèю Êàëàмå è Абå [8], êàðбèд
êðåмíèÿ дîëжåí быòь «ãðÿзíым», ò. å. ñîдåðжà-
íèå ïðèмåñåé â дîбàâêàõ êàðбèдà êðåмíèÿ дîëж-
íî быòь âыñîêèм дëÿ ïîëóчåíèÿ êîмïîзèòîâ íà
îñíîâå îêñèдà бåðèëëèÿ (BeO—SiC) ñ âыñîêîé
ïîãëîщàющåé ñïîñîбíîñòью ê СВЧ-èзëóчåíèю.
Пî îòíîшåíèю ê òåïëîïðîâîдíîñòè дîñòîâåðíî
óñòàíîâëåíî, чòî дëÿ êîмïîзèòîâ òèïà AlN—SiC
ïðè фèêñèðîâàííыõ зíàчåíèÿõ êîíцåíòðàцèè
ïðîâîдÿщèõ чàñòèц SiC è ïîðèñòîñòè òåïëîïðî-
âîдíîñòь êîмïîзèòà òåм бîëьшå, чåм êðóïíåå чà-
ñòèцы êàðбèдà êðåмíèÿ [4, 9]. Оñíîâíîé âêëàд â
òåïëîïðîâîдíîñòь дâóõфàзíыõ êîмïîзèòîâ âíîñèò
òåïëîïðîâîдíîñòь мàòðèчíîé, дèýëåêòðèчåñêîé
фàзы — чåм îíà âышå, òåм âышå è òåïëîïðîâîд-
íîñòь âñåãî êîмïîзèòà. Пðè фèêñèðîâàííыõ ðàз-
мåðàõ чàñòèц ïðîâîдÿщåé фàзы âыñîêàÿ òåïëî-
ïðîâîдíîñòь, ïðèñóщàÿ мàêðîîбъåмàм мåòàëëîâ è
âåщåñòâ, èз êîòîðыõ ñîñòîÿò ïðîâîдÿщèå чàñòèцы,
îчåíь ñëàбî âëèÿåò íà òåïëîïðîâîдíîñòь êîмïîзè-
Сîñòàâ îбðàзцà,
% ïî мàññå
Êîýффèцèåíò ïî-
ãëîщåíèÿ СВЧ-
ýíåðãèè, дБ/ñм
Òåïëîïðîâîдíîñòь,
Вт/(м∙К)
Пîðèñòîñòь,
%
46%AlN — 4%Y2O3 — 50%SiC 39±3 37±2 8
46%AlN — 4%Y2O3 — 48%SiC — 2%Mo 37±3 54±2,5 6
46%AlN — 4%Y2O3 — 46%SiC — 4%Mo 42±3 65±3 3
46%AlN — 4%Y2O3 — 42%SiC — 8%Mo 45±3 49±2 2
Характеристики образцов полученных композитов
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 1
13
ÑÂ×-ÒÅÕÍÈÊÀ
òà â цåëîм. Обычíî òåïëîïðîâîдíîñòь дâóõфàз-
íыõ êîмïîзèòîâ (AlN—Mo, AlN—W, AlN—SiC)
составляет 60—80 Вт/(м∙К), и только в компози-
òå íà îñíîâå îêñèдà бåðèëëèÿ 60% BeO—40% SiC
теплопроводность равна 160 Вт/(м∙К), но и
â ýòîм ñëóчàå òàêîå åå зíàчåíèå îбóñëîâëåíî
âыñîêîé òåïëîïðîâîдíîñòью îêñèдà бåðèëëèÿ
(250 Вт/(м∙К)) [8]. С ростом концентрации про-
âîдÿщèõ чàñòèц è ïðèбëèжåíèè åå ê ïðåдåëó, зà
êîòîðым íàñòóïàåò ïðîâîдèмîñòь ïî ïîñòîÿííî-
мó òîêó âñåãî êîмïîзèòà (ïîðîã ïåðêîëÿцèè), ïî-
ãëîщåíèå СВЧ-ýíåðãèè мàêñèмàëьíî, à óðîâåíь
òåïëîïðîâîдíîñòè мèíèмàëåí.
Нà îñíîâàíèè âышåèзëîжåííîãî мîжíî зà-
êëючèòь, чòî îñíîâíым фàêòîðîм, îïðåдåëÿю-
щèм òåïëîïðîâîдíîñòь â дâóõфàзíыõ êîмïîзè-
òàõ, ÿâëÿåòñÿ èõ îбъåмíàÿ ñòðóêòóðíàÿ èåðàð-
õèÿ, îïðåдåëÿющàÿ ïðîòÿжåííîñòь âñåõ ãðàíèч-
íыõ ïîâåðõíîñòåé чàñòèц è òàêèм îбðàзîм âëè-
ÿющàÿ íà ïðîцåññы òåïëîïåðåíîñà è òåïëîîбмå-
íà, ïðîèñõîдÿщèå íà ãðàíèцàõ зåðåí мàòðèчíîé
фàзы è ïðîâîдÿщèõ (è èíыõ) чàñòèц.
Еñëè ãîâîðèòь î ïîãëîщåíèè è òåïëîïðîâîд-
íîñòè êàê î ïðîцåññàõ, ïðîèñõîдÿщèõ íà àòî-
мàðíîм óðîâíå, òî мîжíî ñêàзàòь — чåм бîëьшå
ïðîòÿжåííîñòь íåñîãëàñîâàííыõ ïîâåðõíîñòåé
êðèñòàëëèчåñêèõ ðåшåòîê ñîñåдíèõ зåðåí è чà-
ñòèц, òåм бîëåå зàòðóдíåí ïîòîê фîíîíîâ мåждó
íèмè, à ýòî îзíàчàåò óмåíьшåíèå òåïëîïðîâîдíî-
ñòè. В òî жå âðåмÿ, чåм бîëьшå ñóммàðíàÿ ïî-
âåðõíîñòь âñåõ ãðàíèчàщèõ дðóã ñ дðóãîм êðè-
ñòàëëèчåñêèõ ðåшåòîê àòîмîâ âåщåñòâ, âõîдÿ-
щèõ â ñîñòàâ êîмïîзèòà, òåм бîëьшå ñîдåðжèò-
ñÿ â ýòèõ ïîâåðõíîñòíыõ ñëîÿõ ýëåêòðîíîâ ïðî-
âîдèмîñòè, ñëåдîâàòåëьíî, ñ боëьшèм êîëèчå-
ñòâîм ýëåêòðîíîâ âзàèмîдåéñòâóåò ýëåêòðîмàã-
íèòíîå ïîëå СВЧ-èзëóчåíèÿ. Эòî îзíàчàåò бîëь-
шèé óðîâåíь ïîãëîщåíèÿ СВЧ-ýíåðãèè мàòåðè-
àëîм êîмïîзèòà.
Заключение
Пðèмåíåíèå ïîðîшêà мîëèбдåíà дèñïåðñíî-
ñòью чàñòèц 2,2 мêм â êàчåñòâå дîбàâêè (4—8%
ïî мàññå) â êîмïîзèòàõ íà îñíîâå íèòðèдà àëюмè-
íèÿ (46%) è êàðбèдà êðåмíèÿ (42—48%) ïîзâîëè-
ëî ïðè âыñîêîм óðîâíå ïîãëîщåíèÿ СВЧ-ýíåðãèè
(42 дБ/ñм) óâåëèчèòь òåïëîïðîâîдíîñòь êîмïî-
зèòà AlN—SiC—Mo â 1,8 ðàзà. Иñïîëьзîâàíèå
èññëåдîâàííыõ êîмïîзèòîâ, èмåющèõ âыñîêèé
óðîâåíь ïîãëîщåíèÿ è òåïëîïðîâîдíîñòè, â êà-
чåñòâå мàòåðèàëà дëÿ îбъåмíыõ ïîãëîòèòåëåé
СВЧ-ýíåðãèè â ëàмïàõ бåãóщåé âîëíы ñ зàмåд-
ëÿющåé ñèñòåмîé íà ñâÿзàííыõ ðåзîíàòîðàõ ïðè-
âåдåò ê ñíèжåíèю òåïëîâыõ íàãðóзîê â ðåзîíà-
òîðàõ âыõîдíыõ ñåêцèé âыñîêîчàñòîòíîãî бëî-
êà ïðèбîðà, â êîòîðыõ ðàзмåщàюòñÿ îбъåмíыå
ïîãëîòèòåëè. Эòî îбñòîÿòåëьñòâî ÿâëÿåòñÿ îñî-
бåííî âàжíым дëÿ ëàмï бåãóщåé âîëíы ñðåдíåé
è бîëьшîé âыõîдíîé СВЧ-мîщíîñòè, ðàбîòàю-
щèõ â íåïðåðыâíîм ðåжèмå. Пîâышåíèå íàдåж-
íîñòè ïî òåïëîâîмó ðåжèмó âñëåдñòâèå óмåíьшå-
íèÿ òåïëîâыõ íàãðóзîê â âыñîêîчàñòîòíîм бëîêå
ïðèбîðà бóдåò ñïîñîбñòâîâàòь óâåëèчåíèю ñðîêà
ñëóжбы ЛБВ.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСÒОЧНИÊИ
1. Êóëèêîâ В.И., Мóшêàðåíêî Ю.Н., Пàðõîмåíêî С.И.,
Пðîõîðîâ Л.Н. Нîâыé êëàññ êåðàмèчåñêèõ мàòåðèàëîâ íà
îñíîâå òåïëîïðîâîдíîãî íèòðèдà àëюмèíèÿ // Эëåêòðîííàÿ
òåõíèêà. Сåð. СВЧ-òåõíèêà. — 1993. — Выï. 2 (456). —
С. 45—47.
2. Пàâëîâà М.А., Рыбêèí В.Н., Нåмîãàé И.Ê.
Пîãëîòèòåëè СВЧ—ýíåðãèè è èõ ñîåдèíåíèÿ ñ мåòàëëàмè
// Эëåêòðîííàÿ òåõíèêà. Сåð. 1. СВЧ-òåõíèêà. — 2009. —
Выï. 4 (503). — С. 42—47.
3. Нîâèêîâ Н.В., Фåñåíêî И.П., Оñèïîâ А.С. è
дð. Оñîбåííîñòè ñòðóêòóðы è âëèÿíèå åå íà òåïëîïðîâî-
дíîñòь êîмïîзèцèîííыõ мàòåðèàëîâ íà îñíîâå àëмàзà, c
BN, WC, MgB2, B4C, AlN // Сèíòåз, ñïåêàíèå è ñâîéñòâà
ñâåðõòâåð дыõ мàòåðèàëîâ: Сб. íàóчí. Òð. — Êèåâ: ИСМ èм.
В.Н. Бàêóëÿ НАН Óêðàèíы, ñåðèÿ Мàòåðèàëîâåдåíèå.—
2011. — С. 148—153.
4. Чàñíыê В.И., Фåñåíêî И.П. Òåïëîïðîâîдíîñòь âíó-
òðèâàêóóмíыõ îбъåмíыõ ïîãëîòèòåëåé СВЧ-ýíåðãèè //
Òåõíèêà è ïðèбîðы СВЧ. — 2011. — ¹2. — С. 47—51.
5. Чàñíыê В.И., Фåñåíêî И.П. Объåмíыé ïîãëîòè-
òåëь СВЧ—ýíåðãèè íà îñíîâå íèòðèдà àëюмèíèÿ è êàðбèдà
êðåмíèÿ // Òåõíèêà è ïðèбîðы СВЧ. — 2008. — ¹2. —
С. 45—47.
6. Азèмà Ю.И., Бåëÿåâ Ю.И., Êóëàêîâ М.В.
Óñòðîéñòâî дëÿ èзмåðåíèÿ êîýффèцèåíòà òåïëîïðîâîдíî-
ñòè âыñîêîòåïëîïðîâîдíыõ мàòåðèàëîâ // Пðèбîðы è òåõ-
íèêà ýêñïåðèмåíòà. — 1985. — ¹ 4. — С. 248—249.
7. Êîâíåðèñòыé Ю.Ê., Лàзàðåâà И.Ю., Рàâàåâ А.А
Мàòåðèàëы, ïîãëîщàющèå СВЧ-èзëóчåíèÿ. — Мîñêâà:
Нàóêà. 1982. — 163 ñ.
8. Calame J. P., Abe D. K. Applications of Advanced
Materials Technologies to Vacuum Electronic Devices //
Proc. IEEE. — 1999. — 87, N 5. — P. 840—864.
9. Сåðбåíюê Ò. Б., Аëåêñàíдðîâà Л. І., Зàїêà М. І. òà
іí. Сòðóêòóðà, мåõàíічíі, òåïëî- òà діåëåêòðèчíі âëàñòèâîñòі
êåðàмічíîãî мàòåðіàëó íіòðèд àëюміíію — êàðбід êðåмíію
// Сâåðõòâåðдыå мàòåðèàëы. — 2008. — ¹6. — С. 29—39.
Äата поступления рукописи
в редакцию 03.11 2013 г.
В. І. ЧАСНИК, І. П. ФЕСЕНКО
Óêðàїíà, м. Êèїâ, НÄІ «Оðіîí»; ІНМ НАНÓ
E-mail: ndiorion@tsua.net
ПОГЛИНАЧІ НВЧ-ЕНЕРГІЇ З ВИСОÊОЮ ÒЕПЛОПРОВІÄНІСÒЮ
НА ОСНОВІ AlN ÒА SiC З ÄОБАВÊАМИ МОЛІБÄЕНÓ
Представлено результати експериментальних досліджень теплопровідності та поглинання у компози-
тах з нітриду алюмінію з різним вмістом карбіду кремнію та молібдену. Показано, що найкращим з
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 1
14
ÑÂ×-ÒÅÕÍÈÊÀ
розглянутих матеріалів є композит, що містить 46% карбіду кремнію та 4% молібдену. У цьому ви-
падку одночасно забезпечується високий рівень поглинання НВЧ-енергії (42 дБ/см у діапазоні частот
9,5—10,5 ГГц) та висока теплопровідність (65 Вт/(м∙К)).
Ключові слова: об’ємний поглинач, коефіцієнт поглинання електромагнітної енергії, композит, нітрид
алюмінію, карбід кремнію, молібден.
V. I. CHASNYK1, I. P. FESENKO2
Ukraine, Kiev, 1RSI “Orion”; 2ISM of NASU
E-mail: ndiorion@tsua.net
MICROWAVE ENERGY ATTENUATORS OF HIGH THERMAL CONDUCTIVITY
BASED ON AlN AND SiC WITH ADDITION OF MOLYBDENUM
The paper presents the results of experimental studies of thermal conductivity and microwave absorption
in aluminum nitride based composites with different percentages of silicium carbide and molybdenum. It is
shown that the optimal composition of the studied materials is the composite with 46% of silicium carbide and
4% of molybdenum. This composition reveals high UHF-energy absorption level of 42 dB/cm in the frequency
range of 9.5—10.5 GHz and high thermal conductivity of 65 W/(m∙K).
Keywords: volume attenuators, absorption factor of electromagnetic energy, composite, aluminum nitride,
silicium carbide, molybdenum.
REFERENCES
1. Kulikov V.I., Mushkarenko Yu.N., Parkhomenko S.I.,
Prokhorov L.N. Elektronnaya tekhnika. Ser. SVCh-tekhnika,
1993, iss. 2 (456), pp. 45-47 (in Russian)
2. Pavlova M.A., Rybkin V.N., Nemogai I.K. Elektronnaya
tekhnika. Ser. 1. SVCh-tekhnika, 2009, iss. 4 (503), pp. 42-
47 (in Russian)
3. Novikov N.V., Fesenko I.P., Osipov A.S. et al.
Sintez, spekanie i svoistva sverkhtverdykh materialov: Sb.
nauchn. Tr., V. Bakul Institute for Superhard Materials
of the National Academy of Sciences of Ukraine, seriya
Materialovedenie, 2011, pp. 148-153 (in Russian)
4. Chasnyk V.I., Fesenko I.P. Tekhnika i pribory SVCh,
2011, no 2, pp. 47-51 (in Russian)
5. Chasnyk V.I., Fesenko I.P. Tekhnika i pribory SVCh,
2008, no 2, pp. 45-47 (in Russian)
6. Azima Yu.I., Belyaev Yu.I., Kulakov M.V. Pribory i
tekhnika eksperimenta, 1985, no 4, pp. 248-249 (in Russian)
7. Kovneristyi Yu.K., Lazareva I.Yu., Ravaev A.A Materialy,
pogloshchayushchie SVCh-izlucheniya [Materials that absorb the
microwave radiation] Moskow, Nauka, 1982, 163 p. (in Russian)
8. Calame J. P., Abe D. K. Proc. IEEE, 1999, 87, no 5,
pp. 840-864.
9. Serbenyuk T. B., Aleksandrova L. I., Zayika M. I. et al.
Sverkhtverdye materialy, 2008, no 6, pp. 29-39 (in Russian)
ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ
Í
Î
Â
Û
Å
Ê
Í
È
Ã
È
Âонг Б.П., Миттал À., Цао Ю., Ñтарр Г. Íано-ÊМОП-схемы и проек-
тирование на физическом уровне.— Ìîñêâà: Òåõíîñôåðà, 2014.
Êíèãà ñîдåðжèò âåñьмà àêòóàëьíыå ñâåдåíèÿ ïî îñîбåííî-
ñòÿм ñîâðåмåííыõ òåõíîëîãèé СБИС óðîâíÿ 130—90 íм,
êîòîðыå íåîбõîдèмî зíàòь è óчèòыâàòь ïðè ïðîåêòèðîâà-
íèè. Здåñь òàêжå îïèñàíы ñîîòâåòñòâóющèå ïðèåмы ïðî-
åêòèðîâàíèÿ íà фèзèчåñêîм óðîâíå дëÿ ñõåм ñмåшàííîãî
ñèãíàëà è àíàëîãîâыõ êîмïîíåíòîâ, ñõåм ïàмÿòè, мåòî-
дîâ ñíèжåíèÿ ïîòðåбëÿåмîé мîщíîñòè, ñõåм ââîдà/âы-
âîдà è зàщèòы îò ýëåêòðîñòàòèчåñêîãî ðàзðÿдà, цåëîñò-
íîñòè ñèãíàëà ñ óчåòîм дëèííыõ мåжñîåдèíåíèé. В êíè-
ãå òàêжå ðàññмîòðåíы ïðèåмы ïðîåêòèðîâàíèÿ, îбåñïå-
чèâàющèå ïîâышåíèå âыõîдà ãîдíыõ è óчåò âàðèàцèé
òåõíîëîãèчåñêîãî ïðîцåññà.
Êíèãà мîжåò быòь âåñьмà ïîëåзíà íå òîëьêî êîíñòðóêòîðàм, íî è èíжåíåðàм-
òåõíîëîãàм, îñóщåñòâëÿющèм ðàзðàбîòêó íîâыõ òåõíîëîãèé è ñîîòâåòñòâóю-
щèõ ïðàâèë ïðîåêòèðîâàíèÿ.
DOI: 10.15222/TKEA2014.1.11
ÓÄÊ 621.315:615.5
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70535 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T15:53:58Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Часнык, В.И. Фесенко, И.П. 2014-11-07T20:12:46Z 2014-11-07T20:12:46Z 2014 Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена / В.И. Часнык, И.П. Фесенко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 1. — С. 11-14. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/tkea2014.1.11 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70535 621.315:615.5 Представлены результаты экспериментальных исследований теплопроводности и поглощения в композитах из нитрида алюминия с разным содержанием карбида кремния и молибдена. Показано, что наилучшим из рассмотренных материалов является композит, содержащий 46% карбида кремния и 4% молибдена. В этом случае одновременно обеспечивается высокий уровень поглощения СВЧ-энергии (42 дБ/см в диапазоне частот 9,510,5 ГГц) и высокая теплопроводность (65 Вт/(мК)) Представлено результати експериментальних досліджень теплопровідності та поглинання у композитах з нітриду алюмінію з різним вмістом карбіду кремнію та молібдену. Показано, що найкращим з розглянутих матеріалів є композит, що містить 46% карбіду кремнію та 4% молібдену. У цьому випадку одночасно забезпечується високий рівень поглинання НВЧ-енергії (42 дБ/см у діапазоні частот 9,5—10,5 ГГц) та висока теплопровідність (65 Вт/(м∙К)). The paper presents the results of experimental studies of thermal conductivity and microwave absorption in aluminum nitride based composites with different percentages of silicium carbide and molybdenum. It is shown that the optimal composition of the studied materials is the composite with 46% of silicium carbide and 4% of molybdenum. This composition reveals high UHF-energy absorption level of 42 dB/cm in the frequency range of 9.5—10.5 GHz and high thermal conductivity of 65 W/(m∙K). ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре СВЧ-техника Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена Поглиначі НВЧ-енергії з високою теплопровідністю на основі AlN та SiC з добавками молібдену Microwave energy attenuators of high thermal conductivitybased on AlN and SiC with addition of molybdenum Article published earlier |
| spellingShingle | Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена Часнык, В.И. Фесенко, И.П. СВЧ-техника |
| title | Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена |
| title_alt | Поглиначі НВЧ-енергії з високою теплопровідністю на основі AlN та SiC з добавками молібдену Microwave energy attenuators of high thermal conductivitybased on AlN and SiC with addition of molybdenum |
| title_full | Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена |
| title_fullStr | Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена |
| title_full_unstemmed | Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена |
| title_short | Поглотители СВЧ-энергии с высокой теплопроводностью на основе AlN и SiC с добавками молибдена |
| title_sort | поглотители свч-энергии с высокой теплопроводностью на основе aln и sic с добавками молибдена |
| topic | СВЧ-техника |
| topic_facet | СВЧ-техника |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70535 |
| work_keys_str_mv | AT časnykvi poglotitelisvčénergiisvysokoiteploprovodnostʹûnaosnovealnisicsdobavkamimolibdena AT fesenkoip poglotitelisvčénergiisvysokoiteploprovodnostʹûnaosnovealnisicsdobavkamimolibdena AT časnykvi poglinačínvčenergíízvisokoûteploprovídnístûnaosnovíalntasiczdobavkamimolíbdenu AT fesenkoip poglinačínvčenergíízvisokoûteploprovídnístûnaosnovíalntasiczdobavkamimolíbdenu AT časnykvi microwaveenergyattenuatorsofhighthermalconductivitybasedonalnandsicwithadditionofmolybdenum AT fesenkoip microwaveenergyattenuatorsofhighthermalconductivitybasedonalnandsicwithadditionofmolybdenum |