Золото — драгоценный металл.
Такой химический элемент, как золото, содержится в земной коре намного в меньшем количестве, чем серебро. В связи с этим имеет более высокую цену, а именно в десятки раз выше. Золото или Aurum , имеет 79 порядковый номер в таблице химических элементов.
Au относится к группе благородных металлов, ковкий, мягкий и имеет характерно желтый цвет в чистом виде (99,9%).
В России, про родителем добычи золота является Петр Великий, который первым начал разрабатывать золотые рудники, первый открытый им рудник был датирован 1745 годом, и связан с Архангельской областью. В этом же году на Урале, были найдены самородки до селя не пользующегося спросом металла.
Человечество всегда было не равнодушно к золоту, и пыталось вести войны за него. Всего во всем мире добыто около 180 тысяч тонн золота, причем в изделиях электронной промышленности применяется около 18 тысяч тонн золота за всю ее историю.
Лидером в добыче драгоценных металлов в виде золота является китайская народная республика. Если говорить о России, то основными добывающими регионами являются: Чукотский округ (в котором впервые золотые рудники после развала советского союза запустил Абрамович), Красноярский край — в котором добывается более 50% всех цветных и драгоценных металлов России, Амурская область.
Какие радиодетали содержащие золото нужно забирать с импортной электроники.
В 2013 году Россия добыла 7,5% от всего добытого мирового запаса мира.
Способы получения золота:
1) все мы знаем что плотность золота велика, а по сравнению с водой тем более, отсюда получаем первый способ именуемый промывкой. Моют золото во фракции песка, этот способ идеально подходит, как для ручной так и для машиной добычи. Машины для промывки золота, именуются драгами, или промыв очными установками.
Драги — механизированный, горно-обогатительная установка, которые базируются на принципе ковшей или насосов, которые совершают подъем массы богатой минералами золота (так же часто применяются для добычи серебра, алмазов, рубинов, сапфиров и т д). В России нашли широкое применение в Сибири, на Урале и восточной части РФ. Промывка годна только для применения на россыпных месторождениях. Добытое таким образом золото, именуют золотым песком.
2) амальгамация — принцип основан на соединении золота со ртутью, порода смешивается с ней и измельчается в специализированной мельнице, а амальгаму золота извлекают из полученной массы, методом промывки породы, затем необходимо ртуть оттесняют от золота и используют ее еще и еще раз. В данный момент этот метод канул в лету и используется исключительно в странах третьего мира.
3) цианирование — золото растворяться в сильных кислотах или жидких солях, одним из ответвлений является растворение золота в цианиде натрия, затем отсаживается с помощью циановой пыли (или других смол способных обмениваться ионами).
Данный метод первоначально применялся на очень крупных горнодобывающих предприятиях, для меньших потерь от добычи чистого золота. Но технологический процесс не стоит на месте и с годами был изобретен еще один метод на основе цианирования, под названием — кучное выщелачивание. Принцип состоит в том что, в посуду ровной россыпью насыпают породу, а затем распыляют цианиды, при этом золото уходит из породы, а полученный раствор осаживают. Но этот метод не применим для сульфидов. Что бы «вытащить» золото из сульфидов и арсенидов, понадобится многоэтапный и сложный процесс, который осуществляется в специальных аффинажных лабораториях.
Деньги,которые выкидываем !Что внутри МАГНЕТРОНА.?Лайфхак с магнитом..
4) последним описанным нами методом, является принцип регенерации золота. Наиболее технологически развитый способ, к которому привело лишь время. 10% раствор щелочи соединятся с золотой породой и получившийся золотосодержащий раствор гидроксида, осаждается на алюминий.
В электротехнике золото в первую очередь используется, за свое свойство хорошего электропроводника. В первую очередь в контактных частях (к примеру разъемов). Вторым способом применения золота в промышленности является покрытие зеркал, высоких диапазонов инфракрасного излучения. Золотой припой незаменим для запайки деталей сверх вакуума.
Ну и напоследок, что бы защитить радиодетали от коррозии, часто применяют гальваническое нанесение золота на элементы, легко подвергаемые ей. Так же золото очень распространено в микросхемах, так же в качестве хорошего проводника импульсов.
Надо ли говорить, что золото сверх дорогой металл, и его применение в электронике ничтожно мало на данный момент.
Если мы взглянем на цены в периодике за последние 15 лет, то увидим следующее:
1) 2000 — 290$ за унцию золота;
2) 2001 — 270$;
3) 2002 — 350$;
4) 2003 — 360$;
5) 2004 — 410$;
6) 2005 — 450$;
7) 2006 — взлет золота до 650$;
8) 2007 — 700$;
9) 2008 — очередной пик золота до 1000$ за унцию;
10) 2009 — 950$;
11) 2010 — 1200$;
12) 2011 — 1270$;
13) 2012 — 1300$;
14) 2013 — 1280$;
15) 2014 — 1310$ усредненная цена на унцию чистого AU.
До середины двухтысячных золото широко применялось в стоматологических целях — коронки и протезы изготавливались из сплавов золота, за счет плохого окисления, изделия из этих сплавов ставились «на века».
Источник: radiodetals.blogspot.com
Драгоценные и благородные металлы
Благородные металлы и их сплавы имеют хорошую электропроводность, высокую температуру плавления и отражательную способность, стойки к коррозии, что определяет их широкое применение. Из них изготавливают различные контакты, выводы интегральных микросхем и других полупроводниковых приборов, сопротивления с малыми температурными коэффициентами расширения и термоэдс (в паре с медью) (термометры сопротивления и термопары нагревательных элементов, работающих в особых условиях).
Золото используют в электронной технике как контактный материал, материал для коррозионно-устойчивых покрытий резонаторов СВЧ, внутренних поверхностей волноводов. Существенным преимуществом золота как контактного материала является его стойкость против образования сернистых и окисных пленок в атмосферных условиях, как при комнатной температуре, так и при нагревании. Его используют в слаботочных коммутирующих устройствах (например, в герконах). Тонкие пленки золота применяются в качестве полупрозрачных электродов в фоторезисторах и полупроводниковых фотоэлементах. В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с серебром, золота с платиной, золота с серебром и платиной.
Высокие значения удельных теплоемкости, теплопроводности и электрической проводимости серебра обеспечивают по сравнению с другими металлами наименьший нагрев контактов и быстрый отвод теплоты от контактных точек. На основе серебра как токопроводящего компонента изготавливают металлокерамические контакты.
Как проводниковый материал серебро применяют для получения гальванического покрытия в ВЧ- и СВЧ-устройствах. Серебро хорошо паяется обычными припоями. Но атомы серебра мигрируют по поверхности и внутрь диэлектрика в условиях повышенных температур и влажности, и коррозионная стойкость серебра ниже, чем у других благородных металлов. В частности, серебро обладает склонностью к образованию непроводящих темных пленок сульфида серебра в результате взаимодействия с сероводородом, следы которого всегда присутствуют в атмосфере. Наличие влаги ускоряет протекание реакции.
Чистую платину и ее сплавы применяют в термометрии. Платина очень стойка к химическим реагентам, прекрасно поддается механической обработке, вытягивается в очень тонкие нити и ленты. В отличие от серебра платина не образует сернистых пленок при взаимодействии с атмосферой, что обеспечивает платиновым контактам стабильное переходное сопротивление.
Платину применяют для изготовления термопар, рассчитанных на рабочие температуры до 1600оС (в паре со сплавом платинородий). Вследствие малой твердости платина редко используется для контактов в чистом виде, но служит основой для некоторых контактных сплавов. Наиболее распространенными являются сплавы платины с иридием. Такие сплавы не окисляются, имеют высокую твердость, малый механический износ, допускают большую частоту включений.
Ряд свойств палладия близок к свойствам платины, при этом палладий в несколько раз дешевле. Но его реакционная способность выше, чем у платины. Это единственный из платиновых металлов, который растворяется в горячей концентрированной азотной и серной кислотах. Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5% палладия).
Свойство палладия поглощать водород (объем поглощенного водорода до 900 раз больше собственного объема) используется в вакуумной технике. Водородом, выделенным палладием при нагреве, наполняют некоторые типы газоразрядных приборов. Палладий и его сплавы с серебром и медью применяют в качестве контактных материалов.
Благородные металлы и сплавы на их основе широко применяются в различных отраслях: в химическом машиностроении и лабораторной технике, в медицине (для изготовления инструментов, деталей, приборов, протезов, а также различных препаратов, главным образом на основе серебра), в ювелирном деле и декоративно-прикладном искусстве. Из серебра изготавливают зеркала высокого качества.
В качестве покрытий других металлов благородные металлы предохраняют основные металлы от коррозии или придают поверхности этих металлов свойства, присущие им (например, высокая отражательная способность, цвет, блеск и т.д.). Покрытия из золота наносят на внешнюю поверхность космических кораблей и спутников для улучшения отражения ими электромагнитного излучения Солнца. Высокие каталитические свойства некоторых благородных металлов позволяют применять их в качестве катализаторов. Золото сохраняет значение в экономике.
Источник: dormetal.blogspot.com
Особенности использования золота и алюминия в мощных СВЧ-транзисторах, работающих в импульсном режиме
В середине 1970‑х годов в США в рамках программы создания РЛС раннего оповещения PAVE PAWS (Precision Acquisition Vehicle Entry Phased Array Warning System — точное определение местоположения подвижного объекта на основе системы предупреждения с фазированной решеткой) широко применялись мощные СВЧ-транзисторы, используемые в импульсном режиме. Однако через некоторое время (1–2 млн импульсов) данные транзисторы стали массово выходить из строя.
Причину удалось определить лишь спустя несколько месяцев кропотливых исследований: алюминиевые соединительные проводники внутри транзисторов разрывались, что приводило к отказу. Сначала параметры транзистора ухудшались незначительно, а затем этот процесс лавинообразно ускорялся. Во многом момент отказа зависел от условий работы конкретного транзистора, что существенно усложнило анализ причины неисправности. В результате было упущено много времени и выброшен на ветер не один миллион долларов.
Приведенная ситуация является одним из ярких примеров того, как незнание специфики применения того или иного металла в конструкции транзистора приводит к быстрому выходу из строя последнего. Самое интересное заключается в том, что данная проблема вновь стала актуальной для разработчиков, использующих в импульсном режиме мощные СВЧ-транзисторы, выполненные по CMOS (КМОП) технологии.
Причина кроется в том, что некоторые крупные производители стали выпускать СВЧ-транзисторы, пользуясь тем же техпроцессом (КМОП), что и при производстве обыкновенных микроконтроллеров, не в полной мере учитывая специфику использования данных транзисторов в импульсных применениях.
Каким же образом надежность работы транзистора зависит от входящих в его структуру металлов? Давайте попробуем разобраться.
Поможет нам в этом изображение внутренней структуры мощного СВЧ-транзистора Integra Technologies, приведенное на рис. 1 (в кристалле транзистора, соединительных проводниках и напылении корпуса и выводов используется только золото).
Как нетрудно заметить, основными элементами структуры транзистора являются его кристалл, несколько МОП-конденсаторов, используемых в цепях согласования, а также массив соединительных проводников (100-200 проводников). Поскольку мы не рассматриваем ситуации, где выход транзистора из строя вызван нарушением его электрического или теплового режима, у нас остается одна, наиболее вероятная причина возникновения неисправности: нарушение электрического контакта между кристаллом транзистора и прочими элементами его структуры. Почему же происходит это нарушение? Для того чтобы ответить на этот вопрос, вначале необходимо совершить небольшой экскурс в историю.
Рис. 1. Структура мощного СВЧ-транзистора Integra Technologies
В 1970-х годах каждый из производителей мощных СВЧ-транзисторов в США расхваливал применяемую им систему металлизации. Один из производителей (Power Hybrids Inc.) даже запустил рекламу, в которой говорилось, что «алюминий хорош лишь для стремянок и мебели для лужаек, но никак не для мощных СВЧ-транзисторов». Данная реклама была довольно близка к истине, поскольку еще не были решены проблемы, связанные с электромиграцией внутри структуры транзистора, использующей алюминий. В то время мощные СВЧ-транзисторы, работающие на частотах 1-3 ГГц и в структуру которых входил алюминий, сохраняли работоспособность лишь в течение нескольких недель, в лучшем случае — месяцев.
Однако время шло. Разработчики и производители транзисторов стали лучше понимать процесс электромиграции и научились с ним бороться (в основном за счет увеличения сечения токоведущих областей кристалла и использования специальных структур, например, таких как Al-Cu-Si).
Это позволило создать транзисторы, с алюминием в структуре кристаллов, с теоретическим сроком службы (ограниченным эффектом электромиграции) порядка 50-150 лет. Затем на рынке появилась LDMOS-технология (смещенно-диффузная МОП-технология на основе кремния), и борьба золота с алюминием продолжилась с новой силой. Появились даже заявления о системах металлизации, совсем не использующих золото, как будто металлизация золотом стала чем-то устаревшим, хотя, конечно, это не так. Сейчас и золото, и алюминий активно применяются в кристаллах и элементах конструкции СВЧ-транзисторов. Просто необходимо тщательно учитывать особенности того или иного металла.
Если сравнивать электрические и физические свойства золота и алюминия (представленные в таблице), не принимая во внимание их стоимость, то, несомненно, золото окажется в выигрыше. Технологически более удобный, с хорошими электрическими и физическими свойствами, данный металл применяется в тех случаях, когда от транзистора требуется повышенная надежность. Алюминий же занимает свою нишу и используется в основном там, где не требуется высокая надежность, зато критична цена.
Таблица. Сравнение свойств золота и алюминия применительно к использованию данных металлов в структуре транзисторов
| Золото | Алюминий |
| Удельное сопротивление: 2,1х10 -6 Ом*см | Удельное сопротивление: 2,6х10 -6 Ом*см |
| Теплопроводность: 300 Вт/(м*К) | Теплопроводность: 220 Вт/(м*К) |
| Химически относительно инертно | Химически активен: легко окисляется и коррозирует |
| Температура плавления: ~1063 °C | Температура плавления: ~660 °C |
| Атомная масса: 197 | Атомная масса: 27 |
| Отличный коэффициент запыления ступеньки (step coverage — отношение толщины пленки на кромке элемента (шины) к толщине этой пленки на плоской поверхности элемента или подложки) | Не всегда хороший коэффициент запыления ступеньки, плохая однородность травления |
| Отличная сопротивляемость усталости при изгибе (особенно важно для соединительных проводников) | Плохая сопротивляемость усталости при изгибе |
| КТР (коэффициент теплового расширения) — 14х10 -6 /°С | КТР — 24х10 -6 /°С |
| В конструкции транзистора используется только один металл, что полностью устраняет проблемы с интерметаллическими соединениями | В конструкции транзистора используются различные металлы (выводы, соединительные проводники внутри транзистора, сам кристалл). Возможны проблемы в интерметаллических соединениях |
Теперь вернемся к причинам, вызывающим нарушение электрического контакта между кристаллом транзистора и прочими элементами его конструкции. Можно выделить две основных причины: разрушение соединительных проводников и проблемы в интерметаллическом соединении в точке крепления соединительного проводника на кристалле транзистора или других элементах его конструкции (например, выводах).
Что касается проводников, то причина их разрушения достаточно очевидна: при протекании по ним импульсного тока (приводящего к их нагреву) они расширяются, а затем при остывании сжимаются. В случае если проводники выполнены из алюминия, который не обладает высокой стойкостью к усталости металла при изгибе, со временем (порядка 10 6 -10 7 циклов) из-за механических напряжений они обрываются.
В 2006 году группа инженеров из исследовательского центра Philips Semiconductors в Голландии опубликовала работу под названием «Prediction of high cycle fatigue in aluminum bond wires: A physics of failure approach combining experiments and multi-physics simulations» («Предсказание усталости материала алюминиевых соединительных проводников при многократной циклической нагрузке: определение параметров процесса путем объединения экспериментальных данных и математического моделирования физических процессов»). В своей работе инженеры постарались проанализировать физику процесса и выявить основные факторы, приводящие к обрыву проводников, а также разработать математические модели, достоверно описывающие данный процесс. Эту работу сложно привести здесь целиком, поэтому ограничимся изложением ее основ-ных моментов. Тем же из читателей, кто желает изучить эту работу более детально, стоит обратиться напрямую к первоисточнику [2].
В работе демонстрируется внутренний вид LDMOS-транзистора, и на его примере показывается, какие именно соединительные проводники подвержены обрыву из-за усталости материала (рис. 2). Также приводится профиль одного из соединительных проводников и демонстрируется, как он меняет свою форму при нагревании под действием проходящего через него тока (рис. 3).
Для получения экспериментальных данных была специально создана тестовая сборка (рис. 4), состоящая из 25 разваренных алюминиевых перемычек, соединенных последовательно и установленных на медное основание, которое, в свою очередь, крепилось к радиатору (рис. 5).
Параллельно каждой перемычке был подключен диод, который должен начать проводить ток, как только происходит обрыв данной перемычки. Перемычки подвергались воздействию импульсного напряжения постоянного тока с длительностью импульса в диапазоне 10-100 мс и коэффициентом заполнения 50%.
Данные условия были выбраны для того, чтобы, с одной стороны, перемычки успевали нагреться, а с другой — чтобы за приемлемое время можно было выявить 70% отказов. В ходе эксперимента использовались четыре по-разному разваренных алюминиевых проводника (рис. 6) и постоянно контролировалось напряжение каждой тестовой сборки. Как только одна из перемычек обрывалась, это приводило к скачкообразному увеличению напряжения (на графике появлялась своеобразная «ступенька», хорошо видная на рис. 7, где представлены результаты эксперимента).
Рис. 2. Вид LDMOS-транзистора со снятой крышкой (фрагмент соединительных проводников, использующихся в транзисторе, увеличен; красной стрелкой отмечены проводники, наиболее подверженные обрыву из-за усталости материала)
Рис. 3. Изменение формы соединительного проводника при его нагревании (пунктиром показана начальная форма проводника)
Рис. 4. Тестовая сборка, использованная для получения экспериментальных данных (крупно показан фрагмент сборки с разваренными алюминиевыми перемычками)
Источник: kit-e.ru