211service.com
Lutowane magnetycznie do chipów 3-D
Nowy rodzaj lutu może być topiony i kształtowany w trzech wymiarach pod wpływem słabego pola magnetycznego. Użycie magnesu do przeciągania lutowia przez wąskie otwory umożliwia tworzenie połączeń elektrycznych między ułożonymi w stos chipami krzemowymi, na przykład. Te trójwymiarowe układy scalone zapewniają większą moc obliczeniową w danym obszarze, ale tworzenie połączeń między nimi jest kosztowne, co może rozwiązać nowy lut. Lut również nie zawiera ołowiu i jest mocniejszy niż inne luty bezołowiowe.
Materiał magnetyczny: Nowy bezołowiowy lut magnetyczny wspina się pionowo w kierunku magnesu.
To jak robot z płynnego metalu z Terminator 2 : możesz go ukształtować i sprawić, by płynął za pomocą pola magnetycznego, mówi David Dunand , profesor inżynierii materiałowej na Northwestern University, który nie był zaangażowany w badania.
Nowy lut został opracowany przez naukowców kierowanych przez Ainissa ramirez , profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Yale, który został nazwany na Przegląd technologii Lista młodych innowatorów TR35 z 2003 roku. Lut zyskuje zarówno swoją wytrzymałość, jak i właściwości magnetyczne dzięki zawieszonym w mieszaninie cząsteczkom żelaza.
Częścią motywacji do opracowania lutu, mówi Ramirez, są regulacje. Wiele krajów, w tym Japonia i państwa członkowskie Unii Europejskiej (choć nie Stany Zjednoczone), zakazało importu elektroniki zawierającej ołów. Jednak najlepsze alternatywy dla lutowia cynowo-ołowiowego nie są tak mocne i mają zwykle znacznie wyższą temperaturę topnienia. Ciepło potrzebne do stopienia lutowia może zagrażać delikatnym strukturom elektronicznym chipów komputerowych. Inne grupy badawcze opracowały luty kompozytowe, które zawierają cząstki tlenku lub metalu w celu zwiększenia wytrzymałości. Zdecydowaliśmy się umieścić magnetyczne cząstki metalu, aby nie tylko zwiększyć wytrzymałość, ale także nadać nowe właściwości, mówi Ramirez.
Rezultatem jest stop cyny ze srebrem, który zawiera dyspersję cząstek żelaza o średnicy dziesiątek mikrometrów. Kiedy pole magnetyczne zostanie przyłożone do lutów, dzieją się dwie rzeczy. Najpierw cząsteczki żelaza nagrzewają się, lokalnie topiąc lut. To miejscowe ogrzewanie, które działa na tej samej zasadzie co piece indukcyjne, pozostaje całkowicie zamknięte, utrzymując chłód w otoczeniu. Po drugie, cząsteczki żelaza ustawiają się zgodnie z kierunkiem pola magnetycznego, ściskając i popychając ciecz w tym kierunku. To wyrównanie jest zachowywane, gdy lut zestala się, a dobrze uporządkowane cząstki zapewniają mechaniczne wzmocnienie, które jest większe niż to, które zapewnia zwykła dyspersja cząstek.
To wielka sprawa, aby móc przenosić taką ciecz, mówi Dunand. Można by się spodziewać, że cząstki wyjdą na powierzchnię, a nie porwą ciecz.
Ramirez uważa, że lut może zapewnić lepszy sposób tworzenia połączeń elektrycznych między warstwami w trójwymiarowych układach scalonych. Obecnie połączenia między układami scalonymi są wykonywane przez chemiczne wywiercenie otworu w krzemie i pokrycie jego boków miedzią. Napięcie powierzchniowe na miedzi zachęca do wspinania się lutu przez otwór, ale proces ten ma swoje ograniczenia. Mają nadzieję, że lut przesiąknie miedziane ściany, mówi Ramirez, ale istnieje wiele możliwości awarii, a proces powlekania miedzią jest kosztowny. W przeciwieństwie do tego, lut magnetyczny można przeciągnąć przez krzem za pomocą stosunkowo słabego magnesu. Nasz proces jest bardzo tani, mówi.
Ramirez mówi, że rozmawiała z zainteresowanymi producentami chipów i może skomercjalizować lut za pośrednictwem Technologie Adhera , startup z siedzibą w Nowym Jorku.