Anonim

Smršťování integrovaných obvodů je velkým problémem pro mikroelektroniku

Elektronika

Darren Quick

16. července 2010

2 obrázky

Min-Feng Yu, profesor mechanických věd a inženýrství, vyvinul nový přístup k výrobě kovových propojení (obrázek: L. Brian Stauffer)

Miniaturizace elektroniky vede k tomu, že se zapojení mezi čipy a deskami plošných spojů stává podstatnou překážkou. Taková spojení jsou tradičně vyrobena z předem připravených kovových drátů, které se připojují k určenému pojivovému bloku na čipu. Nicméně mnoho mikroelektronických zařízení je mnohem menší než požadované 50 x 50 mikronové čtvercové vazebné místo, které zakazuje integrované funkce ve velmi malém měřítku. Inženýři na univerzitě v Illinois nyní vyvinuli novou metodu přímého psaní pro výrobu kovových propojení, která by mohla dále snižovat integrované obvody a rozšiřovat mikroelektroniku.

"Integrované funkce vyžadují mnoho kabelových připojení. Je to zdlouhavé a časově náročné a zvyšuje náklady, "řekl Min-Feng Yu, profesor mechanických věd a inženýrství v Illinois. "Neexistuje žádná nákladově efektivní technologie, která by vám umožnila vázat mikrostruktury, takže se zbavíte těchto vodičů a místo toho proč je přímo neprovádět přímo na místě mezi spojovacími body?"

A to je to, co Yu a postgraduální student Jie Hu udělali tím, že vyvinuli techniku ​​přímého zápisu, která produkuje drobné čisté kovové dráty mnohem menší než tradiční dráty a vyžadují dva řády menší oblasti lepení. V článku, který se objevuje v 16. červeném vydání vědy, demonstruje až 20 nových vodičů spojených s jedním standardním spojovacím místem.

"Tato technika znamená, že podložky mohou být mnohem menší než to, co potřebuje pro tradiční technologii spojování drátu, " řekl Yu. Toto snížení plochy by mohlo výrobcům umožnit vyrábět více žetonů na polovinu polovodičového materiálu. Mohlo by také umožnit složitější integrované funkce v mikroelektronice.

Pár demonstroval svou techniku ​​jak s měděnými, tak s platinovými drátky a plánoval prozkoumat techniku ​​s jinými kovy.

Psaní vodičů v 3D prostoru

Yu přirovnává jejich techniku ​​k psaní pomocí plnicího pera. "Lidé si myslí, že kreslíte čáru na povrchu, ale to, co děláme, je psaní do 3D prostoru, " řekl.

Duo načtilo mikropipetou - zařízením, které vydává malé množství tekutiny - roztokem mědi elektrolytu. Když pipeta přichází do styku s povrchem, vytváří se kapilární můstek mezi špičkou pipety a pojivem. Vědci pak aplikují elektrický proud, který způsobuje, že měď v roztoku se usadí jako pevný kov. Když se špička pohybuje prostorem, měď se nadále usazuje z roztoku v pipetě, jako inkoust z pera, čímž vznikne drát. Výzvou pro Yu a Hu bylo vypočítat správnou rychlost, aby se špička pipety posunula, aby se udržel kapalný most mezi tryskou a rostoucím drátem.

"Je to tekutý, takže se dá snadno tvarovat, " řekl Yu. "Dokud udržujete rychlost v určitém rozsahu, budete vždy schopni vyrábět jednotné, vysoce kvalitní dráty."

Také museli přijít na to, jak "zapsat" dráty bočně pro lepení čipů na třísky. Typické mikropipetové trysky jsou na konci ploché, ale příliš velké naklonění přerušuje kontakt s kapalinou. Duo Illinois zjistilo, že vrubová tryska s bočním řezem o 90 stupňů umožňuje boční pohyb, což znamená, že drátky mohou být z jednoho místa spojování do druhého, a to i v případě, že jsou žetony skládané nebo vrstvené.

Proces je automatizován, takže Yu doufá, že vyvine pole mikropipet za účelem výroby drátěných vazeb v hromadě pro efektivnější výrobu.

"Výhodou je, že to můžete udělat paralelně, " řekl. "Místo jedné trysky předpokládejme, že máte 10, 20 nebo 100 současně. V jednom kroku můžete udělat desítky nebo stovky dluhopisů a to je úspora nákladů. "

Vedle drátěných vazeb by tato technika mohla produkovat nesčetné množství kovových mikrostruktur pro různé aplikace.

"Schopnost vyrábět kovové konstrukce ve 3-D může otevřít mnoho dalších příležitostí, " řekl Yu. "Má spoustu žádaných vlastností kromě elektrických. Můžete si představit struktury, které využívají různé vlastnosti kovu. "

Min-Feng Yu, profesor mechanických věd a inženýrství, vyvinul nový přístup k výrobě kovových propojení (obrázek: L. Brian Stauffer)

Pomocí mikropipetové trysky mohou vědci vytvářet drobné drátěné vazby pro připojení integrovaných čipů pomocí techniky přímého zápisu (Image: L. Brian Stauffer)

Doporučená Redakce Choice