211service.com
Magnetisk lodde til ledning af 3-D-chips
En ny type loddemetal kan smeltes og formes i tre dimensioner under kraften af et svagt magnetfelt. Brug af en magnet til at trække loddet op gennem smalle huller gør det muligt at skabe elektriske forbindelser mellem stablede siliciumchips, for eksempel. Disse tredimensionelle chips pakker mere computerkraft i et givet område, men det er dyrt at oprette forbindelser mellem dem, et problem, som det nye loddemiddel måske løser. Loddet indeholder heller ikke bly, og det er stærkere end andre blyfrie lodninger.
Magnetisk materiale: En ny blyfri magnetisk loddemetal klatrer lodret mod en magnet.
Det er ligesom den flydende metalrobot fra Terminator 2 : du kan forme det og få det til at flyde ved hjælp af et magnetfelt, siger David Dunand , en professor i materialevidenskab og teknik ved Northwestern University, som ikke var involveret i forskningen.
Det nye loddemiddel er udviklet af forskere ledet af Ainissa ramirez , professor i maskinteknik ved Yale University, som blev navngivet på Teknologianmeldelse TR35 liste over unge innovatører i 2003. Loddet får både sin styrke og magnetiske egenskaber fra jernpartikler suspenderet i blandingen.
En del af motivationen for at udvikle loddet, siger Ramirez, er regulering. Mange lande, herunder Japan og medlemmerne af Den Europæiske Union (dog ikke USA), har forbudt importeret elektronik, der indeholder bly. De bedste alternativer til tin-bly loddemidler er dog ikke nær så stærke, og de har en tendens til at have et meget højere smeltepunkt. Den varme, der er nødvendig for at smelte loddet, kan sætte sarte elektroniske strukturer på computerchips i fare. Andre forskergrupper har udviklet sammensatte loddemidler, der inkorporerer oxid- eller metalpartikler for yderligere styrke. Vi besluttede at indsætte magnetiske metalpartikler for ikke kun at øge styrken, men også for at give nye egenskaber, siger Ramirez.
Resultatet er en tin-sølv-legering, der indeholder en dispersion af jernpartikler på ti mikrometer i diameter. Når der påføres et magnetfelt på loddemidlerne, sker der to ting. Først opvarmes jernpartiklerne og lokalt smelter loddet. Denne lokaliserede opvarmning, som fungerer efter samme princip som induktive ovne, forbliver fuldstændig indesluttet og holder det omkringliggende område køligt. Og for det andet stiller jernpartiklerne sig på linje med magnetfeltets retning og klemmer og skubber væsken i den retning. Denne justering bibeholdes, når loddemetal størkner, og de velordnede partikler giver mekanisk forstærkning, der er større end den, som en regelmæssig spredning af partikler giver.
Det er en stor ting at kunne flytte sådan en væske, siger Dunand. Du ville forvente, at partiklerne dukkede op igen, og ikke medførte væsken med dem.
Ramirez mener, at loddet kan give en bedre måde at lave elektriske forbindelser mellem lagene i tredimensionelle chips. I dag er forbindelserne mellem stablede spåner lavet ved kemisk at bore et hul gennem silicium og belægge dets sider med kobber. Overfladespændingen på kobberet tilskynder loddet til at kravle op gennem hullet, men processen har sine begrænsninger. De håber, at loddemetal vil væge kobbervæggene op, siger Ramirez, men der er mange muligheder for fejl, og kobberbelægningsprocessen er dyr. Derimod kan magnetloddet trækkes op gennem silicium ved at bruge en relativt svag magnet. Vores proces er meget billig, siger hun.
Ramirez siger, at hun har været i samtale med interesserede chipproducenter og kan kommercialisere loddet igennem Adhera Technologies , en startup baseret i New York.