Anonim

تقلص الدوائر المتكاملة صفقة كبيرة للالكترونيات الدقيقة

إلكترونيات

دارين كويك

16 يوليو 2010

2 صور

قام مين-فينغ يو ، أستاذ العلوم والهندسة الميكانيكية ، بتطوير منهج جديد لتصنيع الوصلات المعدنية (الصورة: L. Brian Stauffer)

لقد شهد تصغير حجم الإلكترونيات أن تصبح الأسلاك التي تربط بين الرقائق ولوحات الدوائر الإلكترونية عقبة كبيرة. هذه الاتصالات مصنوعة تقليديًا من أسلاك معدنية مسبقة الصنع ترتبط بلوحة ربط محددة على شريحة. ومع ذلك ، فإن العديد من الأجهزة الإلكترونية الدقيقة أصغر بكثير من موقع الترابط المطلوب 50 ميكرون ، مما يحظر الوظائف المدمجة على نطاق صغير للغاية. وقد طور المهندسون في جامعة إلينوي الآن طريقة جديدة للكتابة المباشرة لتصنيع وصلات معدنية يمكن أن تؤدي إلى تقليص الدوائر المتكاملة وتوسيع الإلكترونيات الدقيقة.

"تتطلب الوظائف المتكاملة العديد من الاتصالات السلكية. وقال مين-فينغ يو ، أستاذ العلوم والهندسة الميكانيكية في إيلينوي: إنه مضجر ويستغرق وقتاً طويلاً في صنع التكلفة وزيادتها. "لا توجد أي تقنية فعالة من حيث التكلفة تسمح لك بتركيب هياكل مجهرية سلكية ، لذلك دعونا نتخلص من هذه الأسلاك ، وبدلاً من ذلك ، لماذا لا ننتجها مباشرة في الموقع بين نقاط الاتصال؟"

وهذا ما فعله يو وطلاب الدراسات العليا ، جي هو ، من خلال تطوير تقنية الكتابة المباشرة التي تنتج أسلاك معدنية نقية صغيرة أصغر بكثير من الأسلاك التقليدية وتحتاج إلى ترتيبين أقل من مساحة الترابط. في ورقة تظهر في طبعة 16 يوليو للعلوم ، فإنها تظهر ما يصل إلى 20 من أسلاكها الجديدة المستعبدين إلى موقع ربط قياسي واحد.

وقال يو "هذا الأسلوب يعني أن الفوط يمكن أن تكون أصغر بكثير مما تحتاجه تكنولوجيا الربط السلكي التقليدية". هذا الانخفاض في المساحة يمكن أن يسمح للمصنعين بإنتاج المزيد من الرقاقات لكل رقاقة من مادة أشباه الموصلات. ويمكن أيضا تمكين وظائف متكاملة أكثر تعقيدا في مجال الإلكترونيات الدقيقة.

أظهر الزوج أسلوبه في كل من الأسلاك النحاسية والبلاتينية ، وتخطط لاستكشاف التقنية مع المعادن الأخرى.

كتابة الأسلاك في الفضاء الثلاثي الأبعاد

يو يشبه أسلوبها في الكتابة باستخدام قلم حبر. "عقلية الناس هي أن ترسم خطا على السطح ، ولكن ما نفعله هو الكتابة إلى الفضاء ثلاثي الأبعاد" ، قال.

وقام الثنائي بتحميل micropipette - وهو جهاز يوزع كميات ضئيلة من السائل - بمحلول إلكتروليتي نحاسي. عندما تتلامس الماصة مع السطح ، يتشكل جسر سائل بين طرف ماصة وطبقة ربط. ثم يقوم الباحثون بتطبيق تيار كهربائي ، مما يجعل النحاس في المحلول يودع كمعدن صلب. ومع انتقال الطرف إلى الفضاء ، يستمر النحاس في الإيداع من المحلول الموجود في الماصة ، مثل الحبر من القلم ، مما يؤدي إلى إنشاء سلك. التحدي الذي يواجهه هو ويو هو حساب السرعة الصحيحة لتحريك طرف ماصة للحفاظ على الجسر السائل بين الفوهة والأسلاك المتنامية.

قال يو: "إنه سائل ، لذا يمكن تشكيله بسهولة". "طالما أنك تحافظ على سرعتك ضمن نطاق معين ، ستتمكن دائمًا من إنتاج أسلاك موحدة وعالية الجودة".

كما كان عليهم أيضًا معرفة كيفية "كتابة" الأسلاك بشكلٍ أفقي للروابط من شريحة إلى شريحة. تكون فوهات micropipette النموذجية مسطحة في النهاية ، ولكن الكثير من الإمالة يكسر الاتصال السائل. وجد الثنائي إلينوي أن فوهة مسننة ، مع قطع بزاوية 90 درجة في الجانب ، سمحت بالحركة الجانبية ، مما يعني أن الأسلاك يمكن أن تمتد من موقع ترابط إلى آخر ، حتى إذا كانت الرقائق مكدسة أو متدرجة.

يتم أتمتة العملية ، لذا تأمل يو في تطوير صفائف micropipettes لإنتاج روابط سلكية بكميات كبيرة من أجل تصنيع أكثر كفاءة.

"ميزة هي أنه يمكنك القيام بذلك في وقت واحد ،" قال. "بدلاً من استخدام فوهة واحدة ، افترض أن لديك 10 أو 20 أو 100 تعمل في وقت واحد. في خطوة واحدة ، يمكنك أن تجعل عشرات أو مئات السندات ، وهذا هو توفير التكاليف ".

بالإضافة إلى الروابط السلك ، يمكن للتقنية إنتاج عدد لا يحصى من الهياكل المجهرية المعدنية لمختلف التطبيقات.

"القدرة على تصنيع الهياكل المعدنية في ثلاثي الأبعاد يمكن أن تفتح العديد من الفرص الأخرى" ، قال يو. "لديها الكثير من الخصائص المرغوبة بغض النظر عن الخصائص الكهربائية. يمكنك تخيل الهياكل التي تستفيد من الخصائص المختلفة للمعادن.

قام مين-فينغ يو ، أستاذ العلوم والهندسة الميكانيكية ، بتطوير منهج جديد لتصنيع الوصلات المعدنية (الصورة: L. Brian Stauffer)

باستخدام فوهة micropipette يمكن للباحثين إنشاء روابط سلكية صغيرة لربط شرائح مدمجة باستخدام تقنية الكتابة المباشرة (الصورة: L. Brian Stauffer)

موصى به اختيار المحرر