Magnetisk lödning till tråd 3-D-chips

En ny typ av lod kan smältas och formas i tre dimensioner under kraften av ett svagt magnetfält. Att använda en magnet för att dra upp lodet genom smala hål gör det möjligt att skapa elektriska kopplingar mellan till exempel staplade kiselchips. Dessa tredimensionella chip packar mer datorkraft i ett visst område, men det är dyrt att koppla ihop dem, ett problem som det nya lodet kan lösa. Lödet innehåller inte heller bly, och det är starkare än andra blyfria lod.

Magnetiskt material: Ett nytt blyfritt magnetlod klättrar vertikalt mot en magnet.

Det är som en flytande metallrobot från Terminator 2 : du kan forma det och få det att flyta med hjälp av ett magnetfält, säger David Dunand , professor i materialvetenskap och teknik vid Northwestern University, som inte var involverad i forskningen.

Det nya lodet utvecklades av forskare under ledning av Ainissa ramirez , professor i maskinteknik vid Yale University, som namngavs på Teknikgranskning TR35 lista över unga innovatörer 2003. Lödet får både sin styrka och magnetiska egenskaper från järnpartiklar suspenderade i blandningen.

En del av motivationen för att utveckla lodet, säger Ramirez, är reglering. Många länder, inklusive Japan och EU:s medlemmar (men inte USA), har förbjudit importerad elektronik som innehåller bly. De bästa alternativen till tenn-blylod är dock inte alls lika starka, och de tenderar att ha en mycket högre smältpunkt. Värmen som behövs för att smälta lodet kan sätta ömtåliga elektroniska strukturer på datorchips i fara. Andra forskargrupper har utvecklat kompositlod som innehåller oxid- eller metallpartiklar för ytterligare styrka. Vi bestämde oss för att sätta in magnetiska metallpartiklar för att inte bara öka styrkan utan också ge nya egenskaper, säger Ramirez.

Resultatet är en tenn-silverlegering som innehåller en dispersion av järnpartiklar som är tiotals mikrometer i diameter. När ett magnetfält appliceras på loden händer två saker. Först värms järnpartiklarna upp, lokalt smälter lodet. Denna lokaliserade uppvärmning, som fungerar på samma princip som induktiva kaminer, förblir helt innesluten och håller det omgivande området svalt. Och för det andra, järnpartiklarna är i linje med magnetfältets riktning, klämmer och trycker vätskan i den riktningen. Denna inriktning bibehålls när lodet stelnar, och de välordnade partiklarna ger en mekanisk förstärkning som är större än den som en regelbunden spridning av partiklar ger.

Det är en stor sak att kunna flytta en sådan här vätska, säger Dunand. Du förväntar dig att partiklarna kommer upp igen, inte drar med sig vätskan med dem.

Ramirez tror att lodet kan ge ett bättre sätt att göra elektriska anslutningar mellan lagren i tredimensionella chips. Idag görs sammankopplingarna mellan staplade spån genom att kemiskt borra ett hål genom kisel och belägga dess sidor med koppar. Ytspänningen på kopparn uppmuntrar lod att klättra upp genom hålet, men processen har sina begränsningar. De hoppas att lodet ska suga upp kopparväggarna, säger Ramirez, men det finns många möjligheter att misslyckas, och kopparbeläggningsprocessen är dyr. Däremot kan det magnetiska lodet dras upp genom kisel genom att använda en relativt svag magnet. Vår process är väldigt billig, säger hon.

Ramirez säger att hon har varit i konversation med intresserade chiptillverkare och kan komma att kommersialisera lodet igenom Adhera Technologies , en startup baserad i New York.

Dölj