Anonim

Micșorarea circuitelor integrate este o problemă importantă pentru microelectronică

Electronică

Darren Quick

16 iulie 2010

2 poze

Min-Feng Yu, profesor de științe mecanice și inginerie, a dezvoltat o abordare nouă pentru fabricarea interconexiunilor metalice (Imagine: L. Brian Stauffer)

Miniaturizarea electronicii a văzut că cablarea conexiunilor dintre chips-uri și circuitele electronice devine un obstacol substanțial. Astfel de conexiuni sunt realizate în mod tradițional din sârme metalice prefabricate care se conectează la o placă de legare desemnată pe un cip. Cu toate acestea, multe dispozitive microelectronice sunt mult mai mici decât site-ul cerut de legare pătrată de 50 pe 50 de microni, interzicând funcțiile integrate la scară foarte mică. Inginerii de la Universitatea din Illinois au dezvoltat acum o nouă metodă de scriere directă pentru fabricarea interconexiunilor metalice, care ar putea continua să contracteze circuitele integrate și să extindă microelectronica.

"Funcțiile integrate necesită conexiuni multiple. Este o activitate obositoare și consumatoare de timp pentru a face și a crește costurile ", a declarat Min-Feng Yu, profesor de științe mecanice și inginerie la Illinois. "Nu există nicio tehnologie existentă din punct de vedere al costurilor, care să vă permită să conectați microstructurile, astfel încât să scăpăm de aceste fire și, în schimb, de ce să nu le producem direct pe site-ul dintre punctele de legătură?"

Și asta este ceea ce a făcut Yu și studentul absolvent, Jie Hu, prin dezvoltarea unei tehnici de scriere directă care produce mici fire de metal pur, mult mai mici decât diametrul firelor tradiționale și care necesită două zone de legare a ordinii de dimensiuni mai mici. Într-o lucrare care apare în ediția din 16 iulie a Științei, ei demonstrează cât mai multe din 20 de fire noi lipite de un singur site standard de lipire.

"Această tehnică înseamnă că tampoanele pot fi mult mai mici decât ceea ce este necesar pentru tehnologia tradițională de îmbinare prin sârmă", a spus Yu. Această reducere a suprafeței ar putea permite producătorilor să producă mai multe chipsuri pe placă de material semiconductor. Ar putea de asemenea să permită funcții integrate mai complexe în microelectronică.

Perechea și-a demonstrat tehnica cu fire de cupru și platină și intenționează să exploreze tehnica cu alte metale.

Scrierea firelor în spațiul 3D

Yu își aseamănă tehnica de a scrie cu un stilou. "Oamenii se gândesc că trageți o linie pe o suprafață, dar ceea ce facem este să scrieți spațiu 3D", a spus el.

Duo-ul a încărcat o micropipetă - un dispozitiv care distribuie cantități mici de lichid - cu o soluție de electroliză de cupru. Când pipeta intră în contact strâns cu suprafața, se formează o punte de lichid între vârful pipetăi și dopul de lipire. Cercetătorii aplică apoi un curent electric, care determină ca cuprul din soluție să se depună ca metal solid. Pe măsură ce vârful se deplasează prin spațiu, cuprul continuă să depoziteze din soluție în pipetă, cum ar fi cerneala dintr-un pix, creând un fir. Provocarea pentru Yu și Hu a fost calculul vitezei corecte pentru a deplasa vârful pipetei pentru a menține puntea lichidă dintre duza și firul de creștere.

"Este lichid, așa că poate fi ușor deformat", a spus Yu. "Atâta timp cât vă mențineți viteza într-un anumit interval, veți fi întotdeauna în măsură să producă fire uniforme, de înaltă calitate."

Ei au trebuit, de asemenea, să-și dea seama cum să "scrie" firele lateral pentru legarea chip-to-chip. Duzele tipice de micropipete sunt plate la capăt, dar prea multă înclinare frânează contactul cu lichide. Duo-ul din Illinois a constatat că o duză cu crestătură, cu o tăietură de 90 de grade în lateral, permite o mișcare laterală, ceea ce înseamnă că firele pot arc de la un punct de legătură la altul, chiar dacă chips-urile sunt stivuite sau etajate.

Procesul este automatizat, astfel încât Yu speră să dezvolte matrice de micropipete pentru a produce legături de sârmă în vrac pentru o producție mai eficientă.

"Un avantaj este că puteți face acest lucru în paralel", a spus el. "În loc de o duză, să presupunem că aveți 10, 20 sau 100 de lucru simultan. Într-un singur pas, puteți face zeci sau sute de obligațiuni, ceea ce înseamnă economii de costuri ".

În plus față de legăturile de sârmă, tehnica ar putea produce o multitudine de microstructuri metalice pentru diverse aplicații.

"Abilitatea de a construi structuri metalice în 3-D poate deschide multe alte oportunități", a spus Yu. "Are o mulțime de proprietăți de dorit în afară de cele electrice. Vă puteți imagina structurile care profită de diferitele proprietăți ale metalului ".

Min-Feng Yu, profesor de științe mecanice și inginerie, a dezvoltat o abordare nouă pentru fabricarea interconexiunilor metalice (Imagine: L. Brian Stauffer)

Folosind o duză de micropipete, cercetătorii pot face mici obligațiuni de sârmă pentru a conecta chips-uri integrate utilizând o tehnică directă de scriere (Imagine: L. Brian Stauffer)

Recomandat Alegerea Editorului