Carnegie Mellon University en Intel Corporation zullen een nieuwe klasse materialen onthullen, magnetische soldeer-nanocomposieten genaamd, die kunnen helpen het proces van computerelektronische verpakking te stroomlijnen. Het mijlpaalonderzoek zal worden besproken op de 11e jaarlijkse Magnetism and Magnetics Materials Conference van 18-22 januari in het Marriott Washington Wardman Park in Washington, gelijkstroom

Een onderzoeksteam van Carnegie Mellon onder leiding van Michael McHenry, hoogleraar materiaalkunde en techniek, biomedische technologie en natuurkunde, in samenwerking met Raja Swaminathan, Intel senior ingenieur verpakkingsmaterialen, hebben een RF-verwarmingstechniek bedacht voor composieten van magnetische nanodeeltjes (MNP) die soldeer voldoende kunnen verwarmen om reflow te veroorzaken zonder computerchips in conventionele ovens te plaatsen. Een soldeer is een metaallegering die wordt gebruikt om metalen aan elkaar te binden. McHenry's team omvat Ph.D. materiaalwetenschap en engineering kandidaten AshFague Habib en Kelsey Miller, en Matt Ondeck, een junior in materiaalkunde en techniek.

Momenteel, state-of-the-art technieken voor het maken van computerchips tijdens het elektronische verpakkingsproces maken gebruik van heteluchtconvectie of het gebruik van infraroodovens. Omdat het verhitten van de frites in deze ovens aanzienlijke energiekosten met zich meebrengt en ook het risico op kromtrekken van de chips met zich meebrengt, McHenry's team werkte samen met Intel's Swaminathan om een ​​tool te ontwikkelen die radiofrequentiespoelen gebruikt om speciaal ontworpen magnetische deeltjes te verwarmen die vermengd zijn met soldeerpasta's.

"Door de concentratie en samenstelling van deze magnetische deeltjes te variëren, kunnen we de tijd bepalen die nodig is om ze te verwarmen, wat uiteindelijk helpt om de verwerkingssnelheid te verbeteren, en mogelijk de kosten verlaagt, " zei McHenry, co-publicatie voorzitter van de MMM/Intermag Conference.

De jaarlijkse conferentie brengt wetenschappers en ingenieurs samen die geïnteresseerd zijn in recente ontwikkelingen in alle takken van fundamenteel en toegepast magnetisme. Grote nadruk wordt gelegd op experimenteel en theoretisch onderzoek in magnetisme, de eigenschappen en synthese van nieuwe magnetische materialen, en vooruitgang in magnetische technologie.

"Het is altijd verheugend om een ​​idee daadwerkelijk in de praktijk te zien, " zei Swaminathan. "Deze eerste succesvolle demonstratie zou mogelijkheden voor andere toepassingen kunnen openen, zelfs buiten micro-elektronische verpakkingen. Hoewel we nog een lange weg te gaan hebben bij het implementeren van een lokaal smeltend soldeer in werkelijke toepassingen, het concept van lokale verwarming biedt veel verwerkingsmogelijkheden die we samen met McHenry verder onderzoeken. Er is hier een aanzienlijke kans voor een goede basiswetenschappelijke en technologische verkenning, ' zei Swaminathan.

Naast het versnellen van het soldeerproces, McHenry's team verbeterde ook de elektrische verbindingen tijdens het kritieke elektronische verpakkingsproces. Omdat het kromtrekken van chips meer een probleem is bij de temperatuur die nodig is om loodvrije soldeer opnieuw te laten vloeien, deze technologie ontwikkeld door Carnegie Mellon-onderzoekers zal extra voordelen hebben met deze milieuvriendelijkere soldeermiddelen.

"Er zijn veel mogelijkheden voor dit proces in verschillende bedrijfstakken, inclusief de halfgeleidersector, lucht- en ruimtevaart- en gegevensopslagindustrie, ' zei McHenry.