Carnegie Mellon University och Intel Corporation kommer att avslöja en ny klass av material som kallas lodmagnetiska nanokompositer som kan hjälpa till att effektivisera processen för datorelektronikförpackning. Milstolpeforskningen kommer att diskuteras vid den 11:e årliga Magnetism and Magnetics Materials Conference 18-22 januari på Marriott Washington Wardman Park i Washington, D.C.
En forskargrupp från Carnegie Mellon ledd av Michael McHenry, professor i materialvetenskap och teknik, biomedicinsk teknik och fysik, i samarbete med Raja Swaminathan, Intel senior förpackningsmaterialingenjör, har utarbetat en RF-uppvärmningsteknik för kompositer för lödmagnetiska nanopartiklar (MNP) som kan värma upp lödningar tillräckligt för att orsaka återflöde utan att placera datorchips i konventionella ugnar. Ett lod är en metallegering som används för att binda samman metaller. McHenrys team inkluderar Ph.D. materialvetenskap och ingenjörskandidater AshFague Habib och Kelsey Miller, och Matt Ondeck, en junior i materialvetenskap och teknik.
För närvarande, toppmoderna tekniker för att tillverka datorchips under den elektroniska förpackningsprocessen involverar användning av varmluftskonvektion eller användning av infraröda ugnar. Eftersom uppvärmning av spånen i dessa ugnar kräver betydande energikostnader och även utgör risk för spånförvrängning, McHenrys team arbetade tillsammans med Intels Swaminathan för att utveckla ett verktyg som använder radiofrekvensspolar för att värma specialdesignade magnetiska partiklar som blandas med lödpastor.
"Genom att variera koncentrationen och sammansättningen av dessa magnetiska partiklar kan vi kontrollera tiden det tar att värma dem, vilket i slutändan hjälper till att förbättra bearbetningshastigheten, och potentiellt sänker kostnaderna, sa McHenry, sampubliceringsordförande för MMM/Intermag-konferensen.
Den årliga konferensen samlar forskare och ingenjörer som är intresserade av den senaste utvecklingen inom alla grenar av fundamental och tillämpad magnetism. Stor vikt läggs vid experimentell och teoretisk forskning inom magnetism, egenskaperna och syntesen av nya magnetiska material, och framsteg inom magnetisk teknik.
"Det är alltid glädjande att se en idé faktiskt demonstreras i verkligheten, Swaminathan sade. "Denna första framgångsrika demonstration kan öppna upp möjligheter för andra tillämpningar även utanför mikroelektroniska förpackningar. Även om vi har en lång väg kvar att gå med att implementera ett lokalt smältande lod i faktiska applikationer, konceptet med lokal uppvärmning öppnar upp för många bearbetningsmöjligheter som vi arbetar för att ytterligare utforska med McHenry. Det finns betydande möjligheter här för god grundläggande vetenskap och teknikutforskning, " sa Swaminathan.
Förutom att påskynda lödprocessen, McHenrys team förbättrade också de elektriska sammankopplingarna under den kritiska elektroniska förpackningsprocessen. Eftersom spånförvrängning är mer av ett problem vid den temperatur som krävs för att få blyfria lödningar att återflyta, denna teknik utvecklad av Carnegie Mellon-forskare kommer att ha ytterligare fördelar med dessa mer miljövänliga lödningar.
"Det finns många möjligheter för denna process inom en mängd olika industrisektorer, inklusive halvledarsektorn, flyg- och datalagringsindustrin, " sa McHenry.
