Прямой медный контакт идет на смену пайке

По мере того, как усложняются компьютеры, растет и число соединений между микросхемами и внешними электронными схемами, такими как системные платы или модули беспроводной связи. Для оптимизации работы интегрированных схем и сборок требуется улучшить и способы соединений между отдельными элементами, чтобы уменьшить потери и обеспечить возможность работы на более высоких частотах.

Пол Коль (Paul Kohl), профессор технического университета штата Джорджия (США), представил на заседании Американского общества по исследованию материалов работу, в которой предложен новый подход к соединению элементов в микроэлектронике, способный увеличить объем и скорость передачи информации между отдельными блоками.

Проф. Коль предложил использовать вместо традиционной пайки с припоем на основе олова метод, в котором элементы соединяют с помощью медных микростержней. Медь имеет лучшую проводимость по сравнению с оловом, и у нее не хуже, чем у олова, механические свойства. Не менее важен, по мнению профессора, тот факт, что использование меди позволит увеличить число соединений между элементами и улучшить прочность этих соединений.

Процесс вертикального соединения двух проводников, который проф. Коль осуществил в условиях лаборатории, выглядит следующим образом. Сначала на поверхность каждого из проводящих материалов наносят небольшой кусок меди с помощью метода электроосаждения.

Дальнейшая обработка идет уже без использования электричества, и формирование соединения происходит в результате одновременно протекающих химических реакций. Окончательная стадия обработки - нагрев до 180 градусов Цельсия, без которого соединительный медный проводник будет слишком хрупким.

В работе приняли участие также компании Texas Instruments, Intel и Applied Materials, которые помогли сделать ряд технологических улучшений.

В своем докладе Коль сообщил и о другой интересной разработке, позволяющей улучшить передачу сигнала в длинных линиях и сократить потери. Эта работа очень важна для высокопроизводительных серверов и маршрутизаторов.

Улучшение показателей удалось добиться за счет использования многослойных структур из меди и титана, а также полимерных соединений, обработанных термически и с помощью ультрафиолетового облучения.