Zespół badawczy kierowany przez Uniwersytet Teksasu w Austin wprowadził nowość Technika druku 3D mogłoby to na nowo zdefiniować sposób projektowania i produkcji elementów półprzewodnikowych. Metoda ta, znana jako Holographic Metasurface Nano-Lithography (HMNL), umożliwia drukowanie pakietów chipów i struktur elektronicznych z szybkością i poziomem złożoności, którym tradycyjna produkcja nie jest w stanie sprostać.
Produkcja półprzewodników jest zazwyczaj powolna i kosztowna i opiera się na długiej sekwencji etapów osadzania materiału, maskowania, trawienia i pakowania. Każdy etap zwiększa koszty, ogranicza elastyczność projektu i wytwarza odpady. HMNL zastępuje większość tego przepływu pracy pojedynczym procesem drukowania 3D, który pozwala stworzyć zaawansowaną elektronikę w jednym przebiegu. Dzięki tej technologii można wytwarzać wielomateriałowe, trójwymiarowe struktury integrujące metale i polimery w bardzo szczegółowych geometriach.
Przykład metody holograficznej nanolitografii metapowierzchniowej (HMNL) na półprzewodniku.
W centrum tego procesu znajdują się metapowierzchnie, ultracienkie maski optyczne zawierające gęste wzory zakodowanych informacji. Po oświetleniu powierzchnie te wyświetlają hologramy w żywicy hybrydowej, która krzepnie, tworząc precyzyjne mikrostruktury. Naukowcy twierdzą, że HMNL może osiągnąć cechy mniejsze niż ludzki włos i tworzyć formy, których nie da się osiągnąć krok po kroku litografia. Otwiera to drzwi do nowych kategorii komponentów, takich jak kondensatory drukowane w całości w 3D, niepłaskie pakiety chipów i elektronika ukształtowana tak, aby pasowała do robotyki lub systemów lotniczych i kosmicznych, gdzie przestrzeń jest ograniczona.
W projekcie, wspieranym nagrodą w wysokości 14,5 miliona dolarów od DARPA, biorą udział partnerzy ze środowiska akademickiego i przemysłowego. Naukowcy z University of Utah, Applied Materials, Electroninks, NXP Semiconductors, Northrop Grumman, Bright Silicon Technologies i Texas Microsintering współpracują, aby przyspieszyć rozwój i testowanie elektroniki opartej na HMNL.
Badaniami w dalszym ciągu kieruje Szkoła Inżynierii Cockrell na Uniwersytecie Teksasu w Austin.
Wczesne prototypy demonstrują zakres zastosowań. Jednym z przykładów jest moduł fan-out stworzony dla urządzeń konsumenckich, podczas gdy inny prototyp skupia się na systemach wysokiej częstotliwości obrona. Zespół wydrukował także elektronikę otaczającą zakrzywione powierzchnie oraz aktywne pakiety, które łączą wytrzymałość mechaniczną z funkcjonalnością elektryczną. Projekty te pokazują, w jaki sposób drukowane w 3D struktury w mikroskali mogą wspierać szybkie prototypowanie i zmniejszać wpływ na środowisko poprzez ograniczanie odpadów materiałowych i upraszczanie łańcuchów dostaw.
Ścieżka komercyjna projektu przebiega przez Texas Microsintering Inc., startup założony w celu wprowadzenia HMNL na rynek. Firma planuje skalować tę technikę, tak aby projektanci chipów mogli produkować niestandardowe pakiety elektroniczne w ciągu dni zamiast miesięcy.
Ponieważ produkcja półprzewodników jest pod presją zwiększenia wydajności przy jednoczesnym wspieraniu bardziej wydajnych urządzeń, HMNL oferuje potencjalną zmianę w podejściu branży do najbardziej podstawowych części procesu wytwarzania chipów. Łącząc zaawansowaną optykę z drukiem 3D, zespół badawczy zajmuje się pozycjonowaniem produkcja przyrostowa jako realne narzędzie do przyszłej produkcji elektroniki.
Jakie są Twoje przemyślenia na temat rozwoju UT Austin? Daj nam znać w komentarzu poniżej lub na naszym LinkedIn Lub Facebooku strony! Poza tym nie zapomnij zapisać się na nasz bezpłatny cotygodniowe zajęcia Biuletyn aby otrzymywać najświeższe informacje o druku 3D prosto na swoją skrzynkę odbiorczą. Wszystkie nasze filmy znajdziesz także na naszej stronie YouTube kanał.
*Wszystkie zdjęcia: Uniwersytet Teksasu w Austin
