नैनोइफेक्ट्स की बदौलत इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए नई जुड़ने की तकनीकें

इलेक्ट्रॉनिक घटक लगातार छोटे, अधिक जटिल और अधिक शक्तिशाली होते जा रहे हैं, उन्हें जोड़ने के लिए नए समाधानों की आवश्यकता होती है।
की एक टीमईएमपीए अगली पीढ़ी के माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य नवीन मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए नैनोस्ट्रक्चर्ड जॉइनिंग सामग्री विकसित कर रहा है।
नैनोकण अगली क्रांति हो सकती है जिसकी दुनिया को उम्मीद है।

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गॉर्डन मूर की 1965 की भविष्यवाणी: हर दो साल में, घटकों का दोगुना होना

गॉर्डन मूर सही थे। अप्रैल 1965 में, अमेरिकी इंजीनियर, बाद में सह-संस्थापक इंटेलभविष्यवाणी की गई कि एक चिप पर ट्रांजिस्टर की संख्या हर दो साल में लगभग दोगुनी हो जाएगी।
आज भी, यह विकास लगभग उसी दर से जारी है, केवल इसलिए नहीं कि दुनिया भर के चिप निर्माता अपनी रणनीतिक योजना के आधार के रूप में मूर के नियम का उपयोग करते हैं। इसलिए, जैसा कि समाजशास्त्री कहेंगे, "भविष्यवाणी स्वतः पूर्ण है।"
लेकिन हर दो या तीन साल में सर्किट की संख्या दोगुनी करना कभी-कभी तकनीकी व्यवहार्यता की सीमा तक पहुंच जाता है।
यह जुड़ने वाली प्रौद्योगिकियों पर भी लागू होता है, जिन्हें बढ़ती मांगों के साथ तालमेल बनाए रखना चाहिए।
आखिरकार, छोटे और अधिक शक्तिशाली इलेक्ट्रॉनिक घटकों को बड़े सिस्टम में एकीकृत किया जाना चाहिए, और जो जोड़ घटकों को हीट सिंक या सर्किट बोर्ड से जोड़ते हैं, उन्हें तापमान परिवर्तन या कंपन के दौरान ढीला नहीं होना चाहिए, या ऑपरेशन के दौरान गर्म नहीं होना चाहिए।
के नेतृत्व में एक टीम जोलांटा जांज़ाक-रुश e बास्टियन रिंगन्स प्रौद्योगिकियों को जोड़ने और संक्षारण के लिए प्रयोगशाला काईएमपीए इस समस्या का सामना करना पड़ रहा है.

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उद्योग की जरूरतें? लघुकरण और बेहतर प्रदर्शन को संयोजित करने में सक्षम होना

"हमारे साझेदार और ग्राहक, जिनके लिए हम अनुकूलित समाधान विकसित करते हैं, हमेशा अधिक चाहते हैं, और अधिमानतः एक ही समय में सब कुछ", जांज़क-रुश कहते हैं।
उदाहरण के लिए, एक नए उच्च-प्रदर्शन वाले इलेक्ट्रॉनिक घटक के लिए एक जोड़ सबसे कम तापमान पर बनाया जाना चाहिए "नाज़ुक" संभव है, लेकिन जब घटक चालू हो तो उसे उच्चतम तापमान का भी सामना करना होगा और घटकों से अवशिष्ट गर्मी को कुशलतापूर्वक नष्ट करना होगा।
शीतलन की लागत में असीमित वृद्धि किए बिना, लघुकरण और बेहतर प्रदर्शन को संयोजित करने का यही एकमात्र तरीका है।
अन्य उन्नत प्रौद्योगिकियाँ जैसे फोटोनिक्स, सेंसर तकनीक, अंतरिक्ष यात्रा, बैटरी और टरबाइन निर्माण भी नवीन जुड़ाव अवधारणाओं पर निर्भर करती हैं।

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नवीनीकृत वैज्ञानिक अनुशासन के लिए वेल्डिंग या ब्रेज़िंग से लेकर नैनोकणों तक

वेल्डिंग या ब्रेज़िंग में, आधार सामग्री एक अतिरिक्त सामग्री के संलयन से जुड़ जाती है, जो वेल्डिंग/ब्रेजिंग के लिए भराव मिश्र धातु है।
प्रक्रिया के दौरान वर्कपीस पिघले नहीं हैं। 450 डिग्री सेल्सियस तक हम वेल्डिंग की बात करते हैं, जबकि 450 डिग्री सेल्सियस से ऊपर हम ब्रेजिंग की बात करते हैं।
टांकने के विपरीत, वेल्डिंग में टुकड़े आंशिक रूप से पिघल जाते हैं और ठंडा होने के तुरंत बाद जुड़ जाते हैं।
पिघली हुई धातु की मात्रा बढ़ाने के लिए अक्सर वेल्ड बीड में भराव सामग्री डाली जाती है।
नैनोजंक्शन एक नया वैज्ञानिक अनुशासन है, जिसे स्विट्जरलैंड में ईएमपीए द्वारा अच्छी तरह से महारत हासिल है।
इसमें नैनो-ऑब्जेक्ट्स को जोड़ने के लिए जुड़ने की तकनीकें शामिल हैं, लेकिन नैनो-प्रभावों का उपयोग करके नई उच्च-प्रदर्शन वाली जुड़ने की प्रक्रियाएं भी शामिल हैं।
Il संघीय सामग्री परीक्षण और अनुसंधान प्रयोगशालाथून, सेंट गैलेन और ड्यूबेंडोर्फ में स्थित स्थानों के साथ, इस नए अनुशासन में एक प्रमुख खिलाड़ी होने के साथ-साथ नैनो- और माइक्रोजॉइनिंग इंटरनेशनल एसोसिएशन का संस्थापक सदस्य और मुख्यालय भी है।

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धातु के विपरीत, चांदी के नैनोफॉर्म, "केवल" 250 डिग्री सेल्सियस पर उपयोग योग्य हैं

इसलिए बढ़ती जटिल जुड़ाव मांगों को पूरा करने के लिए नई सामग्रियों और प्रक्रियाओं की आवश्यकता है।
इस स्थिति में, नैनोमटेरियल्स के साथ जुड़ना, तथाकथित नैनो-ज्वाइनिंग, बड़ी संभावनाएं प्रदान करता है।
उद्योग पहले से ही सिल्वर नैनोफॉर्म का उपयोग करता है, यानी सिल्वर नैनोकणों से बनी सामग्रियों को जोड़ना।
लाभ: जबकि शुद्ध चांदी का पिघलने बिंदु 962 डिग्री सेल्सियस है, चांदी के नैनोफॉर्म को 250 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर अत्यधिक विद्युत और थर्मल प्रवाहकीय जोड़ों का उत्पादन करने के लिए लागू किया जा सकता है।
और भी बेहतर: एक बार निर्मित होने के बाद, ये कपलिंग निर्मित होने की तुलना में अधिक ऑपरेटिंग तापमान का भी सामना कर सकते हैं।

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परतों की सतह ऊर्जा को कम करने के लिए वेल्डिंग के बजाय सिंटरिंग

यह अभिनव समाधान भौतिक विज्ञान की जानकारी का परिणाम है।
"यहां हम क्लासिक वेल्डिंग प्रक्रिया को सिंटरिंग प्रक्रिया से बदल रहे हैं", रिंगन्स बताते हैं।
इसका मतलब यह है कि जंक्शन क्षेत्र में कण जुड़े नहीं होते हैं, बल्कि प्रसार द्वारा बड़े कणों और अनाजों में एक साथ बढ़ते हैं, जिससे उनकी सतह ऊर्जा कम हो जाती है।
प्रसार, यानी व्यक्तिगत परमाणुओं की गति, सतहों और इंटरफेस पर बहुत तेज़ होती है।
चूँकि नैनोकणों का सतह क्षेत्र उनके आयतन के सापेक्ष बहुत बड़ा होता है, सिंटरिंग विशेष रूप से नैनोस्केल पर स्पष्ट होती है और अपेक्षाकृत कम तापमान पर भी इसका उपयोग किया जा सकता है।
बहुत छोटे नैनोकणों या पतले नैनोलेयर्स के मामले में, "तरल" सतह परमाणुओं की मात्रा, जो आसानी से चलती है, इतनी बड़ी हो जाती है कि पिघलने बिंदु सामग्री के पिघलने बिंदु से कई सौ डिग्री नीचे गिर सकता है। ठोस।
शोधकर्ता इस प्रभाव को एमपीडी (मेल्टिंग पॉइंट डिप्रेशन) कहते हैं और इसका उपयोग नवीन और कुशल जुड़ाव प्रक्रियाओं को विकसित करने के लिए करते हैं।

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सस्ती तांबे और निकल धातुओं के ऑक्सीकरण से लड़ने की दौड़ जारी है

"हम जुड़ने वाले यौगिक के गुणों को अनुकूलित करने और नए अनुप्रयोग क्षेत्रों को खोलने के लिए बहु-घटक नैनोफॉर्म पर काम कर रहे हैं", रिंगन्स बताते हैं।
"उदाहरण के लिए, हम तांबे और निकल नैनोपेस्ट के संयोजन का अध्ययन कर रहे हैं".
ये धातुएँ चाँदी की तुलना में कम महंगी होती हैं और इनमें बहुत दिलचस्प विद्युत और तापीय गुण होते हैं, लेकिन कम उत्कृष्ट धातुएँ होने के कारण ये अधिक आसानी से ऑक्सीकरण करती हैं। स्प्लिसिंग प्रक्रिया में इससे बचना चाहिए।
“इसलिए हमने नैनोकणों को कार्बनिक सहायक पदार्थों के पेस्ट में डाल दिया जो जुड़ने की प्रक्रिया के दौरान वाष्पित हो जाते हैं और कण की सतह पर ऑक्साइड को कम कर देते हैं। या हम कणों को एक सुरक्षात्मक कोटिंग से ढक देते हैं”, ईएमपीए शोधकर्ता बताते हैं।
एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) या एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) जैसे विशेष विश्लेषणात्मक तरीकों का उपयोग करके, शोधकर्ता यह परीक्षण कर सकते हैं कि नैनोकणों की सुरक्षा के लिए निर्धारित विधि उम्मीद के मुताबिक काम करती है या नहीं।
लेकिन सुप्रसिद्ध सिल्वर नैनो-पेस्ट से भी नवप्रवर्तन संभव है: "माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के लिए ऑक्साइड झिल्ली के विकास के लिए ईएमपीए की एक शोध परियोजना में, हम अपनी जानकारी के साथ अपने सहयोगियों को प्रभावी ढंग से समर्थन देने में सक्षम थे।"
"नैनोपेस्ट का उपयोग करके, हम किसी भी नुकसान के बिना अल्ट्राथिन झिल्ली को वाहक सब्सट्रेट पर स्थानांतरित करने में सक्षम थे"रिंगन्स कहते हैं।
इस विधि को अन्य 2डी सामग्रियों पर भी लागू किया जा सकता है।

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एक नैनोस्केल ओवन, गर्मी के स्थानीय स्रोत के रूप में प्रतिक्रियाशील फ़ॉइल के लिए धन्यवाद

विशेष रूप से तापमान-संवेदनशील घटकों के लिए, शोधकर्ताओं के पास एक और नैनो-जुड़ने की विधि है जिसे वे लगातार विकसित कर रहे हैं: तथाकथित प्रतिक्रियाशील जंक्शन।
इस प्रक्रिया में, प्रतिक्रियाशील फ़ॉइल गर्मी के स्थानीय स्रोत के रूप में सोल्डरिंग ओवन को प्रतिस्थापित करते हैं।
फ़ॉइल में बड़ी संख्या में अलग-अलग नैनोलेयर होते हैं, जैसे निकल या एल्यूमीनियम।
जब इन नैनो-परतों में आग लगाई जाती है, तो निकल और एल्यूमीनियम प्रतिक्रिया करते हैं और एक नया रासायनिक यौगिक बनाते हैं।
वे बड़ी मात्रा में गर्मी जारी करके ऐसा करते हैं जो प्रक्रिया को संचालित करती है और इसे पूरी शीट में 50 मीटर प्रति सेकंड तक की गति से यात्रा करने का कारण बनती है।
केवल नैनोमीटर रेंज में परत की मोटाई ही इतनी तेज़, स्व-स्थायी प्रतिक्रिया की अनुमति देती है।
स्थानीय रूप से, तापमान 1000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है, लेकिन प्रतिक्रियाशील पन्नी की कम मोटाई के कारण, गर्मी की कुल मात्रा छोटी और आसन्न वेल्डिंग परतों तक सीमित रहती है।
इस तरह, संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक तत्वों को कॉपर हीट सिंक से धीरे और सुरक्षित रूप से जोड़ा जा सकता है।

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तांबा, चांदी, चांदी-तांबा या एल्यूमीनियम-सिलिकॉन मिश्र धातुओं के लिए एक फ्लैशबैक

हाल के वर्षों में, तांबे, चांदी, चांदी-तांबा या एल्यूमीनियम-सिलिकॉन जैसे टांकने के लिए शास्त्रीय भराव धातुओं / मिश्र धातुओं से शुरू होने वाले नैनोलेयर सिस्टम के विकास पर महत्वपूर्ण ध्यान दिया गया है।
"पिघलने के बिंदु को कम करने और नैनोस्केल पर तेजी से प्रसार के लिए धन्यवाद, ये संबंध सामग्री पारंपरिक ब्रेज़िंग तकनीकों की तुलना में बहुत तेजी से और काफी कम तापमान पर जुड़ने की प्रक्रिया करने की संभावना प्रदान करती है", जांज़ाक-रुश फिर से बताते हैं।
जुड़ने की प्रक्रिया में अन्य बिंदुओं पर भी नैनोमल्टीलेयर्स का उपयोग किया जा सकता है।

साइबर क्राइम के खिलाफ स्विट्जरलैंड में तेजी

हीट बिल्ड-अप से निपटने के लिए नैनोलेयर, ESA के JUICE मिशन में सिद्ध हुआ

हाल ही में एसएनएफ-एनसीएन लीड एजेंसी द्वारा अनुमोदित परियोजना "थर्मल प्रबंधन के लिए अनुकूलित गुणों के साथ सबमाइक्रो- और नैनोस्ट्रक्चर्ड क्यू-मो कंपोजिट का विकास" के साथ), एडवांस्ड जॉइनिंग टेक्नोलॉजीज टीम लघु इलेक्ट्रॉनिक घटकों में गर्मी अपव्यय की ज्वलंत समस्या का समाधान कर रही है। .
“कॉपर-मोलिब्डेनम कंपोजिट के दिलचस्प गुणों का उपयोग पहले से ही JUICE मिशन के लिए आयन स्रोत के डिजाइन में किया जा चुका है।यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी"वह कहता है हंस रुडोल्फ एल्सेनर, के शोधकर्ताईएमपीए अंतरिक्ष अभियानों में विशेषज्ञता.
पोलिश शोधकर्ताओं के साथ मिलकर, हीट सिंक के रूप में Cu-Mo नैनोस्ट्रक्चर्ड मल्टीलेयर सिस्टम की क्षमता की अब विशेष रूप से जांच की जाएगी और उनके एकीकरण के लिए उपयुक्त जुड़ने की प्रक्रिया विकसित की जाएगी।

रोबोटों को उन्हें चुनना सिखाने के लिए एक सिलिकॉन रास्पबेरी