Электронные компоненэлектронные комопненты собирают с помощью света

Электронные компоненты будут собирать с помощью света

Новый метод манипуляции на основе света, который может  использоваться для массового производства электронных компонентов для смартфонов, компьютеров и других устройств, разработан учеными университетов Глазго и Торонто, в сотрудничестве с швейцарскими и китайскими экспертами.

Более дешевый и быстрый способ производства этих компонентов может сделать менее дорогостоящим изготовление повседневных предметов — от одежды до бытовой техники. Метод микроманипуляции также может быть использован для создания более безопасной и быстрой зарядки для мобильных устройств. Оптические ловушки, которые используют свет для удержания и перемещения мелких предметов в жидкости, являются перспективным бесконтактным методом для сборки электронных и оптических устройств.

Исследователи под руководством Стивена Нила нашли уникальный метод использования  оптического захвата, известного как оптоэлектронный пинцет, для сборки электрических контактов. Благодаря инновационному методу сублимационной сушки, жидкость можно удалить, не нарушая собранные компоненты. «Силы, создаваемые этими оптоэлектронными пинцетами, можно сравнить с Star-Trek,  лучами, которые могут перемещать объекты через среду. Это вызывает в воображении сборочные линии без роботизированных рук, вместо которых дискретные компоненты собираются почти магически», поясняют разработчики технологии.

Исследователи продемонстрировали новую технику, собрав образец крошечных припоев с оптоэлектронной ловушкой, удалив жидкость, а затем нагрев собранный компонент, чтобы сплавить гранулы вместе, образовав, таким образом, электрические соединения. Они использовали шарики припоя, чтобы продемонстрировать, что в будущем такие микрочастицы могут быть собраны и сплавлены для создания электрических соединений. «Оптоэлектронные пинцеты являются экономически эффективными и обеспечивают параллельное микроманипуляцию частицами. В принципе, мы можем одновременно перемещать 10 000 бусин. Сочетание этого с нашим методом сублимационной сушки создает очень недорогую платформу, пригодную для использования в массовом производстве», добавил один из соавторов Shuailong Zhang.

Новая технология может предложить альтернативный способ изготовления плат для современной электроники. Эти типы устройств в настоящее время производятся с использованием автоматических машин, которые собирают крошечные детали, размещают их на печатной плате и припаивают на место. Этот процесс требует дорогостоящей высокоточной роботизированной руки для подбора и размещения крошечных деталей на устройстве, при этом, стоимость этих  систем продолжает расти, поскольку уменьшающийся размер электроники увеличивает требования к точности.

«Оптоэлектронные пинцеты и техника сублимационной сушки могут использоваться не только для сбора припоев, но также для сбора широкого спектра объектов, таких как полупроводниковые нанопроволоки, углеродные нанотрубки и микролазеры. В конце концов, мы хотим использовать этот инструмент для сборки электронных компонентов, таких как конденсаторы и резисторы, а также фотонных устройств, такие как лазеры и светодиоды», говорят исследователи.

Нил с коллегами решили использовали оптоэлектронные пинцеты, потому что этот подход оптической манипуляции может образовывать тысячи ловушек одновременно, предлагая потенциал массовой и параллельной сборки. Пинцеты формируются с использованием слоя кремния, который меняет свою электропроводность при воздействии света. В зонах, подверженных точкам света, образуется неравномерное электрическое поле, которое взаимодействует с частицами или шариками в жидком слое поверх кремния, позволяя точно перемещать частицы, сдвигая точку света. Создание шаблонов световых точек позволяет перемещать несколько частиц одновременно.

Используя этот метод,  можно перемещать шарики припоя от нанометрового диапазона до примерно 150 микрон. Ученым удалось перемещать объекты размером более 150 микрон, но это более сложно, потому что по мере увеличения размера объекта сила трения также увеличивается. После использования оптоэлектронных пинцетов, чтобы собрать образец  припоев 40 микрон, исследователи заморозили жидкость в оптоэлектронном пинцетном устройстве, а затем уменьшили давление окружающей среды, чтобы замороженная жидкость могла превратиться из твердого вещества  в газ. Этот метод сублимационной сушки позволил собранным шарикам припоя оставаться фиксированными на месте после удаления жидкости.Исследователи говорят, что его можно использовать для удаления жидкости, используемой с любым типом оптической ловушки, или даже ловушек, образованных с помощью акустических волн.

В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы  объединить оптоэлектронный пинцет и процесс сублимационной сушки в одном устройстве. Они также разрабатывают программный интерфейс для управления генерацией световой схемы, основанной на количестве частиц, которые необходимо захватить.

Leave a Reply

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *