用于尖端IC的无焊接连接

随着焊料在最新 IC 中成为问题，发明家 Anthony Paul Bellezza 设计了两种基本工艺，在不使用焊料的情况下为集成电路和其他非电路连接进行互连。

根据 Bellezza 的工艺专利申请，其特点包括：

'（1） 低温熔融：在 CMOS 热预算范围内，在 400 °C 以下运行，甚至低至 200 °C。该工艺使用 50-100 PSI 10 的压力和低温热量来创建熔断互连。

（2）衬底工程：采用铁/镀镍处理形成马氏体晶体，在加热过程中吸收碳石墨烯。这创造了真正的类似合金的熔合。

（3）无焊集成：避免传统焊接，解决石墨烯与金属结合不良的问题。

（4） 超低电阻：互连的电阻几乎无法检测到，从而提高了电路的速度和热效率。

（5）环境边缘：旨在用石墨烯替代铜，更安全、更环保、更可持续。

根据本发明实施例的基于聚变的过程与传统的互连相比可以更持久，原因如下，例如，

（1） 冶金键合：石墨烯熔合到马氏体合金基材（铁/镍）中，形成真正的原子级键。这更像是一种合金，而不是表面涂层，这意味着它不易分层、氧化或电迁移。

（2） 无焊料、无粘合剂：消除通常会随着时间的推移而退化的薄弱界面。

（3）热稳定性：马氏体结构以高硬度和抗热循环性而闻名，这可以使互连在芯片温度波动下更具弹性。

（4）石墨烯融合吸收：石墨烯不仅仅是分层的，它还被吸收到基板中，这可以减少环境暴露或机械应力造成的降解。

本发明的另一个方面提供了一种使用化学合成的二维直接石墨烯沉积过程。

此过程包括

（1）表面集成：石墨烯沉积在CMOS衬底的顶部，与熔合过程相比，随着时间的推移，CMOS衬底更容易分层或界面破裂。

（2） 掺杂稳定性：插层掺杂提高了电导率，但掺杂剂会在热和电应力下扩散或降解，随着时间的推移可能会降低性能。

（3）标准基体：虽然与CMOS兼容，但缺乏电熔马氏体合金方法的冶金鲁棒性。

如果在数十年的运行中优先考虑最大的耐用性和最小的退化，那么基于熔变的方法具有优势。这更像是将石墨烯构建到芯片的骨架中，而不是将其涂在表面。

例如，二维直接石墨烯沉积工艺可能被证明是有用的，例如，在消费品中，但不可否认的是，它的持续时间不如聚变工艺持久。考虑到消费类计算机的升级频率，它可能适用于此类设备。