Układy scalone odporne na wysoką temperaturę

Czyste niebo to wyjątkowa i ambitna inicjatywa prywatno-publiczna realizowana przez Komisję Europejską i przemysł z zamiarem radykalnego ograniczenia negatywnego wpływu lotnictwa na środowisko. Wprowadzanych jest wiele innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych mających na celu minimalizację zużycia paliwa i emisji. UE finansuje projekt "Demonstration of a large, high temperature, flexible printed circuit board" (LHTFPCB), aby wesprzeć opracowanie układów elektronicznych, które pomogą w realizacji tych założeń.

Naukowcy opracowują materiały i procesy, które umożliwią zbudowanie pełnowymiarowego układu scalonego zintegrowanego i przetestowanego na poziomie silnika i posiadającego wskaźnik gotowości do wdrożenia technologii (TRL) na poziomie 6. Przy pomocy istniejących i nowych polimerów uczeni starają się zwiększyć temperaturę pracy z obecnego poziomu do 200 stopni Celsjusza. Celem jest osiągnięcie minimum 260 stopni Celsjusza oraz maksimum 400 stopni. Ponadto materiały i procesy muszą umożliwiać pracę w wysokich temperaturach na dużej powierzchni, przy wymaganej łącznej długości 5 metrów w pojedynczym wielowarstwowym układzie scalonym bez połączeń.

W pierwszym okresie sprawozdawczym przygotowano szereg próbek wielowarstwowych układów scalonych z różnych zaawansowanych polimerów. Naukowcy poddali je testom wygrzewania wahadłowego w zakresie od 260 do 330 stopni Celsjusza oraz przeprowadzili próby drgań nieuporządkowanych. Analiza mikrosekcji przeprowadzona po testach umożliwiła badaczom wyciągnięcie ważnych wniosków dotyczących degradacji polimerów. W szczególności określono tempo propagacji uszkodzeń polimeru od krawędzi układu scalonego, co pomogło w zdefiniowaniu zasad projektowania układów. Ponadto, po ustaleniu, że utlenianie jest głównym źródłem degradacji polimerów, zespół zajmuje się udoskonaleniem bariery tlenowej w celu optymalizacji wydajności układów scalonych.

Uczestnicy projektu LHTFPCB planują zbudowanie pełnoskalowych (mających długość 5 metrów), jednoelementowych wielowarstwowych i elastycznych układów scalonych, odpornych na temperatury co najmniej 260 stopni Celsjusza i uzyskujących wskaźnik TRL wynoszący 6 w testach silnika. Technologia ta wpisuje się w założenia inicjatywy Czyste niebo dzięki stworzeniu lekkich podzespołów stanowiących alternatywę dla aktualnie stosowanego okablowania. Dodatkowo może ona znaleźć zastosowanie także w innych sektorach, w tym w przemyśle gazowo-naftowym.