Un nuevo tipo de soldadura puede derretirse y modelarse en tres dimensiones bajo la fuerza de un campo magnético débil. El uso de un imán para empujar la soldadura hacia arriba a través de agujeros estrechos hace posible la creación de conexiones eléctricas entre chips de silicio apilados unos sobre otros, por ejemplo. Estos chips tridimensionales son capaces de reunir más capacidad de proceso computacional en un área determinada, pero la creación de las conexiones entre ellos es muy cara, un problema que la nueva soldadura podría solucionar. La soldadura tampoco contiene plomo, y es más fuerte que las otras soldaduras libres de plomo.

“Es como el robot líquido de metal de Terminator 2: le puedes dar forma y hacer que fluya usando un campo magnético,” afirma David Dunand, profesor de ciencias de los materiales e ingeniería en la Universidad de Northwestern, que no estuvo involucrado en la investigación.

La nueva soldadura fue desarrollada por investigadores dirigidos por Ainissa Ramirez, profesora de ingeniería mecánica en la Universidad de Yale, y que fue incluida dentro de la lista de jóvenes innovadores TR35 en 2003 por Technology Review. La soldadura obtiene su fuerza y propiedades magnéticas de las partículas de hierro suspendidas en la mezcla.

Parte de la motivación para el desarrollo de la soldadura, afirma Ramirez, viene dada por las leyes. Muchos países, entre los que se incluyen Japón y los miembros de la Unión Europea (aunque no los Estados Unidos), han prohibido la importación de componentes electrónicos que posean plomo. Sin embargo, las mejores alternativas a las soldaduras de estaño-plomo no son tan fuertes, y tienden a posee un punto de derretimiento mucho más alto. El calor necesario para derretir la soldadura puede poner en riesgo las delicadas estructuras electrónicas que se encuentran en los chips de los ordenadores. Otros grupos de investigación han desarrollado soldaduras de compuestos que incorporan óxido o partículas de metal para aumentar la fuerza. “Hemos decidido incluir partículas de metal magnéticas para no sólo incrementar la fuerza sino para darle nuevas propiedades,” afirma Ramirez.

El resultado es una aleación de estaño-plata que contiene una dispersión de partículas de hierro de décimas de micrómetros de diámetro. Cuando se aplica un campo magnético a las soldaduras, ocurren dos cosas. En primer lugar, las partículas de hierro se calientan, derritiendo la soldadura a nivel local. Este calor localizado, que funciona bajo los mismos principios que las placas de inducción de las cocinas, permanece totalmente contenido, manteniendo frías las áreas colindantes. En segundo lugar, las partículas de hierro se alinean con la dirección del campo magnético, apretándose y empujando al líquido en esa dirección. Esta alineación se retiene cuando la soldadura se solidifica, y las partículas ordenadas de esta forma proporcionan un refuerzo mecánico mayor que el que otorgaría una dispersión normal de las partículas.

“Es muy importante poder mover un líquido de esta forma,” señala Dunand. “Lo que se esperaría es que las partículas saliesen a la superficie, no que arrastrasen el líquido con ellas.”

Ramirez cree que la soldadura podría proporcionar una mejor forma de crear conexiones eléctricas entre las capas de chips tridimensionales. Hoy día, las interconexiones entre los chips apilados se hacen mediante el taladro químico de un agujero a través del silicio, para después recubrir sus lados con cobre. La tensión de superficie del cobre permite que la soldadura suba a través del agujero, aunque el proceso tiene una serie de limitaciones. “Se espera que las soldaduras suban por las paredes de cobre,” afirma Ramirez, aunque hay mucho margen de error, y el proceso de recubrimiento de cobre es caro. Por el contrario, la soldadura magnética se puede hacer subir por el silicio usando un imán relativamente débil. “Nuestro proceso es muy barato,” afirma.

Ramirez señala que ha mantenido conversaciones con fabricantes de chips interesados, y podría comercializar la soldadura a través de Adhera Technologies, una startup con sede en Nueva York.