Tag nakna chips och modifiera dem lätt. Stapla dem på höjden, på specialdesignade substrat av kisel. Resultatet kan ge billigare, snabbare och miljövänligare elektronikprodukter.

Om det är Hjalmar Hesselbom övertygad.


Elektronik skulle kunna byggas mycket mer kompakt än idag. Men lösningen är inte alltid att integrera mer på samma kisel.

Ett smartare byggsätt, där man utnyttjar höjddimensionen, skulle inte bara kunna göra konstruktionerna mindre. På köpet skulle man få kortare ledare och därmed bättre högfrekvensegenskaper, bättre termiska egenskaper, och dessutom miljövinster.

Ett sådant byggsätt är målet för Hjalmar Hesselboms forskning. För nio månader sedan utsågs han till professor i elektronikproduktion på Mitthögskolan i Östersund. Efter 18 år på Ericsson leder han nu forskargruppen Jepp, Jämtlands Elektronikproduktionsprojekt.

- Vi jobbar lika mycket med konstruktion som produktion. Kostnaden för produktionen bestäms ju till största delen på konstruktionsstadiet, säger han.

Hans idéer utgår från en kombination av elektronik och mikromekanik. Grundtanken är att lägga lätt modifierade nakna chips på ett kiselsubstrat, samt stapla dessa substrat på varandra.

- Vi kallar det Dagobertkonceptet, säger han och visar en bild med en stor smörgås med massor av lager.

Chipsen och substraten kan sättas ihop i stil med legobitar. De sitter inte fast, utan kan tas loss om inkapslingen öppnas, vilket ökar möjligheterna till test, reparation och framtida uppgraderingar.

Själva kretsarna är helt plana på båda sidor och har guldbelagda in- och utgångar. Förbindningarna mellan dem går både på och genom substraten. Viorna genom substraten görs i form av V-formade etsade spår. Andra grundare, V-spår används som mikrokontakter mot precisionsgjutna "bumpar" av silikongummi på nästa substratlager.

- Systemet blir självlinjerande. Det går att få noggrannhet i positioneringen på någon μm, trots att bumparna kan vara större än 100 μm.

De plana ytorna, V-spåren och bumparna kan förses med jordplan, ledare och isolatorer. Substraten klarar också kylningen.



Inte dyrare än vanligt byggsätt


Kretsarna till detta byggsätt kan faktiskt göras mindre, och därmed så mycket billigare att totalkostnaden inte blir högre än för vanliga kretskort. Det beror på att ledarna mellan kretsarna blir kortare, och då kan drivstegen i dem minimeras och en del skyddskomponenter tas bort. Dessutom gynnas miljön av att mängden material minskar.

- Det är mycket vettigare än att låta nya material ersätta gamla. Vi vet för lite om de nya materialen, men radikalt mindre mängder av kända giftigheter kan aldrig vara fel.

En stor del av denna teknik är utvecklad inom Ericssonlabbet Mirc, Micro Interconnect Research Center, där Hesselbom jobbade som teknikexpert i nästan tio år.

- Jag låg bakom sju patentansökningar för Dagobertkonceptet, varav sex hittills godkänts.

Hjalmar Hesselbom tillbringar numera två dagar i veckan i sin barndomsstad Östersund, resten av jobbet sköts på distans från hemmet i Huddinge. Men att han skulle bli professor på heltid var egentligen inte hans avsikt.

- Jag blev tillfrågad och tog chansen.

Då hade han redan på nära håll deltagit i uppbyggnaden av produktionsforskningen i Östersund. Den började 1996 som en syntes av önskemålen hos den lokala Ericssonfabriken, Mitthögskolan, kommunen och länsstyrelsen. Från EU fanns då också glesbygdspengar att söka, så kallat Mål 6-stöd. Resultatet blev Jepp, och Hesselbom kom in som tillförordnad professor på deltid redan i slutet av 1997.

- En grundtanke är att vi ska jobba med demonstratorer, alltså visa upp resultatet av vår forskning i form av fungerande teknik.

- Demonstratorerna ska definieras i samarbete med industrin, framför allt med Ericsson. Tyvärr har det visat sig knepigare än vi trodde.

Planen från början var att Jepp, förutom en professor, skulle befolkas med en adjungerad professor, två lektorer, och åtta doktorander varav hälften betalda av Ericsson. Efter en bitvis trög start är man nästan där - man söker alltjämt en lektor i elektronikproduktion och fler doktorander.

- Det är både lätt och svårt att locka hit folk. Det kan vara spännande att få vara med och dra igång något helt nytt. Och för den som gillar skidåkning och naturen här är det naturligtvis underbart.

- Men här finns få akademiska traditioner, mycket lite forskningsinfrastruktur, och nästan inga seniora forskare inom området.



Osäker framtid för projektet


Starten för Jepp har alltså bitvis varit trög. Och det är inte säkert att fortsättningen blir lättare.

Projektet tar officiellt slut vid årsskiftet, och finansieringen därefter är ännu oklar. Ericsson betalar visserligen i tre år till, men eftersom Östersundsfabriken är såld till kontraktsjätten Solectron så kan intresset minska framöver. Solectrons intresse är hittills obekant.

- Visst finns många osäkerhetsfaktorer. Men jag är optimist. Vi är numera en fungerande forskargrupp, arbetet har kommit igång, och vi planerar för nya lokaler på det gamla regementet A4 där vi ska få ett större renrum.

- Det tar tid för en högskola att etablera sig. För Linköping och Umeå tog det kanske tio år. Vi har inte hållit på mer än något år.

Adam Edström

www.ite.mh.se/jepp/