JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
onsdag 18 september 2019 VECKA 38
ImageNanoteknik och Kina. Det är två centrala begrepp för professor Johan Liu på Chalmers. Han är född i Kina men kom till Sverige för att studera 1979. År 2003 drog han igång ett forskningssamarbete med universitet i Shanghai kring nanosystemteknik med tyngdpunkt på elektronikapplikationer.
För Johan Lius del innebär upplägget med forskargrupper i två världsdelar att han numera tillbringar drygt tre månader per år i Shanghai. På vardera stället finns runt 15 personer: professorer, doktorander och studenter.
Johan Liu

Familj: Gift, två egna barn samt ett bonusbarn.

Karriär: Forskarassistent på KTH 1984-89, Forskningsingenjör Institutet för Metallforskning 1986-89, Projektledare, gruppledare samt avdelningschef, IVF mellan 1989-99, Sedan 1999 professor, föreståndare SMIT Center, Chalmers.

Intressen: Gå i skogen, simning, svamplockning.

Dold talang: Kan tre kinesiska dialekter förutom mandarin.

- Vi sysslar med ungefär samma forskningsområden i Shanghai som på Chalmers. Fast vi kompletterar varandra genom att om det ena gör experimentellt arbete, så gör det andra modelleringsarbete, säger han

Forskargruppen går under namnet SMIT Center. För den svenska gruppen heter ska förkortningen utläsas Swedish Microsystem Integration Technology Center. Den består av ett antal professorer och doktorander. Den kinesiska är en förkortning för Sino-Swedish Microsystem Integration Technology Center Shanghai University. SMIT Center i Kina ägs formellt av Shanghais universitet och pengarna kommer också till största delen från den kinesiska staden och företagen i regionen. Men i styrelsen som består av nio personer har Chalmers fem platser.

Nytt lab i Kina

Mycket av den experimentella verksamheten har hittills skett i MC2-labbet på Chalmers men Shanghai har nyligen fått ett statligt lab. Forskarna på SMIT Center har tillgång till det. Dessutom är Johan Liu chef för hela labbet.

- Jag hjälper till och fungerar som ett dragplåster för att få dit verksamhet men det finns andra som sköter den dagliga verksamheten.

Här ringer telefonen och sekreteraren i Shanghai vill ha hjälp med ett foto.

Tidsskillnaden är sex eller sju timmar beroende på om det är vintertid eller sommartid.

Samarbetet med Shanghai innebär också att de kinesiska doktoranderna tillbringar ett halvår på Chalmers och att de svenska master- och doktorandstudenterna får åka till Kina.
Fakta: Kolnanorör leder ström och värme lika bra som guld

Johan Liu gjorde sig ett namn som expert på ledande lim under nittiotalet. Men sedan ungefär tre år tillbaka ligger fokus för hans forskning på nanomaterial och processer för mikro- och nanosystemsapplikationer. Fortfarande finns limmet med i bilden men nu med kolnanorör som ledande material.



Att kolnanorör är bra som elektriska ledare känner nog de flesta till. De minimala kolnanorören är en av flera tekniker som har potentialen att ta över när den konventionella kiseltekniken slår i taket.

Betydligt mindre känt är nog att kolnanorören också är goda värmeledare.

- De skulle kunna ersätta guld i många tillämpningar, säger Johan Liu.

Hans forskningsverksamhet kan delas in i fem områden. Det är nanolod, nanokylare, nanolim, polymerbaserade substrat för högfrekvenstillämpningar och termiskt ledande material baserat på nanoteknik.

Nanolod är en blyfri lodpasta där man använder partiklar av nanostorlek för att sänka smältpunkten. Målet är att komma ned i samma temperatur som för blyade lod, till 183 grader.

Han visar på en tom läskflaska med en svart sörja på botten, det är nanopartiklarna. Idag ligger partikelstorleken mellan 5 och 100 nanometer vilket inte sänker smälttemperaturen i genomsnitt mer än tre grader jämfört med bulktillstånd.

De minsta sänker mest, medan de största i princip inte sänker temperaturen alls. För att komma vidare måste man separera ut de minsta som är mellan 5 och 20 nanometer.

- Då kan man sänka temperaturen mellan 15 och 30 grader.

Ett annat forskningsområde är nanokylare bestående av kolnanorör som leder bort värmen från den integrerade kretsen. Arbetet sker i samarbete med professor Eleanor Campbell som även hon använder MC2.

- Vi gör maskning och sputtring. Sen så växer själva kolnanorören i hennes lab.

Idag växer man kolnanorör vid cirka 700 grader, vilket är alldeles för högt för kiselkretsar. Istället vill Johan Liu göra en form där man gör olika mönster, lägger in limskikt som kolnanorören fastnar i och sedan flytta över dem till kretsen.

Därefter kan man löda eller limma fast kretsen i kapseln eller på substratet. Kylarna ser ut som tunna plankor eller pinnar som står på högkant och forskargruppen har visat att de kan leda bort 15 W per kvadratcentimeter idag.

Det tredje området är nanolimmer, ett polymerbaserat lim med nanopartiklar. Den minimala storleken medför att man teoretiskt kan ansluta kretsar som har en bendelning på 10 till 100 nanometer. Men i praktiken är det mycket svårare. Just nu testar man med att ansluta komponenter med en bendelning mellan 1-2 mikrometer som går att hantera någorlunda med mekaniska och optiska system.

- Man skulle kunna ha flera hundratusen anslutningar på en krets om man går ner till 1 mikrometer i bendelning på en kretsyta av en kvadratmillimeter

Det fjärde området är 3D-byggsätt baserat polymerbaserade substrat för högfrekvenstillämpningar. Utgångspunkten är en grupp ketonbaserade polymerer, exempelvis flytande kristallpolymer som också ofta används som displaymaterial. Polymererna har lägre dielektricitetskonstant och är billigare än teflon som används i många av dagens mikrovågssubstrat.

Tanken är att integrera komponenter som kondensatorer, resistanser, filt och spolar i substratet innan de aktiva kiselkretsarna monteras direkt i substratet.

Det sista området är termiskt ledande material baserat på nanoteknik. Det prov Johan Liu visar upp ser mest ut som ett gammeldags kopieringspapper men skulle kunna användas för att montera och leda bort kyla från okapslade chips.

Tekniken utvärderas av både IBM och Intel som vill använda den till sina värstingprocessorer.

Skikten är väldigt tunna, mellan en och hundra mikrometer

Fortfarande handlar det om forskning. Hur långt det är kvar till kommersiellt användbara produkter är svårt att säga. Trots det finns riskkapitalister som är intresserade av att få igång en avknoppning.

- Vi har gjort en viss marknadsundersökning och skulle kunna spinna av det väldigt fort.

Att det blev just Shanghai beror på att orten är vänskapsstad till Göteborg. Stadens politiskt starke man, Göran Johansson, var också på plats vid invigningen år 2003.

Trots att Johan Liu hade politikernas välsignelse när han drog igång SMIT Center så innebar det inte att röda mattan var utrullad.

- Jag var drygt 18 år när jag kom till Sverige så jag hade inte kontakterna och visste inte hur man gjorde. Det var tufft, mycket tufft. För en person som inte har språket är det näst intill omöjligt, säger han.

Även för att leda och styra den numera väletablerade verksamheten krävs att man behärskar språket. Rutinen börjar komma och trots att han medger att det kan kännas jobbigt att åka från familjen fyra eller fem gånger per år så funderar han ändå på att starta fler SMIT-Centerliknande verksamheter i Kina.

- Chalmers stöttar mig. De lär sig hur det kinesiska systemet fungerar.

Lön efter prestation

En skillnad mellan Sverige och Kina är hur professorerna avlönas. En professor i Kina får en grundlön från staten på cirka 3000 kronor den femte varje månad. Till det kommer lön från universitetet på lika mycket om vissa prestationer uppfylls. Den betalas ut den 20:e. Och hr man examinationsrätt får man ytterligare cirka 2500 kronor.

På toppen läggs en bonus som bland annat beror på hur projekten går. Totalt kan en professor tjäna mellan åtta och tiotusen kronor per månad. I Sverige ligger månadslönen mellan 50 000 och 60 000 kronor per år.

Ensam i Sverige på byggsätt

I oktober i fjol fick Johan Liu utmärkelsen "The Magnolia Silver Award" från regeringen i Shanghai. Detta som erkännande för hans insatser i uppbyggnaden av SMIT Center.

Johan Liu är i stort sett ensam i Sverige om att syssla med forskning kring byggsätt och vårt stolta flaggskepp Ericsson finns inte med i SMIT Center. Trots det är det inget problem för de färdigbakade ingenjörerna och doktorerna att hitta jobb.

- De sugs upp av både utländska och svenska företag.

Samma sak gäller de kinesiska studenterna som lätt får jobb hos internationella företag.

I SMIT Center ingår tungviktare som Intel, Hitachi, Sumitomo och Flextronics. Intel deltar via det kinesiska centret medan de övriga elva företagen betalar sina medlemsavgifter som ligger på 50 000 till 300 000 kronor per år till Chalmers. Totalt ger det runt en och en halv miljon kronor per år.

Men medlemsföretagen satsar inte bara med pengar. Mydata har bidragit med två ytmonteringsmaskiner, Flextronics med screentryckare och Heller med omsmältningsugnar.

Startade svensk IEEE-avdelning

Mycket bygger på personliga kontakter som Johan Liu byggt upp under lång tid. Det gäller till exempel samarbetet med Hitachi som ligger långt fram när det gäller anisotropa ledande lim (lim som bara leder i en riktning).

- Vi har studenter och postdocs som får jobba i deras lab och personer från Hitachi kommer regelbundet hit.

För lite drygt tio år sedan drog Johan Liu igång en svensk IEEE-avdelning inom CMPT, Components, Packaging and Manufacturing Technology Society. En av anledningarna var att kunna ordna konferenser i den amerikanska ingenjörsorganisationens namn.

Den 23 maj är det dags för nästa arrangemang som går under devisen "Green Electronics". Frågeställningar som tas upp är bland annat hur miljön påverkas av olika konstruktionsavvägningar, och hur applicerar man ett livscykeltänkande på sitt konstruktions- och produktionsarbete. Hur står sig de blyfria pastorna, ledande limmerna och halogenfria substraten jämfört med alternativen?

Prisad för sitt arbete

I november 2005 fick han IEEE:s finaste utmärkelse när han utsågs till Fellow, en person som anses besitta extraordinär kompetens eller har gjort enastående insatser inom sitt fält. Mellan 200 och 300 personer får utmärkelsen varje år, varav cirka två tredjedelar från akademin och en tredjedel från industrin.

I motiveringen skrev IEEE att han "bidrag till miljövänliga material och produktionsprocesser".

Green Electronics är ett samarbete mellan EU och Kina och konferensen kommer därför att hållas både i Göteborg och i Kina.

- Det är ett forum för att utbyta erfarenheter och knyta kontakter, säger den ständigt leende och avspände Johan Liu.
MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)