Le cuivre résistant à l’oxydation pourrait remplacer l’or, ce qui signifie des puces moins chères, déclare le prof

Les scientifiques affirment avoir trouvé un moyen d’empêcher le cuivre de s’oxyder. S’ils ont raison, cela pourrait potentiellement permettre au cuivre de remplacer l’or dans l’électronique, entraînant une baisse des coûts et, en fin de compte, des composants moins chers.

Les universitaires de l’Université nationale de Pusan ​​en Corée du Sud disent avoir développé une méthode pour fabriquer des couches minces de cuivre monocristallin atomiquement plates, et que cela offre une résistance semi-permanente à l’oxydation. Les boffins ont développé cette méthode avec des collègues de l’Université Sungkyunkwan, également en Corée, et de l’Université d’État du Mississippi aux États-Unis, et la recherche sous-jacente est décrite dans un article publié dans Nature.

Le cuivre est utilisé à peu près universellement dans l’électronique en raison de son excellente conductivité électrique, du câblage aux pistes sur les circuits imprimés. Mais l’oxydation et la corrosion à sa surface peuvent entraîner une augmentation de la résistance électrique et limiter la durée de vie des composants dans certains cas. Pour cette raison, l’or est souvent utilisé dans des domaines clés – tels que les connecteurs de revêtement et dans les fils de liaison utilisés pour connecter une puce en silicium aux broches qui forment des connexions externes.

Selon le professeur Se-Young Jeong, qui dirigeait l’équipe de l’université de Pusan, le remplacement de cet or par du cuivre pourrait réduire les coûts de l’industrie électronique.

“Le Cu (cuivre) résistant à l’oxydation pourrait potentiellement remplacer l’or dans les dispositifs à semi-conducteurs, ce qui contribuerait à réduire leurs coûts. Le Cu résistant à l’oxydation pourrait également réduire la consommation électrique, ainsi qu’augmenter la durée de vie des dispositifs dotés de nanocircuits”, selon le professeur. dans un rapport.

L’équipe de recherche a observé que des études antérieures avaient montré que l’oxydation se produisait en raison de “marches” microscopiques à la surface du cuivre, qui fournissent une source d’atomes de cuivre adsorbés qui interagissent avec l’oxygène et fournissent un point de départ pour la croissance des oxydes. L’équipe est partie de l’hypothèse que la résistance à l’oxydation nécessiterait d’éviter les bords de marche en surface.

Pour réaliser cela, l’équipe de Pusan ​​a utilisé une méthode appelée épitaxie par pulvérisation atomique pour développer des films de cuivre monocristallins plats. Selon le professeur Jeong, ils ont pu garder les surfaces de cuivre presque entièrement exemptes de défauts et fabriquer des films atomiquement plats.

Lorsqu’ils ont comparé leur cuivre monocristallin avec d’autres surfaces de cuivre, ils ont découvert qu’il avait une surface presque entièrement plate avec seulement des marches monoatomiques occasionnelles qui étaient beaucoup plus résistantes à l’oxydation car il était difficile pour l’oxygène de pénétrer le bord de la marche monoatomique. .

Mais remplacer l’or par du cuivre permettrait-il vraiment d’économiser beaucoup sur les coûts ? L’examen des prix au comptant quotidiens récents des métaux pourrait le suggérer. Le cuivre coûte environ 10 000 dollars la tonne métrique, tandis que l’or dépasse les 62 millions de dollars la tonne métrique, ce qui est assez différent. Selon certaines estimations, environ 66,4 tonnes d’or ont été utilisées dans les composants électroniques l’année dernière, ce qui est probablement bien inférieur au chiffre pour le cuivre.

À moins que le cuivre résistant à l’oxydation ne puisse être produit commercialement, ce n’est rien de plus qu’un exercice académique. Nous avons demandé à l’Université nationale de Pusan ​​si elle prévoyait de commercialiser le procédé ou de le concéder sous licence à un tiers, et nous mettrons à jour cet article si nous recevons une réponse.

Il y a aussi la question de l’approvisionnement en cuivre lui-même. Selon Rystad Energy, une société de recherche énergétique et d’intelligence économique, la demande mondiale de cuivre devrait dépasser l’offre de plus de six millions de tonnes d’ici 2030.

Rystad Energy estime que la demande annuelle de cuivre aura augmenté de 16 % d’ici la fin de la décennie, pour atteindre 25,5 millions de tonnes. Pendant ce temps, les approvisionnements devraient diminuer de 12% par rapport aux niveaux de 2021, à 19,1 millions de tonnes. Il a déclaré que de nouveaux investissements importants dans l’extraction du cuivre seraient nécessaires pour éviter le déficit.

Les lois de l’offre et de la demande suggèrent que le scénario ci-dessus exercera une pression à la hausse sur les prix du cuivre, atténuant quelque peu l’avantage de prix du remplacement de l’or. ®