Ha benézünk egy rendezetlen asztali gép házába, egyből elénk tárul az indaként tekergő kábelek látványa, melyek felfalják a CPU-t hűtő ventilátor körüli levegőt, és gyakran a bővítőkártyákat is elfedik. Kábelek, NYÁK, processzor, GPU, HDD stb. Ezekről mindenki tudja, hogy mi micsoda, de azon elgondolkoztunk már, hogy vajon miből készülnek ezek a szerkezetek?
Vegyük például a processzort, a memóriát vagy a vezérlő chipeket. Ezekre kapásból mindenki rávágja: „szilíciumnak lennie kell bennük”. Nos, ez így is van, de magában a félvezetők közé tartozó szilícium nem lenne képes megfelelően vezetni az áramot.
Ezért a szilíciumot különböző anyagokkal (ón, germánium, foszfor, arzén, antimon) adalékolják, hogy n és p típusú félvezetőt alkothassanak, melyek kombinálásával tranzisztort kapunk. A rengeteg tranzisztort, aprócska réz vezető sávot alkalmaznak processzoroknál és chipeknél. Az összetett chipek több réteget használnak, melyek között szigetelőanyagra is szükség van. Erre a célra szilícium-dioxidot használnak, mely közismertebb nevén nem más, mint a kova.
Ahhoz, hogy a processzorok teljesítményét növeljék, a 45 nm-es gyártási technológiával készült megoldások kapuinál szigetelőanyagként hafniumot kezdett el használni az Intel és az IBM. Ritka matéria lévén nem olcsó a beszerzése, de ennél alkalmaznak drágább matériát is. Ugyan nagyon kis mennyiségben, de az arany is megjelenik a képletben, amit főleg a tűk bevonataként alkalmaznak, hiszen nem oxidálódik, ezért ellenáll az idő vas fogának, nem elhanyagolható módon az áramot is megfelelően vezeti.
Az alaplap egy olyan nyomtatott áramköri lap, melyben több réz vezetősáv fut, valamint számos köztes rétegből tevődik össze. Előbbiek felelnek azért, hogy összekössék a komponenseket, míg utóbbiak szigetelő szerepet töltenek be. Ezt megvalósítani azonban nem könnyű, hiszen a modern alaplapoknak megfelelő elektromos és hőtűrő képességekkel kell rendelkezniük, miközben masszívak és tűzvédelmi szempontoknak is megfelelnek. Utóbbi két cél elérése érdekében a gyártók üvegszálat használnak, melyet epoxigyantával rögzítenek.
De mint tudjuk nem csak NYÁK-ból áll egy alaplap. Ott vannak a passzív elemek, az ellenállások, a kondenzátorok. Az ellenállások nagy részét kerámia alkotja, amit alumínium oxidból állítanak elő, mivel ez az anyag nagyszerűen szigetel. Elektromos vezető gyanánt ruténium-oxid filmréteget alkalmaznak, aminek korlátozott a vezetőképessége. Végül pedig palládium, platinum és ezüst ötvözetből készült elektródákat találunk a képletben.
Az elektrolit kondenzátorok mára csak kis mértékben játszanak szerepet az alaplapokon. Azokat a fóliakondenzátorok, valamint a tantálkondenzátorok váltották le. Utóbbi elemmel csak annyi probléma van, hogy földrajzilag ritkának számít, pontosabban kizárólag a Kongói Demokratikus Köztársaságban termelhető ki.
A merevlemez esetében a legegyszerűbb dolgunk talán a fej esetében volna, hiszen az egy mágneses mezőbe belógó mechanikus kar. Az érdekesség itt az, aminek a mágneses mezőt köszönhetjük. Ez az anyag a neodimium. Magában azonban nem érne sokat, hiszen alacsony Curie-hőmérséklete miatt hamar paramágnesessé válik. Hűtőben nem tárolhatjuk a merevlemezeket, ezért az okos mérnökök 2 rész neodimiumot 14 rész vassal és egy rész bórral kevertek. Ennek következtében egy olyan erős mágnest kaptak, ami saját tömegének ezerszeresét képes felemelni.
A merevlemezek tányérjainak összetétele a fentieknél sokkal bonyolultabb. Először is szükség van egy rétegre ami nem mágneses, és kellő szilárdsággal rendelkezik. Az alumínium magában ezt a feladatot nem volna képes ellátni, ezért ennek ötvözetét használják, melyben nagyrészt magnézium és kis mértékben szilícium, réz és cink található. Ezután következik egy enyhén mágneses réteg, mely kobalt, vas és nikkel ötvözetből áll. Gyakran ezt a réteget ruténium választja kétfelé. Mindössze 4 atom vastagságú rétegről van szó, nagyon ritka anyag lévén évente csak 12 tonnát termelnek ki belőle. A tényleges rögzítésért kobalt, króm és platinum ötvözet felel.
A modern számítástechnika a fent említett anyagok mellett még számos más elemet is használ, pontosabban a természetes körülmények között megtalálható elemekből közel 50-et. Sok anyag ezek közül nagyon korlátozott számban fordul elő, és nem létezik természetes alternatívájuk. Ezért a kutatók a szerves kémia területén keresik a választ, hogy olyan molekulákat alkothassanak, melyek megfelelő karakterisztikával rendelkeznek.
Hafnium: Az 1923-ban Koppenhágában felfedezett anyagot az IBM és az Intel kezdte el használni, hogy a tranzisztorkapuk elektromos szivárgását csökkentsék. Egyébként ugyanezt az anyagot alkalmazzák a nukleáris reaktorokban is. Egyes becslések szerint 10 éven belül kifogynak a készletek.
Arzén: Ugyan nagyon kis mennyiségben, de jelen van a félvezetőkben. A szilícium adalékolására használják, hogy megfelelő vezető tulajdonságokkal lássák el. Az integrált áramkörökben persze csak nyomokban található meg, ezért nem kell attól tartanunk, hogy úgy járunk, mint a cornwalli legények, akik az úgynevezett labirintusban termelték ki az arzénos ónt. Az ő közös tulajdonságuk az volt, hogy egyikük sem élt 20-22 évnél többet.
Ón, ezüst réz ötvözet: Ezt a három anyagot 2006 óta alkalmazzák a forraszoknál, ugyanis akkor a WEEE betiltotta a korábban előszeretettel alkalmazott ólmot.
Irídium: Az érintőkijelzőket el sem lehetne képzelni enélkül az áttetsző, de jó vezetőképességekkel rendelkező anyag nélkül. Sajnos ez is ritkaságszámba megy, és a kutatók még nem találtak megfelelő helyettesítő anyagot.
Arany: A processzoron, a memóriamodulokon vagy a foglalatban található érintkezők mind arannyal vannak bevonva, hogy megakadályozzák azok oxidációját, ami gyenge elektromos vezetőképességhez vezetne.
Szilícium: Ez a félfémek csoportjába tartozó anyag elengedhetetlen a mai számítástechnikában. Adalékolva a szilícium n-típusú és p-típusú félvezetővé válik, amiből a chipekben található tranzisztorok állnak.
Tantalum: A föld tantalumkészletei kevesebb mint három év alatt kifogyhatnak. Az alaplapokon és VGA-kártyákon található egyes kondenzátorok gyártói számára ez rettenetes hír.
Epiklórhidrin: Ez egy olyan színtelen folyadék, amely a mérgező biszfenol-A-val vegyülve létrehozza az epoxigyantát, ami többek között az alaplapot is egyben tartja. Az alaplapok valamilyen hiba következtében ma már nem kaphatnak lángra, hiszen ez a polimer tűzgátló.
Réz: Legtöbbször réz-pirit (réz-vas-szulfid) formájában kerül a felszínre, és a belőle kinyert réz közkedvelt anyag a elektromos iparban. Egyrészt olcsó, másrészt jó vezető.
Nikkel-foszfor (Ni-P): A merevlemezek gyorsan serénykedő feje pontosan teszi a dolgát, de ha bármiféle dudorba ütközne, rögtön feltúrná a tányért. Ennek elkerülése végett a tányérok mágneses felületét egy rendkívül jól csiszolható Ni-P réteggel látják el. Többek között ezt az anyagot használják a hadi- és űrtechnikában is.
Ruténium: Az aranynál és a platinumnál is ritkább anyagot a merevlemezek tányérjain 4 atom vastagságú rétegként használják.
Platinum: A merevlemezek tányérjainak rögzítőrétegei nem lehetnének meg platinum nélkül, de kobalt és króm nélkül sem.
Indium: Az LCD monitorok és tévék gyártása az éves szinten kitermelt indium mennyiségének több mint a felét emészti fel. Az indium-oxid és az indium ón-oxid alkotja azt a vezető réteget, amelyet az üvegfelületre felvisznek, hogy létrejöhessen az elektro-világító panel. Az indium az az anyag, amelyet egyébként a napelemeknél, a LED- és lézerdiódáknál is alkalmaznak.
Európium: A háromértékű európium vörös fénypor, a kétértékű európium általában a spektrum kék végéhez közelít. Ezt kiegészítve a sárga/zöld terbium fényporokkal máris megkapjuk a kijelzőknél előszeretettel használt RGB színteret.
