(Phys.org) - Cientistas da diretoria de Materiais Avançados e Nanosistemas do Centro de Tecnologia Avançada de Sistemas Espaciais Lockheed Martin (ATC) em Palo Alto desenvolveram um material de interconexão elétrica à base de cobre nanotecnologia revolucionária, ou solda, que pode ser processado em torno de 200 ° C. Uma vez totalmente otimizado, Espera-se que o material de solda CuantumFuse produza juntas com até 10 vezes a condutividade elétrica e térmica em comparação com os materiais à base de estanho atualmente em uso. Aplicações em sistemas militares e comerciais estão atualmente sob consideração.
"Estamos muito entusiasmados com a nossa descoberta do CuantumFuse, e estamos muito satisfeitos com o progresso que estamos fazendo para trazê-lo à maturidade total, "disse o Dr. Kenneth Washington, vice-presidente do ATC. "Temos orgulho de fornecer inovações como o CuantumFuse para aplicações espaciais e de defesa, mas, neste caso, estamos entusiasmados com o enorme potencial do CuantumFuse em aplicações de defesa e manufatura comercial. "
No passado, quase todas as soldas continham chumbo, mas agora há uma necessidade urgente de solda sem chumbo por causa de um esforço mundial para eliminar gradualmente os materiais perigosos na eletrônica. A União Europeia implementou a solda sem chumbo em 2006. O estado da Califórnia o fez em 1º de janeiro, 2007, seguido logo depois por New Jersey e New York City.
O principal substituto do chumbo - uma combinação de estanho, prata e cobre (Sn / Ag / Cu) - provou ser aceitável para a indústria de eletrônicos de consumo, que lida principalmente com ciclos de vida curtos de produtos e ambientes operacionais relativamente benignos. Contudo, vários problemas surgiram:altas temperaturas de processamento geram custos mais altos, o alto teor de estanho pode levar a bigodes de estanho que podem causar curtos-circuitos, e as fraturas são comuns em ambientes desafiadores, tornando difícil quantificar a confiabilidade. Essas preocupações de confiabilidade são particularmente graves em sistemas para militares, aeroespacial, médico, óleo e gás, e indústrias automotivas. Em tais aplicações, longa vida útil e robustez dos componentes são essenciais, onde vibração, choque, ciclagem térmica, umidade, e o uso de temperaturas extremas pode ser comum.
"Para resolver essas questões, percebemos que uma abordagem fundamentalmente nova era necessária para resolver o desafio da solda sem chumbo, "disse o Dr. Alfred Zinn, cientista de materiais do ATC e inventor da solda CuantumFuse. "Em vez de encontrar outra liga de múltiplos componentes, nossa equipe desenvolveu uma solução baseada na conhecida depressão do ponto de fusão de materiais na forma de nanopartículas. Dado este fenômeno em nanoescala, produzimos uma pasta de solda à base de cobre puro. "
Uma série de requisitos foram abordados no desenvolvimento da pasta de solda CuantumFuse, incluindo, mas não limitado a:1) tamanho de nanopartícula suficientemente pequeno, 2) uma distribuição de tamanho razoável, 3) escalabilidade da reação, 4) síntese de baixo custo, 5) resistência à oxidação e crescimento em condições ambientais, e 6) fusão de partículas robusta quando submetido a temperatura elevada. O cobre foi escolhido porque já é usado em toda a indústria eletrônica como um traço, interconectar, e material de almofada, minimizando problemas de compatibilidade. É barato (1/4 do custo do estanho; 1/100 do custo da prata, e 1/10, 000º de ouro), abundante, e tem 10 vezes a condutividade elétrica e térmica em comparação com a solda comercial à base de estanho.
O ATC demonstrou o CuantumFuse com a montagem de uma pequena placa de câmera de teste. "Essas conquistas são extremamente empolgantes e promissoras, mas ainda temos que resolver uma série de desafios técnicos antes que CuantumFuse esteja pronto para uso de rotina em aplicações militares e comerciais, "disse Mike Beck, diretor do grupo de Materiais Avançados e Nanosistemas do ATC. "Resolvendo esses desafios, como melhorar a resistência da ligação, é o foco na pesquisa e desenvolvimento contínuos do grupo. "
