Eletromigração e microtomografia 4D em juntas térmicas Sn-Bi-In

• Processo: 21/08436-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia Física
• Pesquisador responsável: José Eduardo Spinelli
• Beneficiário: José Eduardo Spinelli
• Pesquisador Anfitrião: Nikhilesh Chawla
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Purdue University, Estados Unidos
• Assunto(s): Microestruturas Solidificação Solidificação de metais e ligas Tomografia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Eletromigração | Ligas livres de chumbo | microestrutura | Solidificação | tomografia 4D | Solidificacão de metais e ligas

Resumo

A presente proposta visa um aprofundamento no entendimento das microestruturas de ligas Sn-Bi-In soldadas em substrato de cobre. Estas ligas vêm se tornando alternativas como aplicação para juntas térmicas, conhecidas também como Thermal Interface Materials (TIM) em circuitos microeletrônicos. Isso ocorre tendo em vista o aumento rotineiro da densidade de potência de componentes microeletrônicos e consequente geração de calor, notando-se a necessidade de avanços em direção à miniaturização, melhorias de desempenho e maior confiabilidade dos sistemas microeletrônicos. O desenvolvimento de novas ligas TIM Sn-Bi, Sn-Sb, Sn-Bi-In e Sn-Bi-Ga vem sendo realizado no grupo M2PS (Microestrutura e Propriedades em Processos de Solidificação) do DEMa-UFSCar há pelo menos 10 anos (Auxílio à Pesquisa FAPESP #2019/23673-7). Nesta proposta, pretende-se avançar na aplicação de técnicas de caracterização avançadas na avaliação do desempenho de ligas Sn-Bi-In em condições de serviço. Isso compreende ensaios de eletromigração e microtomografia 4D com aplicação de ciclos térmicos no intuito de avaliar a geração de defeitos e crescimento da camada de reação interfacial, simulando aplicações reais. A microtomografia de raios-X pode ser usada para gerar reconstruções 3D tanto da microestrutura como das interfaces. Esta pesquisa visa ainda dotar o pesquisador e sua equipe de alunos no DEMa-UFSCar de novas competências na avaliação de interconexões microeletrônicas. A opção pelo Center for 4D Materials Science localizado na Purdue University baseia-se em: i. Excelência em pesquisa de materiais eletrônicos; ii. Experiência de pesquisadores conceituados, como por exemplo, Prof. Nikhilesh Chawla; e iii. Infraestrutura de alto nível para executar a presente proposta. O intuito é produzir juntas soldadas Sn-Bi-In/cobre, fabricar as amostras em geometria submilimétrica e avaliar os efeitos tanto da eletromigração quanto da variação de temperatura na formação da camada interfacial e na geração de vazios. Para interfaces em juntas unidas pelo processo de soldagem branda, aspectos como molhabilidade, espessura e natureza da camada de reação formada por intermetálicos (ou a possível supressão desta), além da dissolução de elemento formador do substrato e microestrutura gerada são de fundamental importância, os quais controlam não somente a condutividade térmica como também resistência mecânica e à corrosão. (AU)

Publicações científicas

(5)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DA SILVA LEAL, JADERSON RODRIGO; VALENZUELA REYES, RODRIGO ANDRE; DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; COURY, FRANCISCO GIL; SPINELLI, JOSE EDUARDO. Effects of Indium on Wetting and Interfacial Features of a Sn-40Bi Alloy in a Copper Substrate. JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, v. N/A, p. 14-pg., 2023-02-07. (19/23673-7, 21/08436-9)

SCHON, ALINE FERREIRA; DE GOUVEIA, GUILHERME LISBOA; SOBRAL, BRUNO SILVA; SPINELLI, JOSE EDUARDO; RIVA, RUDIMAR; CAPELLA, ALINE GONCALVES; SILVA, BISMARCK LUIZ. Microstructure and hardness of laser remelted surfaces of Al-5%Cu and Al-4%Cu-1%Ni alloys. Journal of Alloys and Compounds, v. 954, p. 12-pg., 2023-09-05. (21/08436-9, 19/23673-7)

DE SOUSA, RAI BATISTA; PAIXAO, JEVERTON LAUREANO; DANTAS, SUYLAN LOURDES DE ARAUJO; DE FREITAS, PAMELLA RAFFAELA DANTAS; DA LUZ, JEFFERSON ROMARYO DUARTE; SPINELLI, JOSE EDUARDO; SILVA, BISMARCK LUIZ. Impact of Cooling Rate and Nickel Addition on the Dendritic Spacing, Ag₃Sn Morphology and Cytotoxicity of Sn-2Ag Solder. JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, v. 52, n. 11, p. 23-pg., 2023-09-12. (21/08436-9, 19/23673-7)

DE OLIVEIRA FILHO, MARCOS FERNANDO; CARADEC, PIERRE D'AMELIO BRIQUET; CALSAVERINI, RAFAEL; SPINELLI, JOSE EDUARDO; ISHIKAWA, TOMAZ TOSHIMI. Neural network for classification of MnS microinclusions in steels. JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T, v. 24, p. 11-pg., 2023-05-24. (21/08436-9, 19/23673-7)

MARTINEZ, FELLIPE; DOS SANTOS JUNIOR, CARLOS; LEAL, JADERSON; SILVA, ARGOS; GOUVEIA, GUILHERME; SPINELLI, JOSE. Effects of Sc Addition and Direct Aging Treatment on Microstructure and Hardness of AlSi10Mg Alloy. ADVANCED ENGINEERING MATERIALS, v. N/A, p. 10-pg., 2023-07-05. (19/21937-7, 21/08436-9, 19/23673-7)