Mechanical properties of nano-silver – copper solder joints

PEŠINA, Zbyněk, Marian PALCUT a Jiří SOPOUŠEK. Mechanical properties of nano-silver – copper solder joints. 2013.

Základní údaje

• Originální název: Mechanical properties of nano-silver – copper solder joints
• Název česky: Mechanické vlastnosti pájených spojů měď-nanostříbro
• Autoři: PEŠINA, Zbyněk (203 Česká republika), Marian PALCUT (703 Slovensko) a Jiří SOPOUŠEK (203 Česká republika, garant, domácí).
• Vydání: 2013.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Konferenční abstrakt
• Obor: 20501 Materials engineering
• Stát vydavatele: Česká republika
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: Qnano conference 2013
• Kód RIV: RIV/00216224:14740/13:00067949
• Organizační jednotka: Středoevropský technologický institut
• Klíčová slova česky: nano stříbro mechanické vlastnosti měď substrát
• Klíčová slova anglicky: nano silver mechanical properties copper substrate
• Příznaky: Mezinárodní význam

Anotace

Toxic aspects of lead limit the use of traditional lead-based solders and stimulate the development of new, lead-free joining materials for microelectronics [1]. The emergence of silicon carbide-based electronic devices, operating at high temperatures, has initiated the investigation of alternative, high-melting-point joining materials and novel soldering approaches [2]. Nanoscale silver pastes are promising joining materials due to their low sintering temperature [3]. These materials can be used for soldering at temperatures below 300 stC without the need of an externally applied pressure. Once sintered, the silver joints have a high thermal and electrical conductivity and a high melting point of bulk silver. In the present work, the shear strength and fracture surface morphology of nano-silver-copper joints have been investigated. The silver nanoparticles were prepared by a controlled thermal decomposition of silver bis(dodecylamin)nitrate in argon. The prepared nanoparticles were spherical, with a uniform particle size distribution and an average particle size diameter of 8.5 nm. The copper-nano-silver solder joints were prepared by placing a small amount of nano-silver paste between two polished copper plates. The samples were sintered at 200 – 350 stC. Different external pressures were applied during sintering and their effects on the shear strength were investigated. The lap-shear test was performed at room temperature by imposing a uniform stress across the sample bond area and measuring the corresponding strain. The highest shear strength was observed for samples sintered at 220 stC. The external pressure, applied during sintering, was found to have a positive effect on both the materials shear strength and Young modulus. The results are compared to previously published studies of different nano-Ag pastes.

Anotace česky

Toxické aspekty olova omezit použití tradičních bázi olova pájek a stimulovat rozvoj nových, bezolovnatých spojovacích materiálů pro mikroelektroniku [1].Vznik karbidu křemíku na bázi elektronických zařízení, pracující při vysokých teplotách, zahájila šetření alternativních, high-bod tání spojovacích materiálů a nových přístupů pájení [2]. Nanomateriály stříbrné pasty jsou slibné spojovacích materiálů vzhledem k jejich nízké teplotě slinování [3]. Tyto materiály mohou být použity pro pájení při teplotách pod 300 st C, aniž by bylo nutné z externě aplikovaného tlaku. Jakmile spékaný, stříbrné spoje mají vysokou tepelnou a elektrickou vodivost a vysoký bod tání hromadné stříbra. V této práci, se pevnost ve smyku a lomová plocha morfologie nano-stříbra a mědi spoje byly zkoumány. Stříbrné nanočástice byly připraveny řízeným tepelným rozkladem stříbra bis (dodecylamin) dusičnanů v argonu. Připravené nanočástice byly kulovité, s rovnoměrným rozdělením velikosti částic a průměrné velikosti částic průměr 8,5 nm. Na měď-nano-stříbra pájené spoje byly připraveny umístěním malé množství nano-stříbrné pasty mezi dvěma leštěnými měděnými pláty. Tyto vzorky byly spékaných při 200-350 st C. Různé vnější tlaky byly použity během slinování a jejich účinky na smykové pevnosti byly zkoumány.Kolo-smyk zkouška byla provedena při pokojové teplotě uložení jednotné stres v celé oblasti vzorku svazku a měření odpovídající napětí.Nejvyšší pevnost ve smyku byla pozorována u vzorků spékaných při 220 st C.Vnější tlak, použije během slinování, bylo zjištěno, že má pozitivní vliv na obou materiálů pevnosti ve smyku a modul pružnosti. Výsledky jsou porovnány s dříve publikovaných studií o různých nano-Ag pasty.

Návaznosti

• ED1.1.00/02.0068, projekt VaV: Název: CEITEC - central european institute of technology