STTR Phase I: Low Temperature, Lead-Free Nanosolder for Microelectronics
STTR 第一阶段:用于微电子的低温、无铅纳米焊料
基本信息
- 批准号:0712325
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2007
- 资助国家:美国
- 起止时间:2007-07-01 至 2008-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This Small Business Technology Transfer (STTR) Phase I Project is to develop a nanomaterials approach for a low temperature lead-free solder technology for heat-sensitive microelectronic, nanoelectronic and MEMS device that is based on the depression of the bulk melting temperature exhibited by sub-10nm particles. Preliminary results have shown a depression of up to 30ºC. With these alloy nanoparticles combined into a paste using organic liquids and a flux that suppresses nanoparticle oxidation as the paste is heated, the paste can be applied to form an interconnect with existing microelectronics assembly processes.The elimination of Sn-Pb solder in electronics enacted by the European Union has led to widespread industry adoption of Pb-free solders with significantly higher melting temperatures than the Sn-Pb eutectic alloy they replaced. Heat sensitive components, such as sensors, system-in-package, and MEMS devices, were barely surviving the 183°C eutectic temperature of Sn-Pb. With the introduction of Pb-free alloys that melt more than 30°C higher, significant damage can be done to critical electronic and MEMS components under standard assembly conditions. The key feature of the new technology is the use of solder alloy nanoparticles of approximately 5-10nm in diameter to create a material with a melting point of approximately 185°C, some 30° lower than the bulk melting point. With these alloy nanoparticles combined into a paste using organic liquids and a flux that suppresses nanoparticle oxidation as the paste is heated, the paste can be applied to form an interconnect with existing microelectronics assembly processes. The solder alloy nanoparticles melt at a lower temperature than their bulk powder counterparts. The nanoparticles will then coalesce and, as they are cooled, will solidify. An important feature of the technology is that once the solder joints are solidified, because of their large size, their melting temperature will be the bulk melting temperature. This new technology therefore allows for step soldering in which heat-sensitive components may be attached sequentially without damaging components with subsequent soldering steps.
小企业技术转让(STTR)第一阶段项目旨在开发一种纳米材料方法,用于热敏微电子,纳米电子和MEMS器件的低温无铅焊料技术,该技术基于10 nm以下颗粒表现出的体熔化温度的降低。初步结果显示,温度下降了30ºC。通过使用有机液体和抑制纳米颗粒在膏加热时氧化的助熔剂将这些合金纳米颗粒组合成膏,由欧盟颁布的电子产品中Sn-Pb焊料的消除已经导致工业上广泛采用无铅焊料,其具有比Sn-Pb焊料显著更高的熔化温度。铅共晶合金,他们取代。热敏元件,如传感器、系统级封装和MEMS器件,几乎无法承受183°C的Sn-Pb共晶温度。随着无铅合金的引入,其熔化温度高出30°C以上,在标准组装条件下,可能会对关键电子和MEMS组件造成严重损坏。这项新技术的主要特点是使用直径约为5- 10纳米的焊料合金纳米颗粒来制造熔点约为185°C的材料,比本体熔点低30°。随着这些合金纳米颗粒使用有机液体和在加热膏时抑制纳米颗粒氧化的焊剂组合成膏,膏可以被施加以形成与现有微电子组装工艺的互连。焊料合金纳米颗粒的熔化温度低于其大块粉末对应物。然后,纳米颗粒将聚结,并且随着它们被冷却,将固化。该技术的一个重要特点是,一旦焊点固化,由于其尺寸大,其熔化温度将是整体熔化温度。因此,这种新技术允许分步焊接,其中热敏元件可以顺序地附接,而不会在随后的焊接步骤中损坏元件。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
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