(Phys.org) —Los científicos de la dirección de Materiales y Nanosistemas Avanzados del Centro de Tecnología Avanzada (ATC) de Lockheed Martin Space Systems en Palo Alto han desarrollado un material de interconexión eléctrica de nanotecnología revolucionaria a base de cobre, o soldar, que se puede procesar alrededor de 200 ° C. Una vez totalmente optimizado, Se espera que el material de soldadura CuantumFuse produzca uniones con hasta 10 veces la conductividad eléctrica y térmica en comparación con los materiales a base de estaño actualmente en uso. Actualmente se están considerando aplicaciones en sistemas militares y comerciales.
"Estamos enormemente entusiasmados con nuestro avance en CuantumFuse, y estamos muy satisfechos con el progreso que estamos haciendo para llevarlo a su madurez completa, "dijo el Dr. Kenneth Washington, vicepresidente del ATC. "Estamos orgullosos de ofrecer innovaciones como CuantumFuse para aplicaciones espaciales y de defensa, pero en este caso estamos entusiasmados con el enorme potencial de CuantumFuse en aplicaciones de fabricación comercial y de defensa ".
En el pasado, casi todas las soldaduras contenían plomo, pero ahora existe una necesidad urgente de soldadura sin plomo debido a un esfuerzo mundial para eliminar gradualmente los materiales peligrosos en la electrónica. La Unión Europea implementó la soldadura sin plomo en 2006. El estado de California lo hizo el 1 de enero de 2007, seguida poco después por Nueva Jersey y la ciudad de Nueva York.
El principal reemplazo sin plomo:una combinación de estaño, Plata y cobre (Sn / Ag / Cu):ha demostrado ser aceptable para la industria de la electrónica de consumo que se ocupa principalmente de ciclos de vida de productos cortos y entornos operativos relativamente benignos. Sin embargo, Han surgido varios problemas:las altas temperaturas de procesamiento generan un mayor costo, el alto contenido de estaño puede dar lugar a bigotes de estaño que pueden provocar cortocircuitos, y las fracturas son comunes en entornos desafiantes, lo que dificulta la cuantificación de la fiabilidad. Estos problemas de confiabilidad son particularmente agudos en los sistemas para el ejército, aeroespacial, médico, petróleo y gas, e industrias automotrices. En tales aplicaciones, La larga vida útil y la robustez de los componentes son fundamentales, donde la vibración, choque, ciclo termal, humedad, y el uso de temperaturas extremas puede ser común.
"Para abordar estas preocupaciones, nos dimos cuenta de que se necesitaba un enfoque fundamentalmente nuevo para resolver el desafío de la soldadura sin plomo, "dijo el Dr. Alfred Zinn, científico de materiales en el ATC e inventor de la soldadura CuantumFuse. "En lugar de buscar otra aleación multicomponente, Nuestro equipo ideó una solución basada en la conocida depresión del punto de fusión de materiales en forma de nanopartículas. Dado este fenómeno a nanoescala, hemos producido una pasta de soldadura basada en cobre puro ".
Se abordaron una serie de requisitos en el desarrollo de la pasta de soldadura CuantumFuse, que incluyen, pero no limitado a:1) tamaño de nanopartícula suficientemente pequeño, 2) una distribución de tamaño razonable, 3) escalabilidad de la reacción, 4) síntesis de bajo costo, 5) resistencia a la oxidación y al crecimiento en condiciones ambientales, y 6) fusión robusta de partículas cuando se somete a temperatura elevada. Se eligió el cobre porque ya se utiliza en toda la industria electrónica como traza, interconectar, y material de la almohadilla, minimizando los problemas de compatibilidad. Es barato (1/4 del costo del estaño; 1/100 del costo de la plata, y 1/10, Milésima de oro), abundante, y tiene 10 veces la conductividad eléctrica y térmica en comparación con la soldadura comercial a base de estaño.
El ATC ha demostrado CuantumFuse con el montaje de una pequeña placa de cámara de prueba. "Estos logros son extremadamente emocionantes y prometedores, pero aún tenemos que resolver una serie de desafíos técnicos antes de que CuantumFuse esté listo para su uso rutinario en aplicaciones militares y comerciales, "dijo Mike Beck, director del grupo de Materiales y Nanosistemas Avanzados del ATC. "Resolviendo estos desafíos, como mejorar la fuerza de unión, es el foco en la investigación y el desarrollo continuos del grupo ".
