Tin Whiskers Mitigation Strategy through Composite Tin Plating with Ni-nanoparticles

通过镍纳米粒子复合镀锡减少锡晶须的策略

基本信息

  • 批准号:
    0621145
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34.99万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-10-01 至 2010-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The main objective of this research project is to understand the effect of composite tin plating on the nucleation and growth of tin whiskers. The approach to examining this objective is the following: 1) Develop a process to fabricate a composite anode that consists of tin as a matrix and nickel nanoparticles as a reinforcement that would be uniformly distributed through the tin-matrix. 2) Find an optimal chemical solution that will provide a parallel transport of tin and nickel nanoparticles from the anode to the cathode in the electroplating process. 3) Develop a procedure for accelerated nucleation and growth of tin whiskers. 4) Study the effect of nickel nanoparticles on the mechanisms that affect the nucleation and growth of tin whiskers, such as type, intensity, and source of internal stresses, the presence of nickel underlay, and the diffusion process. Various techniques, including x-ray diffraction, focused ion beam, scanning auger microscopy, and scanning electron microscopy will be used to study the whisker growth kinetics and effect of the presence of nickel nanoparticles on its growth. The addition of Nickel nanoparticles to tin will change drastically the morphology of the solder joint by blocking the initiation and growth of whiskers as well as change the interface between solder and substrates. If successful, this research will provide manufacturers/users of electronic components and assemblies with an environmentally friendly tin-plating technology that will drastically decrease reliability risk issue of electronic components and assemblies by eliminating the growth of electrically conductive filaments in the form of tin whiskers. The project will generate new directions in research, training and education related to materials science, electroplating, and the testing of electro-physical-mechanical properties.
该研究项目的主要目的是了解复合镀锡对锡晶须成核和生长的影响。 检验这一目标的方法如下: 1) 开发一种制造复合阳极的工艺,该复合阳极由锡作为基体和镍纳米颗粒作为增强材料组成,均匀分布在锡基体中。 2) 找到一种最佳化学溶液,在电镀过程中将锡和镍纳米粒子从阳极平行传输到阴极。 3) 开发加速锡晶须成核和生长的程序。 4) 研究镍纳米颗粒对影响锡晶须成核和生长的机制的影响,例如内应力的类型、强度和来源、镍底层的存在以及扩散过程。 包括 X 射线衍射、聚焦离子束、扫描螺旋显微镜和扫描电子显微镜在内的各种技术将用于研究晶须生长动力学以及镍纳米颗粒的存在对其生长的影响。在锡中添加镍纳米颗粒将通过阻止晶须的产生和生长以及改变焊料和基材之间的界面来彻底改变焊点的形态。如果成功,这项研究将为电子元件和组件的制造商/用户提供一种环保的镀锡技术,通过消除锡晶须形式的导电丝的生长,大大降低电子元件和组件的可靠性风险问题。 该项目将在材料科学、电镀和电物理机械性能测试相关的研究、培训和教育方面产生新的方向。

项目成果

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    $ 34.99万
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  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 34.99万
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