Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Auricchio, Mayara Maria Beltani, 1990-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635326
Resumo: Orientadores: Paulo Roberto Mei, Osmar Roberto Bagnato
id UNICAMP-30_03520d0a3d0cf37197db0096ba755a4b
oai_identifier_str oai::1079677
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação ópticaSoldering of silicon to invar using tin alloys for application in optical instrumentationSoldagemSilícioSolderingSiliconOrientadores: Paulo Roberto Mei, Osmar Roberto BagnatoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: No Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) está sendo desenvolvido o Monocromador de Cristal Duplo (DCM) para o projeto da nova fonte de luz síncrotron de quarta geração, o Sirius. No projeto atual e em funcionamento de segunda geração, a fixação do silício monocristalino em uma base metálica de cobre é feita com uma liga de adição gálio-índio. Como o Invar, liga de ferro-níquel, possui um coeficiente de expansão térmica mais próximo do silício do que o cobre e a liga de gálio-índio é pesada e tóxica, neste projeto é proposta uma alternativa ao modo de fixação de silício monocristalino usando Invar como substrato metálico e ligas de adição à base de estanho. Nos testes de soldagem branda foram utilizadas placas quadradas de 20 x 20 x 4 mm de silício puro, placas de Invar36 ou Invar39 de 20 x 20 x 5 mm e ligas de Sn-7,2Sb ou Sn-0,3Cu ou Sn-1,4Bi-0,7Cu. Na soldagem realizada sem deposição de filmes finos nos materiais base, Si e Invar36, todos os corpos de prova não apresentaram junções efetivas. Na soldagem realizada com deposição de ouro no silício e no Invar36 ou Invar39 e sem aplicação de tensão, todos os corpos de prova apresentaram junções efetivas. O corpo de prova Invar39/SnBiCu/Si apresentou a menor porosidade na região de solda (19 %). A repetição do ensaio de soldagem branda com o corpo de prova Invar39/SnBiCu/Si e com aplicação de tensão de 200 kPa foi efetiva e a porosidade na região de interface reduziu de 19 para 4 %. No teste de soldagem do corpo de prova Invar39/SnBiCu/Si com deposição de cobre nos materiais base e com aplicação de tensão de 200 kPa também foi efetiva e apresentou uma porosidade na região de interface de 6 %. Sem ciclagem térmica após soldagem do corpo de prova Invar39/SnBiCu/Si, a força média obtida em ensaios de cisalhamento foi de 1131 N com deposição de cobre e de 499 N com deposição de ouro. A menor resistência das juntas depositadas com ouro deve-se à formação do intermetálico AuSn4, que foi identificado por Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) e Difração de Raio X (DRX), e que, segundo a literatura, é uma fase bastante frágil. Com ciclagem térmica (5 ciclos consecutivos da temperatura ambiente a -196,15 °C), os corpos de prova Invar39/SnBiCu/Si com deposição de ouro apresentaram fraturas na região de solda e com deposição de cobre não apresentaram defeitos interfaciais. A força média obtida em ensaios de cisalhamento foi de 278 N com deposição de cobre, uma queda de 75 % comparado aos corpos de prova análogos obtidos sem ciclagem térmica (1131 N). Estes resultados mostraram a potencial viabilidade da substituição do conjunto Silício/GaIn/Cobre pelo conjunto Silício/SnBiCu/Invar39 em escala reduzida, mas testes em escala real serão necessáriosAbstract: In the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) is under development the Double Crystal Monochromator (DCM) for the new Brazilian fourth generation synchrotron, Sirius. In the current project of second-generation, the fixation of the monocrystalline silicon on a copper metal base is through a gallium-indium filler alloy. As the Invar, iron-nickel alloy, has a coefficient of thermal expansion closer to silicon than copper and the gallium-indium alloy is heavy and toxic, in this project is proposed an alternative to the mode of monocrystalline silicon fixation using Invar as metallic substrate and alloys based on tin. In the soldering tests were used square plates of 20 x 20 x 4 mm of pure silicon, Invar36 or Invar39 plates of 20 x 20 x 5 mm, and alloys of Sn-7.2Sb or Sn-0.3Cu or Sn-1.4Bi-0.7Cu. In the soldering carried out without deposition of thin films in the base materials, Si and Invar36, all specimens did not present effective joints. In the soldering carried out with deposition of gold in silicon and Invar36 or Invar39 and without pressurizing, all specimens had effective junctions. The Invar39/SnBiCu/Si specimen had the lowest porosity in the interface region (19 %). The repetition of the soldering test with the Invar39/SnBiCu/Si specimen and with pressurizing of 200 kPa was effective and the porosity in the interface region reduced from 19 to 4%. In the soldering test of the Invar39/SnBiCu/Si specimen with copper deposition in the base materials and with pressurizing of 200 kPa was also effective and presented a porosity in the interface region of 6%. Without thermal cycling after soldering of the Invar39/SnBiCu/Si specimens, the average force obtained in shear tests was 1131 N with copper deposition and 499 N with gold deposition. The lower resistance of the joints deposited with gold is due to the formation of the intermetallic AuSn4, which was identified by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and X-Ray Diffraction (XRD). According to the literature, this intermetallic is a very fragile phase. With thermal cycling (5 consecutive cycles from room temperature down to -196.15 °C), the Invar39/SnBiCu/Si specimens with gold deposition showed cracks in the soldering region and with copper deposition showed no defects. The average force obtained in shear tests was 278 N with copper deposition, a drop of 75% compared to the similar test specimens obtained without thermal cycling (1131 N). These results showed the potential feasibility of replacing the Silicon/GaIn/Copper assembly to the Silicon/SnBiCu/Invar39 with the reduced-scale, but real-scale testing will be necessaryMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestra em Engenharia MecânicaCAPES88882.143464/2017-01[s.n.]Mei, Paulo Roberto, 1953-Bagnato, Osmar RobertoFarina, Paula Fernanda da SilvaTerada, MaysaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAuricchio, Mayara Maria Beltani, 1990-20182018-11-26T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (123 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635326AURICCHIO, Mayara Maria Beltani. Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica. 2018. 1 recurso online (123 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635326. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1079677Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-02-27T11:00:03Zoai::1079677Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-02-27T11:00:03Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica
Soldering of silicon to invar using tin alloys for application in optical instrumentation
title Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica
spellingShingle Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica
Auricchio, Mayara Maria Beltani, 1990-
Soldagem
Silício
Soldering
Silicon
title_short Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica
title_full Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica
title_fullStr Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica
title_full_unstemmed Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica
title_sort Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica
author Auricchio, Mayara Maria Beltani, 1990-
author_facet Auricchio, Mayara Maria Beltani, 1990-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Mei, Paulo Roberto, 1953-
Bagnato, Osmar Roberto
Farina, Paula Fernanda da Silva
Terada, Maysa
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Auricchio, Mayara Maria Beltani, 1990-
dc.subject.por.fl_str_mv Soldagem
Silício
Soldering
Silicon
topic Soldagem
Silício
Soldering
Silicon
description Orientadores: Paulo Roberto Mei, Osmar Roberto Bagnato
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018
2018-11-26T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635326
AURICCHIO, Mayara Maria Beltani. Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica. 2018. 1 recurso online (123 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635326. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635326
identifier_str_mv AURICCHIO, Mayara Maria Beltani. Soldagem branda de silício com invar utilizando ligas de estanho para aplicação em instrumentação óptica. 2018. 1 recurso online (123 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1635326. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1079677
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (123 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189137533632512

Registros relacionados