单壁碳纳米管纤维与铜基板的强度连接,使用中间层
Zhaoqing Gao1,2, Lele Xu1,2, Xinyu Jiao1,2
1Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, People's Republic of China.
ACS nano
|September 14, 2023
概括
研究人员开发了一种使用层将碳纳米管纤维 (CNTF) 与铜连接的新方法. 这大大提高了电气接头的耐用性和导电性,克服了传统接方法的挑战.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 碳纳米管纤维 (CNTFs) 具有出色的电导率和抗拉强度,使它们成为先进的布线应用的前景.
- 通过接将CNTF连接到金属矩阵具有挑战性,原因是碳纳米管 (CNT) 的固有非反应性和不良湿透性.
研究的目的:
- 建立一个强大可靠的方法,用铜 (Cu) 矩阵连接单壁CNTF (SWCNTF).
- 在热应力下增强SWCNTF/金属互连的机械强度和电导率.
主要方法:
- 引入中间 (Ni) 层,以促进SWCNTF和Cu矩阵之间的结合.
- 使用SWCNTF,一个Ni中间层,和一个eutecticSn-37Pb合金制造互连.
- 通过热冲击循环 (-196°C至150°C) 和电阻测量来评估关节性能.
- 使用第一原则计算来研究界面粘合机制.
主要成果:
- 在SWCNTF和Cu矩阵之间通过Ni中间层实现了强大,机械健全和导电的接头.
- 在450个热循环后,Ni-SWCNTF/-Cu连接器的热稳定性显著提高,电阻变化率比没有Ni的连接器低8.2倍.
- 第一原则计算证实,Ni层大大增强了异质的界面键强度.
结论:
- 介层有效地弥合了不相似的材料,使SWCNTF和金属组件之间具有强大和导电性连接.
- 这种方法克服了直接接的局限性,为可靠的基于CNTF的电气布线铺平了道路.
- 这些相互连接的增强热稳定性对于在极端温度变化下要求高可靠性的应用至关重要.
