No nosso primeiro post sobre A liga de solda certa para a aplicação certa, discutimos ligas de solda de baixa temperatura em geral, incluindo ligas contendo bismuto e índio.
Nesta publicação, debatemos as ligas de índio em maior profundidade com o nosso gestor do mercado do índio, Jim Hisert.
Carol: Quais são as principais utilizações da solda de índio e porquê utilizar o índio?
Jim: O índio é frequentemente selecionado em detrimento de outros materiais de soldadura para aplicações que requerem as propriedades únicas que tem para oferecer. Muitas vezes, isso se resume a uma combinação de duas ou mais propriedades. Um grande exemplo disto é a utilização do índio para selar equipamento criogénico. O índio é selecionado para esta aplicação devido a: 1) a sua suavidade e 2) a retenção das suas propriedades físicas a temperaturas criogénicas. Outra utilização popular da solda de índio é a ligação de matrizes de semicondutores a uma tampa (espalhador de calor). Como material de interface térmica, o índio é: 1) suficientemente macio para se adaptar à montagem, mesmo quando se flexiona através de ciclos térmicos, e 2) tem uma condutividade térmica relativamente elevada (86W/mK). Quando se começa a combinar os propriedades únicas do índio, encontra algumas aplicações realmente interessantes.
Carol: O custo do índio é proibitivo para algumas aplicações?
Jim: A prata e o ouro têm um custo proibitivo para determinadas aplicações - mas não deixamos de utilizar esses materiais! O custo de qualquer material de montagem é suportado para reduzir o custo global de propriedade e/ou para fornecer factores de desempenho críticos. Relativamente a um dos exemplos anteriores, poderiam ser utilizadas ligas de solda menos dispendiosas como interface térmica, mas o índio é utilizado porque transfere melhor o calor e aumenta a vida útil do produto. Neste caso, a vantagem da utilização do índio é muito superior ao seu custo. Nas aplicações em que o índio é atualmente utilizado, que são muitas, desempenha um papel importante que não pode ser desempenhado tão bem por outro material. O óxido de índio-estanho (ITO) para ecrãs tácteis e ecrãs planos é outro grande exemplo. Várias vezes por ano, os inventores apresentam materiais alternativos de óxido condutor transparente, mas não conseguem vencer as aplicações de ITO existentes porque estes materiais simplesmente não conseguem superar o óxido de índio-estanho. Os engenheiros provaram este facto ao seleccionarem o ITO vezes sem conta.
Carol: Em que formas está disponível o índio?
Jim: Indium is available in its pure form – or as an alloy – in almost any shape you can imagine. Indium is available as wire, ribbon, foil, ingot, spheres, shot, and preforms such as washers, rectangles, discs, frames, and other special shapes. These forms are generally only restricted by the softness of the material. We have found very thin (<50µm) and extremely intricate parts can be difficult to handle, even if we can make them and package them effectively. The material is so soft that long thin parts can sag if not supported properly.
Devo mencionar que o índio também está disponível em uma grande variedade de compostos (como o óxido de índio-estanho, o tricloreto de índio e o sulfureto de índio). Estas formas são frequentemente utilizadas para fornecer índio para reacções químicas ou deposição. Por outras palavras: se necessitar de uma camada muito fina de índio e uma peça discreta for demasiado difícil de manusear, depositá-lo diretamente na aplicação pode ser a melhor solução. O índio pode ser depositado física ou quimicamente por vapor. As camadas finas de índio podem ser aplicadas por revestimento, evaporação, pulverização catódica ou quimicamente (com um material precursor).
Carol: Há alguma restrição ao que pode ser feito com índio?
Jim: O índio é um mau isolante, é bastante macio e tem um ponto de fusão baixo. Dito isto, está a entrevistar alguém que adora o índio - por isso, simplesmente vejo o valor em todos os aspectos das suas propriedades físicas e dia que: 1) o índio é ótimo para ligar materiais isolantes como a cerâmica e outros materiais não metálicos, 2) pode ser combinado com outros elementos para criar materiais mais durose 3) pode ser utilizado para fazer ligas de brasagem a temperaturas mais elevadas. Sempre que alguém tem uma pergunta sobre as propriedades do índio ou a sua adequação a uma aplicação, sugiro que contacte a nossa equipa de engenheiros, que pode ajudar a determinar se um produto de índio é adequado para uma aplicação: [email protected].
