With increasing miniaturization in microelectronics the wirebonds used in IC packages are witnessing a thrust towards fine pitch wirebonding. To have a precise control over loop height of the wirebond for fine pitch wirebonding, it is imperative to do mechanical characterization of the wirebond. The present work studies the mechanical properties of gold wire and wirebond using nanoindentation. The wirebond specimen surface was planarized using mechanical polishing. The loop height of the gold wirebond is directly proportional to the length of the heat affected zone (HAZ) above the ball of gold wirebond. Metallographic preparation of gold wirebond cross section reveals the presence of undesirable coarse grain structure in HAZ due to recrystallization and grain growth in the gold wire adjacent to the ball. The recrystallization temperature of our gold wire was found using D.S.C. to be 340.66°C. The doping elements present in the gold wire used, were identified using TOF-SIMS. Nanoindentation of the gold wire was done at different maximum loads to observe the hardness variation with load. The nanoindentation of gold wirebond has confirmed a v-shaped hardness profile in the HAZ. The hardness minima for the particular gold wire used with a ball size ratio of 2.4 was observed at distance of 160-170 µm from the neck of the ball. The elastic modulus was found to vary randomly and to be independent of the microstructure in the wirebond. A yield stress profile based on empirical hardness-yield strength correlation has been predicted for the gold wirebond. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

Os aços inoxidáveis duplex (AIDs) são materiais com um excelente desempenho tanto mecânico como à corrosão. Inúmeras pesquisas tem sido desenvolvidas para aprimorar a soldabilidade destas ligas. Algumas transformações de fase, que são passíveis de ocorrer durante o processo de soldagem, podem prejudicar seriamente o desempenho das juntas. Foram simuladas microestruturas da região da zona afetada pelo calor submetida a temperaturas elevadas (ZACTE), utilizando um modelo proposto de fluxo de calor. Abordaram-se aspectos fundamentais da precipitação de austenita secundária, de nitreto de cromo e as suas interações na ZACTE de soldas multipasse. Finalmente, foram realizados testes de tenacidade e de resistência à corrosão para avaliar o efeito das transformações de fase estudadas no desempenho das juntas soldadas. Os tratamento térmicos e simulações da ZACTE foram realizadas num equipamento GleebleÒ. As microestruturas foram analisadas mediante microscopia ótica e eletrônica de varredura e de transmissão. Junto com a microscopia eletrônica foram realizadas microanálises químicas das fases estudadas. Baseando-se nos resultados obtidos, verificou-se que nem todos os AIDs são susceptíveis de ferritizar. Este fato tem uma grande influência no comportamento metalúrgico e na soldabilidade destes aços. Quanto aos aspectos fundamentais da metalurgia destes aços, observou-se uma estreita interação entre a precipitação da austenita secundária e os nitretos de cromo, chegando-se a propor um mecanismo de nucleação da austenita secundária intragranular a partir dos nitretos. Por último, foi constatado que o efeito deletério da austenita secundária intragranular na resistência à corrosão pode ser evitado mediante a adequada elaboração do procedimento de soldagem. / Duplex stainless steels (DSS) have excellent mechanical and corrosion properties. Many researches have been developed regarding the weldability of these alloys. There are some phase transformations that take place during the welding process, which may impair the welded joint behavior. High temperature heat-affected zone (HTHAZ) microstructures were simulated using a proposed heat flow model. Fundamental aspects of the secondary austenite and chromium nitride precipitation, and its interactions in the HTHAZ of multipass welds, were studied. In addition, toughness and corrosion tests were done to evaluate the influence of the studied phase transformations on the weld behavior. A GleebleÒ system was used to do the heat treatments and HTHAZ simulations. The microstructures were analyzed by means of optic and electron microscopy. Along with the electron microscopy it was done chemical microanalysis of the studied phases. Based on results, it was verified that not all DSSs can be ferritized. This fact has a strong influence on metallurgical behavior and weldability of these alloys. Regarding to the metallurgical fundamental aspects of these steels, it was observed a remarkable interaction between secondary austenite and chromium nitride precipitation. Thus, it was proposed a mechanism of intragranular secondary austenite precipitation from chromium nitrides. It was also verified, how the deleterious effect of intragranular secondary austenite in the corrosion resistance can be avoided by means of appropriate welding procedures.

Em geral, os requisitos essenciais exigidos para uma liga metÃlica utilizada em atividades ligadas à industria petroquÃmica sÃo resistÃncia mecÃnica, tendo em vista os diversos esforÃos aos quais os materiais serÃo submetidos, e resistÃncia à corrosÃo, devido a severidade ambiental ao qual os materiais serÃo expostos. O aÃo inoxidÃvel duplex (AID) vem conquistando cada vez mais espaÃo no setor petroquÃmico justamente por possuir tais requisitos citados acima. Atribuem-se suas altas resistÃncias à corrosÃo e mecÃnica à sua microestrutura balanceada em aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita. O presente trabalho estudou a influÃncia de diversas condiÃÃes de soldagem sobre o balanÃo de fases de um aÃo inoxidÃvel duplex UNS S31803. Para tanto quatro tÃcnicas de quantificaÃÃes foram utilizadas para medir a fraÃÃo volumÃtrica de ferrita para as diversas condiÃÃes empregadas. AlÃm disso, uma propriedade mecÃnica (dureza) e uma propriedade de resistÃncia à corrosÃo (corrosÃo intergranular) foram avaliadas em funÃÃo da energia de soldagem empregada. Por fim, um estudo qualitativo acerca da precipitaÃÃo de compostos intermetÃlicos oriundos da soldagem foi realizado. Os resultados mostraram que o efeito da energia de soldagem sobre a fraÃÃo volumÃtrica de ferrita foi bem marcante no metal de solda, porÃm para a zona afetada pelo calor (ZAC) e o metal de base este efeito nÃo foi tÃo pronunciado. Ainda em relaÃÃo à fraÃÃo volumÃtrica de ferrita, foi constatado que esta à mais afetado pela largura do corpo de prova que pelo meio de resfriamento pÃs-soldagem. Em geral, tanto a dureza como a resistÃncia à corrosÃo intergranular nÃo sofreram influÃncia quando as diversas condiÃÃes de soldagem foram comparadas. Por fim, apesar de ter ocorrido a precipitaÃÃo de compostos intermetÃlicos, contatou-se que esta foi de pequena intensidade. / In general, the essential requirements for a metal alloy used inactivities are linked to the petrochemical industry mechanical strength, in view of the many efforts to which the materials are subjected, and corrosion resistance due to severe environment to which the materials are exposed. The duplex stainless steel (AID) has been gaining more space in the petrochemical industry precisely because it has such requirements mentioned above. Are attributed to their high resistance to corrosion and its mechanical balanced microstructure by approximately 50% to 50% ferrite and austenite. This work studied the influence of different welding conditions on the balance of phases of a duplex stainless steel UNS S31803. For both techniques of four measurements were used to measure the volume fraction of ferrite for the various conditions employed. Moreover, the mechanical properties (hardness) and corrosion resistance property (intergranular) were measured by the energy welding employed. Finally, a qualitative study about the precipitation of intermetallic compounds derived welding was performed. The results showed that the effect of heat input on the volume fraction of ferrite was well marked in the weld metal, but for the heat-affected zone (HAZ) and base metal this effect was not as pronounced. Still on the volume fraction of ferrite, it was found that this is more affected by the width of the body of evidence by means of cooling after welding. In general, both the hardness and resistance to intergranular corrosion when not influenced by the different welding conditions were compared. Finally, although there was precipitation of intermetallic compounds, is contacted to this was mild.

Os aços inoxidáveis duplex (AIDs) são materiais com um excelente desempenho tanto mecânico como à corrosão. Inúmeras pesquisas tem sido desenvolvidas para aprimorar a soldabilidade destas ligas. Algumas transformações de fase, que são passíveis de ocorrer durante o processo de soldagem, podem prejudicar seriamente o desempenho das juntas. Foram simuladas microestruturas da região da zona afetada pelo calor submetida a temperaturas elevadas (ZACTE), utilizando um modelo proposto de fluxo de calor. Abordaram-se aspectos fundamentais da precipitação de austenita secundária, de nitreto de cromo e as suas interações na ZACTE de soldas multipasse. Finalmente, foram realizados testes de tenacidade e de resistência à corrosão para avaliar o efeito das transformações de fase estudadas no desempenho das juntas soldadas. Os tratamento térmicos e simulações da ZACTE foram realizadas num equipamento GleebleÒ. As microestruturas foram analisadas mediante microscopia ótica e eletrônica de varredura e de transmissão. Junto com a microscopia eletrônica foram realizadas microanálises químicas das fases estudadas. Baseando-se nos resultados obtidos, verificou-se que nem todos os AIDs são susceptíveis de ferritizar. Este fato tem uma grande influência no comportamento metalúrgico e na soldabilidade destes aços. Quanto aos aspectos fundamentais da metalurgia destes aços, observou-se uma estreita interação entre a precipitação da austenita secundária e os nitretos de cromo, chegando-se a propor um mecanismo de nucleação da austenita secundária intragranular a partir dos nitretos. Por último, foi constatado que o efeito deletério da austenita secundária intragranular na resistência à corrosão pode ser evitado mediante a adequada elaboração do procedimento de soldagem. / Duplex stainless steels (DSS) have excellent mechanical and corrosion properties. Many researches have been developed regarding the weldability of these alloys. There are some phase transformations that take place during the welding process, which may impair the welded joint behavior. High temperature heat-affected zone (HTHAZ) microstructures were simulated using a proposed heat flow model. Fundamental aspects of the secondary austenite and chromium nitride precipitation, and its interactions in the HTHAZ of multipass welds, were studied. In addition, toughness and corrosion tests were done to evaluate the influence of the studied phase transformations on the weld behavior. A GleebleÒ system was used to do the heat treatments and HTHAZ simulations. The microstructures were analyzed by means of optic and electron microscopy. Along with the electron microscopy it was done chemical microanalysis of the studied phases. Based on results, it was verified that not all DSSs can be ferritized. This fact has a strong influence on metallurgical behavior and weldability of these alloys. Regarding to the metallurgical fundamental aspects of these steels, it was observed a remarkable interaction between secondary austenite and chromium nitride precipitation. Thus, it was proposed a mechanism of intragranular secondary austenite precipitation from chromium nitrides. It was also verified, how the deleterious effect of intragranular secondary austenite in the corrosion resistance can be avoided by means of appropriate welding procedures.