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Tuesday, June 19, 2007, Brüssel 5:00 PM Diffusionsschweißen, Mikro- und Nanotechnologie, Korrosion und Korrosionsschutz, Integrierte Fertigung Diffusion bonding, micro- and nanotechnologies, corrosion and corrosion protection, integration of brazing into the production process |
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Neuartige Möglichkeiten in der Löt- und Fügetechnik durch Ausnutzen von Größeneffekten |
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Simon Jahn* / TU Ilmenau
Fachgebiet Fertigungstechnik, Germany Johannes Wilden / TU Ilmenau, Fachgebiet Fertigungstechnik, Germany Jean Pierre Bergmann/ TU Ilmenau, Fachgebiet Fertigungstechnik, Germany |
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Das stoffschlüssige Fügen von temperaturempfindlichen Werkstoffen und Baugruppen stellt im Maschinenbau und in der Elektronikindustrie eine wesentliche Herausforderung dar. Dabei sind kritische Temperaturen nicht zu überschreiten, da ansonsten das optimierte Gefügedesign von Hochleistungswerkstoffen nachhaltig beeinflusst wird bzw. elektronische Komponenten während des Fügevorgangs thermisch beschädigt werden. Zu nennen sind in diesem Zusammenhang das Kornwachstum von hochfesten Feinkornstählen, aber auch das stoffschlüssige Aufbringen eines Kühlkörpers auf den Mikroprozessorkern. Nur durch die stoffschlüssige Verbindung können, im Gegensatz zu einer Kraftschlüssigen durch Anpressen mittels Klammern, die erforderlichen Wärmeleitwerte in der Verbindungszone garantiert werden. In dem Beitrag wird von einer Fügetechnologie berichtet, die ein metallurgisches Fügen bei ?Raumtemperatur? erlaubt. Durch die Ausnutzung von Skalierungseffekten, die seit einigen Jahren bekannt sind, ist es möglich, die Schmelztemperatur von Metallschichten mit abnehmender Schichtdicke abzusenken. Beispielsweise reduziert sich die Phasenübergangstemperatur von Fest nach Flüssig bei einer Kupferschicht von 5 -10 nm Dicke um mehr als 500° C. Weiterhin ist es bei nanolagigen Multilayerfolien möglich, die Energie, die bei der exothermen Bildung von intermetallischen Phasen frei wird, zu kontrollieren und zum Fügen zu nutzen. Werkstoffkombinationen, bei denen Energie in Form von Wärme entsteht, sind Al-Ti und Ni-Al. Die erste kommerzielle Umsetzung beruht auf der zweiten Werkstoffpaarung. Die Ergebnisse des Beitrags stellen Grundlagenuntersuchungen zum Fügen von unterschiedlichsten Werkstoffen mittels den so genannten ?Nanofoils? dar. |