Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Schonendes TLP-Fügeverfahren bei Prozesstemperaturen unter 150°C durch Anwendung ternärer Systeme (LowTemp-TLP)

Im Rahmen des abgeschlossenen Forschungsvorhabens Sensor-TLP (IGF-Vorhaben 18476N) war der TLP-Prozess basierend auf dem Ag-Sn-System grundlegend erarbeitet worden. Bei einer Fügetemperatur von 250°C konnten Fügeverbindungen mit Scherfestigkeiten von etwa 70 MPa erzielt werden. Allerdings hatte sich gezeigt, dass bei Materialien mit stark unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie z.B. Borosilikatglas und Edelstahl nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur große Restspannungen bleiben, die bei bruchempfindlichen Bauteilen zum Ausfall führen können. Für viele Anwendungen ist daher eine deutliche Absenkung der Prozesstemperatur erforderlich. Im Vergleich zum binären System Ag-Sn lässt sich durch Einsatz des ternären Systems Ag-In-Sn die Fügetemperatur von ca. 250°C auf ca. 150-200°C deutlich verringern. Zielsetzung des Projekts ist es, Zusammensetzung und Prozessparameter simulationsunterstützt so zu optimieren, dass sich bei möglichst geringer Fügetemperatur temperaturstabile Fügeverbindungen herstellen lassen. Zur Darstellung der Fügepartner sollen vorrangig elektrochemische Verfahren eingesetzt werden, entweder als Folie oder in Form einer Direktbeschichtung. Weiter werden systematische Versuchsreihen mit unterschiedlichen Prozessbedingungen (Temperatur, Druck, Zeit) durchgeführt und die Ergebnisse analysiert. Aufgrund der Erfahrungen der beteiligten Forschungsstellen in der TLP-Prozesstechnik, der galvanischen Abscheidung und der Metallkunde sind sehr gute Voraussetzungen zur Erreichung des Ziels gegeben. Durch die Anwendungsgebiete im Bereich Sensorik (mit oder ohne MEMS), Leistungs- und Optoelektronik oder in der Elektromobilität werden Branchen angesprochen, die mit einem hohen Anteil an KMU besetzt sind. Somit verbessern sich die Marktchancen für KMU, da sie – basierend auf der neuen Fügetechnologie – verbesserte Produkte anbieten können. Weiterhin profitieren KMU als Dienstleister für Beschichtungen oder als Hersteller von Beschichtungsanlagen.