Nanolot – gradierte Nanoverbundwerkstoffe mit funktionsorientierten Eigenschaften zur Verarbeitung mit additiven Fertigungstechnologien

Vorhabenbeschreibung:

Im Rahmen des geplanten Vorhabens „Nanolot“ sollen anwendungsorientierte, innovative Nanoverbundwerkstoffe mit neuen Funktionseigenschaften für das Fügen erforscht werden. Dies ermöglicht ein spezifisches, additives Verfahren, die Aerosoljet-Technologie, womit binäre Lotsysteme auf Nanopartikelbasis abgeschieden werden können. Die Besonderheit an diesem Prozess besteht in der Einstellung definierter Mischungsverhältnisse aus zwei unterschiedlichen Nanopartikelwerkstoffen bzw. Nanopartikeltinten. Durch eine derartige Partikelanordnungen lassen sich verschiedene Effekte miteinander verbinden: das Absenken der Schmelztemperatur durch den „Nanopartikeleffekt“ und das Einstellen von sowohl spezifisch eutektischer Zuständen als auch von gradierten Eigenschaften des Lotsystems. Hierfür wurden die Werkstoffe Zinn, Indium, Kupfer, Silber, Nickel und Gold in Absprache mit den Mitgliedern des projektbegleitenden Ausschusses (pbA) definiert. Da infolge der REACH-Verordnung, Beschränkung von chemischen Stoffen u.a. auch Blei in Loten, und dem steigenden technischen Bedarf an anwendungsorientierten Lotsystemen, vor allem aus den Bereichen Leistungs- und Konsumelektronik, Sensorik, Photovoltaik und Automotiv, neue Zusatzwerkstoffe mit niedriger Schmelztemperatur und guten mechanischen sowie elektrischen Eigenschaften entwickelt werden müssen. Hierfür biete die Nanotechnologie einen neuen technischen Lösungsansatz, um sowohl gegenwärtige fügetechnische Probleme lösen zu können, als auch das Potential neuer Entwicklungen umsetzen zu können. Das Vorhaben ermöglicht gerade den beteiligten KMUs die Realisierung heterogener Materialverbindungen für die Herstellung anspruchsvoller optische Elektroniksysteme, Cu-Keramik basierten Mikrokühlkörpern oder optoelektronische Bauelemente auf Chip- und Waferlevel. Weiterhin bietet der Ansatz das Potential der Entwicklung nichtmagnetsicher niedrigschmelzender Lote für neuartige Magnetsensorik.