Prozessüberwachung beim Löten großflächiger Fügeverbunde

Vorhabenbeschreibung:

Das Ziel dieses Projekts liegt im Kenntnisgewinn über den Lotzustand während des Lötens großflächiger Bauteile, um als Fernziel die Lötprozesse gezielt zu regeln und dadurch Lötprozesszeiten zu verringern, Löttemperaturen zu senken, Imperfektionen zu vermeiden und dadurch Kosten zu sparen. Hieraus ergibt sich auch der wirtschaftliche Nutzen für die kmU´s, die häufig wechselnden Bauteilgeometrie löten und nicht für jede Geometrie eine Parameteroptimierung oder Prozessentwicklung durchführen können. Um den Lotzustand zu beschreiben, wird die in-situ-Widerstandsmessung in einen Vakuumofen integriert und der bereits vorhandene Messaufbau auf großflächige Bauteile und mehrere Messstellen erweitert. Nach der Erweiterung des Messaufbaus werden im Laufe des Projekts die Lötprozessparameter variiert sowie zu ausgewählten Zeitpunkten im Lötprozess durch Abschreckversuche das Gefüge gezielt „eingefroren“ und im Anschluss mikrostrukturell untersucht. Im ersten Schritt wird das einfache System 1.1730 mit dem Lot Cu110 verwendet, da hier, aufgrund der geringen Anzahl an Legierungselementen, die in-situ-Widerstandsmessung ertüchtigt werden kann. Im weiteren Verlauf des Projektes wird die, in der Industrie eingesetzte, Werkstoffkombination 1.2343 mit den Loten CuGe10 und Ni620 verwendet. Mit diesen Kombinationen wird u.a. ein Wissen über die Entstehung von Imperfektionen generiert, das als Fernziel die gezielte Prozesssteuerung zur Vermeidung dieser erlaubt. Ein weiteres Ziel ergibt sich durch die Kenntnis über das Zeitintervall des Lot-Aufschmelzens, der aufgrund der unterschiedlichen Lot-Zusammensetzungen variieren kann. Mit Hilfe der Widerstandsmessung kann der Zeitpunkt des Aufschmelzens in jeder Ofenfahrt bestimmt und als Fernziel in eine Prozessregelung integriert werden. Durch die, sich daraus resultierende und an jede Charge angepasste, niedrigere Löttemperatur ergeben sich, neben den wirtschaftlichen Vorteilen, auch geringere thermische Belastungen für den Grundwerkstoff.