Dokument: Untersuchungen zum Phasenwachstum und deren Einfluss auf die mechanische Beständigkeit in niedriglegierten Zinn-Silber Loten mit Mikrozusätzen
| Titel: | Untersuchungen zum Phasenwachstum und deren Einfluss auf die mechanische Beständigkeit in niedriglegierten Zinn-Silber Loten mit Mikrozusätzen | |||||||
| Weiterer Titel: | Investigations on phase growth and its influence on the mechanical resistance in low-alloyed tin-silver solders with micro-additives | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=65619 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20240426-112052-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Kopczynski, Anna [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Licht, Thomas [Gutachter] Prof. Dr. Schierbaum, Klaus [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik | |||||||
| Beschreibungen: | Diese Arbeit befasst sich mit den Herausforderungen der Leistungselektronik im Bereich
der Aufbau- und Verbindungstechnik für langlebige und zuverlässige Lötstellen. Diese müssen mit ansteigendem Fortschritt und neuen Halbleitermaterialien höheren Leistungsdichten standhalten und mehr Prozesswärme abführen. Weiterhin ist die Möglichkeit Elektronik unproblematisch auszutauschen begrenzt und erfordert daher langlebige und zuverlässige Lösungen. Dazu werden auf Grundlage von bereits etablierten Lotzusammensetzungen deren Inhaltsstoffe analysiert, und die Auswirkungen einzelner Mikrozusätze (Antimon, Nickel, Wismut) im Zinn-Silber-Kupfer Lot durch erstellte Lötstellen bewertet. Zusätzlich werden die Langzeitauswirkungen des Phasenwachstums verdeutlicht, wozu jeweils die Haltezeit und Spitzentemperatur des Lötprozesses variiert werden. Aus den jeweiligen Änderungen der drei variablen Größen (Lotzusammensetzung, Haltezeit und Spitzentemperatur) ergibt sich eine breite Interpretationsmatrix. Anschließend werden die erzeugten Lötverbindungen auf ihre mechanische Belastbarkeit in Zug- und Scherversuchen ausgewertet, um die Effekte des Phasenwachstums im Zusammenhang mit der mechanischen Beständigkeit zu bewerten. Um diese Auswirkungen in vollem Umfang zu verdeutlichen wird eine Modellbildung genutzt, die auf grundlegenden Diffusionsmechanismen beruht. Hierdurch werden die Unterschiede im Phasenwachstum und deren Effekt auf die mechanischen Eigenschaften der geänderten Lotzusammensetzungen greifbar. Weiterhin wird ein neuartiger Ansatz erarbeitet, Lot in dünnen Schichten direkt auf dem Bauteil abzuscheiden. Dazu wird der bereits in der Industrie genutzte Prozess der Rückseitenmetallisierung erweitert. Dieser Lotmaterialentwurf wird in Scherversuchen optimiert und verglichen.This research addresses challenges of power electronics in the field of assembly and interconnection technology for durable and reliable solder joints. In response to increasing technological advances, these compounds must be able to withstand higher power densities and more process heat without the possibility of being replaced easily. Consequently, we analyse the ingredients of established solder compositions and evaluate the effects of individual micro-additives (antimony, nickel, bismuth) in tin-silver-copper solder. In addition, we investigate the long-term effects of phase growth by varying the holding time and peak temperature of soldering processes. A broad interpretation matrix results from the respective changes in the three variable parameters (solder composition, holding time and peak temperature). Subsequently, the generated solder joints undergo tests for their mechanical strength. Tensile and shear tests allowing us to evaluate the effects of phase growth in relation to mechanical durability. We elucidate these effects in their full complexity by modelling them based on diffusion mechanisms. Providing a visualization of the differences in phase growth and their effect on the mechanical properties of the modified solder compositions. Additionally, we are developing a new approach to deposit solder in thin metal layers directly on the component. For this purpose, the backside metallisation process, which is already used in industrial applications, needs to be extended. We examine this solder material design optically, optimise and compare it in shear tests to assess its efficiency. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 26.04.2024 | |||||||
| Dateien geändert am: | 26.04.2024 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 20.02.2024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 16.04.2024 |
