Investigations of Microstructural Changes in Lead-Free Solder Alloys by Means of Phase Field Theories

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Thomas Böhme

Gemäß aktuellen umweltpolitischen Initiativen (z.B. der EU-Richtlinien RoHS) ist die Industrie verpflichtet anstatt der herkömmlichen bleibasierten Lotwerkstoffe (z.B. eutektisches Sn-Pb) zukünftig bleifreie Materialien in mikroelektronischen Produkten zu verarbeiten. Somit stellt sich einerseits die Frage nach adäquaten Werkstoffen und, andererseits, nach den für die Auslegung wichtigen physikalischen Materialeigenschaften dieser neuen (und zum Teil noch weitgehend unerforschten) Materialien. Hierbei zeigt sich, dass u.a. die Prozesse der Phasenbildung und -vergröberung einen erheblichen Einfluss auf Festigkeit und Lebensdauer der Lötverbindung haben. In der Arbeit wird der Prozess der Spinodalen Entmischung und der einhergehenden Vergröberung am Beispiel des bleifreien, binären Hartlotes Ag-Cu sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht. Hierzu werden zuerst einige technologische und ökologische Tendenzen im Bereich der Mikroelektronik diskutiert und Schlussfolgerungen bzgl. der Aufgaben und Probleme aus Sicht der Materialwissenschaften gezogen. Danach konzentriert sich die Arbeit auf die kontinuumsmechanische und thermodynamische Beschreibung der Phasenbildung in elastisch deformierten Festkörpern. Eine erweiterte Diffusionsgleichung wird abgeleitet, die es erlaubt diesen diffusionsgesteuerten Prozess unter Berücksichtigung von thermo-elastischen Verzerrungen im Material zu beschreiben. Die abgeleiteten Gleichungen werden für den ein- und zweidimensionalen Grenzfall als auch für verschiedene Belastungsfälle numerisch gelöst und parallel durchgeführten metallografischen Untersuchungen gegenübergestellt. Die Arbeit schliesst mit einer kritischen Reflexion der Resultate sowie mit einem kleinen Ausblick auf eventuell weiterzuführenden Untersuchungen. Die Arbeit ist elektronisch unter:http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2008/1792/oder in gedruckter Form u.a. unter:http://www.cuvillier.de/flycms/de/html/30/-UickI3zKPS,0c0o=/Buchdetails.htmlerhältlich.

Förderzeitraum:
31.12.2007 - 31.12.2007

Institut:
Technische Universität Berlin
Institut für Mechanik/Fakultät V
Lehrstuhl für Kontinuumsmechanik und Materialtheorie

Betreuer:
Prof. Dr. Wolfgang H. Müller

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: http://www.thyssenkrupp-steel.de/de/

Bleifreie Lote
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