Zur Herstellung elektronischer Baugruppen werden weltweit etablierte Lötverfahren eingesetzt, die durch eine geringe energetische Effizienz gekennzeichnet sind. Eine Möglichkeit zur signifikanten Reduzierung des Energieverbrauches in der Elektronikfertigung ist die Integration der Heizsysteme in den Schaltungsträger, so dass die Energie innerhalb des Produktes erzeugt wird. Die Ziele des Projektes bestehen in der Entwicklung von Heiz- und Kontaktsystemen, deren Integration in die Schaltungsträger, die Realisierung erforderlicher Fertigungsanlagen sowie dem Funktions- und Zuverlässigkeitsnachweis anhand von Demonstratoren. Teilvorhaben: Die B&B Sachsenelektronik wird im Rahmen des Teilprojektes geeignete Materialien und Prozesse zur Integration der Heizschichten entwickeln.
Ziel dieses Teilprojektes ist die Entwicklung einer Technologie zum flussmittelfreien Laserlöten von Al/Al- und Al/Cu - Verbindungen mittels niedrig schmelzender Lote und einer vorgeschalteten lasergestützten Oberflächenaktivierung der Fügepartner. Ermöglicht werden soll dies durch die Kombination von Kurzpulslaser (KPL) Oxidhautentfernung bzw. Oberflächenaktivierung mit Hochleistungsdiodenlasern zum Aufschmelzen des Lotes. Die neuartige Hybridtechnologie erlaubt, neben einer erheblichen Reduzierung des Wärmeeintrags in die Bauteile, den Verzicht auf umweltschädliche und gesundheitsgefährdende Flussmittel wie sie bisher bei solchen Fügeverbindungen zum Einsatz kommen. Um die Potentiale dieses Verfahrens in seiner Gesamtheit nutzen zu können, bedarf es einer wissenschaftlichen Grundlagenuntersuchung zur Qualifizierung von niedrigschmelzenden Loten für verschiedene Anwendungen. Darüber hinaus sind zur Verbesserungen des Prozesses Simulationsberechnungen des zeitlichen und räumlichen Temperaturverlaufs, in Abhängigkeit der Prozessparameter, erforderlich.
Im abgeschlossenen Verbundvorhaben ProVIG (FKZ 0327419 A-G) wurde erstmals gezeigt, dass eine dichte Verbindung Glas/Metall und Metall/Metall umlaufend über eine Strecke von 3,4 m bei einer Vakuumisolierglas-Scheibe im Demonstratorformat (901 mm x 814 mm) möglich ist. Offen geblieben sind die dringend erforderlichen Untersuchungen zum Erreichen von Reproduzierbarkeit und von sicheren Prozessfenstern beim Löten und Schweißen. Das hier beantragte Verbundprojekt VIG-S stellt mit der Ausarbeitung stabiler Randverbund-Fügeprozesse die Schlüsseltechnologien für die Produktion von Vakuumisolierglas mit flexiblem Randverbund bereit. Die Fraunhofer-Institute IWM und ISE arbeiten gemeinsam an den Entwicklungsschritten zur Darstellung der Fügeprozesse Glas/Metall durch Löten und Metall/Metall durch Schweißen. Die Arbeiten des IWM umfassen die Entwicklung hochstabiler Lötschichten, sowie Untersuchungen zum Einstellen sicherer Prozessfenster im Lötprozess für die Her- und Bereitstellung der Halbzeuge (Metallrahmen auf Glas). Vorgesehen sind Bewertungen auf der Basis von Versuchen und Simulation. Die Arbeiten des Fraunhofer ISE beinhalten die Übertragung der vom IWM entwickelten Schichtprozesse auf die am ISE verfügbaren Großanlagen, die Aufbringung von Lötschichten auf Glasscheiben im Demonstratorformat und die Entwicklung der Laserschweißtechnik zum Fügen von je zwei Metallrahmen (Halbzeugen) im Vakuum zum Erzeugen der VIG-Scheiben und zur Herstellung der Demonstratoren.
Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Kostenreduzierung bei der Solarabsorberfertigung. Dazu werden drei Vorgehensweisen nacheinander verfolgt und miteinander kombiniert. Ansatzpunkte bieten dabei Einsparungspotentiale auf Seiten der Absorberrohre und der Fügeprozesse. Durch eine enge Zusammenarbeit zwischen den Herstellern des Vormaterials, der verarbeitenden Maschinen sowie Laseranwendern werden Optimierungen in der gesamten Herstellungskette systematisch verfolgt und in einer Demonstrationsanlage umgesetzt. Bei der Verbindung der Absorberanschlüsse wird der Lötprozess an die neue Werkstoffkombination angepasst, um die Prozesssicherheit zu erhöhen. Außerdem wird diese Verbindung mittels Laserschweißen realisiert. Durch den Einsatz von neuen Absorberrohren aus speziellen Kupfer- und Aluminiumlegierungen sind weitere Einsparungen zu erwarten. In diesem Zusammenhang wird der verwendete Rohrbiegeprozess aufgrund der abweichenden Anforderungen neu entwickelt. Weitere Einsparmöglichkeiten ergeben sich aus einer Reduzierung der Rohrwandstärken. Die einzelnen Optimierungsschritte werden anhand von Festigkeits-, Korrosions-, Erosions- und Wirkungsgraduntersuchungen sowie metallographischen Analysen abgesichert. Abschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse kombiniert und sowohl ein technischer als auch ein wirtschaftlicher Vergleich aufgestellt.