01.02.2015: Bayerische Forschungsstiftung fördert Forschungsprojekt VoReSo

Kick-Off im Forschungsprojekt Einfluss von Poren auf die Zuverlässigkeit von Lötverbindungen
Das Labor für Aufbau- und Verbindungstechnik der Hochschule Aschaffenburg unter der Leitung von Herrn Prof. Michael Kaloudis intensiviert seine Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl FAPS im Rahmen dieses Forschungsprojekts. Das Projekt untersucht den Einfluss von Poren in Lötstellen elektronischer Baugruppen auf deren Zuverlässigkeit. Mittels Computertomographie werden Porenpositionen und -volumina erfasst, um durch Zuverlässigkeitstests sowie FEM-Simulationen kritische Porenverteilungen zu identifizieren.
Der industrielle Einsatz neuartiger bleifreier Weichlote hat zur Zunahme von Poren in den Lötverbindungen elektronischer Baugruppen geführt. Insbesondere bei leistungselektronischen Anwendungen können Poren Funktion und Zuverlässigkeit erheblich beeinträchtigen. Da die Porenentstehung fertigungstechnisch nur mit großem Aufwand vermieden werden kann, sind in der industriellen Praxis fast immer Poren in Lötstellen vorhanden.
Ziel des Forschungsprojekts ist die Ermittlung von anwendungsspezifischen Grenzwerten für den Porenanteil in Lötstellen, bis zu welchen deren Zuverlässigkeit nicht beeinträchtigt wird. Ein besonderer Fokus liegt auf der Hochleistungs-LED-Technik, die aktuell Einzug in zahlreiche Anwendungen hält. Hierzu soll der Fügeprozess insoweit definiert werden, dass sowohl porenarme als auch porenreiche Lötstellen reproduzierbar herstellbar sind. Zur Erzeugung porenarmer Lötstellen wird das neue Verfahren des Überdrucklötens eingesetzt. Zur Charakterisierung der Lötstellen kommt neben der konventionellen Röntgentechnik die Computertomographie zum Einsatz, mit welcher Porenpositionen und –volumina exakt erfasst werden können. Nach der zerstörungsfreien Charakterisierung der Lötstellen werden diese auf ihre thermische, mechanische und thermo-mechanische Zuverlässigkeit hin untersucht. Parallel zum experimentellen Vorgehen werden Finite-Elemente-Simulationen unter Verwendung der experimentell ermittelten Porenverteilungen durchgeführt, wodurch eine große realitätsnähe der Simulation erzielt wird. Nachdem kritische Porenpositionen und –größen für den Anwendungsfall identifiziert und Grenzwerte ermittelt wurden, soll ein Modell formuliert werden, auf dessen Basis Designrules für zuverlässige Lötstellen festgelegt und Zuverlässigkeitsprognosen erstellt werden können.
Neben der Hochschule Aschaffenburg, dem Lehrstuhl FAPS und dem Fraunhofer Anwendungszentrum Ressourceneffizienz beteiligen sich zahlreiche Industriepartner wie Heraeus, Kraus Hardware, Osram OS, Seho Systems und Wenzel an dem dreijährigen Forschungsprojekt.

Kontakt:

Miriam Rauer, M.Eng.
Hochschule Aschaffenburg
Labor für Aufbau- und Verbindungstechnik
phone: +49 6021 4206 834
Mail: Miriam.Rauer@h-ab.de
Ping Xu, M.Sc.
FAU – Lehrstuhl f. Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik
Forschungsbereich Elektronikproduktion
phone: +49 911 5302 96274
Mail: Ping.Xu@faps.fau.de