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Entwicklung einer optischen Inspektionsmethode zur Bewertung des Oberflächenzustands von zu lötenden Metalloberflächen

Projektleiter: Prof. Dr. Wolfgang Maus-Friedrichs, Dr. Lienhard Wegewitz

Förderzeitraum: 01/2020 – 12/2022
Förderstelle: AiF / IGF
Förderkennzeichen: 21538 N

Bearbeiter: N.N.

Entwicklung einer optischen Inspektionsmethode zur Bewertung des Oberflächenzustands von zu lötenden Metalloberflächen

Für eine engmaschige Qualitätskontrolle in der löttechnischen Fertigung fehlt es bislang an schnellen und kostengünstigen Messverfahren mit hinreichend genauer Zuverlässigkeit für die Bewertung der Lötbarkeit von Bauteiloberflächen. Ziel des Projektes ist es, mit Hilfe der spektroskopischen Ellipsometrie optische Eigenschaften von Metalloberflächen zu identifizieren, die mindestens geeignet sind, gesicherte Aussagen („IO“ oder „nicht-IO“) über den Oberflächenzustand dieser Metalle im Hinblick auf ihre Lötfähigkeit zu treffen. Hierzu werden die Oberflächen von in der Löttechnik eingesetzten Werkstoffen (unlegierte und legierte Stähle, Kupfer) definiert modifiziert (oxidiert, mit Ölen kontaminiert etc.) und deren optisches Verhalten mittels Ellipsometrie vermessen. Zugleich werden die eingestellten Oberflächenzustände werkstoffkundlich analysiert und deren Benetzungshalten beim Löten untersucht. Hieraus wird eine Korrelation zwischen eingestellten Oberflächenzuständen, deren Löt- und Benetzungsverhalten und der optischen Eigenschaften der Oberfläche erhalten, die es zulässt, ausschließlich anhand der gemessenen optischen Eigenschaften der Oberfläche dessen Lötbarkeit zu bewerten. Die Ergebnisse sollen die Realisierung einer automatischen optischen Inspektionsmethode für Bauteiloberflächen vor (und ggf.) nach dem Löten ermöglichen, was im Idealfall mittels eines sehr einfach aufgebauten, für raue Umgebungsbedingungen geeigneten Ellipsometers mit einem auf den Werkstoff abgestimmtem Messbereich umgesetzt werden könnte. Gerade mit Blick auf die beispielsweise in der Lohnlötfertigung tätigen KMU würde ein derartiges Messverfahren ein kostengünstiges und einfach zu bedienendes Instrumentarium zur Verbesserung der Bauteilqualität und der Ausschussminimierung bei der löttechnischen Fertigung darstellen.

 

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