Nickelreaktivlot / Oxidkeramik-Fügungen als elektrisch ... - JuSER

0,5 1 ,5 2 ,5 3 ,5 4 ,5 5 ,5 6 ,5 7 ,5
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Da alle MgO – Substrate dagegen auch bei 1040°C / 5 min gut gefügt werden konnten, ist in
diesem Fall vielmehr eine Absenkung mit leicht verminderter Festigkeit, jedoch geringerer
Materialbeanspruchung und gesenkten Prozesskosten eine Option.
100
80
Bruchenergie [J/cm . . 2 ] .
60
40
20
0
Prozess
1040°C, 5 min
1050°C, 10 min
1070°C, 15 min
1050°C, 10 min
1070°C, 15 min
1050°C, 10 min
1070°C, 15 min
Hochvakuum 10 -4 mbar (Grafitheizelemente & -auskleidung) /
~ 50 kPa Fügepressung
Lot
Ni102+5TiH 2
Ni102 &
Cu10Ti (6:1)
Ni102+5ZrH 2
2
Abb. 6-45: Die berechneten Bruchenergien der Fügungen mit PVD-Beschichtung zeigen die Steigerung der
Bruchfestigkeit durch die Erhöhung der Löttemperatur. Dabei ist die Korrelation mit den Ergebnissen aus den
Schälversuchen außerordentlich groß {gekerbter 4-Punkt-Biegeversuch nach Charalambides mit anschließender
Berechnung der Bruchenergien nach Gl. 6: = E max = Energie zur Rissinitiierung; = E plat = Energie zum
Rissfortschritt}.
Eine Erklärung für den steilen Abfall der Festigkeiten titanhaltiger Varianten bei überhöhten
Löttemperaturen liefert die Betrachtung der TEM- sowie STEM/EDX-Analysen. Darin wird ein
deutliches, jedoch sehr inhomogenes Wachstum der bereits beschriebenen spröden
Mg-Ti-O-Übergangszone auf bis zu 140 nm belegt (Abb. 6-46). Zudem ist ein Zuwachs der
Fehlstellen im Grenzbereich qualitativ feststellbar. Die Kombination dieser beiden Effekte
verringert die Festigkeit und führt zu einem frühzeitigeren Versagen der Verbindungen, womit
das Verhalten der Nickelreaktivlote einmal mehr in Analogie zu dem von Silber-Reaktivloten steht
[63, 65, 93]. Bei den raueren MgO-Substraten kommen das Wachstum der Ti-Mg-O-
Übergangszone sowie die „Nanoporen“ weniger zum Tragen, da die mechanische
Verklammerung davon nicht signifikant beeinflusst ist.