KriLotLaser


Förderkennzeichen: IGF-Vorhaben 17751BR über HVG/DGG
Projektlaufzeit: 01.09.2014 bis 31.08.2016

Schnell kristallisierende Lotsysteme und Verfahrensparameter für Laseranwendungen

Kristallisierende Glaslote finden dort ihren Einsatz, wo artgleiche, hochtemperaturfeste sowie vakuumdichte Verbindungen für Gehäuse oder Versiegelungen aus Glas, Keramik oder Saphir benötigt werden. Konventionelle Verschlusstechnologien für Sensoren können aufgrund der Systemeigenschaften oft nicht angewendet werden, da eine kurzzeitige, lokale Energieeinbringung in der Fügezone gefordert wird. Verfügbare kristallisierende Glaslote existierten bisher nicht für Kurzzeitprozesse, müssen entwickelt und mit produktgerechten Verfahrensparametern zur Verfügung gestellt werden. Ziel der vorliegenden Forschungsarbeiten war die Entwicklung von kristallisierenden Lotsystemen für AlO₂O₃-Keramik (Korund) bzw. Saphir und die Bereitstellung entsprechender Verfahrensparameter zum Fügen mittels Laserstrahlung.

Im Projekt wurde für die homogene, lokale Erwärmung rotationssymmetrischer Fügezonen durch Laserstrahlen ein Versuchsaufbau mit integrierter Lötprozesssteuerung konzipiert, realisiert sowie verschiedene Glaszusammensetzungen bzgl. ihrer Eignung für den kurzen Lötprozess untersucht. Dafür wurden Gläser aus dem Systemen BaO-TiO2-SiO2 und (MgO)-CaO-Al2O3-SiO2 ausgewählt und die SiO2-Konzentration zur Erhöhung der Kristallisationsneigung in den Gläsern gering gehalten. Zur Ermittlung eines geeigneten Temperatur-Zeit-Profils für den Laserfügeprozess wurde das Sinter- und Kristallisationsverhalten mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) und Erhitzungsmikroskopie untersucht. Die Benetzungs- und Fügeversuche mittels Laserstrahlen erfolgten anhand verschiedener Korund- und Saphir-Kapillarröhrchen für Temperaturen von 930–1000 °C und Kristallisationszeiten von 30–120 s. Der Fügeverbund wurde mittels Elektronenmikroskopie (REM) und Röntgendiffraktometrie (XRD) charakterisiert.

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