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Reaktive Nanofolie

Reaktive Nanofolien stellen eine innovative Fügetechnologie dar, die mit extrem geringer und lokal begrenzter Wärmezufuhr innerhalb von Millisekunden beständige Verbindungen schafft, wodurch neuartige Löt- und Fügeprozesse realisiert werden können.

Ihre Vorteile beim Fügen mit Nanofolien

  • Fügen bei Raumtemperatur: Keine Durcherwärmung der Bauteile durch die lokale Wärmequelle im Gegensatz zu Standard-Lötverfahren, wie z. B. beim Reflow-Löten
  • Keine Gefügeveränderungen im Grundmaterial durch den geringen Energieeintrag
  • Minimale thermische Beeinflussung von temperaturempfindlichen Bauteilen, da die Wärme nur kurzzeitig einwirkt
  • Eigenspannungsarme Verbindung von Materialien mit deutlich verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten möglich (z. B. Aluminium/Stahl, Keramik/Stahl, Glas/Kupfer)
  • Flussmittelfreier Prozess, d. h. keine organischen Rückstände auf den Substraten
  • Prozessflexibilität: Freiheitsgrade in der Lotauswahl und der Prozessabfolge
  • Extrem schnelles und präzises Fügen
  • Flächige Verbindung mit guter Wärme- und elektrischer Leitfähigkeit
  • Kein Ausgasen und keine Alterung in der Fügezone
  • Fügeprozess im Vakuum möglich, da kein Sauerstoff nötig ist
  • Einsatz von Qualitätssicherungsverfahren wie Ultraschall und Computertomographie möglich
  • Hohe Fügestellenqualität durch sehr geringe Fehlerraten (< 2 %)

Ihre Vorteile durch die Zusammenarbeit mit innojoin:

  • Detaillierte Anwendungsanalyse
  • Prozessentwicklung (falls erforderlich)
  • Prototypen- und Serienfertigungen
  • Serieneinführung beim Kunden
  • Zuverlässige Lieferung und laserbasierte Konfektionierung der Nanofolien

Grundlagen

Reaktion eine NanofolieReaktive Nanofolien stellen eine innovative Fügetechnologie dar, die mit extrem geringer und lokal begrenzter Wärmezufuhr innerhalb von Millisekunden beständige Verbindungen schafft, wodurch neuartige Löt- und Fügeprozesse realisiert werden können

Reaktive Nanofolien zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus hunderten, manchmal bis zu einigen tausend Schichten bestehen. Diese sogenannten NanoFoils® setzen sich aus alternierend aufgebrachten 25 bis 90 nm dicken Al- bzw. Ni-Schichten zusammen und haben standardmäßig eine Gesamtdicke zwischen 40 – 80 μm. Für Forschungszwecke (z. B. Hartlöt-Prozesse) können zudem Nanofolien mit Stärken von 100, 125, 150, 200 sowie 250 µm hergestellt werden. Auf Grund einer selbst fortführenden exothermen Reaktion können bei einer Nanofolie, je nach Folienstärke, an der Fügestelle gezielt lokal begrenzte Temperaturen von über 1000°C erreicht werden, ohne dass dabei die Materialeigenschaften des Bauteils verändert werden. Durch Variation der Dicke und Zusammensetzung der Folien bzw. Schichten können die Temperatur, die Geschwindigkeit und die absolute Energie des Fügeprozesses gesteuert werden. Das Al-Ni-Multischichtsystem ist derzeit am meisten verbreitet. Der Grund dafür liegt in der einfachen Handhabbarkeit sowie der hohen Stabilität während des Herstellungsprozesses, in der Regel sind dies die Verfahren des Magnetronsputterns (MSD) sowie des höherenergetischen Ionenstrahlsputterns (IBSD). Abgeschiedene Al-Ni-Multischichten sind hinsichtlich ihrer Zündeigenschaften sehr stabil und reproduzierbar herstellbar. Die Reaktion selbst wird durch einen kurzen Energieeintrag aktiviert (gezündet) und schreitet selbstständig fort.

Nach der Reaktion liegt die Folie als intermetallische, feste Phase in der Reaktionszone vor. Durch den Druck, der in der Fügezone herrscht, und der Sprödigkeit der intermetallischen Phase kommt es häufig zu Brüchen in der Nanofolie, die ein Durchmischen des Lotes in der Fügezone ermöglicht.

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