Experimentelle Untersuchungen und Simulation der Ansiotropieentstehung beim Foliengießen und Trocknen keramischer Folien

• Antragsteller: Dr.-Ing. Torsten Kraft; Professor Dr.-Ing. Andreas Roosen
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 88102332

Großflächige, dünne Keramikfolien werden bevorzugt durch Folienguss keramischer Schlicker und anschließende Trocknung hergestellt und werden in großem Umfang zu mehrlagigen Strukturen wie Kondensatoren, Aktuatoren, Sensoren und hochintegrierten Schaltungen verarbeitet. In Mehrlagenschaltungen auf Basis der LTCC-Technologie (Low Temperature Cofired Ceramics) werden die Leiterbahnen, Widerstände, Dielektrika etc. als Pasten über ein Siebdruckverfahren auf die ungesinterten Grünfolien aufgedruckt. Nach dem Stapeln und Laminieren werden sie gemeinsam gesintert (Cofiring). Dabei wird ein unerwünschtes, anisotropes Schwindungsverhalten beobachtet, da sich durch die vorausgehen-den Prozessschritte Schlickerbestandteile ausgerichtet haben. Durch Kombination von mikroskopischen und makroskopischen Untersuchungen sollen in diesem Vorhaben die Vorgänge beim Foliengießen und Trocknen untersucht werden, die dem beobachteten anisotropen Sinterverhalten von Keramikfolien zugrunde liegen. Durch den gezielten, parallelen Einsatz von experimentellen Charakterisierungstechniken und numerischer Simulation soll der Herstellungsprozess nicht nur besser verstanden werden, sondern auch quantitative Aussagen über den Zusammenhang zwischen Prozess- und Pulverparametern und der Entstehung einer anisotropen Mikrostruktur gemacht werden. Der Einsatz Partikel-basierter Simulationsverfahren erlaubt dabei vertiefende Einblicke in die Anisotropieentwicklung auf mikroskopischer Ebene, während die experimentelle Charakterisierung insbesondere auf das makroskopisches Anisotropieverhalten zielt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen