Holdings: Analyse von Schwindungsfeldern bei planaren LTCC-Substraten und deren Berücksichtigung im Entwurf von mikrosystemtechnischen Komponenten

Analyse von Schwindungsfeldern bei planaren LTCC-Substraten und deren Berücksichtigung im Entwurf von mikrosystemtechnischen Komponenten:

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Bibliographic Details
Main Author:	Lenz, Christian 1986- (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Stuttgart Fraunhofer Verlag [2020]
Series:	Schriftenreihe Kompetenzen in Keramik Band 55
Subjects:	Mehrschichtschaltung Schwinden LTCC Prozessführung > Technik Mikrosystemtechnik Skalarfeld Maßgenauigkeit Schwindung Schwindungsfeld Maßhaltigkeit Mikrosysteme Werkstoffwissenschaftler Elektroingenieure Hochschulschrift
Online Access:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	viii, 153 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm
ISBN:	9783839616406 3839616409

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adam_text	I NHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG ............................................................................................................................... 1 2 GRUNDLAGEN UND STAND DER TECHNIK ................................................................................. 4 2.1 KOMPONENTEN AUF BASIS VON LTCC-MATERIALIEN .............................................................. 4 2.1.1 AKTUELLE ANWENDUNGSGEBIETE VON L TCC-KOMPONENTEN ........................................ 4 2.1.2 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIE VON LTCC-KOMPONENTEN ........................................ 5 2.2 LTCC-MATERIALIEN ............................................................................................................. 7 2.2.1 EINTEILUNG VON LTCC-MATERIALIEN .......................................................................... 7 2.2.2 GLAS ALS BESTANDTEIL VON L TCC-MATERIALIEN ............................................................ 8 2.2.3 KRISTALLISATION DER GLAESER BEIM EINBRAND VON LTCC-MATERIALIEN ....................... 9 2.3 SINTERN VON LTCC-MATERIALIEN ........................................................................................ 11 2.3.1 SINTERMECHANISMEN MIT FLUESSIGEN PHASEN BEI LTCC-MATERIALIEN ....................... 11 2.3.2 EINFLUSS VON LOESUNGS- UND KRISTALLISATIONSPROZESSEN AUF DAS SINTERN ................ 75 2.4 SCHWINDUNG VON PLANAREN LTCC-SUBSTRATEN BEIM SINTERN ........................................... 17 2.4.1 PRAEZISIERUNG DES BEGRIFFS SCHWINDUNG. .................................................................. 17 2.4.2 EINFLUESSE AUF DIE SCHWINDUNG IM FREIEN SINTERN VON LTCC-MATERIALIEN ............ 18 2.4.3 NULL-SCHWINDUNGSTECHNOLOGIEN FUER LTCC-MATERIALIEN ...................................... 20 2.4.4 INHOMOGENITAET BEIM SCHWINDEN VON LTCC-KOMPONENTEN ................................. 27 2.5 SCHLUSSFOLGERUNG UND PRAEZISIERUNG DER AUFGABENSTELLUNG ............................................ 24 2.5.1 BEWERTUNG DES STANDES DER TECHNIK IM KONTEXT DES ARBEITSFELDES ......................24 2.5.2 PRAEZISIEREN DER WISSENSCHAFTLICHEN ZIELSTELLUNG DER ARBEIT ................................ 26 3 EXPERIMENTELLE METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG DES SCHWINDUNGSVERHALTENS .............. 27 3.1 MATERIALAUSWAHL .............................................................................................................. 27 3.2 PROBENHERSTELLUNG ............................................................................................................ 28 3.3 CHARAKTERISIERUNGS- UND AUSWERTEMETHODEN ................................................................. 30 3.3.1 ANGEWANDTE METHODEN ZUR ANALYSE DER LTCC-MATERIALIEN .................................30 3.3.2 ANGEWANDTE METHODEN ZUR BESTIMMUNG VON PROBENEIGENSCHAFTEN .................... 30 3.3.3 ANGEWANDTE THERMOANALYTISCHE METHODEN ........................................................... 31 3.3.4 METHODEN ZUR A NALYSE DER ORTSAUFGELOESTEN SCHWINDUNG. ...................................... 35 4 ERGEBNISSE DER MATERIALCHARAKTERISIERUNG ..................................................................... 39 4.1 CHARAKTERISIERUNG DER LTCC-PULVER .............................................................................. 39 4.2 EIGENSCHAFTEN VON GRUENFOLIEN DER UNTERSUCHTEN LTCC-MATERIALIEN ............................ 40 -II- 4.2.1 EIGENSCHAFTEN VON GRUENFOLIENLAMINATEN DER LTCC-MATERIALIEN ........................40 4.2.2 ENTBINDERUNGSVERHALTEN DER LTCC-GRUENFOLIEN .................................................... 41 4.3 EIGENSCHAFTEN DER LTCC-MATERIALIEN WAEHREND DES SINTERVORGANGS ............................. 42 4.3.1 KRISTALLISATIONEN DER L TCC-MATERIALIEN WAEHREND DES SINTERVORGANGS ............. 42 4.3.2 SCHWINDUNG DER LTCC-MATERIALIEN WAEHREND DES SINTERVORGANGS ..................... 44 4.3.3 GEFUEGE UND ZUSAMMENSETZUNG WAEHREND DES SINTERVORGANGS ............................ 45 4.3.4 UNIAXIALE SINTERSPANNUNG UND UNIAXIALE VISKOSITAET BEIM SINTERN .....................50 4.3.5 WOELBUNG DER LTCC-MATERIALIEN WAEHREND DES SINTERVORGANGS .......................... 52 4.4 EIGENSCHAFTEN GESINTERTER LTCC-MEHRLAGENSUBSTRATE .................................................. 55 5 ERGEBNISSE DER SCHWINDUNGSCHARAKTERISIERUNG ............................................................ 58 5.1 EINFUEHRUNG DER SCHWINDUNG ALS ORTSABHAENGIGE GROESSE UND SKALARFELD ......................... 58 5.1.1 DIE GLOBALE X/Y-SCHWINDUNG SC-X.Y ALS FUNKTION DES ORTES (X \| Y) ........................58 5.1.2 DIE LOKALE X/Y-SCHWINDUNG SI-X.Y ALS FUNKTION DES ORTES (X \| Y) .......................... 62 5.1.3 DIE LOKALE Z-SCHWINDUNG S L - Z ALS FUNKTION DES ORTES (X \| Y) ............................... 64 5.1.4 BETRACHTUNG DER SINTERMASSE FUER DEN VERGLEICH VON SCHWINDUNGSFELDERN ........ 65 5.1.5 SCHLUSSFOLGERUNG ZU DER SCHWINDUNG ALS ORTSABHAENGIGE GROESSE .......................... 66 5.2 SYSTEMATISCHE UNTERSUCHUNG DER ORTSABHAENGIGEN SCHWINDUNGEN ................................ 66 5.2.1 ABHAENGIGKEIT DER X/Y-SCHWINDUNGSFELDER VOM LAMINIERDRUCK PL ........................ 67 5.2.2 ABHAENGIGKEIT DER X/Y-SCHWINDUNGSFELDER VON DER FOLIENGROESSE A F ..................... 73 5.2.3 ABHAENGIGKEITEN DER ORTSABHAENGIGEN Z-SCHWINDUNG ............................................. 77 5.2.4 SCHLUSSFOLGERUNG ZUR UNTERSUCHUNG DER ORTSABHAENGIGEN SCHWINDUNGEN .......... 78 5.3 EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE X/Y-SCHWINDUNGSFELDER ........................................................... 80 5.3.1 EINFLUSS DER SINTERUNTERLAGE AUF DAS X/Y-SCHWINDUNGSFELD .................................. 81 5.3.2 EINFLUSS DES SINTERSTADIUMS AUF DAS X/Y-SCHWINDUNGSFELD ................................... 83 5.3.3 EINFLUSS VON HEIZRATEN AUF DAS X/Y-SCHWINDUNGSFELD. ......................................... 85 5.3.4 EINFLUSS VON FREISCHNITTEN UND KAVITAETEN AUF DAS X/Y-SCHWINDUNGSFELD. ........... 87 5.3.5 SCHLUSSFOLGERUNG ZU DEN EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE SCHWINDUNGSFELDER .............. 90 6 EINORDNUNG DER ERGEBNISSE FUER LTCC-ANWENDUNGEN ................................................ 92 6.1 PHAENOMENOLOGISCHE ANALYSE DER ENTSTEHUNG INHOMOGENER SCHWINDUNGSFELDER ........ 92 6.2 REDUZIERUNG FEHLER DES SINTERMASSES FUER INHOMOGENE SCHWINDUNGSFELDER .................. 96 6.2.1 FEHLERBETRACHTUNG FUER DEN SCHWINDUNGSVORHALT MIT MITTELWERTEN ...................... 96 6.2.2 FEHLERREDUZIERUNG (1) MIT ORTSAUFGELOESTEM SCHWINDUNGSVORHALT AM LAYOUT.. 100 6.2.3 FEHLERREDUZIERUNG (2) MIT OPTIMIERTEN SINTERPROFILEN ...................................... 102 -III- 6.3 BEURTEILUNG DER ANALYSEMETHODE FUER DEN EINSATZ IN DER PRAXIS ................................. 106 6.3.1 WIEDERHOLBARKEIT UND REPRODUZIERBARKEIT DER X/Y-SCHWINDUNGSFELDER ............ 106 6.3.2 ERGEBNISVERGLEICH MIT KOMMERZIELLEN PRUEFAUTOMATEN ....................................... 107 6.3.3 UEBERTRAGBARKEIT DER ANALYSEMETHODE AUF WEITERE MATERIALSYSTEME ................. 109 7 DEMONSTRATION: MINIATURISIERTER KRAFTSENSOR IN LTCC ............................................. 111 8 ZUSAMMENFASSUNG & AUSBLICK ....................................................................................... 115 ABBILDUNGSVERZEICHNIS ............................................................................................................ 119 TABELLENVERZEICHNIS ................................................................................................................. 128 LITERATURVERZEICHNIS ................................................................................................................ 129 ANHANG .................................................................................................................................. 137 A. MATERIALCHARAKTERISIERUNG .............................................................................................. 137 B. ERGEBNISUEBERSICHT SCHWINDUNGSFELDER .......................................................................... 146 C. PARAMETER DER ANPASSUNGSFUNKTIONEN ........................................................................... 151 D. UEBERBLICK VERWENDETER MASSANGABEN ............................................................................. 153 -IV-
adam_txt	I NHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG . 1 2 GRUNDLAGEN UND STAND DER TECHNIK . 4 2.1 KOMPONENTEN AUF BASIS VON LTCC-MATERIALIEN . 4 2.1.1 AKTUELLE ANWENDUNGSGEBIETE VON L TCC-KOMPONENTEN . 4 2.1.2 DIE HERSTELLUNGSTECHNOLOGIE VON LTCC-KOMPONENTEN . 5 2.2 LTCC-MATERIALIEN . 7 2.2.1 EINTEILUNG VON LTCC-MATERIALIEN . 7 2.2.2 GLAS ALS BESTANDTEIL VON L TCC-MATERIALIEN . 8 2.2.3 KRISTALLISATION DER GLAESER BEIM EINBRAND VON LTCC-MATERIALIEN . 9 2.3 SINTERN VON LTCC-MATERIALIEN . 11 2.3.1 SINTERMECHANISMEN MIT FLUESSIGEN PHASEN BEI LTCC-MATERIALIEN . 11 2.3.2 EINFLUSS VON LOESUNGS- UND KRISTALLISATIONSPROZESSEN AUF DAS SINTERN . 75 2.4 SCHWINDUNG VON PLANAREN LTCC-SUBSTRATEN BEIM SINTERN . 17 2.4.1 PRAEZISIERUNG DES BEGRIFFS SCHWINDUNG. . 17 2.4.2 EINFLUESSE AUF DIE SCHWINDUNG IM FREIEN SINTERN VON LTCC-MATERIALIEN . 18 2.4.3 NULL-SCHWINDUNGSTECHNOLOGIEN FUER LTCC-MATERIALIEN . 20 2.4.4 INHOMOGENITAET BEIM SCHWINDEN VON LTCC-KOMPONENTEN . 27 2.5 SCHLUSSFOLGERUNG UND PRAEZISIERUNG DER AUFGABENSTELLUNG . 24 2.5.1 BEWERTUNG DES STANDES DER TECHNIK IM KONTEXT DES ARBEITSFELDES .24 2.5.2 PRAEZISIEREN DER WISSENSCHAFTLICHEN ZIELSTELLUNG DER ARBEIT . 26 3 EXPERIMENTELLE METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG DES SCHWINDUNGSVERHALTENS . 27 3.1 MATERIALAUSWAHL . 27 3.2 PROBENHERSTELLUNG . 28 3.3 CHARAKTERISIERUNGS- UND AUSWERTEMETHODEN . 30 3.3.1 ANGEWANDTE METHODEN ZUR ANALYSE DER LTCC-MATERIALIEN .30 3.3.2 ANGEWANDTE METHODEN ZUR BESTIMMUNG VON PROBENEIGENSCHAFTEN . 30 3.3.3 ANGEWANDTE THERMOANALYTISCHE METHODEN . 31 3.3.4 METHODEN ZUR A NALYSE DER ORTSAUFGELOESTEN SCHWINDUNG. . 35 4 ERGEBNISSE DER MATERIALCHARAKTERISIERUNG . 39 4.1 CHARAKTERISIERUNG DER LTCC-PULVER . 39 4.2 EIGENSCHAFTEN VON GRUENFOLIEN DER UNTERSUCHTEN LTCC-MATERIALIEN . 40 -II- 4.2.1 EIGENSCHAFTEN VON GRUENFOLIENLAMINATEN DER LTCC-MATERIALIEN .40 4.2.2 ENTBINDERUNGSVERHALTEN DER LTCC-GRUENFOLIEN . 41 4.3 EIGENSCHAFTEN DER LTCC-MATERIALIEN WAEHREND DES SINTERVORGANGS . 42 4.3.1 KRISTALLISATIONEN DER L TCC-MATERIALIEN WAEHREND DES SINTERVORGANGS . 42 4.3.2 SCHWINDUNG DER LTCC-MATERIALIEN WAEHREND DES SINTERVORGANGS . 44 4.3.3 GEFUEGE UND ZUSAMMENSETZUNG WAEHREND DES SINTERVORGANGS . 45 4.3.4 UNIAXIALE SINTERSPANNUNG UND UNIAXIALE VISKOSITAET BEIM SINTERN .50 4.3.5 WOELBUNG DER LTCC-MATERIALIEN WAEHREND DES SINTERVORGANGS . 52 4.4 EIGENSCHAFTEN GESINTERTER LTCC-MEHRLAGENSUBSTRATE . 55 5 ERGEBNISSE DER SCHWINDUNGSCHARAKTERISIERUNG . 58 5.1 EINFUEHRUNG DER SCHWINDUNG ALS ORTSABHAENGIGE GROESSE UND SKALARFELD . 58 5.1.1 DIE GLOBALE X/Y-SCHWINDUNG SC-X.Y ALS FUNKTION DES ORTES (X \| Y) .58 5.1.2 DIE LOKALE X/Y-SCHWINDUNG SI-X.Y ALS FUNKTION DES ORTES (X \| Y) . 62 5.1.3 DIE LOKALE Z-SCHWINDUNG S L - Z ALS FUNKTION DES ORTES (X \| Y) . 64 5.1.4 BETRACHTUNG DER SINTERMASSE FUER DEN VERGLEICH VON SCHWINDUNGSFELDERN . 65 5.1.5 SCHLUSSFOLGERUNG ZU DER SCHWINDUNG ALS ORTSABHAENGIGE GROESSE . 66 5.2 SYSTEMATISCHE UNTERSUCHUNG DER ORTSABHAENGIGEN SCHWINDUNGEN . 66 5.2.1 ABHAENGIGKEIT DER X/Y-SCHWINDUNGSFELDER VOM LAMINIERDRUCK PL . 67 5.2.2 ABHAENGIGKEIT DER X/Y-SCHWINDUNGSFELDER VON DER FOLIENGROESSE A F . 73 5.2.3 ABHAENGIGKEITEN DER ORTSABHAENGIGEN Z-SCHWINDUNG . 77 5.2.4 SCHLUSSFOLGERUNG ZUR UNTERSUCHUNG DER ORTSABHAENGIGEN SCHWINDUNGEN . 78 5.3 EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE X/Y-SCHWINDUNGSFELDER . 80 5.3.1 EINFLUSS DER SINTERUNTERLAGE AUF DAS X/Y-SCHWINDUNGSFELD . 81 5.3.2 EINFLUSS DES SINTERSTADIUMS AUF DAS X/Y-SCHWINDUNGSFELD . 83 5.3.3 EINFLUSS VON HEIZRATEN AUF DAS X/Y-SCHWINDUNGSFELD. . 85 5.3.4 EINFLUSS VON FREISCHNITTEN UND KAVITAETEN AUF DAS X/Y-SCHWINDUNGSFELD. . 87 5.3.5 SCHLUSSFOLGERUNG ZU DEN EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE SCHWINDUNGSFELDER . 90 6 EINORDNUNG DER ERGEBNISSE FUER LTCC-ANWENDUNGEN . 92 6.1 PHAENOMENOLOGISCHE ANALYSE DER ENTSTEHUNG INHOMOGENER SCHWINDUNGSFELDER . 92 6.2 REDUZIERUNG FEHLER DES SINTERMASSES FUER INHOMOGENE SCHWINDUNGSFELDER . 96 6.2.1 FEHLERBETRACHTUNG FUER DEN SCHWINDUNGSVORHALT MIT MITTELWERTEN . 96 6.2.2 FEHLERREDUZIERUNG (1) MIT ORTSAUFGELOESTEM SCHWINDUNGSVORHALT AM LAYOUT. 100 6.2.3 FEHLERREDUZIERUNG (2) MIT OPTIMIERTEN SINTERPROFILEN . 102 -III- 6.3 BEURTEILUNG DER ANALYSEMETHODE FUER DEN EINSATZ IN DER PRAXIS . 106 6.3.1 WIEDERHOLBARKEIT UND REPRODUZIERBARKEIT DER X/Y-SCHWINDUNGSFELDER . 106 6.3.2 ERGEBNISVERGLEICH MIT KOMMERZIELLEN PRUEFAUTOMATEN . 107 6.3.3 UEBERTRAGBARKEIT DER ANALYSEMETHODE AUF WEITERE MATERIALSYSTEME . 109 7 DEMONSTRATION: MINIATURISIERTER KRAFTSENSOR IN LTCC . 111 8 ZUSAMMENFASSUNG & AUSBLICK . 115 ABBILDUNGSVERZEICHNIS . 119 TABELLENVERZEICHNIS . 128 LITERATURVERZEICHNIS . 129 ANHANG . 137 A. MATERIALCHARAKTERISIERUNG . 137 B. ERGEBNISUEBERSICHT SCHWINDUNGSFELDER . 146 C. PARAMETER DER ANPASSUNGSFUNKTIONEN . 151 D. UEBERBLICK VERWENDETER MASSANGABEN . 153 -IV-
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