Abstract
This work will present possibilities for the characterization of copper powder green bodies and sintered copper microstructures during pressureless sintering. The introduction of new parameters to microstructural characterization based on qualitative and quantitative microstructural analysis will facilitate the systematic optimization of the sintering process. As a result of the specific evaluation of the microstructure evolution, conventional isothermal sintering could be successfully replaced by multi-step temperature profiles, thus achieving sintering densities of more than 99 % by simultaneously reducing process time. This systematic optimization of the sintering process of Cu through specific microstructural analysis may now be applied to sinter-based manufacturing technologies such as Binder Jetting and Metal Powder Injection Moulding, enabling the manufacture of complex and highly conductive Cu parts for applications in electronics.
Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit präsentiert Möglichkeiten der Charakterisierung von Pulvergrünkörpern und gesinterten Mikrostrukturen von Kupfer während des drucklosen Sinterprozesses. Die Einführung neuer Parameter zur Gefügecharakterisierung mittels qualitativer und quantitativer Gefügeanalyse ermöglicht die systematische Optimierung des Sinterprozesses. Durch die gezielte Bewertung der mikrostrukturellen Entwicklung ist es gelungen, den konventionellen isothermen Sinterprozess durch mehrstufige Temperaturprofile zu erset zen, wodurch bei gleichzeitiger Verringerung der Prozessdauer Sinterdichten von über 99 % erreicht werden konnten. Diese systematische Optimierung des Sinterprozesses von Cu durch gezielte Gefügeanalyse kann nun auf sinterbasierte Fertigungsverfahren wie Binder Jetting und Metallpulverspritzgießen übertragen werden, um die Fertigung von komplexen und hochleitfähigen Cu-Bauteilen für Anwendungen in der Elektronik zu ermöglichen.
About the author
Jonas Ott studied Material Science at the University of Stuttgart at the insitute of material physics. Currently, he is part of the PhD-program at the Robert Bosch GmbH in the corporate sector research in cooperation with the institute of functional materials at the Saarland University.
References / Literatur
[1] Sames, W.J.; List, F.A.; Pannala, S.; Dehoff, R.R.; Babu, S.S.: International Materials Review 61 (2016) 5, 315–360 DOI: 10.1080/09506608.2015.111664910.1080/09506608.2015.1116649Search in Google Scholar
[2] Kaden, L.; Matthäus, G.; Ullsperger, T.; Seyfarth, B.; Nolte, S., in: EuroAsiaSPI, 2018, SpanienSearch in Google Scholar
[3] Mohsin, I.J.; Lager, D.; Gierl, C.; Hohenauer W.; Danninger, H.: Materials Letters 64 (2010), 2347–2349 DOI: 10.1016/j.matlet.2010.07.05110.1016/j.matlet.2010.07.051Search in Google Scholar
[4] Bai, Y.: Rapid Prototyping Journal 21 (2015), 177–185 DOI: 10.1108/RPJ-12-2014-018010.1108/RPJ-12-2014-0180Search in Google Scholar
[5] Ott, J.; Burghardt, A.; Britz, D.; Mücklich, F.: Proceedings of Euro PM2020 in Maastricht, Netherlands, 2019Search in Google Scholar
[6] Moballegh, L.; Morshedian, J.; Esfandeh, M.: Materials Letters 59 (2005), 2832–2837 DOI: 10.1016/j.matlet.2005.04.02710.1016/j.matlet.2005.04.027Search in Google Scholar
[7] Jabir, S.M.; Noorsyakirah, A.; Mazlan, M.: Procedia Chemistry 19 (2016), 148–152 DOI: 10.1016/j.proche.2016.03.01310.1016/j.proche.2016.03.013Search in Google Scholar
[8] Kumar, A.Y.; Bai, Y.; Eklund, A.; Williams, C.B.: Additive Manufacturing 24 (2018) 12, 115–124 DOI: 10.1016/j.addma.2018.09.02110.1016/j.addma.2018.09.021Search in Google Scholar
[9] Majauskaite, S.: Bachelorarbeit, Hochschule Aalen, Robert Bosch GmbH, 2019, AalenSearch in Google Scholar
[10] Ichnose, H.; Kuczynski, G.C.: Acta Metallurgica 10 (1962), 209–214 DOI: 10.1016/0001-6160(62)90118-910.1016/0001-6160(62)90118-9Search in Google Scholar
[11] Pan, J.; Ch'ng, H.N.; Cocks, A.C.F.: Mechanics of Materials 37 (2005) 6, 705–721 DOI: 10.1016/j.mechmat.2004.06.00210.1016/j.mechmat.2004.06.002Search in Google Scholar
[12] Hötzer, J.; Hoffmann, M.J.; Rheinheimer, W.: Journal of the Ceramic Society of Japan 124 (2016) 4, 329–339 DOI: 10.2109/jcersj2.1603810.2109/jcersj2.16038Search in Google Scholar
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