Prawie wszystkie urządzenia elektroniczne przechodzą w trakcie produkcji przez etap lutowania. Dlatego zadbanie o ten proces jest kluczowe, aby w przyszłości uniknąć problemów w trakcie eksploatacji urządzeń.

Dodatkowo postępująca miniaturyzacja oraz coraz trudniejsze warunki pracy urządzeń elektronicznych wymagają coraz bardziej precyzyjnych technologii lutowania. Ponadto istotną kwestią jest również zrównoważony rozwój technologii ze względu na dążenie do neutralności węglowej UE.

I tutaj pojawia się nasz najnowszy projekt realizowany w ramach konkursu OPUS NCN – NUMmic. Jego efektem będzie przyjazna dla środowiska, odpowiednio dopasowana technologia lutowania z użyciem kompozytowych stopów lutowniczych.

Dzięki niemu dowiemy się o wpływie nanoproszków ceramicznych na mikrostrukturę połączeń lutowanych oraz na ich właściwości mechaniczne, elektryczne i termiczne. A to przyczyni się w znacznym stopniu do rozwoju technologii lutowania miękkiego.

Aby stało się to możliwe, nasi badacze wezmą na tapetę technologię lutowania w parach nasyconych (VPS). Jest to przyjazna dla środowiska technologia lutowania rozpływowego, ponieważ ma najlepszą efektywność energetyczną.

Jednakże poza samą technologią lutowania drugim ważnym aspektem wytwarzania prawidłowych połączeń lutowanych jest stop lutowniczy. Jednym z obecnych trendów poprawy właściwości stopów lutowniczych jest zastosowanie dodatków do pasty lutowniczej w postaci nanoproszków ceramicznych, takich jak TiO2, Si3Ni4, SiC, ZnO itp. Proszki zmieniają parametry termiczne i mechaniczne lutów poprzez zmniejszenie rozmiarów ziaren i modyfikację granic ziaren.

Pierwszy etap projektu zakłada opracowanie modelu numerycznego na poziomie połączenia lutowanego, aby zbadać mechanizmy wymiany ciepła podczas lutowania w parach nasyconych. A to dlatego, że jest to czynnik najbardziej wpływający na kształtowanie mikrostruktury połączenia lutowanego.

W drugim etapie nasi naukowcy przeprowadzą badania metalurgiczne kompozytowych połączeń lutowanych (tworzenie się warstw międzymetalicznych i określenie rozmiaru ziaren) wykonanych przy różnych współczynnikach wymiany ciepła, weryfikujących hipotezę o wpływie wymiany ciepła na mikrostrukturę połączenia.

Kierownikiem projektu został profesor Balázs Illés.