Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
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Vermessung viskoplastischer Eigenschaften

Thema

Zur Bestimmung von mechanischen Werkstoffkenngrößen des elastischen, plastischen und visko-plastischen Verformungsverhaltens von Werkstoffen der Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) werden diverse elektro-mechanische Tester und Versuchsabläufe eingesetzt (siehe Beispiele). Ziel ist die mathematische Beschreibung des Spannungs-Dehnungsverhaltens sowie des Entfestigungsverhaltens in Abhängigkeit der Temperatur und Zeit, für die im Labor und Feld auftretenden Randbedingungen unter denen die Elektronik bzw. das mikromechanische System ausgelegt werden soll.


Beispiele:

  • Lotlegierungen
  • Lotkontakte
  • Silber (Ag)-Sinterkontakte
  • Kupfer (Cu)-Sinterkontakte
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Isothermer Zugversuch mit konstant geregelter Verformungsgeschwindigkeit zur Bestimmung des elastischen und plastischen Verformungsverhaltens (links: Dehnung über der Zeit, Mitte: mechanische Spannung über Zeit, rechts: mechanisch Spannung über der Dehnung).
© Fraunhofer IKTS
Isothermer Zugversuch mit konstant geregelter Verformungsgeschwindigkeit zur Bestimmung des elastischen und plastischen Verformungsverhaltens (links: Dehnung über der Zeit, Mitte: mechanische Spannung über Zeit, rechts: mechanisch Spannung über der Dehnung).
Isothermer Zeitstandsversuch zur Bestimmung der Kriechgeschwindigkeiten (links: konstante mechanische Spannung über der Zeit, Mitte: Dehnung über Zeit, rechts: Dehnrate über der Dehnung).
© Fraunhofer IKTS
Isothermer Zeitstandsversuch zur Bestimmung der Kriechgeschwindigkeiten (links: konstante mechanische Spannung über der Zeit, Mitte: Dehnung über Zeit, rechts: Dehnrate über der Dehnung).
Isothermer zyklischer Ermüdungsversuch zur Bestimmung des Entfestigungsverhaltens bei konstanter Verformungsgeschwindigkeit und Verformungsamplitude (links: max. Spannung über den Zyklen, Mitte: Schwankungsbreite der mechanischen Spannung über der akkumulierten Dehnung, rechts: akkumulierte Dehnung bei 50 % der Entfestigung für zwei Verformungsamplituden).
© Fraunhofer IKTS
Isothermer zyklischer Ermüdungsversuch zur Bestimmung des Entfestigungsverhaltens bei konstanter Verformungsgeschwindigkeit und Verformungsamplitude (links: max. Spannung über den Zyklen, Mitte: Schwankungsbreite der mechanischen Spannung über der akkumulierten Dehnung, rechts: akkumulierte Dehnung bei 50 % der Entfestigung für zwei Verformungsamplituden).
Isothermer Versuchsablauf zur Bestimmung von Werkstoffparametern für das Unified-Modell zur Beschreibung des elastisch, plastisch und viskoplastischen Verformungsverhaltens (links: Dehnung über der Zeit mit drei Dehnungsamplituden und vier Dehnraten, Mitte: Spannung über der Zeit, rechts: mechanische Spannung über der Dehnung).
© Fraunhofer IKTS
Isothermer Versuchsablauf zur Bestimmung von Werkstoffparametern für das Unified-Modell zur Beschreibung des elastisch, plastisch und viskoplastischen Verformungsverhaltens (links: Dehnung über der Zeit mit drei Dehnungsamplituden und vier Dehnraten, Mitte: Spannung über der Zeit, rechts: mechanische Spannung über der Dehnung).

Elektro-mechanischer Zug-Druck-Tester für Bulk-Werkstoffe

Elektro-mechanischer Zug-Druck-Tester für Bulk-Werkstoffe.
© Fraunhofer IKTS

Eigenschaften

  • Temperaturbereich: 25 °C bis 150 °C
  • Kraftbereich: ± 1000 N
  • Kraftgenauigkeit: ± 100 mN
  • Wegbereich: < 2500 µm (induktiv, optisch)
  • Weggenauigkeit: ± 25 nm

Versuchsarten

  • Kraftkonstante Versuche (Zeitstandversuche, Kriechversuche)
  • Geschwindigkeits- bzw. dehnratenkontrollierte Versuche
  • Relaxationsversuche
  • Zyklische Ermüdungsversuche
  • Kombinierte Versuchsabläufe

Werkstoffe

  • Lotlegierungen
  • Metalle
  • Polymere

Elektro-mechanischer LabShear-Tester für elektronische Verbindungen

Elektro-mechanischer LabShear-Tester für elektronische Verbindungen.
© Fraunhofer IKTS

Eigenschaften

  • Temperaturbereich: 30 °C bis 400 °C
  • Kraftbereich: ± 20 N, ± 500 N
  • Kraftgenauigkeit: ± 10 N, ± 100 N
  • Wegbereich: < 2000 µm (kapazitiv, optisch)
  • Weggenauigkeit: ± 10 nm

Versuchsarten

  • Kraftkonstante Versuche (Zeitstandversuche, Kriechversuche)
  • Geschwindigkeits- bzw. dehnratenkontrollierte Versuche
  • Relaxationsversuche
  • Zyklische Ermüdungsversuche
  • Kombinierte Versuchsabläufe

Verbindungen

  • Lotkontakte
  • Sinterverbindungen
  • Interdiffussionsverbindungen
  • Klebstoffverbindungen

Prüfmaschine »ZwickRoell Z250«

Prüfmaschine »ZwickRoell Z250«. mit Temperaturkammer.
© Fraunhofer IKTS
Prüfmaschine »ZwickRoell Z250«. mit Temperaturkammer.
Zyklischer Ermüdungsversuch zur Bestimmung des Entfestigungsverhaltens von Lotproben.
© Fraunhofer IKTS
Zyklischer Ermüdungsversuch zur Bestimmung des Entfestigungsverhaltens von Lotproben.
Gebrochene Lotprobe mit kapazitiven Sensoren für hochaufgelöste Wegregelung.
© Fraunhofer IKTS
Gebrochene Lotprobe mit kapazitiven Sensoren für hochaufgelöste Wegregelung.

Prüfmaschine mit Temperaturkammer

  • Temperaturbereich:
    -70 °C bis 250 °C
  • Kraftbereich:
    ± 5 kN
  • Kraftgenauigkeit:
    ± 0,25 N
  • Wegbereich:
    < 1000 µm (kapazitiv)
  • Weggenauigkeit:
    ± 50 nm

Prüfmaschine mit Hochtemperaturkammer

  • Temperaturbereich:
    200 °C bis 900 °C
  • Kraftbereich:
    ± 90 kN
  • Kraftgenauigkeit:
    ± 2 N
  • Wegbereich:
    < 100 mm (Traverse)
  • Weggenauigkeit:
    ± 1 µm

Prüfmaschine ohne Temperaturkammer

  • Temperaturbereich: Raumtemperatur, ggf. mit lokaler Temperierung
  • Kraftbereich:
    ± 250 kN
  • Kraftgenauigkeit:
    ± 2 N
  • Wegbereich:
    < 100 mm (taktil)
  • Weggenauigkeit:
    ± 1 µm

Prüflingsaufnahme
 

  • Zug-Druck-Halterung
  • Keilzughalterung
  • Druckhalterung
  • 3-Punkt-Biegehalterung
  • Kundespezifische Halterungen
    

Weitere Prüfmaschinen

  • Weitere Prüfmaschine von Hegewald und Peschke im Kraftbereich 10 bis 5000 N mit Temperaturkammer in Verwendung

Prüfmaschine »H&P inspect table«

Prüfmaschine »H&P inspect table« mit Temperaturkammer.
© Fraunhofer IKTS
Prüfmaschine »H&P inspect table« mit Temperaturkammer.
Abzugsmessung (Peeltest) an Leiterplatten.
© Fraunhofer IKTS
Abzugsmessung (Peeltest) an Leiterplatten.
Drucktest an Vergussmaterialen mit hochaufgelöster kapazitiver Wegregelung.
© Fraunhofer IKTS
Drucktest an Vergussmaterialen mit hochaufgelöster kapazitiver Wegregelung.

Prüfmaschine mit Temperaturkammer

  • Temperaturbereich: -70 °C bis 250 °C (frei programmierbar)
  • Kraftbereich A: ± 5 kN
  • Kraftgenauigkeit A: ± 0,25 N
  • Kraftbereich B: ± 200 N
  • Kraftgenauigkeit B: ± 0,01 N
  • Wegmessbereich transvers: < 500 mm
  • Weggenauigkeit transvers: ± 1 µm
  • Wegmessbereich kapazitiv: < 20 mm (-50 bis 200 °C)
  • Weggenauigkeit kapazitiv: ± 7,5 nm

Prüflingaufnahmen (kompatibel mit ZwickRoell)

  • Zug-Druck-Halterung
  • Peeltest-Abzugsvorrichtung
  • Kundespezifische Halterungen