Erforschung und Herstellung hochleitfähiger kupferbasierter Metalllaminate und deren Eigenschaftsoptimierung durch Mikrostrukturdesign und Laminatarchitektur

Themenbereich:
Nanomaterialien

 

Verantwortlicher Mitarbeiter:

PD Dr.-Ing. Heinz Werner Höppel
Moritz Kuglstatter (M. Sc.)

Die fortschreitende Miniaturisierung in der Mikroelektronik führt zu einem immer höheren Anspruch an die hochleitfähigen Materialien, die sowohl bei steigenden Temperaturen und Belastungen eine entsprechend hohe Leitfähigkeit aufweisen müssen. Da die elektrische Leitfähigkeit eine durch das Material oder die Legierung vorgegebene, physikalische Eigenschaft und damit nur eingeschränkt veränderbar ist, bietet die Herstellung heterogener Kompositmaterialien weitreichende Verbesserungspotentiale.

Der kumulative Walzprozess (ARB, engl.: Accumulative Roll Bonding) bietet die Möglichkeit, diese heterogenen Lagenstrukturen im Labor und industriellen Maßstab zu realisieren. Diese sogenannten metallischen Laminatkomposite (LMC, engl.: laminated metal composites) können sowohl in deren Architektur als auch die Größenordnung der Mikrostruktur über den ARB Prozess maßgeschneidert werden, sodass die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Laminatverbunds gezielt angepasst und verändert werden können. Durch die geschickte Kombination bestimmter metallischer Werkstoffe bzw. Legierungen können Laminatstrukturen hergestellt werden, die beispielsweise hochleitfähig und thermisch belastbar sind oder neben herausragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzen.

In dieses Projekt werden hochleitfähigen Laminaten auf Kupferbasis mittels des ARB Prozesses hergestellt und deren Mikrostruktur und Laminataufbau, sowie elektrische Leitfähigkeit, mechanische und thermische Eigenschaften erforscht. Zu einem späteren Zeitpunkt soll auch die Übertragung des bereits optimierten und angepassten ARB Prozesses auf industrielle Maßstäbe realisiert werden.