Prozessbegleitende Prüfung beim Sintern keramischer Schichtverbunde

Die zuverlassige Herstellung von Bauteilen aus Hochleistungskeramik erfordert den Einsatz von prozessbegleitenden Prufverfahren in allen Fertigungsstufen. Prozessbegleitende Prufung umfasst sowohl die Bewertung von Ausgangs- und Zwischenprodukten (Pulver, Suspensionen, Grunkorper) als auch die in-situ Uberwachung kritischer Fertigungsstufen (Aufbereitung, Formgebung, Entbinderung, Sinterung). Der Arbeitskreis „Prozessbegleitende Prufverfahren“ im DKG/DGM-Gemeinschaftsausschuss „Hochleistungskeramik“ bietet eine Plattform zum Informationsaustausch uber neue Messverfahren und zur Initiierung von Ringversuchen und Referenzmaterialentwicklung. Als aktuelle Beispiele werden zwei applikationsnahe Verfahren zur in-situ Charakterisierung von Geometrieveranderungen (Schwindung, Verformung) an grosformatigen keramischen Schichtverbunden vorgestellt. Die Hochtemperatur-3D-Laserprofilometrie ermoglicht die Visualisierung und Quantifizierung der lokalen Verformung keramischer Multilayer wahrend der drucklosen Sinterung. Beobachtet wurden an LTCC-Multilayern starke Verformungen bereits wahrend der Entbinderung und in der Abkuhlphase. Das Wissen um zwischenzeitliche Verformungen erweitert das Verstandnis uber die Ursachen von Defekten in Multilayer-Bauteilen. Die in-situ Messung der Dickenschwindung an realen, grosformatigen LTCC-Bauteilen wahrend der druckunterstutzten Sinterung wurde erstmals durch die Entwicklung eines LTCC-kompatiblen Drucksinteraggregat mit integriertem Dilatometer ermoglicht. Zusatzlich wurde das Drucksinteraggregat mit einer prozessbegleitende Mess- und Regelungseinrichtung fur den Sauerstoffpartialdruck ausgestattet. Durch ein optimiertes Sauerstoffpartialdruckregime konnte an LTCC-Modulen eine qualitatsgefahrdende Silberdiffusion aus den Leiterbahnen in das umgebende keramische Dielektrikum drastisch reduziert werden. Das mit einem industriellen Partner entwickelte Drucksinteraggregat eroffnet unikale Moglichkeiten zur Optimierung von Aufheizgeschwindigkeit, Druck und Sinteratmosphare in allen Phasen des Sinterprozesses.