Das dreidimensionale Stoffverhalten im großen Temperatur- und Zeitbereich am Beispiel eines in der automobilen Aufbau- und Verbindungstechnik verwendeten Epoxidharzklebstoffs

In der Aufbau und Verbindungstechnik von mikroelektronischen Komponenten finden vermehrt polymere Werkstoffe Einzug. Zum Beispiel wird klassisches Metalllot durch elektrisch leitfähige Klebstoffe ersetzt, beziehungsweise werden zur Fixierung von oberflächenkontaktierten elektronischen Bauelementen schnell härtende Epoxidharzklebstoffe eingesetzt. Insbesondere im automobilen Einsatzbereich werden hohe Anforderungen an die Funktionszuverlässigkeit an die elektronischen Komponenten gesetzt. Große Temperaturschwankungen sowie unterschiedlichste mechanische Lastfälle wirken auf die Elektronik ein. Die vortiegende Arbeit behandelt die Beschreibung des viskoelastischen Materialverhaltens am Beispiel eines Epoxidharzklebstoffs zur Fixierung mikroelektronischer Bauelemente in einem ausgedehnten Temperatur- und Zeitbereich. Es werden unterschiedliche experimentelle Vorgehensweisen zur Ermittlung des Relaxationsverhaltens diskutiert und eine für den großen Temperaturbereich optimierte Zeit-Temperaturverschiebung präsentiert. Die experimentellen Ergebnisse des Relaxationsverhaltens werden mittels einer Vielparameteranpassung unter Zuhilfenahme genetischer Algorithmen in ein Materialmodell übertragen.

Zur Beschreibung des dreidimensionalen viskoelastischen Stoffverhaltens wird neben dem E-Modul auch die Poissonzahl mit unterschiedlichen Messmethoden in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit untersucht. Insbesondere die berührungslose Messung von Längs- und Querdehnung im Zugrelaxationsversuch und anschließender Auswertung mittels Grauwertkorrelation wird als zielführend bewertet.

Es wird ein Funktionsansatz vorgestellt, mit dem sich die Poissonzahl in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit beschreiben lässt. Damit lässt sich das Relaxationsverhalten für sowohl den Schub- als auch dem Kompressionsmodul darstellen. Dies erhöht die Aussagegenauigkeit von numerischen Beanspruchungsanalysen und verbessert somit auch die Präzision der darauf basierenden von Lebensdauerprognosen.