Lágyforrasztott kötések javítása megelőző lézeres felületkezeléssel
Napjaink fejlődő iparában a lágyforrasztással létrehozott kötések optimalizálásának lehetősége meghatározó kutatási területté vált, hiszen mind a járműipar, mind az elektronikai ipar területén egy nagyon elterjedt és – pozitívumainak köszönhetően - egyre gyakoribb kötéstípusról van szó.
A forrasztott kötések minőségét a megfelelő alkalmazás-specifikus anyag megválasztásán (forraszanyagok, folyasztószerek) kívül nagymértékben befolyásolják a felület előkészítési műveletek is. A forrasztások minőségét egyik legjobban befolyásoló fizikai tulajdonság a forraszanyagok nedvesedése.
A nedvesedőképességet a folyadék szilárd felületen való szétterülésével tudjuk legjobban jellemezni, melynek mérőszáma a nedvesedési peremszög, azaz a szilárd fázison elterülő folyadék illeszkedési szöge. A szétterülés mértékét a folyadék molekuláinak határfelületi adhéziója szabja meg. A határfelületi viszonyok megváltozásának nagymértékű hatása van a forrasztott kötéseink minőségére. A szakirodalom megállapításai alapján kijelenthető, hogy a forrasztás minősége és a mérhető peremszög nagysága, vagyis a forraszanyag nedvesítő képessége között fontos kapcsolat van. Minél kisebb a peremszög értéke, annál jobb nedvesítő képességű kapcsolatról beszélhetünk, ez hozzájárul forrasztott kötéseink optimalizálásához.
A kutatómunkám során a forrasztott kötések javítását tűztem ki célul a forraszanyag nedvesítő képességének megváltoztatásával. A tudományos közösség ezzel kapcsolatban sok munkát publikált, melyekben főleg a paszták összetételét, a műveletek javasolt paramétereit kutatták. Ezzel szemben egy olyan kutatási irányzatot választottam, amelyben nem a pasztát helyeztem a kutatásom középpontjába, hanem magát a munkadarabot, és annak felületi rétegeit. Munkámat arra a feltevésre alapoztam, hogy a határfelületi rétegek energiáinak módosításával, - a szövetszerkezet felületkezeléssel történő átalakítása réven – kedvezően befolyásolhatom a kialakuló nedvesedési viszonyokat.
Az Nd: YAG lézerrel történő felületkezelés hatását vizsgáltam, mivel ez szoros kapcsolatban áll az iparral, illetve könnyen integrálható abba. A technológia előnyei közé tartozik az automatizálhatóság, és az, hogy könnyedén lehet nagy pontossággal akár csak lokális felületkezelést elvégezni vele. A kísérleteim során szubsztrátként rezet, mint egy szimulált forrasztott kötés egyik összekötendő alkotóját használtam fel. A réz gyakori előfordulása az iparban életszerűbbé teszi a kutatást, hiszen egy igencsak elterjedt anyag, a mindennapos gyártási gyakorlat része. A forrasztási vizsgálatokhoz SAC305 ólommentes forraszpasztát alkalmaztam, amely a legelterjedtebb forraszpaszta alapanyag.
Tudományos munkámban részletesen megvizsgáltam az Nd: YAG lézer különböző teljesítményszinteken – 100W-tól 2500W-ig - történő besugárzásának hatását a réz próbadarabokra és annak hatását a lágyforrasz nedvesítőképességére. Metallográfiai és a pásztázó elektron mikroszkópos vizsgálatok eredményeit felhasználva értékeltem az anyag és a lézer kölcsönhatását.
