Fine solid particles, especially nano-particles, are of great interest for the synthesis of new materials. There is also a strong demand for newer and more precise contact technologies of electronic components due to the higher getting integration of electronic devices. These new technologies may be based on submicron conducting particles, e.g. for producing solder pastes. In the present thesis a process was developed for the production of micron and submicron conducting particles by the use of electrostatic atomisation of liquid metals. The atomization process is based on the instability of conducting liquids in a strong inhomogenous electric field. The free liquid surface is transformed into a cone shape, from where a thin liquid jet is emitted. This jet breaks up into a spray of fine unipolary charged droplets immediately after the emission. Under defined circumstances the droplets have a narrow size distribution and can be extracted for other applications without additional classification methods. The rapid solidification leads to defined spherical particles, depending on the used metal, and the unipolar charge to a low agglomeration. The high electrical field, which is necessary for the atomization, causes electrical discharges of the ambient gas and disturbes the atomization process. To reduce these discharges a special pressure chamber was constructed, which is filled with quenching gas as SF6 with over-pressures of up to 12 bar. The electrostatic atomisation was applicated for liquid metals only in an ultra high vacuum up to now. The production of aerosol particles may have advantages not only due to available cheaper online measurement techniques. By the use of aerosol measurement techniques a direct statement about the particle size, the particle number concentration and the mean charge on the particles is possible. The atomization was investigated for metals as well as for eutectic alloys with a low melting point and a low surface tension. The results show, that spherical particles with a diameter down to a few hundred nanometer could be produced. In addition the production of thin and homogenous granular films was possible. To compare and verify the experimental results a simplified numerical model of the spraying process with respect to the space charge was developed. By calculating the particle trajectories from the emission source to the collector plate an estimation of the spray cloud geometry and the emitted electrical current was possible. An interesting observation was the self induced size segregation of the particles, which occurred in the experiments and in the numerical simulations. This effect can be used for a defined expansion or focussing of the deposition area on the target. Here there may be found some interesting applications for the point spraying. 

Feste Partikel, insbesondere Nano-Partikel, sind für die Synthese neuer Werkstoffe von großer Bedeutung. Aber auch die immer größere Integrationsdichte und die kleiner werdenden Kontaktflächen elektronischer Bauteile verlangen nach neuen, präziseren elektrischen Verbindungstechniken, die mit Hilfe submikroner Lotpartikel realisierbar sind. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Prozess entwickelt, mit dem die Herstellung von mikronen und submikronen Partikeln durch elektrostatische Zerstäubung von Metallschmelzen möglich ist. Der Zerstäubungsprozess beruht auf der Instabilität von elektrisch leitenden Flüssigkeiten in einem starken inhomogenen elektrischen Feld. Die Flüssigkeit verformt sich zu einem Kegel, von dessen Spitze aus ein dünner Jet emittiert wird, der unmittelbar danach in ein Spray aus fein dispergierten Tropfen zerfällt. Unter bestimmten Bedingungen, im Taylor-Kegel Modus, besitzen die Tropfen eine schmale Größenverteilung und können ohne zusätzliche Klassierungsverfahren dem Trägergas für weitere Verwendungszwecke entnommen werden. Die sehr hohe Abkühlrate bewirkt eine rasche Erstarrung der Tropfen zu festen Metallpartikeln und die hohe unipolare elektrische Aufladung der Partikel verhindert eine Agglomeration der Partikel im Gas. Weil sehr hohe elektrische Feldstärken für die Zerstäubung erforderlich sind, wurde eine Druckkammer konstruiert, die mit Schutzgasen hoher Durchbruchfeldstärke (wie SF6) gefüllt wird. Hierdurch werden unerwünschte Gasentladungen unterdrückt und Oxidationen auf der Flüssigmetalloberfläche verhindert. Dieses Verfahren wurde mit Flüssigmetallen bisher nur im Vakuum durchgeführt. Der gasgetragene Zustand bringt Vorteile in der Online-Analyse der gasgetragenen Partikel mit sich. Durch Anwendung aerosolmesstechnischer Verfahren konnten direkte Aussagen über die Partikelgröße und die –anzahlkonzentration sowie den mittleren Ladungszustand getroffen werden. Für die Herstellung metallischer Partikel wurden in erster Linie leichtschmelzende Metalle und eutektische Legierungen mit geringer Oberflächenspannung verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass sphärische Partikel bis hinunter zu wenigen hundert Nanometern im Durchmesser produziert werden konnten. Zudem war die Erzeugung dünner granularer Filme, wie sie für die Versiegelung von Oberflächen verwendet werden können, möglich. Aufbauend auf den experimentellen Ergebnissen wurde ein vereinfachtes numerisches Modell entwickelt, mit dem die Geometrie der Sprühwolke unter Berücksichtigung der Raumladung von der Partikelquelle bis zur Deposition simuliert werden konnte. Es konnte gezeigt werden, dass in der Sprühwolke durch den Raumladungseffekt und die Partikelträgheit eine selbstinduzierte Größentrennung auftrat. Dieser Effekt ist zudem über ein weiteres externes elektrisches Feld steuerbar, bei dem auch der Fokus des Depositionsbereiches aufgeweitet oder fokussiert werden kann. Interessante Ausblicke ergeben sich hier für eine gezielte und punktgenaue Beschichtungstechnik. 

Betreuer	Schmidt-Ott, Andreas; Prof. Dr. sci. tech.
Gutachter	Schmidt-Ott, Andreas; Prof. Dr. sci. tech.
Gutachter	Weichert, Reiner; Prof. Dr.-Ing.