Chemiereport_2016-4

F unktionalität und Packungsdichte mikroelektronischer Baugruppen steigen kontinuierlich an. Das hat zur Folge, dass man darin eine Vielfalt an Materialkombinationen auf engstem Raum und folglich Grenzflächen zwischen verschie- densten Materialtypen findet: Kunststoff/Metall, Metall/Metall, Metall/Keramik usw. Um die Zuverlässigkeit der Bauteile auch über lange Verwendungszeiten hinweg zu gewährleisten, müs- sen die Eigenschaften dieser Grenzflächen und ihre Veränderun- gen durch diverse Belastungen, wie sie beim Einsatz vorkom- men, bekannt sein. Dieser Thematik widmet sich das „CD-Labor für Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Grenzflächen in komplexen Mehrlagen- strukturen der Elektronik“, das von Golta Khatibi von der Tech- nischen Universität Wien geleitet wird. „Die technische Entwick- lung schreitet so rasch voran, dass wir es heute mit vielen neuen Materialkombinationen zu tun haben. Diese sollen über die gesamte Nutzungsdauer zuverlässig sein, aber die Zeit, die zur Verfügung steht, um das auszutesten, ist im Entwicklungspro- zess sehr gering“, erklärt Khatibi die Herausforderung, vor der man in der Elektronikindustrie steht. Denn vielfach sind Grenz- flächen einer zyklischen thermischen Belastung ausgesetzt, wer- den also im Zuge ihrer Nutzung immer wieder erwärmt und abgekühlt. Dies im Labor nachzuvollziehen, braucht aber eine bestimmte Zeit. Am Institut für Chemische Technologien und Analytik der TU Wien wurden daher Methoden entwickelt, mit denen man das Langzeitverhalten und die dabei auftretenden Alterungsprozesse in wesentlich kürzerer Zeit überprüfen kann. „Wir können zyklisch mechanische Spannungen an den Grenz- flächen der Mehrlagen-Materialien erzeugen und deren Ermü- dungsverhalten untersuchen. Durch die Erhöhung der angeleg- ten Testfrequenz kann die Testzeit deutlich verkürzt werden“, erklärt Khatibi. Dabei müsse aber darauf geachtet werden, dass die Fehlerbilder, die auf diese Weise entstehen, physikalisch mit jenen korrelieren, die auch bei tatsächlichem Gebrauch der Bau- teile auftreten. Wo liegt der Fehler? Untersucht werden dabei die chemischen, mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe. Es kann durch die Beanspruchung während des Einsatzes zu Brü- chen kommen oder die Haftung verschiedener Materialien anei- nander verloren gehen. Wenn sich z.B. zwei aneinandergefügte Schichten bei Temperaturwechseln in unterschiedlichem Maß ausdehnen und zusammenziehen, können sich die einzelnen Schichten voneinander lösen – man spricht von Delamination. Für derartige Untersuchungen steht im CD-Labor ein ganzes Arsenal an instrumentellen Methoden zur Verfügung: von mi- kroskopischen Verfahren über Methoden der Oberflächenana- lyse bis hin zur Analyse der chemischen Zusammensetzung. „Wenn ein Fehler aufgetreten ist, ist es wichtig zu erkennen, was die Schwachstelle war. Ebenso betrachten wir, ob sich die che- mische Zusammensetzung oder das Strukturgefüge der Proben nach dem Test von derjenigen vor dem Test unterscheiden“, so Khatibi. Einer der Industriepartner des CD-Labors ist Infineon. „Wir haben schon seit langem Forschungskooperationen mit der Infi- neon AG in Warstein, Deutschland, und mit Infineon Techno- logies Austria in Villach“, erläutert Khatibi. Ein weiterer Part- ner ist das oberösterreichische Unternehmen F&S Bondtec, das Maschinen für Bonding-Prozesse und Tester für die Halbleiter Indusrie herstellt. Golta Khatibi und ihr Team entwickeln beschleunigte Zuverlässig- keitstest-Methoden für eine breite Palette von Materialkombinatio- nen in elektronischen Bauteilen. CD-Labor untersucht Haltbarkeit von Elektronik-Bauteilen Schicht auf Schicht In Bauteilen der Elektronikindustrie kommen heute auf engstem Raum viele verschiedene Materialien vor. Welche Prozesse sich an deren Grenzfläche abspielen, untersucht ein CD-Labor an der TU Wien. Entgeltliche Einschaltung, Bild: TU Wien BMWFW - Abteilung C1/19 - AL Dr. Ulrike Unterer DDr. Mag. Martin Pilch T: (0)1 711 00 - 8257 www.bmwfw.gv.at/Innovation/Foerderungen CDG Dr. Judith Brunner T: (0)1 504 22 05 - 11 www.cdg.ac.at Kontakte T: (0)171100 - 8257 T: (0)15042205 - 11

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