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Partnerpräsentation

TUD | TU Dresden – Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik, IAVT

Das Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT) bildet gemeinsam mit dem Zentrum für mikrotechnische Produktion (ZmP) eine der größten universitären Forschungseinrichtungen zur Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik in Deutschland, deren Kompetenz in den vergangenen 20 Jahren kontinuierlich ausgebaut wurde. Das IAVT/ZmP verfügt als Forschungseinrichtung über hochqualifiziertes und spezialisiertes Personal. Als Alleinstellungsmerkmal kann das IAVT/ZmP eine ganzheitliche Betrachtung der Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik als Einheit verfahrens- und prozesstechnologischer Aufgabenstellungen und die zusätzliche Berücksichtigung produktionstechnischer Fragen für sich in Anspruch nehmen.

Die Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik beeinflusst entscheidend die funktionellen Eigenschaften, die Zuverlässigkeit und die Kosten eines Gesamtsystems. Getrieben wird diese Entwicklung von den Trends in der Systemintegration, welche sind:

• Verringerung der Abmessungen und Volumina
• Erhöhung der Funktionalität und Schaltfrequenzen
• Verringerung der Kosten

Besondere Kompetenzen und Ressourcen für das Vorhaben AllMeSa

Hochpräzise Charakterisierung von Funktionsschichten
Eigenschaftsuntersuchung von Leitschichten)

  • Vermessen von Stromflüssen im nano-Ampere-Bereich
  • Bestimmung von Temperaturabhängigen elektrischen Eigenschaften (typisch -55 bis 150°C)

(Charakterisierung von Isolationsgräben)

  • Vermessen von Stromflüssen im nano-Ampere-Bereich
  • Erstellung von Hochauflösenden REM-Aufnahmen
  • Durchführung von EDX-Messungen für Strukturuntersuchungen

Geometrische Messungen

  • Auflösung im sub-Mikrometer-Bereich
  • Bestimmung der Rauheit

Zuverlässigkeitsprüfung
(Temperaturwechseltest, Temperaturschocktests)

  • Temperaturbereich Typisch von -55°C bis 150°C

Spezifische FEM-Kompetenzen

Plasmabehandlung der Oberfläche von Gläsern
für die Anpassung spezieller Eigenschaften
Argon, Sauerstoff, Wasserstoff, CF4, Stickstoff

Galvanisches verdicken von dünnen Kupferschichten auf UTG

Durchführung der Kontaktwinkelmessung
zur Bestimmung der hydrophobischen Oberflächeneigenschaften

  • Beschichtung auf UTG-Material
  • PVD
  • Inkjet
  • Siebdruck
  • Material
  • WTi, NiCr, Cu
  • Ag
  • Ag, glass
  • min. Line/Space [µm]
  • 30
  • 60
  • 75

Die Arbeitsgebiete, denen sich das IAVT/ZmP widmet, reichen von der biokompatiblen AVT über die verschiedenen Substrat- und Montagetechnologien (organische Verdrahtungsträger, keramische Verdrahtungsträger in Dickschicht und LTCC, Mikrokontaktierverfahren, Oberflächenmontage, Leit- und Montagekleben, optische Verbindungstechnik, etc.) über Prozessentwicklung und Zuverlässigkeitsuntersuchungen bis hin zu den zerstörungsfreien und zerstörenden Prüfverfahren.

Die Themen Qualitätsmanagement sowie Prozesssimulation und -optimierung runden das Spektrum ab. Insbesondere zur Begleitung von Aufgaben der AVT-Technologieentwicklung, Zuverlässigkeitsprüfung und Werkstoffcharakterisierung werden am IAVT numerische Methoden angewandt. Im Vordergrund steht dabei die Methode der Finiten Elemente zur Abbildung strukturmechanischer Problemstellungen. In u. a. Folgenden Projekte wurden zuletzt erfolgreich am IAVT und ZmP bearbeitet:

  • Hochzuverlässige 3D-Mikrosysteme – Entwicklung Sensorik für induktiv angeregte lock-in Thermografie und Materialcharakterisierung (ESF-Nachwuchsforschergruppe)
    In einem Teilprojekt der Nachwuchsforschergruppe wurden miniaturisierte, auf Basis keramischer und organischer Substrate aufgebauter, lock-in Module für die Thermografie entwickelt und erprobt. Weiterhin wurden Materialien der AVT wie Lote und Polymere hinsichtlich ihrer thermo-mechanisch signifikanten Kenngrößen (Elastizitätsmodul, Fließgrenze, Glasübergangstemperatur, Ausdehnungskoeffizient inkl. Temperatur- und Dehnratenabhängigkeit) charakterisiert und diese Daten für numerische Modellierungen genutzt.
  • PowerBoard – Technologieentwicklung für und Zuverlässigkeit von Leiterplatten für die Leistungselektronik (ZIM)
    Im Projekt wurden Herstelltechnologien für Leiterplatten mit integrierten leistungselektronischen und Logikstrukturen entwickelt, d.h. es wurden parallel sowohl bis zu 1 mm dicke, großflächige Kupferelemente als auch kleine Multilayereinsätze (mit Leiterzugquerschnitten <150x35 µm²) in eine Leiterplatte integriert um kompakte und smarte Leistungselektronikbaugruppen zu ermöglichen. Zuverlässigkeitsuntersuchungen mittels Temperaturschocktest konnten die Beständigkeit der technologischen Lösungen bis zu 1000 Zyklen nachweisen.
  • Warpage – Experimentelle und numerische Bewertung der Zuverlässigkeit von elektronischen Baugruppen unter Verbiegungsbedingungen (AiF)
    Im Projekt werden die Zusammenhänge zwischen Package-AVT und Warpage-Verhalten sowie die Zuverlässigkeit von Baugruppen mit definiert eingestelltem Warpage experimentell untersucht. Parallel erfolgt die numerische Bestimmung der in den board level-Kontakten auftretenden Beanspruchungen um detaillierte Aussagen zum Einfluss des Warpages auf die Strukturbeanspruchung und Zuverlässigkeitsprognosen zu ermöglichen.
  • CeraHot – Entwicklung von Verbindungstechniken für Hochtemperatur-Drucksensoren für die Luftfahrt (SAB)
    Für die Entwicklung von Platin-Drahtbondverbindungen in Drucksensoren wurden am IAVT numerische Simulationen durchgeführt um die thermo-mechanische Belastbarkeit der Aufbau-ten zu überprüfen.
  • Life Time Prediction I-III (Continental Forschungsaufträge) – Zuverlässigkeitsuntersuchungen an elektronischen Baugruppen im Automobil
    In Zusammenarbeit mit dem Automobilzulieferer Continental wurden Zuverlässigkeitsexperimente unter einzelnen Temperaturwechsel- bzw. Vibrationsbelastungen durchgeführt. Parallel wurden passende dreidimensionale numerische Modelle (FEM) aufgebaut und zur Berechnung von Beanspruchungen und charakteristischen Schädigungskennwerten (z. akkumulierte Kriechdehnung) genutzt. Die Ergebnisse zusammenführend konnten Lebensdauermodelle abgeleitet werden. Darauf aufbauend wurden erste Schritte zur Überlagerung der Belastungsgrößen und Effekte auf die Lebensdauer bearbeitet werden. Weiterhin wurden, numerisch unterstützt, Technologien für die Integration von aktiven Bauelementen in Verdrahtungsträger entwickelt.
  • SteifMag – Entwicklung von dünnen Sensoren für die Anwendung in Magnetlagern (DFG)
    Im Projekt wurden dünne Hall-Sensoren auf Basis neuer Materialkombinationen und Montage auf flexiblen Substraten entwickelt. Zielstellung war die Integration solcher Sensoren in elektrische Antriebe für z. B. Industrieanwendungen mit harschen Umgebungsbedingungen (Vibration und hohe Temperaturen). Sensorbaugruppen mit Höhen kleiner 0,5 mm wurden dabei auf rotierende Achsen montiert.
  • Arbeiten zur Charakterisierung verschiedener AVT-Materialien mittels Experiment und Simulation (diverse industrielle Forschungsaufträge)
  • Numerische Bewertung der Zuverlässigkeit von elektronischen Baugruppen (diverse industrielle Forschungsaufträge)

AllMeSa | Kontakt

Dr.-Ing. Robin Schulze
SITEC Industrietechnologie GmbH
Bornaer Str. 192
09114 Chemnitz
Tel.: +49 371 4708-359
Fax: +49 371 4708-240
E-Mail: robin.schulze[at]sitec-technology.de

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Das zugrunde liegende Vorhaben wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03WKDF4A gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.