AiF-Vorhaben des Arbeitskreises

-  Aufklärung von Alterungs- und Korrosionsmechanismen geklebter Fügeverbindungenin hybriden Mikrosystemen (IGF-Nr. 19715 BR)

Industrieseitig besteht die Forderung der nachhaltigen Effizienzsteigerung beim Einsatz von geklebten Fügeverbindungen in der Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (AVT). Entscheidend für die weitere industrielle Verbreitung des Klebens in der AVT ist die Qualitätssicherung, verbunden mit belastbaren Lebensdauervorhersagen geklebter Fügeverbindungen. Das angestrebte Ziel dieses Projektes ist es, die spezifischen Alterungs- und Korrosionsmechanismen geklebter Fügungen in hybriden Mikrosystemen für den besonderen Fall von elektrisch leitfähigen Klebstoffen auf edelmetallfreien Fügeflächen in der AVT zu charakterisieren und dabei den Einsatz von bisher nicht genutzten Untersuchungsverfahren zur Degradationsanalyse von Klebeverbindungen zur Verbesserung des Gesamtverständnisses Klebestelle-Lebensdauerprognose zu ermöglichen. Der Lösungsweg des Vorhabens besteht in einem innovativen, komplementären Ansatz in der Methodenkombination klassischer mechanischer Bauteilprüfung und elektrochemischer und spektroskopischer, zerstörungsfreier Methoden.

 
Untersuchung der Auswirkung ionischer Verunreinigungen in dünnen Spalten an realitätsnahen Aufbauten mit neuen miniaturisierten Bauelementen (IGF-Nr. 20115 N)

Ziel des Projektes ist es, ein vertieftes Verständnis der Vorgänge zur elektrochemischen Migration auf elektronischen Baugruppen bedingt durch die Auswirkungen verbleibender Rückstände bei sich einstellender Spaltsituation zu erhalten.

An ausgewählten, realitätsnahen Testleiterplatten und Baugruppen werden die Alterungseigenschaften mittels elektrischer Tests bewertet. Untersucht werden sollen Komponenten aus dem Signal- und Versorgungsspannungsbereich sowie Anwendungen aus dem Hochvoltbereich (bis ca. 1000V).

Parallel dazu werden mit analytischen Methoden die chemischen Zusammensetzungen im Umfeld der jeweiligen Bauelemente untersucht. Aus der Korrelation dieser elektrischen Tests und analytischen Betrachtungen wird ein Modell erarbeitet, welches die beobachteten Alterungsphänomene systematisch beschreiben kann. Damit sollen die Wechselwirkungen zwischen ionischen Kontaminationen, Flussmittelrückständen und Restfeuchtigkeit und deren Auswirkungen auf die Bauelemente insbesondere in Spaltsituationen und unter elektrischer Spannung bewertet werden. Auf Basis dieser Erkenntnisse sollen dann im weiteren Projektverlauf Testmethoden optimiert werden, um ein möglichst frühzeitiges Erkennen von elektrochemischer Migration zu ermöglichen.

Das angestrebte Ergebnis dient der Erhöhung der Produktsicherheit für den Einsatz miniaturisierter Bauelemente durch die Entwicklung und Optimierung einer Testmethode für frühzeitige Detektion von Migrationsvorgängen. Ebenso sollen die Ergebnisse durch die Ausarbeitung von Anwendungsempfehlungen und Designhinweisen als Grundlage für eine erhöhte Prozesssicherheit und geringere Ausfallquoten dienen. Durch die Erweiterung von Prüfstandards und Leitfäden soll die voranschreitende Miniaturisierung in der Qualitätssicherung Berücksichtigung finden. 

Der Nutzen für KMU ergibt sich durch die erhöhte Verfahrens- und Prozesssicherheit, geringere Ausfallquoten, einer höherwertigen Produktqualität und -zuverlässigkeit. Das damit verbundene erhöhte Vertrauen in das Fertigungsergebnis festigt die Marktposition, eröffnet neue Märkte, verstärkt die Kundenbindung und damit die Wettbewerbsfähigkeit der KMU.