Forschungsschwerpunkte

Zuverlässigkeit von Grenzflächen

Delamination zweier Materialien, z. B. des Epoxy-Moulding-Compounds vom Kupfer-Leadframe, oder ein Kohäsivbruch ausgehend von einem Interfacedefekt ist eine häufige Fehlerursache in mikroelektronischen Bauteilen. Grenzflächen sind anfällig für Feuchtediffusion, hier werden Spannungen aus dem thermischen Mismatch oder aus feuchte­induzierter Quellung eingetragen. Soll die Zuverlässigkeit eines Materials mit Hilfe von Simulationen, z. B. finiter Elemente-Simulation (FEM) bewertet werden, müssen neben den Eigenschaften der einzelnen Materialien auch die kritischen Parameter an der Grenzfläche ermittelt werden. In der Abteilung Environmental & Reliability Engineering steht für die Charakterisierung von Grenzflächen ein umfangreicher Park an experimentellen Methoden zur Verfügung, der unter anderem folgende Methoden umfasst:

  • 3-Punkt- und 4-Punkt-Biegung unter Feuchte und Temperatur:
    Klassische Methode zur Ermittlung der Energiefreisetzungsrate Gc in Bimaterialproben
  • Mixed-Mode-Bending unter Feuchte und Temperatur:
    Methode zu Bestimmung von Gc in Abhängigkeit vom Be­lastungs­winkel Y (Anteil von Zug- bzw. Scherbelastung)
  • Advanced Mixed-Mode-Bending:
    Einrichtung zur Bestimmung von Gc (Y) an Package-sized Proben und Realisierung der vollen Kurve in wenigen Messschritten

Komplementär zu den experimentellen Untersuchungen werden Simu­lationen ausgewertet und die Grenzflächen mit folgenden Methoden unters­ucht:

  • Virtual Crack-Closure Technique (VCCT ):
    Klassischer FEM Auswertealgorithmus zur Ermittelung von Gc(Y)
  • Cohesive Zone Modelling (CZM):
    Grenzflächenelemente für FEM mit Brucheigenschaften
  • Molekulardynamik Simulationen:
    Bewertung der thermodynamischen Wechselwirkung auf atomarer Skala.


Projekte im Bereich Zuverlässigkeit von Grenzflächen

NanoInterface

Entwicklung einer multiskalen, multiphysics Simulationsumgebung zur Bewertung der Zuverlässigkeit von Materialgrenzflächen mikroelektronischer Bauteile.

DianaSense

Untersuchung von Transporteigenschaften von Feuchte in Grenzflächen und deren Einfluss auf Haftfestigkeit.