Forschungsschwerpunkte

Zuverlässigkeitsbewertung, -test und -optimierung

© Fraunhofer IZM

Der Forschungsschwerpunkt „Zuverlässigkeitsbewertung: Simulation, Test und Optimierung“ umfasst die Entwicklung und Anwendung experimenteller und simulativer Methoden, die ein „Design for Reliability“ ermöglichen. Die Grundlage bilden Lebensdauermodelle, die in beschleunigten Lebensdauertests ermittelt werden.

Aus der Kombination von Simulation und Experiment können Designregeln abgeleitet werden, die es ermöglichen Zuverlässigkeit in neue Produkte hinein zu entwickeln, um so neue Anwendungsgebiete von Mikrosystemtechnik zu erschließen.

Die folgenden methodischen Ansätze werden dabei verfolgt und weiterentwickelt und zusammengeführt:

  • Multi-Physik-Simulation von Fehlermechanismen und Optimierung auf Komponenten- und Systemebene
  • Kombinierte und beschleunigte Belastungstests (Temperatur, Feuchte und Vibration)
  • Testbarkeit und Online-Überwachung bei beschleunigter Alterung.
  • Alterungs- und Ausfallanalysen, Probenpräparation und Analytik

Typische Mechanismen, die Gegenstand der Untersuchungen sind:

  • Thermomechanische Ermüdung (z. B. Lötstellen, Durchkontaktierungen)
  • Mechanische Überbeanspruchung
  • Bruchprozesse und Delaminationen
  • Elektromigration
  • Feuchtediffusion

Da die auf diese Weise erzielten Lösungen im Abgleich mit anderen Entwicklungszielen (z. B. technologische Umsetzbarkeit, Kosten, EMV, Thermik, Energieverbrauch, Umweltbelastung etc.) gefunden werden müssen, findet in der Regel eine enge Kooperation mit den anderen Arbeitsgebieten des IZM und der jeweiligen Projektpartner statt.

Projekte im Bereich Zuverlässigkeitsbewertung, -tests und -optimierung

Robustheit für Bonds in E-Fahrzeugen (RoBE)

Das Projekt Robustheit für Bonds in E-Fahrzeugen widmet sich dem ambitionierten Ziel, die sichere Vorhersage der Zuverlässigkeit von Bonddrahtverbindungen, insbesondere für leistungselektronische Komponenten und deren Aufbau- und Verbindungstechnik zu bestimmen und im Design- und Herstellprozess abzusichern. Durch Modellierung und Charakterisierung von Bondverbindungen und innovativen Fügeverfahren soll deren Lebensdauer signifikant verlängert werden.

Bewertungs- und Testsystem zur Sicherung der Zuverlässigkeit von Materialverbunden der Mikro- und Nanoelektronik (TeSiMat)

Wesentlicher Kernpunkt des Projektes ist der Aufbau und die Entwicklung einer Nachwuchsforschergruppe, deren Profil geprägt ist von der Bereitstellung von Methoden zur schnellen und effektiven Zuverlässigkeitsprognose von Materialverbunden im Mikro-Nano-Übergangsbereich.
 

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Robustheits- und Lebensdauerbewertung