Die Bildung von Defekten im Bondmaterial war schon immer ein Anliegen für die Zuverl?ssigkeit der elektronischen Verbindungen. Defekte in den Bondmaterialien, wie Hohlr?ume und Risse, k?nnen sich entweder w?hrend der Verarbeitung oder w?hrend der Lebensdauer des elektronischen Ger?ts bilden. Diese Defekte verschlechtern nicht nur die mechanische Festigkeit der Verbindung, sondern schw?chen auch das elektrische und thermische Verhalten des elektronischen Ger?ts. Daher ist die Erkennung dieser Defekte ein wichtiger Schritt der mikrostrukturellen Analyse zur Bewertung der Zuverl?ssigkeit der elektronischen Verbindungen. Der Schwerpunkt auf den zerst?rungsfreien Ans?tzen, zur Erkennung der Defekte im Verbindungsmaterial. Hiebei kommen die transiente thermische Analyse und die akustische Rastermikroskopie zum Einsatz.

1. Transiente thermische Analyse (TTA)

Abb.: (a) Ergebnisse der TTA, die Fehler in der L?tstelle aufweisen und (b) ein Bild, das ein Beispiel des gebildeten Risses an der L?tstelle im LED-Geh?use zeigt
Abb.: (a) Ergebnisse der TTA, die Fehler in der L?tstelle aufweisen und (b) ein Bild, das ein Beispiel des gebildeten Risses an der L?tstelle im LED-Geh?use zeigt

In unserer Forschungsgruppe wurde ein automatischer TTA-Tester auf Panelebene entwickelt. Der Tester zielt darauf ab, die TTA w?hrend der Zuverl?ssigkeitsbewertung und für die Produktionsinspektion zu erleichtern. Das LED-Panel wird auf dem temperaturstabilisierten Tisch eines xyz-Systems platziert.

Die Position der elektrischen Testpads der LEDs werden aus Gerberdaten in die Maschine eingelesen. Die Messelektronik ist auf dem xyz-System montiert, um die Verwendung von kurzen Kabeln mit geringer parasit?rer Induktivit?t zu erm?glichen. Die LEDs werden mit 4-Punkt-Sonden kontaktiert. Um den thermischen Widerstand zwischen dem LED-Die (First-Level-Interconnect) und dem Substrat aufzul?sen, muss die Vorw?rtsspannung der LEDs nach der Stromschaltung so früh wie m?glich gemessen werden, d.h. weit unter 10μs. Die entwickelte Stromquelle erm?glicht ein sehr schnelles Schalten innerhalb von 100ns und stabilisiert den Detektionsstrom innerhalb von weniger als 5μs. Zur Beurteilung des thermischen Pfades und des thermischen Widerstandes wird die Methode der relativen thermischen Widerstandsmessung angewendet.

2. Akustische Mikroskopie (SAM)

Abb.: Das akustische Rastermikroskop
Abb.: Das akustische Rastermikroskop

Akustische Mikroskopie (SAM) ist eine schnelle, nicht-invasive und zerst?rungsfreie Untersuchungstechnik, die h?ufig in der elektronischen Fehleranalyse eingesetzt wird. SAM verwendet Ultraschallwellen, um Grenzfl?chen abzubilden und m?gliche Defekte wie Hohlr?ume, Delaminationen und Risse in optisch undurchsichtigen Strukturen und Komponenten wie Chipkondensatoren, Chipwiderst?nden, Leiterplattenspuren, diskreten Halbleiterbauelementen, integrierten Schaltungen (ICs) und anderen elektronischen Komponenten zu erkennen.

In unserem Labor verwenden wir die SAM-Ausrüstung haupts?chlich zur Erkennung von Delaminationen, die mit herk?mmlichen Prüfmethoden wie R?ntgen- oder Computertomographie (CT)-Scans nicht aufl?sbar sind. Diese Ger?te verwenden Ultraschallenergie (typischerweise 15-100 MHz), um die Objekte auf Fehler abzutasten.

Abb.: Die von SAM aufgenommenen Bilder zeigen die Defekte innerhalb der L?tstellen
Abb.: Die von SAM aufgenommenen Bilder zeigen die Defekte innerhalb der L?tstellen

Offene Stellen

Bei Interesse an offenen Stellen für Studentische Arbeiten innerhalb der Forschungsgruppe, senden Sie bitte eine Mail mit Lebenslauf an assistenz-iimo-elger@thi.de.