Success Story

Mikroelekronik – damit kleinste Bauelemente sicher sind

Technische Geräte werden immer kleiner, die Anforderungen an Zuverlässigkeit und Funktion immer größer. Für Entwickler ergeben sich damit neue Herausforderungen. Mikroelektronik ist heute in nahezu alle Lebensbereiche vorgedrungen

Weiterer Vormarsch der Mikroelektronik

Technische Geräte werden immer kleiner, die Anforderungen an Zuverlässigkeit und Funktion immer größer. Für Entwickler ergeben sich damit neue Herausforderungen. Mikroelektronik ist heute in nahezu alle Lebensbereiche vorgedrungen. Sie erleichtert das tägliche Leben im Haushalt und ermöglicht Kommunikation und Vernetzung an fast jedem Punkt der Welt. Mikroelektronikprodukte steuern Anlagen und ganze Versorgungssysteme fu?r Strom, Öl, Gas, Wasser und unterstützen bei der Fortbewegung im Auto, in der Eisenbahn und im Flugzeug oder ermöglichen komplexeste Berechnungen.

Verstecktes Innenleben

Mikroelektronikbauelemente bestehen immer aus einem Mix unterschiedlicher Materialien. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit werden diese jedoch immer kleiner. Eine besondere Herausforderung für die Forscher stellt die Charakterisierung der zahlreichen Materialien dar, die in Mikroelektronikbauteilen in sehr kleinen Dimensionen vorkommen.

Hier setzt das MCL an und entwickelt mit seinen Forschungspartnern effiziente Methoden zur Charakterisierung von Werkstoffen in sehr kleinen Dimensionen hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Eigenschaften. Im Fokus stehen dabei Aufbau, mechanische und elektrische Eigenschaften oder Eigenspannungen. So werden beispielsweise geometrische, mechanische und elektrische Eigenschaften an Materialien und Proben mit Nanometer- oder Mikrometerabmessungen ermittelt. Oft beträgt die Probendicke weniger als ein Zehntel der Dicke eines menschlichen Haares.

Grenzen der Miniaturisierung

Aus der zunehmenden Miniaturisierung ergeben sich natürlich auch fu?r die Entwickler neue Fragen. Ein Beispiel: Zahlreiche Elektronikkomponenten verändern sich im Einsatz durch die Strom- und Temperaturbelastung. Neben der Veränderung der eingesetzten Materialien stellen vor allem Risse ein Problem dar, die sich durch die Temperaturwechsel bilden und wachsen. Mechanisches Versagen durch Risse ist dabei eine zentrale Ausfallursache technischer Geräte. Das MCL verfügt über umfangreiche Expertise, um das Verhalten von Rissen in inhomogenen Materialien zu untersuchen.

Dreidimensional

Im letzten Jahr konnte das MCL in neue und extrem leistungsfähige Geräte zur Charakterisierung des dreidimensionalen Aufbaus und des Schädigungsverhaltens von Mikroelektronikbauteilen investieren. Ein Akustikmikroskop, mit dem Delaminationen in Elektronikkomponenten sichtbar gemacht werden können, ist eines dieser technischen Errungenschaften. Mit Hilfe eines Computertomographen wiederum können dreidimensionale Strukturen mit Auflösungen von bis zu 0,3 Mikrometer untersucht werden. Die gewonnenen Ergebnisse dienen nicht nur zum Aufspüren von Fehlern, sondern auch zur Ermittlung von dreidimensionalen Modellen für die Finite Elemente Berechnung.

Bedeutung

An den neu angeschafften Anlagen wurde mit der Entwicklung neuer Untersuchungsmethoden begonnen. Erste Methoden werden bereits erfolgreich in F&E Projekten eingesetzt und helfen dem MCL und seinen Partnern, ein detailliertes Verständnis von Schädigungsvorgängen in Mikroelektronikkomponenten zu gewinnen. Der Kompetenzaufbau in diesem Bereich hat auch bereits zur erfolgreichen Beantragung von EU Projekten beigetragen.