Das Materials Center Leoben (MCL) und Metrologie-Experten der PVA TePla arbeiten gemeinsam daran, die Fehleranalyse in der Mikro- und Leistungselektronik zu optimieren und dadurch zu mehr Nachhaltigkeit beizutragen.
Wer träumt nicht vom ultimativen fehlerfreien Bauteil. Defekte und Fehler in Bauteilen können während der Produktion entstehen. Die Frage ist: Kann man diese rechtzeitig erkennen? Frühes Versagen des Bauteils im Einsatz bei einem Nichterkennen kann die Folge sein. Je nach Einsatz kann das kleine bis katastrophale Auswirkungen haben.
Für die moderne zerstörungsfreie Fehleranalyse, wie etwa in der Leistungselektronik oder Mikroelektronik, sind computergestützte bildgebende Verfahren von großer Bedeutung. Ultraschall, ähnlich wie in der Medizin in Verwendung, zeigt hier großes Potenzial, um zerstörungsfrei auch in das Innere von mikroelektronischen Bauteilen blicken zu können. Dies wird mit der Rasterultraschallmikroskopie (Scanning Acoustic Microscope, kurz SAM) ermöglicht, die von PVA TePla Analytical Systems GmbH hergestellt wird - ein Experte und Technologieführer in diesem Bereich. Seit 2012 arbeitet das deutsche Unternehmen mit dem österreichischen Forschungszentrum Materials Center Leoben (MCL) - das sich auf Werkstoffe, Herstell- und Verarbeitungsprozesse sowie innovative Werkstoffanwendung spezialisiert hat – an gemeinsamen wissenschaftlichen Projekten. Daraus hat sich eine enge Kooperation entwickelt, die von Dr. Roland Brunner (MCL) und Dr. Peter Czurratis (Geschäftsführer, PVA TePla Analytical Systems GmbH) gestartet wurde.
Nun hat man sich entschlossen, die Zusammenarbeit noch weiter zu vertiefen und ein Referenzlabor mit dem Rasterultraschallmikroskop SAM 302 HD2 am MCL einzurichten, das von der Grazerin Dr. Tatjana Djuric-Rissner geleitet wird. „Das neue High-end Mikroskop besticht mit neuartiger, von PVA entwickelter, Anregungselektronik für Frequenzen bis zu 1000 MHz. Es ist die weltweit höchste Frequenz für hochauflösende akustische Abbildung und Analytik. Damit sind Auflösungswerte bis zu 0,5 µm an geeigneten Proben erreichbar. Außerdem ist ein Dynamic Through Scan mit Frequenzen bis zu 100 MHz möglich und erlaubt dadurch eine hohe Auflösung auch für Messungen in Transmission“, erzählt Frau Dr. Tatjana Djuric-Rissner begeistert und ist sehr erfreut über das derzeitige gemeinsame Forschungsprojekt mit dem MCL.
Hier geht es darum, das SAM 302 HD2 im Bereich der Mikroelektronik und Leistungselektronik weiterzuentwickeln. Bisherige Analyse der Bilder beruhten hauptsächlich auf menschlicher Expertise. Die erzeugten Datenmengen werden aber immer größer und komplexer. „Die Anwendung von Künstlicher Intelligenz (maschinellem Lernen) in Kombination von menschlicher Expertise kann hier einen Mehrwert für die Fehleranalyse bringen“, erklärt Dr. Roland Brunner vom MCL. Dies wird durch eine vollautomatische Fehlerlokalisierung und Klassifizierung ermöglicht, was wiederum zu mehr Nachhaltigkeit und Effizienz bei der industriellen Herstellung von Mikroelektronik und Leistungselektronik beiträgt. Davon ist auch Dr. Peter Czurratis überzeugt und betont: „Der gesamte Bereich der Metrologie, insbesondere die Ultraschallmikroskopie als zerstörungsfreie Analysemöglichkeit, wird in den kommenden Jahren für die Entwicklung von 3D- Fertigungstechnologien von Mikroelektronik eine entscheidende Rolle bei der Qualitätssicherung spielen. Speziell Hybrid-Bonding erfordert die zerstörungsfreie Defektanalyse der Bonding-Grenzfläche mittels hochauflösender Ultraschallmikroskopie. Das MCL bietet hervorragende wissenschaftliche Möglichkeiten für die gemeinsame Entwicklung neuer Algorithmen für die Datenanalyse und wird uns methodisch schneller voranbringen.“
Das MCL eignet sich außerdem durch seine zentrale Lage in Leoben perfekt als Referenzlabor und stärkt somit auch den Forschungsstandort des High-Tech Bundesland Steiermark.
Kontakte:
Priv.- Doz. Dr. Roland Brunner
Gruppenleiter Material and damage analytics
Bereich Microelectronics
Tel: +43 3842 45922 - 48
Mobil: +43 676 848883 151
E-Mail: roland.brunner(at)mcl.at
Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL)
Roseggerstrasse 12
8700 Leoben
Austria
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Dr. Tatjana Djuric-Rissner
Application Manager
Mobil: +49 160 94 82 64 97
E-Mail: tatjana.djuric-rissner(at)pvatepla.com
PVA TePla Analytical Systems GmbH
Deutschordenstrasse 38
73463 Westhausen
Germany
