Härtetest für elektronische Bauteile in neuem Wiener CD-Labor

11. Dezember 2015, 07:00
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Elektronik wird Bedingungen ausgesetzt, die sie in Windeseile altern lässt

Wien – Ein neues Christian Doppler(CD)-Labor an der Technischen Universität (TU) Wien widmet sich der mechanischen Belastung und Lebensdauer von Elektronik. Im CD-Labor für "Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Grenzflächen in komplexen Mehrlagenstrukturen der Elektronik" werden dazu gemeinsam mit Industriepartnern Materialforschung und Belastungstests durchgeführt.

Kein Produkt kann jahrelang getestet werden, bevor es auf den Markt kommt. Deshalb sind Methoden erforderlich, die in möglichst kurzer Zeit zeigen, wie lange elektronische Bauteile halten. Im neuen CD-Labor wird die Elektronik dazu mechanisch belastet, an Stromkreise angeschlossen, erhitzt und abgekühlt – und das bis zu einige tausend Mal in der Sekunde. "Durch diese Art der Belastung schaffen wir es, die Materialien innerhalb von Stunden altern zu lassen", erklärte Laborleiterin Golta Khatibi in einer Aussendung der TU.

Wichtig ist, dass solche künstlichen Belastungszyklen tatsächlich denselben Effekt haben wie reale, über Jahre verteilte Beanspruchung in der alltäglichen Anwendung. "Um vom einen Fall auf den anderen schließen zu können, muss man das Verhalten der Materialien im Detail verstehen, und genau daran werden wir hier in den nächsten Jahren arbeiten", so Khatibi.

Größenabhängige Materialeigenschaften

Grundsätzlich sind die physikalischen Eigenschaften von Metallen oder Halbleitern gut bekannt. Diese Werte lassen sich aber in der Größenordnung der Mikroelektronik nicht mehr direkt verwenden. "Der Zusammenhang zwischen der mechanischen Belastung und der Dehnung des Materials, die Härte, das Ermüdungsverhalten – viele physikalische Größen sind auf Mikrometerskala ganz anders als bei großen Materialproben", so Khatibi. Die Forscher wollen deshalb die Materialeigenschaften genau auf der Größenskala bestimmen, auf der sie in der Halbleitertechnik eingesetzt werden.

Das neue CD-Labor ist das erste an der TU Wien, das von einer Frau geleitet wird und verfügt ein Budget von knapp 1,5 Mio. Euro, etwa die Hälfte davon wird von öffentlicher Hand bereitgestellt. Ziel der CD-Laboratorien ist die Förderung der anwendungsorientierten Grundlagenforschung und der Brückenschlag zwischen Unis und Wirtschaft. Jedes der maximal sieben Jahre bestehenden Labors wird zur Hälfte von Industrie-Partnern finanziert. (APA, 11.12.2015)

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