Mikroelektronisches Auto-Leben verlängern

9. Juli 2006, 10:00
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Risse in Chips und Co. sollen künftig verschwinden: Forscher in der Steiermark arbeiten daran

Graz - Mikroelektronische Bauelemente in Fahrzeugen widerstandsfähiger machen - das ist das Ziel eines Projektes, das im obersteirischen Leoben am Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaft (ESI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) läuft. In Kooperation mit dem Kompetenzzentrum Automobil- und Industrieelektronik GmbH (KAI) in Villach entwickeln die Forscher auch neue miniaturisierte Messmethoden.

Kampf den Rissen

"Die Elektronik in Fahrzeugen wird immer mehr und immer leistungsfähiger", erklärte Christian Motz, einer der Projektleiter am ESI. Die elektronischen Bauteile sind in Schichten aufgebaut, die oberste soll Schutz - z. B. vor Feuchtigkeit - bieten. "Allerdings kommt es einerseits bei der Herstellung selbst und andererseits durch thermische Eigenspannung zu Rissen in der Oberschicht", so Motz. "Die elektronischen Schalter sind intelligent: Bei einem drohenden Kurzschluss schalten sie sich ab, bevor sie überhitzen. Nach dem Auskühlen gehen sie wieder an." Durch die hohe Temperatur-Spannbreite würden sich die einzelnen Schichten unterschiedlich stark ausdehnen und es entstünden Risse.

In der Vergangenheit ging man davon aus, dass diese kleinen Risse nichts ausmachen, die Automobilindustrie habe sie akzeptiert, berichtete Motz. "Mittlerweile nehmen die Elektronik-Defekte zu und die Industrie will sie nicht mehr akzeptieren", erklärte Motz. Man müsse sicherstellen, dass zumindest bei der Herstellung keine Risse mehr entstünden.

Ein weiterer Aspekt sei, dass mikroelektronische Bauelemente immer näher bei Fahrzeugkomponenten wie Motor oder Getriebe eingesetzt werden. Dadurch steige die Belastung durch Wärme und Vibration sowie die Eigenerwärmung.

Schichten

Früher habe man Wert auf die Schutzschicht-Funktion gelegt und die mechanischen Eigenschaften vernachlässigt, meinte Motz. Nun untersuchen die ESI-Forscher unter der Leitung von Motz und Institutsdirektor Gerhard Dehm Materialeigenschaften der einzelnen Schichten, wie Härte, Bruchspannung und -dehnung. Ziel des auf drei Jahre ausgerichteten Projekts "Mechanische Eigenschaften dielektrischer Schichten" ist die Belastbarkeit und somit die Lebensdauer der mikroelektronischen Bauelemente zu erhöhen.

Da Materialeigenschaften in diesen kleinen Dimensionen - die Schichtdicke reiche von 300 Nanometern bis zu mehreren Myrometern - kaum gemessen werden können, müssen die Forscher neue miniaturisierte Messmethoden entwickeln. Standardisierte Methoden zur Messung von Zugspannungen und für Bruchmechanik-Versuche gebe es für diese Größe noch nicht, so Motz.

Das Villacher KAI als Finanzgeber des Projekts ist ein industrielles Kompetenzzentrum von Infineon Technologies Austria AG, EPCOS OHG, Flextronics GmbH und Magna Powertrain AG & CO KG. Es wird aus Mitteln des Kompetenzzentrenprogramms des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit sowie vom Kärntner Wirtschaftsförderungsfonds (KWF) gefördert. (APA)

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