Elektromagnetische und thermomechanische Charakterisierung und Zuverlässigkeitsbewertung

Neue Möglichkeiten für die Lebensdauer-Untersuchungen #

Scanning Acoustic Microscope (SAM)-Transducer.
© Fraunhofer ENAS
Scanning Acoustic Microscope (SAM)-Transducer.

Um den heutigen Zuverlässigkeitsherausforderungen gerecht zu werden, waren einige Investitionen in der Abteilung Micro Material Center notwendig. Dank der massiven Investitionen der FMD (Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland) in neue Produktions- und Charakterisierungswerkzeuge für die 13 Partnerinstitute können wir unseren Kunden nun neue, sehr spannende Methoden zur Lebensdauerbewertung anbieten. Eine unserer jüngsten Entwicklungen konzentrierte sich auf einen selbst entwickelten aktiven Power-Cycling-Testaufbau (2x8 Proben, max. 500 A), der nun durch einen brandneuen Teststand von Siemens / Mentor Graphics (12 Proben, max. 1800 A) unterstützt wird, der thermische Transienten-Messungen mit Strukturfunktionsanalyse ermöglicht. Diese beiden kombinierten Einrichtungen ermöglichen das schnelle Testen größerer Chargen von Proben mit kombinierter Temperaturanwendung, während die Komponenten aktiv betrieben werden. Dank dieser Maschinen wurden bereits neue, genauere Lebensdauermodelle für GaN-Leistungsmodule erstellt und in der Doktorarbeit von Dr. Alexander Otto vorgestellt. Während das Testen der Komponenten die Essenz der Erstellung eines Lebensdauermodells ist, ist die Untersuchung des Ausfallmechanismus ebenfalls von höchster Bedeutung. Deshalb haben wir neben der bereits vorhandenen Computertomographie, Querschnitts- und Lichtmikroskopie in ein neues Scanning Acoustic Microscope (SAM) investiert, das Proben von 200 µm bis 320 mm mit einer Genauigkeit von 0,5 µm aufnehmen kann. Abgerundet wird das Gesamtbild durch ein hochmodernes Scherprüfgerät zur Prüfung von Materialeigenschaften wie Adhäsion oder Drahtbondabhebung.