Elektromagnetische und thermomechanische Charakterisierung und Zuverlässigkeitsbewertung

Hochpräzise Verformungsmessungen in multiskaligen Anwendungen

© Fraunhofer ENAS
Optisches Messgerät.

Der Einsatz hochintegrierter Smart Systems in rauen Umgebungen bleibt nach wie vor einer der wichtigsten Trends. Daher werden sich die thermo-mechanischen Zuverlässigkeitsrisiken weiter erhöhen. Thermisch induzierte Spannung aufgrund der thermischen Fehlanpassung zwischen den heterogenen Systemen ist häufig die Quelle für thermo-mechanisches Versagen. Auch auf dem Gebiet der Smart Systems ist daher die Frage der Zuverlässigkeit, die mittels FE-Simulation adressiert wird, eng mit den thermischen Verspannungen verknüpft. Stark miniaturisierte Materialien zu verwenden, bedeutet Änderungen und Prozessabhängigkeit des Materialverhaltens, dass kaum ohne ganz besondere problemabhängige experimentelle Techniken verifiziert werden kann. Eine dafür neuentwickelte optische Messeinrichtung ermöglicht die präzise Verformungsanalyse in einem breiten Temperaturspektrum von -80 °C bis 400 °C bis in den Nanometerbereich. Feldmessungsfunktionen basieren auf unterschiedlichen Messprinzipien für in-plane und out-of-plane Verschiebungsmessungen. Die Kombination dieses Messsystems mit der Finite-Elemente-Modellierung ermöglicht eine hervorragende Analyse des realen Systems.

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Simulierte vs. gemessene Wölbung eines beschichteten Lithiumtantalat-Wafers für sensorische Anwendungen.
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Temperaturanhängige Verwölbung eines IGBT-Chips.