Labor

Die Forschungsaktivitäten im Aufbau- und Verbindungstechnik Forschungslabor lassen sich in drei Kategorien einteilen:

  • Montage,
  • Zuverlässigkeitsprüfung und
  • Prognose der Restnutzungsdauer.

Der Montageteil der Aktivitäten konzentriert sich auf die Vorbereitung und Montage der mikroelektronischen Verbindungen. Die Zuverlässigkeitsprüfungen befassen sich mit der mechanischen, elektrischen und thermischen Integrität der mikroelektronischen Verbindungen. Durch die Überwachung des Zustands eines Bauteils ist es möglich, die Restnutzungsdauer vorherzusagen. Nachfolgend ist die Liste der Ausrüstung für diese drei Forschungsaktivitäten aufgeführt.

Ausrüstung

1. Aufbau

Halbautomatische Pastendrucker

UNIPRINT GO3 ist ein Tischdrucksystem der dritten Generation mit Kameraausrichtungssystem und automatischem Abbruch. Diese Maschine verfügt über verschiedene Fähigkeiten wie:

  • Motorisierte Rakel mit federnd verstellbarem Anpressdruck, exakte vertikale Trennung mit sehr fein einstellbarer Absprunggeschwindigkeit.
  • Die einfache und exakte Neueinstellung der Tischvertikalposition ermöglicht ein schnelles Umrüsten auf unterschiedliche Leiterplattendicken. Die Leiterplattenauflageleisten können einfach auf die Leiterplattendicke eingestellt werden.
  • Dadurch kann ein exaktes Niveau der Leiterplatten- und Rakelauflagefläche entlang des Druckhubes sichergestellt werden. Dies hilft, die Lebensdauer der Schablone zu verlängern.
  • Die Maschine ist in der Lage, kleine Chip-Strukturen, BGA, CSP und andere ähnlich feine Strukturen zu drucken.
  • Ein pneumatisches Servosystem zum Ausgleich des Oberrahmens hilft, den Oberrahmen mit nur minimaler Kraft zu öffnen/schließen. Sie ist unempfindlich gegenüber dem Schablonenspanngewicht. Man kann den Oberrahmen mit nur einem Fingerdruck bedienen!

 

Fineplacer PICO

Der Fineplacer ist ein Bonder, der für die Herstellung von Prototypen oder Kleinserien, Forschungs- und Entwicklungslabors und Universitäten entwickelt wurde. Diese vielseitige Plattform wird in einer Vielzahl von Anwendungen der Mikromontage eingesetzt - wie Flip-Chip-Bonden, Die-Attach und Komponenten, die einen neuartigen Bonding-Ansatz erfordern.

 

Drahtbonder

Der Drahtbonder kann für das Aluminium- oder Golddrahtbonden konfiguriert werden. Ball-Bonden kann auch mit Golddraht durchgeführt werden. Das Stereomikroskop hat einen einstellbaren Fokus und Zoom und ist mit einer CCD-Kamera ausgestattet. Der beheizte Tisch erlaubt Substrattemperaturen bis zu 250° C. Bondparameter in dieser Maschine (für Bonds 1 und 2) sind:

  • Ultraschallleistung (analog der "Leistung" bei K&S- und MEI-Bondern) in beliebigen Einheiten
  • Zeit - Dauer der Ultraschallanwendung in Millisekunden
  • Kraft - Abwärtskraft, die durch das Bondwerkzeug während des Bondens ausgeübt wird, in Gramm

 

Tisch-Reflow-Ofen

Der Mistral 260 ist ein kleiner Konvektions-Reflow Ofen mit Förderband und 3 Heizzonen. Dieser Ofen ist für bleifreie Anwendungen geeignet.

 

Tisch-Reflow-Ofen mit der Möglichkeit einer Ameisensäure-Atmosphäre

Das RSS-160-S Reflow-Lötsystem ist ein sehr kompaktes und einfach zu bedienendes Gerät für den Einsatz in Labors und Reinräumen als Tischgerät. Die Kammer ist vakuumdicht und mit einem Sichtfenster ausgestattet. Dies ermöglicht die Sichtkontrolle des Lötprozesses. Das Gerät ist standardmäßig mit einem Massendurchflussregler für das Prozessgas ausgestattet.
Das Reflow-Lötsystem eignet sich perfekt für die folgenden Anwendungen:

  • Flussmittelfreies Löten
  • Flip-Chip-Verfahren
  • Kleben
  • Reflow-Löthöcker
  • Verkapselung von Gehäusen
  • Löten von Leistungsbauelementen
  • Wärmebehandlung von Halbleiter-Wafern    

 

2. Zuverlässigkeitsprüfungen

Benchtop-Heizkammer (Universalofen UF30)

Der universell einsetzbare Laborschrank U ist der Memmert Klassiker für die Temperierung in Wissenschaft, Forschung und Materialprüfung in der Industrie. Er ist ein technologisch ausgereiftes Meisterstück aus hochwertigem, hygienischem und leicht zu reinigendem Edelstahl.

 

Thermozyklisches Gerät

Die Temperaturwechselmaschine (TSA-72EL) kann viele verschiedene Arten von Temperaturschocks über einen weiten Frequenz- und Beschleunigungsbereich liefern. Parameter in diesem Test sind die minimale Temperatur, die maximale Temperatur, die Rampenrate und die Verweilzeit.

 

 

 

 

 

 

 

Optisches 3D-Mikroskop

Dieses digitale Keyence-Mikroskop (VHX-900F) verfügt über verschiedene Funktionen wie große Tiefenschärfe, Freiwinkelbeobachtung sowie Funktionen zur Tiefenkomposition und 3D-Darstellung. Die große Schärfentiefe ist ein grundlegendes Merkmal des VHX-Digitalmikroskops, das die Benutzerfreundlichkeit und Bildqualität erheblich verbessert. Objektive, Kamera und Grafik-Engine sind so konzipiert, dass Schärfentiefe, Auflösung und Helligkeit optimiert werden. Bei der Freiwinkelbetrachtung kann ein Objekt aus jedem beliebigen Winkel betrachtet werden, indem das Objektiv um bis zu 90 Grad gekippt und der Objekttisch um 360 Grad gedreht wird. Da die Optik beweglich ist, kann ein Ziel aus verschiedenen Winkeln betrachtet werden, ohne dass das Teil von Hand manipuliert werden muss. Selbst wenn die Oberfläche eines Ziels erhebliche Höhenunterschiede aufweist, kann durch die Zusammenstellung von Bildern in verschiedenen Brennebenen sofort ein voll fokussiertes Bild erhalten werden. Nach der Erstellung des zusammengesetzten Bildes können die Fokuspositionsdaten dann zur Konstruktion eines 3D-Modells verwendet werden.

 

Automatisierte transiente thermische Analyse (TTA)

Das  AVT Labor  hat einen automatischen TTA-Tester auf Plattenebene entwickelt. Der Tester zielt darauf ab, die TTA während der Zuverlässigkeitsbewertung und für die Produktionsinspektion zu erleichtern. Somit kann diese TTA für Zuverlässigkeitstests eingesetzt werden, bei denen die Lage von Fehlern identifiziert werden kann.
Zum Beispiel ist es möglich, zwischen Fehlern wie Delaminierung des LED-Die oder Rissen der Lötverbindung vom LED-Gehäuse zur Leiterplatte (PCB) zu unterscheiden.

 

 

In-situ-TTA-Testgeräte für kombinierte Hochtemperatur-Betriebsdauer (HTOL) und Temperaturzyklus

Um den thermischen Pfad in-situ zu messen, wurde im Forschungslabor ein neues Testsystem entwickelt. Die LED-Module können auf einem temperaturgesteuerten Kühlkörper montiert werden, dessen Temperatur zwischen niedriger (Tmin = -20°C), mittlerer (TRT = +25°C) und hoher (Tmax = 125°C) Temperatur getaktet wird. Im kombinierten Betriebslebensdauer- und Temperaturzyklustest werden die LEDs kurzzeitig abgeschaltet und durch das TTA wird die Zth(t) gemessen. Aufgrund der Unterschiede in der thermo-mechanischen Belastung unter heißen und kalten Bedingungen können zusätzliche Informationen gewonnen werden. Ziel ist es, Ausfälle durch Messungen bei Raum, Tmax und Tmin früher zu erkennen.

 

Akustische Mikroskopie (SAM)

Das SAM verwendet Ultraschallwellen, um Schnittstellen abzubilden und mögliche Defekte wie Lücken und Risse in optisch undurchsichtigen Strukturen und Komponenten wie Chipkondensatoren, Chipwiderständen, Leiterplattenspuren, diskreten Halbleiterbauelementen, integrierten Schaltungen (ICs) und anderen elektronischen Komponenten zu erkennen.
Das SAM kann für folgende Untersuchungen genutzt werden:

  • Scannen von JEDEC-Trays oder eines 300-mm-Wafers,
  • Wasserumwälzung und optionale Inline-Temperaturregelung,
  • Digitale Bildanalyse (DIA)™ unter Verwendung fortschrittlicher Algorithmen zur Quantifizierung der akustischen Daten, um genaue, automatische, Annahme-/Ablehnungskriterien festzulegen,
  • Virtual Rescanning Mode (VRM)™, das umfassende Daten speichert und die Durchführung einer vollständigen Analyse einer Probe ermöglicht, auch wenn diese nicht mehr verfügbar ist.

 

Scherprüfmaschine

XYZTEC Condor Sigma ist ein Bondtester, der eine einzigartige Mehrfach-Kartusche mit Wägezellen zur Messung aller Arten von horizontal und vertikal getesteten Bondverbindungen bietet, unter Verwendung von Zug-, Schäl-, Druck- oder Schermethoden; entweder zerstörend oder zerstörungsfrei. Der springende Punkt ist die automatische Auswahl des Zug- oder Scherwerkzeugs und des entsprechenden Messsensors per Software. Typische Anwendungen sind Drahtzugprüfungen mit einem Haken, Lotkugelzugprüfungen mit einer Pinzette, Golddrahtkugelschere, Lotkugelschere, Shear-Tests sowie vollautomatische Prüfungen.

Raman-Spektrometer

Um die in den Materialien und Grenzflächen vorhandenen thermomechanischen Spannungen zu untersuchen, wurde ein neues konfokales Raman-Mikroskopangeschafft, das mit einer Laserquelle und einem Spektrometer gekoppelt ist.  Das Raman-Spektrometer kann für die Untersuchung des inter- und intramolekularen Ladungs- und Energietransfers, der schnellen kohärenten und inkohärenten Dynamik und der nichtlinearen optischen Reaktion in komplexen Systemen wie molekularen Kristallen, molekularen Aggregaten, Metall- und Halbleiternanopartikeln eingesetzt werden. Optische Eigenschaften werden auch für richtig synthetisierte nanostrukturierte Materialien, wie Kernschalen, sphärische Nanopartikel und metallische Substrate, bestimmt.

3. Prognose der Restnutzungsdauer

Kammer für Umweltprüfungen

Derzeit wird eine Umweltprüfkammer (Environmental Test Chamber, ETC) entwickelt. Die ETC ist nicht nur in der Lage, Komponenten durch Temperaturzyklen oder Vibrationstests zu belasten, sondern diese Tests zu kombinieren, um zu versuchen, die Feldbedingungen realistischer zu reproduzieren. Zusätzlich wird die Atmosphäre im Testcamper kontrollierbar sein, Feuchtigkeit und schädliche Gase können hinzugefügt werden.

Die Hauptanwendung für das ETC wird die Prüfung von Kameras und LiDAR-Sensoren sein. Der Zustand der Sensoren wird während der beschleunigten Alterung überwacht. Das generierte Datum wird dazu beitragen, physikalisch basierte und datengetriebene Modelle zu entwickeln.

In seiner sekundären Anwendung soll der ETC nicht-optische, elektrische Komponenten in simultan ablaufenden Tests testen.

 

Kontakt

Forschungsprofessor für Aufbau- und Verbindungstechnik
Prof. Dr. Gordon Elger
Tel.: +49 841 9348-2840
Raum: A114
E-Mail: