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Der Einfluss von korrosiven Phänomenen auf mikroelektronische Systeme ist einer der kritischsten Effekte im Hinblick auf die Langzeitbeständigkeit. Beschleunigte Zuverlässigkeitstests berücksichtigen diese Problematik nur unzureichend. Systeme für den Bereich ,Power Elektronik' sind durch die hochkritischen und zum Teil extremen Umgebungsbedingungen besonders gefordert. Als Schutzmaßnahme nutzt man oft polymere Schutzverkapselungen. Diese sind zwar nicht hermetisch, bieten aber einen guten Kompromiss zwischen Systemgröße und Kosten für die Mehrzahl der Anwendungen. Problematisch ist hierbei die Permeabilität der Polymere, die den Zugang von Feuchte und auch korrosiv wirkenden Gasen in das Gehäuse erlauben, somit die elektronischen Funktionsstrukturen auf dem Chip, die Bond-Drähte und -Flächen, die Leadframes und gar die Lotkontakte schädigen können. Korrosion ist somit ein besonders für die Langzeitbeständigkeit persistentes Problem und kann nur aus Systemsicht angegangen werden. Hier wird nun versucht die korrosionsinduzierte Degradation von mikroelektronischen Gehäusen in einer Übersicht darzustellen und Messverfahren zum Nachweis der Schutzeignung von Verkapselungslagen unter Nutzung elektrochemischer Messtechniken darzulegen.

The impact of corrosion phenomena on micro-electronic systems is one of the most critical influences on their long-term durability. Accelerated reliability tests are treating this problem not sufficiently. Systems for the realm of ‚power electronics' are especially affected by highly critical, and partly extreme, environmental conditions. As a protective measure often polymeric encapsulations are used. These are not hermetic but they offer a good compromise of system size and cost in the majority of applications. Problematic in this regard is the permeability of these polymers, which allow the intrusion of humidity and also of corrosive gases into the package. This can damage the functional electronic structures on the chip, including the bond wires and bonding areas, the lead frames and even the solder joints. Corrosion therefore persists as a problem especially in view of long-term durability. It can be treated only in a systemic approach. This investigation is intended as an overview of the degradation of microelectronic packages induced by corrosion and a description of measurement methods to prove the protective properties of encapsulation layers based on electrochemical measurement techniques.

Die Anzahl elektronischer Baugruppen im Automobil ist in den letzten Jahren stark angestiegen und nimmt weiter zu. Dabei wird eine Vielzahl dieser Baugruppen motor-, getriebe- oder fahrwerksnah verbaut und ist damit hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Die Lebensdauererwartungen an die Baugruppen werden bei 25 Jahren oder mehr gesehen. Um dies zu erreichen, ist eine Baugruppenentwicklung auf Basis fundierter Forschungsergebnisse erforderlich. Um Zugang zum Zuverlässigkeitsverhalten der Lotkontakte zu erhalten, ist es erforderlich, die Schädigung der Lotkontakte durch Vibration und Temperatur zu untersuchen. Mit diesem Hintergrund wurden Vibrationsexperimente bei Raumtemperatur an Probekörpern im Herstellungszustand und nach isothermer Alterung (1000 h @ 150 °C) durchgeführt. Darüber hinaus wurden Probekörper im Herstellungszustand Vibrationsexperimenten bei erhöhter Temperatur (125 °C) ausgesetzt. Als Versuchsträger diente eine streifenförmige Leiterplatte [1]. Auf dieser wurden keramische Chip-Kondensatoren bzw. SMD-Transformatoren montiert. Für die Durchführung der Vibrationsexperimente bei erhöhter Temperatur wurde die Versuchsleiterplatte um die Funktion eines integrierten, lokal an der Bauelementposition wirkenden Heizers erweitert. Im Anschluss an die Belastung mit definierter Schwingzyklenanzahl (1?106...200?106) wurden die Lotkontakte in metallografischen Schliffen auf Risse und mikrostrukturelle Änderungen geprüft. Anhand eines Finiten-Element-Modells wurden die in den Lotkontakten auftretenden Spannungen berechnet. Auf Basis der experimentell bestimmten Ausfallschwingzyklenzahlen und der berechneten Spannungen konnten Lebensdauermodelle abgeleitet werden.

Electronic devices for automotive applications represent a big market today. The number of these devices per car significantly increased within the last years. The mounting positions of the devices are close to engine, gear or suspension structures and therefore face harsh use conditions. Nevertheless the expected lifetime of these devices is 25 years or even more. Careful and comprehensive development and engineering work is needed to fulfil the named requirements. An understanding of the damage mechanisms driven by vibration and thermal loads need to be gained to access the reliability of solder joints facing the described conditions. To address this topic vibration experiments on as reflowed as well as on isothermally pre-aged (high temperature storage for 1000 h @ 150 °C) ceramic chip capacitors were accomplished at room temperature. In a further set as reflowed specimen were exposed to vibration at 125 °C. A strap like PCB as described in [1] was used enabling a defined load introduction. A next generation of these test vehicles including local heater functionality was used to accomplish the vibration at high temperature. Experiments on heavy transformer components at room temperature were conducted as well. After the actual experimental procedure the specimens were cross-sectioned. Grain and microstructure changes were analysed and crack growth and failure cycles were investigated. The occurring solder joint stress of the ceramic capacitors under the different vibration conditions including high temperature vibration was calculated using a detailed finite element model. Life time models for the different loading conditions were determined using experimental and simulation results.

 Am 27. März 2014 fand in Zandt die 25. Mitgliederversammlung der Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e.V. statt. Gastgeber war in diesem Jahr die Zollner Elektronik AG. 

Prof. Jörg Franke, Universität Erlangen-Nürnberg, FAPS (1. Vorsitzender) und Dr. Ingo Kriebitzsch, BMW AG (Vorsitzender des Forschungsbeirats), zeigten in einem umfassenden Überblick die aktuellen Entwicklungen, die Kernthemen der Öffentlichkeitsarbeit und die fachlichen Schwerpunkte in der Forschungsvereinigung 3-D MID e.V. auf.

Für eine der nächsten Generationen an hochfrequenten Phased-Array-Ultraschallsensoren mit Frequenzen oberhalb von 100 MHz kommen nicht mehr die konventionellen PZT-Keramiken, sondern Aluminiumnitridkeramiken zum Einsatz. Aluminiumnitrid besitzt zwar einen zehnfach geringeren piezoelektrischen Koeffizienten, ist aber aufgrund seiner CMOS-Kompatibilität und dem bei höheren Frequenzen geringeren Verlustfaktor ein vielversprechender Werkstoff. Dazu wird die Keramik in einer Dicke von etwa 10 bis 20 ?m auf einem Siliziumsubstrat beziehungsweise Aluminiumoxidsubstrat durch Magnetron-Sputtern hergestellt. Zur Erzielung guter piezoelektrischer Eigenschaften muss das Aluminiumnitrid eine bevorzugte Orientierung und geringe Porosität aufweisen. Dazu wurde das Herstellverfahren durch Variation der Abscheideparameter optimiert.

Die digitalen Oszilloskope RTE von Rohde & Schwarz (R&S) bieten schnelle und zuverlässige Lösungen für den Messalltag. Das gilt für die Entwicklung von Embedded Designs genauso wie für die Analyse von Leistungselektronik, oder die allgemeine Fehlersuche.

Einen neuen Maßstab für Genauigkeit, Fehlerdetektion und Durchsatz verspricht Nordson Dage mit dem Anfang des Jahres erstmals gezeigten automatischen Röntgen-Inspektionssystem XM8000. Es ist für das aktuelle Wafer-Level-Processing komplexer ICs ausgelegt, testet 3D-Gehäuse in Through-Silicon- Via-Konfiguration und ist auch für die Inspektion von Wafer bumps geeignet.

Mit rund 550 Ausstellern ist die Sensor+Test 2014 wieder einmal Europas angesagter und größter Messtechnik- Event. Der AMA (Verband für Sensorik und Messtechnik e.V.) als Träger und die AMA Service GmbH als Veranstalter rechnen mit rund 8000 Besuchern.

Das IMAPS Frühjahrsseminar 2014 stand unter dem Motto: ,Volumenintegration – Stapeln, Falten, Vergraben' und fand am 20. März im neuen Werner-Hartmann- Bau der TU Dresden statt. Insgesamt hatten 50 Teilnehmer den Weg nach Dresden gefunden. Außerdem konnten vier Aussteller begrüßt werden. Traditionell besteht das Frühjahrsseminar aus drei Blöcken. Im ersten wird durch mehrere eingeladene Vorträge das gewählte Tagungsthema möglichst umfassend umrissen. Darauf folgt eine moderierte Podiumsdiskussion zwischen den Vortragenden dieser Beiträge. Im dritten Abschnitt werden dann die wissenschaftlichen Beiträge aus Industrie, Hochschulen und Forschungseinrichtungen vorgetragen.

Das Fraunhofer IZM hatte 2013 allen Grund zum Feiern. Denn das Institut besteht seit 20 Jahren und bereits seit 25 Jahren existiert der mit dem Institut eng verbundene Forschungsschwerpunkt ,Technologien der Mikroperipherik' der TU Berlin. Zur Feier dieser Jubiläen ist in Berlin ein Symposium und ein Festakt veranstaltet worden. Beide sind von Prof. Dr. Klaus-Dieter Lang, Leiter des Fraunhofer IZM, Berlin, und Leiter des Forschungsschwerpunkts ,Technologien der Mikroperipherik' der TU Berlin, eröffnet wurden.

Multifunktionsgeräte wie der Blue Evolution XL des Herstellers beam sorgen für Prozessoptimierung der sauberen Art. Das meint deutliche Zeitersparnis und hervorrragende Hygiene bei der Hallen- und Maschinenreinigung.

Das Reinigen elektronischer Baugruppen und Leiterplatten an spezifischen Interventionspunkten im Fertigungsprozess hat sich unter dem wettbewerblichen Druck und im Hinblick auf die System-Zuverlässigkeit zu einem komplexen Verfahren mit definierten Anforderungsprofilen entwickelt. Das Gleiche gilt für die regelmäßige (Wartungs-) Reinigung der eingesetzten, hoch beanspruchten Fertigungsmaschinen, Vorrichtungen und Komponenten, etwa Lötrahmen und Kondensatfallen in Reflow-Öfen. Der ,PBT Workshop Maschinelles Reinigen' brachte hier informative Hilfe.

immer größerer Bedeutung sind die Umstellung auf bleifreie Lote, der geringe Energiebedarf und die Komplexität der Baugruppen geworden. Wärmeübertragung gibt es mit unterschiedlichen Technologien. Dabei konzentriert man sich auf die Optimierung des Herstellungsprozesses und die Qualität.

Auf der IPC APEX Expo in Las Vegas zeigte Metcal drei praktische neuer Laborwerkzeuge in seiner Produktpalette an Löt- und Entlötwerkzeugen, konvektionsgeheizten Rework-Stationen und Fluid-Dispensing-Tools: das verbesserte MX-500 Löt- und Rework System, den HCT2-120 Hot Air Pencil und den Side-View Camera Upgrade-Kit für den Scorpion.

Die vom Fachverband Electronic Components and Systems im ZVEI jährlich aufgelegte Mikroelektronik-Trendanalyse zeichnet sich dadurch aus, dass sie das aus diversen Quellen zusammengetragene statistische Material im historischen Kontext der Industrie bewertet und in das Gesamtsystem der industriellen Abnehmer einbettet und auch deren pfadabhängige Einflüsse erfasst. Damit eröffnet sie industriepolitische Perspektiven nicht nur in der technologischen Evolution, sondern auch für regionale Sonderentwicklungen. Das gilt speziell in Europa und Deutschland für die Ansiedlung oder Erhaltung von Forschungs- wie Fertigungspositionen, und der realistischen Abschätzung von nationalen wie europäischen Anreiz- und Förderprogrammen – mit zuweilen recht ambitionierten Entwicklungslinien.

Zum derzeit viel diskutierten, komplexen Thema ,Design Chain' hat der ZVEI eine Initiative gestartet. Die Initiative wird übergreifend von der Fachverbänden ,Electronic Components and Systems' und ,PCB and Electronic Systems' getragen. Besonderes Augenmerk wird dabei auf ein gemeinsames Verständnis des Machbaren und Notwendigen aller beteiligten Gruppen (vom Marketing bis zur fertigen Baugruppe) gelegt. Als Ergebnis sollen eine Informationsdatenbank und ein Wissenspool für die Abläufe in der elektronischen Produktentwicklung erstellt werden. Auf der SMT 2014 in Nürnberg wurde das Konzept und ein Flyer einem größeren Publikum vorgestellt.

Die Galvabau AG hat in den letzten Monaten neue Anlagen für Schweizer Unternehmen aus dem Bereich Leiterplattenherstellung gebaut. Diese und deren Anwendungen werden nachfolgend basierend auf Informationen von Markus Gisler, CEO der Galvabau AG, und Frank Riedl, Prozessingenieur der Galvabau AG, sowie den Eindrücken bei Besuchen vor Ort beschrieben.

Durch immer ausgefeiltere Entwicklungs- und Fertigungsmethoden in Elektrotechnik, Elektronik und Feinmechanik können Steckverbindungen, Elektroantriebe oder Sensoren auf immer kleinere Ausmaße geschrumpft werden. Dennoch bleibt ein Knackpunkt: komplexe Verkabelungen brauchen Platz – und gerade der ist oft nicht vorhanden. Abhilfe schaffen hier Starrflex-Leiterplatten. Sie sind das Ergebnis einer kreativen interdisziplinären Zusammenarbeit des Antriebsherstellers Wittenstein AG aus Igersheim und Würth Elektronik in Niedernhall.

Die neue Leiterplattenoberfläche EPAG (Electroless Palladium, Autocatalytic Gold) betritt voraussichtlich im Juni 2014 den Leiterplattenmarkt und wird dann kommerziell erhältlich sein. Die Erstinstallation erfolgt bei der APL Oberflächentechnik GmbH in Lörrach. EPAG wird von Atotech unter dem Handelsnamen PallaBond vertrieben. Für APL war es wichtig, eine neue, innovative Oberfläche zur Erweiterung des Produktportfolios einzuführen. Denn die Elektronikbranche hat sich verändert und wird sich weiter verändern, so dass die neue Oberfläche EPAG eine ideale, zukunftsträchtige Ergänzung darstellt. Nachfolgend werden die Eigenschaften der neuen Oberfläche vorgestellt.

Im Gegensatz zur starren Platinen- Elektronik lassen sich in der flexiblen Elektronik dünne, flexible Bauelemente auch auf gewölbte Oberflächen aufbringen und relativ unkompliziert in verschiedene Materialien, z. B. in Verpackungen, integrieren. In der Regel werden dazu Einzelkomponenten in ein elastisches Material eingebracht und über dehnbare Leitungen miteinander verbunden.