Zuverlässige mikroelektronische Systeme müssen vor ihrer Serienfertigung langwierig und kostenintensiv getestet werden. Mit neuen Simulationsansätzen lassen sich solche Tests deutlich schneller, flexibler und günstiger umzusetzen. Daran arbeitet das Fraunhofer IKTS gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung im Projekt ‚mikroVAL‘.
Für Qualifizierungstests zur Überprüfung der Zuverlässigkeit muss zunächst ein Prototyp aufgebaut werden, der entsprechenden Experimenten unterzogen wird. Anschließende Änderungen im Design müssen wiederum auf den Prototypen übertragen und erneut getestet werden. Das macht diesen Prozess teuer, langsam und nur begrenzt anpassbar.
Diese Nachteile lassen sich umgehen, indem man Simulationsmodelle einsetzt. Übliche Simulationsansätze eignen sich jedoch nur für einzelne Bauteile und nicht für komplexe Baugruppen. Erschwerend kommt hinzu, dass die für eine realistische Modellierung notwendigen Daten von den Komponentenherstellern nicht veröffentlicht werden, um ihr geistiges Eigentum zu schützen.
Im Projekt wollen zehn Partner aus Forschung und Industrie, darunter das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, einen Workflow entwickeln, in dem verschiedene Ansätze zur Simulation von Qualifizierungstests vereint werden. Damit soll der notwendige Aufwand für diese Tests reduziert oder sogar komplett ersetzt werden.
Über moderne Modellierungsprinzipien, wie Reduced-Order-Modelling (ROM), kann die Berechnungszeit reduziert werden, ohne dass die Genauigkeit abnimmt. Das ermöglicht die Bewertung mehrerer Systeme und damit größerer Baugruppen in einem Schritt. Dabei bleibt der IP (Intellectual Property)-Schutz für die Komponentenhersteller erhalten, da nur Informationen zur Schnittstelle und dem Verhalten aus den Simulationsmodellen weitergegeben werden. Neu ist, dass die so erstellten Komponenten-Modelle mehrfach wiederverwendet und in immer komplexere Systeme integriert werden können. Am Fraunhofer IKTS wird dabei die Bewertung der Lötverbindungen fokussiert.
In bisherigen Versuchen, die Qualifizierung zu simulieren, werden Wechselwirkungen zwischen den mikroelektronischen Bauteilen und dem Gehäuse häufig nicht betrachtet. Diese sind jedoch für die Zuverlässigkeit von großer Bedeutung und sollen daher im neuen Ansatz berücksichtigt werden.
