Die fortschreitende Miniaturisierung (Steigerung der Integrationsdichte) elektrischer Kontakte der Aufbau- und Verbindungstechnik sowie die Komplexität der eingesetzten Materialsysteme (Heterointegration, Grenzflächenproblematik) stellen sehr hohe Anforderungen an die Prozessierung (Low-Temperature- & Low-Pressure-Verbindungstechniken), an die Wärmeableitung (besonders beim vertikalen Stapeln von Chips) und an die Zuverlässigkeit (neue Materialien, Grenzflächen, CTE-Mismatch usw.) der eingesetzten Technologien. Diese Anforderungen verschieben den Fokus der AVT langfristig in den Nanobereich, da Nanomaterialien und nanostrukturierte Oberflächen sowohl optimierte Materialeigenschaften als auch die gewünschte Skalierung ermöglichen.

Die Juniorprofessur „Nanomaterials for Electronics Packaging“ beschäftigt sich mit den neuen Technologien für die 2,5D/3D-Systemintegration insbesondere im Bereich "Neuartige Materialsysteme für kleinvolumige Interconnects". Durch die enge Vernetzung mit dem Fraunhofer IZM-ASSID entsteht die Fusion zwischen der Grundlagenforschung und der anwendungsorientierten Forschung auf dem Gebiet der Wafer-Level-Systemintegration. Das Fraunhofer IZM besitzt eine langjährige Erfahrung in der Systemintegration auf 300-mm-Wafer-Basis (Prozesse: TSV, Bumping, CMP, Wafer abdünnen, temporäres und permanentes Wafer-Bonden/Debonden, Assembly-Prozesse, elektrische / optische / X-Ray- / REM-Charakterisierung). Die im Rahmen gemeinsamer Projekte erforschten Technologien können in einer industriekompatiblen Umgebung erprobt und charakterisiert werden.

Die wichtigsten Themen aus dem Bereich Technologie sind:

• Solid-Liquid-Interdiffusion-(SLID)-Mikrokontakte mit Sn, SnAg, Cu, In, Ni;
• Cu/Cu-Diffusionskontakte mit selbstorganisierten Monolagen (Flip-Chip-Bonden mit Ultraschall);
• Hybridbondkontakte mit Cu und SiO₂;
• Polymerbasierte Kontakte für Abdichtungen am Chip;
• Galvanische Abscheidung von In als Lotmaterial für Mikrokontaktanwendungen;
• Inspektionsverfahren (Metrology) für Mikrokontakte;
• Nanodraht-basierte Cu/Cu-Mikrokontakte.

Im Bereich Analyse werden an der Juniorprofessur folgende Themengebiete bearbeitet:

• Charakterisierung intermetallischer Phasen in Lot- und SLID-Kontakten (Kinetik, Gefügeanalyse, Korrosion);
• Ursachenforschung für die Ausbildung nanoporöser SLID-Kontakte;
• Beschleunigte Alterung/ Zuverlässigkeitstests für Mikrokontakte (bspw. SLID- und Hybridbondkontakte);
• Mechanische Festigkeit von SLID-, Cu/Cu- und polymerbasierten Kontakten;
• Charakterisierung galvanischer Cu-Schichten und Lotschichten sowie Orientierungsanalyse mit EBSD;
• Analyse der Prozesseinflüsse auf die Mikrostruktur bleifreier Lotwerkstoffe.