Zerstörungsfreie Prüfverfahren gewinnen in der Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik mit fortschreitender Miniaturisierung, steigender Komplexität (Nano-AVT), anspruchsvolleren Einsatzbedingungen sowie durch Einführung neuer Materialien und Technologien ständig an Bedeutung. Die Ultraschall- und die Röntgenmikroskopie sind Bewertungsverfahren für die Optimierung technologischer Prozesse und die Charakterisierung geometrischer Eigenschaften von Aufbauten sowie Analyseinstrumente für die Untersuchung von Schädigungsmechanismen und die Interpretation von Fehlerbildern. Zuverlässigkeitsrelevante Veränderungen an Materialien und in Verbundebenen sowie deren Entwicklung bei wachsender Belastung lassen sich in Ergänzung zu Ergebnissen zerstörender Prüfungen effektiv dokumentieren. Das Arbeitsgebiet „zerstörungsfreie Prüfverfahren“ beinhaltet die Erschließung neuer Anwendungsmöglichkeiten für die Standardverfahren und die Entwicklung neuer Methoden der Bildrekonstruktion und der Signalbearbeitung.

Die hochauflösende Vermessung von Substraten und Bauelementen der AVT ist eine wichtige Komponente der zerstörungsfreien Prüfung. Die Mikro- bzw. Nanoelektronik wird in den nächsten 10 Jahren Bauelemente auf den Markt bringen, die bis zu 5000 Anschlusse in einem Raster von 20µm haben werden. Viele der derzeit verwendeten Verfahren und Anlagen können bereits heute die Anforderungen an Messfeldgröße und laterale sowie vertikale Auflösung erfüllen und werden bei der Technologieentwicklung und der Qualitätssicherung erfolgreich eingesetzt. Zukünftig ist es jedoch notwendig, die erforderlichen produktspezifischen Daten im produktionsnahen Umfeld in Echtzeit zu erfassen. Die Fehleranalyse an Stacked-Die-Aufbauten (z.B. bei System-in-Package) erfordert eine Weiterentwicklung der Ultraschallmikroskopie hinsichtlich der Signaltrennung fur Mehrschichtsysteme mit geringen Schichtdicken. Für viele Objekte der AVT (z.B. Flachbaugruppen) ist die mit der Vollwinkel-Röntgentomographie erzielbare Auflösung zu gering. Die Limited-Angle-Tomographie kann hierfür eine Alternative sein. Die Entwicklung von Simulationsverfahren und Rekonstruktionsalgorithmen fur die Anpassung beider Verfahren an die künftigen Erfordernisse sind Bestandteil der Forschungstätigkeit.

Peter Haasen definiert „ Gefüge oder Mikrostruktur als die Gesamtheit aller nicht im thermodynamischen Gleichgewicht befindlichen Kristallbaufehler eines Metalls (nach Art, Zahl, Verteilung Größe und Form)“ [1]. Diese Kristallbaufehler können durch Energiezufuhr (z.B. erhöhte Temperaturen während des Betriebs) zu unerwünschten Mikrostrukturveränderungen mit Einfluss auf die mechanische und elektrische Funktion führen. Auch Wechselwirkungen verschiedener Materialien miteinander (z.B. Diffusion, Korrosion) gilt es in diesem Zusammenhang zu betrachten. Darüber hinaus ist die Mikrostrukturanalyse relevant für die Kontrolle technologischer Prozesse und damit auch ein wichtiges Werkzeug für die Prozessoptimierung.

[1] Haasen, P.: Kapitel 3 - Gefüge und Phase, Korn- und Phasengrenzen“ In Physikalische Metallkunde, 3., neubearbeitete und erweiterte Auflage, Springer Verlag, 1994, S.39, 3-540-57210-4 (ISBN)

Für die Umsetzung zukünftiger Technologien sowie für den Einsatz neuer Materialien in der Aufbau- und Verbindungstechnik ist die Mikrostrukturcharakterisierung mit Ihren Methoden weiterhin eines der wichtigsten prozessbegleitenden Werkzeuge. Darüber hinaus ist es das Mittel der Ausfallursachenanalyse und damit ein wichtiger Bestandteil von Zuverlässigkeitsuntersuchungen für existierende und zukünftige Aufbauten der AVT.