Doktoranden- & Oberseminar Aufbau- und Verbindungstechnik

Ablauf des Oberseminars

  • Donnerstag, 24.10.19, 9.20 Uhr, BAR 218/U: Einführung in das Oberseminar
  • 45. KW: Auswahl eines Themas sowie Abstimmung und Formulierung der Aufgabenstellung durch die jeweiligen Betreuer. Eine unterschriebene Aufgabenstellung erhält der Student, eine zweite verbleibt beim Betreuer.
    Hinweis: Sofern es sich um Diplomthemen handelt, dienen diese lediglich zur Themenfindung, ihre eigentliche Bearbeitung erfolgt nicht im Oberseminar.
  • Während des WS: Aufgabenbearbeitung (Studie zum "Stand der Technik" und zur "Quellenlage") einschließlich Konsultationen mit den Betreuern.
  • Januar 2020: Einschreiben in HISQIS (Beleg PN 91520 und Referat PN 91510).
  • Nach individueller Terminabsprache: Hinweise zur Einzelprüfung durch Prof. Bock, Abgabe des Belegs bis 6.02.20 (Download Vorlage) beim Betreuer, Terminfestlegung der Präsentation (10.02. bis 6.03.20).
  • Prüfungsperiode: individuelle Präsentation (Download Vorlage) der Ergebnisse im GLB 7-102 unter Anwesenheit des Betreuers und eines weiteren Beisitzers (Prof. Bock, Prof. Zerna, Prof. Heuer oder Jun.-Prof. Panchenko). Bitte Vortragshinweise beachten. Notenbekanntgabe von Beleg und Vortrag.

Seminarthemen

24.10.2019
Einführung in das Oberseminar
Prof. Karlheinz Bock
Advanced PCB technologies for higher degree of miniaturization in medical products
S. Johannsen, DYCONEX AG

7.11.2019
Optimierung des Cu-Cu-Bondens mit selbstorganisierten Monolagen für 3D-Systemintegration
MSc. Maria Lykova

14.11.2019
tbd
N.N.

21.11.2019
Interfacial reactions of Cu and Ni with In
Han-Tang  Hung, National Taiwan University

28.11.2019
Überblick über die Zusammenarbeit in der Forschung mit der KPI Kiew
Boykinya, Prokopchuk, Zozulia, KPI

5.12.2019
Entwicklung einer Integrationstechnologie für dreidimensionale opto-elektrische Baugruppen
DI Thomas Ackstaller

12.12.2019
Verarbeitung von partikelgefüllten Pasten mittels Stereolithographie zur additiven Verkapselung von elektronischen Packages
DI Lennard Ott

9.01.2020
tbd
N.N.

16.01.2020
ZfP -  die unendliche Geschichte …
Prof. Norbert Meyendorf, Fraunhofer IKTS

23.01.2020
Kontaktthermografie – Ein vielversprechendes neues Verfahren zur Inspektion von Die-Sinter- und Lötverbindungen
PD Dr. Martin Oppermann

30.01.2020
Additive Herstellung von biokompatibler, flexibler und dehnbarer Elektronik
DI Martin Schubert

6.02.2020
tbd
N.N.

Aufgabenstellungen für das Oberseminar

Sie können aus den nachfolgenden Themen wählen.


Recherche zu flexiblen und dehnbaren Energiequellen für Smart-Gloves und Smart-Body-Suits

Im Zeitalter zunehmender cyber-physischer Systeme ist es Ziel des Exzellenzclusters CeTI an der TU Dresden, eine effiziente Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine in realen und virtuellen Welten zu erforschen. In diesem Zusammenhang bieten neue technologische Entwicklungen von Sensoren, Aktuatoren, Kommunikationsnetzwerken und künstlicher Intelligenz in den Ingenieurwissenschaften vielfältige neue Möglichkeiten. Diese Elektronik muss so nah wie möglich am menschlichen Körper platziert werden, z.B. in einem Smart-Body-Suit oder einem Smart-Glove, welche wie eine zweite, künstliche Haut am Körper getragen werden. Dazu muss jedoch das Sensor-Netzwerk an verschiedenen Orten des Körpers mit genügend Energie versorgt werden um Daten zu Position, Beschleunigung, usw. aufzunehmen und an Maschinen zu senden.

Die Recherche soll eine Marktübersicht zu dünnen, flexiblen und evtl. dehnbaren Energiespeichern liefern. Für energieautarke Systeme sind sogenannte „Energy Harvester“-Systeme zu betrachten, welche z.B. aus den menschlichen Bewegungen, Wärme oder auch aus Umgebungs-RF-Signalen, elektrische Energie für die Systeme gewinnt.

Betreuer: Dipl.-Ing. Martin Schubert


Recherche zu mehrfach verwendbaren thermischen Interfacematerialien

Die Energiewende ist in aller Munde und die Nutzung erneuerbarer Energien für die Stromversorgung wird stark gefördert. Um aber die von Solarmodulen oder Windkraftanlagen erzeugte elektrische Energie in das Wechselstromnetz einzuspeisen, sind elektronische Umrichter notwendig. Dies gilt genauso für Elektroantriebe in Automobilen. Wesentliche Bauteile solcher Umrichter sind Leistungshalbleiter, wie IGBTs, FETs und Dioden, die, um die entstehende Verlustleistung sicher abzuführen, als Die auf meist keramische Substrate montiert werden. Verbindungstechnologien dazu sind das Löten und immer mehr das Sintern. Ein großes Problem dabei ist die zerstörungsfreie Prüfung dieser Verbindungsstelle. Für Lötverbindungen kann die Röntgentechnik eingesetzt werden. Für Sinterverbindungen gibt es bisher keine zerstörungsfreie Prüftechnologie, da die Schichten sehr dünn sind (ca. 20µm) und kaum einen Absorptionskontrast erzeugen. Um diese Lücke zu schließen, wird am IAVT der Ansatz der Kontaktthermografie verfolgt. Mittels eines Heizers wird in den Prüfling ein Wärmepuls eingebracht und anschließend die Entwärmung durch den Die und die Verbindungsstelle in das Substrat gemessen. Dazu ist eine möglichst ideale thermische Ankopplung des Prüfkopfs an den Die notwendig, welche durch ein thermisches Interfacematerial sichergestellt werden soll. Für eine industrietaugliche Prüflösung muss dieses thermische Interface mehrfach verwendbar sein, um möglichst viele Die-Verbindungen nacheinander prüfen zu können. Es ist auch ein Bandmaterial denkbar, welches in einer Kassette gelagert und wie ein Farbband in einer Schreibmaschine nach jeder Messung transportiert wird.

Gegenstand dieser Aufgabenstellung ist es nun, geeignete thermische Interfacematerialien zu finden, welche für eine solche Anwendung nutzbar sind, und eventuell auch entsprechende Zuführsysteme zu diskutieren.

Betreuer: PD Dr.-Ing. habil. Martin Oppermann


"Antenna-in-Package"-Lösungen für Anwendungen im 5G-, IoT-, Radar- oder Automotive-Bereich

Für die Übertragung von Signalen sind bisher separat aufgebaute Antennen und signalerzeugende bzw. -verarbeitende elektronische Packages eingesetzt worden. Anwendungsgetrieben – für höhere Datenraten oder z.B. Radar-Anwendungen – sind die Signalfrequenzen gestiegen. Die damit einhergehende Verkleinerung der Antennenstrukturen ermöglicht es heute, in Packages integrierte Antennen zu realisieren bzw. künftig über auf den Halbleiter-Umverdrahtungsebenen (RDL) umgesetzte Antennen nachzudenken. Für die Realisierung der sog. Antenna-in-Package-Lösungen (AiP) sind neue Aufbaukonzepte, -technologien und -materialien erforderlich, um sowohl Funktions- als auch Zuverlässigkeits- und Kostenanforderungen zu erfüllen.
Im Rahmen dieser Oberseminaraufgabe sollen heute im Markt befindliche, in der Entwicklungsphase stehende bis hin zu labormäßig neu erprobten Technologien für AiP recherchiert werden. Dabei sollen die angestrebten Anwendungsanforderungen (z.B. Kommunikation vs. Automotive) unterschieden und der Entwicklungsstand (z.B. marktreif vs. Technologie auf Laborebene demonstriert) berücksichtigt werden. Besonders interessant sind Lösungen für sog. Fanout-Packages (Wafer- oder Panel-Level). Die Erkenntnisse der recherchierten Untersuchungen sind in einem Bericht zusammenzustellen.
Für die Recherche im Rahmen des Oberseminars Gerätetechnik sollen wissenschaftliche und technische Veröffentlichungen berücksichtigt werden, welche AiP-Lösungen für verschiedene Anwendungsfälle beinhalten. Aus der Literatur sollen die Lösungen mit dem größten Potential bzgl. Integration/Miniaturisierung bzw. Zuverlässigkeit identifiziert werden.

Betreuer: Dr.-Ing. Karsten Meier


Hybrider Lagenaufbau von Leiterplatten

Kraftfahrzeuge, welche Fahrerassistenzsysteme (engl.: advanced driver assistance system, ADAS) und autonomes Fahren unterstützen, sind mit einer Vielzahl von Sensoren und Kommunikationsschnittstellen ausgestattet. Es besteht daher eine stets wachsende Nachfrage an elektronischen Systemen, die sich durch Hochfrequenzbetrieb und hohe Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen auszeichnen. Bei der Materialauswahl von Leiterplatten oder Substraten ist daher auf das Hochfrequenzverhalten und die Betriebsanforderungen im Automobilbereich zu achten. Ein Ansatz, um beiden Anforderungen gerecht zu werden, ist ein Hybridaufbau. Dieser besteht aus einer Materialkombination: Kernlage aus hoch-Tg Material und Schicht(en) aus Hochfrequenzmaterial.
Im Rahmen dieser Oberseminaraufgabe sollen Technologien und Verfahren zur Herstellung sowie die Langzeitstabilität von hybriden Leiterplattenaufbauten recherchiert werden. Es ist zu erarbeiten, welche Verfahren zur Herstellung von ganzflächigen sowie lokal begrenzten hybriden Aufbauten eingesetzt werden. Für die Recherche im Rahmen des Oberseminars sollen wissenschaftliche und technische Publikationen berücksichtigt werden. Besonderes Augenmerk ist bei der Recherche zur Zuverlässigkeit von Hybridaufbauten auf thermische und thermo-mechanischer Belastungen zu legen.

Betreuer: Dipl.-Ing. Laura Wambera


Verfahren zur Untersuchung der Zuverlässigkeit von mm-Wave-Aufbauten

Derzeit wird verstärkt die Entwicklung von elektronischen Systemen und Package-Konzepten für Hochfrequenz- und Radaranwendungen vorangetrieben. Neben Anwendungsfeldern im Industriebereich werden Radaranwendungen, speziell mm-Wave-Konzepte, ebenfalls in Fahrerassistenzsystemen (engl.: advanced driver assistance system, ADAS) eingesetzt. Daher besteht eine hohe Nachfrage an mm-Wav- Aufbauten, die sich durch Hochfrequenzbetrieb und hohe Zuverlässigkeit unter rauen Umgebungsbedingungen auszeichnen.
Im Rahmen dieser Oberseminaraufgabe soll der aktuelle Stand zu Zuverlässigkeitsuntersuchungen an mm-Wave-Aufbauten recherchiert werden. Es ist zu erarbeiten, welche Verfahren zur beschleunigten Alterung eingesetzt werden und welche Analysemethoden angewendet werden. Für die Recherche im Rahmen des Oberseminars sollen wissenschaftliche und technische Publikationen berücksichtigt werden, welche Untersuchungen zur Zuverlässigkeit insbesondere nach thermo-mechanischer Belastung beinhalten. Besonderes Augenmerk ist bei der Recherche auf das Verbiegungsverhalten von mm-WaveAufbauten zu legen. Aus der zusammengetragenen Literatur sollen die Belastungsarten und Analysemethoden bzgl. einer detaillierten Einschätzung des Modul-Verhaltens aufgezeigt werden.

Betreuer: Dipl.-Ing. Laura Wambera


Recherche zum Stand der Technik zur Passivierung von Siliziumchips

In der Baugruppenmontage werden Siliziumchips üblicherweise mit einem Kunststoff (Polymer) vor Umwelteinflüssen geschützt. Dieses Passivieren geschieht bei kleineren bis mittleren Stückzahlen oft mittels eines so genannten Glob-Tops. Für Großserien wird das Molden (Spritzgussverfahren) mit hohem Druck und hoher Temperatur vorwiegend eingesetzt. Als Alternative kann für kleinere Stückzahlen ein so genanntes Sheet-Mold-Verfahren eingesetzt werden.

Im Rahmen der Arbeit soll der Stand der Technik und der Forschung bzgl. des Passivierens von Chipbauteilen aufgezeigt werden. Der Fokus soll dabei tiefergehend auf dem Sheet-Mold-Verfahren liegen. Dabei ist zu erörtern, welche Materialien und Prozesse im Detail verwendet werden.

Die Ergebnisse dienen der Beurteilung zum Einsatz des Verfahrens am Institut.

Betreuer: Dipl.-Ing. Daniel Ernst


Technologien für die Integration und das Einbetten von Chip-Bauelementen in Packages

Neben zunehmender Miniaturisierung in der Elektronik steigt die Zahl von Funktionen und zu integrierenden Bauelementen und Materialien. Gegenwärtig wird am IAVT eine Technologie für die Integration von Chip-Bauelementen in einen polymeren Träger entwickelt. Darauf werden elektrische und optische Kontakte erzeugt, um sogenannte Fan-out-Strukturen zu realisieren. In der Literatur sowie im Stand der Technik sind verschiedene Konzepte für die Integration von Chips bekannt. Im Rahmen dieser Oberseminaraufgabe sollen Technologien und Verfahren zum Einbetten von Chip-Bauelementen für die Herstellung von Packages recherchiert werden. Insbesondere folgende Aspekte sollen dabei betrachtet werden: Die Planarität und genaue Platzierung der Chips im Package, die Auswahl der Materialien hinsichtlich der Anpassung von thermomechanischen Eigenschaften (CTE, Wärmewiderstand etc.) für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit der Baugruppen sowie hinsichtlich der dielektrischen Eigenschaften für den Einsatz in Kommunikationssystemen (z.B. für 5G-Anwendungen) mit hohen HF-Anforderungen. Für die Recherche im Rahmen des Oberseminars sollen wissenschaftliche und technische Publikationen berücksichtigt werden. Die Erkenntnisse der recherchierten Untersuchungen sind in einem Bericht zusammenzustellen.

Betreuer: Dr.-Ing. Krzysztof Nieweglowski