inspect inline - Zerstörungsfreie Inline-Prüftechnik für elektronische und mechanische Komponenten sicherheitsrelevanter Systeme - Dresden

Das ForMaT-Vorhaben

„inspect inline“ beschäftigt sich mit der Entwicklung und Vermarktung zerstörungsfreier Prüftechnik zur Qualitätssicherung elektronischer und mikrotechnischer Erzeugnisse.

Großen Einfluss auf die Qualität elektronischer und mikrotechnischer Erzeugnisse hat die Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT), mit der Halbleiter, Bauelement und Baugruppe zu einem System verbunden werden.

Die Entwicklung in der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik schreitet stetig voran, dadurch entstehen neue Anforderungen an die Weiterverarbeitung und Nutzbarmachung dieser Entwicklungen in Systemen für einen Endnutzer. Der Übergang zu nanoskaligen Strukturbreiten in der Halbleitertechnik zieht durch die damit einhergehende Miniaturisierung auf allen Systemebenen einen Paradigmenwechsel in der weiterverarbeitenden AVT nach sich (nano-AVT). Hinzu kommen ständig steigende Anforderungen an die Langzeitzuverlässigkeit solcher Systeme.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, benötigt man in Zukunft nicht nur Prüfverfahren, die die Funktionsfähigkeit eines Produktes nachweisen. Dringend erforderlich sind bildgebende Verfahren, die eine zerstörungsfreie Analyse von Teilvolumina eines Systems (Verbindungsstelle, Bauelement, Modul) auch im laufenden Produktionsprozess ermöglichen. Eine Übertragung der in der Halbleiterindustrie genutzten Prüftechnik auf die nano-AVT ist nicht möglich, da die Anforderungen an die erreichbare Auflösung, die Größe der Prüfobjekte, die Prüfgeschwindigkeit, das Handling und die Auswertung unterschiedlich sind. Ebenso ungeeignet sind etablierte Prüfverfahren und Ausrüstungen aus dem Geräte- und Anlagenbau.

Für den in der AVT zukünftig relevanten Bereich mit Abmessungen des zu inspizierenden Volumens von einigen 100 nm bis 10 µm Kantenlänge und Detailauflösungen um 1 µm Voxel-Größe existieren komplexe und zeitaufwändige Laborverfahren. Benötigt werden jedoch einfach anzuwendende, schnelle und damit inline-fähige Lösungen. Diese plant das Projekt „inspect inline“ zu entwickeln.

Die Ziele

In den Innovationslaboren werden zwei technische Ansätze für Sensoren zur schnellen Inline-Inspektion von Verbindungsstrukturen an elektronischen und mikrotechnischen Baugruppen, aber auch an Produkten anderer Marktbereiche verfolgt. Dabei sollen die Wirkprinzipien der Ultraschall- bzw. Röntgenuntersuchung genutzt werden, um mittels speziell modifizierter Sensorsysteme eine echtzeitfähige Erfassung von Defekten an Probekörpern zu ermöglichen. Neben der eigentlichen Sensorik bedarf es dazu angepasster Technologien für die Anbindung dieser Sensoren an die Auswertelektronik und für ihre Integration in entsprechende Systeme für den produktionsnahen Einsatz.

Die thematischen Schwerpunkte

Das Team von „inspect inline“ arbeitet an drei Schwerpunkten:

Technologie „Phased-Array-Ultraschall”
Derzeit existieren keine inline-fähigen Prüfverfahren für die Elektronikfertigung, die auf Ultraschall basieren. Der Bedarf kann aber schon heute aus Technologietrends abgeleitet werden. Das „inspect inline“-Team wird daher insbesondere hochfrequente Phased-Array-Ultraschalltechnik entwickeln, die heutigen und künftigen Anforderungen gerecht wird.

Technologie „Röntgenscanner“
Aus einem vorhandenen Detektorkonzept soll im Projekt „inspect inline“ ein kaskadierfähiger und strahlungssicherer Sensor entstehen, der ohne aufwändige Anpassung in Inline-Röntgenprüfsysteme verschiedener Hersteller integriert werden kann.

Applikation
Das Applikationsteam entwickelt Methoden, mit denen die Anforderungen aus der Industrie direkt in die Technologie- und Produktentwicklung einfließen können. Ziel ist ein gemeinsam mit den Technologieteams ausgearbeitetes detailliertes Verwertungskonzept für beide Produktentwicklungen. Mit den daraus gewonnenen Erfahrungen entsteht am Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der TU Dresden ein nachhaltiges Innovationskonzept, um am Institut entwickelte Forschungsideen nicht nur für die Wissenschaft, sondern auch für die Wirtschaft zugänglich zu machen und diese möglichst effizient zu vermarkten.

Die Partner

Die Erarbeitung und Umsetzung der Ergebnisse erfolgt in Zusammenarbeit mit:

  • Fraunhofer-Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren, Institutsteil Dresden
  • SAP-Stiftungslehrstuhl für Entrepreneurship und Innovation (TU Dresden)
  • Industrieunternehmen

Kontakt

Herr Dr.-Ing. habil. Thomas Zerna
Technische Universität Dresden
Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik
Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik
01062 Dresden
Tel.: (0351) 463 33274
E-Mail: zerna[at]avt.et.tu-dresden.de