Zerstörungsfreie Inline-Prüftechnik für elektronische und mechanische Komponenten sicherheitsrelevanter Systeme - Phase I

Inhalt: Marktanalyse für die innovativen Sensortechniken Phased-Array- Ultraschall und direktwandelnde Röntgendetektoren

Bescheibung: Die Entwicklung der nano-AVT hin zu dreidimensional integrierten Systemlösungen oder multifunktionalen Polymeraufbauten (z.B. als vollständig vergossener Funktionsblock) führt zu einer Vervielfachung der Anzahl aufeinander folgender Prozessschritte bei der Herstellung von elektronischen Baugruppen, die durch ihre Komplexität schwieriger zu prüfen sind. Insbesondere bei Strukturen im sub-Mikrometer- und im Nanometerbereich ist die Aufbau und Verbindungstechnik entscheidend für die Qualität des Bauelements und der Gesamtbaugruppe. Das Versagen eines einzelnen Prozessschrittes führt zum Ausfall des gesamten Produktes. Zuverlässige Prüfmethoden sind daher unerlässlich. Bisher schreitet jedoch die Technologieentwicklung deutlich schneller voran als die Entwicklung der Prüftechnik, so dass eine Verzögerungszeit von bis zu drei Jahren auftritt.

In der Herstellung elektronischer Geräte können die Prüfverfahren in drei Gruppen zusammengefasst werden: zerstörungsfreie Prüfverfahren, nicht-zerstörungsfreie Prüfverfahren und Funktionsprüfungen.

Bei der Technologieentwicklung und der Fehleranalyse spielt die nicht-zerstörungsfreie Prüfung eine große Rolle, ist aber für eine Produktionsprüfung nicht geeignet. Für die Qualitätssicherung in der Produktion wird in der Regel eine 100 %ige elektrische Prüfung durchgeführt. Mit Hilfe dieser können Aussagen zur elektrischen Funktion des Produktes getroffen werden, es ist jedoch keine Abschätzung der Qualität und Zuverlässigkeit möglich. Hier sind bildgebende zerstörungsfreie Prüfverfahren notwendig. Bisher werden diese allerdings hauptsächlich zur Technologieentwicklung und -einführung genutzt sowie zur Fehleranalyse, da zu wenig inline-fähige Prüfsysteme existieren. Ca. 70 % der in Phase I befragten Unternehmen ordnen der Fertigungsprüfung jedoch einen hohen Stellenwert zu, was auf einen erhöhten Bedarf hinweist. 60 % der Unternehmen prüfen sowohl inline als auch am Ende der Fertigungslinie.

Etabliert hat sich bisher hauptsächlich die automatische optische Prüfung (AOI), die allerdings für verdeckte Strukturen nicht geeignet ist. Prüfverfahren aus der Halbleitertechnik können nicht verwendet werden. Die physikalisch bedingte Auflösung dieser Verfahren ist zwar groß genug, aber die untersuchbare Objektgröße zu klein für einen Einsatz in der nano-AVT. Es werden 300 mm große Wafer verwendet, untersucht wird jedoch nur ein kleiner Ausschnitt eines oberflächennahen Bereiches. Am anderen Skalenende, in der Makro-Welt, werden zwar größere Objekte einer vollständigen Volumenprüfung unterzogen, jedoch ist die erreichbare Auflösung nicht unter einige Mikrometer Voxelgröße skalierbar. Für eine Prüfung im Sub-μm-Bereich wie sie für die nano-AVT zukünftig benötigt wird, stehen zum heutigen Zeitpunkt keine geeigneten Verfahren zur Verfügung. Im Rahmen der IAVT-Marktstudie in Form einer schriftlichen Befragung wurden am häufigsten Auflösung, Prüfgeschwindigkeit sowie Prüfkosten als Kritik an den vorhandenen Prüfgeräten genannt. Hieraus leiten sich unsere Forschungsziele ab:

• Marktnahe Entwicklung von produktionstechnisch einsetzbaren Inspektionsverfahren,
• flexible und anwendungsangepasste Systeme für die zerstörungsfreie Prüfung,
• Serienprüfung komplexer Bauteile,
• automatische Inspektion verdeckter Strukturen,
• Fehlerdetektion im Mikro- und Submikrometer-Bereich,
• Minimierung der Prüfkosten.

Laufzeit: 01.05.2008 bis 31.11.2008