Bestimmung von Größe und Form von Einschlüssen kleiner als die Schallbündelbreite

• Antragstellerin: Professorin Dr. Elfgard Kühnicke
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 136109294

Die Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen macht eine zerstörungsfreie Prüfung von Strukturen mit Größen von deutlich kleiner als 100 μm erforderlich. Es sollen Delaminationen und Fehlstellen möglichst bis in den μm-Bereich gefunden und größenmäßig charakterisiert werden. Dazu bieten sich Ultraschallabbildungsverfahren an, die Röntgenverfahren aufgrund des starken Kontrastes vielfach überlegen sind. Im beantragten Projekt soll ein Verfahren entwickelt werden, mit dem es möglich wird, Größe und Form von Einschlüssen, die kleiner als die Schallbündelbreite sind, zu bestimmen. Damit lässt sich eine wesentliche Verbesserung (Qualitätserhöhung) des Ultraschall-Schnittbildes erzielen. Eine solche Verbesserung ist notwendig, da bei konventioneller Auswertung solche Einschlüsse nicht kleiner als die Schallbündelbreite dargestellt werden. Die grundlegende Idee für das neue Verfahren beruht auf der Informationsgewinnung aus dem Aussehen des rückgestreuten Schallfeldes. Dazu werden die Richtcharakteristik sowie die Form des empfangenen Signals als Funktion der Schallkopfposition ausgewertet. Die Variation des Sende-Schallfeldes z.B. durch Änderung der Senderposition in vertikaler und horizontaler Richtung und die Abtastung des reflektierten Schallfeldes, liefern Informationen über den Reflektor. Solche Ansätze gibt es in der Literatur bisher nicht, da sie die genaue Kenntnis des reflektierten Schallfeldes, das von den Wandlerparametern, der konkreten Messsituation (Abstand des Reflektors, Material und Strukturierung des Messobjektes) und der Größe und Form der Einschlüsse abhängt, voraussetzen. Simulationsrechnungen liefern das Schallfeld auf dem Empfänger und ermöglichen somit eine optimale Strukturierung des Empfängers zur Abtastung des Schallfeldes und erlauben damit gezielte experimentelle Untersuchungen. Im engen Zusammenspiel mit Experimenten sind Kriterien zur Bestimmung der Größe und Form von kleinen Einschlüssen und Hohlräumen zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Gerald Gerlach