Untersuchung von wachsenden intermetallischen Komponenten, Entstehung von Kirkendall-Voids und Versagen in Loten

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Kerstin Weinberg
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265705691

Mikroelektronische Schaltkreise bestehen aus verschiedenen Schichten, die mittels Lotverbindungen in Position gehalten werden. Alterung der Lote, insbesondere durch Wachstum von intermetallischen Phasen und durch Entstehung von Hohlräumen und Rissen, beeinträchtigen die Lebensdauer der Lotverbindungen. Das Thema ist von grossem praktischen Interesse und es gibt zahlreiche werkstofftechnische Untersuchungen dazu, jedochkaum erklärende thermodynamische oder mechanische Modellierungen.Ziel des vorgeschlagenden Projektes ist es, ein Modell für vorhersagende numerische Simulationen dieser Alterungseffekte zu entwickeln. Dazu wird ein Phasenfeld-Modell entwickelt, dass mit thermischer und mechanischer Belastung gekoppelt sein wird. Die Entstehung von Kirkendall-Voids, ihr Wachstum und die Formation und Ausbreitung von Rissen stehen dabei im Mittelpunkt der Betrachtungen. Angesichts der vorhandenen experimentellen Befunde und Materialdaten werden wir uns auf die Untersuchung von Zinnloten sowie Zinn-Blei-Loten auf Kupferplatinen konzentrieren, die typischerweise intermetallische eta- und epsilon-Phasen zeigen. Im Ergebnis wird das Projekt dreidimensionale, gekoppelte Mehrfeldsimulationen desLotball-Platine-Systems ermöglichen, mit denen die Alterungserscheinungen untersucht und vorhergesagt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen