Verfahren zur Charakterisierung und Qualitätssicherung von kupferbasierten Sinterpasten

Abstract

Im Teilvorhaben der Nanotest im Projekt Copperfield wurden Messverfahren und -geräte zur Messung der zur thermischen und elektrischen Leitfähigkeit von Sintermaterialien und von elektronischen Packages weiterentwickelt. Mit den Messgeräten wurden Messungen der in dem Projekt entwickelten Materialien und gesinterten Aufbauten durchgeführt. Unter anderem wurden Messungen der Wärmeleitfähigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit von zahlreichen Sintermaterialien der Nano-Join (NJ), der TH Ingolstadt (THI) sowie von auf dem Markt erhältlichen Referenzmaterialien durchgeführt. Die finalen kupferbasierten Sintermaterialien der Nano-Join erreichten im Mittel eine Wärmeleitfähigkeit von (232±60) W/(m.K) und eine elektrische Leitfähigkeit von (30±7) MS/m. Dies zeigt eine erhebliche Erhöhung und damit Verbesserung der Leitfähigkeiten im Vergleich der Materialien der Projektpartner zu Beginn des Projekts. Die Wärmeleitfähigkeiten und elektrischen Leitfähigkeiten liegen nun im Bereich von denen anderer kupferbasierter gesinterter Materialien auf dem Markt. Für die Messsysteme wurden Erfahrungen mit den neuen Probenarten gesammelt und die Messparameter angepasst. Die Methode für die transiente Charakterisierung mittels thermischer Impedanzmessungen für die Charakterisierung elektronischer Packages wurde weiterentwickelt, Testmuster dafür aufgebaut und erfolgreich gemessen. Des Weiteren wurden Methoden für infrarotbasierte Fehleranalyse weiterentwickelt. Ein Inline-Infrarot-Thermographie-Fehleranalysesystem wurde aufgebaut und es wurden erfolgreich IR-Fehleranalyse-Charakterisierungen von Testmustern durchgeführt Die Ergebnisse wurden mit denen der thermischen Impedanzmessungen, Ultraschallmikroskopie, Röntgenmessungen und Rasterelektronenmikroskopie verglichen.