Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Effiziente Fehlerdiagnostik ist unverzichtbar für leistungsfähige Elektronik-Anwendungen und die Entwicklung zukunftsweisender Lösungen für die europäische Halbleiterindustrie. Mit diesem Fazit ging heute der CAM-Workshop am Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) zu Ende. Mehr als 150 internationale Gäste informierten sich beispielsweise zu Anwendungsmöglichkeiten von Galliumnitrid (GaN) und zur Pilotlinie für Advanced Packaging and Integration for Electronic Components and Systems (APECS).
»Unser CAM-Workshop hat sich als international wichtige Plattform für Fragen rund um Qualitätssicherung und Fehlerdiagnostik in der Elektronik etabliert. Ich freue mich sehr, dass wir auch in diesem Jahr so viele hochkarätige Gäste begrüßen und zeigen konnten, wie wichtig der Austausch über neue Analysetools, technologische Herausforderungen und methodische Ansätze für die Fehlererkennung und Materialcharakterisierung ist«, sagt Frank Altmann, Leiter des Geschäftsfelds »Werkstoffe und Bauelemente der Elektronik« am Fraunhofer IMWS.
Zu den Schwerpunkten der Tagung zählten neue Ergebnisse in der Defektlokalisierung und -analyse, Fallstudien zu Workflows in der Fehlersuche sowie Innovationen in der Materialcharakterisierung. Besonderes Augenmerk lag dabei auf MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)-Sensorik und auf Galliumnitrid (GaN) basierten Leistungshalbleitern.
Thomas Detzel (Infineon Austria) stellte in einer spannenden Keynote die Vorteile von GaN-Leistungsbauelementen und -Systemen sowie deren industrielle Realisierung in einer Vielzahl von Anwendungen vor. Mikel Azpeitia Urquia (STMicroelectronics, Italien) thematisierte die Bedeutung der MEMS-basierten Sensorik als Schlüsseltechnologie für energieeffiziente KI-Anwendungen. Konstantin Schekotihin (Universität Klagenfurt) stellte den aktuellen Forschungsstand zu KI-Anwendungen in Fehleranalytik-Laboren vor. Ingrid de Wolf (imec, Belgien) rundete das Programm mit einem Tutorial zur Rolle von mechanischem Stress in der Mikroelektronik und dessen Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit ab.
Ein Höhepunkt waren die Ausführungen von Ulrike Ganesh (Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM) zur APECS-Pilotlinie, die als europäische Innovationsplattform für Chiplet-Technologien im Rahmen des EU-Chips-Acts entsteht. Ganesh erläuterte eindrucksvoll, wie die Industrie hier durch die Bereitstellung eines vielseitigen Technologieportfolios bei der Weiterentwicklung von Packaging-Technologien und in der heterogenen Integration unterstützt wird. Diese Technologien sind von entscheidender Bedeutung für Anwendungen wie Telekommunikation, Künstliche Intelligenz oder medizinische Instrumente. Das gebündelte Know-how von zehn Partnern der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) in APECS eröffnet einzigartige Möglichkeiten etwa für nahtlose Design-to-Production-Fähigkeiten und skalierbare Fertigungslösungen für die Elektronikindustrie.
Das Fraunhofer IMWS spielt eine entscheidende Rolle beim Aufbau der APECS-Pilotlinie und bringt sich insbesondere mit seinen Kompetenzen in der präzisen Defekterkennung, hochauflösenden Mikrostrukturanalyse, lokalen Kennwertermittlung und Zuverlässigkeitsanalysen einschließlich der Aufklärung von neuartigen Fehlermechanismen von funktional komplexen Elektronikbauteilen ein. »Die systematische Einbeziehung von Charakterisierung, Test und Zuverlässigkeitsfragen in die Technologieentwicklung ist ein wesentlicher Faktor für hohe Fertigungsqualität, lange Lebensdauer und eine zügige Markteinführung neuer, insbesondere hochkomplexer heterointegrierter Bauelemente. Wir sind sehr stolz darauf, unsere international anerkannten Kompetenzen im Bereich der Zuverlässigkeitsforschung und Fehlerdiagnostik in die APECS-Pilotlinie einbringen zu können«, sagt Altmann.
Im Programm des CAM-Workshops gab es aus dem Institut gleich drei aktuelle Beiträge dazu. Sebastian Brand stellte neue Ansätze zur präzisen 3D-auflösenden Lokalisierung von elektrischen Defekten in 3D-integrierten Bauelementen durch quantitative Analyse der Wärmeausbreitung mittels Lock-in-Thermografie vor. Michél Simon-Najasek präsentierte einen neuen Ansatz zur kombinierten Planar- und Querschnittsanalyse von Gate-Defekten in elektrisch gestressten Normally-On-HEMT-Bauelementen. Lorenz Heinemann erläuterte, wie sich die Machine-Learning-basierte akustische Signalanalyse zum automatisierten Nachweis von Delaminations- und Rissdefekten durch geräteunabhängige Übertragungsfunktionen vereinfachen lässt.
Zum bereits zwölften Mal brachte der CAM-Workshop in Halle (Saale) internationale Fachleute aus der Elektronik-Industrie sowie Hersteller von Analyse-Equipment und Forschungseinrichtungen zusammen, um Herausforderungen, zukünftige Anforderungen und innovative Lösungen in der Fehldiagnostik und Materialcharakterisierung zu diskutieren. Der hohe Anwendungsbezug wurde dabei neben den zahlreichen Fachvorträgen aus der Industrie auch durch eine begleitende Industrie-Geräteausstellung untermauert.
(21.05.2025)