Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWSKompetenz zum Korrosionverhalten von Werkstoffen, Bauteilen und Systemen
Korrosion ist in DIN EN ISO 8044 definiert als Vorgang, in der ein Werkstoff durch Reaktion mit seiner Umgebung geschädigt wird. Solche Einflussgrößen in der Umwelt können Feuchte, hohe Temperaturen oder Schadstoffe sein. Die häufig schleichend ablaufenden Korrosionsprozesse können zu erheblichen Beeinträchtigungen der Funktionalität bis hin zum Versagen eines Bauteils oder Systems führen. Korrosion kann sowohl unter mechanischer Beanspruchung erfolgen als auch ohne. Korrosionsbeanspruchungen und Korrosionsverhalten können jedoch durch Messungen spezifisch für einzelne Werkstoffe, Materialkombinationen und den Einfluss unterschiedlicher Medien auf diese aufgeklärt und quantifiziert werden. Solche Tests sind ein Schlüssel zur effizienten Zuverlässigkeitsbewertung.
Für die Qualitätsprüfung bei mikro- und leistungselektronischen Bauteilen, insbesondere in der Aufbau- und Verbindungstechnik, spielt das Verständnis des Korrosionsverhaltens von Materialien eine immer wichtigere Rolle. Außerdem gewinnt der Fehlermechanismus der elektrochemischen (ionischen) Migration ECM immer mehr an Bedeutung. Dies liegt zum einen am zunehmenden Einsatz von elektronischen Systemen etwa im Automobilbereich oder bei Anwendungen für erneuerbare Energien, wo die Werkstoffe und Bauteilen teils extremen Bedingungen ausgesetzt sind, die korrosive Prozesse erleichtern oder beschleunigen können. Zum anderen führt die Miniaturisierung dazu, dass Bauteile über größere Oberflächen bei gleichem Volumen verfügen – das bietet mehr Angriffspunkte für korrosiv wirkende Medien.
Am Fraunhofer IMWS steht ein breites Spektrum an Methoden für die Korrosionsprüfung zur Verfügung. Dabei können sowohl r elektrochemische Korrosions- oder Migrationsprozesse, die durch Anwesenheit eines Elektrolyten oder in Gegenwart eines elektrischen Feldes (etwa Loch-, Kontakt- und Spaltkorrosion) ausgelöst wird, als auch rein chemisch ablaufende Prozesse bewertet werden. Die Fachleute des Instituts in Halle (Saale) untersuchen seit 1992 elektronische Baugruppen auf Fehlermechanismen und Ausfallursachen. Das Spektrum der Testverfahren und Prüfmethoden reicht von Vergleichsmessungen mit Standardverfahren über die chemische Analyse (auch für schwer zugängliche elektronische Baugruppen wie Steckverbinder oder Leiterplatten) bis hin zur Materialentwicklung, zum Beispiel durch chemische Modifikation der Oberflächen von Kontaktmaterialien. Ein Schwerpunkt des Fraunhofer IMWS sind hochauflösende physikalische Methoden (Rasterelektronenmikroskopie, energiedispersive Röntgenanalyse, Transmissionselektronenmikroskopie), die sowohl lokale Schädigungen durch Korrosion beispielsweise in Drahtverbindungen und elektrischen Kontakten bis hin zur Mikro- und Nanomorphologie erkennbar machen als auch die Aufklärung von Fehlermodi ermöglichen. Die Forscherinnen und Forscher entwickeln gemeinsam mit Partnern zusätzlich neue Methoden und Geräte zur Korrosionsprüfung.