Mithilfe physikalischer Modelle können die Schwachstellen von Durchkontaktierungen in Dickschichttechnik analysiert und die Anwendungsgrenzen bei Impulsstrombelastung hin zu höheren Strömen verschoben werden.
Ein Teil der im Kfz eingesetzten Steuergeräte wird in keramischer Dickschichttechnik (Hybridtechnik) hergestellt, die hohe Integrationsdichten mit hohen Anwendungstemperaturen und moderaten Produktionskosten verbindet.
rechts: Simultane Kontaktierung der Durchkontaktierungen eines Substrates in einem Nadeladapter des aufgebauten Messplatzes
Bei der Hybridtechnik werden auf Keramikleiterplatten elektrische Schaltungen mittels Dickschichttechnik aufgebracht. Um Ströme von der Vorder- auf die Rückseite der Leiterplatte abzuleiten, befinden sich elektrische Durchkontaktierungen in den Leiterplatten. Deren Stromtragfähigkeit bei Impulsstrombelastung ist Gegenstand dieser Forschungsarbeit. Insbesondere wurden folgende Punkte bearbeitet:
• Bestimmen der Versagensmechanismen bei Hochstrombelastung und wissensbasiertes Verschieben der Anwendungsgrenzen herkömmlicher Durchkontaktierungen hin zu höheren Strömen mithilfe physikalischer Modelle (FEM-Simulationen).
• Aufbau eines Hochstrompulsmessplatzes. Experimentelles Validieren und statisches Absichern des Modells in Messreihen.
• Modellgestütztes Entwickeln vollständig verfüllter Durchkontaktierungen mit reduziertem Edelmetallgehalt.
Mithilfe des FEM-Modells wurde nicht nur ein quantitatives Verständnis für die Vorgänge bei Bestromung einer Durchkontaktierung gewonnen, sondern es wurden auch Schwachstellen der Durchkontaktierungen analysiert. Am aufgebauten Messplatz wurde das Modell verifiziert, und darauf aufbauend wurde ein Konzept zur zerstörungsfreien Prüfung und Abschätzung der potenziellen maximalen Strombelastung entwickelt.
