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Dennis Blankenburg

• Der Trend zu der fortschreitenden Miniaturisierung und immer höheren Packungsdichte stellt nicht nur die Halbleiterindustrie immer wieder vor neue Herausforderungen, sondern auch die Leiterplattenhersteller. In modernen Anwendungen werden mehrlagige Leiterplatten mit Durchkontaktierungen genutzt, um eine steigende Kontaktstellendichte bzw. eine effektive Wärmeabfuhr zu realisieren. Vor allem im mobilen Bereich sind diese Komponenten jedoch starken thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Untersuchungen an Leiterplatten haben gezeigt, dass ein elektrischer Ausfall einer Leiterplatte auf schadhafte Durchkontaktierungen zurückzuführen ist. Defekte Durchkontaktierungen werden mit der Methode des metallographischen Schliffs ausgewertet, welche sehr zeitaufwendig ist. Mit der Messung des elektrischen Widerstandes und dessen Veränderungen im Temperaturwechseltest können ebenfalls defekte Durchkontaktierungen erfasst werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Messstand aufgebaut, welcher den elektrischen Widerstand von einzelnen Durchkontaktierungen während eines Temperaturwechseltests messen kann. Die Messung erfolgt mit einer automatisierten Vier-Leiter-Messung. Dabei wurde der Einfluss der Kontaktierung hinsichtlich einer Löt- und Steckverbindung untersucht. Außerdem wird der Einfluss der Bestromungsdauer auf die Probenlebensdauer analysiert. Im Rahmen einer Messmittel-fähigkeitsanalyse stellte sich heraus, dass das Messrauschen bei gelöteten Proben geringer ist als bei gesteckten Proben. Die gemessenen Daten wurden mittels automatisierter Software ausgewertet. Dazu wurden nur die Warmphasen der Temperaturzykeldaten genutzt, da hier die Widerstandsänderung durch einen Riss am größten ist. Die Verlaufskurven der Widerstandsänderung bestätigen die Ergebnisse hinsichtlich des Messrauschens der Messmittelfähigkeitsanalyse. Eine Durchkontaktierung gilt ab einer Widerstandsänderung von 5 % als ausgefallen. Die durchgeführte Schliffbilduntersuchung zeigte, dass bei dieser Änderung eine massive Schädigung durch Risse eintritt und somit wurde das Ausfallkriterium bestätigt. Eine statistische Untersuchung der Ausfalldaten mit Hilfe der Weibullanalyse zeigte einen signifikanten Einfluss der Bestromungsart auf die Probenlebensdauer. So führt ein dauerhafter Stromfluss zu früheren Ausfällen.
• The trend of the progressing miniaturization for electric circuits and the need of packing these increasingly denser are major challenges not only for the semiconductor but also for the circuit board industry. Modern solutions for these problems use multilayer circuit boards with plated through holes (PTH) to achieve the increasing number of pads and realize an effective heat dissipation. However, especially in mobile applications, the components experience a great thermal stress. Investigations on circuit boards have shown that electrical malfunctions often result from damaged plated through holes. Faulty PTH