Entwicklung eines Lebensdauermodells für Durchkontaktierungen in mehrlagigen Leiterplatten (PDF)

Durchkontaktierungen in mehrlagigen Leiterplatten, die im Automotive Bereich zum Einsatz kommen, werden im Feldeinsatz hohen thermischen Wechselbelastungen ausgesetzt. Diese führen aufgrund des unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Epoxidharz-Basismaterial in Dickenrichtung und der Kupferschicht in der Durchkontaktierung zu thermomechanischen Spannungen. Die Spannungen resultieren in Dehnungen, die zur Materialermüdung der abgeschiedenen Kupferschicht und damit zum elektrischen Ausfall der elektronischen Komponente führen können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Ermüdungsverhalten von elektrolytisch abgeschiedenem Kupfer in Durchkontaktierungen von mehrlagigen Leiterplatten unter Temperaturwechselbelastung untersucht. Der erste Teil der Arbeit widmete sich der Werkstoffcharakterisierung des Basismaterials und der elektrolytisch abgeschiedenen Kupferschicht in der Durchkontaktierung, wobei der Schwerpunkt der Untersuchungen in der Charakterisierung der Kupferschicht lag. Basierend auf numerischen Beanspruchungsanalysen und den Ausfalldaten aus Lebensdauerversuchen erfolgte im Schlussteil der Arbeit die Ableitung phänomenologischer Lebensdauermodelle. Hierbei wurde zur Berücksichtigung der Mittelspannungsempfindlichkeit des Kupfers der Schädigungsparameter nach Smith, Watson, Topper in modifizierter Form eingeführt.