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Component reliability in high temperature automotive applications (Rely)

Leitung:PD Dr.-Ing. Dipl.-Phys. K. Weide-Zaage
Bearbeitung:Dipl.-Ing. Jörg Kludt
Laufzeit:01.05.2011-30.04.2013

Bild Component reliability in high temperature automotive applications (Rely)

Projektziel

Im geplanten Projekt sollen thermisch-elektrisch-mechanische Simulationen zur Modellierung der Degradation auf Device-Level mit ANSYS durchgeführt werden. Die Schwachstellen der Strukturen sollen ermittelt werden und das Design optimiert. Hierzu werden Stromdichte-, Temperatur und Stressverteilungen ermittelt und auf Basis dieser Daten die Massenflüsse und Massenflussdivergenzen ermittelt. Es sollen neben unterschiedlichen Layout-Parameter auch unterschiedliche Materialparameter dabei Berücksichtigung finden. Aufgrund der umfangreichen Simulationserfahrungen am LfI sind die Erfolgsaussichten hervorragend.

Motivation

m geplanten Projekt werden zunächst finite Elemente Modelle erstellt. Die Layoutparameter sowie die Materialparameter und die zu untersuchenden Randbedingungen werden durch X-FAB bereitgestellt. In der ersten Phase werden sechs Layoutvarianten mit unterschiedlichen physikalischen Geometrien und Dimensionierungen modelliert. Das thermisch-elektrisch-mechanische Verhalten wird dann mittels finiter Elemente Analyse bestimmt. Mit Hilfe der Berechnung der lokalen Massenflüsse und Massenflussdivergenzen ist die Bestimmung der Schwachstellen sowie kritischer Layouts möglich. In speziellen Fällen wird der Einfluss der Mikrostruktur untersucht.

Publikationen

Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Hein, V. (2012): Simulation of the Influence of TiAl3 Layers on the Thermal-Electrical and Mechanical Behaviour of Al Metallizations, Microelectronics Reliability, Vol. 52, No 9-10, Pages 1987–1992

Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Hein, V. (2013): Overlap Design for Higher Tungsten Via Robustness in AlCu Metallizations, IEEE, Integrated Reliability Workshop Final Report (IIRW) pp. 137-141

Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Hein, V. (2013): Deformation of Slotted Metal Tracks, IEEE, Integrated Reliability Workshop Final Report (IIRW), pp. 161-165

Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Hein, V.; Moujbani, A. (2013): Optimierung von Metallisierungsstrukturen mit Hilfe von thermisch-elektrisch-mechanischen FE-Simulationen, VDE ITG/GI/GMM-Fachtagung

Moujbani, A.; Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Hein, V.; Meinshausen, L. (2013): Dynamic Simulation of Migration Induced Failure Mechanism in Integrated Circuit Interconnects, Microelectronics Reliability, Volume 53, Issues 9–11, Pages 1365–1369

Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Hein, V. (2013): Dynamic simulation of octahedron slotted metal structures, Microelectronics Reliability, Volume 53, Issues 9–11, Pages 1606–1610

Weide-Zaage, K.; Kludt, J.; Meinshausen, L.; Farajzadeh, A. (2013): Synergiepotenzial von finite Elemente Simulationen bei der Optimierung des Entwurfsprozesses von Metallisierungen, VDE ITG, 24. GMM Workshop, Testmethoden und Zuverlässigkeit von Schaltungen und Systemen

Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Hein, V. (2013): Characterization of a new designed octahedron slotted metal track by simulations, IEEE International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems (EuroSimE)

Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Hein, V. (2013): Investigation of Thermomigration in Aluminum Metallization, IEEE International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems (EuroSimE)

Weide-Zaage, K.; Schlobohm, J.; Frémont, H.; Farajzadeh, A.; Kludt, J. (2013): 3D Integration a Thermal-Electrical-Mechanical-Reliability Study, Surface Mount Technology Association (SMTA), Pan Pacific Symposium

Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Kovacz, C.; Hein, V. (2014): Reliability Performance of Different Layouts of Wide Metal Tracks,  IEEE International Reliability Physics Symposium

Hein, V.; Kludt, J.; Weide-Zaage, K. (2014): Evaluation new Corner Stress Relief Structure Layout for high robust Metallization, Microelectronics Reliability, Volume 54, Issues 9–10, Pages 1977–1981

Kludt, J.; Weide-Zaage, K.; Ackermann, M.; Hein, V.; Kovács, C. (2014): Degradation Behaviour in Upstream/ Downstream Via Test Structures, Microelectronics Reliability, Volume 54, Issues 9–10, Pages 1724–1728

Übersicht