Korrelation zwischen thermischem und mechanischem Interface

Die Zunahme von Leistungsdichten und damit auch der Wärmeentwicklung in elektronischen Bauteilen erfordert Hochleistungswerkstoffe- und Komponenten, die diese Anforderungen erfüllen können. Eine der Hauptursachen für diese hohe Temperaturen liegen im thermischen Kontaktwiderstand zwischen den Kontaktflächen in Zwei- Komponenten-Systemen. Ein ähnliches Problem liegt auch in Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen (MMCs), wo Fasern in einer Metallmatrix eingebettet sind. Anforderungen an diese Art von Werkstoffen sind vor allem ein gutes mechanisches Interface in Kombination mit einem ausgezeichneten Wärmeübergang zwischen Faser und Matrix für Anwendungen im "electronic packaging" Bereich. Daher liegt das Hauptaugenmerk dieses Projektes in der Untersuchung des Zusammenhanges zwischen dem mechanischen und dem thermischen Interface in Zwei-Komponenten-Systemen. Zu diesem Zweck sollen einerseits Untersuchungen der mechanischen Interfaceeigenschaften und andererseits Untersuchungen zur Bestimmung des thermischen Übergangswiderstandes an Substrat-Substrat-Systemen, Schicht-Substrat-Systemen sowie in Faser- Matrix-Systemen durchgeführt werden. Da insbesondere Untersuchungen der thermischen Interfaceeigenschaften äußerst aufwendige Untersuchungen erfordern und somit auch teure Messeinrichtungen voraussetzen, wird das vorliegende Projekt vom Forschungszentrum Seibersdorf gemeinsam mit der Unterstützung von drei ausländischen Kooperationspartnern durchgeführt. Ziel des Projektes ist ein detailliertes Wissen über den Zusammenhang zwischen thermischen und mechanischen Interfaceeigenschaften, die als Grundlage für den Aufbau einer zerstörungsfreien und berührungslosen Methode zur Bestimmung von Interfaceeigenschaften eingesetzt werden soll. Insbesondere ist eine solche Methode auch geeignet für den Einsatz zur raschen Qualitätskontrolle von elektronischen Komponenten. Ein weiterer Schwerpunkt der durchzuführenden Untersuchungen liegt im erstmaligen Einsatz der "thermischen Mikroskopie" sowie der "Mikrothermischen Analyse" für die Charakterisierung von Interfaceeigenschaften in Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe. Die erfolgreiche Demonstration des Einsatzes dieser Methode für die Charakterisierung von Interfaces in MMCs ist ein wesentlicher Schritt für zukünftige Materialentwicklungen und Optimierungen.