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PTB ermöglicht Prozessoptimierung durch Blick in verkapselte Kfz-Sensoren

Die Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) hat ein Röntgendiffraktometer zur zerstörungsfreien Verformungsmessung an verkapselten Kfz-Sensoren entwickelt. Die röntgendiffraktometrische Spannungsmessung war Teil des BMBF-Verbundprojekts "iForceSens" unter der Koordination der Robert Bosch GmbH. Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Stressmesschips, der anstelle eines Sensors den Verkapselungsprozess durchläuft. Durch die im Stressmesschip elektrisch ermittelten mechanischen Spannungen, die während des Produktionsschrittes "Verkapselung" entstehen können, wollen die Wissenschaftler den Verkapselungsprozess verbessern und somit einem vorzeitigen Ausfall der Elektronik entgegenwirken. Die ermittelten Ergebnisse wurden mit Hilfe des Röntgendiffraktometers validiert.

Bei der zerstörungsfreien Verformungsmessung gelang es nach Angaben der PTB-Wissenschaftler, mit hochenergetischer Röntgenstrahlung von mehr als 15 keV die Spritzgussverpackung der Sensoren zu durchdringen. Auf diese Weise wurden Spannungswerte von bis zu 200 MPa am verkapselten Chip ermittelt, die laut PTB von einer Druckbelastung durch die Verkapselung zeugen. Eine besondere messtechnische Herausforderung war dabei die Verstärkung des schwachen Messsignals. Dies gelang durch die Kombination einer Mikrofokus-Röntgenquelle mit Molybdänanode und einer speziell adaptierten Glaskapillaroptik.

Das Röntgendiffraktometer steht Herstellern und Anwendern von verkapselten Sensoren und anderer Chips aus Silizium für eine zerstörungsfreie Spannungsanalyse zur Verfügung. Durch einen universell gestalteten Probenraum können die Siliziumchips in beliebig geformten Kunststoffgehäusen untersucht werden. Weitere Informationen gibt es auf der SENSOR und TEST vom 26.-28. Mai2009 in Nürnberg.
(Foto: Raddrehzahlsensor im Spritzgussgehäuse)
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