Rendimiento de la fatiga térmica en la microelectrónica
Debido a las tendencias de desarrollo de la microelectrónica, caracterizadas principalmente por la constante miniaturización en el camino hacia la nanoescala, la investigación de la fatiga térmica y mecánica de los materiales electrónicos se ha convertido en un requisito fundamental. Diversas inhomogeneidades, tensiones residuales generadas durante el proceso de fabricación y en condiciones ambientales extremas contribuyen a la delaminación de las interfaces y a la fatiga de las interconexiones de soldadura. Dado que actualmente no existe ninguna metodología de ensayos estándar, se combinó una metodología de ensayo en el proyecto MEVIPRO con simulaciones numéricas para la evaluación de este modo de fallo. Ha sido diseñada para la investigación experimental de la deformación de materiales compuestos sujetos a cargas de cizallamiento inducidas térmicamente y ha recibido, por tanto, el nombre de «Prueba de cizalla térmica». La prueba se basa en la falta de acoplamiento térmico de un espécimen de cizalla, conteniendo una junta de forma arbitraria y montada en un marco de carga con un coeficiente de expansión térmica diferente. Su intención es hacer visibles la deformación y degradación de la superficie de la junta mediante observaciones microscópicas o proporcionar mediciones in situ con el uso del método MicroDAC. El análisis microscópico in situ de la superficie de la junta que se deforma permite observar las deformaciones locales a distintas temperaturas, que también puede reproducirse como una secuencia de vídeo visualizando los movimientos de la microestructura local. De este modo se cuenta con los medios esenciales para ajustar la propagación de fisuras controladas por la fatiga a la calculada por los análisis de elementos finitos, así como para realizar comparaciones con simulaciones numéricas. La prueba puede aplicarse tanto a cargas estáticas, inducidas por el calentamiento o enfriamiento a diferentes niveles, y a las cargas térmicas cíclicas aplicadas en la cámara de temperatura del microscopio. Ha sido utilizada por investigadores de FhG-IZM para analizar la deformación y el comportamiento de fallos de especímenes de SnPb, SnAg y SnAgCu en distintas etapas de las pruebas del ciclo térmico. La metodología combinada numérico-experimental mostró un gran potencial de aplicación universal, para estudios sobre la degradación de soldaduras inducidas por la fatiga con elementos de aleación espurios, adhesivos electrónicos y muchas más.
