Wie lassen sich mikroelektronische Komponenten durch Verkapselung vor Feuchte schützen? Und dies am besten bereits auf Waferebene? Die Forschungsarbeiten von Tanja Braun geben Industriekunden Antworten auf diese Fragen und wurden mit dem diesjährigen Forschungspreis des Fraunhofer IZM ausgezeichnet.

Tanja Braun gilt als Expertin für die Elektronik-Gehäusung durch Polymermaterialien und erhielt den Preis für die „Charakterisierung, Prozessierung und Zuverlässigkeitsbewertung von Verkapselungsmaterialien in der Mikroelektronik“. Ihre mit Auszeichnung bewertete Dissertation an der TU Berlin, die sie parallel zu laufenden Projekten erarbeitete, befasst sich mit der Feuchtediffusion in partikelgefüllten Epoxidharzen. Generelles Ziel ihrer Arbeiten ist die Erforschung und Entwicklung von optimierten Verkapselungs­systemen mit verschiedenen Füllstoffen mit hoher Barrierewirkung gegenüber Feuchte.

Wirkung und Nutzen werden über innovative Messmethoden zur anwendungsnahen Charakterisierung der Diffusion in Verkapselungsmaterialien nachgewiesen und münden in ein Konzept, welches das Potenzial für einen Industriestandard besitzt. Dabei hat die gelernte Maschinenbauerin Modelle für ihr Fachgebiet entwickelt, die sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin der Abteilung System Integration & Interconnection Technologies am Fraunhofer IZM experimentell belegte.

Auf diese Weise erfüllt sie ein wesentliches Kriterium des Forschungspreises: Wissenschaftliche Exzellenz bei gleichzeitiger industrieller Relevanz. In zahlreichen Millionenprojekten, die bisweilen Forscher aus mehreren Kontinenten vereinen, treibt Braun das Forschungsthema voran. So etwa auch das Molden aktiver elektronischer Komponenten auf Package-, Wafer- und Panelebene, das sie bereits im Jahr 2002 beschrieb und das mittlerweile in mehreren Industriekooperationen z.B. mit Allegro MicroSystems oder Bosch zur Anwendung geführt wurde. Die Entwicklung gipfelt in der Spezifikation und Beschaffung einer weltweit einzigartigen Panelmoldanlage, mit der sich dem Fraunhofer IZM neue Möglichkeiten im Bereich des Panel-Level-Packaging eröffnen, einem wirtschaftlich und technologisch hochinteressanten Themenfeld.

Auf Konferenzen weltweit ist Braun eine häufig eingeladene Rednerin und wurde darüber hinaus mit der Leitung internationaler Workshops betraut. Sie war an fünf Best-Paper-Awards maßgeblich beteiligt und ist Autorin von über 100 Publikationen.

Braun, die ihre Freizeit zum Feldhockeyspielen nutzt, engagiert sich in verschiedenen Fachausschüssen, etwa im GMM-Fachausschuss für Mikro-Nanointegration, dem ECTC Committee, Subcommittee Materials & Processing oder dem IEEE CPMT Technical Chapter Materials & Processing.

Der Forschungspreis wurde Dr.-Ing. Tanja Braun am 16. Dezember 2014 im Rahmen der Festveranstaltung „Microelectronic Packaging in the 21st Century“ in Berlin von Institutsleiter Prof. Klaus-Dieter Lang überreicht. Anwesend waren neben hochrangigen Industriegästen auch namhafte Vertreter aus Forschung und Politik, etwa Ministerialdirektor Prof. Wolf-Dieter Lukas vom BMBF, der Präsident der TU Berlin, Prof. Christian Thomsen oder der Finanzvorstand der Fraunhofer-Gesellschaft, Prof. Alfred Goßner.

Weiterführende Informationen

Arbeitsschwerpunkte Dr. Braun

• Prozessentwicklung im Bereich Verkapselungstechnik mikroelektronischer Aufbauten (Transfer Molding, Compression Molding, Laminieren, Underfilling, Glob Topping, Coating, Potting)
• Prozessentwicklung großflächige und präzise Bestückung für Einbettprozesse
• Materialanalyse durch thermische Analyse (DSC – Differenzialkalorimetrie, DMA – dynamisch-mechanische Analyse, TMA – thermo-mechanische Analyse), Feuchte­diffusion, rheologische Analyse, dielektrische Spektroskopie, Haftfestigkeitsanalyse
• Materialverarbeitung/Materialeigenschaftskorrelation von Polymeren für die Mikroelektronik z.B. Epoxidharzen, Silikonen, Polyurethanen
• Zerstörungsfreie und zerstörende Packageanalytik wie z.B. Ultraschallmikroskopie, Röntgenmikroskopie und -tomografie, metallografische Querschliffe mit optischer Mikroskopie und REM
• Zuverlässigkeitsanalysen und Bestimmung von Ausfallmechanismen

Leitung Internationaler Workshops durch Dr. Braun

• Advanced Transfer Molding Technology for Semiconductor Packaging; 2010, held in Kuala Lumpur and Penang, Malaysia.
• Die Attach & Advanced Transfer Molding Technology for Semiconductor Packaging; 2011, held in Kuala Lumpur and Penang, Malaysia.
• Copper Wire Bond & Packaging Interaction Technology; 2012 held in Kuala Lumpur, Malaysia.
• Moisture and media influence on microelectronic package reliability; T. Braun, H. Walter; Professional Development Course at ECTC 2014; Orlando, Lake Buena Vista, USA.

Best Paper Awards für Dr. Braun

• T. Ebefors, J. Fredlund, E. Jung, T. Braun; Recent Results using Met-Via TSV Interposer Technology as TMV Element in Wafer Level Through Mold Via Packaging of CMOS Biosensors; Proc. of IWLPC 2013, San Jose, CA, USA.
• R. Aschenbrenner, K.-F. Becker, T. Braun, A. Ostmann; Panel Level Packaging – A Manufacturing Solution For Cost-Effective Systems; Proc. of Pan Pacific Microelectronics Symposium, January 22-24, 2013, Makena Beach & Golf Resort, Maui, Hawaii, USA.
• T. Braun, K.-F. Becker, J. Bauer, L. Georgi, R. Kahle, R. Aschenbrenner, M. Schneider-Ramelow, K.-D. Lang; Oberflächenhydrophobierung und deren Anwendung für die Mikrosystemtechnik; Deutsche IMAPS-Konferenz 2010, München, D.
• B. Wunderle, C. Kallmayer, H. Walter, T. Braun, B. Michel, H. Reichl; Lifetime Model For Flip-Chip On Flex Using Anisotropic Conductive Adhesive Under Moisture And Temperature Loading; Proc. of iTherm 2008, Orlando, FL, USA.
• K.-F. Becker, N. Kilic, T. Braun, M. Koch, V. Bader, R. Aschenbrenner, H. Reichl; New Insights in Underfill Flow and Flip Chip Reliability; Proc. of Apex 2003, Anaheim, Ca., USA.