Grenzflächendiffusions- und Adhäsionsverhalten von Epoxidharzen für mikroelektronische Sensorapplikationen

In diesem Beitrag werden experimentelle Methoden zur Analyse des grenzflächennahen Diffusionsverhaltens von mit Epoxidharz beschichteten Oberflächen vorgestellt. Zunächst werden Diffusionsergebnisse aus den feuchteinduzierten thermogravimetrischen Analysen mit den feuchteinduzierten Schwellverhalten vorgestellt und verglichen. Hierzu wird eine erweiterte Messapparatur vorgestellt, die das feuchteinduzierte Schwellverhalten von Polymeren in-situ sowohl im Absorptions? als auch im Desorptionszyklus erfassen kann. Ergebnisse an nanostrukturierten Epoxidharzen zeigen, dass das feuchteinduzierte Schwellverhalten sich von dem gravimetrischen Sorptionsverhalten unterscheidet. Als Ursachen können dehnungsrelevante Relaxations-Vorgänge im Polymer herangezogen werden. Ergebnisse aus molekulardynami-schen Simulationen tragen zu einem tieferen Verständnis der Transporteigenschaften der Wassermoleküle im grenzflä-chennahen Bereich und an der Grenzfläche bei. Aus den experimentellen und simulatorischen Ergebnissen heraus wur-de ein Testvehikel konzipiert, das mit Hilfe von Sensorstrukturen das Diffusionsverhalten an der Grenzfläche und durch das Volumen ortsaufgelöst erfassen kann. Die hier verwendete Sensorfläche ist eine IDK-Struktur, die in verschiedene Segmente aufgeteilt ist, so dass der Feuchtegehalt im Polymer oberhalb dieser Fläche kapazitiv gemessen werden kann. In diesem Beitrag wird die Funktionsfähigkeit dieses Messaufbaus zur Detektion des ortsaufgelösten Diffusionsverhal-tens vorgestellt und die Ergebnisse diskutiert.