Arbeitsgruppe Werkstofftechnik, Metallische Werkstoffe und Analytik

 

Leistungsprofil

Leistungsangebot der Gruppe Werkstofftechnik

• Werkstoffprüfung
• Bestimmung mechanischer Kennwerte (Zugversuch, Härtemessung, mobile Härtemessung, zerstörungsfreie Werkstoffprüfung)
• Charakterisierung von Oberflächen und Schichtsystemen, Schichtdickenmessung
• Bewertung uns Analyse von Drahtbondkontakten (Herstellung von Bondkontakten, Pull- und Schertests, materialwissenschaftliche Analyse der Verbindung)
• Ultraschallprüfung

• Metallografie

Lehre

Lehrveranstaltungen

Bachelor

• Werkstofftechnik für maschinenbaunahe Studiengänge
• Spezielle Werkstoffe und Verfahren
• Analytische Verfahren und Metallografie

Master

• Hochleistungswerkstoffe und Beschichtungen
• Mikrotechnologien

    

 

 

Forschung und Projekte

 

MUzOB - Materialwissenschaftliche Untersuchungen zur Optimierung der Bondqualität bei Variation der Loopgeometrien

 

Ausgehend von der Anforderung an die Qualität von ultraschallverschweißten Aluminium Bondkontakten, die im Rahmen von Leistungselektronikmodulen von großer technologischer Bedeutung sind, soll im  beantragten Projekt das Verständnis für den werkstoffwissenschaftlichen Hintergrund der Ausfallmechanismen der Bondkontakte vervollständigt werden. Fokussiert wird auf die beim Bonden technischer Systeme auftretenden Gefügeänderungen und Schädigungen auf mikro- und nanoskopischer Ebene für technisch relevante Materialkombinationen. Im Mittelpunkt stehen Prozessparameter und Loopformen verschiedener Aluminium-Drahtqualitäten. Im Ergebnis sollen Empfehlungen zur Optimierung von Bondprozessen für unterschiedliche Anwendungen erarbeitet werden.

 

Projektleiterin: Prof. Dr.-Ing. Ute Geißler,  Projektpartner: F&K Delvotec GmbH

Laufzeit 08/2018 – 10/2021

Förderung: BMBF (FHProfUnt)

 

Mimes - Mikro-/Nanohärtemesssystem zur Bestimmung mechanischer Kennwerte mittels instrumentierter Eindringprüfung

 

Ziel des Vorhabens ist die Schaffung eines universal einsetzbaren Mikro-/Nanohärtemesssystems zur instrumentierten Eindringprüfung, geeignet für metallische Werkstoffe und Oberflächen, Halbleiter und Verbundwerkstoffe sowie dünne Schichten mit dem Ziel, Untersuchungen an derartigen Materialien, Schichtsystemen, Baugruppen und Bauteilen praxisnah durchführen zu können.

Projektleiterin: Prof. Dr.-Ing. Ute Geißler

Förderung: Europäische Union (EFRE), ILB Brandenburg

 

Mikro - Röntgenelementaranalyse inhomogener und unregelmäßiger Proben

 

Ziel des Vorhabens ist die Einrichtung eines vielseitig einsatzfähigen Charakterisierungstools, geeignet für die Stoffgruppe der metallischen Werkstoffe, sowie von Halbleiter und Verbundwerkstoffen mit dem Ziel, Untersuchungen an Oberflächen und Volumen derartiger Materialien, Baugruppen und Bauteilen praxisnah durchführen zu können.

Projektleiterin: Prof. Dr.-Ing. Ute Geißler

Förderung: Europäische Union (EFRE), ILB Brandenburg

 

EpycK - Entwicklung eines Verfahrens zur physikalisch- chemischen Kennzeichnung von Edelmetallbarren

 

Ziel des Vorhabens ist die Herstellung von definierten Submillimeterstrukturen in verschiedenen Skalierungen auf einer metallischen Oberfläche mit Hilfe einer innovativen Elektrodenvariation (Anode), bei der elektrochemischen Abscheidung von Gold auf Edelmetallbaren (Kathode) in einer Galvanikzelle.

 

Projektleiterin: Prof. Dr.-Ing. Ute Geißler,  Projektpartner: Schiefer & Co. GmbH

Laufzeit 10/2018 – 12/2020

Förderung: BMWi (ZIM-AiF)

 

ElDiaman – Elektronenmikroskopische Diagnostik metallischer und anorganisch nichtmetallischer Werkstoffe

Das Projekt El Diaman hat die Schaffung eines universal einsetzbaren Analysesystems zum Ziel. Dieses soll geeignet sein für metallische Werkstoffe, anorganisch-nichtmetallische Werkstoffe, Halbleiter und Verbundwerkstoffe, um an diesen Materialien, Baugruppen und Bauteilen Untersuchungen praxisnah durchzuführen. Das zu beschaffende SEM-System ist ein Materialanalyse- und Abbildungssystem, das elektronenoptische Anregung nutzt.

Projektleiterin: Prof. Dr.-Ing. Ute Geißler

Laufzeit 03/2018 – 12/2019

Förderung: Europäische Union (EFRE), ILB Brandenburg

Publikationen

2004 bis 2021 / Ute Geißler - Link zur Publikationsseite der TH Wildau

 

2021

Florens Felke, Anne Groth, Martin Hempel, Bernhard Czerny, Torsten Döhler und Ute Geißler:

Lebensdauertests an Aluminium-Dickdrahtbonds unter Berücksichtigung der Schädigungen des Heelbereiches.

eingereicht für MAPS Herbstkonferenz, Oktober 2021

 

Mikhail K. Tarabrin, Andrey A. Bushunov, Andrei A. Teslenko, Tatiana Sakharova, Jonas Hinkel, Iskander Usenov, Torsten Döhler, Ute Geißler, Viacheslav Artyushenko, and Vladimir A. Lazarev

Fabrication of antireflection microstructure on AgClBr polycrystalline fiber by single pulse femtosecond laser ablation.

Opt. Mater.Express 11 (2) 487-496 (2021)

 

2020

Torsten Döhler, Hans-Georg von Ribbeck, Fabian Fidorra, Florens Felke, and Ute Geissler

Study of Wrinkle Formation in the Heel Zone of Heavy Wire Bonds.

43rd International Spring Seminar on Electronics Technollogy, ISSE 2020, Paper und Online-Vortrag, IEEE Electronics Packaging Society

 

Hans-Georg von Ribbeck, Torsten Döhler, Bernhard Czerny, Golta Khatibi, and Ute Geißler

Loop formation effects on the lifetime of wire bonds for power electronics.

CIPS 2020 – 11th Conference on Integrated Power Electronic Systems, VDE-Verlag Berlin, Offenbach, ISBN 978-3-8007-5225-6, pp. 468-472.

 

2019

P. Krüger, M. Wietstruck, G. Kissinger, M. Lisker, A. Krüger, T. Döhler, J. Schäffner, H. Silz, U. Geißler und M. Kaynak

Development of a shear force measurement for qualitatively analyzation and optimization of wafer bonding processes.

Mikrosystemtechnik Kongress 2019, VDE-Verlag Berlin, Offenbach, ISBN 978-3-8007-5090-0, pp. 722-725.

 

T. Döhler, S. Hüttel, F. Felke, U. Geißler:

Einfluss der Substratoberflächenqualität auf das Ultraschallschweißen von Al – Bondkontakten.

Posterbeitrag 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik, Zeulenroda März 2019

 

2017

Ute Geißler und Martin Schneider-Ramelow:

Aluminium-Scandium als alternative Bondpad-Chipmetallisierung für Leistungshalbleiter.

PLUS 1 (2017) S. 92-95, Leuze Verlag Bad Saulgau

 

Ute Geißler:

Neue Materialien für die Bondtechnik.

20. Europäisches Elektroniktechnologie-Kolleg, St. Jordi Spanien 2017

 

2016

Ute Geißler, Biswajit Mukhopadhyay, Janine Stockmaier:

Aluminium-Scandium als Bondpad-Chipmetallisierung für den Kupferdrahtbondprozess.

PLUS 11(2016) S. 2225-2231, Leuze Verlag Bad Saulgau

 

Ute Geissler, Sven Thomas, Martin Schneider-Ramelow, Biswajit Mukopadhi and Klaus-Dieter Lang:

Aluminium-Scandium – a material for semiconductor packaging. Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol.45 (2016)10

 

Christian Ehrhardt, Ute Geissler, Jan Höfer, Marian Broll , Martin-Schneider Ramelow, Klaus-Dieter Lang, Stefan Schmitz:

Influence of wire material and diameter on the reliability of Al-H11, Al-CR, Al-R and AlX heavy wire bonds during power cycling, CIPS 2010 (9th International Conference of Integrated Power Electronic Systems) in Nürnberg vom 08.-10.03.2016, VDE Verlag GmbH Berlin, Offenbach

 

Ute Geißler, Biswajit Mukhopadhyay, Janine Stockmaier:

Aluminium-Scandium als Bondpad-Chipmetallisierung für den Kupferdrahtbondprozess. PLUS 11(2016) 2255-2231

 

2015

M. S. Broll, U. Geissler, J. Höfer, S. Schmitz, O. Wittler, M. Schneider-Ramelow, K.-D. Lang:

Correlation between mechanical properties and microstructure of different aluminum wire qualities after ultrasonic bonding. Microelectronics Reliability (2015),

 

M.S. Broll, U. Geissler, J. Höfer, S. Schmitz, O. Wittler, K.-D. Lang:

Microstructural Evolution of Ultrasonic Bonded Aluminum Wires. Microelectronics Reliability 55 (2015) 961-968

 

2013

Schneider-Ramelow, M; Geißler, U.; Schmitz, S.; Lang, K.-D.:

Drahtbondtechnologie 2013 - Trends und Innovationen. Vortrag und Tagungsband der 21. FED-Konferenz 2013, Bremen 19.-21.09.2013, S.349-368.

 

 

Ute Geißer, Jens Göhre, Sven Thomas, Martin Schneider-Ramelow, Klaus-Dieter Lang:

A new Aluminium Alloy for Heavy Wire Bonding in Power Electronics-First Tests of Bonding Behaviour and Reliability.

PCIM-Konferenz Power Electronics 13.-16-5. Nürnberg 2013.

Martin Schneider-Ramelow, Ute Geißler, Stefan Schmitz Wolfgang Grübel, and Bernhard Schuch:

Development and Status of Cu Ball/Wedge Bonding in 2012.

Journal of ELECTRONIC MATERIALS, DOI: 10.1007/s11664-012-2383-0,  2013 TMS.

 

2012

Mohamad Sbeiti, Wolfgang H. Müller, Martin Schneider-Ramelow, Ute Geissler, and Stefan Schmitz:

Quantifying diffusion for an ultrasonic wire bonding process by applying

the theory of material forces.

PAMM · Proc. Appl. Math. Mech. 12, 369 – 370 (2012) / DOI 10.1002/pamm.201210173

 

Schneider-Ramelow, M; Göhre, J.-M.; Geißler, U.; Schmitz, S.; Lang, K.D.:

European R&D Trends in wire bonding technologies.

Proceedings of the 45th IMAPS International Symposium on Microelectronics.

September 09-13, 2012 in San Diego, Ca, USA, S.209-214

 

Ute Geißler, Martin Schneider-Ramelow, Eugen Milke:

Neue Drahtwerkstoffe für den Einsatz im Wedge/Wedge-Bondprozess.

Jahrbuch Mikroverbindungstechnik 2012/2013, DVS-Media-Verlag, S. 100-111

ISBN: 978-3-87155-249-6

 

Sbeiti, M.; Müller, W.H.; Geissler, U.; Schneider-Ramelow, M.; Schmitz, S.:

FE-thermomechanische Analyse zur Beschreibung der Ausbildung der intermetallischen Phase beim Drahtbonden.

PLUS 5/2012, S.1125-1131

 

Jens Göhre, Ute Geißler, Martin Schneider-Ramelow, Klaus-Dieter Lang:

Influence of Bonding Parameters on the Reliability of Heavy Wire

Bonds on Power Semiconductors

CIPS 2012, 6.-8. März Nürnberg, paper 06.2

 

Ute Geißler, Eugen Milke, Peter Prenosil, Martin Schneider-Ramelow, Klaus-Dieter Lang:

Alternative Drahtwerkstoffe für den Einsatz im Wedge/Wedge-Bondprozess.

Tagung Elektronische Baugruppen und Leiterplatten (EBL) 6, 2012, Fellbach

VDE-Verlag, 2012 (GMM-Fachbericht 71), ISBN: 978-3-8007-3403-0
S.227-232

 

2011

Ute Geißler, Eugen Milke, Martin Schneider-Ramelow, Peter Prenosil

Optimierung der Drahteigenschaften für verbesserte Aluminium-Bondkontakte.

Deutsche IMAPS-Konferenz München, 18-19.Oktober 2011

 

Ute Geissler, Jürgen Funck, Martin Schneider-Ramelow, Hans-Jürgen Engelmann, Ingrid Rooch, Wolfgang H. Müller, and Herbert Reichl:

Interface Formation in the US-Wedge/Wedge-Bond-Process of AlSi1/CuNiAu-Contacts.

Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 40, No. 2, 2011, p. 239 – 246.

 

Ute Geißler, Jürgen Funck und Martin Schneider-Ramelow:

Temperatur und Interdiffusion beim Ultraschall-Wedge/Wedge-Bondverschweißen

von Aluminiumdrähten auf Ni/Flash-Au.

PLUS 1/2011, S.145-150

 

Martin Schneider-Ramelow, Ute Geißler, Stefan Schmitz, Wolfgang Grübl, Bernhard Schuch:

Cu-Ball/Wedge-Bonden: Entwicklung und Status 2011. Teil 1

PLUS 8/2011, S. 1852-1871

 

Martin Schneider-Ramelow, Ute Geißler, Stefan Schmitz, Wolfgang Grübl, Bernhard Schuch:

Cu-Ball/Wedge-Bonden: Entwicklung und Status 2011. Teil 2

PLUS 9/2011, S. 2092-2111

 

Martin Schneider-Ramelow, Ute Geißler, Stefan Schmitz, Wolfgang Grübl, Bernhard Schuch:

Cu-Ball/Wedge-Bonden: Entwicklung und Status 2011. Teil 3

PLUS 10/2011, S. 2385-2399

 

Wolfgang H. Müller, Mohamad Sbeiti, Martin Schneider-Ramelow, and Ute Geissler:

Thermo-mechanical description of material diffusion during an ultrasonic wire bonding process.

PAMM - Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, 11, 427-428, Wiley-VCH Verlag Weinheim, 2011

 

2010

Ute Geißler and Martin Schneider-Ramelow:

Wire Bonding as Dynamic Process of Hardening and Softening.

In “Smart System Integration and Reliability” ,Eds. Bernd Michel, Klaus-Dieter Lang

p.422-433, Goldenbogen Verlag Dresden 2010.

 

Jens Goehre, Martin Schneider-Ramelow, Ute Geißler and Klaus-Dieter Lang:

Interface Degradation of Al Heavy Wire Bonds on Semiconductors during Active Power Cycling measured by the Shear Test.

CIPS 2010 (6th International Conference of Integrated Power Electronic Systems) in Nürnberg vom 16.-18.03.2010. Veröffentlicht im ETG-Fachbericht 121, VDE Verlag GmbH Berlin, Offenbach, p.97-102.

 

J. Goehre, M. Schneider-Ramelow, U. Geißler and K.-D. Lang:

Active Power Cycling for End of Life Tests of Heavy Wire Bond Interfaces on Power Semiconductors.

PCIM Europe 2010, Nürnberg 4.-6.05.2010, Poster Presentation.

 

Jens Göhre, Martin Schneider-Ramelow, Klaus-Dieter Lang and Ute Geißler:

Degradation of Heavy Wire Bond Interfaces Tested on Power Semiconductors during Active Power Cycling.

Bodo´s Power Systems, June 2010, p.34-36.

 

Wolfgang H. Müller, Mohamad Sbeiti, Martin Scheider-Ramelow and Ute Geißler:

Thermomechanical Description of Interface Formation in Aluminum Ultrasound (US)-Wedge/Wedge-Wirebond Contacts.

12 th Electronics Packaging Technology Conference, Singapore.

 

2009

U. Geißler:

Mikrostrukturelle Vorgänge bei der Verschweißung von AlSi1-Draht im Wedge/Wedge-Bondprozess. Teil I

PLUS 3/ 2009 , Bd.11, S. 605-619.

 

U. Geißler:

Mikrostrukturelle Vorgänge bei der Verschweißung von AlSi1-Draht im Wedge/Wedge-Bondprozess. Teil II

PLUS 4/ 2009, Bd. 11, S. 883-890.

 

U. Geißler, M. Schneider-Ramelow, and H. Reichl:

Hardening and Softening in AlSi1 Bondcontacts During Ultrasonic Wire Bonding.

IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies Vol.32, 2009, No. 4, p. 794-799

 

E. Auerswald, H. Kukuk-Schmid, K. Halser, U. Geißler, B. Michl:

Strukturanalyse mit EBSD in der Mikrosystemtechnik

15. Tagung Festkörperanalytik Chemnitz , 12-16.7. 2009, Vortrag

 

J. Göhre, U. Geißler, S. Schmitz, M. Schneider-Ramelow

Analyse des Rißverlaufes in Dickdrahtbondverbindungen auf Leistungshalbleitern beim Active Power Cycling.

PLUS 8 /2009, Bd. 11, S. 1805-1809

 

Ute Geißler und Martin Schneider-Ramelow:

Mikrostrukturelle Vorgänge der Verschweißung von AlSi1-Draht im Ultraschall-Wedge/Wedge-Bondverfahren.

Mikrosystemtechnik Kongress 2009 Berlin, VDE Verlag Berlin Offenbach, Paper P 8.13.

 

U. Geißler und M. Schneider-Ramelow:

Verbindungsbildung beim Bonden von Aluminiumdraht.

Jahrbuch Mikroverbindungstechnik 2009/2010, DVS-Media Verlag, S. 51-65.

 

2008

Ute Geißler:

Verbindungsbildung und Gefügeentwicklung beim Ultraschall-Wedge/Wedge-Bonden von 25 µm AlSi1-Draht.

Dissertation TU Berlin

 

2007

Schneider-Ramelow, M.; Lang, K.-D.; Geißler, U.; Scheel, W.; H. Reichl:

Interface Reactions during Au-Ball/Wedge and AlSi1-Wedge/Wedge Bonding at room temperature. Lecture and paper on the 16th EMPC 2007 in Finland. Proceedings EMPC 2007, June 17-20. 2007 Oulu, Finland. S.128-133.

 

Geißler, U.; Schneider-Ramelow, M.; Reichl, H.: Micro-Nanomaterial Investigations of AlSi1 Bondcontacts.

Micromaterials and Nanomaterials 6/2007, S.77.

 

2006

U. Geißler, M. Schneider-Ramelow, K.-D. Lang, H. Reichl:

Investigation of Microstructural Processes during Ultrasonic Wedge/Wedge Bonding of AlSi1 Wires.

IEEE Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 35, No.1, 2006, p. 173-180.

Ute Geißler, Hans-Jürgen Engelmann, Ingrid Urban and Heidemarie Rooch

FIB preparation and TEM Analytics on AlSi1 Bond Pads

Practical Metallography 43 (2006) 10, p. 520-532.

 

2005

U. Geißler, M. Schneider-Ramelow, K.-D. Lang, H. Reichl :

Grenzflächenuntersuchungen beim US-Wedge/Wedge-Bonden von Al-Drähten verschiedener Drahtstärken.

PLUS 12/2005, S. 2257-2260.  

 

2004

U. Geißler, M. Schneider-Ramelow und K.-D. Lang:

Metallkundliche Phänomene und Grenzflächenreaktionen beim US-Bonden von 25 µm AlSi1-Draht.

GMM Fachbericht 44, Elektronische Baugruppen, Aufbau- und Fertigungstechnik, S. 399-404

 

U. Geißler, M. Schneider-Ramelow , K.-D.Lang, H. Reichl:

Grenzflächenuntersuchungen beim US-Wedge/Wedge-Bonden von 25 µm AlSi1 Draht.

PLUS 04 /2004, S.636