Alterungsprozesse bei Feindraht

Untersuchung der Elektromigration in Feindrähten

Wo immer in der Elektrotechnik/Elektronik Feindrähte (oder Feinstdrähte)^[1] eingesetzt werden dienen sie in der Regel als elektrische Leiter. Je nach Anwendung können Alterungsprozesse (z.B. durch Diffusion bei Materialkombinationen) einen Einfluss auf die Lebensdauer des Leiters haben. Einflussfaktoren auf den Grad des Alterungsprozesses sind typischerweise Umgebungswärme oder verschiedene Strombelastungen (Elektromigration) des Leiters.

Bei Pulsstrombelastungen von Feindrähten können mit ausreichend hohen Stromamplituden und langen Pausenzeiten Effekte wirksam werden, die bereits von Dick- und Dünnschichtleitern bestens bekannt sind. Es entstehen Stromdichten im Draht, die durch Elektromigration^[2] (z.B. mechanischen Stress) zu einer vorzeitigen Unterbrechung des Drahtes führen können.
In Vorversuchen konnte der Effekt an Kupferdrähten (Φ ≤ 0,1 mm) beobachtet werden.

^[1] Feindraht:  50µm ≤ D ≤ 150µm; Feinstdraht: 25 µm ≤ D ≤ 50 µm
^[2]  Elektromigration beschreibt einen gerichteten Materialtransport in einem festen Leiter, der durch elektrischen Strom verursacht wird.  Häufig führen hohe Stromdichten wie sie bei Pulsströmen oder erhöhten, punktuellen Verlustleistungen insbesondere bei Schmelzleitern mit Engstellen, vorkommen, zu starken Migrationseffekten.