Fraunhofer-Gesellschaft

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Modellierung von Ermüdungsausfällen durch aktive Lastwechseltests

 
: Hutzler, Aaron; Tokarski, Adam; Schletz, Andreas

Lang, K.-D. ; VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik -GMM-; Deutscher Verband für Schweißen und Verwandte Verfahren e.V. -DVS-:
Elektronische Baugruppen und Leiterplatten, EBL 2014 : Von Hochstrom bis Hochintegration; Vorträge der 7. DVS/GMM-Tagung in Fellbach am 11. und 12. Februar 2014
Düsseldorf: DVS Media, 2014 (DVS-Berichte 301)
ISBN: 978-3-87155-573-2
S.141-147
Tagung Elektronische Baugruppen und Leiterplatten (EBL) <7, 2014, Fellbach>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IISB ()
Leiterplatte; aktiver Lastwechseltest; Ermüdungsausfall; Verschleißausfall; Lebensdauermodellierung; Technologie-Vergleich; thermisches Management; Hochstrom; Hochintegration

Abstract
Leiterplatten haben aufgrund der geringen Kosten und der vielseitigen Einsetzbarkeit einen hohen Stellenwert in der Elektronik. Da der Trend zu immer höheren Integrationsdichten, Leistungen und Temperaturen geht, müssen diese Designs auch gegen Ermüdungsausfälle abgesichert werden. Aktive Lastwechseltests (Active Power Cycling) haben sich in den letzten Jahren als Standardverfahren zur Zuverlässigkeitsanalyse und Lebensdauervorhersage für Leistungselektronikaufbauten durchgesetzt. Hierbei werden die Bauteile auf einer Kühlplatte befestigt und mit ihrer eigenen Verlustleistung erwärmt. Durch Wegnahme des Stroms werden die Prüflinge nach dem Aufheizen wieder auf Kühlmitteltemperatur gebracht. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien kommt es zu thermo-mechanischen Spannungen in dem Aufbau, die letztendlich den Ausfall der Baugruppe herbeiführen. Die Lastzyklen werden solange wiederholt, bis sich das elektrische bzw. thermische Verhalten um einen vorher festgelegten Faktor verändert hat. Derzeit gibt es keine Lebensdauermodelle für Verschleißausfälle von Bauelementen auf den verschiedenen Leiterplattentechnologien. Deshalb wird ein Konzept für aktive Lastwechseltests mit Leiterplatten zur Ermittlung der Lebensdauer vorgestellt. Des Weiteren wird das thermische Verhalten während des Tests mit Messkurven veranschaulicht. Anschließend wird anhand einer Fallstudie gezeigt wie ein Lebensdauermodell für Leiterplatten erstellt werden kann und somit Prognosen für die reale Anwendung möglich werden.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-279113.html