Fraunhofer-Gesellschaft

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Betriebsfeste Bemessung von Steckverbindungen in Steuergeräten

 
: Kimpel, T.; Wagener, R.; Jauernig, U.; Becker, R.; Kaufmann, H.; Sonsino, C.M.

Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V. -DVM-, Arbeitskreis Betriebsfestigkeit:
Werkstoffe und Fügeverfahren - Neue Herausforderungen für die Betriebsfestigkeit : 39. Tagung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit, 10. + 11. Oktober 2012, Paderborn
Berlin: DVM, 2012 (DVM-Bericht 139)
S.89-104
Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung, Arbeitskreis Betriebsfestigkeit (Tagung) <39, 2012, Paderborn>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer LBF ()
Einpresstechnik; kalte Kontaktiertechnologie; multiphysikalische Verbindung; Reibkorrosion; Betriebsfestigkeit

Abstract
Die Einpresstechnik ist eine kalte Kontaktiertechnologie und stellt ene Verbindung zwischen der Leiterplatte, die die Logikbauelemente trägt, und den äußeren Anschlüssen des Steuergeräts her. Die Hauptfunktion der Einpressverbindungen ist der Transport elektrischer Signale und Leistungen. Abhängig von der Konstruktion kann als weitere Funktion die mechanische Fixierung der Leiterplatte auftreten. Die Zuverlässigkeitsanforderung erfordert, dass die Funktionen über der Lebensdauer erhalten bleiben. Um die Funktionen unter zyklischer Belastung ermitteln und Veränderungen beobachten zu können, wurde ein Modellkörper für ie Einpressverbindungen entwickelt. Weiterhin wurde ein geeigneter Prüfstand gebau, mit dem die in der Fertigung und im Betrieb auftretenden Belastungen abgebildet wurden. Die Fehlerbilder der Einpressverbindungen und deren Schädigungsmechanismen, die durch zyklische Belasungen auftreten können, wurden am Modellkörper erarbeitet. Dabei war der Fokus auf die Kontaktzone gerichtet, die als Fügestelle zwischen Einpresspin und Leiterplattenhülse eine mögliche Schwachstelle darstellt. Es wurde gezeigt, dass der elektrische Übergangswiderstand der Kontaktzone durch vollflächige Reibkorrosion zu einem funktionalen Ausfall der Einpressverbindung führt. Eine Korrelation zwischen der mechanischen Festigkeit der Kontaktzone dem Verhalten des Übergangswiderstands bei zyklischer Belastung wrde hergestellt. Dabei wurden die multiphysikalischen Eigenschaften der Fügestelle mit dem Ziel ausgenutzt, den Schädigungsmechanismus der vollflächigen Reibkorrosion über der Lebensdauer zu vermeiden. Eine geeignete Prüfmethode zur experimentellen Ermittlung der dreidimensionalen Belastbarkeit wurde entwickelt.

 

Pressfit technology as a cold contacting technology connects the printed circuit board to the external connection of the control module. The main function of the pressfit connection is the transportation of electrical signals and power. Depending on the construction the fixation of the printed circuit board cann occur as a further function. The reliability requirements indicate that these functions are preserved over life time. A design model of the pressfit connection was developed for measuring the functions during cyclic mechanical loads. Furthermore, a suitable test bench was designed for applying the mechanical loads from production and operation. The failure mechanisms and resulting failures which occur under cyclic mechanical loads were acquired with the design model. The focal point was the contact zone because it is as the joint between the pressfit and the plated through hole a possible weak spot. It was shown that the electrical resistance of the contact zone could lead to a functional failure of the pressfit connection because of fretting corrosion in the goss slip mode. A correlation between the mechanical load capacity of the contact zone and the electrical resistance was establsihed. For this, the multi physical functions of the joint were used with the objective to avoid fretting corrosion in gross slip mode during lifetime. A suitable test method to detect the load capacity in three dimensions was developed.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-546272.html