Zuverlässigkeitspotential von eingebetteten passiven und aktiven Bauelementen für die sensorische Strukturüberwachung

Die vorgestellte Arbeit umfasst die erfolgreiche Umsetzung zweier Einbettverfahren für die beispielhafte Applikation bei kompakten Sensorknoten zur Zustandsüberwachung. Einerseits werden die aktive Piezosensorik und die Elektronik mittels abgestimmter GFK-Decklage im Autoklavprozess mit CFK-Strukturen verkapselt. Bei dem zweiten Ansatz erfolgt die Integration der Elektronik in den Schaltungsträger selbst unter Zuhilfenahme konventioneller Leiterplattenlamination. Hier werden passive als auch aktive Bauelemente in speziell vorgesehene Kavitäten vergraben und dadurch ein Teil des Basissubstrates. Die offenen Fragen zur Langzeitstabilität der Systemzuverlässigkeit und des Schädigungsverhaltens bei den vorgestellten beiden Einbettvarianten: GFK Abdeckung und Kavität in der Leiterplatte wurden im Vergleich zu herkömmlicher SMT Montage evaluiert. Dazu wurden die entstandenen Baugruppen relevanten Belastungstests unterzogen und die experimentellen Arbeiten mit FEM-Simulationen begleitet. Es wird gezeigt, dass die Einbettung neben einer Steigerung der Integrationsdichte durch die systembedingte Kapselung zudem ein hohes Zuverlässigkeitspotential bietet. Im Gegensatz zur konventionellen SMT Montage liegen für die Einbettungsverfahren andere Schädigungsmechanismen vor, die hier präsentiert werden. Mit diesem Verständnis ist man in der Lage zukünftig das Zuverlässigkeitspotential dieser neuartigen Ansätze noch effektiver auszuschöpfen.