Simulationsgestützte Analyse von Through-hole Technology Verbindungsstellen der Elektronik im Automobilbereich

Die zunehmende Elektrifizierung des Automobils und die erhöhten Nutzungsanforderungen führen zu einer gesteigerten Zuverlässigkeitsanforderung sowie einer notwendigen Zuverlässigkeitsbewertung von elektronischen Fahrzeugkomponenten. Eine Integration einer strukturmechanischen Analyse in den Design- und Bewertungsprozess elektronischer Baugruppen ermöglicht neben der optimierten Hardwareauslegung eine Zeit- und Kostenersparnis im gesamten Entwicklungs- und Produktionsprozess. Der Fokus dieser Studie liegt auf der simulationsgestützten, strukturmechanischen Bewertung von Through-hole Technology (THT) Verbindungsstellen. Es wurden die höchsten Beanspruchungen auf einer Baugruppe lokalisiert und die auftretenden Beanspruchungsmechanismen bezüglich ihrer Einflussstärke für die untersuchten THT-Lötstellen priorisiert. Um die Genauigkeit der derzeit möglichen Zuverlässigkeitsaussagen deutlich zu verbessern, wird ein strategisches, simulationsgestütztes Vorgehen vorgestellt, welches die Bestimmung von Ausfallursachen und -zeiten von SnAgCu-Lötstellen sowie die Zuordnung der Ursachen zu den auftretenden Ausfallschwankungen zulässt.

The increasing car electrification and changing user demands require a higher need of reliability of electronic devices and its assessment. The integration of a structural mechanical analysis into the design and assessment process not only enables an optimized hardware design, but also reduces costs and time in the whole development and production process. The focus of this study is the simulation-based, structural mechanical assessment of through-hole technology (THT) solder joints. The highest stresses on an electronic assembly were localized and the occurring stress mechanisms were prioritized in regard to their influence on the investigated THT solder joints. A strategic and simulation-based method is presented to improve the accuracy of reliability predictions by determination of the failure causes of SnAgCu solder joints and correlation of the causes with the failure variation.