Untersuchung der Zuverlässigkeit hochtemperaturgeeigneter Baugruppen

Abstract:
In einem vom BMBF geförderten und vom FZ Karlsruhe begleiteten Verbundprojekt mit dem Kurztitel „hotEL“ wurden umfangreiche Untersuchungen zur Zuverlässigkeit hochtemperaturgeeigneter Baugruppen durchgeführt. Ein wesentliches Ziel waren die Sammlung von Erkenntnissen zu möglichen Ausfallmechanismen und -ursachen der einzelnen Komponenten. Über die Evaluation verfügbarer Materialien und deren Untersuchung in verschiedenen Alterungen bis zu 180Grad C wurden wesentliche Ergebnisse zur Art der Ausfälle in Abhängigkeit von Temperatur, Oberflächen- und Bauelemente-Metallisierung, Legierung und auch der einzelnen Komponenten (Leiterplatte, passive und aktive Bauelemente) generiert. Ein weiterer ergänzender Untersuchungsschwerpunkt war die unterschiedliche Padgeometrie bei zwei Standardbauformen. Durch die Korrelation von visueller Inspektion, Röntgenanalyse, elektrischer Messung, Abscherfestigkeit und metallographischer Analyse sowie auch zugehöriger Simulation wurden Ergebnisse zum Ausfallverhalten und damit der Lebensdauer bleifreier Lotlegierungen bei hohen Einsatztemperaturen untersucht. Durch ergänzende Felduntersuchungen wurden wichtige Profile der tatsächlichen Belastung der elektronischen Baugruppen erkannt und in die Untersuchungen einbezogen. Der Vortrag soll vor allem den Einfluss der Abscherfestigkeit im Vergleich zum elektrischen Widerstand sowie auch der Padform darstellen. Von hohem Interesse ist auch der Abgleich zwischen der Abscherfestigkeit der Bauelemente und den vorhandenen Rissen sowie den intermetallischen Phasen im Lotgefüge.