DMS-Messungen an Leiterplatten
Stresstests mit der ESA-Messtechnik GmbH aus Olching

Leiterplatten und andere elektronische Baugruppen sind permanent verschiedenen Belastungen ausgesetzt. Verstärkt wurde dies durch die Einführung des bleifreien Lötens. Für Hersteller von Elektrobaugruppen - insbesondere aus dem Automotive-Sektor - bedeutete dies neue Probleme. Zum Schutz der Umwelt war die Umstellung auf das bleifreie Löten notwendig, allerdings wurde nicht bedacht, dass sich dadurch auch die mechanischen Eigenschaften von Leiterplatten drastisch verändern.

Bleihaltige Lote sind relativ weich und können bei mechanischer Belastung Verformungen problemlos annehmen - somit ist auch bei hoher mechanischer Belastung volle Funktionssicherheit gegeben. Bleifreie Lote sind härter und können die Verformungen kaum ausgleichen. In der Folge werden Belastungen aus der Leiterplatte nahezu ungefiltert an die Bauteile weitergegeben. Stark gefährdet sind Keramikkondensatoren, aber auch Chips in BGA-Bauweise (Kugelgitteranordnung). Letztere stellen durch die große Zahl von Lötpunkten eine erhebliche Versteifung auf Leiterplatten dar. Bei bleihaltigem Lot wurde ein Teil der Leiterplattenverformungen durch das Lot abgefangen, doch bei bleifreiem Lot funktioniert das nicht mehr. Es kommt zum Aufreißen von Lötverbindungen, vor allem an den Ecken. In Extremfällen können diese sogar brechen!

Ein weiteres Problem ist der thermische Mismatch in kompletten Geräten der Automobilindustrie. So werden oft Aluminium oder Kunststoffgehäuse verbaut, die einen Ausdehnungskoeffizienten von 23 ppm/K und mehr aufweisen. Das Leiterplattenmaterial liegt bei ca. 16 ppm/K und Bauelemente bei oft unter 10 ppm/K. Auch das kann das bleifreie Lot oft nicht mehr ausgleichen. Die Lösung dieses Problems sind konstruktive Maßnahmen, die aber mit Versuchen überprüft werden müssen. Die ESA Messtechnik GmbH aus Olching bei München hat schon früh zusammen mit Kunden, insbesondere der Robert Bosch GmbH, begonnen, solche DMS-Messungen und Stresstests auszuführen. Wir waren mit an der Erarbeitung der heute gültigen Grenzwerte für die Dehnungen auf Leiterplatten im Automotive-Sektor beteiligt.

Wir verfügen über viel Erfahrung bei der DMS-Applikation auf Leiterplatten und nehmen auch Messungen vor. Außerdem haben wir viel Know-how bei der Korrektur von thermischen Einflüssen auf die DMS. Dies ist ganz besonders bei Temperaturwechseltests wichtig. Dazu kommen noch große Erfahrungen bei Messungen von Produktionsschritten, aber auch bei Falltests. Auch die Auswertung von Dehnungsamplituden sowie Dehnungsraten nach IPC/JEDEC-9704 nehmen wir vor. Für all diese Messungen sind wir optimal ausgerüstet.

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