DE102009032063A1

DE102009032063A1 - Monitoring the effective life of electronic components or assemblies

Info

Publication number: DE102009032063A1
Application number: DE102009032063A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Friedrich; Andreas Greif; Roland Dr. Greul
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2029-07-08
Also published as: WO2011003917A1; DE102009032063B4

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer eines elektronischen Bauteils bzw. einer elektronischen Baugruppe, bei dem ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme des elektronischen Bauteils bzw. der elektronischen Baugruppe Anzahl und Größe von zeitlichen Veränderungen der Temperaturen des elektronischen Bauteils bzw. der elektronischen Baugruppe und/oder von einem oder mehreren ausgewählten Bereichen des elektronischen Bauteils bzw. der elektronischen Baugruppe ermittelt und aufgezeichnet werden, wobei zu jeweils vorgegebenen Zeitpunkten nach der Inbetriebnahme des elektronischen Bauteils bzw. der elektronischen Baugruppe auf Grundlage der ermittelten Temperaturänderungen die Restlebensdauer des elektronischen Bauteils oder der elektronischen Baugruppe errechnet wird.Method for determining the remaining service life of an electronic component or an electronic assembly, in which the number and size of temporal changes in the temperatures of the electronic component or the electronic assembly and / or of one from the time the electronic component or the electronic assembly is put into operation or several selected areas of the electronic component or the electronic assembly are determined and recorded, the remaining service life of the electronic component or the electronic assembly being calculated at predetermined times after the electronic component or the electronic assembly has been started up.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer von elektronischen Bauteilen oder elektronischen Baugruppen.The The invention relates to a method for determining the residual life of electronic components or electronic assemblies.

Elektronische Bauteile und Baugruppen der Leistungselektronik von Kraftfahrzeugen sind in Abhängigkeit von den jeweiligen Fahrzuständen (Häufigkeit, Dauer, Geschwindigkeit, Umgebungstemperatur usw.) unterschiedlichen Lastzyklen ausgesetzt. Dabei treten über die Lebensdauer der Bauteile und Baugruppen der Leistungselektronik eines Fahrzeugs üblicherweise extrem häufige, jedoch je nach Fahrzuständen unterschiedliche Temperaturschwankungen an den einzelnen Bauteilen und Baugruppen auf. Die maximal erreichbare Lebensdauer von Bauteilen und Baugruppen hängt dabei beispielsweise von der Häufigkeit und Größe von Temperaturschwankungen in kritischen Bereichen wie Bonddrahtverbindungen oder Lotverbindungen zwischen Leistungsbauteilen und Substraten oder Kühlkörpern von Baugruppen ab.electronic Components and assemblies of power electronics of motor vehicles are dependent from the respective driving conditions (Frequency, Duration, speed, ambient temperature, etc.) Exposed to load cycles. This occurs over the life of the components and assemblies of the power electronics of a vehicle usually extremely frequent, however, depending on driving conditions different temperature fluctuations at the individual components and assemblies. The maximum achievable service life of components and assemblies hangs thereby for example by the frequency and size of temperature fluctuations in critical areas such as bonding wire connections or solder joints between power components and substrates or heat sinks of Assemblies.

Nach dem Stand der Technik gibt es keine Verfahren zur Bestimmung der tatsächlichen Lebensdauer der Leistungselektronik oder Teilen davon in Kraftfahrzeugen, da eine exakte Messung der vom tatsächlichen Nutzungsgrad abhängigen Alterung bislang nicht vorgesehen war.To In the prior art, there are no methods for determining the actual Lifetime of power electronics or parts thereof in motor vehicles, since an exact measurement of the actual degree of use dependent aging so far was not provided.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer von elektronischen Bauteilen oder elektronischen Baugruppen anzugeben, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden.task It is the object of the present invention to provide a method of determination the remaining life of electronic components or electronic assemblies in which the mentioned disadvantages are avoided.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.The Task is solved by a method according to claim 1. refinements and developments of the inventive concept are Subject of dependent claims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer von elektronischen Bauteilen oder elektronischen Baugruppen, bei dem repräsentative Temperaturen elektronischer Bauteile bzw. elektronischer Baugruppen und/oder von mindestens einem ausgewählten Bereich der elektronischen Bauteile bzw. der elektronischen Baugruppen ab deren Inbetriebnahme fortlaufend ermittelt und aufgezeichnet werden, wobei zu jeweils vorgegebenen Zeitpunkten aus Anzahl und Größe von zeitlichen Veränderungen der ermittelten Temperaturen das effektive Lebensalter des elektronischen Bauteils bzw. der elektronischen Baugruppe errechnet wird.The Task is solved in particular by a method for determining the residual life of electronic Components or electronic assemblies, in which representative Temperatures of electronic components or electronic assemblies and / or at least one selected area of the electronic Components or electronic assemblies from their commissioning are continuously determined and recorded, with each to predetermined times from number and size of temporal changes the determined temperatures are the effective age of the electronic Component or the electronic module is calculated.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:The Invention will be described below with reference to the figures in the drawings illustrated embodiments explained in more detail, wherein the same elements are provided with the same reference numerals. It shows:

1 in einem Ablaufdiagramm ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 in a flowchart an embodiment of a method according to the invention;

2 in einem Ablaufdiagramm ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Ermittlung von Temperaturen durch Temperatursensoren; 2 in a flowchart an embodiment of a method for determining temperatures by temperature sensors;

3 in einem Ablaufdiagramm ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Ermittlung von Temperaturen aus einem gemessenen Strom- und Spannungsverlauf und einem zugehörigen thermischen Widerstand; 3 in a flowchart an embodiment of a method for determining temperatures from a measured current and voltage profile and an associated thermal resistance;

4 in einem Ablaufdiagramm ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Zuordnung der ermittelten Temperatur in eine Vielzahl von Größenklassen; 4 in a flowchart an embodiment of a method for assigning the determined temperature in a plurality of size classes;

5 in einem Ablaufdiagramm ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Errechnen des effektiven Lebensalters unter Verwendung von Umrechnungstabellen; und 5 in a flowchart an embodiment of a method for calculating the effective age using conversion tables; and

6 in einem Signalflussplan ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Errechnen des effektiven Lebensalters unter Verwendung von dynamischen Modellen. 6 in a signal flow diagram, an embodiment of a method for calculating the effective age using dynamic models.

1 zeigt den allgemeinen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Restlebensdauer von elektronischen Bauteilen oder Baugruppen. Dabei wird davon ausgegangen, dass das effektive Lebensalter von elektronischen Bauteilen oder Baugruppen im Wesentlichen durch die Häufigkeit und die Größe von Temperaturschwankungen der Bauteile bzw. Baugruppen beziehungsweise in bestimmten Bereichen von diesen bestimmt wird. Bereiche von elektronischen Bauteilen bzw. Baugruppen die besonders durch Temperaturschwankungen beansprucht werden können sind beispielsweise Bonddrahtverbindungen oder Lotverbindungen zwischen Leistungsbauteilen und Kühlkörpern oder dem Substrat einer Baugruppe. 1 shows the general course of a method according to the invention for determining the residual life of electronic components or assemblies. It is assumed that the effective age of electronic components or assemblies essentially by the frequency and size of temperature fluctuations of the components or assemblies or in certain areas of these is determined. Areas of electronic components or assemblies that can be particularly stressed by temperature fluctuations are, for example, bonding wire connections or solder joints between power components and heat sinks or the substrate of an assembly.

Um die verbleibende Restlebensdauer zu bestimmen ist es daher in einem ersten Schritt 1 vorgesehen, die zeitlichen Verläufe der Temperaturen der Bauteile bzw. Baugruppen und/oder von bestimmten Bereichen von diesen über deren gesamte Lebensbeziehungsweise Betriebsdauer zu bestimmen und diese Daten zur späteren Auswertung aufzuzeichnen. Eine solche Aufzeichnung findet üblicherweise in einem geeigneten Speichermedium, wie zum Beispiel einem Halbleiterspeicher statt, der bereits gespeicherte Daten auch dann weiter gespeichert vorhält, wenn keine Versorgungsspannung anliegt. Ein solches Speichermedium kann im Falle eines Fahrzeugs Bestandteil der Fahrzeugelektronik sein und die gespeicherten Daten auch dann weiter vorhalten, wenn zum Beispiel die Spannungsversorgung (Batterie des Fahrzeugs) vorübergehend keine Spannungsversorgung zur Verfügung stellt (zum Beispiel bei Austausch der Batterie oder während der Fahrzeugwartung).In order to determine the remaining life, it is therefore in a first step 1 intended to determine the time courses of the temperatures of the components or assemblies and / or of certain areas of these over their entire life relationship or duration of operation and to record this data for later evaluation. Such a recording usually takes place in a suitable storage medium, such as a semiconductor memory, which holds already stored data stored even if there is no supply voltage. Such a storage medium can in case ei be part of the vehicle electronics and maintain the stored data, even if, for example, the power supply (battery of the vehicle) temporarily no power supply available (for example, when replacing the battery or during vehicle maintenance).

In einem Schritt 2 werden dann zu jeweils vorgegebenen Zeitpunkten die Häufigkeit und die Größe von Temperaturschwankungen der Bauteile bzw. Baugruppen und/oder von bestimmten Bereichen von diesen bestimmt. Die Zeitpunkte können periodisch wiederkehrend sein oder ereignisgetriggert wie beispielsweise durch Betriebszustandsänderungen wie etwa bei oder nach Umkehrpunkte der Temperatur. Diese vorgegebenen Zeitpunkte können zum Beispiel auch nur in Zeiträumen festgelegt werden, in denen die Bauteile bzw. Baugruppen nicht in Betrieb sind. Sind die Bauteile bzw. Baugruppen Teil einer Elektronik eines Fahrzeugs, können solche Zeiträume zum Beispiel diejenigen sein, in denen das Fahrzeug nicht in Betrieb ist und daher auch keine aktuellen Änderungen der Temperatur stattfinden. Gegebenenfalls kann dabei zunächst auch ein Abkühlen der Bauteile bzw. Baugruppen auf Umgebungstemperatur abgewartet werden, bevor mit einer Auswertung der aufgezeichneten Daten begonnen wird, oder es wird mit einer Auswertung begonnen und danach anfallende Temperaturdaten werden aufgezeichnet, aber nicht in der gerade aktuellen Auswertung berücksichtigt.In one step 2 Then the frequency and the size of temperature fluctuations of the components or assemblies and / or of certain areas of these are determined at each predetermined time points. The times may be periodically recurring or event triggered, such as by operating state changes such as at or after temperature reversal points. For example, these predetermined times can also be set only in periods in which the components or modules are not in operation. If the components or assemblies are part of an electronics of a vehicle, such periods may be, for example, those in which the vehicle is not in operation and therefore also no current changes in temperature take place. Optionally, cooling of the components or assemblies to ambient temperature may be awaited first, before an evaluation of the recorded data is started, or an evaluation is started and thereafter accumulated temperature data are recorded but not taken into account in the current evaluation.

Im darauf folgenden Schritt 3 wird aus den ausgewerteten Daten die noch verbleibende Restlebensdauer der Bauteile bzw. Baugruppen bestimmt. Dazu werden die Häufigkeit und die Größe von Temperaturschwankungen individuell für jedes der Bauteile bzw. Baugruppen betrachtet, um die Restlebensdauer für jedes der Bauteile bzw. Baugruppen individuell zu bestimmen. Das effektive Lebensalter wird dabei in Abhängigkeit von der Häufigkeit und der Größe von Temperaturschwankungen nach einem vorgegebenen Berechnungsverfahren berechnet.In the following step 3 is determined from the evaluated data, the remaining life of the components or assemblies. To this end, the frequency and magnitude of temperature variations are considered individually for each of the components or assemblies to individually determine the remaining life for each of the components. The effective age is calculated as a function of the frequency and the magnitude of temperature fluctuations according to a given calculation method.

Dabei können zum Beispiel große Änderungen der ermittelten Temperatur über kurze Zeiträume hinweg stärker gewichtet werden (und damit stärker zur Alterung beitragen) als geringere Änderungen der ermittelten Temperatur über längere Zeiträume hinweg. Unter Verwendung einer vorgegebenen Gesamtlebensdauer und des errechneten effektiven Lebensalters der elektronischen Bauteile bzw. der elektronischen Baugruppen wird dann deren Restlebensdauer bestimmt. Im Fall der Anwendung in Fahrzeugen kann diese Berechnung zum Beispiel unter Verwendung einer Recheneinheit der Fahrzeugelektronik ausgeführt werden.there can for example big changes the determined temperature over short periods of time stronger weighted (and thus more strongly to Contribute to aging) as less changes in the determined temperature over longer periods of time. Using a given total lifetime and calculated effective age of the electronic components or the electronic Assemblies are then determined their remaining life. In the case of Application in vehicles, this calculation can, for example, under Use of a computing unit of the vehicle electronics are running.

2 zeigt weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung von Temperaturen durch Temperatursensoren. Dabei werden in einem Schritt 4 die Temperaturverläufe durch einen oder mehrere auf den jeweiligen elektronischen Bauteilen bzw. den elektronischen Baugruppen angeordnete Temperatursensoren ermittelt und aufgezeichnet. Die Auswertung der Temperaturen erfolgt dabei im Allgemeinen wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 2 shows another embodiment of a method according to the invention for the determination of temperatures by temperature sensors. It will be in one step 4 the temperature profiles determined and recorded by one or more arranged on the respective electronic components or electronic assemblies temperature sensors. The evaluation of the temperatures is carried out in general as with reference to 1 described.

Häufig besteht jedoch das Problem, dass Temperatursensoren nicht exakt an den Positionen eines elektronischen Bauteils bzw. einer elektronischen Baugruppe angeordnet werden können, die durch Temperaturschwankungen am stärksten betroffen sind und damit maßgeblichen Einfluss auf die Alterung der elektronischen Komponenten aufweisen. Solche Bereiche eines elektronischen Bauteils bzw. einer elektronischen Baugruppe können zum Beispiel Bonddrahtverbindungen oder Lotverbindungen zwischen Leistungsbauteilen und Substraten oder Kühlkörpern sein.Often exists However, the problem is that temperature sensors are not exactly at the positions of a arranged electronic component or an electronic module can be which are most affected by temperature fluctuations and thus authoritative Have an influence on the aging of the electronic components. Such areas of an electronic component or an electronic Assembly can, for example Bond wire connections or solder joints between power components and substrates or heat sinks.

In einem weiteren Schritt 5 wird optional die Temperatur solcher Bereiche, in denen keine Temperatursensoren direkt angeordnet werden können, aus den Temperaturmessungen der an anderen Positionen auf dem Bauteil bzw. der Baugruppe angeordneten Temperatursensoren abgeleitet beziehungsweise errechnet. Zu diesem Zweck werden für jeden einzelnen Fall vorgegebene Umrechnungstabellen verwendet, um aus der Temperaturmessung des Temperatursensors auf die Temperatur in den erwähnten kritischen Bereichen zu schließen. Solche Umrechnungstabellen können zum Beispiel im Rahmen von Labortests oder auf Grundlage von physikalischen Modellen der Wärmeleitung in den entsprechenden Materialien bereitgestellt werden.In a further step 5 Optionally, the temperature of such areas, in which no temperature sensors can be arranged directly, derived or calculated from the temperature measurements of the arranged at different positions on the component or the assembly temperature sensors. For this purpose, predefined conversion tables are used for each individual case in order to conclude from the temperature measurement of the temperature sensor to the temperature in the critical ranges mentioned. Such conversion tables can be provided, for example, in the context of laboratory tests or on the basis of physical models of heat conduction in the corresponding materials.

3 zeigt weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der Temperaturen. Dabei wird in einem Schritt 6 zunächst der Temperaturverlauf des Gesamtsystems (Bauteil bzw. Baugruppe) aus einer Messung des Strom- und Spannungsverlaufs für das Gesamtsystem in Verbindung mit einem thermischen Widerstand des Gesamtsystems ermittelt. Aus diesem Ergebnis wird unter Verwendung entsprechender zugehöriger Umrechnungstabellen in einem Schritt 7 wiederum auf den Temperaturverlauf an bestimmten kritischen Bereichen (Bonddrahtverbindungen, Lotverbindungen usw.) des Bauteils bzw. der Baugruppe geschlossen. Die entsprechenden Daten werden zur späteren Verarbeitung wiederum aufgezeichnet und einer wie oben beschriebenen Auswertung zugeführt. 3 shows another embodiment of a method according to the invention for determining the temperatures. It is in one step 6 First, the temperature profile of the entire system (component or module) is determined from a measurement of the current and voltage curve for the entire system in conjunction with a thermal resistance of the entire system. From this result, using appropriate associated conversion tables in one step 7 in turn closed on the temperature profile at certain critical areas (bonding wire connections, solder joints, etc.) of the component or assembly. The corresponding data are again recorded for later processing and fed to an evaluation as described above.

4 zeigt weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Auswertung aufgezeichneter Temperaturdaten. Dabei werden in einem Schritt 8 ermittelte Temperaturschwankungen der elektronischen Bauteile bzw. der elektronischen Baugruppen und/oder von einem oder mehreren ausgewählten Bereichen davon zunächst in verschiedene Größenklassen eingeteilt. Solche Größenklassen können zum Beispiel auf Grundlage der Größe und/oder der Geschwindigkeit von ermittelten Temperaturschwankungen gebildet werden. Dabei können zum Beispiel große Änderungen der ermittelten Temperatur über kurze Zeiträume hinweg einer anderen Klasse zugeordnet werden als geringere Änderungen der ermittelten Temperatur, die über längere Zeiträume hinweg erfolgen. 4 shows another embodiment of a method for evaluating recorded temperature data. It will be in one step 8th determined temperature fluctuations of the electronic components or electronic assemblies and / or one or more selected areas thereof first divided into different size classes. Such size classes may be formed, for example, based on the magnitude and / or speed of detected temperature variations. In this case, for example, large changes in the determined temperature over short periods of time can be assigned to a different class than smaller changes in the determined temperature that take place over longer periods of time.

Die Häufigkeit des Auftretens von Temperaturänderungen in den unterschiedlichen Größenklassen hängt dabei bei Fahrzeugen unter anderem vom Fahrverhalten des Fahrers, der Häufigkeit der Einsatzart (beispielsweise Lang- oder Kurzstreckenfahrten) und den Umgebungsbedingungen ab. Die gebildeten Größenklassen können dann je nach Einfluss der Temperaturänderungen auf den Alterungsprozess der elektronischen Bauteile bzw. der elektronischen Baugruppen bei der Berechnung der Restlebensdauer in einem Schritt 9 unterschiedlich gewichtet werden.In vehicles, the frequency of occurrence of temperature changes in the different size classes depends, among other things, on the driving behavior of the driver, the frequency of the type of use (for example long or short distance driving) and the environmental conditions. Depending on the influence of the temperature changes on the aging process of the electronic components or the electronic assemblies, the size classes formed can then be used to calculate the remaining service life in one step 9 be weighted differently.

Die Bildung solcher Größenklassen bietet auch die Möglichkeit, die über die Betriebsdauer der elektronischen Bauteile bzw. der elektronischen Baugruppen hinweg zu speichernden Datenmengen stark zu reduzieren. So kann in einer Elektronik zum Beispiel eine bestimmte Anzahl von Zählern vorgesehen sein, die jeweils dann inkrementiert werden, wenn ein ermittelter Temperaturverlauf der entsprechenden Größenklasse zuzuordnen ist. Eine fortlaufende kontinuierliche Aufzeichnung aller ermittelten Temperaturverläufe ist in diesem Fall nicht erforderlich.The Education of such size classes also offers the possibility the above the operating life of the electronic components or the electronic Greatly reduce the amount of data to be stored across assemblies. For example, in electronics, a certain number of counters be provided, which are each incremented when a determined temperature profile of the corresponding size class is to be assigned. A continuous continuous record of all determined temperature profiles is not required in this case.

In einem Schritt 10 wird dann das effektive Lebensalter der elektronischen Bauteile bzw. der elektronischen Baugruppen in Abhängigkeit von der Anzahl der zeitlichen Veränderungen der ermittelten Temperaturen je Größenklasse errechnet.In one step 10 Then the effective age of the electronic components or electronic assemblies is calculated as a function of the number of temporal changes of the determined temperatures per size class.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Errechnen des effektiven Lebensalters in einer Fahrzeugelektronik. In einem Schritt 11 wird dabei zum Beispiel eine bereits vorhandene Recheneinheit der Fahrzeugelektronik genutzt, um die entsprechenden Berechnungen durchzuführen. Vorzugsweise werden dabei Zeiträume genutzt, in denen das Fahrzeug nicht in Betrieb ist und die Recheneinheit nicht für Rechenaufgaben benötigt wird, die mit dem Betrieb des Fahrzeugs in Verbindung stehen. 5 shows a further embodiment of a method for calculating the effective age in a vehicle electronics. In one step 11 For example, an already existing computing unit of the vehicle electronics is used to carry out the corresponding calculations. Preferably, time periods are used in which the vehicle is not in operation and the arithmetic unit is not needed for arithmetic tasks that are related to the operation of the vehicle.

Steht in der entsprechenden Elektronik, wie im vorliegenden Beispiel in einem Fahrzeug, keine ausreichend leistungsfähige Recheneinheit zur Verfügung, um die anfallenden Daten entsprechend den beschriebenen Verfahren auszuwerten, können die ermittelten Daten zur Berechnung der Restlebensdauer in Schritt 11 alternativ auch drahtlos oder drahtgebunden an zu dem Fahrzeug externe Recheneinheiten übertragen und dort ausgewertet werden. Eine drahtgebundene Übertragung kann dabei im Rahmen einer Wartung ausgeführt werden. Eine drahtlose Übertragung von Daten kann demgegenüber zu beliebigen oder zyklisch festgelegten Zeitpunkten, zum Beispiel über eine GSM Schnittstelle, stattfinden.If in the corresponding electronics, as in the present example in a vehicle, no sufficiently powerful arithmetic unit is available in order to evaluate the accumulated data in accordance with the described methods, the determined data can be used to calculate the remaining service life in step 11 Alternatively, wirelessly or wired to be transmitted to the vehicle external computing units and evaluated there. A wired transmission can be carried out as part of a maintenance. In contrast, a wireless transmission of data can take place at arbitrary or cyclically fixed times, for example via a GSM interface.

Wird die beschriebene Datenauswertung in einem Fahrzeug selbst unter Verwendung von Recheneinheiten der Fahrzeugelektronik ausgeführt, kann als Reaktion auf das Erreichen eines vorgegebenen effektiven Lebensalters eines elektronischen Bauteils bzw. einer elektronischen Baugruppe in einem Schritt 12 beispielsweise ein entsprechender Warnhinweis (Warnsignal, Warnleuchte, Meldung über Bordcomputer usw.) ausgegeben werden. Werden die Daten extern zum Fahrzeug ausgewertet, zum Beispiel im Rahmen einer Wartung, kann als Reaktion auf das Erreichen eines vorgegebenen effektiven Lebensalters bzw. das Unterschreiten einer vorgegebenen Restlebensdauer eines elektronischen Bauteils bzw. einer elektronischen Baugruppe direkt ein entsprechender Komponentenaustausch vorgenommen werden.If the described data evaluation is carried out in a vehicle itself using computer units of the vehicle electronics, in response to the achievement of a predetermined effective life of an electronic component or an electronic module in one step 12 For example, a corresponding warning (warning signal, warning light, message on-board computer, etc.) are output. If the data is evaluated externally to the vehicle, for example as part of a maintenance, a corresponding component exchange can be made directly in response to the achievement of a predetermined effective age or falling below a predetermined remaining service life of an electronic component or an electronic module.

6 zeigt in einem Signalflussplan ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Errechnen des effektiven Lebensalters unter Verwendung von dynamischen Modellen. 6 zeigt einen Berechnungsblock 18 zur Berechnung einer Verlustleistung, einen Funktionsblock 19 zur Anwendung eines dynamischen Temperaturmodells, einen Funktionsblock 21 zur Reduzierung errechneter Datenwerte, einen Funktionsblock 22 zur Speicherung von Datenwerten und einen Berechnungsblock 23 zur Anwendung eines Algorithmus zur Schädigungsbestimmung. Als Eingangsgrößen weist das Verfahren einen Strom 13 durch das Bauteil beziehungsweise die Baugruppe, eine an dem Bauteil beziehungsweise die Baugruppe anliegende Spannung 14, eine Schaltfrequenz 15 des Bauteils beziehungsweise der Baugruppe, eine Einschaltdauer 16 des Bauteils beziehungsweise der Baugruppe und eine Substrattemperatur 17 des Bauteils beziehungsweise der Baugruppe auf. 6 shows in a signal flow plan an embodiment of a method for calculating the effective age using dynamic models. 6 shows a calculation block 18 for calculating a power loss, a function block 19 to use a dynamic temperature model, a functional block 21 to reduce calculated data values, a function block 22 for storing data values and a calculation block 23 for applying a damage determination algorithm. As input variables, the method has a current 13 through the component or the module, a voltage applied to the component or the module voltage 14 , a switching frequency 15 of the component or the module, a duty cycle 16 of the component or assembly and a substrate temperature 17 of the component or the module.

Aus dem Strom 13, der Spannung 14, der Schaltfrequenz 15 des Bauteils beziehungsweise der Baugruppe, der Einschaltdauer 16 des Bauteils beziehungsweise der Baugruppe und einer rückgekoppelten errechneten Temperatur 20 des Bauteils beziehungsweise der Baugruppe wird in Berechnungsblock 18 die Verlustleistung des Bauteils beziehungsweise der Baugruppe errechnet. Diese errechnete Verlustleistung wird dem nachfolgenden Funktionsblock 19 zur Anwendung eines dynamischen Temperaturmodells zur Verfügung gestellt. Im Funktionsblock 19 wird aus dieser Verlustleistung und der gemessenen Substrattemperatur 17 die gesuchte Temperatur 20 des Bauteils beziehungsweise der Baugruppe errechnet, die auf die Berechnungsblock 18 rückgekoppelt wird.From the stream 13 , the tension 14 , the switching frequency 15 of the component or the module, the duty cycle 16 of the component or the module and a fed back calculated temperature 20 of the component or assembly becomes calculation block 18 the power loss of the component or the module is calculated. This calculated Power loss is the following function block 19 provided for the application of a dynamic temperature model. In the function block 19 becomes from this power loss and the measured substrate temperature 17 the temperature you are looking for 20 of the component or assembly calculated on the calculation block 18 is fed back.

In dem nachfolgenden Funktionsblock 21 werden die zur Verfügung stehenden Datenwerte der errechneten Bauteiltemperatur 20 und der gemessenen Substrattemperatur 17 auf einen für den nachfolgend angewendeten Algorithmus ausreichende Anzahl reduziert und abgespeichert. Unter Anwendung eines Algorithmus zur Schädigungsbestimmung wird in Berechnungsblock 23 die Restlebensdauer 24 des Bauteils beziehungsweise der Baugruppe bestimmt.In the following function block 21 become the available data values of the calculated component temperature 20 and the measured substrate temperature 17 reduced to a sufficient number for the algorithm applied below and stored. Applying a damage determination algorithm is used in calculation block 23 the remaining life 24 of the component or assembly determined.

Gemäß einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Errechnen des effektiven Lebensalters unter Verwendung von dynamischen Modellen zeigt 6 eine Berechnungseinheit 25 zur Anwendung eines Algorithmus zur Limitierung der Strombelastung in Abhängigkeit von der Temperatur. Dabei wird in Abhängigkeit von diesen Größen unter Verwendung der errechneten Bauteiltemperatur 20 und der gemessenen Substrattemperatur 17 durch die Berechnungseinheit 25 ein maximal zulässiger Strom 26 für das Bauteil beziehungsweise die Baugruppe errechnet.According to a development of the embodiment of a method for calculating the effective age using dynamic models shows 6 a calculation unit 25 to apply an algorithm to limit the current load as a function of the temperature. In this case, depending on these quantities, using the calculated component temperature 20 and the measured substrate temperature 17 through the calculation unit 25 a maximum allowable current 26 calculated for the component or assembly.

Durch die Verwendung von dynamischen Modellen für die in der Berechnungsblock 18, dem Funktionsblock 19, der Berechnungseinheit 23 und der Berechnungseinheit 25 verwendeten Algorithmen beziehungsweise Berechnungsvorschriften lassen sich die angewendeten Modelle jederzeit verändern und zum Beispiel neuesten Erkenntnissen zur Bauteilalterung oder für ersetzte Bauteile beziehungsweise Baugruppen anpassen.By using dynamic models for in the calculation block 18 , the functional block 19 , the calculation unit 23 and the calculation unit 25 The algorithms used or calculation rules can be changed at any time, for example, to adapt the latest findings on component aging or replaced components or assemblies.

Claims

Method for determining the residual life an electronic component or an electronic assembly, in which from the date of commissioning of the electronic Component or the electronic module and / or at least a selected one Range of representative Temperatures are determined and recorded, where to each predetermined times after the commissioning of the electronic Component or the electronic assembly of number and size of temporal changes the determined temperatures the effective age of the electronic component or the electronic module is calculated and from a predetermined maximum life of the electronic component or the electronic module and the calculated expired effective Age of electronic component or electronic Assembly the respective remaining service life is determined.

The method of claim 1, wherein the electronic Component or the electronic assembly, a substrate or a carrier and the representative Temperatures arranged by at least one on the substrate or carrier Temperature sensor can be determined.

The method of claim 2, wherein using a first conversion table from the temperature sensors determined representative Temperatures and the component or assembly loss the Temperatures of at least a selected portion of the electronic component or the electronic module are calculated.

The method of claim 2, wherein using a dynamic temperature model from that of the temperature sensors determined representative Temperatures and the component or assembly loss the Temperatures of at least one selected area of the electronic Component or the electronic module are calculated.

The method of claim 3 or 4, wherein the at least an area of the electronic component or the electronic Assembly, a bonding wire connection or a solder layer is.

Method according to one of claims 1 to 5, in which Using a second conversion table from a measured Current and voltage curve and a predetermined thermal Impedance of the component or electronic subassembly or module power loss is calculated.

Method according to one of claims 1 to 5, in which Use of a dynamic power loss model from a measured Current and voltage curve and a predetermined thermal Impedance of the component or electronic subassembly or module power loss is calculated.

Method according to one of claims 1 to 7, wherein the temporal change of the determined temperature is assigned according to the size of the temporal changes one of a plurality of size classes, wherein the effective age of the electronic components or the electronic assemblies depending on the number of temporal changes of the determined Temperatures are calculated per size class.

The method of claim 8, wherein the size classes be weighted differently.

Method according to one of claims 8 to 9, wherein the electronic Component or the electronic module part of a power electronics for a vehicle are.

Method according to one of claims 9 or 10, in which the Remaining life in a computing unit of a vehicle electronics is calculated.

The method of claim 12, wherein the residual life is calculated when the vehicle is not in operation.

Method according to one of claims 9 or 10, in which the measured temperatures to calculate the remaining life wirelessly or wired to transmit to the vehicle external computing units become.

Method according to one of claims 9 to 13, in which falls below a predetermined remaining life of the electronic component or the electronic module generates a warning signal.

Method according to one of the preceding claims, in the given times depend on certain events.