DE102012016238B4 - Verfahren zur Beseitigung von elektrischen Kurzschlüssen und Diagnosegerät - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Beseitigung eines elektrischen Kurzschlusses, der durch einen fadenförmigen Zinnkristall (11) in einer Elektronikbaugruppe (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs hervorgerufen werden kann, bei dem folgende Schritte ausgeführt werden:- Bereitstellen der Elektronikbaugruppe (1) umfassend elektrische Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15) mit Anschlüssen (4, 8) und Leiterbahnen (6, 10) zur Verbindung der Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15), wobei die Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15) konfigurierbare Eingänge und Ausgänge aufweisen,- Konfigurieren wenigstens zweier der Eingänge und Ausgänge der elektrischen Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15), um einen Eingangsanschluss (3) und einen Ausgangsanschluss (7) zu bilden, so dass zwischen dem Eingangsanschluss (3) und dem Ausgangsanschluss (7) im Falle des elektrischen Kurzschluss durch den fadenförmigen Zinnkristall (11) ein Kurzschluss-Strom fließt, der groß genug ist, um den fadenförmigen Zinnkristall (11) zu zerstören; wobei die Elektronikbaugruppe (1) mit einem Diagnosegerät verbunden wird, über das das Konfigurieren der Eingänge und Ausgänge der elektrischen Bauelemente erfolgt.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beseitigung von elektrischen Kurzschlüssen, die durch fadenförmige Zinnkristalle in Elektronikbaugruppen eines Kraftfahrzeugs hervorgerufen werden.
- Bei modernen Kraftfahrzeugen wird zunehmend eine verbesserte Umweltverträglichkeit auch seitens des Gesetzgebers gefordert. So ist es beispielsweise üblich, die vormals vorherrschenden bleihaltigen Lotverbindungen bei elektronischen Baugruppen durch eine Verbindungstechnik zu ersetzen, in der kein Blei Verwendung findet.
- Beim Aufbau elektronischer Baugruppen, die in Kraftfahrzeugen auf vielfältige Weise in Form von Steuergeräten, Sensoren, Navigationssysteme Unterhaltungssysteme oder dergleichen Verwendung finden, werden einzelne Bauelemente auf Leiterplatten angeordnet und mittels Lötverbindungen kontaktiert. Wie aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt ist, begünstigt die Verwendung von bleifreien Lötwerkstoffen die Bildung von fadenförmigen Zinnkristallen, die im englischen Sprachraum auch tin whisker (Zinnhärchen)“ genannt werden.
- Fadenförmige Zinnkristalle wachsen bevorzugt auf galvanisch abgeschiedenen Schichten und können eine Länge von mehreren Millimetern erreichen, was bei kompakt angeordneten Bauelementen zu Kurzschlüssen zwischen benachbarten Lötflächen führen kann, wodurch schlimmstenfalls ganze Baugruppen ausfallen oder nur noch fehlerhaft funktionieren können. Dies stellt neben den anfallenden Wartungskosten auch ein Sicherheitsrisiko dar, da beispielsweise Antiblockiersysteme, Airbag-Systeme oder ähnliche Baugruppen sicherheitsrelevante Komponenten sind.
- Der mögliche Ausfall von Baugruppen durch Whisker kann entweder durch Vermeiden der Whisker-Bildung während der Zinnabscheidung verhindert beziehungsweise verringert werden.
- So ist aus der
DE 19755185 A1 ein wässriges, stark saures Austauschbad zum stromlosen Abscheiden von Zinn auf Kupfer bekannt, welches in einer Badflüssigkeit an gelösten Stoffen Zinn in Form eines Zinn-II-Salzes, Thioharnstoff oder ein Derivat, 2-Thiohydantoin Feinkornzusatz für das Zinn, einen Emulgator für den Feinkornzusatz, wenn dieser nicht wasserlöslich ist, und ein Tensid enthält. -
JP 2007 - 335 128 A -
JP 2006 - 134 590 A -
JP 2007 - 090 354 A - Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Wiederherstellen der Funktion einer Elektronikbaugruppe im Falle eines durch einen fadenförmigen Zinnkristall hervorgerufenen Kurzschlusses zu ermöglichen, ohne die Elektronikbaugruppe dazu austauschen zu müssen.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
- Demnach wird ein Verfahren zur Beseitigung eines elektrischen Kurzschlusses, der durch einen fadenförmigen Zinnkristall in einer Elektronikbaugruppe insbesondere eines Kraftfahrzeugs hervorgerufen werden kann, bereitgestellt, bei dem folgende Schritte ausgeführt werden:
- - Bereitstellen der Elektronikbaugruppe umfassend elektrische Bauelemente mit Anschlüssen und Leiterbahnen zur Verbindung der Bauelemente, wobei die Bauelemente konfigurierbare Eingänge und Ausgänge aufweisen,
- - Konfigurieren wenigstens zweier der Eingänge und Ausgänge der elektrischen Bauelemente, um einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss zu bilden, so dass zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss im Falle des elektrischen Kurzschluss durch den fadenförmigen Zinnkristall ein Kurzschluss-Strom fließt, der groß genug ist, um den fadenförmigen Zinnkristall zu zerstören, wobei die Elektronikbaugruppe mit einem Diagnosegerät verbunden wird, über das das Konfigurieren der Eingänge und Ausgänge der elektrischen Bauelemente erfolgt.
- Durch die Erzeugung von kontrollierten Kurzschlüssen können die Whisker zerstört werden. Es erfolgt eine softwarebasierende Ansteuerung von Eingängen und Ausgängen mehrerer Steuergeräte und den daran angeschlossenen Sensoren, Aktuatoren usw. im Fahrzeugverbund zur Zerstörung der Tin Whisker.
- Resultierend aus einer vorgegebenen Architektur von Steuergeräten im Fahrzeugverbund kann das Verfahren Eingänge und Ausgänge von Steuergeräten gezielt ansteuern und somit Kurzschlüsse zwischen benachbarten Kontakten herstellen. Besonders gefährdet durch Kurzschlüsse sind dicht nebeneinander liegende Leiterbahnen sowie deren Anschlussflächen.
- In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Konfigurieren der Eingänge und Ausgänge der elektrischen Bauelemente so, dass sukzessive benachbarte Anschlüsse und Leiterbahnen der Elektronikbaugruppe überprüft werden.
- Demgemäß erfolgt eine Zerstörung beziehungsweise Überprüfung auf Kurzschlüsse durch sukzessives Auswählen benachbarter Anschlüsse und Leiterbahnen, die in einer vorgegebenen Abfolge angesteuert werden, um etwaige Kurzschlüsse zu zerstören. Die Abfolge kann dabei in Form einer Liste aufgrund des bekannten Aufbaus der Elektronikbaugruppe vorgegeben werden.
- In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens beträgt der Kurzschluss-Strom 50 mA oder mehr.
- Üblicherweise schmelzen die fadenförmigen Zinnkristalle bei einem Strom von ungefähr 10 mA, so dass demgemäß die sichere Zerstörung durch das Verfahren ermöglicht wird.
- In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Kurzschluss-Strom durch Beaufschlagung von Potential an den Ausgängen erzeugt.
- Dabei ist es möglich, ein oder mehrere Ausgänge so zu konfigurieren, dass der benötigte Kurzschluss-Strom erreicht wird, um eine sichere Zerstörung durch das Verfahren zu ermöglichen.
- In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfassen die elektrischen Bauelemente Aktuatoren, Sensoren oder Steuergeräte.
- Demgemäß lässt sich die Erfindung mit den bei der Produktion von Elektronikbaugruppen häufig verwendeten Bauelementen einsetzen.
- In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Konfigurieren der Eingänge und der Ausgänge der elektrischen Bauelemente mittels eines standardisierten Protokolls, vorzugsweise nach dem AUTOSAR-Standard.
- Neuere Elektronikbaugruppen unterstützen oftmals ein standardisiertes Konfigurationsprotokoll, das beispielsweise nach dem AUTOSAR-Standard ausgeführt wird.
- Gemäß der Erfindung wird die Elektronikbaugruppe mit einem Diagnosegerät verbunden, über das das Konfigurieren der Eingänge und der Ausgänge der elektrischen Bauelemente erfolgt.
- Demgemäß kann dieses Verfahren beispielsweise im jährlichen Kundendienst per Diagnosebefehl gestartet werden. Ebenso ist es denkbar, dass bei Vorliegen eines Fehlers in einer Elektronikbaugruppe eine entsprechende Meldung erscheint, die dann zum Start des Verfahrens im Rahmen einer Inspektion führt.
- Das beschriebene Verfahren zur Beseitigung eines elektrischen Kurzschlusses sowie die vorteilhaften Ausgestaltungen können mit einem Diagnosegerät für ein Kraftfahrzeug, insbesondere in einer Steuereinheit realisiert werden. Zweckmäßigerweise weist die Steuereinheit ein Speichermittel mit einem darauf abgelegten Computerprogramm auf, wobei das Computerprogramm der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient.
- Die Steuereinheit kann eine mit einem Speichersystem und einem Bussystem datenverbundene digitale Mikroprozessoreinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM) sowie ein Speichermittel besitzen. Die CPU ist ausgebildet, Befehle, die als eine in einem Speichermittel abgelegtes Programm ausgeführt sind, abzuarbeiten, Eingangssignale vom Datenbus zu erfassen und Ausgangsignale an den Datenbus abzugeben. Das Speichersystem kann verschiedene Speichermedien wie optische, magnetische, Festkörper- und andere nichtflüchtige Medien besitzen, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie der vorteilhaften Ausgestaltungen gespeichert ist. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, so dass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit das Kraftfahrzeug steuern kann.
- Des Weiteren wird ein Diagnosegerät mit einer Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug angegeben, wobei die Steuereinheit ein Speichermittel mit einem darauf abgelegten Computerprogramm aufweist, wobei das Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens ausgestattet ist.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher läutert. Es zeigen:
-
1 eine Elektronikbaugruppe mit einem Kurzschluss in einer Draufsicht, -
2 eine schematische Darstellung einer Elektronikbaugruppe, und -
3 ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem Flussdiagram. - In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
- In
1 ist ein Ausschnitt einer Elektronikbaugruppe1 gezeigt, die ein elektrisches Bauelement2 aufweist. Das elektrische Bauelement2 weist einen ersten Anschluss3 auf und ist über eine erste Anschlussfläche4 mittels eines Lots5 mit einer ersten Leiterbahn6 verbunden. Des Weiteren weist das elektrische Bauelement2 einen zweiten Anschluss7 auf und ist über eine zweite Anschlussfläche8 mittels eines weiteren Lots9 mit einer zweiten Leiterbahn10 verbunden. - Wie in
1 gezeigt ist, bildete sich zwischen der ersten Anschlussfläche4 und der zweiten Anschlussfläche8 ein fadenförmigen Zinnkristall11 aus, der zu einem Kurzschluss zwischen dem ersten Anschluss3 und dem zweiten Anschluss führt. Die gezeigte Anordnung ist dabei lediglich beispielhaft zu verstehen. Ebenso ist es möglich, dass der fadenförmige Zinnkristall11 einen Kurzschluss an anderen Stellen, wie beispielsweise zwischen benachbarten Bauelementen, zwischen Leiterbahnen und Anschlussflächen oder zwischen benachbarten Leiterbahnen hervorrufen kann. Auch ein Kurzschluss über nicht benachbarte leitfähige Elemente wäre im Rahmen der Erfindung denkbar. - Bei der Elektronikbaugruppe
1 kann es sich um eine im Kraftfahrzeugbau verwendete Elektronikkomponente handeln, die mehrere elektrische Bauelemente2 aufweist. Diese können beispielsweise als Aktuatoren, Sensoren oder Steuergeräte ausgeführt sein. - Das Verfahren zur Beseitigung von einem elektrischen Kurzschluss, der durch den fadenförmigen Zinnkristall
11 in der Elektronikbaugruppe1 hervorgerufen wurde, wird unter Bezugnahme auf2 näher erläutert. - Die Elektronikbaugruppe
1 weist neben dem ersten elektrischen Bauelement2 noch weitere als Steuergeräte (ECU) ausgeführte zweite bis vierte elektrische Bauelemente12 ,13 und14 sowie ein als ein Sensor ausgeführtes fünftes elektrisches Bauelement15 auf. Das zweite elektrische Bauelement12 ist über die erste und die zweite Verbindungsleitung16 bzw.17 mit dem vierten Bauelement14 und über eine dritte Verbindungsleitung18 mit dem fünften Bauelement15 und dem ersten Bauelement2 verbunden. Das erste elektrische Bauelement2 ist über eine vierte Verbindungsleitung19 mit dem fünften Bauelement15 und über die fünfte und die sechste Verbindungsleitung20 bzw.21 mit dem dritten Bauelement13 verbunden. Des Weiteren ist das vierte elektrische Bauelement14 über eine siebte Verbindungsleitung22 mit dem fünften Bauelement15 verbunden. Schließlich sind das erste bis vierte Bauelement2 ,12 ,13 und14 über eine achte Verbindungsleitung23 mit einer Schnittstelle24 verbunden. - Die Eingänge und Ausgänge des zweiten, dritten und vierten elektrischen Bauelements
12 ,13 und14 werden nun so konfiguriert, dass zwischen dem Eingangsanschluss3 und dem Ausgangsanschluss7 des ersten Bauelements2 im Falle des elektrischen Kurzschlusses durch den fadenförmigen Zinnkristall11 ein Kurzschluss-Strom fließt, der groß genug ist, um den fadenförmigen Zinnkristall11 zu zerstören. Der Kurzschluss-Strom kann dabei 50 mA oder mehr betragen. Der Kurzschluss-Strom wird durch Beaufschlagung von Potential erzeugt. - Das Konfigurieren der Eingänge und Ausgänge der elektrischen Bauelemente
2 ,12 ,13 und14 kann dabei so erfolgen, dass sukzessive benachbarte Anschlüsse und Leiterbahnen der Elektronikbaugruppe überprüft werden. - Das Konfigurieren der Eingänge und der Ausgänge der elektrischen Bauelemente
2 ,12 ,13 und14 erfolgt mittels eines standardisierten Protokolls zum Beispiel nach dem AUTOSAR-Standard über die Schnittstelle24 . Über die Schnittstelle24 kann die Elektronikbaugruppe1 mit einem Diagnosegerät verbunden werden, über das das Konfigurieren der Eingänge und der Ausgänge der elektrischen Bauelemente erfolgt. - Das Verfahren zur Beseitigung des elektrischen Kurzschlusses, der durch den fadenförmigen Zinnkristall
11 in der Elektronikbaugruppe1 eines Kraftfahrzeugs hervorgerufen werden kann, wird in3 nochmals zusammengefasst. - In Schritt
100 erfolgt das Bereitstellen der Elektronikbaugruppe1 . - In Schritt
101 erfolgt das Konfigurieren der Eingänge und Ausgänge der elektrischen Bauelemente, um den fadenförmigen Zinnkristall11 zu zerstören. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektronikbaugruppe
- 2
- erstes elektrisches Bauelement
- 3
- erster Anschluss
- 4
- erste Anschlussfläche
- 5
- Lot
- 6
- erste Leiterbahn zweiter Anschluss
- 7
- zweiter Anschluss
- 8
- zweite Anschlussfläche
- 9
- weiteres Lot
- 10
- zweite Leiterbahn
- 11
- fadenförmiger Zinnkristall
- 12
- zweites elektrisches Bauelement
- 13
- drittes elektrisches Bauelement
- 14
- viertes elektrisches Bauelement
- 15
- fünftes elektrisches Bauelement
- 16
- erste Verbindungsleitung
- 17
- zweite Verbindungsleitung
- 18
- dritte Verbindungsleitung
- 19
- vierte Verbindungsleitung
- 20
- fünfte Verbindungsleitung
- 21
- sechste Verbindungsleitung
- 22
- siebte Verbindungsleitung
- 23
- achte Verbindungsleitung
- 24
- Schnittstelle
- 101
- erster Schritt
- 102
- zweiter Schritt
Claims (7)
- Verfahren zur Beseitigung eines elektrischen Kurzschlusses, der durch einen fadenförmigen Zinnkristall (11) in einer Elektronikbaugruppe (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs hervorgerufen werden kann, bei dem folgende Schritte ausgeführt werden: - Bereitstellen der Elektronikbaugruppe (1) umfassend elektrische Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15) mit Anschlüssen (4, 8) und Leiterbahnen (6, 10) zur Verbindung der Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15), wobei die Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15) konfigurierbare Eingänge und Ausgänge aufweisen, - Konfigurieren wenigstens zweier der Eingänge und Ausgänge der elektrischen Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15), um einen Eingangsanschluss (3) und einen Ausgangsanschluss (7) zu bilden, so dass zwischen dem Eingangsanschluss (3) und dem Ausgangsanschluss (7) im Falle des elektrischen Kurzschluss durch den fadenförmigen Zinnkristall (11) ein Kurzschluss-Strom fließt, der groß genug ist, um den fadenförmigen Zinnkristall (11) zu zerstören; wobei die Elektronikbaugruppe (1) mit einem Diagnosegerät verbunden wird, über das das Konfigurieren der Eingänge und Ausgänge der elektrischen Bauelemente erfolgt.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , bei dem das Konfigurieren der Eingänge (3) und Ausgänge (7) der elektrischen Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15) so erfolgt, dass sukzessive benachbarte Anschlüsse und Leiterbahnen der Elektronikbaugruppe (1) überprüft werden. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , bei dem der Kurzschluss-Strom 50 mA oder mehr beträgt. - Verfahren nach
Anspruch 3 , bei dem der Kurzschluss-Strom durch Beaufschlagung von Potential an den Ausgängen erzeugt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , bei dem die elektrischen Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15) Aktuatoren, Sensoren oder Steuergeräte umfassen. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , bei dem das Konfigurieren der Eingänge (3) und der Ausgänge (7) der elektrischen Bauelemente (2, 12, 13, 14, 15) mittels eines standardisierten Protokolls, vorzugsweise nach dem AUTOSAR-Standard, erfolgt. - Diagnosegerät mit einer Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug, wobei die Steuereinheit ein Speichermittel mit einem darauf abgelegten Computerprogramm aufweist, wobei das Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis6 ausgestattet ist.
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