DE102020112333A1 - Process for aging an electronic assembly, evaluation process for evaluating the durability of electronic assemblies and electronic assemblies - Google Patents

Process for aging an electronic assembly, evaluation process for evaluating the durability of electronic assemblies and electronic assemblies Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Alterung einer elektronischen Baugruppe (16), das folgende Verfahrensschritte aufweist:a. Abkühlen der Baugruppe (16);b. Halten der Kühltemperatur über einen Zeitraum;c. Schlagartiges Erwärmen der Baugruppe (16); undd. Halten der Wärmetemperatur über einen Zeitraum; unde. Wiederholen der Schritte a) bis d) bis wenigstens eine Beschädigung an der Baugruppe (16) auftritt.Ferner betrifft die Erfindung ein Bewertungsverfahren zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit von elektronischen Baugruppen (16) sowie eine elektronsiche Baugruppe (16).The invention relates to a method for aging an electronic assembly (16) which has the following method steps: a. Cooling the assembly (16); b. Maintaining the cooling temperature for a period of time; c. Sudden heating of the assembly (16); andd. Maintaining the heating temperature for a period of time; unde. Repeat steps a) to d) until at least one damage occurs to the assembly (16). The invention also relates to an evaluation method for evaluating the durability of electronic assemblies (16) and an electronic assembly (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Alterung einer elektronischen Baugruppe. Ferner betrifft die Erfindung ein Bewertungsverfahren zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit von elektronischen Baugruppen sowie eine elektronische Baugruppe.The invention relates to a method for aging an electronic assembly. The invention also relates to an evaluation method for evaluating the durability of electronic assemblies and an electronic assembly.

Im Fahrzeugbau werden vermehrt in Komponenten elektronische Baugruppen eingesetzt, wie beispielsweise in der Motorsteuerung, in Fahrerassistenzsystemen oder in elektrischen Pumpen, wie beispielsweise in elektrischen Kühlmittelpumpen. An diese elektronischen Baugruppen werden hohe Ansprüche an die Robustheit, Temperaturbeständigkeit, Schwingungsfestigkeit und Zuverlässigkeit gestellt.In vehicle construction, electronic assemblies are increasingly used in components, such as in engine control, in driver assistance systems or in electric pumps, such as in electric coolant pumps. High demands are placed on these electronic assemblies in terms of robustness, temperature resistance, vibration resistance and reliability.

Elektronische Baugruppen umfassen elektrische Bauteile, wie beispielsweise Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Dioden, Spulen und integrierte Schaltungen, die beispielsweise über Lotverbindungen auf einer Leiterplatte zu der elektronischen Baugruppe verbunden werden.Electronic assemblies include electrical components, such as, for example, resistors, capacitors, transistors, diodes, coils and integrated circuits, which are connected to the electronic assembly, for example via solder connections on a printed circuit board.

Während des Fahrbetriebs können auf die elektronischen Baugruppen unterschiedliche Belastungen, wie beispielsweise mechanische und/oder thermische Wechselbelastungen wirken, die zu einem Setzverhalten in den Lotverbindungen, zu einem Kriechen der Lotverbindungen und zu einer Änderung der Metallgefüge und letztendlich zu einem Ausfall der elektronischen Baugruppe führen können. Bei elektronischen Baugruppen tritt zumeist eine Änderung des Materialgefüges infolge thermischer Wechselbelastungen ein.While driving, the electronic assemblies can be subjected to different loads, such as mechanical and / or thermal alternating loads, which can lead to settling behavior in the soldered connections, to creeping of the soldered connections and to a change in the metal structure and ultimately to failure of the electronic assembly . In the case of electronic assemblies, there is usually a change in the material structure as a result of alternating thermal loads.

Da eine Änderung des Materialgefüges erst im Laufe der Zeit eintritt und diese Zeit während der Entwicklung und Produktion nicht zur Verfügung steht, wird zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit von elektronischen Baugruppen ein sogenannter Rafftest in Form eines Temperaturschocktests eingesetzt, der eine beschleunigte Alterung der elektronischen Baugruppe und damit eine beschleunigte Änderung des Metallgefüges der Lotverbindung hervorruft.Since a change in the material structure only occurs over time and this time is not available during development and production, a so-called rape test in the form of a temperature shock test is used to assess the durability of electronic assemblies, which accelerates the aging of the electronic assembly and thus causes an accelerated change in the metal structure of the solder joint.

Bei dem Temperaturschocktest wird die elektronische Baugruppe zyklisch Temperaturänderungen ausgesetzt, wobei eine Änderung des Materialgefüges durch das Auftreten von mechanischen Thermospannungsgradienten eintritt. Dadurch kann in kürzerer Zeit eine Aussage über die Ausfallrate und damit die Dauerhaltbarkeit einer elektronischen Baugruppe aufgrund einer thermischen Wechselbelastung getroffen werden.In the temperature shock test, the electronic assembly is cyclically exposed to temperature changes, with a change in the material structure due to the occurrence of mechanical thermal stress gradients. As a result, a statement can be made about the failure rate and thus the durability of an electronic assembly due to alternating thermal loads in a shorter time.

Aus EP 0 203 348 B1 geht ein Thermoschocktest hervor, bei dem eine Probe zunächst in eine Flüssigkeit aus Perfluorpolyether mit einer Temperatur zwischen - 75°C und -55°C eingetaucht wird und nach Herausnahme der Probe wird selbige in eine Flüssigkeit aus Perfluorpolyether mit einer Temperatur zwischen 125°C und 210°C eingetaucht. Dieser Vorgang wird 20 bis 40-mal wiederholt, wobei die Haltezeit der Probe pro Zyklus in einer der Flüssigkeiten zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten beträgt.the end EP 0 203 348 B1 is a thermal shock test in which a sample is first immersed in a liquid made of perfluoropolyether with a temperature between -75 ° C and -55 ° C and after removing the sample, the same is immersed in a liquid made of perfluoropolyether with a temperature between 125 ° C and Submerged at 210 ° C. This process is repeated 20 to 40 times, the holding time of the sample per cycle in one of the liquids being between 30 seconds and 5 minutes.

Aus DE 10 2016 207 527 A1 geht ein Verfahren zur Erfassung des Zustandes einer Verbindung zwischen zwei oder mehr Bauteilen, die gemeinsam eine Baueinheit bilden, durch thermische Belastungen hervor. Bei dem Verfahren wird ein definierter Wärmestrom in eine der Baugruppen einer neuen oder als gut bewerteten Baueinheit eingespeist, anschließend wird der resultierende, zeitliche Temperaturverlauf an der Einspeisestelle oder einer anderen definierten Stelle der Baueinheit gemessen, und es wird der thermische Widerstand der Fügeverbindung aus dem resultierenden Temperaturverlauf bestimmt. Danach werden die obigen Schritte mit der zu bewertenden Baueinheit wiederholt, und schließlich werden die thermischen Widerstände der Fügeverbindungen für Neu- beziehungsweise Gut-Teile mit der zu bewertenden Baueinheit verglichen.the end DE 10 2016 207 527 A1 discloses a method for detecting the state of a connection between two or more components that together form a structural unit through thermal loads. In the process, a defined heat flow is fed into one of the sub-assemblies of a new unit or one that has been rated as good, then the resulting temperature profile over time is measured at the feed point or another defined point on the unit, and the thermal resistance of the joint is determined from the resulting Determined temperature profile. The above steps are then repeated with the structural unit to be assessed, and finally the thermal resistances of the joints for new or good parts are compared with the structural unit to be assessed.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Alterung von elektronischen Baugruppen, das sowohl in der Entwicklung als auch im Produktionsprozess einsetzbar ist und zudem eine zuverlässige Alterung elektronischer Baugruppen ermöglicht. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bewertungsverfahren zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit von elektronischen Baugruppen sowie eine elektronschische Baugruppe zu schaffen, mit denen prozessbedingte Änderungen an der Aufbau- und Verbindungstechnik von elektronischen Baugruppen erkannt werden.The present invention is based on the object of a method for aging electronic assemblies that can be used both in development and in the production process and also enables electronic assemblies to be reliably aged. Furthermore, the invention is based on the object of creating an evaluation method for evaluating the durability of electronic assemblies and an electronic assembly with which process-related changes to the construction and connection technology of electronic assemblies can be recognized.

Zur Lösung der Aufgabe werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Bewertungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie eine elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 13 vorgeschlagen.To achieve the object, a method with the features of claim 1, an evaluation method with the features of claim 7 and an electronic assembly with the features of claim 13 are proposed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.Advantageous refinements of the method are the subject matter of the respective dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Alterung einer elektronischen Baugruppe vorgeschlagen, das folgende Verfahrensschritte aufweist. Zuerst wird die Baugruppe abgekühlt, und in einem zweiten Schritt wird die Kühltemperatur über einen Zeitraum gehalten. Anschließend wird die Baugruppe in einem dritten Schritt schlagartig erwärmt. In einem vierten Schritt wird die Wärmetemperatur über einen Zeitraum gehalten. Die Schritte des Abkühlens, Haltens der Kühltemperatur, Erwärmens und Haltens der Wärmetemperatur werden so lange wiederholt, bis wenigstens eine Beschädigung an der Baugruppe auftritt.According to a first aspect, a method for aging an electronic assembly is proposed, which has the following method steps. First, the assembly is cooled down and, in a second step, the cooling temperature is maintained over a period of time. The assembly is then suddenly heated in a third step. In a fourth step, the heating temperature is maintained over a period of time. The steps of cooling down, maintaining the cooling temperature, heating and maintaining the heating temperature are repeated until at least one damage occurs to the assembly.

Das Verfahren zur Alterung einer elektronischen Baugruppe schafft ein beschleunigtes qualitatives Testverfahren zur Alterung einer elektronischen Baugruppe, das sowohl im Entwicklungsprozess der elektronischen Baugruppe als auch im nachgelagerten Produktionsprozess der elektronischen Baugruppe eingesetzt werden kann. Durch die Wiederholung des Abkühlens, Haltens der Kühltemperatur, Erwärmens und Haltens der Wärmetemperatur werden die Baugruppen einer zyklischen thermischen Beanspruchung unterworfen, die zu einer beschleunigten Alterung der elektronischen Baugruppe führt. Dadurch können Schwachstellen und Designfehler frühzeitig und zuverlässig entdeckt werden.The method for aging an electronic assembly creates an accelerated qualitative test method for aging an electronic assembly, which can be used both in the development process of the electronic assembly and in the downstream production process of the electronic assembly. By repeating the cooling, maintaining the cooling temperature, heating and maintaining the heating temperature, the assemblies are subjected to cyclical thermal stress, which leads to accelerated aging of the electronic assembly. This allows weak points and design errors to be discovered reliably and at an early stage.

Das vorliegende Verfahren kann auch als Rafftest für die Alterung von elektronischen Baugruppen oder als Thermoschockzyklus beziehungsweise Verfahren zur Alterung von elektronischen Baugruppen bezeichnet werden.The present method can also be referred to as a rush test for the aging of electronic assemblies or as a thermal shock cycle or method for the aging of electronic assemblies.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Baugruppe so lange thermisch beansprucht, bis eine Beschädigung an wenigstens einer Lötverbindung der elektronischen Baugruppe beziehungsweise eine Änderung des Metallgefüges der Lötverbindung eintritt. Unter Beschädigung wird vorliegend ein signifikanter Vorschädigungsgrad an der Aufbau- und Verbindungstechnik der elektronischen Baugruppen oder ein Ausfall der elektronischen Baugruppen verstanden. Durch die Beschädigung tritt ein Setzverhalten der Lotverbindung und/oder eine Änderung des Metallgefüges der Lotverbindung ein, so dass die elektronische Baugruppe nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert.In an advantageous embodiment, the assembly is thermally stressed until damage to at least one soldered connection of the electronic assembly or a change in the metal structure of the soldered connection occurs. In the present case, damage is understood to mean a significant previous degree of damage to the assembly and connection technology of the electronic assemblies or a failure of the electronic assemblies. As a result of the damage, the solder connection settles and / or the metal structure of the solder connection changes, so that the electronic assembly no longer functions properly.

Vorteilhaft können mit dem Verfahren eine Vielzahl an elektronischen Baugruppen gleichzeitig gealtert werden.With the method, a large number of electronic assemblies can advantageously be aged at the same time.

Unter einer elektronischen Baugruppe wird vorliegend eine funktionelle Einheit aus elektrischen Bauteilen oder Bauelementen, wie beispielsweise Widerständen, Kondensatoren, Transistoren, Dioden, Spulen und/oder integrierten Schaltungen, die auf einer Leiterplatte mittels wenigstens einer Lotverbindung und/oder mehreren Lotverbindungen zu der elektronischen Baugruppe verbunden werden, verstanden. Unter Beschädigung der Baugruppe wird vorliegend der Zustand verstanden, in welchem die Lotverbindung ein Setzverhalten zeigt und sich das Metallgefüge der Lotverbindung ändert. Die Baugruppe kann vorliegend auch als Elektronikbaugruppe bezeichnet werden.In the present case, an electronic assembly is a functional unit of electrical components or elements, such as resistors, capacitors, transistors, diodes, coils and / or integrated circuits, which are connected to the electronic assembly on a printed circuit board by means of at least one solder connection and / or several solder connections be understood. In the present case, damage to the assembly is understood to mean the state in which the solder connection shows a setting behavior and the metal structure of the solder connection changes. In the present case, the assembly can also be referred to as an electronics assembly.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung hängt die Haltezeit der Kühltemperatur und/oder der Wärmetemperatur von dem eingesetzten Material der Lotverbindung und zudem von den Anforderungen an die Gefügeänderung der Lotverbindung ab.In an advantageous embodiment, the holding time of the cooling temperature and / or the heating temperature depends on the material used for the solder connection and also on the requirements for the structural change in the solder connection.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die thermische Beanspruchung in einer Tem peraturwechselkam mer.In an advantageous embodiment, the thermal stress takes place in a temperature change chamber.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden das Abkühlen, das Halten und das Erwärmen bis zu 1500-mal wiederholt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Baugruppe einer Alterung unterzogen wird, um Schwachstellen und Designfehler aufzudecken.In an advantageous embodiment, the cooling, holding and heating are repeated up to 1500 times. This ensures that the assembly is subjected to aging to reveal weak points and design flaws.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die die Baugruppe auf bis zu -50°C abgekühlt. Dies entspricht einer Tieftemperatur in der subpolaren Klimazone.In an advantageous embodiment, the assembly is cooled down to -50 ° C. This corresponds to a low temperature in the subpolar climatic zone.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Baugruppe schlagartig auf mindestens 100°C erwärmt. Dies entspricht einer Temperatur in der tropischen Klimazone, wenn das Fahrzeug von der Sonne bestrahlt wird. Vorteilhaft kann die Baugruppe schlagartig auf mehr als 100°C erwärmt werden.In an advantageous embodiment, the assembly is suddenly heated to at least 100 ° C. This corresponds to a temperature in the tropical climate zone when the vehicle is exposed to the sun. Advantageously, the assembly can be suddenly heated to more than 100 ° C.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Haltezeit für die Kühltemperatur und/oder die Wärmetemperatur zwischen 1 min und 2 h. Weiterhin vorteilhaft beträgt die Haltezeit für die Kühltemperatur und/oder die Wärmetemperatur zwischen 5 min und 30 min. Vorzugsweise beträgt die Haltezeit 10 min. Die Haltezeit für die Kühltemperatur und/oder die Wärmetemperatur hängt von dem eingesetzten Material der Lotverbindung und zudem von den Anforderungen an die Gefügeänderung der Lotverbindung ab.In an advantageous embodiment, the holding time for the cooling temperature and / or the heating temperature is between 1 min and 2 hours. The holding time for the cooling temperature and / or the heating temperature is also advantageously between 5 minutes and 30 minutes. The holding time is preferably 10 minutes. The holding time for the cooling temperature and / or the heating temperature depends on the material used for the solder connection and also on the requirements the structural change of the solder connection.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden das Abkühlen, das Halten der Kühltemperatur, das Erwärmen und das Halten der Wärmetemperatur bis zum Ausfall der Baugruppen durchgeführt. Das heißt, die Baugruppe wird bis zum Auftreten eines Ausfalls der Lotverbindungen thermisch beansprucht. Im Unterschied zu der Beschädigung der Baugruppe wird die Baugruppe somit derart thermisch beansprucht, dass wenigstens eine Lotverbindung vollständig zerstört wird und somit die elektronische Baugruppe nicht mehr funktioniert.In an advantageous embodiment, the cooling, the maintenance of the cooling temperature, the heating and the maintenance of the thermal temperature are carried out until the assemblies fail. This means that the assembly is thermally stressed until the solder connections fail. In contrast to the damage to the assembly, the assembly is thus thermally stressed in such a way that at least one solder connection is completely destroyed and the electronic assembly no longer functions.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Bewertungsverfahren zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit beziehungsweise Ausfallrate von elektronischen Baugruppen vorgeschlagen, das folgende Verfahrensschritte aufweist: Zuerst werden Referenzbaugruppen aus einer Menge an validierten Baugruppen bereitgestellt. Anschließend werden die Referenzbaugruppen zyklisch thermisch beansprucht, bis Beschädigungen an den Referenzbaugruppen auftreten. Hierzu werden die Baugruppen abgekühlt, und in einem zweiten Schritt wird die Kühltemperatur über einen Zeitraum gehalten. Anschließend werden die Baugruppen schlagartig erwärmt. Die Schritte des Abkühlens, Haltens der Kühltemperatir, Erwärmens und Haltens der Wärmetemperatur werden so lange wiederholt, bis Beschädigungen an den Baugruppen auftreten. Danach werden die Zyklenzahlen bis zum Auftreten der Beschädigungen an den Referenzbaugruppen ermittelt, und es wird auf Basis der ermittelten Zyklenzahlen eine mittlere Referenzzyklenzahl berechnet, oder die Referenzbaugruppen werden bis zu ihrem Ausfall dynamisch beansprucht. Danach werden Baugruppen aus einer Menge von zu prüfenden Baugruppen entnommen. Diese Baugruppen werden zyklisch thermisch beansprucht, bis Beschädigungen an den Referenzbaugruppen auftritt. Hierzu werden die Baugruppen abgekühlt, und in einem zweiten Schritt wird die Kühltemperatur über einen Zeitraum gehalten. Anschließend werden die Baugruppen schlagartig erwärmt. Die Schritte des Abkühlens, Haltens der Kühltemperatur, Erwärmens und Haltens der Wärmetemperatur werden so lange wiederholt, bis Beschädigungen an den Baugruppen auftritt. Anschließend werden die Zyklenzahlen bis zum Auftreten der Beschädigungen an den Baugruppen ermittelt, und es wird eine mittlere Zyklenzahl auf Basis der ermittelten Zyklenzahlen berechnet, oder die Baugruppen werden bis zu ihrem Ausfall dynamisch beansprucht. Schließlich wird die mittlere Zyklenzahl mit der mittleren Referenzzyklenzahl verglichen, oder die Dauer bis zum Ausfall der Referenzbaugruppen wird mit der Dauer bis zum Ausfall der Baugruppen verglichen.According to a further aspect, an evaluation method for evaluating the durability or failure rate of electronic assemblies is proposed, which has the following method steps: First, reference assemblies are provided from a set of validated assemblies. The reference assemblies are then subjected to cyclical thermal loads until the reference assemblies are damaged. For this purpose, the assemblies are cooled down and, in a second step, the cooling temperature is maintained over a period of time. The assemblies are then suddenly heated. The steps of cooling, maintaining the cooling temperature, heating and holding the heating temperature are repeated until damage occurs to the assemblies. Thereafter, the number of cycles up to the occurrence of the damage to the reference modules is determined, and an average reference number of cycles is calculated on the basis of the determined number of cycles, or the reference modules are dynamically stressed until they fail. Subsequently, assemblies are taken from a set of assemblies to be tested. These assemblies are subjected to cyclical thermal loads until the reference assemblies are damaged. For this purpose, the assemblies are cooled down and, in a second step, the cooling temperature is maintained over a period of time. The assemblies are then suddenly heated. The steps of cooling down, maintaining the cooling temperature, heating and maintaining the heating temperature are repeated until damage occurs to the assemblies. The number of cycles up to the occurrence of damage to the assemblies is then determined, and an average number of cycles is calculated on the basis of the number of cycles determined, or the assemblies are dynamically stressed until they fail. Finally, the mean number of cycles is compared with the mean number of reference cycles, or the duration until the failure of the reference modules is compared with the duration until the failure of the modules.

Das Bewertungsverfahren schafft ein beschleunigtes qualitatives Testverfahren zur Bestimmung der Dauerhaltbarkeit beziehungsweise Ausfallrate von elektronischen Baugruppen, mit dem prozessbedingte Änderungen an der Aufbau- und Verbindungstechnik von elektronischen Baugruppen zuverlässig erkannt werden. Zudem kann das Bewertungsverfahren sowohl während der Entwicklung der elektronischen Baugruppen als auch im nachgelagerten Produktionsprozess der elektronischen Baugruppen beziehungsweise dem Einbauprozess der elektronischen Baugruppen in eine Komponente oder ein System angewendet werden. Dadurch können Qualitätsrisiken frühzeitig entdeckt und Feldausfälle vermieden werden.The assessment procedure creates an accelerated qualitative test procedure for determining the durability or failure rate of electronic assemblies, with which process-related changes to the structure and connection technology of electronic assemblies can be reliably detected. In addition, the evaluation method can be used both during the development of the electronic assemblies and in the downstream production process of the electronic assemblies or the process of installing the electronic assemblies in a component or a system. This means that quality risks can be detected early and field failures avoided.

Die Variante, bei der die Baugruppen lediglich thermisch beansprucht und die mittleren Zyklenzahlen bis zum Auftreten von Beschädigungen ermittelt werden, ist im Vergleich zu derjenigen Variante, bei der die Baugruppen zusätzlich einer dynamischen Beanspruchung ausgesetzt werden, die weniger aufwendigere Variante. Die Variante, bei der die Baugruppen einer dynamischen Beanspruchung ausgesetzt werden, hat den Vorteil, dass klarer herausgearbeitet wird, welcher Teil beziehungsweise welche Bauteile der Baugruppen besonders belastet werden.The variant in which the modules are only subjected to thermal stress and the average number of cycles until damage occurs is the less expensive variant compared to the variant in which the modules are additionally exposed to dynamic stress. The variant in which the assemblies are exposed to dynamic stress has the advantage that it is more clearly worked out which part or which components of the assemblies are particularly stressed.

Wenn bei einem Vergleich der mittleren Zyklenzahl mit der mittleren Referenzzyklenzahl eine Abweichung, insbesondere eine signifikante Abweichung, vorhanden ist, ist davon auszugehen, dass sich die Bauteileigenschaften geändert haben, was bezüglich der Bauteilqualität zu bewerten ist.If, when comparing the mean number of cycles with the mean reference number of cycles, there is a discrepancy, in particular a significant discrepancy, it can be assumed that the component properties have changed, which is to be assessed with regard to the component quality.

Bei den validierten Baugruppen wurde bereits nachgewiesen, dass diese in Ordnung sind beziehungsweise einen Gutzustand aufweisen. Somit können die validierten Baugruppen auch als Gutteile bezeichnet werden.In the case of the validated assemblies, it has already been proven that they are OK or in good condition. The validated assemblies can therefore also be referred to as good parts.

Bei den Baugruppen, insbesondere den elektronischen Baugruppen, kann es sich um Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Dioden, Spulen und/oder integrierte Schaltungen handeln, die auf einer Leiterplatte mittels Lotverbindungen zu der elektronischen Baugruppe verbunden werden.The assemblies, in particular the electronic assemblies, can be resistors, capacitors, transistors, diodes, coils and / or integrated circuits that are connected to the electronic assembly on a printed circuit board by means of solder connections.

Bevorzugt werden die Baugruppen in Schritt b) und e) so lange zyklisch thermisch beansprucht bis an jeder Baugruppe wenigstens eine Beschädigung auftritt. Vorteilhaft werden bei der Variante, bei der die mittlere Referenz-Zyklenzahl ermittelt wird, die Baugruppen in den Schritten b) und e) bis zu deren Ausfall zyklisch thermisch beansprucht. Weiterhin vorteilhaft werden bei der Variante, bei der die Baugruppen dynamisch beansprucht werden, die Baugruppen in den Schritten b) und e) bis zu einem signifikanten Vorschädigungsgrad zyklisch thermisch beansprucht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Referenzbaugruppen und die Baugruppen bei der dynamischen Beanspruchung mit Schwingungen belastet. Vorteilhaft werden die Baugruppen mit baugruppenspezifischen Schwingungen oder Vibrationen, insbesondere einem baugruppenspezifischen Schwingungs- oder Vibrationsprofil belastet.The assemblies in step b) and e) are preferably subjected to cyclical thermal loads until at least one damage occurs on each assembly. In the variant in which the mean reference number of cycles is determined, the assemblies in steps b) and e) are advantageously subjected to cyclical thermal stresses until they fail. In the variant in which the assemblies are dynamically stressed, the assemblies in steps b) and e) are furthermore advantageously subjected to cyclical thermal stresses up to a significant previous degree of damage. In an advantageous embodiment, the reference assemblies and the assemblies are loaded with vibrations in the event of dynamic loading. The assemblies are advantageously loaded with assembly-specific oscillations or vibrations, in particular with an assembly-specific oscillation or vibration profile.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Dauer und/oder die Amplitude der ausgefallenen Baugruppen mit der Amplitude und/oder der Dauer der ausgefallenen Referenzbaugruppen verglichen.In an advantageous embodiment, the duration and / or the amplitude of the failed assemblies are compared with the amplitude and / or the duration of the failed reference assemblies.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden zur Durchführung der dynamischen Beanspruchung jede Referenzbaugruppe und jede Baugruppe in einer Komponente oder einem Systemverbund integriert. Das heißt, die Referenzbaugruppen beziehungsweise Baugruppen werden mit weiteren Bauteilen und/oder Baugruppen zu einer Komponente zusammengesetzt und/oder mit weiteren Bauteilen, Baugruppen und Komponenten zu einem System verbunden, und diese Komponenten werden dynamisch beansprucht. Eine Komponente kann eine elektrische Kühlmittelpumpe oder ein Elektromotor sein. Ein Systemverbund kann beispielsweise eine Antriebseinheit inklusive Montageelementen sein.In an advantageous embodiment, each reference assembly and each assembly are integrated into a component or a system network in order to carry out the dynamic loading. This means that the reference assemblies or assemblies are combined with further parts and / or assemblies to form a component and / or are connected with further parts, assemblies and components to form a system, and these components are dynamically stressed. One component can be an electric coolant pump or an electric motor. A system network can be, for example, a drive unit including assembly elements.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die kritischen Frequenzlagen zur Durchführung der dynamischen Beanspruchung per Simulation auf Komponentenebene und/oder auf Systemverbundebene jeder Referenzbaugruppen und jeder Baugruppe ermittelt. Vorteilhaft erfolgt die Simulation per FEM-Simulation, insbesondere per FEA-Simulation. Weiterhin vorteilhaft werden die kritischen Frequenzlagen per Modalanalyse ermittelt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt dies parallel zu den Schritten b) und e).In an advantageous embodiment, the critical frequency positions for performing the Dynamic stress is determined by simulation on component level and / or on system network level of each reference assembly and each assembly. The simulation is advantageously carried out by means of FEM simulation, in particular by means of FEA simulation. The critical frequency positions are also advantageously determined by modal analysis. In an advantageous embodiment, this takes place in parallel to steps b) and e).

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die dynamische Beanspruchung in einer Vibrationseinrichtung durchgeführt. Die Vibrationseinrichtung kann ein Shaker sein, auf dem die Komponenten mit den integrierten elektronischen Baugruppen oder der Systemverbund mit den integrierten elektronischen Baugruppen Schwingungen ausgesetzt werden. Auf dem Shaker werden die Komponenten oder der Systemverbund mit dem per Simulation ermittelten komponentenspezifischen oder systemverbundspezifischen Vibrationsprofil belastet.In an advantageous embodiment, the dynamic loading is carried out in a vibration device. The vibration device can be a shaker on which the components with the integrated electronic assemblies or the system network with the integrated electronic assemblies are exposed to vibrations. On the shaker, the components or the system group are loaded with the component-specific or system group-specific vibration profile determined by simulation.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Schritte d) bis g) in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt. Das heißt, in regelmäßigen Zeitabständen werden Baugruppen aus einer Menge von zu prüfenden Baugruppen entnommen, diese zyklisch durch Temperaturänderung bis zur Beschädigung der Lotverbindungen beansprucht, anschließend wird eine mittlere Zyklenzahl auf Basis der ermittelten Zyklenzahlen bis zum Auftreten der Beschädigungen berechnet, und schließlich wird die zuerst ermittelte mittlere Referenzzyklenzahl mit der mittleren Zyklenzahl verglichen oder die Baugruppen werden bis zu ihrem Ausfall dynamsich beansprucht. Vorteilhaft betragen die regelmäßigen Zeitabstände zwischen ca. 3 Monate und ca. 6 Monate.In an advantageous embodiment, steps d) to g) are repeated at regular time intervals. This means that assemblies are removed from a set of assemblies to be tested at regular time intervals, these are cyclically stressed by temperature changes until the solder connections are damaged, then an average number of cycles is calculated on the basis of the number of cycles determined until the damage occurs, and finally the number of cycles is calculated first The mean number of reference cycles determined is compared with the mean number of cycles or the modules are subjected to dynamic loads until they fail. The regular intervals are advantageously between approx. 3 months and approx. 6 months.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die mittlere Referenzzyklenzahl und die mittlere Zyklenzahl an einer statistisch relevanten Stichprobe an beschädigten, insbesondere ausgefallenen Referenzbaugruppen und beschädigten, insbesondere ausgefallenen Baugruppen ermittelt.In an advantageous embodiment, the mean number of reference cycles and the mean number of cycles are determined on a statistically relevant random sample of damaged, in particular failed reference assemblies and damaged, in particular failed, assemblies.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine elektronsiche Baugruppe vorgeschlagen, die mit dem Bewertungsverfahren zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit beziehungsweise Ausfallrate von elektronischen Baugruppen geprüft ist.According to a further aspect, an electronic assembly is proposed which is tested with the evaluation method for evaluating the durability or failure rate of electronic assemblies.

Nachfolgend werden ein Verfahren, ein Bewertungsverfahren, eine elektronsiche Baugruppe sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Hierbei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Bewertungsverfahrens gemäß einer ersten Variante; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufs des Bewertungsverfahrens gemäß einer zweiten Variante.
A method, an evaluation method, an electronic assembly and further features and advantages are described in more detail below on the basis of exemplary embodiments which are shown schematically in the figures. Here show:
  • 1 a schematic representation of a sequence of an evaluation method according to a first variant; and
  • 2 a schematic representation of a sequence of the evaluation method according to a second variant.

Das in 1 dargestellte Bewertungsverfahren dient zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit beziehungsweise Ausfallrate von elektronischen Baugruppen, das nachfolgend beschrieben wird, bei dem zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit ein Verfahren zur beschleunigten Alterung der elektronischen Baugruppen eingesetzt wird.This in 1 The evaluation method shown serves to evaluate the durability or failure rate of electronic assemblies, which is described below, in which a method for accelerated aging of the electronic assemblies is used to evaluate the durability.

In einem ersten Schritt S1 des Bewertungsverfahrens gemäß der ersten Variante werden Referenzbaugruppen 10 aus einer Menge an validierten elektronischen Baugruppen 12 entnommen.In a first step S1 of the evaluation method according to the first variant, reference assemblies are used 10 from a number of validated electronic assemblies 12th taken.

In einem zweiten Schritt S2 des Bewertungsverfahrens gemäß der ersten Variante wird das Verfahren zur Alterung der Referenzbaugruppen 12 eingesetzt. Hierzu werden die entnommenen Referenzbaugruppen 10 in einer Temperaturwechselkammer 14 zyklisch durch Temperaturänderungen beansprucht, bis ein Ausfall an den Lotverbindungen der Referenzbaugruppen 10 auftritt. Bei dem Verfahren zur Alterung werden die Referenzbaugruppen 10 bis zu 1500-mal zyklisch auf bis zu -50°C abgekühlt und nach Ablauf einer Haltezeit bei -50°C werden die Referenzbaugruppen 10 schlagartig auf 100°C oder mehr erwärmt und gehalten. Nach Ablauf der Haltezeit werden die Referenzbaugruppen wieder auf bis zu -50°C abgekühlt und ein neuer Zyklus beginnt. Die Haltezeit bei -50°C und/oder bei 100°C oder mehr beträgt mindestens 10 min, da insbesondere Lotverbindungen ein Setzverhalten zeigen und sich das Metallgefüge ändert.In a second step S2 of the evaluation method according to the first variant, the method for aging the reference assemblies is used 12th used. For this purpose, the removed reference assemblies are used 10 in a temperature change chamber 14th cyclically stressed by temperature changes until a failure at the soldered connections of the reference modules 10 occurs. In the aging process, the reference assemblies 10 The reference modules are cooled down to -50 ° C cyclically up to 1500 times and after a holding time at -50 ° C has elapsed 10 suddenly heated to 100 ° C or more and held. After the hold time has elapsed, the reference modules are cooled down to -50 ° C and a new cycle begins. The holding time at -50 ° C. and / or at 100 ° C. or more is at least 10 minutes, since solder joints in particular exhibit setting behavior and the metal structure changes.

In einem dritten Schritt S3 des Bewertungsverfahrens gemäß der ersten Variante werden die Zyklenzahlen bis zum Auftreten des Ausfalls an den Referenzbaugruppen 10 ermittelt, und auf Basis der ermittelten Zyklenzahl wird eine mittlere Referenzzyklenzahl anhand einer statistisch relevanten Stichprobe bestimmt.In a third step S3 of the evaluation method according to the first variant, the number of cycles until the failure occurs on the reference modules 10 determined, and on the basis of the determined number of cycles, a mean reference number of cycles is determined using a statistically relevant sample.

In einem vierten Schritt S4 des Bewertungsverfahrens gemäß der ersten Variante werden elektronische Baugruppen 16 aus einer Menge von zu prüfenden Baugruppen 18, welche beispielsweise aus der laufenden Produktion stammen, entnommen.In a fourth step S4 of the evaluation method according to the first variant, electronic assemblies 16 from a number of assemblies to be tested 18th which, for example, come from ongoing production.

In einem fünften Schritt S5 des Bewertungsverfahrens gemäß der ersten Variante wird wieder das Verfahren zur Alterung der Baugruppen 16 eingesetzt. Hierzu werden die Baugruppen 16 durch Temperaturänderung zyklisch beansprucht, bis ein Ausfall an den Lotverbindungen der Baugruppen 16 auftritt. Bei dem Verfahren zur Alterung werden Baugruppen 16 bis zu 1500-mal zyklisch auf bis zu -50°C abgekühlt und nach Ablauf einer Haltezeit bei -50°C werden die Baugruppen 16 schlagartig auf mindestens 100°C erwärmt und gehalten. Nach Ablauf der Haltezeit werden die Referenzbaugruppen wieder auf bis zu -50°C abgekühlt und ein neuer Zyklus beginnt. Die Haltezeit bei -50°C und/oder bei 100°C oder mehr beträgt mindestens 10 min, da insbesondere Lotverbindungen ein Setzverhalten zeigen und sich das Metallgefüge ändert.In a fifth step S5 of the evaluation method according to the first variant, the method for aging the assemblies is used again 16 used. For this purpose the assemblies 16 cyclically stressed by temperature change until a failure at the soldered connections of the assemblies 16 occurs. In the process of aging, assemblies 16 The modules are cyclically cooled down to -50 ° C up to 1500 times and after a holding time at -50 ° C has elapsed 16 Suddenly heated to at least 100 ° C and held. After the hold time has elapsed, the reference modules are cooled down to -50 ° C and a new cycle begins. The holding time at -50 ° C. and / or at 100 ° C. or more is at least 10 minutes, since solder joints in particular exhibit setting behavior and the metal structure changes.

In einem sechsten Schritt S6 des Bewertungsverfahrens gemäß der ersten Variante werden die Zyklenzahlen bis zum Auftreten des Ausfalls an den Baugruppen 16 ermittelt, und auf Basis der ermittelten Zyklenzahlen wird eine mittlere Zyklenzahl anhand einer statistisch relevanten Stichprobe ermittelt.In a sixth step S6 of the evaluation method according to the first variant, the number of cycles until the failure occurs on the assemblies 16 determined, and on the basis of the determined number of cycles, an average number of cycles is determined using a statistically relevant sample.

In einem siebten Schritt S7 des Bewertungsverfahrens gemäß der ersten Variante wird die mittlere Zyklenzahl mit der mittleren Referenzzyklenzahl verglichen, wobei bei signifikanten Abweichungen von der Referenzzyklenzahl davon auszugehen ist, dass sich die Bauteileigenschaften geändert haben, was bezüglich der Bauteilqualität zu bewerten ist.In a seventh step S7 of the evaluation method according to the first variant, the mean number of cycles is compared with the mean reference number of cycles, with significant deviations from the reference number of cycles being assumed that the component properties have changed, which is to be evaluated with regard to the component quality.

Die Schritte S4 bis S7 werden in regelmäßigen Zeitabständen, das heißt alle 3 Monate bis 6 Monate, wiederholt und das Ergebnis mit Referenzgruppe verglichen, um im laufenden Produktionsprozess prozessbedingte Änderungen an der Aufbau- und Verbindungstechnik der elektronischen Baugruppen 16 zu erkennen.Steps S4 to S7 are repeated at regular intervals, that is, every 3 months to 6 months, and the result is compared with a reference group in order to identify process-related changes to the structure and connection technology of the electronic assemblies during the ongoing production process 16 to recognize.

In 2 ist eine zweite Variante des Bewertungsverfahrens gezeigt, die im Folgenden beschrieben wird, wobei für gleiche oder funktionsgleiche Teile die selben Bezugszeichen verwendet werden.In 2 a second variant of the evaluation method is shown, which is described below, the same reference numerals being used for identical or functionally identical parts.

In einem ersten Schritt S1 des Bewertungsverfahrens gemäß der zweiten Variante werden Referenzbaugruppen 10 aus einer Menge an validierten elektronischen Baugruppen 12 entnommen.In a first step S1 of the evaluation method according to the second variant, reference assemblies are used 10 from a number of validated electronic assemblies 12th taken.

In einem zweiten Schritt S2 des Bewertungsverfahrens gemäß der zweiten Variante wird das Verfahren zur Alterung der Referenzbaugruppen 12 eingesetzt. Hierzu werden die entnommenen Referenzbaugruppen 10 in einer Temperaturwechselkammer 14 zyklisch durch Temperaturänderungen beansprucht. Im Gegensatz zu der ersten Variante werden die Referenzbaugruppen 12 nicht bis zum Ausfall der Lotverbindungen gealtert, sondern nur bis zu einem signifikanten Beschädigungsgrad. Bei dem Verfahren zur Alterung werden die Referenzbaugruppen 10 bis zu 1500-mal zyklisch auf bis zu -50°C abgekühlt und nach Ablauf einer Haltezeit bei -50°C werden die Referenzbaugruppen 10 schlagartig auf mindestens 100°C erwärmt und gehalten. Nach Ablauf der Haltezeit werden die Referenzbaugruppen wieder auf bis zu zu -50°C abgekühlt und ein neuer Zyklus beginnt. Die Haltezeit bei -50°C und/oder bei 100°C oder mehr beträgt mindestens 10 min, da insbesondere Lotverbindungen ein Setzverhalten zeigen und sich das Metallgefüge ändert. In a second step S2 of the evaluation method according to the second variant, the method for aging the reference assemblies is used 12th used. For this purpose, the removed reference assemblies are used 10 in a temperature change chamber 14th cyclically stressed by temperature changes. In contrast to the first variant, the reference assemblies are 12th not aged to the point of failure of the solder connections, but only to a significant degree of damage. In the aging process, the reference assemblies 10 The reference modules are cooled down to -50 ° C cyclically up to 1500 times and after a holding time at -50 ° C has elapsed 10 Suddenly heated to at least 100 ° C and held. After the hold time has elapsed, the reference modules are cooled down to -50 ° C and a new cycle begins. The holding time at -50 ° C. and / or at 100 ° C. or more is at least 10 minutes, since solder joints in particular exhibit setting behavior and the metal structure changes.

Parallel zur Alterung in Schritt S2 werden per Simulation, insbesondere FEM-Simulation auf Komponentenebene und/oder im Systemverbund kritische Frequenzlagen ermittelt. Hierzu wird per Simulation jeweils eine Referenzbaugruppe 10 in einer Komponente 20 integriert und per Simulation Schwingungen beziehungsweise Vibrationen ausgesetzt, um das kritische komponentenspezifische Vibrationsprofil zu ermitteln Die Ermittlung der kritischen Frequenzlagen kann per Modalanalyse erfolgen.In parallel with the aging in step S2, critical frequency positions are determined by simulation, in particular FEM simulation at the component level and / or in the system network. For this purpose, a reference module is created for each simulation 10 in one component 20th integrated and exposed to oscillations or vibrations via simulation in order to determine the critical component-specific vibration profile. The critical frequency positions can be determined using modal analysis.

In einem dritten Schritt S3 des Bewertungsverfahrens gemäß der zweiten Variante wird jeweils eine vorgealterte Referenzbaugruppen 10 in einer Komponente 20 integriert, und die Komponente 20 wird auf einer Vibrationseinrichtung 22 mit den als kritisch ermittelten Frequenzen mechanisch, insbesondere dynamisch, beaufschlagt, bis die Lotverbindungen der Referenzbaugruppen 10 ausfallen.In a third step S3 of the evaluation method according to the second variant, a pre-aged reference module is used in each case 10 in one component 20th integrated, and the component 20th is on a vibrating device 22nd with the frequencies determined as critical mechanically, in particular dynamically, applied until the soldered connections of the reference assemblies 10 fail.

In einem vierten Schritt S4 des Bewertungsverfahrens gemäß der zweiten Variante werden Baugruppen 16 aus einer Menge an zu prüfenden elektronischen Baugruppen 18 entnommen.In a fourth step S4 of the evaluation method according to the second variant, assemblies 16 from a number of electronic assemblies to be tested 18th taken.

In einem fünften Schritt S5 des Bewertungsverfahrens gemäß der zweiten Variante wird das Verfahren zur Alterung der Baugruppen 16 eingesetzt. Hierzu werden die entnommenen Baugruppen 16 in einer Temperaturwechselkammer 14 zyklisch durch Temperaturänderungen beansprucht. Im Gegensatz zu der ersten Variante werden die Baugruppen 16 nicht bis zum Ausfall der Lotverbindungen gealtert, sondern nur bis zu einem signifikanten Beschädigungsgrad. Bei dem Verfahren zur Alterung werden die Baugruppen 16 1500-mal zyklisch auf bis zu -50°C abgekühlt und nach Ablauf einer Haltezeit bei -50°C werden die Baugruppen 16 schlagartig auf 100°C erwärmt und gehalten. Nach Ablauf der Haltezeit werden die Referenzbaugruppen wieder auf bis zu zu -50°C abgekühlt und ein neuer Zyklus beginnt. Die Haltezeit bei -50°C und/oder bei 100°C oder mehr beträgt mindestens 10 min, da insbesondere Lotverbindungen ein Setzverhalten zeigen und sich das Metallgefüge ändert.In a fifth step S5 of the evaluation method according to the second variant, the method for aging the assemblies 16 used. For this purpose, the removed assemblies 16 in a temperature change chamber 14th cyclically stressed by temperature changes. In contrast to the first variant, the assemblies are 16 not aged to the point of failure of the solder connections, but only to a significant degree of damage. In the process of aging, the assemblies are 16 The assemblies are cyclically cooled down to -50 ° C 1500 times and after a holding time at -50 ° C 16 Suddenly heated to 100 ° C and held. After the hold time has elapsed, the reference modules are cooled down to -50 ° C and a new cycle begins. The holding time at -50 ° C. and / or at 100 ° C. or more is at least 10 minutes, since solder joints in particular exhibit setting behavior and the metal structure changes.

Parallel zur Alterung in Schritt S5 werden per Simulation, insbesondere FEM-Simulation auf Komponentenebene und/oder im Systemverbund kritische Frequenzlagen ermittelt. Hierzu wird per Simulation jeweils eine Baugruppe 16 in einer Komponente 20 integriert und per Simulation Schwingungen beziehungsweise Vibrationen ausgesetzt, um das kritische komponentenspezifische Vibrationsprofil zu ermitteln Die Ermittlung der kritischen Frequenzlagen kann per Modalanalyse erfolgen.In parallel with the aging in step S5, critical frequency positions are determined by simulation, in particular FEM simulation at the component level and / or in the system network. For this purpose, one module is created for each simulation 16 in one component 20th integrated and simulated vibrations or exposed to vibrations in order to determine the critical component-specific vibration profile. The critical frequency positions can be determined using modal analysis.

In einem sechsten Schritt S6 des Bewertungsverfahrens gemäß der zweiten Variante wird jeweils eine vorgealterte Baugruppen 16 in einer Komponente 20 integriert, und die Komponente 20 wird auf einer Vibrationseinrichtung 22 mit den als kritisch ermittelten Frequenzen mechanisch, insbesondere dynamisch, beaufschlagt, bis die Lotverbindungen der Baugruppen 16 ausfallen.In a sixth step S6 of the evaluation method according to the second variant, a pre-aged assembly is recorded 16 in one component 20th integrated, and the component 20th is on a vibrating device 22nd with the frequencies determined as critical mechanically, in particular dynamically, applied until the soldered connections of the assemblies 16 fail.

In einem siebten Schritt S7 des Bewertungsverfahrens gemäß der zweiten Variante werden die Dauer und/oder die Amplituden der Referenzbaugruppen 10 mit denjenigen der Baugruppen 16 verglichen, wobei bei signifikanten Abweichungen von Amplitude und/oder Dauer davon auszugehen ist, dass sich die Bauteileigenschaften geändert haben, was bezüglich der Bauteilqualität zu bewerten ist.In a seventh step S7 of the evaluation method according to the second variant, the duration and / or the amplitudes of the reference assemblies are determined 10 with those of the assemblies 16 compared, whereby in the case of significant deviations in amplitude and / or duration it can be assumed that the component properties have changed, which is to be assessed with regard to the component quality.

Die Schritte S4 bis S7 werden in regelmäßigen Zeitabständen, das heißt alle 3 Monate bis 6 Monate, wiederholt und das Ergebnis mit Referenzgruppe verglichen, um im laufenden Produktionsprozess prozessbedingte Änderungen an der Aufbau- und Verbindungstechnik der elektronischen Baugruppen 16 zu erkennen.Steps S4 to S7 are repeated at regular intervals, that is, every 3 months to 6 months, and the result is compared with a reference group in order to identify process-related changes to the structure and connection technology of the electronic assemblies during the ongoing production process 16 to recognize.

Die Variante 1 ist im Vergleich zu Variante 2 die weniger aufwendigere Variante. Variante 2 hat den Vorteil, dass klarer herausgearbeitet wird, welcher Teil beziehungsweise welche Bauteile der Baugruppen 16 besonders belastet werden.Variant 1 is the less expensive variant compared to variant 2. Variant 2 has the advantage that it is more clearly worked out which part or which components of the assemblies 16 are particularly burdened.

Das Bewertungsverfahren schafft ein beschleunigtes qualitatives Testverfahren zur Bestimmung der Dauerhaltbarkeit beziehungsweise Ausfallrate von elektronischen Baugruppen 16, mit dem prozessbedingte Änderungen an der Aufbau- und Verbindungstechnik von elektronischen Baugruppen zuverlässig erkannt werden. Dadurch können Qualitätsrisiken frühzeitig entdeckt und Feldausfälle vermieden werden. Das dabei angewendete Verfahren zur Alterung schafft ein beschleunigtes qualitatives Testverfahren zur Alterung einer elektronischen Baugruppe 16, das sowohl im Entwicklungsprozess der elektronischen Baugruppe 16 als auch im nachgelagerten Produktionsprozess der elektronischen Baugruppe 16 eingesetzt werden kann.The evaluation procedure creates an accelerated qualitative test procedure to determine the durability or failure rate of electronic assemblies 16 , with which process-related changes to the structure and connection technology of electronic assemblies can be reliably detected. This means that quality risks can be detected early and field failures avoided. The aging process used here creates an accelerated qualitative test process for the aging of an electronic assembly 16 that both in the development process of the electronic assembly 16 as well as in the downstream production process of the electronic assembly 16 can be used.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
ReferenzbaugruppeReference assembly
1212th
validierte Baugruppenvalidated assemblies
1414th
TemperaturwechselkammerTemperature change chamber
1616
Baugruppemodule
1818th
zu prüfende Baugruppeassembly to be tested
2020th
Komponentecomponent
2222nd
VibrationseinrichtungVibration device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 0203348 B1 [0007]EP 0203348 B1 [0007]
  • DE 102016207527 A1 [0008]DE 102016207527 A1 [0008]

Claims (13)

Verfahren zur Alterung einer elektronischen Baugruppe (16), das folgende Verfahrensschritte aufweist: a. Abkühlen der Baugruppe (16); b. Halten der Kühltemperatur über einen Zeitraum; c. Schlagartiges Erwärmen der Baugruppe (16); und d. Halten der Wärmetemperatur über einen Zeitraum; und e. Wiederholen der Schritte a) bis d) bis wenigstens eine Beschädigung an der Baugruppe (16) auftritt.A method for aging an electronic assembly (16), comprising the following method steps: a. Cooling the assembly (16); b. Maintaining the cooling temperature for a period of time; c. Sudden heating of the assembly (16); and d. Maintaining the heating temperature for a period of time; and e. Repeat steps a) to d) until at least one damage occurs to the assembly (16). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis c) bis zu 1500-mal wiederholt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that steps a) to c) are repeated up to 1500 times. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (16) auf bis zu -50°C abgekühlt werden.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the assembly (16) is cooled down to -50 ° C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe schlagartig auf mindestens 100°C erwärmt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the assembly is suddenly heated to at least 100 ° C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltezeit in Schritt b) und/oder d) zwischen ca. 1 min und ca. 2 h beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the holding time in step b) and / or d) is between approx. 1 min and approx. 2 h. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis c) bis zum Ausfall der Baugruppe (16) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that steps a) to c) are carried out until the assembly (16) fails. Bewertungsverfahren zur Bewertung der Dauerhaltbarkeit von elektronischen Baugruppen (16), das folgende Verfahrensschritte aufweist: a. Bereitstellen von Referenzbaugruppen (10) aus einer Menge an validierten Baugruppen (12); b. Zyklische thermische Beanspruchung der Referenzbaugruppen (10) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6; c. Ermittlung der Zyklenzahlen bis zum Auftreten der Beschädigungen an den Referenzbaugruppen (10) und Bestimmung einer mittleren Referenz-Zyklenzahl auf Basis der ermittelten Zyklenzahlen, oder dynamische Beanspruchung der Referenzbaugruppen (10) bis zu deren Ausfall; d. Entnahme von Baugruppen (16) aus einer Menge von zu prüfenden Baugruppen (18); e. Zyklische thermische Beanspruchung der Baugruppen (10) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6; f. Ermittlung der Zyklenzahlen bis zum Auftreten der Beschädigungen an den Baugruppen (16) und Bestimmung einer mittleren Zyklenzahl auf Basis der ermittelten Zyklenzahlen, oder dynamische Beanspruchung der Baugruppen (16) bis zu deren Ausfall; g. Vergleich der mittleren Zyklenzahl mit der mittleren Referenz-Zyklenzahl oder Vergleich der Dauer bis zum Ausfall der Referenzbaugruppen (10) mit der Dauer bis zum Ausfall der Baugruppen (16).Evaluation method for evaluating the durability of electronic assemblies (16), which has the following method steps: a. Providing reference assemblies (10) from a set of validated assemblies (12); b. Cyclical thermal loading of the reference assemblies (10) according to the method according to one of the Claims 1 until 6th ; c. Determination of the number of cycles up to the occurrence of damage to the reference assemblies (10) and determination of an average reference number of cycles on the basis of the determined number of cycles, or dynamic loading of the reference assemblies (10) up to their failure; d. Removing assemblies (16) from a set of assemblies (18) to be tested; e. Cyclic thermal loading of the assemblies (10) according to the method according to one of the Claims 1 until 6th ; f. determination of the number of cycles up to the occurrence of damage to the assemblies (16) and determination of an average number of cycles on the basis of the determined number of cycles, or dynamic loading of the assemblies (16) up to their failure; G. Comparison of the mean number of cycles with the mean reference number of cycles or comparison of the time until the failure of the reference modules (10) with the time until the failure of the modules (16). Bewertungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der dynamischen Beanspruchung jede Referenzbaugruppe (10) und jede Baugruppe (16) in einer Komponente (20) oder einem Systemverbund integriert werden.Evaluation procedure according to Claim 7 , characterized in that each reference assembly (10) and each assembly (16) are integrated in a component (20) or a system network in order to carry out the dynamic loading. Bewertungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dass die kritischen Frequenzlagen zur Durchführung der dynamischen Beanspruchung per Simulation auf Komponentenebene und/oder auf Systemverbundebene jeder Referenzbaugruppe (10) und jeder Baugruppe (16) ermittelt werden.Evaluation procedure according to Claim 7 or 8th that the critical frequency positions for performing the dynamic loading are determined by simulation on the component level and / or on the system network level of each reference assembly (10) and each assembly (16). Bewertungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Beanspruchung auf einer Vibrationseinrichtung (22) durchgeführt wird.Evaluation procedure according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that the dynamic loading is carried out on a vibration device (22). Bewertungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte d) bis g) in regelmäßigen Zeitabständen wiederholt werden.Evaluation procedure according to one of the Claims 7 until 10 , characterized in that steps d) to g) are repeated at regular time intervals. Bewertungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Referenz-Zyklenzahl und die mittlere Zyklenzahl an einer statistisch relevanten Stichprobe an beschädigten Referenzbaugruppen (10) und beschädigten Baugruppen (16) ermittelt werden.Evaluation procedure according to one of the Claims 7 until 11 , characterized in that the mean reference number of cycles and the mean number of cycles are determined on a statistically relevant sample of damaged reference assemblies (10) and damaged assemblies (16). Elektronische Baugruppe (16) bewertet mit einem Bewertungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12.Electronic assembly (16) evaluated with an evaluation method according to one of the Claims 7 until 12th .
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