DE112017005352T5

DE112017005352T5 - Vorrichtung und verfahren betreffend elektrochemische migration

Info

Publication number: DE112017005352T5
Application number: DE112017005352.8T
Authority: DE
Inventors: Thomas Liedtke
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2019-09-12
Also published as: GB2557439A; GB2569466A; GB2557439B; US11470727B2; GB201902543D0; GB2569466B; GB201717375D0; US20210289636A1; WO2018077798A1

Abstract

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren (1000) zum Zusammenbauen einer elektrischen Schaltung bereit, die einen oder mehrere elektrische Kupferleiter umfasst, wobei das Verfahren das Beschichten (1010) einer Oberfläche des einen oder der mehreren Leiter mit einer Schicht umfasst, die Zinn umfasst; und das Aufbringen (1020) von Lötmittel auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter umfasst, wobei das Lötmittel Zinn und Kupfer umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf ein Verfahren zum Zusammenbauen einer elektrischen Schaltung. Erfindungsgemäße Aspekte beziehen sich auf ein Verfahren, auf eine Vorrichtung und auf ein System und auf Computersoftware.
STAND DER TECHNIK
Elektrochemische Migration (ECM) ist für elektrische Schaltungsanordnungen problematisch. ECM ist ein elektrochemischer Prozess, bei dem sich Metallionen bei Vorhandensein einer angelegten Spannung zwischen Metallleitern durch eine Elektrolytlösung bewegen. ECM an einer positiven Elektrode führt zur Oxidation der Elektrode, während bei einer negativen Elektrode Kationen durch die Aufnahme von Elektronen reduziert werden, um Metallatome zu bilden. Wenn eine Druckkraft angelegt wird, wie z. B. um Materialien zu löten oder zu beschichten, können sich Dendriten oder Whisker, manchmal als Zinnwhisker bekannt, bilden, obwohl die Probleme nicht auf spezifische Metalle beschränkt sind. Im Lauf der Zeit können die Dendriten zwischen Kontakten in einer elektrischen Schaltung wachsen, was zu einem Kurzschluss führt. Zunächst kann der Dendrit aufgrund des elektrischen Stromflusses „platzen“ oder durchbrennen. Im Lauf der Zeit wachsen geplatzte Dendriten jedoch aufgrund weiterer ECM erneut nach, und füllen letztendlich einen Raum zwischen den Kontakten in der elektrischen Schaltung, um einen dauerhaften Kurzschluss zu bilden. Wie zu erkennen ist, können solche Kurzschlüsse die elektrische Schaltung unbrauchbar machen. Prüfungen über die Auswirkungen von ECM sind jedoch zeitaufwendig. ECM ist auch schwierig zu verhindern. Schutzlackierungen für elektrische Schaltungen werden typischerweise eingesetzt, um Eindringen von dem Elektrolyten zu verhindern. Diese Lackierungen können jedoch kostspielig sein. Darüber hinaus können Schutzlackierungen nicht überall aufgebracht werden, wie z. B. auf einigen Sensoren, zum Beispiel optischen Sensoren, oder auf Steckern.
Es ist eine Aufgabe von erfindungsgemäßen Ausführungsformen, ein oder mehrere Probleme nach dem Stand der Technik zumindest abzumildern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäße Aspekte und Ausführungsformen stellen ein Verfahren, eine Vorrichtung, ein System und Computersoftware nach den angehängten Patentansprüchen bereit.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Schaltungsanordnung bereitgestellt, umfassend das thermische Verbinden der elektrischen Schaltungsanordnung mit einem Wärmespeicher; das Überwachen einer oder mehrerer elektrischer Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung während eines Prüfzeitraums, wobei die elektrische Schaltungsanordnung in einer Prüfkammer untergebracht ist; das Steuern einer Umgebung der Prüfkammer, so dass bewirkt wird, dass die elektrische Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums eine Temperatur unterhalb eines Taupunkts innerhalb der Prüfkammer aufweist, um Kondensatbildung auf der elektrischen Schaltung zu bewirken. Das Verfahren bietet den Vorteil, dass es dazu verwendet werden kann, Widerstand der elektrischen Schaltungsanordnung gegen elektrochemische Migration zu simulieren.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Schaltungsanordnung bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: das thermische Verbinden der elektrischen Schaltungsanordnung mit einem Wärmespeicher, das Überwachen einer oder mehrerer elektrischer Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung während eines Prüfzeitraums, wobei die elektrische Schaltungsanordnung in einer Prüfkammer untergebracht ist, das Steuern einer Temperatur der Prüfkammer, so dass sich die Temperatur während des Prüfzeitraums verändert und bewirkt wird, dass sich auf der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums durch einen Temperaturunterschied zwischen der elektrischen Schaltungsanordnung und einer Prüfkammer Kondensat bildet. Das Verfahren ist dahingehend vorteilhaft, dass es dazu verwendet werden kann, Widerstand der elektrischen Schaltungsanordnung gegen elektrochemische Migration zu simulieren.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Schaltungsanordnung bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: das thermische Verbinden der elektrischen Schaltungsanordnung mit einem Wärmespeicher, wobei die elektrische Schaltungsanordnung in einer Prüfkammer untergebracht ist; das Überwachen einer oder mehrerer elektrischer Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung während eines Prüfzeitraums; das Steuern einer Temperatur der Prüfkammer, so dass sich die Temperatur während des Prüfzeitraums verändert und eine Temperatur der elektrischen Schaltungsanordnung dazu veranlasst wird, sich jener der Umgebung in der Prüfkammerverzögert anzugleichen, so dass auf der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums durch einen Temperaturunterschied zwischen der elektrischen Schaltungsanordnung und der Umgebung innerhalb der Prüfkammer Kondensatbildung bewirkt wird. Vorteilhafterweise bewirkt das Verfahren, dass sich Kondensat in geeigneter Form bildet aufgrund des verzögerten Anpassens der Temperatur der elektrischen Schaltung hinter der der Umgebung.
Die Temperatur der Prüfkammer kann so gesteuert werden, dass sie sich nach einem vorgegebenen Prüfprofil verändert. Vorteilhafterweise ermöglicht die Verwendung eines Prüfprofils die Durchführung einer wiederholbaren Prüfung. Das Verfahren kann das Wiederholen des vorgegebenen Prüfprofils umfassen. Vorteilhafterweise können die Wiederholungen des Prüfprofils dazu verwendet werden, eine Prüfung auf ECM mit verlängerter Dauer bereitzustellen.
Es kann bewirkt werden, dass sich Kondensat auf der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums durch eine Erhöhung der Temperatur der Prüfkammer bildet, so dass eine Temperatur der elektrischen Schaltungsanordnung unterhalb einer Temperatur der Umgebung innerhalb der Prüfkammer liegt. Vorteilhafterweise begünstigt die niedrigere Temperatur der elektrischen Schaltungsanordnung die Bildung von Kondensat auf dieser.
Das Verfahren kann das Steuern einer Feuchtigkeit der Umgebung innerhalb der Prüfkammer umfassen. Dies bietet den Vorteil, dass die Feuchtigkeit gesteuert werden kann, um Kondensatbildung auf der elektrischen Schaltungsanordnung zu fördern.
Die Umgebung wird optional so gesteuert, dass sie eine Feuchtigkeit von mindestens 50 % relativer Feuchtigkeit während eines größeren Abschnitts des Prüfzeitraums aufweist. Vorteilhafterweise begünstigt eine hohe Feuchtigkeit die Kondensatbildung. Der größere Abschnitt kann ein Großteil der Dauer des Prüfzeitraums sein. Die Feuchtigkeit kann mindestens 75 % oder etwa 80 % betragen.
Das vorgegebene Prüfprofil kann einen ersten Abschnitt von im Allgemeinen steigender Temperatur umfassen. Vorteilhafterweise kann sich die elektrische Schaltungsanordnung während der steigenden Temperatur auf einer niedrigeren Temperatur befinden, somit kann sich darauf Kondensat bilden. Das Prüfprofil kann einen zweiten Abschnitt von im Allgemeinen sinkender Temperatur umfassen. Vorteilhafterweise kann die sinkende Temperatur Kondensatbildung oder eine Koaleszenz von Kondensat auf der elektrischen Schaltungsanordnung ermöglichen.
Das vorgegebene Prüfprofil umfasst optional einen dritten Abschnitt einer im Allgemeinen konstanten Temperatur zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt. Vorteilhafterweise kann die konstante Temperatur die Stabilisierung von Bedingungen innerhalb der Prüfkammer oder von mit der elektrischen Schaltungsanordnung verknüpften Bedingungen ermöglichen.
Das vorgegebene Prüfprofil kann einen vierten Abschnitt einer im Allgemeinen konstanten Temperatur vor dem ersten Abschnitt umfassen. Optional liegt eine Temperatur des vierten Abschnitts bei etwa 10 °C. Vorteilhafterweise kann die konstante Temperatur die Stabilisierung von Bedingungen innerhalb der Prüfkammer oder von mit der elektrischen Schaltungsanordnung verknüpften Bedingungen ermöglichen.
Der Wärmespeicher kann eine Metallstruktur umfassen. Die Metallstruktur kann vorteilhafterweise Wärmeenergie speichern und gegen Bedingungen innerhalb der Prüfkammer resistent sein. Der Speicher kann eine Struktur umfassen, die vorwiegend aus Edelstahl gebildet ist. Vorteilhafterweise kann Edelstahl inert und oxidationsbeständig sein.
Im ersten Abschnitt des vorgegebenen Prüfprofils kann die Temperatur im Allgemeinen mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 1,5 °C pro Minute ansteigen. Vorteilhafterweise kann eine derartige Temperaturerhöhung die Durchführung der Prüfung zu einem geeigneten Zeitpunkt ermöglichen, während ein Temperaturunterschied ermöglicht wird. Im zweiten Abschnitt des vorgegebenen Prüfprofils kann die Temperatur im Allgemeinen mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 1,5 °C pro Minute sinken. Vorteilhafterweise kann eine derartige Temperaturerhöhung die Durchführung der Prüfung zu einem geeigneten Zeitpunkt ermöglichen, während ein Temperaturunterschied ermöglicht wird.
Das Überwachen umfasst optional das Bestimmen einer elektrischen Leitfähigkeit eines oder mehrerer Abschnitte der elektrischen Schaltungsanordnung. Das Messen der elektrischen Leitfähigkeit kann ein geeigneter Weg sein, die elektrische Schaltungsanordnung zu überwachen.
Die elektrische Schaltungsanordnung kann einen oder eine Vielzahl von Zweigen umfassen. Vorteilhafterweise ermöglicht jeder Zweig das separate Überwachen auf ECM. Jeder Zweig kann eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Leitern umfassen. Vorteilhafterweise erlauben die voneinander beabstandeten Leiter das Überwachen von Whisker- oder Dendritenwachstum. Die elektrische Leitfähigkeit zwischen den voneinander beabstandeten Leitern kann während des Prüfzeitraums bestimmt werden. Vorteilhafterweise bewirkt die Bildung von Whiskern eine Veränderung in der Leitfähigkeit. Die voneinander beabstandeten Leiter sind optional um 1,5 mm oder weniger voneinander beabstandet. Vorteilhafterweise ermöglicht der Abstand die Whiskerbildung in einer geeigneten Prüfzeit. Die Leiter können sich an der Oberfläche der elektrischen Schaltung befinden.
Jeder Zweig kann einen Widerstand in Reihenschaltung mit den voneinander beabstandeten Leitern umfassen. Der Widerstand verhindert vorteilhafterweise einen Kurzschluss aufgrund von Whiskerbildung und stellt eine überwachbare elektrische Komponente bereit. Das Überwachen kann das Bestimmen eines Spannungsabfalls über den Widerstand hinweg während des Prüfzeitraums umfassen. Der Spannungsabfall kann einfach gemessen werden.
Die elektrische Schaltungsanordnung kann eine Vielzahl von Zweigen umfassen, wobei jeder Zweig eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Leitern umfasst.
Die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung können mit einer Rate von mindestens 1 kHz überwacht werden. Vorteilhafterweise ermöglicht das hochfrequente Überwachen die Überwachung von Whiskerbildung, die aufgrund von Stromleitfähigkeit „platzen“ können.
Das Überwachen dient dem Bestimmen eines Wachstums von Dendriten zwischen Abschnitten der elektrischen Schaltungsanordnung.
Es kann bewirkt werden, dass sich Kondensat auf der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums durch eine Senkung der Temperatur der Prüfkammer bildet, so dass eine Temperatur der elektrischen Schaltungsanordnung oberhalb einer Temperatur der Prüfkammer liegt.
Das Verfahren kann das Aufbringen einer Elektrolytlösung auf die elektrische Schaltungsanordnung umfassen. Die Elektrolytlösung kann Natriumchlorid (NaCI) umfassen. Das NaCI kann im Bereich von 1 - 10 Gew.-% der Lösung liegen. Das NaCI kann im Bereich von 1 - 5,5 Gew.-% der Lösung liegen. Vorteilhafterweise ermöglicht der Elektrolyt, dass Ionen übertragen werden.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, umfassend: ein Ausgabemittel zum Ausgeben eines Umgebungssteuersignals zum Steuern mindestens einer Temperatur einer Umgebung innerhalb einer Prüfkammer, in der sich eine elektrische Schaltungsanordnung befindet, wobei die elektrische Schaltungsanordnung thermisch mit einem Wärmespeicher verbunden ist; Eingabemittel zum Empfangen eines Signals, das eine oder mehrere elektrische Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung anzeigt; ein Steuermittel, das dazu angeordnet ist, um das Umgebungssteuersignal so zu steuern, dass mindestens die Temperatur der Prüfkammer so gesteuert wird, dass sie sich während mindestens eines Abschnitts eines Prüfzeitraums verändert, und dass bewirkt wird, dass sich auf der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums durch einen Temperaturunterschied zwischen der elektrischen Schaltungsanordnung und der Umgebung innerhalb der Prüfkammer Kondensat bildet, wobei das Steuermittel dazu angeordnet ist, die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums zu überwachen.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, umfassend: ein Ausgabemittel zum Ausgeben eines Umgebungssteuersignals zum Steuern mindestens einer Temperatur einer Umgebung innerhalb einer Prüfkammer, in der sich eine elektrische Schaltungsanordnung befindet, wobei die elektrische Schaltungsanordnung thermisch mit einem Wärmespeicher verbunden ist; Eingabemittel zum Empfangen eines Signals, das eine oder mehrere elektrische Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung anzeigt; ein Steuermittel, das dazu angeordnet ist, um das Umgebungssteuersignal so zu steuern, dass mindestens die Temperatur der Prüfkammer so gesteuert wird, dass sie sich während mindestens eines Abschnitts eines Prüfzeitraums verändert und eine Temperatur der elektrischen Schaltungsanordnung dazu gebracht wird, sich jener der Umgebung innerhalb der Prüfkammer verzögert anzugleichen, so dass auf der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums durch einen Temperaturunterschied zwischen der elektrischen Schaltungsanordnung und der Umgebung innerhalb der Prüfkammer Kondensatbildung bewirkt wird, und wobei das Steuermittel dazu angeordnet ist, die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums zu überwachen.
In der vorstehend beschriebenen Vorrichtung
kann das Eingabemittel einen elektrischen Eingang zum Empfangen eines Signals, das eine oder mehrere elektrische Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung anzeigt, umfassen;
kann das Ausgabemittel einen elektrischen Ausgang zum Ausgeben des Umgebungssteuersignals umfassen; und
kann das Steuermittel ein oder mehrere Steuereinrichtungen umfassen, zum Beispiel eine Steuervorrichtung, eine elektronische Schaltung, eine elektronische Steuereinheit oder einen Prozessor, ohne darauf beschränkt zu sein. Die eine oder mehreren Steuereinrichtungen können ein elektrisches Signal empfangen, das die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung anzeigt.
Das Steuermittel kann dazu angeordnet sein, um die Temperatur der Prüfkammer so zu steuern, dass sie sich nach einem vorgegebenen Prüfprofil verändert. Optional wird das vorgegebene Prüfprofil zyklisch wiederholt.
Das Umgebungssteuersignal kann dazu angeordnet sein, um eine Feuchtigkeit der Umgebung innerhalb der Prüfkammer zu steuern. Optional ist das Steuermittel dazu angeordnet, eine Feuchtigkeit der Umgebung innerhalb der Prüfkammer zu steuern. Die Feuchtigkeit kann so gesteuert werden, dass sie mindestens 50 % relative Feuchtigkeit während eines größeren Abschnitts des Prüfzeitraums beträgt.
Das Überwachen kann das Bestimmen einer elektrischen Leitfähigkeit eines oder mehrerer Abschnitte der elektrischen Schaltungsanordnung umfassen.
Die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung können mit einer Rate von mindestens 1 kHz überwacht werden.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Prüfen einer elektrischen Schaltungsanordnung bereitgestellt, wobei das System umfasst: eine Vorrichtung nach einem Aspekt der hierin beschriebenen Erfindung; eine Prüfkammer, die ein damit verbundenes Temperatursteuermittel aufweist, wobei das Temperatursteuermittel dazu angeordnet ist, das Temperatursignal von der Vorrichtung zu empfangen und die Temperatur der Prüfkammer in Abhängigkeit davon zu steuern; einen Wärmespeicher, der mit der Prüfkammer verbunden ist, um sich mit der elektrischen Schaltungsanordnung in der Prüfkammer thermisch zu verbinden; ein Überwachungsmittel, das mit der elektrischen Schaltungsanordnung verbunden ist, um eine oder mehrere elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung zu überwachen, wobei die elektrische Schaltungsanordnung in der Prüfkammer untergebracht ist.
In dem vorstehend beschriebenen System
kann das Temperatursteuermittel eine Temperatursteuereinrichtung umfassen; und
kann das Überwachungsmittel eine Überwachungseinrichtung umfassen.
Der Wärmespeicher kann sich in der Prüfkammer befinden.
Die elektrische Schaltungsanordnung befindet sich optional auf dem Wärmespeicher.
Die elektrische Schaltungsanordnung kann elektrisch gegen den Wärmespeicher isoliert sein.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Computersoftware bereitgestellt, die bei Ausführung durch einen Rechner dazu angeordnet ist, ein Verfahren nach einem Aspekt der hierin beschriebenen Erfindung auszuführen. Die Computersoftware kann auf einem nicht-transienten computerlesbaren Medium gespeichert sein. Die Computersoftware kann greifbar auf einem nicht-transienten computerlesbaren Medium gespeichert sein.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbauen einer elektrischen Schaltung bereitgestellt, die einen oder mehrere elektrische Kupferleiter umfasst, wobei das Verfahren das Beschichten einer Oberfläche des einen oder der mehreren Leiter mit einer Schicht umfasst, die Zinn umfasst; und Aufbringen von Lötmittel auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter, wobei das Lötmittel Zinn und Kupfer umfasst. Vorteilhafterweise weist die elektrische Schaltung eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen ECM oder Dendritenwachstum oder beides auf.
Das Verfahren kann das Glühen der elektrischen Schaltung umfassen, bei der das Lötmittel auf den mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter bei einer Temperatur von bis zu etwa 150 °C aufgebracht wurde. Das Glühen kann im Temperaturbereich von 130 °C bis 170 °C, oder zwischen 140 °C und 160 °C erfolgen. Das Glühen kann etwa eine Stunde lang ausgeführt werden. Das Glühen kann eine Lufttemperatur des Glühens sein. Vorteilhafterweise kann die Glühtemperatur eine Metallionenaktivierungsenergie erhöhen.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbauen einer elektrischen Schaltung bereitgestellt, die eine oder mehrere elektrische Kupferleiter umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Beschichten einer Oberfläche des einen oder der mehreren Leiter mit einer Schicht, die Zinn umfasst; Glühen der Beschichtung der elektrischen Schaltung bei einer Temperatur von etwa 255 °C; Aufbringen von Lötmittel auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter, wobei das Lötmittel Zinn und Kupfer umfasst; und Glühen der elektrischen Schaltung, auf die das Lötmittel auf den mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter bei einer Temperatur von bis zu etwa 150 °C aufgebracht wurde. Vorteilhafterweise weist die elektrische Schaltung eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen ECM oder Dendritenwachstum oder beides auf.
Das Glühen der elektrischen Schaltung, auf die das Lötmittel aufgebracht wurde, kann zwischen 45 Minuten und 1,5 Stunden dauern.
Das Verfahren kann umfassen, dass die elektrische Schaltung nach dem Glühen in einer Atmosphäre bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 10 bis 40 °C abkühlen kann. Vorteilhafterweise kann die natürliche Abkühlung für weniger Druckspannungen in der elektrischen Schaltung sorgen, was zur Vermeidung von Dendritenbildung beitragen kann.
Das Verfahren umfasst optional das Abkühlen der elektrischen Schaltung nach dem Glühen mit einer Geschwindigkeit von weniger als 10 °C/Minute, oder 9 °C/Minute, oder 8 °C/Minute, oder 7 °C/Minute, oder 6 °C/Minute, oder 5 °C/Minute oder 4 °C/Minute. Die Abkühlgeschwindigkeit kann größer als 0,5 °C/Minute, oder 1 °C/Minute sein.
Das Verfahren umfasst optional das Abkühlen der elektrischen Schaltung nach dem Glühen mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von 1,8 °C/Minute bis 3 °C/Minute. Vorteilhafterweise kann die relativ geringe Abkühlgeschwindigkeit Druckspannung in der elektrischen Schaltung verringern.
Das Beschichten der Oberfläche des einen oder der mehreren Leiter kann das Glühen der Beschichtung der elektrischen Schaltung bei einer Temperatur von mindestens 225 °C umfassen. Vorteilhafterweise kann die Glühtemperatur der Beschichtung die Widerstandsfähigkeit gegen ECM oder Dendritenwachstum oder beides verbessern.
Das Glühen der Beschichtung der elektrischen Schaltung kann bei einer Temperatur von etwa zwischen 240 °C und 270 °C erfolgen. Das Glühen der Beschichtung der elektrischen Schaltung kann bei einer Temperatur von etwa 255 °C erfolgen.
Das Verfahren kann umfassen, dass die elektrische Schaltung nach dem Glühen der Beschichtung in einer Atmosphäre bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 10 bis 40 °C abkühlen kann. Vorteilhafterweise kann die natürliche Abkühlung für weniger Druckspannungen in der elektrischen Schaltung sorgen, was zur Vermeidung von Dendritenbildung beitragen kann.
Das Verfahren umfasst optional das Abkühlen der elektrischen Schaltung nach dem Glühen der Beschichtung mit einer Geschwindigkeit von weniger als 10°C/Minute, oder 9°C/Minute, oder 8 °C/Minute, oder 7 °C/Minute, oder 6 °C/Minute, oder 5 °C/Minute oder 4 °C/Minute. Die Abkühlgeschwindigkeit kann größer als 0,5 °C/Minute, oder 1 °C/Minute sein. Das Verfahren umfasst optional das Abkühlen der elektrischen Schaltung nach dem Glühen mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von 1,8 °C/Minute bis 3 °C/Minute. Vorteilhafterweise kann die relativ geringe Abkühlgeschwindigkeit Druckspannung in der elektrischen Schaltung verringern.
Das Lötmittel kann Kupfer im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 1 Gew.-% umfassen. Das Lötmittel kann etwa 0,7 Gew.-% Kupfer umfassen. Das Lötmittel kann Nickel in einem Bereich von 0,1 bis 0,05 Gew.-% umfassen. Das Lötmittel kann etwa 0,07 Gew.-% Kupfer umfassen. Das Lötmittel kann mindestens 95 Gew.-% Zinn sein. Das Lötmittel kann etwa 99 Gew.-% Zinn sein. Das Lötmittel kann im Wesentlichen frei von Silber sein. Das Lötmittel kann optional Germanium umfassen. Das Lötmittel kann Germanium im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 0,02 Gew.-% umfassen. Das Lötmittel kann etwa 0,01 Gew.-% Germanium umfassen. Vorteilhafterweise kann die Zusammensetzung des Lötmittels die Widerstandsfähigkeit der elektrischen Schaltung gegen ECM verbessern.
Das Verfahren kann das Aufbringen eines Flussmittels auf Kolophonium-Basis auf die elektrische Schaltung umfassen. Eine Aufschmelztemperatur des Flussmittels entspricht optional der Temperatur des Glühens der elektrischen Schaltung, auf die das Lötmittel aufgetragen wurde. Vorteilhafterweise trägt das Flussmittel zur Verhinderung oder wenigstens zur Reduzierung von ECM bei.
Der Zinnüberzug kann eine Dicke von weniger als oder gleich 5 µm aufweisen. Der Zinnüberzug kann eine Dicke von weniger als oder gleich 2 µm aufweisen. Der Zinnüberzug weist optional eine Dicke von etwa 1 µm auf. Vorteilhafterweise kann der Zinnüberzug relativ dünn sein und somit Gewicht und/oder Kosten reduzieren.
Die Oberfläche des einen oder der mehreren Leiter kann direkt mit einer Schicht beschichtet sein, die im Wesentlichen Zinn umfasst. Vorteilhafterweise sind keine Zwischenprozesse und/oder - beschichtungen erforderlich.
Eine erste Oberfläche des einen oder der mehreren elektrischen Leiter kann auf einem isolierenden Substrat angeordnet sein. Die elektrische Schaltung kann vorteilhafterweise als Leiterplatte (PCB) ausgebildet sein.
Eine zweite Oberfläche des einen oder der mehreren elektrischen Leiter, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, kann mit Zinn beschichtet sein. Vorteilhafterweise sind freiliegende Oberflächen mit Zinn beschichtet. Im Wesentlichen alle freiliegenden Kupferoberflächen auf dem isolierenden Substrat können mit Zinn beschichtet sein. Vorteilhafterweise ist kein Abdecken von Abschnitten der Kupferoberflächen erforderlich.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Schaltung bereitgestellt, die durch ein Verfahren nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Vorteilhafterweise weist die elektrische Schaltung eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen ECM und/oder Dendritenwachstum auf.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Schaltung bereitgestellt, die eine oder mehrere elektrische Kupferleiter umfasst, die eine Zinnbeschichtung aufweisen, und Lötmittel, das Zinn und Kupfer umfasst, das auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter aufgebracht wird.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbauen einer elektrischen Schaltung bereitgestellt, die eine oder mehrere elektrische Kupferleiter umfasst, wobei das Verfahren das Beschichten einer Oberfläche des einen oder der mehreren Leiter mit einer Schicht umfasst, die Zinn umfasst; und das Aufbringen von Lötmittel auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter umfasst, wobei das Lötmittel Zinn und Kupfer umfasst und im Wesentlichen frei von Silber ist. Vorteilhafterweise kann die Abwesenheit von Silber eine Wahrscheinlichkeit des Auftretens von ECM reduzieren. Das Verfahren kann die Merkmale wie vorstehend beschrieben beinhalten.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Schaltung bereitgestellt, die eine oder mehrere elektrische Kupferleiter umfasst, die eine bei einer Temperatur von etwa 255 °C geglühte Zinnbeschichtung aufweisen, und Lötmittel, das Zinn und Kupfer umfasst, das auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter aufgebracht wird und bei einer Temperatur von bis zu etwa 150 °C geglüht wird.
Das Lötmittel umfasst optional Kupfer im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 1 Gew.-%. Das Lötmittel kann etwa 0,7 Gew.-% Kupfer umfassen. Das Lötmittel umfasst optional Nickel in einem Bereich von 0,1 bis 0,05 Gew.-%. Das Lötmittel kann etwa 0,7 Gew.-% Kupfer umfassen. Das Lötmittel kann mindestens 95 Gew.-% Zinn sein. Das Lötmittel kann etwa 99 Gew.-% Zinn sein.
Der Zinnüberzug kann eine Dicke von weniger als oder gleich 5 µm aufweisen. Der Zinnüberzug kann eine Dicke von weniger als oder gleich 2 µm aufweisen. Der Zinnüberzug kann eine Dicke von etwa 1 µm aufweisen.
Die elektrische Schaltung kann eine Leiterplatte sein. Die Leiter können Leiterbahnen einer Leiterplatte sein. Der Zinnüberzug wird optional auf eine Oberfläche der Leiterbahnen der Leiterplatte aufgebracht. Der Zinnüberzug kann auf im Wesentlichen alle freiliegenden Kupferoberflächen der Leiterplatte aufgebracht werden.
Die Leiter der elektrischen Schaltung können ohne Schutzlackierung sein. Die Leiter der elektrischen Schaltung können blankes Metall sein.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Schaltung bereitgestellt, die einen oder mehrere elektrische Kupferleiter umfasst, die eine Zinnbeschichtung aufweisen, und Lötmittel, das Zinn und Kupfer umfasst und im Wesentlichen frei von Silber ist, das auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter aufgebracht wird. Die elektrische Schaltung kann die Merkmale wie vorstehend beschrieben aufweisen.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine elektrische Schaltung nach einem Aspekt der Erfindung umfasst. Vorteilhafterweise kann eine Zuverlässigkeit von elektrischen Schaltungen in dem Fahrzeug verbessert werden. Kosten für die Herstellung des Fahrzeugs können gesenkt werden. Das Fahrzeug kann vorteilhafterweise tolerant gegenüber wechselnden Temperaturen sein, wie sie z. B. beim Wechsel von einer kalten Umgebung in eine warme Umgebung auftreten.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Schaltung bereitgestellt, die einen oder mehrere elektrische Leiter umfasst, wobei zumindest ein Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter eine Parylen umfassende Beschichtung aufweist. Das Parylen kann direkt auf das Kupfer aufgetragen werden. Die Leiter können Leiterbahnen sein. Vorteilhafterweise weist die elektrische Schaltung eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen ECM und/oder Dendritenwachstum auf.
Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung wird ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt werden, und insbesondere deren individuelle Merkmale, unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination berücksichtigt werden können. Dies bedeutet, dass alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer beliebigen Ausführungsform auf beliebige Art und/oder beliebige Kombination kombiniert werden können, sofern diese Merkmale nicht inkompatibel sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu verändern oder einen beliebigen neuen Patentanspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu verändern, um von einem beliebigen Merkmal eines beliebigen anderen Patentanspruchs abzuhängen und/oder dieses zu integrieren, obwohl es auf diese Art und Weise zuvor nicht beansprucht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nun ausschließlich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von denen:

1 ein Bild einer Leiterplatte zeigt, die Dendriten aufweist;
2 eine bildliche Darstellung eines Systems nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 eine bildliche Darstellung einer Steuervorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 eine bildliche Darstellung einer elektrischen Prüfschaltung nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung nach einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
7 ein Graph der Umgebungseigenschaften nach einer Ausführungsform der Erfindung ist;
8 ein Graph von Histogrammen von Ausfallzyklen zahlreicher elektrischer Schaltungskonfigurationen ist;
9 ein weiterer Graph von Histogrammen von Ausfallzyklen zahlreicher elektrischer Schaltungskonfigurationen ist;
10 ein Verfahren nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist; und
11 ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Bild einer Leiterplatte (PCB) nach einem Zeitraum elektrochemischer Migration (ECM) dargestellt. Wie zu erkennen ist, umfasst eine PCB eine Vielzahl von leitfähigen Bahnen, im Allgemeinen aus Kupfer oder Aluminium gebildet, auf einer isolierenden Unterlage oder Platte. Die in 1 dargestellte PCB umfasst eine erste Bahn 10 und eine zweite Bahn 20, die durch einen Bereich 30 voneinander getrennt sind. In einem Herstellungsprozess wird Kupfer im Trennbereich 30 weggeätzt. Im Lauf der Zeit, insbesondere wenn die PCB Feuchtigkeit, wie z. B. - wenngleich nicht ausschließlich - Kondensat, ausgesetzt ist, kann elektrochemische Migration auftreten, die zu einem Wachstum von leitenden Dendriten aus dem Metall auf der PCB, d. h. aus den Kupferbahnen 10, 20, führt. Aufgrund der relativ geringen Abstände zwischen den Bahnen 10, 20 können die leitenden Dendriten Kurzschlüsse zwischen den Bahnen 10, 20 verursachen, die durch die PCB gebildete Schaltungsanordnungen, wie z. B. auf der PCB montierte elektronische oder elektrische Komponenten, beschädigen können. Wie in 1 zu sehen ist, enthält der Trennbereich 30 Dendriten zwischen den Bahnen 10, 20. Es versteht sich, dass ECM und Dendritenbildung auf andere metallische elektrische Schaltungsteile als Leiterbahnen zutreffen können. Zur einfacheren Erläuterung wird jedoch auf PCBs Bezug genommen, wobei sich versteht, dass dies nicht einschränkend ist.
Während das Problem der ECM und Dendritenbildung auf jedes elektrische oder elektronische System zutrifft, werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf ein Fahrzeug erläutert, obwohl es sich versteht, dass dies nur eine Beispielanwendung ist. Fahrzeuge enthalten viele auf PCBs gebildete elektrische und elektronische Systeme, die Drähte, Klemmen und andere metallische Komponenten beinhalten. Fahrzeuge können unter zahlreichen Bedingungen, wie z. B. Wetterbedingungen, und auch zumindest teilweise, d. h. während eines Zeitraums, in Innenräumen, wie z. B. einer Garage oder Werkstatt, betrieben werden. Ein Fahrzeug kann in einer Garage abgestellt sein, die über eine Klimaanlage verfügen kann und damit kühler ist als die Umgebung außerhalb der Garage. Wenn das Fahrzeug aus der Garage gefahren wird, kann es einem erheblichen Temperaturanstieg ausgesetzt sein. Ein Temperaturunterschied zwischen der Luft und den elektrischen oder elektronischen Systemen des Fahrzeugs, bei dem die PCB kühler als die Luft ist, verursacht Kondensat auf der PCB, das als eine Feuchtigkeitsquelle wirkt und ECM begünstigt. Daher stellen ECM und das daraus resultierende Dendritenwachstum ein erhebliches Problem für Fahrzeuge dar, besonders Fahrzeuge, die in heißen Ländern betrieben werden, wo diese Fahrzeuge in Innenräumen abgestellt sein können, obwohl ECM nicht auf diese Situationen beschränkt ist.
2 veranschaulicht ein System 100 zum Prüfen von elektrischen Schaltungsanordnungen nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 100 umfasst eine Steuervorrichtung 110 nach einer Ausführungsform der Erfindung, eine Prüfkammer 120, die ein damit verbundenes Umgebungssteuermittel 150 aufweist, einen Wärmespeicher 130, der mit der Prüfkammer 120 verbunden ist, um beim Gebrauch eine thermische Verbindung zu der elektrischen Schaltungsanordnung 140 in der Prüfkammer 120 herzustellen, und ein Überwachungsmittel 160, das im Gebrauch mit der elektrischen Schaltungsanordnung 140 zum Überwachen einer oder mehrerer elektrischer Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung 140 verbunden ist. Das Umgebungssteuermittel 150 ist dazu angeordnet, ein Umgebungssteuer-(EC)-Signal 155 von der Steuervorrichtung 110 zu empfangen und ein oder mehrere Merkmale einer Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 in Abhängigkeit davon zu steuern. Das eine oder die mehreren Merkmale können eine Temperatur oder eine Feuchtigkeit in der Prüfkammer 120 oder beides umfassen. Das Überwachungsmittel 160 ist dazu angeordnet, eine oder mehrere elektrische Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung 140 zu überwachen und ein Überwachungssignal 165 auszugeben, das der Steuervorrichtung 110 die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung 140 anzeigt. Eine beispielhafte Prüfkammer 120, die das Umgebungssteuermittel 150 umfasst, wird von Weiss Technik hergestellt, obwohl es sich versteht, dass Ausführungsformen der Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt sind.
Das Umgebungssteuermittel 150 kann eine Vorrichtung zum Steuern des einen oder der mehreren Merkmals(e) der Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 sein. Das Umgebungssteuermittel 150 kann eine Temperatursteuereinrichtung zu einem oder beidem von Erwärmen und/oder Kühlen der Prüfkammer 120 umfassen. Das Umgebungssteuermittel 150 kann eine Feuchtigkeitssteuereinrichtung zum Steuern der Feuchtigkeit der Prüfkammer 120 umfassen. Insbesondere kann die Feuchtigkeitssteuereinrichtung dazu angeordnet sein, die Feuchtigkeit innerhalb der Prüfkammer 120 operativ auf eine Feuchtigkeit zu erhöhen, die durch mindestens einen Abschnitt des EC-Signals 155 angezeigt wird. Während das Umgebungssteuermittel 150 in 1 als eine einzige Einheit dargestellt ist, versteht es sich, dass es aus separaten Einheiten, d. h. einer getrennten Einheit jeweils für die Temperatursteuereinrichtung und die Feuchtigkeitssteuereinrichtung, gebildet sein kann. Darüber hinaus versteht es sich, dass, obwohl das Umgebungssteuermittel 150 in 1 als außerhalb der Prüfkammer 120 dargestellt ist, es sich teilweise oder ganz innerhalb der Prüfkammer 120 befinden kann.
Die Temperatursteuereinrichtung kann eine Heizeinrichtung und eine Kühleinrichtung oder beides zum Heizen bzw. Kühlen einer Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 umfassen. Die Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 kann in einigen Ausführungsformen mit Luft gefüllt sein. Die Feuchtigkeitssteuereinrichtung kann dazu angeordnet sein, Wasserdampf in die Umgebung innerhalb der Prüfkammer einzuleiten, um die Feuchtigkeit der Umgebung zu steuern.
Das Überwachungsmittel 160 ist in einigen Ausführungsformen dazu angeordnet, mindestens eine Spannung in der elektrischen Schaltung 140 zu messen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Überwachungsmittel eine Spannungsquelle zum Anlegen einer vorgegebenen Spannung auf die elektrische Schaltung 140. Die vorgegebene Spannung kann eine positive Spannung sein. Die vorgegebene Spannung kann in einer Ausführungsform 10 V oder mehr betragen. In einer Ausführungsform kann die vorgegebene Spannung 20 V oder mehr betragen, während die vorgegebene Spannung in einer anderen Ausführungsform im Wesentlichen 30 V beträgt, obwohl klar ist, dass andere Spannungen verwendet werden können. Das Überwachungsmittel 160 kann eine oder mehrere Spannungsmesseinrichtungen jeweils zum Messen einer entsprechenden Spannung in der elektrischen Schaltung 140 umfassen. In einigen Ausführungsformen ist jede Spannungsmesseinrichtung dazu angeordnet, die Spannung in der Schaltung 140 operativ zu messen und Daten auszugeben, die einen Abschnitt des Überwachungssignals 165 bilden, das die gemessene Spannung anzeigt. Somit kann das Überwachungssignal 165 Daten umfassen, die eine oder eine Vielzahl von Spannungen in der elektrischen Schaltung 140 im Gebrauch anzeigen. Jede der gemessenen Spannungen kann in einigen Ausführungsformen als repräsentativ für einen entsprechenden Kanal des Überwachungssignals 165 angesehen werden.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die Steuervorrichtung 110 das Steuermittel 210, das dazu angeordnet ist, das eine oder die mehreren Merkmale der Umgebung der Prüfkammer 120 während eines Prüfzeitraums zu steuern. In einigen Ausführungsformen ist das Steuermittel 210 dazu angeordnet, eines oder beide von Temperatur und Feuchtigkeit der Prüfkammer 120 zu steuern, sodass auf der elektrischen Schaltungsanordnung 140 darin während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums Kondensatbildung bewirkt wird. Das Kondensat kann aufgrund eines Temperaturunterschieds zwischen der elektrischen Schaltungsanordnung 140 und der Prüfkammer 120, insbesondere zwischen der Schaltungsanordnung 140 und der Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120, gebildet werden. Die Feuchtigkeit kann so gesteuert werden, dass sie die Bildung von Kondensat ermöglicht oder fördert, insbesondere indem die Feuchtigkeit der Prüfkammer 120 so gesteuert wird, dass sie während mindestens eines Abschnitts oder während eines Großteils des Prüfzeitraums relativ hoch ist. Relativ hoch kann so verstanden werden, dass es mindestens 50 % Feuchtigkeit oder mindestens 75 % Feuchtigkeit bedeutet. Das Kondensat bildet sich auf der elektrischen Schaltungsanordnung 140 aufgrund der Tatsache, dass die elektrische Schaltungsanordnung 140 thermisch mit dem Wärmespeicher 130 verbunden ist. Somit wird bewirkt, dass sich die Temperatur der elektrischen Schaltung 140 bei Veränderungen in der Temperatur der Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 der Temperatur der Umgebung verzögert angleicht. Beispielsweise, wenn sich die Temperatur in der Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 erhöht, erhöht sich die Temperatur der elektrischen Schaltung 140 aufgrund des Wärmespeichers 130 nicht ebenso schnell. Analog, wenn die Temperatur in der Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 zum Sinken gebracht wird, sinkt die Temperatur der elektrischen Schaltung 140 aufgrund des Wärmespeichers 130 nicht ebenso schnell. Somit wird zeitweise ein Temperaturunterschied zwischen der Umgebung und der elektrischen Schaltungsanordnung 140 hergestellt. Das Steuermittel 210 ist dazu angeordnet, die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltung 140 während des Prüfzeitraums zu überwachen, wie erläutert werden wird, um das Vorhandensein von ECM auf der elektrischen Schaltungsanordnung 140 zu bestimmen.
Das Steuermittel 210 kann in Form von einem oder mehreren elektronischen Prozessoren implementiert sein. Der eine oder die mehreren Prozessoren können operativ eine Computersoftware ausführen, um ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung durchzuführen, wie erläutert werden wird. Der Computersoftwarecode kann in einem Speichermittel 220 gespeichert sein, auf das das Steuermittel 210 zugreifen kann, das in Form von einer oder mehreren Speichereinrichtungen, wie z. B. einem oder mehreren RAM oder ROM, implementiert sein kann.
Die Steuervorrichtung 110 umfasst das Ausgabemittel 230 zum Ausgeben des EC-Signals 155, um die Umgebung der Prüfkammer 120 zu steuern. Das Ausgabemittel 230 kann in Form eines elektrischen Ausgangs aus der Steuervorrichtung 110 zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das dem EC-Signal 155 entspricht, implementiert sein. Das Ausgabemittel 230 stellt das EC-Signal operativ an das Umgebungssteuermittel 150 bereit. Die Steuervorrichtung 110 umfasst ein Eingabemittel 240 zum Empfangen eines Überwachungssignals 165, das die eine oder mehreren Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung 140 anzeigt. Das Überwachungssignal 165 wird operativ vom Überwachungsmittel 160 an das Eingabemittel 240 der Steuervorrichtung 110 bereitgestellt. Das Eingabemittel 240 kann in Form eines elektrischen Eingangs zur Steuervorrichtung 110 zum Empfangen eines elektrischen Signals implementiert sein. In einigen Ausführungsformen kann das Ausgabemittel 230 und Eingabemittel 240 in einer einzigen Einheit, die ein Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Mittel darstellt, integriert sein. In einigen Ausführungsformen kann das I/O-Mittel ein Netzwerkmodul zum Verbinden der Steuervorrichtung 110 mit einem Datennetzwerk, wie z. B. Ethernet, sein, obwohl andere Netzwerkprotokolle verwendet werden können. Das Temperatursteuermittel 150 und das Überwachungsmittel 160 können jeweils mit dem Netzwerk verbunden sein bzw. Daten an die/von der Steuervorrichtung 110 übermitteln oder empfangen.
Der Wärmespeicher 130 kann eine Metallstruktur sein. Die Metallstruktur kann Metallteile umfassen, die innerhalb der Umgebung der Prüfkammer 120 nicht oxidierend sind. Die Metallstruktur kann in einigen Ausführungsformen eine Struktur sein, die vorwiegend aus Edelstahl gebildet ist. In einer Ausführungsform kann die Metallstruktur eine Metallplatte, wie z. B. eine Edelstahlplatte, sein. In einigen Ausführungsformen befindet sich der Wärmespeicher 130 innerhalb der Prüfkammer 120. Der Wärmespeicher 130 ist thermisch mit der elektrischen Schaltungsanordnung 140 verbunden, so dass Wärme zwischen dem Wärmespeicher 130 und der elektrischen Schaltung 140 übertragen werden kann. Der Wärmespeicher weist in einigen Ausführungsformen eine größere Wärmespeicherkapazität als die elektrische Schaltung auf. Insbesondere, falls die elektrische Schaltung einer Umgebungsluft ausgesetzt wird, die eine andere Temperatur als die elektrische Schaltung 140 aufweist, kann der Wärmespeicher 130 bewirken, dass die elektrische Schaltung 140 aufgrund der im Wärmespeicher gespeicherten Wärme zumindest eine Zeit lang eine andere Temperatur als die Umgebungsluft aufweist. Analog, falls die Umgebungsluft wärmer als die elektrische Schaltung 140 ist, steigt die Temperatur der elektrischen Schaltung 140 aufgrund der Übertragung von Wärmeenergie aus dem Wärmespeicher 130 langsamer als die Temperatur der Umgebungsluft an. Somit wird aufgrund des Wärmespeichers 130 zwischen der elektrischen Schaltung 140 und der Umgebungsluft zumindest eine Zeit lang ein Temperaturunterschied bewirkt. Die elektrische Schaltung 140 kann sich auf dem Wärmespeicher befinden; wenn jedoch der Wärmespeicher 130 elektrisch leitend ist, können die elektrische Schaltung 140 und der Wärmespeicher elektrisch gegeneinander isoliert sein, wie z. B. indem sie eine Isolierschicht dazwischen aufweisen.
4 veranschaulicht eine elektrische Prüfschaltung 400 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Die Prüfschaltung ist eine Schaltung zum Prüfen auf ECM und insbesondere bei einigen Ausführungsformen auf die Bildung von Dendriten oder „Metallwhiskern“ zwischen metallischen Abschnitten der elektrischen Schaltung. Die Schaltung ist auf mindestens einer Oberfläche einer Trägerplatte ausgebildet und kann eine PCB sein. Es versteht sich, dass die elektrische Schaltung 400 auf beiden Seiten der Platte oder PCB ausgebildet sein kann. Die Schaltung 400 umfasst einen oder mehrere oder, im Fall der dargestellten Schaltung, eine Vielzahl von Zweigen 410 (von denen nur einer nummeriert ist). Jeder Zweig 410 wird dazu verwendet, unabhängig auf ECM zu prüfen. Jeder Zweig 410 umfasst ein Paar voneinander beabstandeter Leiter 420, 430 auf einer Oberfläche der PCB. Es versteht sich, dass jeder Zweig mehr als zwei Leiter umfassen kann. In der in 4 dargestellten Ausführungsform ist jeder Leiter länglich und in einer parallelen Ausrichtung zu seinem benachbarten Leiter angeordnet. Somit wird ein Spalt konstanter Breite zwischen dem ersten Leiter 420 und dem zweiten Leiter 430, die das Paar 420, 430 bilden, bereitgestellt. Der Spalt kann eine Breite von zwischen 0,15 mm und 2,5 mm aufweisen. Es können andere niedrigere Abstandsgrenzen von zum Beispiel 0,5 mm verwendet werden. In einigen Ausführungsformen ist der Spalt kleiner als 1,5 mm. In einer Ausführungsform weist der Spalt zwischen den Leitern 420, 430 eine Breite von 1 mm auf. Die Leitfähigkeit zwischen dem Paar voneinander beabstandeter Leiter wird während des Prüfzeitraums überwacht. Es versteht sich, dass das Bestimmen der Leitfähigkeit dem Bestimmen des Widerstands zwischen den Leitern entspricht. Jeder der Leiter ist blankes Metall, d. h. nicht mit irgendeiner Form von Schutzbeschichtung bedeckt, um das Metall den Umgebungsbedingungen innerhalb der Prüfkammer 120 auszusetzen, um das Vorhandensein und Ausmaß von ECM an der elektrischen Schaltung 140 zu bestimmen. In seinem ursprünglichen Herstellungszustand ist der Zweig ein offener Schaltkreis, da der erste und der zweite Leiter 420, 430 jedes Zweiges 410 keine durchgängige elektrische Verbindung bilden. Daher fließt kein Strom durch den Zweig 410 im ursprünglichen Zustand.
In einigen Ausführungsformen umfasst jeder Zweig 410 einen Widerstand in Reihenschaltung mit den voneinander beabstandeten Leitern 420, 430. Wie in 1 dargestellt, umfasst einer der Leiter 420, 430, der erste Leiter 420 in der dargestellten Ausführungsform, einen Spalt, damit ein Widerstand, wie z. B. ein an der Oberfläche montierter Widerstand, in den Zweig 410 in Reihenschaltung mit dem ersten und dem zweiten Leiter 420, 430 eingelötet werden kann. Der Widerstand dient dazu, um im Gebrauch den Stromfluss durch den Zweig zu begrenzen, falls die Leiter 420, 430 durch Metallwhisker während des Prüfzeitraums kurzgeschlossen werden. Darüber hinaus kann eine Leitfähigkeit des Zweiges, d. h. zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter 420, 430, bestimmt werden, indem der Widerstand in einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird.
Das Überwachungsmittel 160 ist dazu angeordnet, eine mit jedem Zweig 410 der elektrischen Schaltung 140 verbundene Spannung zu messen. Insbesondere ist das Überwachungsmittel 160 in einigen Ausführungsformen dazu angeordnet, eine mit dem Widerstand des Zweiges 410 verbundene Spannung zu messen. In einer Ausführungsform ist die Spannung ein Spannungsabfall über den Widerstand des Zweiges 410 hinweg, wie erläutert werden wird. Jede Spannungsmessung des Überwachungsmittels 160 kann mit einem der Zweige der elektrischen Schaltung 140 verbunden sein, um die entsprechende Spannung über den Widerstand des Zweiges 410 hinweg zu messen. In einigen Ausführungsformen wird die Spannung mit einer hohen Frequenz gemessen, d. h eine entsprechende Spannungsmessung wird an einem zugehörigen Zeitpunkt durchgeführt. Die Spannung kann mit einer Rate von mehr als 500 Hz gemessen werden. In einigen Ausführungsformen kann die Spannung mit einer Rate von mindestens 1 kHz oder etwa 2 kHz gemessen werden, obwohl andere Messfrequenzen verwendet werden können.
In einigen Ausführungsformen kann das Überwachungsmittel 160 dazu angeordnet sein, ein oder mehrere der Umgebungsmerkmale innerhalb der Prüfkammer 120 zu messen. Die Umgebungsmerkmale können eines oder mehrere von Umgebungslufttemperatur innerhalb der Prüfkammer 120, Feuchtigkeit innerhalb der Prüfkammer 120, einer Temperatur der elektrischen Schaltung 140 umfassen. Daten, die das eine oder die mehreren Umgebungsmerkmale anzeigen, können der Steuervorrichtung 110 als Teil des Überwachungssignals 165 bereitgestellt werden. Es kann zweckmäßig sein, die Umgebungsmerkmale zu überwachen, um genau zu bestimmen, ob die Umgebung genau die erforderlichen Umgebungsmerkmale übernimmt.
5 ist eine schematische Darstellung 500 der elektrischen Schaltung 140 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltung umfasst ein Paar Eingänge 505, über die auf die elektrische Schaltung 140 eine Eingangsspannung angelegt wird. Die Eingangsspannung kann an allen der Vielzahl von Zweigen in der elektrischen Schaltung 140 angelegt werden, obwohl in 5 der Einfachheit halber nur ein Zweig 410 dargestellt ist. Die Spannungsquelle des Überwachungsmittels 160 kann über die Eingänge 505 angeschlossen werden, um die Eingangsspannung bereitzustellen. Es wird der Zweig 410, der den ersten und den zweiten Leiter 420, 430, wie vorstehend beschrieben, umfasst, dargestellt. Ein Widerstand 510 ist im Zweig in Reihenschaltung mit den Leitern 420, 430, wie vorstehend beschrieben, enthalten. Ein Klemmenpaar 530 ist über den Widerstand 510 dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass, falls die Spannungsquelle des Überwachungsmittels 160 die Eingangsspannung für die Schaltung 140 bereitstellt, dann eventuell nur eine einzige Verbindung mit der positiven Seite des Widerstands verwendet wird, da, falls die Leiter 420, 430 während der Prüfung kurzgeschlossen werden, die Verbindung mit der anderen Seite des Widerstands wirksam durch das Überwachungsmittel geerdet wird, sodass eine zweite Verbindung eventuell nicht notwendig ist. Im Gebrauch ist beim Prüfen in der Prüfkammer 120 im Originalzustand die Spannung über den Widerstand hinweg gleich null, da durch den Widerstand 510 aufgrund der Beschaffenheit der Leiter 420, 430 als offener Schaltkreis kein Strom fließt. Falls jedoch zwischen den Leitern 420, 430 eine Verbindung hergestellt wird, die einen Stromfluss durch den Zweig 410 ermöglicht, dann wird über den Widerstand 510 eine Spannung gemessen, die die Leitfähigkeit des Zweiges 410 anzeigt. Auf diese Weise kann von der Steuervorrichtung 110 die Leitfähigkeit des Zweiges 410 bestimmt werden. In Ausführungsformen, bei denen die Spannung mit einer hohen Frequenz gemessen wird, wie vorstehend erörtert, kann die Bildung und das anschließende Abbrechen der Verbindung von der Steuervorrichtung 110 bestimmt werden, selbst wenn Dendriten oder Metallwhisker „wachsen und platzen“, d. h. kurz eine Verbindung zwischen den Leitern 420, 430 bilden.
6 veranschaulicht ein Verfahren 600 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 600 ist ein Verfahren zum Prüfen von elektrischen Schaltungen auf ECM und insbesondere bei einigen Ausführungsformen auf die Bildung von Dendriten oder „Metallwhiskern“ zwischen metallischen Abschnitten der elektrischen Schaltung. Das Verfahren 600 kann durch das in 1 dargestellte und vorstehend beschriebene System 100 implementiert werden.
Das Verfahren 600 wird in Bezug auf 7 beschrieben, die Merkmale der Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 während des Prüfzeitraums veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 7 die gemessene Umgebungslufttemperatur innerhalb der Prüfkammer 120, die Temperatur der elektrischen Schaltung 140, die von der Steuervorrichtung 110 angewiesene Umgebungstemperatur, einen geschätzten Taupunkt innerhalb der Prüfkammer 120, die von der Steuervorrichtung 110 angewiesene Feuchtigkeit innerhalb der Prüfkammer 120 und die gemessene Feuchtigkeit innerhalb der Prüfkammer 120. Während des Verfahrens 600 wird die Temperatur der Prüfkammer 120 so gesteuert, dass sie sich während des Prüfzeitraums verändert. In einigen Ausführungsformen wird die Temperatur so gesteuert werden, dass sie sich nach einem vorgegebenen Prüfprofil verändert. Das vorgegebene Prüfprofil kann sich zyklisch wiederholen, d. h. sich für eine Anzahl von im Wesentlichen identischen Zyklen wiederholen.
Vor dem Verfahren 600 kann auf die elektrische Schaltung eine Elektrolytlösung aufgebracht werden. Somit kann zugrunde gelegt werden, dass das Verfahren 600 einen Schritt des Aufbringens der Elektrolytlösung auf die elektrische Schaltung umfassen kann. Die Elektrolytlösung kann Natriumchlorid (NaCI) umfassen, wie z. B. im Bereich von 1 - 5,5 Gew.-%, obwohl andere Werte verwendet werden können.
Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 610 des Steuerns der einen oder mehreren Umgebungsbedingungen in einem ersten Zustand. Der erste Zustand stellt einen beständigen Niedrigtemperaturzustand der Prüfkammer 120 dar. Der Niedrigtemperaturzustand kann bei einer Umgebungstemperatur von weniger als oder gleich 25 °C liegen. In einigen Ausführungsformen kann die Umgebungstemperatur der Prüfkammer 120 so gesteuert werden, dass sie weniger als 15 °C, oder im Wesentlichen 10 °C beträgt. In einigen Ausführungsformen kann die Feuchtigkeit der Prüfkammer während des Schritts 610 so gesteuert werden, dass sie relativ hoch ist, was, wie vorstehend angemerkt, so verstanden werden kann, dass es mindestens 50 % Feuchtigkeit oder mindestens 75 % Feuchtigkeit bedeutet. In einigen Ausführungsformen kann die Feuchtigkeit der Prüfkammer so gesteuert werden, dass sie im Wesentlichen 80 % Feuchtigkeit bedeutet. Schritt 610 kann eine Dauer von mindestens 30 Minuten haben. In einigen Ausführungsformen kann Schritt 610 eine Dauer von im Wesentlichen 60 Minuten haben, obwohl es sich versteht, dass andere Zeiträume in Betracht gezogen werden können. Schritt 610 kann eine Dauer haben, die dafür ausreicht, dass sich die Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 und der elektrischen Schaltung 140 im Hinblick auf eines oder mehrere von Temperatur und Feuchtigkeit stabilisieren kann.
Wie in 7 dargestellt, sinkt die Temperatur der elektrischen Schaltung 140 während eines anfänglichen Teils des ersten Zustands, ohne einen der vorhergehenden Zyklen des Verfahrens 600, auf ungefähr den gleichen Wert wie die Lufttemperatur, bevor eine stabile Temperatur in der dargestellten Ausführungsform von etwa 10 °C angenommen wird. Analog steigt die Feuchtigkeit innerhalb der Prüfkammer 120 allmählich auf im Allgemeinen oberhalb von 75 % Feuchtigkeit an und nimmt in der dargestellten Ausführungsform einen konstanten Wert von ungefähr 85 % an. Es wird auch darauf hingewiesen, dass der Taupunkt während des ersten Zustands 610 steigt.
Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 620 des Steuerns der einen oder mehreren Umgebungsbedingungen der Prüfkammer 120 in einem zweiten Zustand. Der zweite Zustand („erster Abschnitt“ in den angehängten Ansprüchen) zeichnet sich durch eine im Allgemeinen ansteigende Umgebungslufttemperatur innerhalb der Prüfkammer 120 aus. Während des zweiten Zustands kann die Umgebungslufttemperatur im Allgemeinen um 0,5 bis 1,5 °C pro Minute ansteigen. In einigen Ausführungsformen kann die Umgebungslufttemperatur innerhalb der Prüfkammer 120 im Allgemeinen mit im Wesentlichen 1 °C pro Minute steigen, obwohl andere Werte verwendet werden können. Schritt 620 kann umfassen, dass die Umgebungslufttemperatur so gesteuert wird, dass sie auf eine Temperatur von mindestens 50 °C ansteigt. In einigen Ausführungsformen wird die Umgebungslufttemperatur so gesteuert, dass sie auf eine Temperatur von im Wesentlichen 80 °C ansteigt, obwohl klar ist, dass andere Werte verwendet werden können. Der zweite Zustand kann eine Dauer von ungefähr 150 Minuten haben, obwohl andere Zeiträume in Betracht gezogen werden können, insbesondere je nach einer Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von einem oder beidem der Umgebung innerhalb der Prüfkammer 120 und der elektrischen Schaltung 140.
Unter Bezugnahme auf 7 steigt die aktuelle Umgebungslufttemperatur innerhalb der Kammer 120 während des zweiten Zustands allmählich an, wie erwartet. Aufgrund der Verbindung des Wärmespeichers 130 mit der elektrischen Schaltung 140 wird jedoch bewirkt, dass sich die Temperatur der elektrischen Schaltung 140 der Temperatur der Umgebungsluft verzögert angleicht. Mit anderen Worten, während des zweiten Zustands besteht dazwischen ein Temperaturunterschied. Die Temperatur der elektrischen Schaltung 140 entspricht ungefähr der Taupunkttemperatur 622, oder liegt tatsächlich leicht unterhalb der Taupunkttemperatur 622. Somit wird bewirkt, dass sich auf der elektrischen Schaltung 140 während zumindest eines Teils des zweiten Zustands Kondensat bildet. Die Bildung von Kondensat auf der elektrischen Schaltung kann durch die relativ hohe Feuchtigkeit innerhalb der Prüfkammer 120 während des zweiten Zustands erhöht werden.
Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 630 des Steuerns der einen oder mehreren Umgebungsbedingungen in einem dritten Zustand. Der dritte Zustand („dritter Abschnitt“ in den angehängten Ansprüchen) zeichnet sich durch eine im Allgemeinen konstante Umgebungslufttemperatur innerhalb der Prüfkammer 120 aus. Die konstante Umgebungslufttemperatur kann bei der maximalen, in Schritt 620 erreichten Temperatur liegen, die, wie angemerkt, in einer Ausführungsform im Wesentlichen bei 80 °C liegen kann. Schritt 630 kann eine Dauer von mindestens 15 Minuten haben. In einer Ausführungsform hat Schritt 630 eine Dauer von im Wesentlichen 30 Minuten. Es versteht sich, dass andere Zeiträume des dritten Zustands in Betracht gezogen werden können.
Wie 7 zu entnehmen ist, wird, wenn die Temperatur innerhalb der Prüfkammer so gesteuert wird, dass sie konstant bleibt, die Feuchtigkeit innerhalb der Prüfkammer 120 als ansteigend und sinkend gemessen. Dies kann in einigen Ausführungsformen aufgrund einer Unterdämpfung der Steuerung der Feuchtigkeitssteuereinrichtung vorkommen.
Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 640 des Steuerns der einen oder mehreren Umgebungsbedingungen in einem vierten Zustand. Der vierte Zustand („zweite Abschnitt“ in den angehängten Ansprüchen) zeichnet sich durch eine im Allgemeinen sinkende Umgebungslufttemperatur innerhalb der Prüfkammer 120 aus. In einigen Ausführungsformen kann die Umgebungslufttemperatur innerhalb der Prüfkammer 120 im Allgemeinen mit im Wesentlichen 1 °C pro Minute sinken, obwohl andere Werte verwendet werden können. Schritt 640 kann umfassen, dass die Umgebungslufttemperatur so gesteuert wird, dass sie auf eine Temperatur von weniger 50 °C sinkt. In einigen Ausführungsformen wird die Umgebungslufttemperatur so gesteuert, dass sie auf eine Temperatur von weniger als oder gleich 20 °C und in einer Ausführungsform im Wesentlichen 10 °C fällt, obwohl klar ist, dass andere Werte verwendet werden können. Der vierte Zustand kann eine Dauer von mindestens 60 Minuten oder etwa 90 Minuten haben, obwohl klar ist, dass andere Zeiträume verwendet werden können.
7 kann man entnehmen, dass die Temperatur der elektrischen Schaltung 140 während eines größeren Abschnitts des dritten Zustands oberhalb der Umgebungslufttemperatur innerhalb der Prüfkammer 120 liegt. Dieser Temperaturunterschied ist auf die Verbindung der elektrischen Schaltung 140 mit dem Wärmespeicher 130, d. h. auf die Zufuhr von thermischer (Wärme-)Energie zur elektrischen Schaltung 140 vom Wärmespeicher 130, zurückzuführen. Während dieses Abschnitts wird aufgrund der relativ hohen Feuchtigkeit innerhalb der Prüfkammer 120 Kondensat auf der elektrischen Schaltung 140 innerhalb der Prüfkammer 120 im Wesentlichen am Verdunsten gehindert. Im Gegenteil können Wassertröpfchen auf der elektrischen Schaltung koaleszieren, um größere Tröpfchen zu bilden. Somit kann man verstehen, dass bewirkt werden kann, dass die elektrische Schaltung 140 während eines Zeitraums während des Verfahrens 600, der ein größerer (d. h. >50 %) Teil des Prüfzeitraums sein kann, feucht oder nass werden kann.
Das Verfahren 600 kann einen Schritt des Bestimmens umfassen, ob eine oder mehrere Beendigungsbedingungen erfüllt sind. Falls die eine oder mehreren Beendigungsbedingungen erfüllt sind, kann das Verfahren 600 enden. Falls jedoch die eine oder mehreren Beendigungsbedingungen nicht erfüllt sind, dann kann das Verfahren zum Schritt 610 zurückkehren. Die eine oder mehreren Beendigungsbedingungen können in einer Ausführungsform das Bestimmen umfassen, ob eine vorgegebene Anzahl von Zyklen ausgeführt wurde. Die vorgegebene Anzahl von Zyklen kann bei 20 Zyklen liegen, obwohl andere Werte verwendet werden können.
Ein Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Schaltung nach einer Ausführungsform der Erfindung wurde dazu verwendet, elektrische Schaltungen zu prüfen, die zahlreiche Konfigurationen aufwiesen. Insbesondere wurden zahlreiche Metallbeschichtungen und Lötmittelkonfigurationen, und zahlreiche Metallkonfigurationen geprüft. Tabellen 1 und 2 stellen eine Zusammenfassung der Ergebnisse dar, die auch in den 8 bzw. 9 veranschaulicht sind.

Unter Bezugnahme auf Tabelle 1 und 8, die den zahlreichen Metallbeschichtungen und Lötmittelkonfigurationen entsprechen, wurden vier mit A-D beschriftete Konfigurationen geprüft. Die Konfigurationen wurden auf eine PCB angewandt, die Metallbahnen aufwies. Es versteht sich jedoch, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf PCBs beschränkt sind. Jede PCB wies Kupferbahnen auf einer Trägerplatte auf, in einem Fall (D) mit einer darauf aufgebrachten Zinnschicht. Zahlreiche Lötmittel, die in einigen Fällen unterschiedliche Zusammensetzungen aufwiesen, wurden auf mindestens einen Abschnitt der Bahnen aufgebracht. In einem Fall (C) wiesen die Metallbahnen eine darauf aufgebrachte Schutzlackierung auf. Bei dieser Prüfung wiesen die Bahnen einen Abstand von 1 mm auf. Eine während der Prüfung angelegte Spannung lag im Bereich von 12 bis 30 Volt. Eine Elektrolytlösung kann vor der Prüfung auf die PCB aufgebracht werden, um ECM während der Prüfung zu stimulieren. Die Elektrolytlösung kann Natriumchlorid (NaCI) umfassen, wie z. B. im Bereich von 1 - 5,5 Gew.-%, obwohl andere Werte verwendet werden können. Tabelle 1: Lötmittel in elektrischer Schaltung

Bedingung	A	B	C	D
Lötmittel	Pb	Sn/Ag/Cu	Sn/Ag/Cu	Sn/Cu
Bahn	Cu	Cu	Cu	Sn auf CU
Beschichtung	Nein	Nein	Schutzlack	Nein
Mittelwert (Zyklen)*	15,37	11,45	16,91	17,73
SD	1,493	1,49	1,652	1,928
*Mittelwert (Zyklen) in der vorstehenden Tabelle 1 und der nachstehenden Tabelle 2 bezeichnet eine durchschnittliche Anzahl von Zyklen bis zum Ausfall.

Das Sn/Ag/Cu-Lötmittel kann eine Zusammensetzung von Sn, 3 - 4 Gew.-% Ag und 0,5 - 0,9 Gew.-% Cu aufweisen, wobei Sn ein Basismetall ist, das ein Ausgleichs-Gew.-% aufweist, d. h. ein Rest der Zusammensetzung ist. Das Sn/Cu-Lötmittel kann eine Zusammensetzung von 99 Sn, 0,7 Cu, 0,07 Ni, 0,01 Ge aufweisen. Die Mengen können Gewichtsprozent (Gew.-%) sein. Das Cu kann eine Dicke von ungefähr 35 µm aufweisen, das Sn kann eine Dicke von 1 µm auf dem Cu aufweisen. Die Schutzlackierung kann eine Acrylbeschichtung, wie z. B. mit einem Aerosol aufgebracht, sein.
Wie der vorstehenden Tabelle 1 und 8 zu entnehmen ist, fällt eine elektrische Schaltung ohne ECM-Gegenmaßnahmen (B) sehr schnell aus. Die elektrische Schaltung, die Blei-(Pb)-Lötmittel verwendet, verbessert sich gegenüber dem Fall ohne Gegenmaßnahmen (B), ist aber für den Einsatz in Fahrzeugen aufgrund des Bleigehalts ungeeignet (geregelt gemäß der Richtlinie 2002/95/EG (RoHS 1) zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe). Eine elektrische Schaltung mit einer ECM-Gegenmaßnahme in Form einer Schutzlackierung (C) bietet bessere Ergebnisse, d. h. überdauert eine größere Anzahl von Zyklen, bringt aber eine ungefähre Kostensteigerung von 8 % und ein zusätzliches Gewicht der Schutzlackierung mit sich, das bei großen Anzahlen von elektrischen Schaltungen in einem Fahrzeug erheblich sein kann. Man kann jedoch verstehen, dass die Verwendung von mit Zinn- und Zinn-/Kupfer-Lötmittel beschichtetem Kupfer, wie in der Konfiguration D, eine Verbesserung gegenüber der Konfiguration C bietet, jedoch ohne die Kosten- und/oder Gewichtszunahme der Schutzlackierung.
Die Verwendung von Lötmittel in der Konfiguration D, das eine kleine Menge Nickel enthält, verbessert die Befeuchtung; darüber hinaus geht man davon aus, dass die Verwendung von Lötmittel ohne Silber, d. h. bei dem das Lötmittel im Wesentlichen frei von Silber ist, eine Widerstandsfähigkeit gegen ECM verbessert. Darüber hinaus hat Sn eine höhere lonenaktivierungsenergie als Cu, und ist damit weniger anfällig für ECM. Mit „im Wesentlichen frei von Silber“ ist gemeint, dass der Silbergehalt des Lötmittels in einigen Ausführungsformen weniger als 0,1 Gew.-% beträgt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen somit ein Verfahren 1000 zum Zusammenbauen einer elektrischen Schaltung bereit, von der eine Ausführungsform in 10 veranschaulicht ist. Obwohl nicht spezifisch dargestellt, kann das Verfahren 1000 einen Schritt der Bildung von einem oder mehreren elektrischen Kupferleitern umfassen, zum Beispiel durch Wegätzen von metallischem Material aus ausgewählten Abschnitten einer auf einem isolierenden Substrat, wie z. B. Polyamid oder FR4-Material, angeordneten metallischen Schicht.
Das Verfahren 1010 umfasst einen Schritt 1010 des Beschichtens einer Oberfläche des einen oder der mehreren Leiter mit einer Schicht, die Zinn umfasst.
Der Zinnüberzug kann ein Tauchbadzinnüberzug sein, um eine Zinndicke von weniger als oder gleich 5 µm zu erzielen. In einigen Ausführungsformen kann das Zinn so als Schicht aufgetragen werden, dass es eine Dicke von weniger als oder gleich 2 µm und insbesondere bei einigen Ausführungsformen eine Dicke von etwa 1 µm aufweist, wobei „etwa“ ±10 % bedeuten kann. Der Zinnüberzug kann bei einer effektiven Metalltemperatur von oberhalb von 200 °C und bei einigen Ausführungsformen mindestens 225 °C oder etwa 255 °C geglüht werden. Das Glühen kann mindestens eine Stunde lang ausgeführt werden.
Die beschichtete elektrische Schaltung darf dann keiner Zwangsabkühlung unterzogen werden. Mit anderen Worten, die elektrische Schaltung darf sich natürlich bei Raumtemperatur abkühlen, die im Bereich von 10 bis 40 °C liegen kann. Somit kann eine Abkühlgeschwindigkeit der elektrischen Schaltung nach dem Glühen der Beschichtung mit einer Geschwindigkeit von weniger als 5 °C/Minute oder 4 °C/Minute durchgeführt werden. Die Abkühlgeschwindigkeit kann größer als 1 °C/Minute sein. Die elektrische Schaltung kann nach dem Glühen mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von 1,8 °C/Minute bis 3 °C/Minute abgekühlt werden.
Das Verfahren 1000 umfasst einen Schritt 1020 des Aufbringens von Lötmittel auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter, wobei das Lötmittel Zinn und Kupfer umfasst. Das Lötmittel kann auf ausgewählten Abschnitten der elektrischen Leitung unter Verwendung einer Abdeckung aufgebracht werden.
Das Lötmittel kann mindestens 95 Gew.-% Zinn sein, und in einer Ausführungsform kann das Lötmittel etwa 99 Gew.-% Zinn sein. Das Lötmittel kann Kupfer im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 1 Gew.-% umfassen. Das Lötmittel kann etwa 0,7 Gew.-% Kupfer umfassen. Das Lötmittel umfasst optional Nickel in einem Bereich von 0,1 bis 0,05 Gew.-%. Das Lötmittel kann Germanium umfassen. Das Lötmittel kann Germanium im Bereich von 0,005 bis 0,02 Gew.-% umfassen. In einer Ausführungsform hat das Lötmittel eine Zusammensetzung von 99 Sn, 0,7 Cu, 0,07 Ni, 0,01 Ge.
Das Lötmittel kann auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter aufgebracht werden und bei einer maximalen Temperatur von etwa 150 °C einem Glühprozess unterzogen werden. Der Glühprozess kann eine Dauer von weniger als oder gleich 1,5 Stunden haben und insbesondere in einer Ausführungsform etwa 1 Stunde betragen. Nach dem Glühen kann das Abkühlen der elektrischen Schaltung bei Raumtemperatur, die im Bereich von 10 bis 40 °C liegen kann, ermöglicht werden, d. h. die elektrische Schaltung wird keiner Zwangskühlung unterworfen. Somit kann eine Abkühlgeschwindigkeit der elektrischen Schaltung nach dem Glühen des Lötmittels mit einer Geschwindigkeit von weniger als 5 °C/Minute oder 4 °C/Minute durchgeführt werden. Die Abkühlgeschwindigkeit kann größer als 1 °C/Minute sein. Die elektrische Schaltung kann nach dem Glühen des Lötmittels mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von 1,8 °C/Minute bis 3 °C/Minute abgekühlt werden.
Das Verfahren 1000 kann auch das Aufbringen von Flussmittel auf die elektrische Schaltung umfassen. Das Flussmittel kann vor dem Aufbringen des Lötmittels aufgebracht werden. Es wurde beobachtet, dass die Wahl des Flussmittels Einfluss auf eine Anfälligkeit der elektrischen Schaltung auf ECM haben kann. Insbesondere wurde beobachtet, dass Flussmittelsorten auf Kolophoniumbasis weniger wahrscheinlich ECM auslösen, insbesondere, wenn sie nicht von der elektrischen Schaltung entfernt werden. Flussmittelsorten auf Kolophoniumbasis sind weniger wasseranziehend, z. B. verglichen mit wasserbasiertem Flussmittel, und führen somit weniger wahrscheinlich zu ECM. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass eine Wahl von rückstandsarmem Flussmittel eventuell weniger wahrscheinlich mit einem Substrat der elektrischen Schaltung oder irgendwelchen Beschichtungen in Wechselwirkung tritt. In einigen Ausführungsformen kann das Flussmittel ein im Wesentlichen halogenidfreies Flussmittel sein, wie z. B. mit einem Gehalt von weniger als 0,5 % Halogenid. Das Flussmittel kann ein reinigungsfreies Flussmittel sein, d. h. eines, das keine Reinigung erfordert. Reinigungsfreie Flussmittel können jedoch flüchtig sein und/oder thermischer Zersetzung ausgesetzt sein. Somit kann in einigen Ausführungsformen ein Reinigungsschritt auch in Kombination mit der Verwendung eines reinigungsfreien Flussmittels ausgeführt werden. Der Reinigungsschritt kann die Verwendung eines Reinigungsmittels auf Wasserbasis, wie z. B. Zeston (RTM), Vigon (RTM) oder Ähnliches, sein.
Eine Aufschmelztemperatur des Flussmittels kann im Wesentlichen der Temperatur des Glühens der elektrischen Schaltung, auf die das Lötmittel aufgetragen wurde, entsprechen. Auf diese Weise wird bewirkt, dass das Flussmittel die elektrische Schaltung besser bedeckt, um zum Verhindern von Oxidation beizutragen.
Die Kombination von Materialien und Verarbeitungsschritten in einigen Ausführungsformen stellt eine höhere Metallionenaktivierungsenergie und die Bildung niedrigerer Druckspannungen in der elektrischen Schaltung bereit, was eine Widerstandsfähigkeit gegen ECM verbessern kann.
Tabelle 2 und 9 veranschaulichen Prüfergebnisse von Metallleitern und Beschichtungen. Es wurden drei mit E-F beschriftete Konfigurationen geprüft. Tabelle 2: Schaltungsmetall und -beschichtung

Bedingung E F G

Bahn Cu Sn auf CU Cu

Beschichtung Nein Schutzlack Parylen

Mittelwert (Zyklen)* 16,1 21 21,52

SD 1,673 0,8767 0,459

Sensor 0 3 3
Das Parylen kann Parylen C sein. Das Cu kann eine Dicke von ungefähr 35 µm aufweisen, obwohl andere Dicken in Betracht gezogen werden können.
Wie der vorstehenden Tabelle 2 und 9 zu entnehmen ist, fällt eine elektrische Schaltung ohne ECM-Gegenmaßnahmen (E), d. h. eine, die blanke Kupfer-Leiterbahnen aufweist, sehr schnell aus. Eine elektrische Schaltung mit einer ECM-Gegenmaßnahme in Form einer Schutzlackierung (F) auf den Kupferbahnen bietet bessere Ergebnisse als ohne Gegenmaßnahmen (E), d. h. sie überdauert eine größere Anzahl von Zyklen, kann jedoch, wie vorstehend angemerkt, Kosten- und/oder Gewichtsnachteile mit sich bringen. Konfiguration G, die mit Parylen beschichtete Kupfer-Leiterbahnen enthält, bietet eine größere durchschnittliche Anzahl an Zyklen bis zum Ausfall durch ECM, und eine kleinere Standardabweichung von Ausfallzyklen als Konfiguration F.
Wie zu sehen ist, stellen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen einer elektrischen Schaltungsanordnung bereit, insbesondere auf durch ECM verursachten Ausfall. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine elektrische Schaltungsanordnung bereit, die zumindest etwas Widerstandsfähigkeit gegen ECM aufweist, während sie potenzielle Kosten- und/oder Gewichtseinsparungen gegenüber der Verwendung von Schutzlackierungen bieten.
Ausführungsformen der Erfindung umfassen eine elektrische Schaltung, die durch ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurden. Die elektrische Schaltung kann in ein Fahrzeug 1100, wie z. B. in 11 dargestellt, eingebaut werden. Das Fahrzeug 1100 kann ein landgängiges Fahrzeug sein, wie dargestellt, obwohl auch andere Fahrzeuge, wie z. B. Luft- und Wasserfahrzeuge, in Betracht gezogen werden können.
Es wird darauf hingewiesen, dass erfindungsgemäße Ausführungsformen in der Form von Hardware, Software oder einer Kombination aus Hardware und Software ausgeführt werden können. Eine derartige Software kann in Form von flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicherung, wie z. B. einem Speichergerät wie einem ROM, gleich ob löschbar oder überschreibbar oder nicht, oder in Form von Speichern wie z. B. RAM, Speicherchips, Vorrichtungen oder integrierten Schaltkreisen oder auf einem optisch oder magnetisch lesbaren Medium, wie z. B. einer CD, DVD, Magnetplatte oder einem Magnetband gespeichert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Speichergeräte und Speichermedien Ausführungsformen von maschinenlesbaren Speichern sind, die geeignet sind zum Speichern eines Programms oder von Programmen, die, wenn sie ausgeführt werden, erfindungsgemäße Ausführungsformen implementieren. Dementsprechend stellen Ausführungsformen ein Programm bereit, das Code zum Implementieren eines Systems oder Verfahrens, wie nach einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, und einen maschinenlesbaren Speicher, der ein solches Programm speichert, bereit. Ferner können erfindungsgemäße Ausführungsformen elektronisch über ein beliebiges Medium übermittelt werden, wie etwa ein Kommunikationssignal, das über eine Draht- oder eine Drahtlosverbindung übertragen wird, und Ausführungsformen schließen dieses entsprechend ein.
Alle in dieser Patentschrift (einschließlich jeglicher beiliegender Patentansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) offenbarten Merkmale und/oder alle Schritte eines derart offenbarten Verfahrens oder Vorgangs können in einer beliebigen Kombination kombiniert werden, mit Ausnahme von Kombinationen, in denen wenigstens manche dieser Merkmale und/oder Schritte einander ausschließen.
Jedes in dieser Patentschrift offenbarte Merkmal (einschließlich jeglicher beiliegender Patentansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) kann durch alternative Merkmale ersetzt werden, die denselben, entsprechenden oder ähnlichen Zweck erfüllen, falls nicht ausdrücklich anderweitig angegeben. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, ist jede dargestellte Eigenschaft nur ein Beispiel für eine generische Reihe von gleichwertigen oder ähnlichen Eigenschaften.
Die Erfindung ist nicht auf die Details beliebiger oben stehender Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung erstreckt sich auf jegliches einzelne neue oder jegliche neue Kombination von in dieser Patentschrift offenbarten Merkmalen (einschließlich jeglicher begleitender Ansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) oder jeglichen einzelnen neuen oder jegliche neue Kombination von Schritten eines derart offenbarten Verfahrens oder Prozesses. Die Patentansprüche sollten nicht derart ausgelegt werden, dass sie ausschließlich die obigen Ausführungsformen abdecken, sondern vielmehr jegliche Ausführungsformen, die in den Anwendungsbereich der Patentansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Zusammenbauen einer elektrischen Schaltung, die einen oder mehrere elektrische Kupferleiter umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Beschichten einer Oberfläche des einen oder der mehreren Leiter mit einer Schicht, die Zinn umfasst; Glühen der Beschichtung der elektrischen Schaltung bei einer Temperatur von etwa 255 °C; Aufbringen von Lötmittel auf mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter, wobei das Lötmittel Zinn und Kupfer umfasst; und Glühen der elektrischen Schaltung, auf die das Lötmittel auf den mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter bei einer Temperatur von bis zu etwa 150 °C aufgebracht wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Glühen der elektrischen Schaltung, auf die das Lötmittel aufgebracht wurde, zwischen 45 Minuten und 1,5 Stunden dauert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das umfasst, dass die elektrische Schaltung, auf die das Lötmittel aufgebracht wurde, nach dem Glühen in einer Atmosphäre bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 10 bis 40 °C abkühlen kann.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das das Abkühlen der elektrischen Schaltung, auf die das Lötmittel aufgebracht wurde, nach dem Glühen mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von 1,8 °C/Minute bis 3 °C/Minute umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das umfasst, dass die elektrische Schaltung nach dem Glühen der Beschichtung in einer Atmosphäre bei einer Temperatur innerhalb eines Bereichs von 10 bis 40 °C abkühlen kann.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das das Abkühlen der elektrischen Schaltung nach dem Glühen der Beschichtung mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von 1,8 °C/Minute bis 3 °C/Minute umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lötmittel im Wesentlichen frei von Silber ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lötmittel Germanium umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lötmittel Kupfer im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 1 Gew.-% umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Lötmittel etwa 0,7 Gew.-% Kupfer umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lötmittel Nickel in einem Bereich von 0,1 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lötmittel mindestens 95 Gew.-% Zinn ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Zinnüberzug eine Dicke von weniger als oder gleich 5 µm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Zinnüberzug eine Dicke von weniger als oder gleich 2 µm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Zinnüberzug eine Dicke von etwa 1 µm aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des einen oder der mehreren Leiter direkt mit einer Schicht beschichtet wird, die im Wesentlichen Zinn umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das das Aufbringen eines Flussmittels auf Kolophoniumbasis auf die elektrische Schaltung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei eine Aufschmelztemperatur des Flussmittels der Temperatur des Glühens der elektrischen Schaltung, auf die das Lötmittel aufgetragen wurde, entspricht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Wesentlichen alle freiliegenden Kupferoberflächen auf dem isolierenden Substrat mit Zinn beschichtet werden.
Elektrische Schaltung, die durch ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt wurde.
Elektrische Schaltung, umfassend: einen oder mehrere elektrische Kupferleiter, die eine bei einer Temperatur von etwa 255 °C geglühte Zinnbeschichtung aufweisen; und Lötmittel, das Zinn und Kupfer umfasst, das auf den mindestens einen Abschnitt des einen oder der mehreren elektrischen Leiter aufgebracht und bei einer Temperatur von bis zu etwa 150 °C geglüht wurde.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 21, wobei das Lötmittel Kupfer im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 1 Gew.-% umfasst.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 22, wobei das Lötmittel etwa 0,7 Gew.-% Kupfer umfasst.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei das Lötmittel Nickel in einem Bereich von 0,1 Gew.-% bis 0,05 Gew.-% umfasst.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei das Lötmittel mindestens 95 Gew.-% Zinn ist.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei das Lötmittel im Wesentlichen frei von Silber ist.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei das Lötmittel Germanium umfasst.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei der Zinnüberzug eine Dicke von weniger als oder gleich 5 µm aufweist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 28, wobei der Zinnüberzug eine Dicke von weniger als oder gleich 2 µm aufweist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 28 oder 29, wobei der Zinnüberzug eine Dicke von etwa 1 µm aufweist.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 21 bis 30, wobei die elektrische Schaltung eine Leiterplatte ist und die Leiter Leiterbahnen einer Leiterplatte sind.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 21 bis 31, wobei der Zinnüberzug auf eine Oberfläche der Leiterbahnen der Leiterplatte aufgebracht wird.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 31 oder 32, wobei der Zinnüberzug im Wesentlichen auf alle freiliegenden Kupferoberflächen der Leiterplatte aufgebracht wird.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 21 bis 33, wobei die Leiter ohne Schutzlackierung sind.
Fahrzeug, umfassend eine elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 21 bis 34.
Verfahren zum Prüfen einer elektrischen Schaltungsanordnung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: thermisches Verbinden der elektrischen Schaltungsanordnung mit einem Wärmespeicher, wobei die elektrische Schaltungsanordnung in einer Prüfkammer untergebracht ist; Überwachen einer oder mehrerer elektrischer Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung während eines Prüfzeitraums; und Steuern einer Temperatur der Prüfkammer, so dass sich die Temperatur während des Prüfzeitraums verändert und eine Temperatur der elektrischen Schaltungsanordnung dazu gebracht wird, sich jener der Umgebung in der Prüfkammer verzögert anzugleichen, so dass auf der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums durch einen Temperaturunterschied zwischen der elektrischen Schaltungsanordnung und der Umgebung innerhalb der Prüfkammer Kondensatbildung bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei die Temperatur der Prüfkammer so gesteuert wird, dass sie sich nach einem vorgegebenen Prüfprofil verändert; optional umfasst das Verfahren das Wiederholen des vorgegebenen Prüfprofils.
Verfahren nach Anspruch 36 oder 37, wobei bewirkt wird, dass sich Kondensat auf der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums durch eine Erhöhung der Temperatur der Prüfkammer bildet, so dass eine Temperatur der elektrischen Schaltungsanordnung unterhalb einer Temperatur der Umgebung innerhalb der Prüfkammer liegt.
Verfahren nach Anspruch 36 bis 38, umfassend das Steuern einer Feuchtigkeit der Umgebung innerhalb der Prüfkammer.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Umgebung so gesteuert wird, dass sie eine Feuchtigkeit von mindestens 50 % relativer Feuchtigkeit während eines größeren Abschnitts des Prüfzeitraums aufweist.
Verfahren nach Anspruch 37, oder einem davon abhängigen Anspruch, wobei das vorgegebene Prüfprofil einen ersten Abschnitt einer im Allgemeinen steigenden Temperatur und einen zweiten Abschnitt einer im Allgemeinen sinkenden Temperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei das vorgegebene Prüfprofil einen dritten Abschnitt einer im Allgemeinen konstanten Temperatur zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt umfasst.
Verfahren nach Anspruch 41 oder 42, wobei das vorgegebene Prüfprofil einen vierten Abschnitt einer im Allgemeinen konstanten Temperatur vor dem ersten Abschnitt umfasst; optional liegt eine Temperatur des vierten Abschnitts bei etwa 10 °C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 43, wobei der Wärmespeicher eine Metallstruktur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei der Speicher eine Struktur umfasst, die vorwiegend aus Edelstahl gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 41 oder einem davon abhängigen Anspruch, wobei im ersten Abschnitt des vorgegebenen Prüfprofils die Temperatur im Allgemeinen mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 1,5 °C pro Minute ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 41 oder einem davon abhängigen Anspruch, wobei im zweiten Abschnitt des vorgegebenen Prüfprofils die Temperatur im Allgemeinen mit einer Geschwindigkeit von 0,5 bis 1,5 °C pro Minute sinkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 47, wobei das Überwachen das Bestimmen einer elektrischen Leitfähigkeit des einen oder der mehreren Abschnitte der elektrischen Schaltungsanordnung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 48, wobei die elektrische Schaltungsanordnung einen oder mehrere Zweige umfasst, wobei jeder Zweig eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Leitern umfasst, wobei die elektrische Leitfähigkeit zwischen den voneinander beabstandeten Leitern während des Prüfzeitraums bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 49, wobei die voneinander beabstandeten Leiter voneinander um 1,5 mm oder weniger beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, wobei jeder Zweig einen mit den voneinander beabstandeten Leitern in Reihe geschalteten Widerstand umfasst, und das Überwachen das Bestimmen eines Spannungsabfalls über den Widerstand hinweg während des Prüfzeitraums umfasst.
Verfahren nach Anspruch 49, 50 oder 51, wobei die elektrische Schaltungsanordnung eine Vielzahl von Zweigen umfasst, wobei jeder Zweig eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Leitern umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 52, wobei die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung mit einer Rate von mindestens 1 kHz überwacht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 53, wobei das Überwachen dem Bestimmen eines Wachstums von Dendriten zwischen Abschnitten der elektrischen Schaltungsanordnung dient.
Vorrichtung, umfassend: Ausgabemittel zum Ausgeben eines Umgebungssteuersignals zum Steuern mindestens einer Temperatur einer Umgebung innerhalb einer Prüfkammer, in der sich eine elektrische Schaltungsanordnung befindet, wobei die elektrische Schaltungsanordnung thermisch mit einem Wärmespeicher verbunden ist; Eingabemittel zum Empfangen eines Signals, das eine oder mehrere elektrische Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung anzeigt; und Steuermittel, das dazu angeordnet ist, das Umgebungssteuersignal so zu steuern, dass mindestens die Temperatur der Prüfkammer so gesteuert wird, dass sie sich während mindestens eines Abschnitts eines Prüfzeitraums verändert und bewirkt, dass sich eine Temperatur der elektrischen Schaltungsanordnung jener der Umgebung innerhalb der Prüfkammer verzögert angleicht, so dass auf der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums durch einen Temperaturunterschied zwischen der elektrischen Schaltungsanordnung und der Umgebung innerhalb der Prüfkammer Kondensatbildung bewirkt wird, und wobei das Steuermittel dazu angeordnet ist, die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung während mindestens eines Abschnitts des Prüfzeitraums zu überwachen.
Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei das Steuermittel dazu angeordnet ist, die Temperatur der Prüfkammer so zu steuern, dass sie sich nach einem vorgegebenen Prüfprofil verändert; optional ist das Steuermittel dazu angeordnet, das vorgegebene Prüfprofil zu wiederholen.
Vorrichtung nach Anspruch 55 oder 56, wobei das Umgebungssteuersignal dazu angeordnet ist, eine Feuchtigkeit der Umgebung innerhalb der Prüfkammer zu steuern; optional ist das Steuermittel dazu angeordnet, die Feuchtigkeit der Umgebung innerhalb der Prüfkammer so zu steuern, dass sie während eines größeren Abschnitts des Prüfzeitraums mindestens 50 % relative Feuchtigkeit beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 55, 56 oder 57, wobei das Überwachen das Bestimmen einer elektrischen Leitfähigkeit eines oder mehrerer Abschnitte der elektrischen Schaltungsanordnung umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 55 bis 58, wobei die eine oder mehreren elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung mit einer Rate von mindestens 1 kHz überwacht werden.
System zum Prüfen einer elektrischen Schaltungsanordnung, wobei das System umfasst: eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 55 bis 59; eine Prüfkammer, die ein damit verbundenes Temperatursteuermittel aufweist, wobei das Temperatursteuermittel dazu angeordnet ist, das Temperatursignal von der Vorrichtung zu empfangen und die Temperatur der Prüfkammer in Abhängigkeit davon zu steuern; einen Wärmespeicher, der mit der Prüfkammer verbunden ist, um sich mit der elektrischen Schaltungsanordnung in der Prüfkammer thermisch zu verbinden; und ein Überwachungsmittel, das mit der elektrischen Schaltungsanordnung verbunden ist, um eine oder mehrere elektrischen Eigenschaften der elektrischen Schaltungsanordnung zu überwachen, wobei die elektrische Schaltungsanordnung in der Prüfkammer untergebracht ist.
System nach Anspruch 60, wobei sich der Wärmespeicher in der Prüfkammer befindet.
System nach Anspruch 60 oder 61, wobei sich die elektrische Schaltungsanordnung auf dem Wärmespeicher befindet.
System nach Anspruch 60, 61 oder 62, wobei die elektrische Schaltungsanordnung gegen den Wärmespeicher elektrisch isoliert ist.
Computersoftware, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt wird, dazu angeordnet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 54 auszuführen.
Computersoftware nach Anspruch 64, die auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert ist.