EP2406605A1 - Verfahren zur überwachung der temperatur-zeit-belastung mindestens einer leiterplatte und/oder eines bauteils auf einer leiterplatte, sowie ein entsprechender temperatur-zeit-indikator und dessen anwendung - Google Patents

Verfahren zur überwachung der temperatur-zeit-belastung mindestens einer leiterplatte und/oder eines bauteils auf einer leiterplatte, sowie ein entsprechender temperatur-zeit-indikator und dessen anwendung

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EP2406605A1
EP2406605A1 EP10709959A EP10709959A EP2406605A1 EP 2406605 A1 EP2406605 A1 EP 2406605A1 EP 10709959 A EP10709959 A EP 10709959A EP 10709959 A EP10709959 A EP 10709959A EP 2406605 A1 EP2406605 A1 EP 2406605A1
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EP
European Patent Office
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temperature
circuit board
tti
time
printed circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10709959A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ferdinand Lutschounig
Gregor Langer
Erhard Lengfeldner
Gernot Ludescher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
On Point Indicators GmbH
AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Original Assignee
On Point Indicators GmbH
AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by On Point Indicators GmbH, AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG filed Critical On Point Indicators GmbH
Publication of EP2406605A1 publication Critical patent/EP2406605A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/02—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values
    • G01K3/04—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving means values; giving integrated values in respect of time
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/12—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
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    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
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    • H05K1/0269—Marks, test patterns or identification means for visual or optical inspection
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/16—Inspection; Monitoring; Aligning
    • H05K2203/161—Using chemical substances, e.g. colored or fluorescent, for facilitating optical or visual inspection
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/16—Inspection; Monitoring; Aligning
    • H05K2203/163—Monitoring a manufacturing process

Definitions

  • the invention describes methods for monitoring the temperature-time load of at least one printed circuit board and / or a component on a printed circuit board with a display device for traceability of life-reducing overheating of printed circuit boards and / or electronic components on support parts and printed circuit boards with interconnected electrical contacts.
  • Circuit board stress is generally, but not exclusively, between 200 ° C. and 300 ° C.
  • a concrete problem case is that, by the possibility of direct electrical control of LEDs and thereby resulting electrical overdrive following overheating of these LEDs.
  • LEDs have advantages over conventional light sources wherever their shorter life leads to increased costs or safety risks, or where energy consumption is particularly relevant.
  • high-power LEDs with operating powers above 1 watt are used in particular. Larger chips and higher current densities will further increase the operating performance per LED in the future.
  • Another way to increase the radiant power is to combine multiple LEDs into a printed circuit board-based array.
  • One of the most important design parameters for today's high performance LED arrays is the spacing of the individual chips.
  • Dense packaging provides the following benefits: Increasing specific light emission, making more efficient use of beamforming optics, enabling more compact designs and reducing system costs. When increasing the power densities of the individual chips and reducing the distances in an array between the chips but at the same time must be taken to ensure that the correspondingly increased heat loss is dissipated to ensure that the generated heat is sufficiently diverted away from the semiconductor chip.
  • the temperature of the barrier layer (active region) of the pn junction a certain critical temperature must be guaranteed during the operation of LED, - for example, 125 0 C - does not exceed (For a AlInGaP / AlGaAs chip, for example, the Can produce near infrared (NIR) and cherry red to green-yellow colors, the junction temperature should not exceed 85 ° C).
  • NIR near infrared
  • a higher temperature leads to the degradation of the barrier layer, which initially changes the color characteristic of the component. Since higher temperatures in the barrier layer shorten the life of the component, it comes with longer operation at higher temperatures to destroy the barrier layer and thus the total failure of the component.
  • the operating parameters of LEDs are therefore to be chosen in such a way that the junction temperature of the LED, for example, does not exceed 125 ° C, depending on the type of mounting, the installation and ambient conditions.
  • LEDs are mounted on carrier parts and used contacted.
  • these consist of a glass fiber reinforced epoxy resin system, however, has a high thermal resistance and thus complicates the dissipation of the heat loss from the LED.
  • ceramic plates are known, which, although better thermal properties, but are very brittle and fragile, which greatly limits their use as a carrier material.
  • metal core circuit boards are also used in the prior art. These consist of a metal base, an insulation layer and a conductor track plane.
  • copper-plated vias or metal plates that are placed under the component provide better heat dissipation.
  • Object of the present invention is the permanent, color traceability of temperature exceedances (. Control Point 1 ) of the DUT (PCB and / or component on the circuit board), which lead to a massive reduction in the life; and thus non-verifiable recourse claims against the manufacturer.
  • test specimen is understood here to be the printed circuit board carrying the component or else the component on the printed circuit board itself.
  • An essential feature of the invention is the arrangement of one or more easy to apply control points (defined amount of a substance), which leave a defined, irreversible color impression on the test specimen at a defined time-temperature curve.
  • the arrangement of several control points can in this case optionally in addition to the time-temperature characteristic of a control point in addition a plurality of time-temperature ranges to cover (for example, once at 80 0 C and about 4 days, other times at 7O 0 C and about 7 days). It is therefore in a time-temperature integrating display device.
  • control points that can map 1 to 6 to even more temperature cycles and temporal exposure times.
  • this illustration should be made as clearly as possible on different colors or grayscale or generally color gradations.
  • the necessary temperature cycles to be differentiated can also be mapped such that, for example, one control point maps cycles 1 to 3 and the second control point images cycles 4 to 6.
  • thermochromic substances that can be applied to the test specimen using different methods. However, among other things, not only the following procedures are provided:
  • the substances may, however, not only be the following:
  • the amount of application is tailored to the particular application and averaged but not generally about 3 to 20 picoliter.
  • the space required for the checkpoint thus averages but is not generally about 1 to 9 mm 2 .
  • the color change is variable and can be designed differently for each time-temperature behavior. So are color envelopes possible, which, however, not only have the following effects:
  • An essential component of the solution is also its readability. Subjectively, this can be done by matching the control points with various color legends and grayscale scales, but can also be done automatically by adjusting and standardizing gradation values in the color and black-and-white or gray area. It is always important to be able to clearly identify and thus determine the temperature and time characteristics that are applied to the control point.
  • Figure 1 schematically shows the top view of an unpopulated Mehrfachnutzenleiterplatte consisting of a plurality of single-use printed circuit boards
  • Figure 2 the top view of a populated single-use circuit board.
  • FIG. 6 Representation of the time-integrated envelope of the checkpoint
  • Figure 1 is a schematic plan view of an unpopulated
  • Multiple-use printed circuit board (1) consisting of a plurality of single-use printed circuit boards (2) shown.
  • a so-called one-sided Aluminiumkem- printed circuit board for the assembly of LED components is shown.
  • the scribe lines (8) are usually already carried out by the circuit board manufacturer and serve to separate the multi-benefit printed circuit board (1) after the assembly and soldering process in populated single-use printed circuit boards (2).
  • FIG. 2 shows the plan view of a populated single-use printed circuit board (2).
  • the contact pads (4) on the printed circuit board (2) are used for electrical contacting of a component (3) arranged on the printed circuit board (2).
  • the contact surfaces for contacting an LED (3) recognizable, wherein the actual LED (3) is not visually recognizable due to the small size of an SMD (surface mount device) component.
  • the surface (9) is covered with a usually white solder resist. This reflects a stray LED light upwards.
  • a TTI control element (6) is arranged on the circuit board.
  • the control measuring point (5) is designed with a black and well-absorbing and non-reflecting color and is used for non-contact temperature measurement.
  • the control point (7) serves as the visual control for the TTI (6) and is executed in the color which the TTI (6) reaches when exceeding a given, permitted temperature-time load of the component (3).
  • the control point (7) therefore does not change its color under thermal stress.
  • the distances of the elements (5, 6, 7) from the component (3) must be precisely defined or the indicator range of the TTI (6) must be adjusted to this distance and the maximum temperature-time capacity of the component (3) ,
  • the attachment of the TTI (6) is preferably carried out after the assembly and soldering of the components (3) on the multiple-benefit printed circuit board (1) and before singling in stocked Einzelplutzen circuit boards (2).
  • TTIs (6) can be arranged.
  • identically sensitive TTIs (6) can be used and in this case the distance to the heat source (3) is varied in order to be able to display different high temperature / time loads. It can be such a course of Temperature-time exposure can be visualized. It is also possible to arrange different sensitive TTIs (6) next to one another or at the same distance from the heat source (3), whereby the amount of temperature-time exposure can likewise be visually displayed in this way.
  • the TTIs (6) can be performed in almost any shape from round to oval to line-like or in the form of a number. For example, temperature numbers such as 60 0 C - 70 0 C - 80 0 C - 90 ° C, etc. are arranged, and depending on the temperature-time load then color changes are recognizable.
  • the temperature numbers or a general description can also be used in addition to the e.g. punctual TTIs (6) by means of surface printing.
  • the printing operation can be used, with which the control measuring point (5) is produced.
  • the attachment of the TTIs (6) can be done by means of dispenser or pad printing or inkjet or spray nozzle or aerosol jet.
  • the sensitivity of the TTIs (6) can also be varied by the applied layer thickness.
  • the TTI substance (6) is selected from organic or inorganic salts of transition metals by a molecular decomposition process and formed homogeneously dispersed in a polymeric matrix with activation in the relevant temperature range, and these TTI substances (6) have an irreversible visually or machine verifiable Color change in the relevant temperature range of about 30 0 C to 150 0 C, preferably in the range 60 ° C to 120 0 C and depending on the duration on.
  • the temperature-time load of a component (3) on a printed circuit board (2) can be monitored visually and / or mechanically.
  • the TTI substance (6) is applied to the circuit board immediately before the placement process and before it passes through the solder bath. After passing through the solder bath, the thermal load of the printed circuit board can then be checked on the basis of the color change of the TTI substance (6). It is also possible to apply such TTI points (6) at different points on the circuit board.
  • the circuit board is permanently provided with the TTI points (6) and in a subsequent repair of the circuit board, when this then passes through a solder bath, the thermal load on the then occurred color change of the TTI substance (6) can be read well.
  • the temperature-time indexing substance of the TTI element (6) is by way of example copper (II) hydroxide Cu (OH) 2, nickel (II) chloride hexahydrate NiCl 2 * 6 H 2 O, Bishexamethylentetramin cobalt (II) nitrate decahydrate Co (NO 3 ) 2 * 2 C 6 Hi 2 N 4 * 10 H 2 O or nickel (II) oxalate NiC 2 O 4 homogeneously dispersed formed in a polymeric matrix and applied by means of dispenser or pad printing or inkjet or spray nozzle or Aerosoljet.
  • FIG. 3 shows a temperature variation with a color change according to the prior art.
  • waxes are used as indicator material. These react spontaneously in the event of a critical temperature violation and therefore can not guarantee a time-delayed (over time integrating) color change.
  • FIG. 4 shows the course according to the invention of monitoring a component (3 in FIG. 2).
  • the temperature profile 11 to be monitored begins below a temperature limit 17 to be monitored at z. B. 80 degrees Celsius. At position 18, the temperature profile intersects this temperature limit 17 and enters a monitored area. It is important that a time-integrating detection of the temperature acting on the TTI control element (6) takes place, so that a temperature excess in the period between the times t1 and t2 to the position 19 leads to a gradual color change of the TTI control element (6).
  • an integrating measurement is carried out to produce one or more color changes in which both the absolute magnitude of the temperature and the time of exposure of that temperature to the control point are detected.
  • FIG. 5 shows the gradual course of the color change of a TTI control element 6, which initially has, for example, a white color and, for further temperature action, as TTI control element 6 ', for example a pink and then TTI control element 6 ", for example an orange and then TTI Control element 6 '", for example, assumes a magenta-red color.
  • FIG. 6 shows the time integration. It can be seen that at position 22, first a pink color change of the TTI control element 6 'takes place, which stops up to position 23. Thereafter, the color of the TTI control element 6 'turns into a TTI control element 6 "with orange coloring and thereafter - from position 24 to position 25 in a TTI control element 6 '"with magenta-red color.
  • This information applies at a constant temperature of, for example, 120 degrees Celsius. However, if the temperature rises to a higher value, the color change happens faster. The width of the bars then becomes narrower.
  • All the above embodiments can also provide that the heat-conducting connection between the LED chip 3 and the control points 6 is generated by inner layers of the circuit board 1, in which case at the location of attachment of the control points 3, 4 a blind hole on the surface of the circuit board is mounted, in each of which a control point 5, 6 is arranged in heat-conducting connection with this inner heat-conducting layer.
  • inner, thermally conductive layers having printed circuit boards usually have an inner metal core.
  • TTI control element temperature-time-indicator

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Abstract

Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung einer Leiterplatte und/oder mindestens eines Bauteils (3) auf einer Leiterplatte (2) mittels eines irreversiblen farbumschlagenden Zeit-Temperatur-Indikators (TTIs) (6), wobei zumindest ein TTI-Kontrollelement (6) auf der Leiterplatte und/oder dem zu überwachenden Bauteil (3) appliziert wird, und als TTI-Kontrollelement (6) TTI- Substanzen aus organischen oder anorganischen Salzen von Übergangsmetallen mit einem molekularem Zersetzungsvorgang und homogen dispergiert in einer polymeren Matrix mit einer Aktivierung im jeweils relevanten Temperaturbereich verwendet werden, und diese TTI-Substanzen (6) eine irreversible visuell beziehungsweise maschinell verifizierbare Farbänderung im relevanten Temperaturbereich und in Abhängigkeit der Zeitdauer des Betriebes in dem relevanten Temperaturbereich aufweisen, und derart die Temperaturbelastung einer Leiterplatte und/oder eines Bauteils (3) auf einer Leiterplatte (2) überwacht werden kann.

Description

Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung mindestens einer Leiterplatte und/oder eines Bauteils auf einer Leiterplatte, sowie ein entsprechender Temperatur-Zeit-Indikator und dessen Anwendung
Einleitung und Problemstellung:
Die Erfindung beschreibt Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit- Belastung mindestens einer Leiterplatte und/oder eines Bauteils auf einer Leiterplatte mit einer Anzeigevorrichtung zur Nachvollziehbarkeit von lebensdauermindernder Überhitzung von Leiterplatten und/oder elektronischen Bauteilen auf Trägerteilen und Leiterplatten mit miteinander verbundenen elektrischen Kontakten.
1 ) Bei der Bestückung von Leiterplatten besteht das Bedürfnis, die thermische Belastung der Leitplatte beim Durchlaufen durch den Reflow- Prozess überprüfen zu können. Der Hauptgrund, eine Leiterplatte mehrmals durch den Reflow-Prozess zu schicken, ist die Notwendigkeit die Bauteilbestückung bei unterschiedlichen SMT-Bauteilen in mehreren
Durchgängen durchführen zu müssen..
Das Bedürfnis besteht nun darin, nachweisbar zu machen, wie oft (wie viele Reflow-Zyclen) und bei welchen Peak-Temperaturen eine Leiterplatte thermisch behandelt wurde. 2) der Temperaturumschlagspunkt für die Überprüfung der
Leiterplattenbeanspruchung liegt im Allgemeinen aber nicht ausschließlich zwischen 2000C und 3000C.
3) Zur Überprüfung der Leiterplattenbeanspruchung beim Reflow- Prozess ist kein ortsabhängiges Kontrollelement nötig, da die Leiterplattenoberfläche im Idealfall an jeder Stelle gleich stark erhitzt wird. Das Kontrollelement kann irgendwo auf der Leiterplatte platziert sein, der Farbstoff des Indikators kann aber sogar in den Lötstopplack, der flächig auf die Leiterplatte aufgebracht wird, eingearbeitet sein. Weiters besteht das Bedürfnis, die thermische Belastung von auf der Leiterplatte angeordneten Bauteilen überprüfen zu wollen. Hierbei werden zwei Anwendungsfälle unterschieden:
1. Überprüfung der thermischen Belastung der auf der Leiterplatte angeordneten Bauteile während der Bestückung, insbesondere während des Durchlaufs durch das Lötbad bzw. den Reflow Ofen und/oder 2. Überprüfung der thermischen Belastung der auf der Leiterplatte angeordneten Bauteile während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Leiterplatte, wenn diese beispielsweise in einem Gehäuse eingebaut und in Betrieb genommen wurde.
Als Anwendungsfall wird nachfolgend die Überprüfung der thermischen Belastung einer LED während des bestimmungsgemäßen Betriebes dargestellt:
Einen konkreten Problemfall stellt dabei die, durch die Möglichkeit der direkten elektrischen Ansteuerung von LEDs und einer dadurch entstehenden elektrischen Übersteuerung folgende Überhitzung dieser LEDs dar.
LEDs haben überall dort Vorteile gegenüber konventionellen Lichtquellen, wo deren kürzere Lebensdauer zu erhöhten Kosten oder Sicherheitsrisiken führt, oder wo der Energieverbrauch besonders relevant ist. Um Anwendungen mit LEDs mit hohen Helligkeiten zu realisieren, werden vor allem Hochleistungs- LEDs mit Betriebsleistungen über 1 Watt eingesetzt. Durch größere Chips und höhere Stromdichten werden sich in Zukunft die Betriebsleistungen pro LED weiter erhöhen.
Eine weitere Möglichkeit, die Strahlungsleistung zu erhöhen, ist das Zusammenfassen mehrerer LEDs zu einem leiterplatten-gestützten Array. Einer der wichtigsten Designparameter für heutige leistungsstarke LED-Arrays ist der Abstand der einzelnen Chips. Dichtes Packen bringt folgende Vorteile: Erhöhung der spezifischen Licht-Emission, effizienter Einsatz von Strahlformungs-Optiken, Ermöglichung kompakterer Designs und Reduzierung der System-Kosten. Bei der Erhöhung der Leistungsdichten der einzelnen Chips und bei Verringerung der Abstände in einem Array zwischen den Chips muss aber gleichzeitig dafür gesorgt werden, dass die entsprechend ebenfalls erhöhte Verlustwärme abgeführt wird, um sicherzustellen, dass die erzeugte Wärme ausreichend vom Halbleiterchip weggeleitet wird.
Eine zu große Erwärmung der LEDs während des Betriebs kann nämlich zur Beeinträchtigung oder sogar zur Zerstörung des Bauteils führen. Aus diesem Grund muss während des Betriebs der LED gewährleistet sein, dass die Temperatur an der Sperrschicht (aktive Zone) des p-n Übergangs eine gewisse kritische Temperatur - beispielsweise 1250C - nicht übersteigt (Bei einem AlInGaP/AIGaAs-Chip zum Beispiel, der die Farben nahes Infrarot (NIR) sowie Kirschrot bis Grün-Gelb erzeugen kann, sollte die Temperatur der Sperrschicht 85°C nicht überschreiten). Eine höhere Temperatur führt zur Degradation der Sperrschicht, was zunächst die Farbcharakteristik des Bauteils verändert. Da höhere Temperaturen in der Sperrschicht die Lebensdauer des Bauteils verkürzen, kommt es bei längerem Betrieb bei höheren Temperaturen zur Zerstörung der Sperrschicht und somit zum Totalausfall des Bauteils.
Diese Gefahr resultiert daraus, dass nur ein Teil der von der LED aufgenommenen elektrischen Leistung in Licht umgesetzt wird, während der restliche Teil in Wärme umgewandelt wird. Die Betriebsparameter von LEDs sind daher in Abhängigkeit von der Art der Montage, der Einbau- und Umgebungsbedingungen derart zu wählen, dass die Sperrschichttemperatur der LED beispielsweise 125°C nicht übersteigt.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass LEDs auf Trägerteilen montiert und kontaktiert eingesetzt werden. Üblicherweise bestehen diese aus einem glasfaserverstärktem Epoxidharzsystem, das jedoch einen hohen thermischen Widerstand aufweist und somit die Ableitung der Verlustwärme von der LED erschwert. Alternativ sind auch Keramikplatten bekannt, die zwar bessere thermische Eigenschaften bieten, aber sehr spröde und brüchig sind, was ihre Verwendung als Trägermaterial stark einschränkt.
In technischen Hochleistungsanwendungen werden gemäß dem Stand der Technik auch Metallkernleiterplatten eingesetzt. Diese bestehen aus einer Metallbasis, einer Isolationsschicht und einer Leiterbahnebene.
Weiters können verkupferte Durchkontaktierungen oder Metallplatten, die unter das Bauteil eingelegt werden, für eine bessere Wärmeabfuhr sorgen.
Trotz all dieser Möglichkeiten kann es durch das Betreiben des Bauteils bei zu hohen Betriebsparametern über längere Zeiträume, um z.B. die Lichtausbeute zu erhöhen, zu einer erhöhten Wärmeentwicklung kommen, sodass die Ableitung der produzierten Verlustwärme durch das Substrat nicht mehr gewährleistet werden kann. Es ist daher wichtig, dass das Bauteil in den dafür vorgesehenen Parametern betrieben wird, um eine zeitlich definierte Überhitzung und somit den Totalausfall des Bauteils zu vermeiden.
Nachträglich ist es derzeit kaum nachzuweisen, ob der Ausfall des Bauteils tatsächlich durch einen z.B. zu hohen Ansteuerstrom und somit durch eine thermisch bedingte Zerstörung der Sperrschicht bedingt wurde. Aus diesem Grund wäre für den Hersteller des Bauteils und des Substrates eine Indikation, ob das Bauteil im Betrieb innerhalb der spezifizierten Betriebsparameter betrieben wurde, von größter Wichtigkeit. Dadurch könnten daraus resultierende Regressforderungen seitens des Endkunden effektiv und objektiv entgegengewirkt werden. Diese Regressforderungen sind angesichts der Erwartungen an hohe Lebensdauer der Bauteile besonders brisant, da die Bauteile damit ihre, im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtkörpern höheren Erstanschaffungskosten mit rechtfertigen.
Bestehende Lösungsansätze:
Es gibt Ansätze die oben beschriebene Problemstellung durch Indikatoren mit Wachsen zu lösen. Wachse reagieren bei einer kritischen Temperaturüberschreitung spontan und können daher keinen zeitverzögerten Farbumschlag gewährleisten (siehe z.B. US 6,564,742 B2; US 7,030,041 B2). Die Indikatoren sind zusätzlich in herkömmlicher Bauweise aufwendig (mehrere Schichten durch Folie, saugfähiger Lage und Wachs) und groß (ca. 10-15 mm Durchmesser) gestaltet. Das verhindert eine Aufbringung auf vielen Prüflingen bereits von vornherein. Solche Wachsindikatoren sind beispielsweise in der US 7063041 B2 oder der WO2007/012132A1 gezeigt.
Eine vereinfachte Aufbringung von Wachspfropfen im Dispensen/erfahren löst immer noch nicht das Problem des Spontanumschlags, sondern bringt sogar zusätzliche Schwierigkeiten durch mögliches Abrinnen des Wachses beim
Schmelzen, sobald der Prüfling nicht vollständig waagrecht eingebaut ist. Damit ist eine Nachvollziehbarkeit wiederum schwer möglich; eine Verschmutzung umgebender Bauteile jedoch das logische Risiko. Auch diverse Zusatzverdrahtungen im Sinne einer Übersteuerungssicherung
(„Sicherung") sind weder kosteneffizient einzubauen noch effektiv visuell überprüfbar.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die dauerhafte, farbliche Nachvollziehbarkeit von Temperaturüberschreitungen (.Kontrollpunkt1) des Prüflings (Leiterplatte und/oder Bauteil auf der Leiterplatte), die zu einer massiven Reduktion der Lebensdauer führen; und damit zu nicht überprüfbaren Regressforderungen gegenüber dem Hersteller.
Lösung der Erfindung
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt durch die technische Lehre des Anspruches 1.
Unter dem Begriff „Prüfling" wird hierbei die das Bauteil tragende Leiterplatte verstanden oder auch das Bauteil auf der Leiterplatte selbst. Wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Anordnung von einem oder mehreren einfach aufzubringende Kontrollpunkten (definierte Menge einer Substanz), die bei definiertem Zeit-Temperaturverlauf einen bleibenden, irreversiblen Farbeindruck auf dem Prüfling hinterlassen. Die Anordnung mehrerer Kontrollpunkte kann dabei optional neben der Zeit- Temperaturcharakteristik eines Kontrollpunktes zusätzlich mehrere Zeit- Temperaturbereiche abdecken (z.B. Einmal bei 800C und ca. 4 Tagen, ein anderes Mal bei 7O0C und ca. 7 Tagen). Es handelt sich also im eine Zeit- Temperatur integrierende Anzeigevorrichtung. So ist es das Ziel der Erfindung, abhängig vom Bedarf Kontrollpunkte zu setzen, die 1 bis 6 bis noch mehr Temperaturzyklen und zeitliche Einwirkdauern abbilden kann. Diese Abbildung ist jeweils möglichst deutlich über unterschiedliche Farben oder auch Graustufen bzw. generell Farbgradationen zu schaffen. Die notwendigen, zu unterscheidenden Temperaturzyklen können aber auch derart abgebildet werden, dass zum Beispiel ein Kontrollpunkt die Zyklen 1 bis 3 und der zweite Kontrollpunkt die Zyklen 4 bis 6 abbildet.
Eine ganze wesentliche Anforderung an diese Kontrollpunkte ist der bis zu, aber nicht ausschließlich verzögerte Farbumschlag von mehreren Stunden bis Tagen, Wochen oder sogar Monaten (jeweils von der Temperaturexposition abhängig). Damit wird eine herkömmliche Lösung des Problems über Anzeige von schlagartigen Temperaturüberschreitungen vermieden.
Wichtig ist im Sinne der Qualitätsprüfung im Warenausgang aber auch bei der späteren Überprüfung des/der Kontrollpunkte(s), dass es neben dem nicht umgeschlagenen Kontrollpunkt auch einen umgeschlagenen Kontrollpunkt gibt, der die Funktionalität des nicht umgeschlagenen Kontrollpunktes sicherstellt und bei jeglicher Prüfung eine entsprechende Gewissheit liefert. Dies kann auch zum Beispiel zentral bei Anwender durch die zur Verfügung Stellung von Legenden zum Abgleich der Farbentwicklung gelöst werden.
Unsere Lösung sieht dabei den Einsatz von thermochromen Substanzen vor, die in unterschiedlichen Verfahren auf den Prüfling aufgebracht werden können. Dabei sind unter anderem aber nicht ausschließlich folgende Verfahren vorgesehen:
- Offsetdruck - Flexodruck
- Rastertiefdruck
- Tampondruck
- Ink-Jet-Druck
- Dispenser-Applikation - Rollen-Applikation
- Rakel-Applikation
- Streich-Applikation
- Sprüh-Applikation
Bei den Substanzen kann es sich unter anderem aber nicht ausschließlich um folgende handeln:
- Salze/Oxide mit Phasenübergang im relevanten Temperaturbereich
- Salze mit Kristallwasserverlust im relevanten Temperaturbereich
- oxidierbare Substanzen - Substanzen mit Schmelzpunkt im relevanten Temperaturbereich
- Substanzen mit Zersetzung im relevanten Temperaturbereich
- Mehrkomponentensysteme mit Aktivierung im relevanten Temperaturbereich
In allen Fällen ist darauf zu achten, dass die eingesetzten Stoffe entsprechend der Umweltanforderungen verwertet werden.
Die Menge der Aufbringung ist abgestimmt auf die jeweilige Anwendung und beläuft sich durchschnittlich aber nicht grundsätzlich auf ca. 3 bis 20 Picoliter.
Der damit benötigte Platz für den Kontrollpunkt beläuft sich damit durchschnittlich aber nicht grundsätzlich auf ca. 1 bis 9 mm2.
Der Farbumschlag ist variabel und kann bei jeweiligen Zeit- Temperaturverhalten unterschiedlich gestaltet werden. So sind Farbumschläge möglich, die unter anderem aber nicht ausschließlich folgende Effekte aufweisen:
- Weiß auf Schwarz
- Schwarz auf weiß - Blau auf rot
- Blau auf grün
- Blau auf transparent
- Grün auf rot
- Rot auf transparent
Wesentlicher Bestandteil der Lösung ist auch deren Auswertbarkeit. Diese kann subjektiv über Abgleich der Kontrollpunkte mit diversen Farblegenden und Graustufenskalen passieren, kann aber auch maschinell über Abgleich und Standardisierung von Gradationswerten im Färb- und Schwarz-Weiß bzw. Graubereich erfolgen. Wichtig ist immer die eindeutige Zu-Erkennbarkeit und damit Bestimmbarkeit der jeweils auf den Kontrollpunkt ausgeübten Temperatur- und Zeitcharakteristik.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Zeichnungsbeschreibung
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor. Es zeigen:
Figur 1 : schematisch die Draufsicht auf eine unbestückte Mehrfachnutzenleiterplatte bestehend aus einer Mehrzahl an Einzelnutzen-Leiterplatten
Figur 2: die Draufsicht auf eine bestückte Einzelnutzen-Leiterplatte.
Figur 3: Temperaturverlauf an einer Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik
Figur 4: Temperaturverlauf an einer Anzeigevorrichtung nach der Erfindung
Figur 5: gradueller Farbumschlag an einem Kontrollpunkt
Figur 6: Darstellung des zeitintegrierenden Umschlages des Kontrollpunktes
In Figur 1 ist schematisch die Draufsicht auf eine unbestückte
Mehrfachnutzenleiterplatte (1 ) bestehend aus einer Mehrzahl an Einzelnutzen- Leiterplatten (2) dargestellt.
Im vorliegenden Beispiel wird eine sogenannte einseitige Aluminiumkem- Leiterplatte für die Montage von LED-Bauteilen dargestellt. Die Ritzlinien (8) werden üblicherweise bereits vom Leiterplattenhersteller ausgeführt und dienen dazu, die Mehrfachnutzen-Leiterplatte (1 ) nach dem Bestückungs- und Lötvorgang in bestückte Einzelnutzen-Leiterplatten (2) zu trennen.
In Figur 2 ist die Draufsicht auf eine bestückte Einzelnutzen-Leiterplatte (2) dargestellt. Die Kontakt-Pads (4) auf der Leiterplatte (2) dienen der elektrischen Kontaktierung eines auf der Leiterplatte (2) angeordneten Bauteils (3). Im vorliegenden Fall sind die Kontaktflächen für die Kontaktierung einer LED (3) erkennbar, wobei die eigentliche LED (3) aufgrund der geringen Größe eines SMD (surface mount device) Bauteils nicht visuell erkennbar ist.
Bei der vorliegenden Anwendung einer thermisch gut ableitenden Aluminiumkern-Leiterplatte als Träger für das zu überwachende Bauteil (3) wird die Oberfläche (9) mit einem üblicherweise weißen Lötstopplack abgedeckt. Dadurch wird ein LED-Streulicht nach oben reflektiert.
Zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung des Bauteils ist ein TTI- Kontrollelement (6) auf der Leiterplatte angeordnet. Der Kontroll-Meßpunkt (5) wird mit einer schwarzen und gut absorbierenden und nicht reflektierenden Farbe ausgeführt und dient der berührungslosen Temperaturmessung.
Der Kontrollpunkt (7) dient der visuellen Kontrolle für den TTI (6) und wird in jener Farbe ausgeführt, die der TTI (6) bei Überschreitung einer vorgegebenen, erlaubten Temperatur-Zeit-Belastung des Bauteils (3) erreicht. Der Kontrollpunkt (7) ändert demzufolge seine Farbe auch nicht bei thermischer Belastung.
In allen Fällen müssen die Abstände der Elemente (5, 6, 7) vom Bauteil (3) genau festgelegt werden beziehungsweise muß der Indikatorbereich des TTI (6) auf diesen Abstand und die maximale Temperatur-Zeit-Belastbarkeit der Komponente (3) abgestimmt werden.
Die Anbringung des TTI (6) wird bevorzugt nach der Bestückung und Verlötung der Bauteile (3) auf der Mehrfachnutzenleiterplatte (1 ) und vor der Vereinzelung in bestückte Einzelnutzenleiterplatten (2) erfolgen.
Es können insbesondere mehrere TTIs (6) angeordnet werden. Dabei können identisch sensitive TTIs (6) verwendet werden und es wird in diesem Fall der Abstand zur Wärmequelle (3) variiert, um unterschiedliche hohe Temperatur- Zeitbelastungen anzeigen zu können. Es kann derart ein Verlauf der Temperatur-Zeit-Belastung visuell aufgezeigt werden. Es können ebenso unterschiedlich sensitive TTIs (6) nebeneinander beziehungsweise mit gleichem Abstand von der Wärmequelle (3) angeordnet werden, wobei derart ebenfalls die Höhe der Temperatur-Zeit-Belastung visuell aufgezeigt werden kann. Die TTIs (6) können des weiteren in nahezu beliebiger Form von rund bis oval bis strichartig oder in der Form einer Zahl ausgeführt werden. Beispielsweise können Temperaturzahlen wie 600C - 700C - 800C - 90°C usw. angeordnet werden und je nach Temperatur-Zeit-Belastung werden dann Farbänderungen erkenntlich.
Die Temperaturzahlen beziehungsweise allgemein eine Beschreibung kann auch neben den z.B. punktförmigen TTIs (6) mittels Oberflächenbedruckung erfolgen. Dabei kann der Druckvorgang verwendet werden, mit dem der Kontroll-Meßpunkt (5) hergestellt wird.
Die Anbringung der TTIs (6) kann mittels Dispenser oder Tampondruck oder InkJet oder Sprühdϋse oder Aerosoljet erfolgen.
Die Sensitivität der TTIs (6) kann auch durch die applizierte Schichtdicke variiert werden.
Die TTI-Substanz (6) wird aus organischen oder anorganischen Salzen von Übergangsmetallen mit einem molekularem Zersetzungsvorgang gewählt und homogen dispergiert in einer polymeren Matrix mit einer Aktivierung im jeweils relevanten Temperaturbereich ausgebildet und diese TTI-Substanzen (6) weisen einen irreversiblen visuell beziehungsweise maschinell verifizierbaren Farbumschlag im relevanten Temperaturbereich von etwa 300C bis 1500C, bevorzugt im Bereich 60°C bis 1200C und in Abhängigkeit der Zeitdauer auf.
Derart kann die Temperatur-Zeit-Belastung eines Bauteils (3) auf einer Leiterplatte (2) visuell und/oder maschinell überwacht werden. In einer anderen Ausführungsform, die zeichnerisch nicht dargestellt ist, wird die TTI-Substanz (6) unmittelbar vor dem Bestückungsvorgang und bevor dieses durch das Lötbad läuft auf die Leiterplatte aufgebracht. Nach dem Durchlauf durch das Lötbad kann dann die thermische Belastung der Leiterplatte anhand des Farbumschlages der TTI-Substanz (6) überprüft werden. Es können auch an verschiedenen Stellen der Leiterplatte solche TTI- Punkte (6) aufgebracht werden.
Damit wird die Leiterplatte dauerhaft mit den TTI-Punkten (6) versehen und bei einer nachträglichen Reparatur der Leiterplatte, wenn diese dann wieder ein Lötbad durchläuft, kann die thermische Belastung an dem dann eingetretenen Farbumschlag der TTI-Substanz (6) gut abgelesen werden.
Die Temperatur-Zeit-indizierende Substanz des TTI-Elementes (6) wird beispielhaft aus Kupfer(ll)hydroxid Cu(OH)2, Nickel(ll)chlorid Hexahydrat NiCI2 * 6 H2O, Bishexamethylentetramin Kobalt(ll)nitrat Decahydrat Co(NO3)2 * 2 C6Hi2N4 * 10 H2O oder Nickel(ll)oxalat NiC2O4 homogen dispergiert in einer polymeren Matrix gebildet und mittels Dispenser oder Tampondruck oder InkJet oder Sprühdüse oder Aerosoljet appliziert.
Die Figur 3 zeigt einen Temperaturveriauf mit einem Farbumschlag nach dem Stand der Technik. Es werden beispielsweise Wachse als Indikatormaterial verwendet. Diese reagieren bei einer kritischen Temperaturüberschreitung spontan und können daher keinen zeitverzögerten (über die Zeit integrierenden) Farbumschlag gewährleisten.
Dies ist in Figur 3 dargestellt. Erreicht die Temperaturkurve 11 die kritische Temperaturgrenze 10 bei Position 12 kommt es zu einem irreversiblen Farbumschlag 13. Hierbei ist es gleichgültig, wenn die Temperatur kurze Zeit später bei Position 14 unter die kritische Grenze fällt und dort für eine bestimmte Zeit verweilt (Position 15) oder die Temperaturgrenze 10 erneut überschreitet (Position 16). Wie lange eine Temperaturüberschreitung bestand und ob dadurch eine für den p-n-Übergang des LEDs schädliche Grenze über eine längere Zeit überschritten wurde, lässt sich beim Stand der Technik nicht nachweisen.
Figur 4 zeigt den erfindungsgemäßen Verlauf der Überwachung eines Bauteils (3 in Figur 2.) Der zu überwachende Temperaturverlauf 11 beginnt unterhalb einer zu überwachenden Temperaturgrenze 17 bei z. B. 80 Grad Celsius. Bei Position 18 schneidet der Temperaturverlauf diese Temperaturgrenze 17 und gerät in einen Überwachungsbereich. Wichtig ist, dass eine Zeitintegrierende Erfassung der auf das TTI-Kontrollelement (6) wirkenden Temperatur erfolgt, sodass eine Temperaturüberschreitung im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 bis zur Position 19 zu einem graduellen Farbumschlag des TTI-Kontrollelements (6) führt. Je öfter und damit länger die Temperaturgrenze 17 überschritten wird, z.B. zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 oder t5 und t6, und/oder je schneller der Termperaturanstieg ist (bei Position 20 und/oder je höher die Temperatur ist (Position 21 ), desto intensiver ist die Farbänderung des TTI-Kontrollelements (6).
Auf diese Weise wird eine integrierende Messung zur Erzeugung eines oder mehrerer Farbumschläge durchgeführt, bei der sowohl die absolute Höhe der Temperatur als auch die Einwirkungszeit dieser Temperatur auf den Kontrollpunkt erfasst werden.
Die Figur 5 zeigt den graduellen Verlauf des Farbumschlages eines TTI- Kontrollelements 6, der zunächst beispielsweise eine weiße Farbe aufweist und bei weiterer Temperatureinwirkung als TTI-Kontrollelement 6' beispielsweise eine rosa und danach als TTI-Kontrollelement 6" beispielsweise eine orange und danach als TTI-Kontrollelement 6'" beispielsweise eine magenta-rote Färbung einnimmt.
Die Figur 6 zeigt die Zeitintegration. Es ist erkennbar, dass bei Position 22 zunächst ein rosa Farbumschlag des TTI-Kontrollelement 6' erfolgt, der bis zur Position 23 anhält. Danach verwandelt sich die Farbgebung des TTI- Kontrollelements 6' in ein TTI-Kontrollelement 6" mit oranger Farbgebung und danach - ab Position 24 bis Position 25 in ein TTI-Kontrollelement 6'" mit magenta-roter Farbgebung.
Diese Angaben gelten bei einer konstanten Temperatur von zum Beispiel 120 Grad Celsius. Steigt die Temperatur jedoch auf einen höheren Wert, geschieht der Farbumschlag schneller. Die Breite der Balken wird dann schmaler.
Alle oben genannten Ausführungen können auch vorsehen, dass die wärmeleitende Verbindung zwischen dem LED-Chip 3 und den Kontrollpunkten 6 durch innere Schichten der Leiterplatte 1 erzeugt wird, wobei dann am Ort der Anbringung der Kontrollpunkte 3, 4 eine Sackbohrung an der Oberfläche der Leiterplatte 1 angebracht ist, in der jeweils ein Kontrollpunkt 5, 6 in wärmeleitender Verbindung mit dieser inneren wärmeleitenden Schicht angeordnet ist. Solche innere, wärmeleitenden Schichten aufweisenden Leiterplatten haben in der Regel einen inneren Metallkern.
In allen Anwendungsfällen sollte eine gute optische Sichtbarkeit der Kontrollpunkte 5, 6 gegeben sein.
Bezugszeichenliste
I Mehrfachnutzen-Leiterplatte unbestückt 2 Einzelnutzen-Leiterplatte bestückt
3 Bauteilkontaktflächen mit Bauteil, z.B. LED oder IC oder passive Komponenten (= Wärmequelle)
4 Kontaktflächen (Pads) auf der Leiterplatte
5 Kontroll-Meßpunkt 6 TTI Kontollelement (Temperatur-Zeit-Indikator)
7 Kontrollelement beziehungsweise Kontrollpunkt
8 Ritzlinien
9 Leiterplattenoberfläche
10 Temperaturgrenze
I 1 Temperaturverlauf
12 Position
13 Farbumschlag
14 Position 15 Position
16 Position
17 Temperaturgrenze
18 Position 19 Position
20 Steigung
21 Position
22 Position 24 Position
25 Position

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung einer Leiterplatte und/oder mindestens eines Bauteils (3) auf einer Leiterplatte (2) mittels eines irreversiblen farbumschlagenden Zeit-Temperatur-Indikators (TTIs) (6), wobei zumindest ein TTI-Kontrollelement (6) auf der Leiterplatte und/oder dem zu überwachenden Bauteil (3) appliziert wird, und als TTI-Kontrollelement (6) TTI- Substanzen aus organischen oder anorganischen Salzen von Übergangsmetallen mit einem molekularem Zersetzungsvorgang und homogen dispergiert in einer polymeren Matrix mit einer Aktivierung im jeweils relevanten Temperaturbereich verwendet werden, und diese TTI-Substanzen (6) eine irreversible visuell beziehungsweise maschinell verifizierbare Farbänderung im relevanten Temperaturbereich und in Abhängigkeit der Zeitdauer des Betriebes in dem relevanten Temperaturbereich aufweisen, und derart die
Temperaturbelastung einer Leiterplatte und/oder eines Bauteils (3) auf einer Leiterplatte (2) überwacht werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das TTI- Kontrollelement (6) vor der Bestückung der Leiterplatte auf der Leiterplatte appliziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das TTI- Kontrollelement (6) nach der Bestückung der Leiterplatte auf der Leiterplatte und /oder auf dem zu überwachenden Bauteil und/oder in der Nähe des zu überwachenden Bauteils auf der Leiterplatte appliziert wird.
4. Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung von Leiterplatten und/oder Bauteilen (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Anbringung eines TTI-Kontrollelementes (6) ein Kontroll-Meßpunkt (5) angeordnet wird, und der Abstand beider Elemente (5, 6) vom Bauteil (3) bevorzugt gleich ist.
5. Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Anbringung eines TTI-Kontrollelementes (6) und eines Kontroll-Meßpunkts (5) ein auch bei thermischer Belastung farbunveränderbarer Kontrollpunkt (7) angeordnet wird, und der Abstand der Elemente (5, 6, 7) vom Bauteil (3) bevorzugt gleich ist.
6. Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Applikation des TTI-Kontrollelementes (6) und/oder der Kontroll-Meßpunktes (5) und/oder Kontrollpunktes (7) mittels Dispenser oder Tampondruck oder InkJet oder Sprühdüse oder Aerosoljet erfolgt.
7. Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das TTI-Kontrollelement (6) in runder oder ovaler oder strich- beziehungsweise streifenartiger Form ausgebildet wird oder einen Temperaturwert schriftlich darstellt oder eine weitgehend freie gestalterische Ausbildung aufweist.
8. Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere TTI-
Kontrollelemente (6) mit unterschiedlichem Abstand zum überwachenden Bauteil (3) verwendet werden, und die Substanz des TTI (6) identisch ist.
9. Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere TTI-
Kontrollelemente (6) verwendet werden, und der Temperaturbereich und die Zeitdauer, in dem eine Farbänderung wirksam ist, unterschiedlich ist.
10. Verfahren zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem zumindest einen TTI-Kontrollelement (6) ein weiteres Kontrollelement (7) angeordnet ist, das in der farblichen Gestaltung ausgeführt ist, die das TTI-Kontrollelement (6) dann aufweist, wenn eine Überschreitung der zulässigen Temperatur-Zeit- Belastung des Bauteils (3) gegeben ist.
11. Temperatur-Zeitindikator zur Ausführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbumschlag der Substanz des TTΪ-Kontrollelements (5, 6, 7) von weitgehend farblos bis weißlich in eine Farbe oder von einer Farbe in Richtung transluzent beziehungsweise weißlich erfolgt, und gegebenenfalls der Untergrund mit einer Kontrastfarbe ausgebildet wird.
12. Temperatur-Zeitindikator, nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Temperatur-Zeit-indizierende Substanz des
TTI-Elementes (5, 6, 7) aus Kupfer(ll)hydroxid Cu(OH)2, Nickel(ll)chlorid Hexahydrat NiCI2 * 6 H2O, Bishexamethylentetramin Kobal(ll)nitrat Decahydrat Co(NO3)2 * 2 C6H12N4 * 10 H2O oder Nickel(ll)oxalat NiC2O4 homogen dispergiert in einer polymeren Matrix besteht.
13. Temperatur-Zeitindikator, nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das TTI-Kontrollelement (5, 6, 7) TTI-Substanzen aus organischen oder anorganischen Salzen von Übergangsmetallen mit einem molekularem Zersetzungsvorgang und homogen dispergiert in einer polymeren Matrix mit einer Aktivierung im jeweils relevanten Temperaturbereich umfasst, und diese TTI-Substanzen (6) eine irreversible visuell beziehungsweise maschinell verifizierbare Farbänderung im relevanten Temperaturbereich und in Abhängigkeit der Zeitdauer des Betriebes in dem relevanten Temperaturbereich aufweisen, und derart die Temperaturbelastung eines Bauteils (3) auf einer Leiterplatte (2) dargestellt wird.
14. Anwendung eines irreversiblen farbumschlagenden Temperatur-Zeit- Indikators (TTI) (6) zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung von Bauteilen (3) auf einer Leiterplatte (2) entsprechend dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 und derart zur visuellen und/oder maschinellen Verifikation der Farbänderung des TTI-Kontrollementes (6) und derart zur Überwachung der integralen Temperatur-Zeit-Belastung des Bauteils (3).
15. Anwendung eines irreversiblen farbumschlagenden Temperatur-Zeit- Indikators (TTI) (6) zur Überwachung der Temperatur-Zeit-Belastung von Leiterplatten (2) entsprechend dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 und derart zur visuellen und/oder maschinellen Verifikation der Farbänderung des TTI-Kontrollementes (6) und derart zur Überwachung der integralen Temperatur-Zeit-Belastung der Leiterplatte.
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