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Lebensdauerbestimmung fur Lotkontakte von SMD-Bauelementen unter Vibrations- und Temperaturbelastung

机译：振动和温度负载下SMD组件的焊料触点的寿命确定

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Die Anzahl elektronischer Baugruppen im Automobil ist in den letzten Jahren stark angestiegen und nimmt weiter zu. Dabei wird eine Vielzahl dieser Baugruppen motor-, getriebe-oder fahrwerksnah verbaut und ist damit hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Die Lebensdauererwartungen an die Baugruppen werden bei 25 Jahren oder mehr gesehen. Um dies zu erreichen, ist eine Baugruppenentwicklung auf Basis fundierter Forschungsergebnisse erforderlich. Um Zugang zum Zuverlassigkeitsverhalten der Lotkontakte zu erhalten, ist es erforderlich, die Schadigung der Lotkontakte durch Vibration und Temperatur zu untersuchen. Mit diesem Hintergrund wurden Vibrationsexperimente bei Raumtemperatur an Probekorpern im Herstellungszustand und nach isothermer Alterung (1000 h @ 150℃) durchgefuhrt. Daruber hinaus wurden Probekorper im Herstellungszustand Vibrationsexperimenten bei erhohter Temperatur (125℃) ausgesetzt. Als Versuchstrager diente eine streifenformige Leiterplatte. Auf dieser wurden keramische Chipkondensatoren bzw. SMD-Transformatoren montiert. Fur die Durchfuhrung der Vibrationsexperimente bei erhohter Temperatur wurde die Versuchsleiterplatte um die Funktion eines integrierten, lokal an der Bauelementposition wirkenden Heizers erweitert. Im Anschluss an die Belastung mit definierter Schwingzyklenanzahl (1·10~6...200·10~6) wurden die Lotkontakte in metallografischen Schliffen auf Risse und mikrostrukturelle Anderungen gepruft. Anhand eines Finiten-Element-Modells wurden die in den Lotkontakten auftretenden Spannungen berechnet. Auf Basis der experimentell bestimmten Ausfallschwingzyklenzahlen und der berechneten Spannungen konnten Lebensdauermodelle abgeleitet werden.
机译：近年来，汽车中电子组件的数量急剧增加，并且还在继续增长。这些组件中的许多组件都安装在靠近发动机，变速箱或底盘的位置，因此要承受较高的机械和热负荷。组件的预期寿命为25年以上。为了实现这一点，有必要基于充分的研究成果进行模块开发。为了获得焊料触点的可靠性行为，有必要检查由于振动和温度对焊料触点的损坏。考虑到这一点，在生产状态和等温老化（150℃下1000小时）之后，在室温下对试样进行了振动实验。此外，在生产状态下，对试样进行了高温（125℃）的振动实验。条形印刷电路板用作测试工具。陶瓷片状电容器或SMD变压器安装在其上。为了在高温下进行振动实验，扩展了测试电路板，使其包括局部作用于组件位置的集成加热器的功能。在规定的振荡周期数（1·10〜6 ... 200·10〜6）负载后，检查焊料触点是否有裂纹和金相研磨的微观结构变化。使用有限元模型计算出在焊点中产生的应力。可以根据实验确定的失效周期数和计算出的应力来得出使用寿命模型。

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