Leiterplattentest per Dehnungsmessstreifen DMS geben Aufschluss über gestresste Leiterplatten

»Dehnungswerte sind die einzigen Parameter, die aussagekräftig in Bezug auf die Stressbelastung von Leiterplatten sind.«
»Dehnungswerte sind die einzigen Parameter, die aussagekräftig in Bezug auf die Stressbelastung von Leiterplatten sind.«

Leiterplatten, die in mobilen Endgeräten oder in Fahrzeugen verbaut sind, müssen so einiges aushalten. Direkt auf den Leiterplatten aufgebrachte Dehnungsmessstreifen geben bereits im Prototypenstadium wertvolle Aufschlüsse über mögliche Schwachstellen.

Sobald elektronische Komponenten Erschütterungen, Vibrationen oder extremen Temperaturen ausgesetzt sind, können kleine Risse zwischen Leiterplatte und aufgebrachtem Bauteil entstehen, die wiederum zum Ausfall der kompletten Elektronik führen können. Verheerend wäre dies vor allem in sicherheitskritischen Anwendungen wie beispielsweise im Auto und Flugzeug. »Grundsätzlich besteht an jeder Verbindung zwischen Leiterplatte und aufgebrachten Bauteil die Gefahr von Brüchen und Rissen«, erklärt Christof Salcher, Produktmanager bei HBM.

Sobald elektronische Komponenten Erschütterungen, Vibrationen oder extremen Temperaturen ausgesetzt sind, können kleine Risse zwischen Leiterplatte und aufgebrachtem Bauteil entstehen, die wiederum zum Ausfall der kompletten Elektronik führen können. Verheerend wäre dies vor allem in sicherheitskritischen Anwendungen wie beispielsweise im Auto und Flugzeug. »Grundsätzlich besteht an jeder Verbindung zwischen Leiterplatte und aufgebrachten Bauteil die Gefahr von Brüchen und Rissen«, erklärt Christof Salcher, Produktmanager bei HBM.

 

Um sicherzustellen, dass die Leiterplatten sicher bis zu einer fest definierten Belastungsgrenze funktionieren, und sie auch im Produktionsprozess keinen Schaden nehmen, messen Entwickler den Einfluss mechanischer Belastungen auf die Leiterplatte bereits im Prototypenstadium sehr genau. Dabei liefern Dehnungsmessstreifen (DMS) überaus exakte Ergebnisse. »Dehnungswerte sind die einzigen Parameter, die aussagekräftig sind in Bezug auf die Stressbelastung von Leiterplatten«, ist Salcher überzeugt. »Diese lassen sich mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen bestimmen, die dafür direkt auf der Leiterplatte aufgebracht werden.«

 

Mit der Umstellung auf bleifreies Lot sind die Leiterplatten-Stresstests jedoch deutlich schwieriger geworden. Die RoHS-Richtlinie der Europäischen Gemeinschaft verbietet die Verwendung von Blei, das zuvor häufig für Lötverbindungen zwischen Platte und Bauteil eingesetzt wurde. »Die bleifreie Lösung ist empfindlicher gegenüber mechanischen Einflüsse und bricht schneller«, so Salcher. »Ein anderer Faktor, der die Anforderungen an die Tests erhöht, ist der vermehrte Einsatz von kompakteren Bauteilen wie den Ball Grid Arrays. Sie lassen mehr Anschlüsse zu als ein herkömmliches Surface-Mounted Device, aber im Gegensatz zu den Lötverbindungen, die SMDs und Platte verbinden, sind die Kontakte der BGAs steifer und mechanische Spannungen, die auf die Leiterplatte einwirken, übertragen sich stärker.«

Um sicherzustellen, dass die Leiterplatten sicher bis zu einer fest definierten Belastungsgrenze funktionieren, und sie auch im Produktionsprozess keinen Schaden nehmen, messen Entwickler den Einfluss mechanischer Belastungen auf die Leiterplatte bereits im Prototypenstadium sehr genau. Dabei liefern Dehnungsmessstreifen (DMS) überaus exakte Ergebnisse. »Dehnungswerte sind die einzigen Parameter, die aussagekräftig sind in Bezug auf die Stressbelastung von Leiterplatten«, ist Salcher überzeugt. »Diese lassen sich mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen bestimmen, die dafür direkt auf der Leiterplatte aufgebracht werden.« 

Mit der Umstellung auf bleifreies Lot sind die Leiterplatten-Stresstests jedoch deutlich schwieriger geworden. Die RoHS-Richtlinie der Europäischen Gemeinschaft verbietet die Verwendung von Blei, das zuvor häufig für Lötverbindungen zwischen Platte und Bauteil eingesetzt wurde. »Die bleifreie Lösung ist empfindlicher gegenüber mechanischen Einflüsse und bricht schneller«, so Salcher. »Ein anderer Faktor, der die Anforderungen an die Tests erhöht, ist der vermehrte Einsatz von kompakteren Bauteilen wie den Ball Grid Arrays. Sie lassen mehr Anschlüsse zu als ein herkömmliches Surface-Mounted Device, aber im Gegensatz zu den Lötverbindungen, die SMDs und Platte verbinden, sind die Kontakte der BGAs steifer und mechanische Spannungen, die auf die Leiterplatte einwirken, übertragen sich stärker.«