Leitklebemontage bei Getriebesteuerungen
Strommesswiderstände veredeln
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Toleranz und Temperaturbereich besser als gefordert
In der Getriebesteuereinheit (Bild 2) wird eine HDI-Leiterplatte verwendet, auf dem die Strommesswiderstände von Isabellenhütte geklebt sind. „Die Einheit ist als Schaltung zu verstehen, über die Strom fließt und verschiedene Signale abgegriffen werden“, so Anke Schneider. Insgesamt sind drei unterschiedliche Widerstände der Isabellenhütte im Einsatz. Der PLU in Baugröße 2439 und der PMH-D in Baugröße 2512 greifen Signale mit bis zu 70 A zur Messung des Motorsummenstroms ab; der VMP-A misst bei der Ansteuerung von Hydraulikventilen den Ventilsummenstrom. Die Signalrückmeldung von den Bauteilen über die Lebensdauer muss sehr genau sein. Es würde einen Fehler in der Schaltung geben, wenn das Signal für den Strom zu hoch oder zu niedrig detektiert wird. Neben der Initialtoleranz beim R-Wert von 1 Prozent, spielen darüber hinaus die sehr geringen Drifts der gesamten Toleranzkette über die Lebensdauer eine wesentliche Rolle.
Die Strommesswiderstände PLU, PMH-D und VMP-A von Isabellenhütte basieren auf der Isa-Plan genannten Technik, bei der eine gewalzte, speziell stabilisierte Widerstandsfolie isolierend auf einem Cu-Substrat verklebt, durch Ätzen strukturiert und zum SMD-Widerstand weiterverarbeitet wird. Das gut wärmeleitende Substrat sorgt für einen äußerst niedrigen inneren Wärmewiderstand, sodass die Widerstände ohne Verlust an Stabilität und Genauigkeit auch noch bei hoher Temperatur mit der vollen Belastung betrieben werden können. Ein weiterer Vorteil des Metallsubstrats im Gegensatz zur üblicherweise eingesetzten Keramik ist ein der Leiterplatte deutlich besser angepasster Ausdehnungskoeffizient, was die Belastung der Klebeverbindung beim Temperaturwechsel sehr niedrig hält und damit eine hohe Lebensdauer garantiert.
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Bei den beiden Widerständen PMH-D (Bild 3) und PLU sind sowohl die Bondpads als auch die Bauteil-Rückseite mit einer 0,1-μm-Schicht vergoldet. Diese Beschichtung erreicht eine gute Wärmeankopplung unter Ausnutzung der gesamten Bauteilfläche. Die Widerstände sind für Dauerbelastungen bis 5 W noch bei 150 °C und einer kontinuierlichen Stromlast bis 50 A (PMH-D) und 70 A (PLU) ausgelegt. Der PMH-D ist aktuell als 2-mΩ- und der PLU als 1-mΩ-Widerstand verfügbar. Beide Widerstände sind als Vierleiter-Messwiderstände ausgeführt. Der PMH-D verfügt darüber hinaus über eine Induktivität von weniger als 3 nH und der PLU über weniger als 10 nH. Abhängig von der Bonding-Position wird ein Temperaturkoeffizient im Bereich von 20 bis 60 °C von weniger 50 ppm/K erreicht.
Bei 170 °C noch mit 20 A belastbar
Der niederohmige Messwiderstand des Typs VMP in der Baugröße 2010 stammt aus der VMx-Reihe von Isabellenhütte, die für ihre hohe Pulsbelastbarkeit und sehr gute Langzeitstabilität bekannt ist. Der Widerstand ist für eine Dauerleistung von 2 W bei 110 °C ausgelegt und eignet sich für Dauerströme bis 20 A. Der zulässige Temperaturbereich erstreckt sich von -55 bis +170 °C. „Der große Temperaturbereich des VMP-A ist für uns ein weiteres wichtiges Kriterium. In der Getriebesteuereinheit treten Temperaturen bis 150 °C auf. Das benötigen wir als Minimum. Spezifiziert ist der VMP-A sogar bis 170 °C“, betont Anke Schneider. Auch wegen seiner kleinen Baugröße von 5,08 × 2,54 × 0,4 mm³ ist der VMP-A für den Einsatz in Motor- und Getriebesteuermodulen von Automobilen prädestiniert. Alle drei in der Continental-Steuereinheit eingesetzten Widerstände sind nach den Qualitätsanforderungen für Elektronikkomponenten in der Automobilzulieferindustrie (AEC Q200) qualifiziert.
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