Einfluss von Geometrie und Materialeigenschaften auf die Lebensdauer bleifreier Lotverbindungen an mechatronischen Baugruppen

摘要

In einem Fordervorhaben wurde der Einfluss von Geometrie und Materialeigenschaften auf die Ermudung der Lotverbindungen von geloteten Leistungsmodulen fur mechatronische Systeme untersucht. Die im Vorhaben erreichte Identifikation der relevanten Einflussgrossen der Aufbau- und Verbindungstechnik auf das Versagen der Lotverbindungen erlaubt die Aufstellung von Designregeln zur robusten Montage mit bleifreien Loten. In dieser Untersuchung wurden DPAK-Bauformen auf FR4-Substraten sowie Si-Bare-Chips auf DCB-Substraten eingesetzt. Experimentell untersuchte physikalische Einflussgrossen auf die Lebensdauer sind Materialeigenschaften, Bauteilgeometrie und betriebsbedingte Anforderungen. Um thermomechanischen Stress zu simulieren, wurden Temperaturschocktests und Power-Cycling-Versuche eingesetzt. Die Proben wurden mit Hilfe von CSAM und Metallographie untersucht. Fur die Anwender ergibt sich ein Ausfallmodell in Form eines Tools, mit dem die Lebensdauer geloteter mechatronischer Baugruppen bei realen Belastungen abgeschatzt werden kann.