Fraunhofer-Institut für Elektronische NanosystemeKanarienstrukturen basierend auf SMD-Bauelemente mit reduzierten Lotbreiten für PHM
Kanarienstrukturen als Frühwarnindikatoren stellen ein wichtiges Werkzeug zur Zustands- und Funktionsüberwachung von elektronischen Komponenten und Systemen im Kontext der PHM-Methodik (Prognostics and Health Management) dar. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen des europäischen Projekts EVC1000 Leiterplatten mit Kanarienstrukturen auf Basis von SMD 2512 Keramik-Chipwiderständen mit reduzierten Lötpad-Größen (20 % und 80 %) untersucht.
Der Fokus dieser Untersuchungen lag auf thermo-mechanischen sowie mechanischen Beanspruchungen durch Temperaturwechsel und Schwingungsbelastungen. Sie umfassten temperaturabhängige Verwölbungs- und Verformungsmessungen, beschleunigte Lebensdauertests sowie begleitende Finite-Elemente-Simulationen. Basierend auf diesen Untersuchungen liegt nun ein grundlegendes Verständnis zur Lebensdauerabschätzung von SMD-Bauelementen in Abhängigkeit von deren Lötpad-Geometrie vor. Dieses kann im nächsten Schritt genutzt werden, um die Methodik für die Implementierung solcher Strukturen in verschiedene Anwendungen weiterzuentwickeln. Als Anwendungsfall wird derzeit die Zustandsüberwachung einer Inverter-Elektroniksteuereinheit, die in elektrischen Fahrzeugen zum Einsatz kommen soll, untersucht.