Langzeit- und Alterungstests

Langzeit- und Alterungstests

Leiterplatten sind im täglichen Einsatz unterschiedlichen Belastungen wie Hitze und Feuchtigkeit ausgesetzt. Für viele Anwendungen ist es deswegen sinnvoll, die Langlebigkeit der Produkte zu prüfen.

Bei der Zuverlässigkeitsanalyse in unserem Labor wird in beschleunigten Alterungsprozessen simuliert, wie sich diese Einflüsse konkret auf einzelne Produkteigenschaften der Leiterplatten auswirken.

KSG-Mitarbeiterin untersucht eine Leiterplatte mit dem Mikroskop.

Entwicklung hat bei KSG Priorität: In zahlreichen Projekten werden zusammen mit der Zuliefererindustrie Fertigungsprozesse und eingesetzte Materialen angepasst. Ziel ist es, die komplexen Zusammenhänge zwischen dem thermo-mechanischen Ermüdungsverhalten von Durchkontaktierung und den Herstellungstechnologien sowie den Prozessparametern bzw. den eingesetzten Materialien zu erkennen.

So werden Fertigungsprozesse und -technologien optimiert. Ein besonders effizientes und bei KSG bereits seit 2011 eingesetztes Prüfverfahren ist die In-situ-Widerstandsmessung im Temperaturschocktest. Dabei kommt es zu raschen Temperaturwechseln – zum Beispiel zwischen -40 und +150°C innerhalb von 30 Sekunden.

Bei der Umlagerung der Leiterplatten aus der Kaltkammer in die Warmkammer des automatischen Prüfschrankes vergrößern sich thermo-mechanisch verursachte Risse in der Durchkontaktierung. Auch für Microvias ist dieses Verfahren anwendbar. Der resultierende Widerstandsanstieg wird detektiert und mit einem Ausfallkriterium verknüpft, beispielsweise 5 Prozent Widerstandsanstieg. So kann eine sehr große Menge an Bohrungen sehr genau geprüft werden und die Ergebnisse sind immer aktuell verfügbar.

Die Schliffpräparation dient nicht mehr wie bisher zum Auffinden ausgefallener Teile, sondern nur noch zur punktuellen Tiefenbegutachtung.

Grafik einer ausgefallenen Microvia-Teststruktur nach Temperaturschocktest

Um Migrationserscheinungen unter simulierter Betriebsbelastung aufzuklären und zu vermeiden, sind zwei hochleistungsfähige Isolationswiderstands-Messsysteme der Fa. LWS verfügbar. 

KSG-Mitarbeiter hält Leiterplatte mit Teststruktur in beiden Händen

Für SIR- und CAF-Bewertungen sind Klimabelastungen im Bereich 10-98 °C/10-90 Prozent relativer Feuchte realisierbar. Die Messung von Leckströmen und Isolationswiderständen für die Bewertung von Leiterplattenaufbauten unter feuchtwarmen Belastungsbedingungen mit Bias-Spannungen zwischen 10 und 1000V kann auf jeweils 180 Messkanälen erfolgen. So ist eine statistisch abgesicherte Anzahl an Leiterplatten für mehrere Versuchsvarianten gleichzeitig prüfbar. Hauptursachen für Migration sind neben dem Leiterplattenaufbau die Reinheit der Herstellprozesse und der Leiterplattenoberflächen.

Hochleistungsfähige, mikroskopische Verfahren mit unterschiedlichen Abbildungsmodi werden eingesetzt, um elektrisch detektierte Fehler für die Ursachenanalyse zu charakterisieren.

KSG-Mitarbeiterin untersucht eine Leiterplatte mit dem Mikroskop.
Wärmebild eines Kurzschlusses durch Klimabelastung

Ihr Ansprechpartner

Porträt von Dr. Swantje Frühauf

Dr. Swantje Frühauf
Leitung Qualitätslabor
Tel.:+49 3721 266-187
swantje.fruehauf@ksg-pcb.com