Zuverlässigkeit der Elektronik
Veranstaltungsnummer: 02SE193
- Einfluss elektronischer Bauteile und Embedded Systems auf die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems
- Mittels geeigneter Komponentenauswahl typische Ausfallmechanismen umgehen
- Standards sowie experimentelle Methoden für Zuverlässigkeitsprüfungen in der Elektronik
Da der Grad der Automatisierung und Integration bei Produkten immer weiter zunimmt, wird die Zuverlässigkeit der elektronischen Komponenten in mechatronischen Produkten zum bedeutendsten Key Selling Point. Der systematische Nachweis der zu erwartenden Lebensdauer ist daher unabdingbar.
Nach dem Seminar wissen Sie, warum die Aufbauprinzipien elektronischer Baugruppen eine entscheidende Ursache für das Entstehen thermisch-mechanisch induzierter Fehlermechanismen sind. Sie verstehen, warum es für die gleiche Funktion verschiedene Bauelementeformen gibt und wie diese elektronischen Bauelemente aufgebaut sind.
- Sie lernen, die Auswirkungen der Fertigungsverfahren auf die spätere Werkstoffstruktur von Verbindungselementen und wichtigen Materialgrenzflächen zu beurteilen.
- Sie können die vielfältigen Ausfallmechanismen in elektronischen Baugruppen in ihrer Komplexität analysieren und verhindern.
- Sie können beurteilen, welche Aussagen sich aus den üblichen experimentellen Prüfverfahren zur Zuverlässigkeitsbewertung in der Elektronik gewinnen lassen und diskutieren die verschiedenen Ansätze zur Lebensdauerprognostik für das komplexe Verhalten von Werkstoffen in Mikrodimensionen.
Das Seminar kann auch im Rahmen des Lehrgangs "Fachingenieur Informationssystemtechnik VDI" als Wahlpflichtmodul belegt werden.
Top-Themen
- Einfluss elektronischer Bauteile und Embedded Systems auf die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems
- Mittels geeigneter Komponentenauswahl typische Ausfallmechanismen umgehen
- Standards sowie experimentelle Methoden für Zuverlässigkeitsprüfungen in der Elektronik
- Zuverlässigkeitseigenschaften effizient optimieren
- Ansätze zur Lebensdauerprognostik und Abschätzung der Lebensdauer komplexer Produkte
- Erzielbare Vorhersage-Genauigkeiten für Ihre komplexen neuen Produkte
Ablauf des Seminars "Zuverlässigkeit der Elektronik"
Erfahren Sie im Seminar "Zuverlässigkeit der Elektronik" mehr zu folgenden Themen:
Die 6 Grundfragen zum Zuverlässigkeitsdesign für elektronische Baugruppen
- Was versteht man unter Zuverlässigkeitsdesign?
- Wodurch kommt es zu Ausfällen in elektronischen Baugruppen?
- Weshalb fallen Mikrostrukturen anders aus als große Bauteile des Maschinenbaus?
- Wann kann gutes Zuverlässigkeitsdesign helfen Kosten zu sparen?
- Welche Herausforderungen werden an die mechatronische Produktentwicklung gestellt?
- Wie kann gutes Zuverlässigkeitsdesign erreicht werden?
Elektronik im Vergleich zum Maschinenbau: Unterschiede und Gemeinsamkeiten im Zuverlässigkeitsdesign
- Anforderungsprofile und Werkstoffauswahl
- Entwicklungsziele, Zuverlässigkeitsanforderungen, Folgen von Ausfällen
- Verhältnis von theoretischen Analysen und experimentellen Untersuchungen in der Zuverlässigkeitsmethodik
- Die Rolle stochastischer Ansätze zur Zuverlässigkeitsbewertung
- Nutzung der physikalischen Fehleranalyse (PoF) zur Fehlerursachenidentifikation
- Die dominierende Rolle thermisch-mechanischer Ausfallmechanismen in elektronischen Aufbauten
Aufbauprinzipien elektronischer Baugruppen
- Hintergründe der heterogenen Aufbauprinzipien elektronischer Baugruppen
- Hierarchieebenen von elektronischen Aufbauten
- Die Hauptaufgaben von Aufbaukonzepten für elektronische Baugruppen
- Triebkräfte der Elektronikentwicklung
- Der Verdrahtungsträger: Leiterplatten und keramische Substrate
- Die Montagetechnik: Durchsteck- und Oberflächenmontage
Elektronische Komponenten – Aufbau und Funktion
- Entwicklungstrends bei elektronischen Bauelementen
- Bauformentwicklung integrierter Schaltkreise (IC)
- Anforderungen an IC-Gehäuse
- Chip-zu-Gehäuse-Verbindungstechnik (Erste Verbindungsebene)
- Multichipbauformen
- Dioden und diskrete Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, Spulen
- Sonderbauelemente
Einfluss der Prozesstechnologien zur Herstellung elektronischer Baugruppen auf die Lebensdauer
- Das technologische Fenster bei Herstellung elektronischer Baugruppen
- Die Verbindungstechniken: Löten/Schweißen/Kleben
- Die Auftragstechniken: Drucken/Dispensen
- Umhüllungstechniken: Spritzguss, Unterfüllen, Übergießen
Schädigungsmechanismen in elektronischen Aufbauten und ihr Einfluss auf die Zuverlässigkeit
- Hot Carrier Degradation, Electrical Overstress (EOS), Electrostatic Discharge (ESD)
- Elektromigration
- Conductive Filament Formation (CFF)
- Elektrolytische Migration
- Thermisch-mechanische Schädigungsmechanismen
- Mechanischer Schock, Vibration
Experimentelle Untersuchungsmethoden zur Lebensdauerabschätzung und Zuverlässigkeitsprognose für elektronische Bauteile
- Aufbau spezialisierter Probekörper, Daisy-Chain-Strukturen, Vierpunkt-Mess-Strukturen
- Temperaturwechseltest (TCT), Temperaturschocktest (TST), Temperaturauslagerung (HTS, Deep Freeze)
- Feuchteauslagerung (HST), Pressure-Cooker-Test (PCT)
- Mechanische Tests: Vibration, Schertest, Stirnabzugstest, Schältest
Theoretische Zuverlässigkeitsanalysen
- Experiment vs. Theorie – Vor- und Nachteile der Ansätze
- Analytische Modelle und Simulationen, z.B. FEM
- Vernetzung von Multimaterialstrukturen
- Problematik des nichtlinearen Werkstoffverhaltens
- Werkstoffverhalten in Mikrodimensionen
- Lastmodelle – geeignete Schrittweiten und Lastverläufe
Prognostik und Lebensdauervorhersage
- Problematik der Schädigungsmodellierung
- Bruchmechanische und empirische Ansätze
- Kontinuums-Schadensmechanik
- Auswertung von Experimentaldaten
- Auswertung von FEM-Rechnungen
- Aufstellen von Prognosen
Zielgruppe
Das Seminar "Zuverlässigkeit der Elektronik" richtet sich an:
- Entwicklungs- und Fertigungsingenieure, die sich mit der Integration von Elektronik in mechatronische Produkte befassen
- Ingenieure und Techniker aus Zulieferunternehmen der elektrotechnischen Industrie
Ihr Referent für das Seminar "Zuverlässigkeit der Elektronik":
Prof. Steffen Wiese, Lehrstuhl für Mikrointegration und Zuverlässigkeit, Universität des Saarlandes, Saarbrücken
Nach dem Studium der Elektrotechnik an der TU Dresden befasste sich Prof. Wiese vor allem mit dem Kriech- und Ermüdungsverhalten von Weichloten in Mikrodimensionen. Er war Leiter der Forschungsrichtung „Baugruppenzuverlässigkeit“ am Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik an der TU Dresden. Seit 2008 war Prof. Wiese Attract-Gruppenleiter am Fraunhofer Center für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle (Saale). 2010 veröffentlichte er das Lehrbuch „Verformung und Schädigung von Werkstoffen der Aufbau- und Verbindungstechnik – Das Verhalten im Mikrobereich“. Heute ist er Universitätsprofessor für Mikrointegration und Zuverlässigkeit an der Universität des Saarlandes.
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