Im Alltag müssen wir alle darauf vertrauen, dass Elektronikkomponenten in Autos, Smartphones, Flugzeugen und unzähligen weiteren Geräten mit der jeweils zugesicherten Zuverlässigkeit funktionieren. In viele dieser Produkte sind Leiterplatten (abgekürzt auch „PCB“ für „Printed Circuit Board“) eingebaut. Die Zuverlässigkeit von komplexer Elektronik und elektrischen Systemen in ihrer Gesamtheit ergibt sich aus der Erfahrung in der Entwicklung und intensiven Tests.
Leiterplatten sind schockartigen mechanischen und thermischen Belastungen nicht nur während des Herstellungsprozesses ausgesetzt, sondern auch noch beim Transport und im Betrieb (beispielsweise durch Verformung, unsachgemäße Verwendung, Vibrationen, Stöße, Wärmeeinwirkung).
Bei der Herstellung von Leiterplatten können folgende Ausfälle und Beanspruchungen auftreten:
- Biegedehnung bei der Installation von Steckverbindern, Stromschienen, Kühlblechen, Kontaktstiften, Lötklemmen oder Batteriehalterungen
- Brüche bei der Montage mit SMD (surface-mounted device)-, SMT (surface-mounted technology)- sowie THD (through-hole device)-, THT (through the hole)- und PIH (pin in hole)-Bestückung
- Spannungsrisse und Abrisse von Lötpunkten unter BGA (ball grid arrays)
- Kurzzeitige Dehnungsspitzen bei der Lostrennung (Ermittlung kritischer Dehnungen/Scherdehnungen bei der Lostrennung)
- Überhöhte mechanische Spannungen (Dehnungen) beim Einpressen, Verschrauben oder Vergießen in Gehäusen
- Gebrochene SMD-Kondensatoren durch zu hohe Biegebeanspruchung in anderen Prozessschritten
- Zu hartes Aufsetzen der Prüfspitzen beim ICT-Test
Beim Transport und im Betrieb könnten folgende schockartige Belastungen zu einem Ausfall führen:
- Mechanische Belastung (statisch)
- Vibrationen und Stöße (dynamisch)
- Thermische Effekte infolge von Rissen durch Wärmeausdehnung (unterschiedliche α-Werte von Gehäuse, Kühlkörper, Leiterplatte und elektronischen Bauteilen)