Klimarobuste Leiterplatten für Elektroantriebe

Abstract:
Leistungselektronik für elektrische Fahrantriebe ist im Einsatz besonderen klimatischen Umweltbedingungen ausgesetzt. Besonders kritisch sind hier neben großen Temperaturunterschieden Feuchte und Betauung, durch die im Steuergerät bei entsprechenden Bedingungen elektrochemische Migration stattfinden kann, was zu Funktionsstörungen bis hin zur Zerstörung der Baugruppe führen kann. Zur Überprüfung der Robustheit des Schaltungsdesigns werden deshalb standardisierte Klimaprüfungen wie z.B. Betrieb der Baugruppe bei 85 °C und 85 % relativer Luftfeuchte vorgeschrieben und durchgeführt. Bei diesen Prüfungen stellt sich oft die Leiterplatte als Schwachpunkt heraus, besonders bei Leiterplatten für Elektroantriebe, die sich durch dicke Kupferlagen und besonders hohe Spannungsbelastungen bis 500 V auszeichnen. Zu beobachten sind hier u.a. Migrationserscheinungen im Inneren der Leiterplatten, sogenannte Conductive Anodic Filaments (CAF). Für die Erprobung der CAF-Beständigkeit von Leiterplatten wurde dazu von der IPC ein spezieller Test entwickelt, bei dem häufig Prüfspannungen von 50 V oder 100 V verwendet werden. Der Beitrag stellt aktuelle CAF-Untersuchungsergebnisse an Leiterplatten mit bis zu 105 µm Kupferinnenlagen und Prüfspannungen bis 500 V vor. Auf die Testmethode, den Prüfaufbau und die Gestaltung der Prüflinge wird detailliert eingegangen sowie die entscheidenden Einflussgrößen aufgezeigt.