Thermische Beständigkeit und Zyklenfähigkeit Polyclad Europa GmbH Bernd Floßbach Isola AG Jürgen Willuweit
Requirement classes depending on mounting location Requirement Classes R1 R2 R3 R4 Mounting location Pass. compart. Eng. comp. Air filter mount Eng. mount (underhood) Vibration Random [g.eff] Sinus [g.max] Time [h] Classif. acc. ISO/CD 16750-3 Thermal Load Ambient temperature Storage temp. (<30 ) Classif. acc. ISO/CD 16750-4 2.8g... 100Hz 8h E -40 C... 85 C... 105 C F 2.8g... 100Hz 8h E -40 C... 105 C... 125 C H 2.8g... 1000Hz 16g... 440Hz 22h U -40 C... 105 C... 125 C H 2.8g... 1000Hz 24g... 440Hz 22h A -40 C... 125 C... 130 C K Prot.class DIN 400050-T9 IP5K0 IP64K, IP69K IP64K, IP69K IP64K, IP69K Only rough classification
Zuverlässigkeitsanforderungen (End of Life) GM (USA) bisher 10 Jahre oder 100 000Meilen neu 15 Jahre oder 160 000Meilen Resultierend für Leiterplatten 1. - 40 C/ + 125 C 500 TW 1000 TW 1500TW sowie 2003 2. - 40 C/ + 140 C 500 TW 1000 TW 1500TW
Umgebungstemperaturen Automobil Fahrgastzelle: 85 C (bis zu 110 C) - Sicherheitssysteme - Komfortfunktionen - Navigationshilfen - Cruise Control Motorraum: < 150 C (170 C) - Antriebsstrang - Getriebesteuerung - Elektronisch unterstützte Bremssysteme Motor und Getriebe: < 200 C Komponenten an den Rädern: < 300 C - Brake by Wire - Steer by Wire Brennraum: < 500 C Abgasstrang: < 800 C - Abgassensoren [Dateiname] 17/11/03 / Folie 4
Temperaturwechseltest Anforderungen Klasse 1-40 C + 120 C 200 Zyklen Klasse 2-40 C + 125 C 250 Zyklen Klasse 3-40 C + 110 C 500 Zyklen Klasse 4-40 C + 125 C 500 Zyklen Klasse 5-40 C + 140 C 500 Zyklen Klasse 6-40 C + 140 C 1000 Zyklen 15 Minuten Verweilzeit je Temperatur am Produkt gemessen. 3 Reflow Zyklen (230 C) vor Temperaturwechseltest.
Temperaturwechseltest Anforderungen Gruppe I Klasse 1-40 C + 120 C 200 Zyklen Klasse 2-40 C + 125 C 250 Zyklen Klasse 3-40 C + 110 C 500 Zyklen Klasse 4-40 C + 125 C 500 Zyklen Thermisch beständiges gefülltes FR4, TG 150 C Halogenfreies gefülltes FR4, TG 140 C Gruppe II Klasse 5-40 C + 140 C 500 Zyklen Klasse 6-40 C + 140 C 1000 Zyklen Thermisch beständiges gefülltes Hochleistungs FR4, TG 175 C Halogenfreies gefülltes FR4, TG 160 C
Anforderungen Thermische Beständigkeit - Höhere Dauertemperaturen - Verbesserte Zyklenfähigkeit (Zuverlässigkeit von durchkontaktierten Bohrungen) - Höhere Löttemperaturen (bleifreie Lote)
Einflußfaktoren Thermische Beständigkeit Harzmatrix (Härtersystem, Füllstoff) - Glasumwandlungstemperatur (TG) - Zersetzungstemperatur - Z-Achsenausdehnung - Glas- Harzverbund (Delaminationsverhalten und CAF Beständigkeit)
Zuverlässigkeit von durchkontaktierten Bohrungen Einflußfaktoren: Layout Leiterplattendicke und Lagenaufbau (Harz-Glasanteil) Bohrdurchmesser Lochwandrauhigkeit Schichtdicke galv. Kupfer Duktilität / Zugfestigkeit Kupfer Basismaterial Z-Achsenausdehnung (CTE) Glasumwandlungstemperatur (TG) Zersetzungstemperatur Maximum Operating Temperature (MOT) Feuchtigkeitsaufnahme Kupferhaftfestigkeit Diese Parameter sind abhängig vom Harzsystem
Harzmatrix Härtungsmechanismus Amin Bindung über tertiäres Amin Phenolisch Bindung über Etherbrücken Homopoly. Bindung über Etherbrücken Thermische Stabilität der Bindung
Z-Achsenausdehnung TMA (Thermomechanische Analyse) Laminatdicke 1,5 mm (8 x 7628) Ausdehnung (%) 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 Standard FR4 (TG 130 C) Thermisch beständiges gefülltes FR4 (TG 150 C) Hoch-TG FR4 (TG 175 C) Thermisch beständiges Hochleistungs FR4 (TG 175 C) Thermisch beständiges gefülltes Hochleistungs FR4 (TG 175 C) Halogenfreie Systeme 0,5 0,0 0 50 100 150 200 Temperatur ( C) 250 300
Zersetzungstemperatur TGA (Thermogravimetrische Analyse) Laminatdicke 1,5 mm (8 x 7628) 100 95 Gewicht % Sn/Pb Löten 210-245 C Bleifrei Löten 240-270 C 210 240 270 320 350 400 Temperatur C