DE10032451C2

DE10032451C2 - Method for checking an electrical circuit arrangement for susceptibility to interference from environmental influences under the influence of an electrical field and use of the method

Info

Publication number: DE10032451C2
Application number: DE2000132451
Authority: DE
Inventors: Richard Baur; Guenter Fendt; Robert Hussmann; Alfons Woehrl
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Aumovio Microelectronic GmbH
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: DE10032451A1

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Überprüfung einer elektrischen Schaltungs anordnung auf Störanfälligkeit gegen Umwelteinflüsse unter Einwirkung eines elektrischen Feldes, sowie eine Verwendung der Verfahren.The invention relates to methods for checking an electrical circuit arrangement for susceptibility to environmental influences under the influence of a electric field, and a use of the method.

Die US 4 745 354 offenbart ein Testverfahren, bei dem eine mit elektronischen Schaltungselementen bestückte Leiterplatte in eine "burn-in"-Kammer verbracht wird und zur gleichmäßigen Temperaturerhöhung in eine beheizbare elektrisch isolierende Flüssigkeit getaucht wird. Dieses Testverfahren dient der frühzeitigen Erkennung von späteren temperaturbedingten Ausfällen, nicht jedoch der Überprüfung einer elektrischen Schaltungsanordnung auf Störanfälligkeit gegen Umwelteinflüsse.US 4,745,354 discloses a test method in which one with electronic Circuit elements populated circuit board is placed in a "burn-in" chamber and for a uniform temperature increase in a heatable electrically insulating Liquid is immersed. This test procedure is used for the early detection of later temperature-related failures, but not checking one electrical circuitry for susceptibility to environmental influences.

Elektrische Schaltungsanordnungen weisen durch Potentialdifferenzen innerhalb der Schaltungsanordnung selbst elektrische Felder auf und werden zum Teil durch benachbarte Bauelemente solchen Feldeinflüssen auch noch in nicht vernachlässig barem Umfang ausgesetzt. Unter Einwirkung eines elektrischen Feldes auftretende Umwelteinflüsse, insbesondere Wasser bzw. Feuchtigkeit, aber auch andere chemische Bestandteile der Umgebung, insbesondere ionisierbare oder hydrolysierbare Kontaminationen, führen zu Kriechstromeffekten in der Schaltungsanordnung oder Migration der metallischen Bestandteile der Schaltungsanordnung, insbesondere von Leiterbahnen und Lötstellen. Dies kann zu Fehlfunktionen oder im Extremfall zu Ausfällen der Schaltungsanordnung führen. In sicherheitsrelevanten Anwendungsbereichen, insbesondere in der Automobilindustrie bestehen daher große Anstrengungen zur Vermeidung solcher Fehler. Elektrische Schaltungsanordnungen werden aus diesem Grund üblicherweise mit einer Schutzlackierung versehen. Die Lackbeschichtung auf der Schaltungsanordnung ist jedoch neben Kostenaspekten insbesondere aber aufgrund ökologischer Bedenken unerwünscht. Es ist sowohl der Lackierprozess ökologisch bedenklich, aber auch das Recycling der Schaltungsanordnung wird erschwert.Electrical circuit arrangements have potential differences within the Circuit arrangement itself on electrical fields and are partly through neighboring components of such field influences are not negligible exposed to a large extent. Occurring under the influence of an electric field Environmental influences, especially water or moisture, but also other chemical ones Components of the environment, especially ionizable or hydrolyzable Contamination, lead to leakage current effects in the circuit arrangement or Migration of the metallic components of the circuit arrangement, in particular from Conductor tracks and solder joints. This can lead to malfunctions or in extreme cases Failure of the circuit arrangement. In security-relevant Areas of application, especially in the automotive industry, are therefore large Efforts to avoid such errors. Electrical circuitry are usually provided with a protective coating for this reason. The Paint coating on the circuit arrangement is, however, in addition to cost aspects especially undesirable due to ecological concerns. It is both the Painting process ecologically questionable, but also the recycling of Circuit arrangement is made more difficult.

Nicht zuletzt aufgrund der erheblichen haftungsrechtlichen Probleme sind gerade Hersteller von Schaltungsanordnungen für die Automobilindustrie gefordert, alle denkbaren Maßnahmen zu ergreifen, die Funktionssicherheit ihrer Schaltungsanordnungen über die Produktlebensdauer hinweg zu gewährleisten und Nachweise dafür vorzulegen, dass die aus wirtschaftlicher Sicht zweckmäßig getroffenen Maßnahmen aus technischer Sicht ausreichend waren.Not least because of the considerable liability problems are straight Manufacturers of circuitry for the automotive industry demanded all conceivable measures to take the functional safety of their To ensure circuit arrangements over the life of the product and To provide evidence that it is appropriate from an economic point of view the measures taken were sufficient from a technical point of view.

Die üblichen Funktionsproben von Schaltungsanordnungen am Ende von deren Produktion können eine Störanfälligkeit gegen derartige Umwelteinflüsse unter Einwirkung eines elektrischen Feldes jedoch nicht bzw. nur unzureichend erfassen, da die in den Produktionsanlagen auftretenden Umwelteinflüsse nicht repräsentativ für den späteren Betrieb beim Kunden sind und zudem die zugrundeliegenden chemischen Prozesse bei geringen Konzentrationen von Kontaminationen sehr langsam ablaufen.The usual functional tests of circuit arrangements at the end of their Production can be susceptible to such environmental influences However, do not record the effect of an electrical field or only record it insufficiently, since the environmental influences occurring in the production plants are not representative of the later operation with the customer and also the underlying chemical Processes run very slowly with low concentrations of contamination.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Produktsicherheit und deren Nachweisbarkeit weiter zu erhöhen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The object of the invention is therefore product safety and its verifiability further increase. This task is characterized by the characteristics of the independent Claims resolved. Advantageous further developments are in the subclaims remove.

Es wird vorgeschlagen, die elektrische Schaltungsanordnung auf Störanfälligkeit gegen Umwelteinflüsse unter Einwirkung eines elektrischen Feldes zu prüfen, indem die Schaltungsanordnung gezielt mit chemischen Bestandteilen der Umgebung, wie z. B. Wasser, kontaminiert und die Auswirkung der Kontamination und des elektrischen Feldes elektrisch erfasst wird. Dies kann an den äußeren, zum normalen Betrieb der Schaltungsanordnung erforderlichen Anschlüssen und/oder an zusätzlichen inneren Anschlüssen zu vorgegebenen Punkten innerhalb der Schaltungsanordnung und/oder zusätzlichen Sensoren in bzw. an der Schaltungsanordnung erfolgen.It is proposed that the electrical circuitry be susceptible to interference To examine environmental influences under the influence of an electric field by the Circuit arrangement targeted with chemical components of the environment, such as. B. Water, contaminated and the impact of contamination and electrical Field is detected electrically. This can be due to the external, normal operation of the Circuitry required connections and / or additional internal Connections to predetermined points within the circuit arrangement and / or additional sensors in or on the circuit arrangement.

Besonders bevorzugt ist es, die Kontaminationsstärke und/oder -dauer und/oder die einwirkende Feldstärke zu verändern, um auch eine quantitative Aussage über die Störanfälligkeit zu gewinnen, wobei die Kontaminationsstärke und Feldstärke auf ein Mehrfaches überhöht werden, um einerseits einen entsprechend hohen Sicherheitsbereich zu erzielen, andererseits die Zeitdauer für die Überprüfung vertretbar zu halten.It is particularly preferred to determine the level and / or duration of contamination and / or change the field strength in order to provide a quantitative statement about the Gain susceptibility to interference, taking the level of contamination and field strength to one To be inflated several times in order to achieve a correspondingly high level To achieve safety range, on the other hand, the time for the review to keep reasonable.

Dieses Verfahren ist besonders bevorzugt zur Überprüfung von mit einer isolierenden Lackschicht versehenen Schaltungsanordnungen auf Migrationseffekte bzw. Kriechströme unter Einwirkung eines elektrischen Feldes geeignet.This method is particularly preferred for checking with an insulating one Circuit arrangements provided with lacquer layer on migration effects or Leakage currents under the influence of an electric field are suitable.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und einer Figur näher erläutert werden. Kurze Beschreibung der Figur:In the following, the invention is intended to be explained using exemplary embodiments and a figure are explained in more detail. Brief description of the figure:

Figur Prüfvorrichtung mit Schaltungsanordnung Figure tester with circuit arrangement

Die Figur zeigt eine Prüfvorrichtung mit einer Schaltungsanordnung 1 bestehend aus einer Leiterplatte mit Bauelementen 2, Leiterbahnen 3 und zum normalen Betrieb der Schaltungsanordnung 1 erforderlichen äußeren Anschlüssen 4.The figure shows a test device with a circuit arrangement 1 consisting of a printed circuit board with components 2 , conductor tracks 3 and external connections 4 required for normal operation of the circuit arrangement 1 .

Über diese äußeren Anschlüsse 4 wird die Schaltungsanordnung in Betrieb genommen, also mit Energie versorgt und für die Schaltungsanordnung typische Abläufe gestartet, bspw. Daten übertragen und Routinen ausgeführt. Die Inbetriebnahme erfolgt jedoch während des Prüfverfahrens von einer Steuer schaltung 7, die neben dem Betrieb der Schaltungsanordnung auch noch die Auswirkungen der Kontamination erfasst und vorzugsweise auch über die Prüf vorrichtung die Kontaminationsparameter steuert.The circuit arrangement is put into operation via these external connections 4 , that is to say it is supplied with energy and processes typical for the circuit arrangement are started, for example data is transmitted and routines are executed. However, the start-up takes place during the test procedure by a control circuit 7 which, in addition to operating the circuit arrangement, also detects the effects of the contamination and preferably also controls the contamination parameters via the test device.

Dazu ist die Prüfschaltung 7 in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit zusätz lichen Anschlüssen 6, hier dargestellt als auf die Schaltungsanordnung aufzu setzende, geeignete Prüfspitzen mit vorgegebenen Punkten innerhalb der Schaltungsanordnung verbunden. Über die Prüfspitzen 6 kann zudem ein äußeres elektrisches Feld unmittelbar auf der Schaltungsanordnung 1 erzeugt werden, wobei das elektrische Feld in seiner Stärke veränderbar ist, vorzugsweise höher als im Normalbetrieb der Schaltungsanordnung üblich gewählt wird, um die Auswirkungen der Kontamination zu beschleunigen und die Störanfälligkeit über die Grenzen des Normalbetriebs hinaus zu erfassen. Zudem ist ein zusätzlicher Sensor 12 zur Erfassung der Kontaminationsauswirkungen vorgesehen.For this purpose, the test circuit 7 in this preferred exemplary embodiment is connected to additional connections 6 , shown here as suitable test probes to be placed on the circuit arrangement, with predetermined points within the circuit arrangement. An external electrical field can also be generated directly on the circuit arrangement 1 via the test probes 6 , the strength of the electrical field being variable, preferably higher than is customary in normal operation of the circuit arrangement, in order to accelerate the effects of the contamination and the susceptibility to interference to determine the limits of normal operation. In addition, an additional sensor 12 is provided for detecting the effects of contamination.

Die zuvor vorzugsweise gereinigte Schaltungsanordnung wird in einem Prüf reaktorraum 11 angeordnet, in dem in diesem Ausführungsbeispiel mittels Sprühen aus der Düse 8 die Kontaminationen 10 aufgebracht werden, wobei durch Ventile 9a bis 9c die Kontaminationsstärke und Zusammensetzung verändert wird. Die Kon taminationssubstanzen können dabei jeweils isoliert oder als Gemisch aufgebracht werden und deren Dosierung über die Grenzen des im Normalbetrieb zu erwarten den Maßes erhöht werden. Neben der Sprühaufbringung sind beispielsweise auch ein Kondensieren, Eintauchen, Aufdampfen, Sputtern oder elektrostatisches Aufbringen denkbarThe above preferably purified circuit is in a test reactor space 11 is arranged, in which the contamination is deposited 10 in this embodiment, by means of spraying from the nozzle 8, thereby to 9 c contamination strength and composition changed by valves 9 a. The contamination substances can each be isolated or applied as a mixture and their dosage can be increased beyond the limits of what is expected in normal operation. In addition to spray application, condensation, immersion, vapor deposition, sputtering or electrostatic application are also conceivable

Anstelle einer simultanen Messung der Auswirkungen während der Kontamination kann auch die Messung nach Beendigung der Kontamination erfolgen, was bei einigen Kontaminationsarten aufgrund sonst zu aufwendiger Prüfvorrichtungen zu bevorzugen ist. Es erfolgt dann beispielsweise eine übliche Qualitätskontrolle mit der zuvor einer starken Kontamination ausgesetzten Schaltungsanordnung. Instead of simultaneously measuring the effects during contamination the measurement can also be carried out after the contamination has ended, which is the case with some types of contamination due to otherwise complex testing devices prefer is. A usual quality control then takes place, for example the circuit arrangement previously exposed to severe contamination.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können somit Baugruppen auf ihre Belastbarkeit getestet, insbesondere die Grenzen der Kontaminationsbelastung festgestellt werden bzw. bei vorgegebenen maximalen Umwelteinflüsse, bspw. einem Einsatzklima- und Kontaminationsprofil getestet werden, welche Baugruppen ausgestaltung, insbesondere welche Schutzmaßnahmen erforderlich und zweck mäßig sind. Es kann sowohl ein Nachweis über das Erfordernis einer Schutz lackierung für die Schaltungsanordnung als auch über deren Güte gewonnen werden. Insbesondere auch Fehler in der Lackschicht, lokale Nichtabdeckung, Einlagerungen von Wasser, oder anderen Kontaminationen sowie unzureichende Polymerisation des Lacks sind erkennbar.The method according to the invention can thus be used to assemble Resilience tested, especially the limits of contamination are determined or given predetermined maximum environmental influences, e.g. an operational climate and contamination profile, which assemblies are tested design, in particular which protective measures are necessary and intended are moderate. It can be both proof of the need for protection paint for the circuit arrangement as well as its quality won become. In particular also defects in the paint layer, local non-coverage, Storage of water, or other contaminations as well as insufficient Polymerization of the lacquer can be seen.

Claims

1. A method for checking an electrical circuit arrangement ( 1 ) for susceptibility to interference from environmental influences ( 10 a, b, c) under the action of an electrical field,

a) by contaminating the circuit arrangement with chemical constituents ( 10 a, 10 b, 10 c) from the environment, in particular with water ( 10 a),
b) the effects of the contamination and the electrical field being recorded electrically at the external connections ( 4 ) required for normal operation of the circuit arrangement.

2. A method for checking an electrical circuit arrangement ( 1 ) for susceptibility to environmental influences ( 10 a, b, c) under the action of an electrical field,

a) by contaminating the circuit arrangement with chemical constituents ( 10 a, 10 b, 10 c) from the environment, in particular with water ( 10 a),
b) the effects of the contamination and the electrical field being recorded electrically at additional connections ( 6 ), which are not required for normal operation of the circuit arrangement, at predetermined points ( 5 ) within the circuit arrangement ( 1 ).

3. Method for checking an electrical circuit arrangement ( 1 ) for susceptibility to interference from environmental influences ( 10 a, b, c) under the influence of an electrical field,

a) by contaminating the circuit arrangement with chemical constituents ( 10 a, 10 b, 10 c) from the environment, in particular with water ( 10 a),
b) the effects of the contamination and the electrical field being recorded electrically on additional sensors ( 12 ).

4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the circuit arrangement is contaminated with water ( 10 a).

5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the contamination level is changed.

6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the contamination duration is changed.

7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the acting field strength is changed.

8. Use of the method according to one of the preceding claims for verification of circuit arrangements provided with an insulating lacquer layer on migrations effects or leakage currents under the influence of an electric field.