Betriebsfeste Bemessung von Steckverbindern in Steuergeräten∗

Abstract

Kurzfassung Die Einpresstechnik ist eine kalte Kontaktiertechnologie und stellt eine Verbindung zwischen der Leiterplatte, die die Logikbauelemente trägt, und den äußeren Anschlüssen des Steuergeräts her. Die Hauptfunktion der Einpress verbindungen ist der Transport elektrischer Signale und Leistungen. Abhängig von der Konstruktion kann als weitere Funktion die mechanische Fixierung der Leiterplatte auftreten. Die Zuverlässigkeitsanforderung erfordert, dass die Funktionen über der Lebensdauer erhalten bleiben. Um die Funktionen unter zyklischer Belastung ermitteln und Veränderungen beobachten zu können, wurde ein Modellkörper für die Einpressverbindungen entwickelt. Weiterhin wurde ein geeigneter Prüfstand gebaut, mit dem die in der Fertigung und im Betrieb auftretenden Belastungen abgebildet wurden. Die Fehlerbilder der Einpressverbindungen und deren Schädigungsmechanismen, die durch zyklische Belastungen auftreten können, wurden am Modellkörper erarbeitet. Dabei war der Fokus auf die Kontaktzone gerichtet, die als Fügestelle zwischen Einpresspin und Leiterplattenhülse eine mögliche Schwachstelle darstellt. Es wurde gezeigt, dass der elektrische Übergangswiderstand der Kontaktzone durch vollflächige Reibkorrosion zu einem funktionalen Ausfall der Einpressverbindung führt. Eine Korrelation zwischen der mechanischen Festigkeit der Kontaktzone und dem Verhalten des Übergangswiderstands bei zyklischer Belastung wurde hergestellt. Dabei wurden die multiphysikalischen Eigenschaften der Fügestelle mit dem Ziel ausgenutzt, den Schädigungsmechanismus der vollflächigen Reibkorrosion über der Lebensdauer zu vermeiden. Eine geeignete Prüfmethode zur experimentellen Ermittlung der dreidimensionalen Belastbarkeit wurde entwickelt.