Ein technisches NASA-Bulletin untersucht zwei Fälle, in denen Dickschicht-Chip-Widerstände während Umwelttests von Leiterplattenbaugruppen Risse bekamen. In beiden Fällen traten die Ausfälle während eines Temperaturwechseltests nach Vibrationsprüfungen auf. Dabei kam es bei hohen Temperaturen zu intermittierenden Unterbrechungen, die verschwanden, sobald die Leiterplatten wieder Raumtemperatur erreicht hatten.

Die Brüche verliefen quer über die kurze Achse jedes Widerstands, was mit Biege- oder Zugbeanspruchung vereinbar ist. Die Bauteile waren an ähnlichen Positionen nahe den Rändern zweier identischer Leiterplatten montiert. Unabhängige Analysen ergaben keinen eindeutigen Fehler, der die Rissbildung ausgelöst hätte, und die Schadensmuster waren nicht mit vibrationsbedingter Ermüdung vereinbar. Die Prüfungen lieferten außerdem keine direkten Hinweise darauf, dass die Widerstände, die aus derselben Produktionscharge stammten, fehlerhaft waren.

Das Bulletin nennt keine einzelne Ursache. Es führt mehrere mögliche mitwirkende Faktoren auf, darunter die Nähe der Widerstände zum Leiterplattenrand und ihre Ausrichtung, überschüssiges Lot, das bis auf die Oberseiten ihrer Anschlüsse gelangte, sowie Beanspruchungen durch Durchbiegung oder Verwindung der Leiterplatte. Auch eine starre Befestigung und das Anziehen der Befestigungselemente in bestimmter Reihenfolge können die Beanspruchung an den Einbauorten der Bauteile konzentrieren.

Um das Risiko von Rissen in Keramikbauteilen zu verringern, empfiehlt das Bulletin, große Bauteile nicht so zu platzieren, dass ihre Längsachse parallel zu einem nahegelegenen Leiterplattenrand verläuft. Ist eine Platzierung am Rand erforderlich, empfiehlt es eine Finite-Elemente-Analyse, um Beanspruchung und Verschiebung zu bewerten. Außerdem wird empfohlen, Lot von den Oberseiten der Anschlüsse fernzuhalten, die Lötkehlen anhand der Herstellerangaben zu prüfen und vor Vibrationsprüfungen ein bis drei Temperaturwechsel mit einer Funktionsprüfung während der heißen Haltephase durchzuführen.

Das Bulletin trägt den Titel „TB 26-10 Printed Circuit Board Assembly Chip Resistor Body Cracking“. Für weitere Informationen verweist es Leserinnen und Leser an Joel W. Sills vom Langley Research Center der NASA.

Quellen: NASA Breaking News.