Elektrisches Bauelement zum Überwachen der elektronischen Baugruppe für eine Oberflächenmontage, elektronische Baugrup pe mit einem solchen elektrischen Bauelement

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement für eine Oberflächenmontage, wobei das Bauelement elektrische Kontakte zur Kontaktierung auf einen Schaltungsträger aufweist. Außer dem betrifft die Erfindung eine elektronische Baugruppe, auf weisend ein Schaltungsträger, auf dem eine Schaltung mit min destens einem elektronischen Bauelement montiert ist. Zuletzt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer der artigen elektronischen Baugruppe.

Elektronische Baugruppen unterliegen im Einsatz verschiedenen Umwelteinflüssen. Diese begrenzen die Lebensdauer solcher elektronischen Baugruppen. Die Umwelteinflüsse können je nach Einsatz vielfältig sein. Überwiegend treten thermische und mechanische aber auch chemische bzw. elektrochemische Belas tungen auf, die durch Betrieb und Ruhephase sowie durch Wet ter bzw. Klima und andere Umweltfaktoren beeinflusst werden.

Diese die Zuverlässigkeit beeinflussenden Faktoren müssen bei der Auslegung der elektronischen Baugruppe berücksichtigt werden, damit das Produkt die Funktion in einem zu definie renden Zeitintervall zuverlässig zur Verfügung stellen kann. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen müssen überdies Sicherheiten gegen einen Ausfall realisiert werden. Dies kann beispielsweise durch den Aufbau von Redundanzen er reicht werden, so dass bei Ausfall eines Bauelements ein re dundantes Bauelement zum Einsatz kommen kann. Dies bedeutet jedoch, dass die elektronische Baugruppe sich verteuert, da sicherheitsrelevante Bauelemente doppelt vorgesehen werden müssen. Eine andere Möglichkeit ist eine Überdimensionierung der Bauteile. Diese müssen dann ohne technische Notwendigkeit lange vor dem Ablauf ihrer Lebensdauer ausgetauscht werden, um eine genügende Sicherheit gegen den Ausfall zu gewährleis- ten. Auch in diesem Fall erhöhen sich die Kosten für die elektronische Baugruppe, da die überdimensionierten Bauele mente teurer sind.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein elektrisches Bau element anzugeben, welches das Risiko eines unerwarteten Aus falls einer elektronischen Baugruppe reduziert, wobei die mit der Erhöhung der Sicherheit gegen einen Ausfall der elektro nischen Baugruppe verbundenen Kosten möglichst gering gehal ten werden sollen.

Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Bauelement erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Bauelement eine Op ferstruktur aufweist, in die eine elektrische Verbindung zwi schen den elektrischen Kontakten integriert ist, derart, dass eine Änderung der elektrischen Eigenschaften der Opferstruk tur auch die elektrischen Eigenschaften der Verbindung beein flusst. Als Opferstruktur im Sinne der Erfindung soll damit eine Struktur aufgefasst werden, die anfällig gegen äußere Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Korrosion oder Tempera tur, ist. Diese Anfälligkeit gegen die Umwelteinflüsse wird ausgenutzt, damit der Umfang von Umwelteinflüssen detektiert werden kann, welche für eine elektronische Schaltung, in der das elektrische Bauelement verbaut ist, schädlich ist. Wird eine dementsprechende Veränderung der Opferstruktur durch vorzugsweise eine elektrische Messung angezeigt, kann dieses Ereignis als Indiz dafür gewertet werden, dass Maßnahmen zur Qualitätssicherung notwendig sind, die einen Ausfall der zum elektrischen Bauelement zugehörigen elektronischen Baugruppe, beispielsweise eines elektronischen Bauelements dieser Bau gruppe, verhindert.

Mit der Opferstruktur lässt sich somit rechtzeitig ein dro hender Ausfall einer elektronischen Baugruppe mit hinreichen der Sicherheit _V orhersagen. Hieraus können Maßnahmen abgelei tet werden, die diesen Ausfall der elektronischen Baugruppe verhindern. Beispielsweise kann diese komplett ausgewechselt werden, oder es wird nur das am meisten gefährdete elektroni- sehe Bauelement ausgewechselt werden. Selbstverständlich sollte im letzteren Fall auch die Opferstruktur ausgewechselt werden, damit erneut ein drohender Ausfall durch eine geeig nete Veränderung dieser Opferstruktur angezeigt werden kann.

Dadurch, dass ein drohender Ausfall rechtzeitig vorhergesagt werden kann, kann die elektronische Baugruppe mit einem ge ringeren Maß an Redundanz bzw. Sicherheit gegen einen Ausfall konzipiert werden. Hierdurch können vorteilhaft billigere Bauteile zum Einsatz kommen. Auch kann auf eine redundante Anordnung von Bauelementen verzichtet werden. Insgesamt sind die damit verbundenen Kosteneinsparungen erfindungsgemäß also höher, als diejenigen, die durch eine zusätzliche Verwendung der Opferstruktur entstehen. Deswegen ist vorteilhaft die er findungsgemäße Lösung wirtschaftlicher als die im Stand der Technik zu findenden Lösungen. Die Opferstrukturen selbst können einfach im Aufbau sein, und sind daher kostengünstig herzustellen, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.

Eine Überwachung der Opferstruktur erfolgt besonders vorteil haft auf elektrischem Wege. Damit ist die Opferstruktur Teil eines Stromkreises, der aufgrund der Veränderung der Eigen schaften der Opferstruktur seine elektrischen Eigenschaften ändert. Dies kann beispielsweise durch eine Widerstandsände rung der Überwachungsschaltung (in dieser ist die Opferstruk tur integriert) messbar werden. Dementsprechend müsste eine Widerstandsänderung detektiert werden. Die hierfür notwendi gen Sensoren bzw. Detektionsmittel sind hinreichend bekannt. Opferstrukturen können auch in Reihe geschaltet werden, um einen Überwachungsstromkreis zu bilden, dessen elektrische Eigenschaften überwacht werden. In diesem Fall lässt sich die Summe der Eigenschaftsänderungen der Opferstrukturen fest stellen. Dies ist nach Durchführung lediglich einer gemeinsa men Messung möglich. Dabei können die Opferstrukturen bei spielsweise empfindlich gegen überschiedliche Umwelteinflüsse sein, wobei allein die Veränderung einer Opferstruktur be reits ausreicht, um die Notwendigkeit einer Intervention an zuzeigen . Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauelement einen Träger aufweist, der die Opferstruktur aufnimmt und die elektrische Verbindung zu den Kontakten herstellt. Der Träger kann vorteilhaft ein standardisiertes Bauteil sein, auf den unterschiedliche Op ferstrukturen aufgebracht werden können, die ihrerseits un terschiedlich auf bestimmte Umwelteinflüsse reagieren. Mehre re dieser standardisierten Träger mit unterschiedlichen Op ferstrukturen können dann beispielweise in einer elektroni schen Baugruppe parallel oder in Serie geschaltet werden, je denfalls gemeinsam in dieser elektronischen Schaltung verbaut werden. Hierdurch ist es möglich, eine Mehrzahl von verschie denen Umwelteinflüssen gleichzeitig zu überwachen. Gleichzei tig entsteht vorteilhaft ein geringer Aufwand, da die Maße des entsprechenden Bauelements standardisiert sind und auf diesem Wege die Einbauplätze beispielsweise auf unterschied lichen Schaltungsträgern immer gleich hergestellt werden kön nen .

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, dass die Opferstruktur aus einer intermetallischen- Phasen-Wachstumszelle besteht, welche elektrisch leitend ist. Dabei wird die intermetallische-Phasen-Wachstumszelle aus zwei metallischen Werkstoffen als einer ersten Phase und als einer zweiten Phase gebildet. Diese Phasen weisen außerdem eine gemeinsame Phasengrenze auf und sind ineinander löslich. Auf diesem Wege wird eine vorteilhaft einfach herzustellende Opferstruktur geschaffen. Diese Opferstruktur zeigt thermi sche Belastungen des Bauelements an, da der Diffusionspro zess, der aufgrund der Löslichkeit der Phasen ineinander vo rangetrieben wird, temperaturabhängig ist. Dies bedeutet, dass der Prozess einer Durchmischung der Phasen bei höheren Temperaturen schneller abläuft als bei geringeren Temperatu ren .

Eine Veränderung der Phasen führt auch zu einer Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Opferstruktur des Bauele- ments. Beispielsweise kann diese Änderung durch eine Wider standsänderung detektiert werden. Dabei verändert sich der Widerstand umso weiter, je stärker eine Diffusion zwischen den beiden Phasen auftritt. Während der Diffusion der jeweils einen Phase in die jeweils andere Phase wird die genannte Phasengrenze nach und nach aufgeweicht. Mit anderen Worten entsteht anstelle der Phasengrenze eine Diffusionszone, wel che aus beiden Phasen besteht und zwischen den beiden reinen Phasen, also der ersten Phase und der zweiten Phase, liegt. Beispielsweise verändert sich hierdurch der elektrische Wi derstand der Opferstruktur, was durch eine entsprechende Aus wertungseinrichtung gemessen werden kann.

Ein großer Vorteil der Opferstruktur liegt darin, dass deren Funktion auch gegeben ist, wenn die Opferstruktur nicht stromdurchflossen ist. Somit können beispielsweise auch Tem peraturereignisse zu Veränderungen der Opferstruktur führen, die innerhalb von Ausschalt _Z eiten der elektronischen Baugrup pe liegen. Beispielsweise wenn die elektronische Baugruppe nach der Produktion transportiert wird und während des Trans ports unzulässig hohen Temperaturen ausgesetzt ist.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, dass die intermetallische-Phasen-Wachstumszelle als Sandwich ausgeführt ist, wobei die erste Phase sich zwischen zwei Schichten der zweiten Phase oder die zweite Phase sich zwischen zwei Schichten der ersten Phase befindet. Der Sand wich besteht somit aus einer Schichtabfolge von mindestens drei Schichten, wobei die Schichten der ersten und zweiten Phase sich jeweils abwechseln. Auch mehr als drei Schichten können selbstverständlich vorgesehen werden. Als Schichten im Sinne der Anmeldung sind geometrische Gebilde aufzufassen, deren Ausdehnung (x-y-Ebene) im Verhältnis zur Dicke (z- Richtung) klein ist. Der Sandwich kann selbstverständlich auch aus mehr als drei sich abwechselnden Schichten aufgebaut sein. Die Funktion der intermetallischen-Phasen- Wachstumszelle ist außerdem auch bereits gegeben, wenn der Sandwich nur aus zwei Schichten, nämlich einer aus der ersten Phase und einer aus der zweiten Phase, besteht.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen werden, dass die intermetallische-Phasen- Wachstumszelle als Schicht aus dem Träger mit einer

elektrisch isolierenden Oberfläche ausgebildet ist, wobei die Schicht aus sich berührenden und sich abwechselnden Streifen der ersten Phase und der zweiten Phase besteht. Hier stoßen also sozusagen die Schichten nicht in einem Sandwich aneinan der, sondern die Schichten liegen auf der Oberfläche des Trä gers nebeneinander und grenzen derart aneinander, dass sich die Phasengrenze jeweils an den Rändern der Streifen ergibt. Die Streifen sind somit Schichten auf dem Träger, wobei der Träger eine x-y-Ebene zur Verfügung stellt und die Phasen grenze durch die Schichtränder gebildet ist, deren Geometrie von der Dicke der Schicht in z-Richtung bestimmt wird.

Der Vorteil einer Sandwichbauweise liegt darin, dass der so gebildete Sandwich als Opferstruktur besonders empfindlich auf die Umwelteinflüsse, insbesondere Temperaturerhöhungen, reagiert. Die Phasengrenze besitzt eine vergleichsweise große Fläche, so dass die Diffusion aufgrund der Temperaturerhöhung schnell voranschreitet. Deswegen ist die so gebildete Op ferstruktur besonders empfindlich gegenüber Temperaturverän derungen .

Wird die Opferstruktur aus sich abwechselnden Streifen (also mindestens einen Streifen der ersten Phase und einen Streifen der zweiten Phase (bevorzugt aber auch mehrere abwechselnde Streifen beider Phasen) gebildet, so lässt sich dies vorteil haft auf dem Träger besonders schnell und kostengünstig her steilen. Dieser wird bei der Beschichtung mit geeigneten Mas ken versehen, so dass die Streifen der einen Phase sowie die Streifen der anderen Phase jeweils gleichzeitig erzeugt wer den können. Um eine genügend große Grenzfläche für eine Dif fusion zu bekommen, können die Streifen entsprechend schmal gewählt werden, so dass sich die erste Phase sowie die zweite Phase vorteilhaft mehrmals abwechseln.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung ist vorgesehen, dass die erste Phase aus Kupfer oder ei ner Kupferlegierung und die zweite Phase aus Zinn oder einer Zinnlegierung besteht. Kupfer und Zinn sind jeweils unbe grenzt ineinander löslich, wodurch eine Diffusionszone ohne Behinderungen ausgebildet werden kann. Die Neigung beider Me talle, ineinander zu diffundieren, ist im Übrigen vergleichs weise ausgeprägt, so dass die durch die Metalle Kupfer und Zinn ausgebildete intermetallische-Phasen-Wachstumszelle sehr empfindlich auf Temperatureinflüsse reagiert. Die sich aus bildenden intermetallischen Phasen unterschieden sich über dies in ihrem elektrischen Verhalten soweit von den reinen Metallen, dass die Ausbildung der intermetallischen Phase auch zu einer gut messbaren Widerstandsveränderung der inter- metallischen-Phasen-Wachstumszelle führt .

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vor gesehen, dass die Opferstruktur aus einer elektrisch leitfä higen Schicht besteht, die auf dem Träger mit einer

elektrisch isolierenden Oberfläche aufgebracht ist. Diese Op ferstruktur ändert ihr elektrisches Leitverhalten, wenn Um welteinflüsse auf diese einwirken. Das Material, aus dem die Opferstruktur gebildet ist, muss dementsprechend so ausge wählt werden, dass dieses empfindlich für bestimmte Umwelt einflüsse, wie z. B. Korrosion, ist. Hierdurch entsteht vor teilhaft eine Opferstruktur, mit der elektrochemische bzw. chemische Umwelteinflüsse detektiert werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schicht aus einem durch Korrosion an greifbaren Material besteht. Vorteilhaft kann mit einer sol chen Schicht der Schaden ermittelt werden, den eine korrosive Umgebung beispielsweise auf die zu schützende Baugruppe aus übt. Für eine solche Schicht würde sich beispielsweise Eisen als Material eignen. Vorzugsweise sollte das Eisen nicht oder nur sehr wenig legiert sein. Auch niedrig legierte Stähle sind als Opfermaterial vorstellbar. Eisen ist besonders ge eignet, um die Anwesenheit von Feuchtigkeit (Wasser) oder di verse korrosive Gase wie H ₂ S oder SO ₂ zu ermitteln. Alle die se korrosiven Bedingungen führen zu einer beschleunigten Auf lösung der Schicht bzw. zu deren Korrosion, wobei auch die Korrosionsprodukte eine andere elektrische Leitfähigkeit auf weisen als das Eisen. Eine Widerstandsänderung in Richtung einer Widerstandserhöhung lässt sich also dahingehend inter pretieren, dass korrosive Bedingungen in der elektronischen Baugruppe vorliegen. Vorteilhaft können Opfermaterialien un terschiedlicher Empfindlichkeit oder geometrischer Form ver wendet werden, um verschiedene Aussagen zu den korrosiven Be dingungen des Einsatzes der elektronischen Baugruppe ermit teln zu können.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorge sehen werden, dass die elektrischen Kontakte mit einem Lot werkstoff vorbelotet sind. Dies ermöglicht vorteilhaft eine besonders einfache Montage des Bauelements auf einem Schal tungsträger, wobei dieser zwecks Fixierung der Bauelemente (oder des Bauelements ) beispielsweise einem Reflow- Lötprozess unterworfen wird. Bei dieser Gelegenheit werden auch andere Bauelemente, die die elektronische Schaltung aus machen, die auf dem Schaltungsträger montiert ist, verlötet. Die Montage der elektrischen Bauelemente zur Überprüfung von Umweltbelastungen erzeugt daher keinen zusätzlichen Montage aufwand .

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Bauelement mehrere Opferstrukturen integriert sind, wobei die mit den elektri schen Bauelementen realisierten Opferstrukturen empfindlich gegenüber unterschiedlichen Umwelteinflüssen sind. Alternativ können selbstverständlich auch Bauelemente mit einer Op ferstruktur zu mehreren auf einem Schaltungsträger einer elektronischen Baugruppe verbaut werden, wobei auch in diesem Fall die verbauten Bauelemente Opferstrukturen aufweisen, die empfindlich gegenüber unterschiedlichen Umwelteinflüssen sind. Dadurch, dass in der elektronischen Baugruppe Bauele mente mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten gegenüber un terschiedlichen Einflüssen aus der Umwelt verbaut werden, lassen sich vorteilhaft Umwelteinflüsse unterschiedlicher Art während des Betriebs der elektronischen Baugruppe gleichzei tig überwachen.

Weiterhin wird die Aufgabe durch die eingangs angegebene elektronische Baugruppe gelöst, welche einen Schaltungsträger aufweist, auf dem eine Schaltung mit mindestens einem elekt ronischen Bauelement montiert ist. Die Aufgabe wird konkret dadurch gelöst, dass zusätzlich zu dem mindestens einen elektronischen Bauelement ein elektrisches Bauelement gemäß der oben angegebenen Bauweise zur Überwachung der elektroni schen Baugruppe hinsichtlich eines oder mehrerer Umweltein flüsse vorgesehen ist. Hiermit werden die Vorteile erreicht, dass sich die Wirkung von Umwelteinflüssen für die elektroni sche Baugruppe hinreichend sicher _V orhersagen lassen, damit eine Maßnahme rechtzeitig vor einem Ausfall der elektroni schen Baugruppe eingeleitet werden kann. Wie bereits erläu tert, vermindern sich hierdurch die notwendigen Fertigungs kosten, da sich die elektrischen Bauteile kostengünstig her steilen lassen und demgegenüber auf eine kostenträchtige Überdimensionierung der elektronischen Bauelemente der be treffenden elektronischen Baugruppe oder auf die redundante Anordnung mehrerer Komponenten mit gleicher Funktion verzich tet werden kann.

Vorteilhaft können auch mehrere elektrische Bauelemente auf den Schaltungsträger montiert werden, wobei die mit den elektrischen Bauelementen realisierten Opferstrukturen emp findlich gegenüber unterschiedlichen Umwelteinflüssen

und/oder gegenüber einem bestimmten Umwelteinfluss unter schiedlich empfindlich sind. Die Motivation dieser Maßnahme ist bereits oben erläutert worden. Hierduch können für eine elektronische Baugruppe mehrere Umwelteinflüsse untersucht werden, die potentiell zu einem Versagen der elektronischen Baugruppe führen könnten. Durch Vorsehen mehrerer Opferstruk- turen, die nur unterschiedlich empfindlich gegenüber eines bestimmten Umwelteinflusses sind, wird der Vorteil erreicht, dass das Maß, in dem dieser betreffende Umwelteinfluss die elektronische Baugruppe bereits geschädigt hat, in mehreren Stufen ablesbar wird. Das empfindlichste elektrische Bauele ment zeigt eine unzulässig hohe Belastung früher an, als das unempfindlichste elektrische Bauelement. Vorhersagen, wann es zu einer notwendigen Maßnahme zur Erhaltung der Funktion der elektronischen Baugruppe kommen muss, können hierdurch besser getroffen werden.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, dass die elektrische Verbindung des elektrischen Bauele ments oder der elektrischen Bauelemente mit einem oder mehre ren Überwachungsstromkreisen verbunden ist, wobei die Überwa chungsstromkreise mit einer Überwachungsschaltung verbunden sind. Die Überwachungsschaltung kann beispielsweise durch ei nen Mikrocontroller gebildet werden. Es ist auch möglich, dass integrierte Schaltkreise der Nutzschaltung verwendet werden, um eine Überwachungsschaltung zu realisieren. Als Überwachungsschaltung gemäß der Erfindung ist eine elektroni sche Schaltung zu verstehen, die fähig ist, die Eigenschafts änderungen, insbesondere den elektrischen Widerstand, der elektrischen Bauelemente aufzunehmen und ggf. abhängig vom Überwachungsergebnis weitere Maßnahmen einzuleiten. Diese können beispielsweise in einer Anzeige eines Signals zur not wendigen Überprüfung der elektronischen Baugruppe bestehen. Auch ist es möglich, dass beispielsweise ein Signal ausgege ben wird, welches die erforderliche Ergreifung von Maßnahmen gegen einen Ausfall der elektronischen Baugruppe anzeigt.

Zuletzt wird die oben genannte Aufgabe durch das eingangs an gegebene Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Bau gruppe gelöst. Hierbei wird die durch das Bauelement gebilde te elektrische Verbindung elektrisch überwacht und eine Ver änderung der elektrischen Eigenschaften der elektrischen Ver bindung dazu verwendet, ein Signal zu erzeugen, welches ein drohendes Versagen der elektronischen Baugruppe anzeigt. Wie bereits erläutert, kann dieses Signal weitergeleitet werden, um Maßnahmen zu ergreifen, das drohende Ausfallen der elekt ronischen Baugruppe zu verhindern. Diese Maßnahmen können in einem Austausch von einzelnen Bauelementen der elektronischen Baugruppe oder dem Austausch der gesamten elektronischen Bau gruppe bestehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszei chen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen han delt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Kom ponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, wel che die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiter bilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Er findung ergänzbar.

Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen

elektrischen Bauelements, montiert auf einem Schal tungsträger, schematisch und geschnitten,

Figur 2 ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä ßen Bauelements, montiert auf einem Schaltungsträ- ger, geschnitten,

Figur 3 eine Aufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauelements, wobei dieses wie in Figur 1 dargestellt aufgebaut sein könnte und Figur 4 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Baugruppe als Aufsicht, wobei anhand von Figur 4 auch ein Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemäßen Verfahrens erläutert werden kann.

In Figur 1 ist eine Schaltungsträger 11 dargestellt, auf dem ein elektrisches Bauelement 12 montiert ist. Hierzu weist das elektrische Bauelement zwei Durchkontaktierungen 13 auf, die auf einer Unterseite 14 mit einem Lotwerkstoff 15 in Form von Kontaktbumps versehen sind, wobei diese Kontaktbumps auf ei ner Montageseite 16 des Schaltungsträgers 11 montiert sind. Leiterbahnen auf der Montageseite 16 sind nicht näher darge stellt .

Das elektrische Bauelement 12 weist einen Träger 17 auf, des sen Oberseite 18 zur Aufnahme einer Opferstruktur 19 dient. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, kann diese Op ferstruktur 19 verschiedene Ausgestaltungen aufweisen.

Die Opferstruktur 19 bildet eine durch eine Strichpunktlinie angedeutete elektrische Verbindung, die über die Verbindung 22 aus dem Lotwerkstoff 15 über die Durchkontaktierungen 13 und Lötverbindungen 21 und eben die Opferstruktur 19 führt. Diese elektrische Verbindung 22 ermöglicht damit die Schaf fung eines nicht näher dargestellten Überwachungsstromkreises (vgl. Figur 4, Bezugszeichen 29) der über die Kontaktierungen auf der Montageseite 16 des Schaltungsträgers 11 führt. Ver ändern sich nun die elektrischen Eigenschaften der Op

ferstruktur 19 aufgrund von Umwelteinflüssen, so können diese über den besagten Überwachungsstromkreis elektrisch detek- tiert werden. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Änderung des elektrischen Widerstands.

Die Opferstruktur 19 gemäß Figur 1 ist als Schicht 22 ausge führt. Diese Schicht besteht aus einem korrodierbaren Materi al, vorzugsweise reinem Eisen. Bei einem korrosiven Angriff verringert sich dadurch die Dicke der Schicht 22, wobei der Träger 17 elektrisch isolierend ausgeführt ist, so dass sich der Widerstand der elektrischen Verbindung 20 im Bereich der Schicht 22 verringert. Dies kann anhand einer Widerstandsän derung gemessen werden, wobei die Widerstandsänderung auch eine quantitative Aussage über das Maß der Schädigung ermög licht .

In Figur 2 besteht die Opferstruktur nicht aus einer Schicht, sondern aus einem Sandwich 23, welcher aus drei Schichten be steht. Diese bilden abwechselnd eine erste Phase 24 und eine zweite Phase 25, wobei die erste Phase 24 aus Kupfer und die zweite Phase 25 aus Zinn besteht. Zwischen den Phasen entste hen dadurch Phasengrenzen 26, durch die hindurch sowohl Kup fer als auch Zinn unter Ausbildung von Diffusionszonen 27 diffundieren können. Die Schichten der ersten Phase 24 und zweiten Phase 25 sind außerdem zwischen Kontaktstücken 28 ge halten, welche auf Kontaktflächen 30 des Schaltungsträgers 11 mit dem Lotwerkstoff 15 elektrisch verbunden sein können. Das elektrische Bauelement 12 kann somit die Abmessungen von pas siven elektronischen oder elektrischen Bauelementen wie Kon densatoren oder Widerständen aufweisen und vorteilhaft nach den gängigen Methoden der SMT (Surface Mounted Technology) montiert werden.

Gemäß Figur 3 ist ein elektronisches Bauelement 12 darge stellt, welches einen Träger 17 aufweist, auf dem mehrere Op ferstrukturen 19 realisiert sind. Alle diese Opferstrukturen werden über die Durchkontaktierungen 13 und die Lötverbindun gen 21 derart kontaktiert, dass diese über die der Zeichen ebene abgewandte Montageseite (vgl. 14 in Figur 1) im SMT- Verfahren elektrisch kontaktiert werden können.

Die Opferstrukturen 19 gemäß Figur 3 sind jeweils als Schich ten 22, 33 ausgeführt, wobei diese Schichten auf der Obersei te 18 des Trägers 17 ausgebildet sind. Die Schichten 22 sind genauso aufgebaut, wie in Figur 1 dargestellt. Diese bestehen jedoch aus verschiedenen Materialien, z. B. Eisen und einer niedrig legierten Stahllegierung, so dass diese unterschied- lieh auf korrosive Angriffe der Umgebungsbedingungen reagie ren .

Die Schichten 33 sind abwechselnd aus Streifen der ersten Phase 24 und der zweiten Phase 25 ausgebildet. Der Aufbau ist somit hinsichtlich des Wechsels zwischen erster Phase und zweiter Phase unter Ausbildung von Phasengrenzen 26 analog zu der Opferstruktur gemäß Figur 2 ausgeführt. Die Struktur, die abwechselnd aus ersten Phasen 24 und zweiten Phasen 25 gebil det ist, wird insgesamt als intermetallische-Phasen- Wachstumszelle 31 bezeichnet (der Sandwich 26 gemäß Figur 2 bildet demnach ebenfalls eine intermetallische-Phasen- Wachstumszelle aus) .

Bei einer Temperaturbeanspruchung der Opferstrukturen 19 bil den sich in der intermetallische-Phasen-Wachstumszelle zuneh mend und ausgehend von den Phasengrenzen 26 intermetallische Phasen aus. Diese bestehen im Falle der Materialien Kupfer als erste Phase und Zinn als zweite Phase z. B. aus der in termetallischen Verbindung CusZns. Die intermetallischen Pha sen haben einen bedeutend höheren elektrischen Widerstand, als das Ursprungsmaterial der ersten Phase und der zweiten Phase. Daher kann die Ausbildung der intermetallischen Phasen elektrisch durch eine Widerstandsmessung nachgeprüft und quantifiziert werden.

Gemäß Figur 4 ist eine elektronische Baugruppe 14 von oben dargestellt. Diese weist elektronische Bauelemente 34 auf, die gemeinsam eine Nutzschaltung der elektronischen Baugruppe ergeben, d. h., dass durch diese Nutzschaltung eine bestimmte gewünschte Funktion der elektronischen Baugruppe realisiert ist. Außerdem ist auf dem Schaltungsträger 11 der elektroni schen Baugruppe der Mikrocontroller 35 montiert, der die elektrischen Bauelemente 13 zum Teil kontrolliert. Hierfür sind die Überwachungsstromkreise 29 vorgesehen, wodurch eine Überwachungsschaltung 32a realisiert ist. In Figur 4 ist außerdem dargestellt, dass eine weitere Über wachungsschaltung 32b auf einem elektronischen Bauelement 34 ausgebildet sein kann. Diese Überwachungsschaltung kann spe ziell zur Überwachung der Funktionen des elektronischen Bau elements 34 herangezogen werden. Gleichzeitig wird das elekt ronische Bauelement 34 als Kontrolleinheit für diese Überwa chungsschaltung 32b genutzt, so dass kein gesonderter Mikro controller vorgesehen ist.

Außerdem ist eine weitere Überwachungsschaltung 32c vorgese hen, bei der als Kontrolleinheit ein weiteres elektronisches Bauelement 34 verwendet wird, welches ähnlich wie das andere elektronische Bauelement 34 einen Teil der auf dem Schal tungsträger 11 realisierten Nutzschaltung darstellt. Dieses elektronische Bauelement ist ebenfalls mit elektrischen Bau elementen 12 zur Überwachung der Funktion der elektronischen Baugruppe 15 verbunden.

Weiterhin wird durch den Vergleich der Überwachungsschaltun gen 32a und 32c deutlich, dass die elektrischen Bauelemente 12 sowohl in Reihe (vgl. Überwachungsschaltung 32c) als auch parallel (vgl. Überwachungsschaltung 32a) geschaltet werden können. Wenn diese in Reihe geschaltet sind, wird ein Signal zur Detektion eines Fehlers angezeigt, wenn eines der

elektrischen Bauelemente 12 ausfällt. Dabei kann nicht fest gestellt werden, welches der elektrischen Bauelemente 12 dies ist. Bei der Überwachungsschaltung 32a wird ein entsprechen des Signal in dem Überwachungsstromkreis generiert, in dem der Ausfall stattfindet. Der Mikrocontroller 30 kann dieses Signal eindeutig dem ausgefallenen elektrischen Bauelement 12 zuordnen .

Die Charakteristik der Opferstrukturen ist so ausgebildet, dass diese nicht plötzlich ausfallen, sondern dass sich ihre elektrischen Eigenschaften aufgrund von Korrosion oder Diffu sion im Laufe der Zeit verändern. Diese Eigenschaftsänderung lässt sich elektrisch nachweisen. Insbesondere kann eine Mes sung des elektrischen Widerstands der Opferstrukturen erfol- gen. Der zeitliche Verlauf der Änderung dieser Eigenschaft lässt dann Rückschlüsse über das Alterungsverhalten der ge samten elektronischen Baugruppe zu. Wird ein gewisser Grenz wert erreicht, kann dies als Anlass genommen werden, die elektronische Schaltung zu überprüfen und ggf. auszuwechseln, um ein Versagen einzelner Komponenten der elektronischen Bau gruppe auf jeden Fall zu vermeiden. Gewöhnlich wird damit nicht so lange gewartet werden, bis die Opferstruktur einem Totalausfall unterliegt (beispielsweise komplettes Durchros- ten der Opferstruktur) .