DE102010049102B4 - Method for the detection of cracks in an electronic component - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Detektion von Rissen in einem elektronischen Bauelement, welches als Kondensator ausgebildet ist,wobei das Verfahren als sogenannter In-Circuit Test anwendbar ist undwobei an das Bauelement zumindest eine elektrische Spannung angelegt wird, welche nicht größer als eine Nennspannung des Bauelements ist,dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlustwinkel (5) als Funktion einer elektrischen Frequenz (f) gemessenund ein Verlustwinkelspektrum (V1 bis V5) erzeugt wird,wobei die Risse im Bauelement mittels einer Auswertung von Spitzenwerten im Verlustwinkelspektrum (V1 bis V5) detektiert werden.Method for the detection of cracks in an electronic component, which is designed as a capacitor, wherein the method can be used as a so-called in-circuit test and wherein at least one electrical voltage is applied to the component which is not greater than a nominal voltage of the component, characterized that a loss angle (5) is measured as a function of an electrical frequency (f) and a loss angle spectrum (V1 to V5) is generated, the cracks in the component being detected by evaluating peak values in the loss angle spectrum (V1 to V5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Rissen in einem elektronischen Bauelement, wobei an das Bauelement zumindest eine elektrische Spannung angelegt wird.The invention relates to a method for detecting cracks in an electronic component, at least one electrical voltage being applied to the component.

Zur einwandfreien Funktion elektronischer Bauelemente, wie beispielsweise keramischer Kondensatoren, ist es erforderlich, dass diese keine Beschädigungen aufweisen.For electronic components, such as ceramic capacitors, to function properly, they must not be damaged.

Keramische Kondensatoren werden für verschiedene Anwendungen als elektronische Bauelemente auf elektronischen Leiterplatten, auch Platinen genannt, verwendet. Die Anwendungen umfassen auch Fahrzeuganwendungen. Bei diesen Fahrzeuganwendungen sind die Kondensatoren extremen Temperaturen, schnellen Temperaturwechseln und starken Vibrationen ausgesetzt, wobei die Funktion der Anwendung von der Zuverlässigkeit der Funktion der Kondensatoren abhängig ist. Besonders Risse in keramischen Kondensatoren, hervorgerufen durch eine mechanische Belastung, können zu Ausfällen der Kondensatoren und somit zu Ausfällen der Anwendung im Fahrzeug führen.Ceramic capacitors are used for various applications as electronic components on electronic circuit boards, also called circuit boards. The applications also include vehicle applications. In these vehicle applications, the capacitors are exposed to extreme temperatures, rapid temperature changes and strong vibrations, the function of the application being dependent on the reliability of the function of the capacitors. Cracks in ceramic capacitors in particular, caused by mechanical stress, can lead to failure of the capacitors and thus to failure of the application in the vehicle.

Diese Risse oder Brüche können durch mechanische Belastungen bei der Herstellung und Verarbeitung der Bauelemente, der Verarbeitung der Leiterplatten oder während des Transports und Betriebs eines Gerätes, welches die Bauelemente enthält, hervorgerufen werden. Ursache für einen vollständigen Bruch eines keramischen Kondensators ist häufig ein sehr feiner Riss. Bei einer Vergrößerung des Risses und einem Erreichen der Elektroden des Kondensators besteht die Gefahr, dass die Kapazität des Kondensators sinkt oder dessen Funktion vollständig ausfällt. Dies ist abhängig davon, wie viele Elektroden durch den Riss durchtrennt werden. Verliert der Kondensator seine Funktion völlig, so verhält er sich wie ein unendlich großer elektrischer Widerstand. Bei einer Verschiebung der Elektroden gegeneinander besteht weiterhin die Gefahr, dass diese sich berühren und somit zu einem elektrischen Kurzschluss führen. Unter Spannung kann es auch zur Wanderung der Elektrodenmaterialien kommen. Diese so genannte Migration kann ebenfalls einen elektrischen Kurzschluss auslösen.These cracks or breaks can be caused by mechanical loads during the manufacture and processing of the components, the processing of the printed circuit boards or during the transport and operation of a device which contains the components. The cause of a complete break in a ceramic capacitor is often a very fine crack. If the crack enlarges and the electrodes of the capacitor are reached, there is a risk that the capacitance of the capacitor will decrease or its function will fail completely. This depends on how many electrodes are cut through by the crack. If the capacitor loses its function completely, it behaves like an infinitely large electrical resistance. If the electrodes are shifted relative to one another, there is still the risk that they will touch each other and thus lead to an electrical short circuit. Electrode materials can also migrate under voltage. This so-called migration can also trigger an electrical short circuit.

Zur Verminderung der Gefahr von Rissen und Brüchen in elektronischen Bauelementen sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren bekannt. Neben einer grundsätzlichen Veränderung des Bauelements, wie einer Anpassung der Keramik, der Geometrie, der Anordnung und der Dicke der inneren Elektroden und Anschlüsse, sind weitere Methoden bekannt, um die Bruchgefahr zu reduzieren.Various methods are known from the prior art for reducing the risk of cracks and breaks in electronic components. In addition to a fundamental change in the component, such as adapting the ceramic, the geometry, the arrangement and the thickness of the inner electrodes and connections, other methods are known to reduce the risk of breakage.

Eine dieser Methoden stellt die Verwendung eines so genannten „open-mode Designs“ dar, bei welchem die Kondensatorstruktur derart ausgeführt ist, dass ein von Endkappen des Kondensators ausgehender Riss nur eine Elektrodenart durchtrennt. Weiterhin existieren Designs, bei denen eine innere Kondensatorstruktur derart ausgestaltet ist, dass zwei seriell geschaltete Kondensatoren entstehen. Ferner werden so genannte „flexible Anschlüsse“ verwendet, bei denen eine spröde Keramik zunächst mit einem leitfähigen, elastischen Polymer kontaktiert wird, auf welchem anschließend die erforderlichen Lötanschlüsse aufgebracht werden.One of these methods is the use of a so-called “open-mode design”, in which the capacitor structure is designed in such a way that a crack emanating from the end caps of the capacitor only cuts through one type of electrode. There are also designs in which an internal capacitor structure is designed in such a way that two capacitors connected in series are produced. In addition, so-called “flexible connections” are used, in which a brittle ceramic is first contacted with a conductive, elastic polymer, on which the required solder connections are then applied.

Mittels dieser Methoden und Designs ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit für einen Kurzschluss, hervorgerufen durch einen Bruch des Kondensators, zu reduzieren, jedoch nicht vollständig zu vermeiden. Zur Sicherstellung einer einwandfreien Funktion des elektrischen Bauelements und des Gerätes, in welchem dieses verbaut ist, ist es deshalb erforderlich, Beschädigungen der elektrischen Bauelemente, wie Risse und Brüche, zu detektieren.Using these methods and designs, it is possible to reduce the likelihood of a short circuit caused by a break in the capacitor, but not completely avoid it. To ensure proper functioning of the electrical component and the device in which it is installed, it is therefore necessary to detect damage to the electrical components, such as cracks and breaks.

Hierzu sind verschiedene Verfahren aus dem Stand der Technik bekannt. Ein derartiges Verfahren stellt die Erkennung von Rissen in keramischen elektronischen Bauelementen mittels eines Ultraschallmikroskopieverfahrens dar. Hierbei werden anhand einer Reflexion des Ultraschalls an Grenzflächen Risse in der Keramik des Bauelements nachgewiesen.Various methods are known from the prior art for this purpose. Such a method is the detection of cracks in ceramic electronic components by means of an ultrasonic microscopy method. In this case, cracks in the ceramic of the component are detected on the basis of a reflection of the ultrasound at interfaces.

Ein weiteres Verfahren wird in „ V. Krieger, W. Wondrak, W. Bartel, Y. Ousten, B. Levrier: Defect Detection in Multilayer Ceramic Capacitors, ESREF 2006, Wuppertal“ beschrieben. Hierbei werden anhand von Leckströmen die Isolationseigenschaften keramischer Kondensatoren ermittelt.Another method is described in "V. Krieger, W. Wondrak, W. Bartel, Y. Ousten, B. Levrier: Defect Detection in Multilayer Ceramic Capacitors, ESREF 2006, Wuppertal". The insulation properties of ceramic capacitors are determined using leakage currents.

Aus „ Y. Ousten, u. a.: The use of impedance spectroscopy, SEM and SAM imaging for early detection of failure in SMT assemblies, Microelectronics Reliability 38 (1998), Seite 1519 bis 1545 “ und ferner aus „ Ourania Sachlara: Impedanzspektroskopie an SnO2-Dickschicht-Sensoren, Dissertation, Fakultät für Chemie und Pharmazie der Eberhard-Karls-Universität Tübingen, 2005 “ sind Verfahren zur Ermittlung von Fehlern und Beschädigungen an elektronischen Bauelementen mittels Impedanzspektroskopie bekannt. Bei diesen Verfahren wird an ein einzelnes Bauelement eine hohe Gleichspannung angelegt, welche typischerweise das Zwei- bis Vierfache der spezifischen Spannung des elektronischen Bauelements beträgt. Gleichzeitig wird die elektrische Impedanz gemessen, wobei ungeschädigte Bauelemente charakteristische Resonanzen aufweisen, welche defekte Bauelemente dagegen nicht aufweisen.Out " Y. Ousten, inter alia: The use of impedance spectroscopy, SEM and SAM imaging for early detection of failure in SMT assemblies, Microelectronics Reliability 38 (1998), pages 1519 to 1545 "And also from" Ourania Sachlara: Impedance spectroscopy on SnO2 thick-film sensors, dissertation, Faculty of Chemistry and Pharmacy at the Eberhard-Karls-Universität Tübingen, 2005 “Methods for determining defects and damage to electronic components by means of impedance spectroscopy are known. In these methods, a high DC voltage is applied to an individual component, which is typically two to four times the specific voltage of the electronic component. At the same time, the electrical impedance is measured, with undamaged components having characteristic resonances, whereas defective components do not.

Ferner beschreibt die US 7,495,749 B2 eine Methode zum Nachweis von Materialermüdung in Halbleiter-Bauelementen. Dabei wird dem Bauelement mit Hilfe einer Energiequelle pulsartige Energie zugeführt, so dass Risse im Bauelement erzeugt werden. Diese Risse werden messtechnisch erfasst und ausgewertet. Die Risse im Bauelement werden dabei anhand einer Messung einer Kapazität bzw. einer Änderung der Kapazität des Bauelements oder anhand einer akustischen Messung detektiert.Furthermore describes the US 7,495,749 B2 a method for the detection of material fatigue in semiconductor components. Pulse-like energy is supplied to the component with the aid of an energy source, so that cracks are generated in the component. These cracks are measured and evaluated. The cracks in the component are detected on the basis of a measurement of a capacitance or a change in the capacitance of the component or on the basis of an acoustic measurement.

Die US 2008/0246491 A1 beschreibt eine Detektion von Rissen in elektronischen Bauteilen anhand einer Impedanzmessung. Hierfür ist eine elektrische Brückenschaltung vorgesehen, welche mit einer elektrischen Signalquelle zur Erzeugung eines elektrischen Signals gekoppelt ist. Das elektronische Bauteil wird mit dem elektrischen Signal beaufschlagt und somit belastet, wobei eine Rissbildung in dem Bauteil anhand einer Messung einer Impedanzveränderung des Bauteils ermittelt wird.The US 2008/0246491 A1 describes the detection of cracks in electronic components using an impedance measurement. For this purpose, an electrical bridge circuit is provided which is coupled to an electrical signal source for generating an electrical signal. The electronic component is acted upon by the electrical signal and is thus loaded, with crack formation in the component being determined on the basis of a measurement of a change in impedance of the component.

Die EP 1 597 554 B1 beschreibt ein Verfahren zur Feststellung wenigstens eines Zustandsparameters eines Dichtungssystems mit wenigstens einem dielektrischen Element, wobei das Element von einer Kondensatoranordnung gebildet wird aus zwei Elektrodenschichten und einer Mittelschicht aus dielektrischem Material. Das Kondensatorelement ist über elektrische Leitungen mit einer Mess- und Auswerteeinheit verbunden. Zur Feststellung der Zustandsparameter (bspw. die Dichtheit des Systems) werden Formparameter beobachtet, die bspw. einen Verlustfaktor tanδ mit δ=Verlustwinkel darstellen.The EP 1 597 554 B1 describes a method for determining at least one state parameter of a sealing system with at least one dielectric element, the element being formed by a capacitor arrangement comprising two electrode layers and a middle layer made of dielectric material. The capacitor element is connected to a measuring and evaluation unit via electrical lines. In order to determine the state parameters (for example the tightness of the system), shape parameters are observed which, for example, represent a loss factor tanδ with δ = loss angle.

Die DE 15 39 960 B betrifft einen Wickelkondensator, wobei auf den Zusammenhang hingewiesen wird, dass Risse in einem Halbleiter den Verlustwinkel erhöhen.The DE 15 39 960 B relates to a wound capacitor, whereby reference is made to the relationship that cracks in a semiconductor increase the loss angle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Detektion von Rissen in einem elektronischen Bauelement anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for detecting cracks in an electronic component which is improved compared to the prior art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention with a method which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject of the subclaims.

In einem Verfahren zur Detektion von Rissen in einem elektronischen Bauelement wird an das Bauelement zumindest eine elektrische Spannung angelegt.In a method for detecting cracks in an electronic component, at least one electrical voltage is applied to the component.

Erfindungsgemäß werden ein Verlustwinkel als Funktion einer elektrischen Frequenz gemessen und ein Verlustwinkelspektrum erzeugt, wobei die Risse im Bauelement mittels einer Auswertung von Spitzenwerten im Verlustwinkelspektrum detektiert werden.According to the invention, a loss angle is measured as a function of an electrical frequency and a loss angle spectrum is generated, the cracks in the component being detected by evaluating peak values in the loss angle spectrum.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, in einfacher und effektiver Weise defekte elektronische Bauelemente, welche Risse aufweisen, zu detektieren. Die Risse sind dabei sehr genau aus dem Verlustwinkelspektrum ermittelbar, da mit Rissen behaftete Bauelemente gegenüber unbeschädigten Bauelementen signifikante Spitzenwerte im Verlustwinkelspektrum aufweisen.The method according to the invention makes it possible to detect defective electronic components which have cracks in a simple and effective manner. The cracks can be determined very precisely from the loss angle spectrum, since components afflicted with cracks have significant peak values in the loss angle spectrum compared to undamaged components.

Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Detektion von Rissen in den Bauelementen ohne die Notwendigkeit des Anlegens höherer Spannungen als die Nennspannung des Bauelements. Dabei ist das Verfahren in der Produktion von elektronischen Schaltungsträgern nach dem Bestückungsprozess als so genannter In-Circuit-Test anwendbar. Es erlaubt zudem, Bauelemente wie Kondensatoren an Eingangs- und Ausgangskontakten von Steuergeräten durch Messungen an externen Kontakten, beispielsweise Steckkontakten, zu überprüfen. Dies kann bei einem Fahrzeug beispielsweise während des so genannten Bandende-Tests oder während der Wartung des Fahrzeugs erfolgen. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist es, dass Störungen durch die Verwendung des zu untersuchenden Bauteils in einer Schaltung, beispielsweise durch parallel geschaltete weitere Kondensatoren, minimiert werden.Furthermore, the method according to the invention enables the detection of cracks in the components without the need to apply voltages higher than the nominal voltage of the component. The method can be used in the production of electronic circuit carriers after the assembly process as a so-called in-circuit test. It also allows components such as capacitors on input and output contacts of control units to be checked by measurements on external contacts, for example plug contacts. In the case of a vehicle, this can take place, for example, during the so-called end of line test or during maintenance of the vehicle. Another advantage of the method is that interference caused by the use of the component to be examined in a circuit, for example by additional capacitors connected in parallel, is minimized.

Somit können die elektronischen Bauelemente am Bandende und während der Fertigung der elektronischen Schaltung getestet werden und die Ergebnisse zur Überprüfung der Fertigungsqualität herangezogen werden. Auch ist die Überprüfung der Bauelemente nach einem Einbau in ein elektrisches Steuergerät möglich. Weiterhin sind auch aus den Rissen resultierende Brüche frühzeitig vor einem Einsatz der Bauelemente oder der elektronischen Schaltung detektierbar oder vermeidbar, da mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Risse besonders frühzeitig und zuverlässig detektierbar sind.In this way, the electronic components can be tested at the end of the line and during the manufacture of the electronic circuit, and the results can be used to check the manufacturing quality. It is also possible to check the components after they have been installed in an electrical control unit. Furthermore, fractures resulting from the cracks can also be detected or avoided early on before the components or the electronic circuit are used, since the cracks can be detected particularly early and reliably by means of the method according to the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

• 1A schematisch nach dem Stand der Technik ermittelte Impedanzspektren eines unbeschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei verschiedenen elektrischen Spannungen von 32 V bis 100 V,
• 1B schematisch nach dem Stand der Technik ermittelte Impedanzspektren eines beschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei verschiedenen elektrischen Spannungen von 32 V bis 100 V,
• 1C schematisch nach dem Stand der Technik ermittelte Impedanzspektren eines unbeschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei elektrischen Spannungen von 0 V und 12 V,
• 2A schematisch mittels eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Verlustwinkelspektren eines unbeschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei verschiedenen elektrischen Spannungen von 32 V bis 100 V,
• 2B schematisch mittels eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Verlustwinkelspektren eines beschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei verschiedenen elektrischen Spannungen von 32 V bis 100 V,
• 2C schematisch ein mittels eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermitteltes Verlustwinkelspektrum eines unbeschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei elektrischen Spannungen von 0 V und 12 V,
• 2D schematisch ein mittels eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermitteltes Vertustwinkelspektrum eines beschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei elektrischen Spannungen von 0 V und 12 V,
• 3A schematisch mittels eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Differenz-Verlustwinkelspektren eines unbeschädigten Kondensators und eines beschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei elektrischen Spannungen von 0 V und 12 V, wobei der beschädigte und der unbeschädigte Kondensator jeweils als Einzelbauelement untersucht werden,
• 3B schematisch mittels eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Differenz-Verlustwinkelspektren eines unbeschädigten Kondensators und eines beschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei elektrischen Spannungen von 0 V und 12 V, wobei der beschädigte und der unbeschädigte Kondensator jeweils auf einer Leiterplatte in einer Schaltung mit weiteren Bauelementen verschaltet sind und
• 3C schematisch mittels eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Differenz-Verlustwinkelspektren eines unbeschädigten Kondensators und eines beschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei elektrischen Spannungen von 0 V und 12 V, wobei der beschädigte und der unbeschädigte Kondensator jeweils als Einzelbauelement auf einer Leiterplatte verschaltet sind und das Verlustwinkelspektrum an elektrischen Kontakten der Leiterplatte ermittelt wurde.

Show:

• 1A Impedance spectra of an undamaged capacitor determined schematically according to the state of the art in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz at various electrical voltages from 32 V to 100 V,
• 1B Impedance spectra of a damaged capacitor determined schematically according to the state of the art in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz at various electrical voltages from 32 V to 100 V,
• 1C impedance spectra of an undamaged capacitor in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz with electrical voltages of 0 V and 12 V, determined schematically according to the state of the art,
• 2A loss angle spectra of an undamaged capacitor in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz at various electrical voltages from 32 V to 100 V, determined schematically by means of a first exemplary embodiment of the method according to the invention,
• 2 B loss angle spectra of a damaged capacitor determined schematically by means of a first exemplary embodiment of the method according to the invention in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz at various electrical voltages from 32 V to 100 V,
• 2C schematically a loss angle spectrum of an undamaged capacitor in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz at electrical voltages of 0 V and 12 V, determined by means of a first exemplary embodiment of the method according to the invention,
• 2D schematically a loss angle spectrum of a damaged capacitor determined by means of a first exemplary embodiment of the method according to the invention in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz at electrical voltages of 0 V and 12 V,
• 3A Differential loss angle spectra of an undamaged capacitor and a damaged capacitor in a frequency range of 1000 kHz to 3000 kHz at electrical voltages of 0 V and 12 V, determined schematically by means of a second exemplary embodiment of the method according to the invention, the damaged and undamaged capacitors being examined as individual components ,
• 3B Differential loss angle spectra of an undamaged capacitor and a damaged capacitor in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz at electrical voltages of 0 V and 12 V, determined schematically by means of a second exemplary embodiment of the method according to the invention, with the damaged and undamaged capacitor each on a circuit board in a circuit are interconnected with other components and
• 3C Differential loss angle spectra of an undamaged capacitor and a damaged capacitor in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz at electrical voltages of 0 V and 12 V, determined schematically by means of a second exemplary embodiment of the method according to the invention, with the damaged and undamaged capacitor each as a single component on one Circuit board are connected and the loss angle spectrum at electrical contacts of the circuit board has been determined.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

In 1A sind nach dem Stand der Technik ermittelte Impedanzspektren I1 bis I4 eines unbeschädigten keramischen Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz dargestellt.In 1A are impedance spectra determined according to the state of the art I1 to I4 of an undamaged ceramic capacitor in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz.

Dabei wurden ein erstes Impedanzspektrum I1 bei einer an das Bauteil angelegten elektrischen Spannung von 32 V, ein zweites Impedanzspektrum I2 bei einer Spannung von 50 V, ein drittes Impedanzspektrum I3 bei einer Spannung von 75 V und ein viertes Impedanzspektrum I4 bei einer Spannung von 100 V ermittelt.Thereby a first impedance spectrum I1 with an electrical voltage of 32 V applied to the component, a second impedance spectrum I2 at a voltage of 50 V, a third impedance spectrum I3 at a voltage of 75 V and a fourth impedance spectrum I4 determined at a voltage of 100 V.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird sichtbar, dass Resonanzen, welche Rückschlüsse auf die Integrität des Kondensators zulassen, in den Impedanzverläufen I1 bis 14 mit wachsender elektrischer Spannung ausgeprägter sind.In the exemplary embodiment shown, it can be seen that resonances, which allow conclusions to be drawn about the integrity of the capacitor, are present in the impedance curves I1 to 14th are more pronounced with increasing electrical voltage.

In 1B sind nach dem Stand der Technik ermittelte Impedanzspektren 11 bis 14 eines beschädigten, insbesondere gebrochenen keramischen Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz dargestellt, wobei die Impedanzverläufe 11 bis 14 wiederum bei elektrischen Spannungen von 32 V, 50 V, 75 V und 100 V erfasst wurden.In 1B impedance spectra 11 to 14 of a damaged, in particular broken, ceramic capacitor determined according to the prior art are shown in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz, the impedance curves 11 to 14 again at electrical voltages of 32 V, 50 V, 75 V and 100 V were recorded.

Auch hierbei ist ersichtlich, dass Resonanzen, welche Rückschlüsse auf die Integrität des Kondensators zulassen, in den Impedanzverläufen 11 bis 14 mit wachsender elektrischer Spannung ausgeprägter sind.Here, too, it can be seen that resonances, which allow conclusions to be drawn about the integrity of the capacitor, are more pronounced in the impedance curves 11 to 14 with increasing electrical voltage.

In 1C ist ein nach dem Stand der Technik ermitteltes Impedanzspektrum I5 eines unbeschädigten Kondensators bei einer Spannung von 0 V und einer Spannung von 12 V dargestellt.In 1C is an impedance spectrum determined according to the state of the art I5 of an undamaged capacitor at a voltage of 0 V and a voltage of 12 V.

Bei derart geringen Spannungen, wie sie im Bordnetz von Fahrzeugen zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern, wie beispielsweise Steuergeräten, vorkommen, treten keine Resonanzen auf, aus welchen sich eine Integrität des Kondensators ableiten lässt.With such low voltages as those in the on-board network of vehicles for supplying electrical consumers, such as Control units, there are no resonances from which the integrity of the capacitor can be derived.

Mit der aus dem Stand der Technik bekannten Impedanz-Spektroskopie sind nur bei höheren Spannungen von 32 V und mehr Resonanzen in dem Kondensator erzeugbar, anhand welcher Risse in diesem detektierbar sind. Diese Spannungen liegen jedoch oberhalb der Nennspannung des Kondensators und des elektrischen Geräts, beispielsweise Steuergeräts, in welchem dieser verbaut ist. Somit ist eine Untersuchung des Kondensators auf Risse mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Impedanz-Spektroskopie nicht ohne die Gefahr einer Beschädigung des Kondensators und anderer elektrischer und elektronischer Bauelemente in dem Gerät möglich.With the impedance spectroscopy known from the prior art, resonances can only be generated in the capacitor at higher voltages of 32 V and more, by means of which cracks can be detected in the capacitor. However, these voltages are above the nominal voltage of the capacitor and the electrical device, for example the control device in which it is installed. An examination of the capacitor for cracks by means of the impedance spectroscopy known from the prior art is therefore not possible without the risk of damaging the capacitor and other electrical and electronic components in the device.

2A zeigt mittels eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Verlustwinkelspektren V1 bis V4 eines unbeschädigten Kondensators bei Frequenzen f von 1000 kHz bis 3000 kHz, wobei verschiedene elektrische Spannungen im Bereich von 32 V bis 100 V mit den verschiedenen Frequenzen f von 1000 kHz bis 3000 kHz an den Kondensator angelegt werden. Das Verlustwinkelspektrum V1 zeigt den Verlauf des Verlustwinkels δ bei 32 V, das Verlustwinkelspektrum V2 bei 50 V, das Verlustwinkelspektrum V3 bei 75 V und das Verlustwinkelspektrum V4 bei 100 V. 2A shows loss angle spectra determined by means of a first exemplary embodiment of the method according to the invention V1 to V4 an undamaged capacitor at frequencies f from 1000 kHz to 3000 kHz, with different electrical voltages in the range from 32 V to 100 V with the different frequencies f from 1000 kHz to 3000 kHz being applied to the capacitor. The loss angle spectrum V1 shows the course of the loss angle δ at 32 V, the loss angle spectrum V2 at 50 V, the loss angle spectrum V3 at 75 V and the loss angle spectrum V4 at 100 V.

Der Verlustwinkel δ ist als Arcustangens des Verhältnisses von Wirkleistung zu Blindleistung definiert. Je kleiner der Verlustwinkel δ ist, desto näher kommen die realen Bauelemente, hier der Kondensator, einem idealen Verhalten.The loss angle δ is defined as the arctangent of the ratio of active power to reactive power. The smaller the loss angle δ, the closer the real components, here the capacitor, come to an ideal behavior.

Eine ideale Induktivität und ein idealer Kondensator weisen jeweils einen Verlustwinkel δ von 0° auf. Ein idealer elektrischer Widerstand zeichnet sich durch einen Verlustwinkel von 90° aus und besitzt keine kapazitiven oder induktiven Blindanteile.An ideal inductance and an ideal capacitor each have a loss angle δ of 0 °. An ideal electrical resistance is characterized by a loss angle of 90 ° and has no capacitive or inductive reactive components.

Der Verlustwinkel δ ergibt sich gemäß $$\delta =\text{arctan}\frac{\text{Re}\underset{\_}{\text{Z}}}{\text{Im}\underset{\_}{\text{Z}}}$$

aus dem Arcustangens des Verhältnisses des Realteils der komplexen Impedanz Z und des Imaginärteils der komplexen Impedanz Z oder gemäß $$\delta =90-\left|\phi \right|$$

aus der Phasenverschiebung φ zwischen elektrischem Strom und elektrischer Spannung des Bauelements.The loss angle δ results according to $$\delta =\text{arctan}\frac{\text{re}\underset{\_}{\text{Z}}}{\text{in the}\underset{\_}{\text{Z}}}$$

from the arctangent of the ratio of the real part of the complex impedance Z and the imaginary part of the complex impedance Z or according to $$\delta =90-\left|\phi \right|$$

from the phase shift φ between electrical current and electrical voltage of the component.

Der Verlustwinkel δ stellt insbesondere bei Kondensatoren neben dem Kapazitätswert eine wichtige Kenngröße dar. Der Verlustwinkel δ wird bei der bestimmten Frequenz f oder in einem Frequenzbereich bestimmt, welcher im Bereich einer mechanisch-elektrischen Resonanz des Kondensators liegt und vom Einsatzzweck des Kondensators abhängig ist.The loss angle δ is an important parameter in addition to the capacitance value, especially for capacitors. The loss angle δ is determined at the specific frequency f or in a frequency range which is in the range of a mechanical-electrical resonance of the capacitor and depends on the purpose of the capacitor.

Die dargestellten Verlustwinkelspektren V1 bis V4 zeigen, dass Resonanzen, welche Rückschlüsse auf die Integrität des Kondensators zulassen, sehr ausgeprägt sind und in den Verlustwinkelspektren V1 bis V4 mit wachsender elektrischer Spannung weiter ansteigen.The loss angle spectra shown V1 to V4 show that resonances, which allow conclusions to be drawn about the integrity of the capacitor, are very pronounced and in the loss angle spectra V1 to V4 continue to increase with increasing electrical voltage.

2B zeigt mittels des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Verlustwinkelspektren V1 bis V4 eines unbeschädigten Kondensators bei Frequenzen f von 1000 kHz bis 3000 kHz, wobei der Verlustwinkel δ und die daraus resultierenden Verlustwinkelspektren V1 bis V4 wie in 2B beschrieben, ermittelt werden. Das Verlustwinkelspektrum V1 zeigt den Verlauf des Verlustwinkels δ bei 32 V, das Verlustwinkelspektrum V2 bei 50 V, das Verlustwinkelspektrum V3 bei 75 V und das das Verlustwinkelspektrum V4 bei 100 V. 2 B shows loss angle spectra determined by means of the first exemplary embodiment of the method according to the invention V1 to V4 of an undamaged capacitor at frequencies f from 1000 kHz to 3000 kHz, the loss angle δ and the resulting loss angle spectra V1 to V4 as in 2 B described, can be determined. The loss angle spectrum V1 shows the course of the loss angle δ at 32 V, the loss angle spectrum V2 at 50 V, the loss angle spectrum V3 at 75 V and that is the loss angle spectrum V4 at 100 V.

Die dargestellten Verlustwinkelspektren V1 bis V4 zeigen ausgeprägte Spitzenwerte bzw. Signaturen, welche im Resonanzfrequenz-Bereich des Bauelements liegen. Diese Spitzenwerte lassen Rückschlüsse auf die Integrität des Kondensators zu und sind bei der Verwendung der Verlustwinkelspektren V1 bis V4 zur Detektion der Risse in einem Kondensator sehr ausgeprägt. Die Resonanzen, d. h. die Spitzenwerte im Bereich der Resonanzfrequenz, wachsen mit steigender elektrischer Spannung weiter an.The loss angle spectra shown V1 to V4 show pronounced peak values or signatures which are in the resonance frequency range of the component. These peak values allow conclusions to be drawn about the integrity of the capacitor and are useful when using the loss angle spectra V1 to V4 very pronounced for the detection of cracks in a capacitor. The resonances, ie the peak values in the range of the resonance frequency, continue to grow with increasing electrical voltage.

Um derart ausgeprägte Verlustwinkelspektren V1 bis V4 des keramischen Kondensators zu erzeugen und zu erfassen, anhand welcher die Risse besonders einfach und sicher erfassbar sind, werden elektrische Frequenzen f der elektrischen Spannung gewählt, welche in einem Bereich einer oder mehrerer mechanisch-elektrischer Resonanzen des Kondensators liegen.About such pronounced loss angle spectra V1 to V4 To generate and detect the ceramic capacitor, by means of which the cracks can be detected particularly easily and reliably, electrical frequencies f of the electrical voltage are selected which lie in a range of one or more mechanical-electrical resonances of the capacitor.

Anhand eines Vergleichs der in 2B dargestellten Verlustwinkelspektren V1 bis V4 des gebrochenen Kondensators mit den in 2A dargestellten Verlustwinkelspektren V1 bis V4 des unbeschädigten Kondensators, insbesondere anhand des Vergleichs der Spitzenwerte, kann einfach auf eine Beschädigung des Kondensators geschlossen werden.Based on a comparison of the in 2 B loss angle spectra shown V1 to V4 of the broken capacitor with the in 2A loss angle spectra shown V1 to V4 of the undamaged capacitor, in particular based on the comparison of the peak values, it is easy to infer that the capacitor has been damaged.

Die Auswertung der Messergebnisse und der Vergleich mit den Verlustwinkelspektren V1 bis V4 des unbeschädigten Kondensators, welche als Referenzdaten hinterlegt sind, erfolgt manuell oder automatisch mittels einer Datenverarbeitungseinheit.The evaluation of the measurement results and the comparison with the loss angle spectra V1 to V4 of the undamaged capacitor, which is stored as reference data, takes place manually or automatically by means of a data processing unit.

Bei der Auswertung der Spitzenwerte in den Verlustwinkelspektren V1 bis V5 werden eine Amplitude und/oder eine Breite eines Hauptsignals ausgewertet. Als „Hauptsignal“ wird dabei diejenige relevante Signatur bzw. dasjenige Maximum im Spektrum bezeichnet, das sich am besten vom Untergrund abhebt; im Regelfall ist dies das höchste Maximum im untersuchten Frequenzbereich. Insbesondere bei komplexeren Schaltungen kann es jedoch vorkommen, dass ein anderes Maximum weniger von Störungen verfälscht ist und sich daher besser auswerten lässt; in diesem Fall empfiehlt es sich, dieses andere Maximum als das „Hauptsignal“ zu verwenden.When evaluating the peak values in the loss angle spectra V1 to V5 an amplitude and / or a width of a main signal are evaluated. The “main signal” is the relevant signature or the maximum in the spectrum that stands out best from the background; As a rule, this is the highest maximum in the frequency range examined. In the case of more complex circuits in particular, however, it can happen that another maximum is less falsified by disturbances and can therefore be evaluated better; in this case it is advisable to use this other maximum as the “main signal”.

Die 2C und 2D zeigen ein mittels des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermitteltes Verlustwinkelspektrum V5 eines unbeschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz bei elektrischen Spannungen von 0 V und 12 V.The 2C and 2D show a loss angle spectrum determined by means of the first exemplary embodiment of the method according to the invention V5 an undamaged capacitor in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz with electrical voltages of 0 V and 12 V.

Bei der Auswertung und dem Vergleich des in 2D dargestellten Verlustwinkelspektrum V5 beschädigten Kondensators, welcher einen Bruch aufweist, mit dem Verlustwinkelspektrum V5 des unbeschädigten Kondensators des gleichen Typs gemäß 2C ist ersichtlich, dass der Verlustwinkel δ des beschädigten Kondensators über den gesamten Frequenzbereich erhöht ausgebildet ist und im Bereich der Frequenz f von ungefähr 1550 kHz eine deutlich auswertbare Signatur aufweist.When evaluating and comparing the in 2D shown loss angle spectrum V5 damaged capacitor, which has a break, with the loss angle spectrum V5 of the undamaged capacitor of the same type according to 2C it can be seen that the loss angle δ of the damaged capacitor is designed to be increased over the entire frequency range and has a clearly evaluable signature in the range of the frequency f of approximately 1550 kHz.

Aus der Erhöhung über den gesamten Frequenzbereich und der Signatur im Verlustwinkelspektrum V5 ist bei der manuellen oder automatischen Auswertung, welche gemäß der Beschreibung zu den 2A und 2B erfolgt, ableitbar, dass der Kondensator beschädigt ist.From the increase over the entire frequency range and the signature in the loss angle spectrum V5 is with the manual or automatic evaluation, which according to the description to the 2A and 2 B occurs, it can be deduced that the capacitor is damaged.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Ermittlung des Verlustwinkelspektrums V5 durch Anlegen von elektrischen Spannungen an den Kondensator, die kleiner oder gleich 12 V sind, möglich ist. Dadurch ist eine Überprüfung von Kondensatoren für elektrische Fahrzeuge mit einer Bordspannung von 12 V oder weniger als 12 V möglich, ohne dass die Kondensatoren mit elektrischen Spannungen beaufschlagt werden müssen, die größer als deren Nennspannung sind. Daraus folgend werden Beschädigungen des Kondensators bei dessen Überprüfung vermieden.It is particularly advantageous that the determination of the loss angle spectrum V5 by applying electrical voltages to the capacitor that are less than or equal to 12 V. This makes it possible to check capacitors for electric vehicles with an on-board voltage of 12 V or less than 12 V, without the capacitors having to be subjected to electrical voltages that are greater than their nominal voltage. As a result, damage to the capacitor is avoided when it is checked.

In 3A ist ein mittels eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermitteltes Differenz-Verlustwinkelspektrum DV1 eines unbeschädigten Kondensators und ein Differenz-Verlustwinkelspektrum DV2 eines beschädigten Kondensators in einem Frequenzbereich von 1000 kHz bis 3000 kHz dargestellt.In 3A is a differential loss angle spectrum determined by means of a second exemplary embodiment of the method according to the invention DV1 of an undamaged capacitor and a differential loss angle spectrum DV2 of a damaged capacitor in a frequency range from 1000 kHz to 3000 kHz.

Die Differenz-Verlustwinkelspektren DV1, DV2 werden dabei derart ermittelt, dass jeweils der Verlustwinkel δ1 bei einer Spannung von 12 V für Frequenzen f von 1000 kHz bis 3000 kHz und der Verlustwinkel δ2 bei einer Spannung von 0 V für Frequenzen f von 1000 kHz bis 3000 kHz ermittelt werden, wobei durch Subtraktion des Verlustwinkels δ2 vom Verlustwinkel δ1 eine Phasendifferenz ermittelt wird und daraus die Differenz-Verlustwinkelspektren DV1, DV2 ermittelt werden. Die elektrischen Spannungen werden dabei direkt an die als Einzelbauelemente ausgebildeten Kondensatoren, d. h. nicht in einer elektrischen Schaltung befindliche und mit anderen Bauelementen gekoppelte Kondensatoren angelegt. Auch die Ermittlung der Verlustwinkel δ1, δ2 erfolgt aus den direkt am Kondensator ermittelten elektrischen Größen, wie z. B. Strom und/oder Spannung, Wirkleistung und Blindleistung und/oder die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.The difference loss angle spectra DV1 , DV2 are determined in such a way that the loss angle δ1 at a voltage of 12 V for frequencies f from 1000 kHz to 3000 kHz and the loss angle δ2 at a voltage of 0 V for frequencies f from 1000 kHz to 3000 kHz are determined, with subtraction of the loss angle δ2 from the loss angle δ1 a phase difference is determined and from this the difference loss angle spectra DV1 , DV2 be determined. The electrical voltages are applied directly to the capacitors designed as individual components, ie capacitors that are not located in an electrical circuit and coupled to other components. The loss angle δ1, δ2 is also determined from the electrical variables determined directly on the capacitor, such as B. current and / or voltage, active power and reactive power and / or the phase shift between current and voltage.

Gegenüber den Verlustwinkelspektren V5 gemäß der 2C und 2D bei Spannungen zwischen 0 V und 12 V zeichnen sich der Differenz-Verlustwinkel δ1 - δ2 und die daraus gebildeten Differenz-Verlustwinkelspektren DV1, DV2 durch eine weiter verbesserte Auflösung aus. Mit anderen Worten: Bei den Differenz-Verlustwinkelspektren DV1, DV2 sind die Spitzenwerte beim gebrochenen Kondensator stärker ausgebildet als bei den Verlustwinkelspektren V5. Somit ist die Beschädigung des Kondensators noch einfacher detektierbar.Compared to the loss angle spectra V5 according to the 2C and 2D at voltages between 0 V and 12 V, the difference in loss angle δ1 - δ2 and the difference in loss angle spectra formed therefrom DV1 , DV2 through a further improved resolution. In other words: with the difference loss angle spectra DV1 , DV2 the peak values for the broken capacitor are stronger than for the loss angle spectra V5 . Damage to the capacitor can thus be detected even more easily.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 3A weist der gebrochene Kondensator in seinem Differenz-Verlustwinkelspektrum DV2 gegenüber dem Differenz-Verlustwinkelspektrum DV1 des unbeschädigten Kondensators einen signifikanten Spitzenwert, auch als Peak bezeichnet, von 0,65° bei einer Frequenz f von ca. 1550 kHz auf, aus welchem die Beschädigung des Kondensators eindeutig ermittelbar ist.In the illustrated embodiment according to 3A shows the broken capacitor in its differential loss angle spectrum DV2 compared to the difference loss angle spectrum DV1 of the undamaged capacitor has a significant peak value, also referred to as a peak, of 0.65 ° at a frequency f of approx. 1550 kHz, from which the damage to the capacitor can be clearly determined.

Die Ermittlung und Auswertung der Differenz-Verlustwinkelspektren DV1, DV2 erfolgt wiederum in der beschriebenen Art und Weise manuell oder automatisch.The determination and evaluation of the difference loss angle spectra DV1 , DV2 takes place again in the manner described manually or automatically.

In 3B sind ebenfalls ein mittels des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermitteltes Differenz-Verlustwinkelspektrum DV1 eines unbeschädigten Kondensators und ein Differenz-Verlustwinkelspektrum DV2 eines beschädigten Kondensators dargestellt.In 3B are also a differential loss angle spectrum determined by means of the second exemplary embodiment of the method according to the invention DV1 of an undamaged capacitor and a differential loss angle spectrum DV2 of a damaged capacitor.

Im Unterschied zu den in 3A dargestellten Differenz-Verlustwinkelspektren DV1, DV2 sind die Kondensatoren auf einer Leiterplatte in einen Schaltkreis, insbesondere in ein Steuergerät für ein Fahrzeug, integriert. Das Anlegen der elektrischen Spannung erfolgt, wie unter 3A beschrieben, direkt am Kondensator. Auch die Messung und Ermittlung der Verlustwinkel δ1, δ2 erfolgt aus den direkt am Kondensator ermittelten elektrischen Größen, wie z. B. Strom und/oder Spannung, Wirkleistung und Blindleistung und/oder die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.In contrast to the in 3A shown difference-loss angle spectra DV1 , DV2 the capacitors are integrated on a circuit board in a circuit, in particular in a control unit for a vehicle. The electrical voltage is applied as described below 3A described, directly on the capacitor. The measurement and determination of the loss angle δ1, δ2 is also carried out from the electrical variables determined directly on the capacitor, such as B. current and / or voltage, active power and reactive power and / or the phase shift between current and voltage.

Auch hierbei ist der Bruch des Kondensators aufgrund des signifikanten Spitzenwerts von 0,55° bei der Frequenz f von ca. 1550 kHz eindeutig detektierbar. Somit sind auch in elektrischen oder elektronischen Schaltungen verbaute Kondensatoren auf Beschädigungen überprüfbar, ohne dass an den Schaltungen elektrische Spannungen angelegt werden müssen, welche größer als die Nennspannungen der in den Schaltungen befindlichen Bauelemente sind.Here, too, the breakage of the capacitor can be clearly detected due to the significant peak value of 0.55 ° at the frequency f of approx. 1550 kHz. Thus, capacitors built into electrical or electronic circuits can also be checked for damage without having to apply electrical voltages to the circuits which are greater than the nominal voltages of the components in the circuits.

3C zeigt ein mittels des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermitteltes Differenz-Verlustwinkelspektrum DV1 eines unbeschädigten Kondensators und ein Differenz-Verlustwinkelspektrum DV2 eines beschädigten Kondensators. 3C shows a differential loss angle spectrum determined by means of the second exemplary embodiment of the method according to the invention DV1 of an undamaged capacitor and a differential loss angle spectrum DV2 a damaged capacitor.

Im Unterschied zu den in 3B dargestellten Differenz-Verlustwinkelspektren DV1, DV2 werden die Spannungen über elektrische Kontakte des Steuergeräts an die Leiterplatte und somit an den Kondensator angelegt. Auch die Messung und Ermittlung der Verlustwinkel δ1, δ2 erfolgt aus an diesen elektrischen Kontakten gemessenen elektrischen Größen, wie z. B. Strom und/oder Spannung, Wirkleistung und Blindleistung und/oder die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.In contrast to the in 3B shown difference-loss angle spectra DV1 , DV2 the voltages are applied to the circuit board and thus to the capacitor via electrical contacts of the control unit. The measurement and determination of the loss angle δ1, δ2 is also carried out from electrical variables measured at these electrical contacts, such as B. current and / or voltage, active power and reactive power and / or the phase shift between current and voltage.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bruch des Kondensators eindeutig aufgrund des signifikanten Spitzenwerts von 0,55° bei der Frequenz f von ca. 1550 kHz detektierbar.In the exemplary embodiment shown, the breakage of the capacitor can be clearly detected due to the significant peak value of 0.55 ° at the frequency f of approx. 1550 kHz.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich somit auch zur Ermittlung von beschädigten und bereits in Schaltungen verbauten elektronischen Bauelementen, ohne dass die elektrische Spannung und Messleitung direkt an das zu untersuchende elektronische Bauelement angelegt werden müssen. Vielmehr sind die Spannungen über die elektrischen Kontakte der Schaltungen, insbesondere externe Kontakte der Steuergeräte zuführbar und auch die erforderlichen elektrischen Größen sind über diese elektrischen Kontakte messbar.The method according to the invention is therefore also suitable for determining damaged electronic components that have already been built into circuits, without the electrical voltage and measuring line having to be applied directly to the electronic component to be examined. Rather, the voltages can be supplied via the electrical contacts of the circuits, in particular external contacts of the control units, and the required electrical quantities can also be measured via these electrical contacts.

Claims (7)

Verfahren zur Detektion von Rissen in einem elektronischen Bauelement, welches als Kondensator ausgebildet ist, wobei das Verfahren als sogenannter In-Circuit Test anwendbar ist und wobei an das Bauelement zumindest eine elektrische Spannung angelegt wird, welche nicht größer als eine Nennspannung des Bauelements ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlustwinkel (5) als Funktion einer elektrischen Frequenz (f) gemessen und ein Verlustwinkelspektrum (V1 bis V5) erzeugt wird, wobei die Risse im Bauelement mittels einer Auswertung von Spitzenwerten im Verlustwinkelspektrum (V1 bis V5) detektiert werden. Method for the detection of cracks in an electronic component, which is designed as a capacitor, wherein the method can be used as a so-called in-circuit test and wherein at least one electrical voltage is applied to the component, which is not greater than a nominal voltage of the component, thereby characterized in that a loss angle (5) is measured as a function of an electrical frequency (f) and a loss angle spectrum (V1 to V5) is generated, the cracks in the component being detected by evaluating peak values in the loss angle spectrum (V1 to V5). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an das Bauelement zwei elektrische Spannungen angelegt werden, wobei für jede elektrische Spannung der Verlustwinkel, (61, δ2) als Funktion der elektrischen Frequenz (f) gemessen und jeweils ein Verlustwinkelspektrum (V1 bis V5) erzeugt wird, wobei aus den zwei Verlustwinkelspektren (V1 bis V5) mittels Differenzbildung ein Differenz-Verlustwinkelspektrum (DV1, DV2) ermittelt wird und die Risse im Bauelement mittels einer Auswertung von Spitzenwerten im Differenz-Verlustwinkelspektrum (DV1, DV2) detektiert werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that two electrical voltages are applied to the component, the loss angle (61, δ2) being measured as a function of the electrical frequency (f) for each electrical voltage and a loss angle spectrum (V1 to V5) being generated in each case, from a difference loss angle spectrum (DV1, DV2) is determined from the two loss angle spectra (V1 to V5) by means of difference formation and the cracks in the component are detected by evaluating peak values in the difference loss angle spectrum (DV1, DV2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlustwinkel (δ, δ1, δ2) aus einem Verhältnis einer Wirkleistung zu einer Blindleistung des Bauelements und/oder aus einer Phasenverschiebung zwischen elektrischem Strom und elektrischer Spannung des Bauelements ermittelt wird. Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the loss angle (δ, δ1, δ2) is determined from a ratio of an active power to a reactive power of the component and / or from a phase shift between electrical current and electrical voltage of the component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Spannung oder elektrische Spannungen an das Bauelement angelegt wird bzw. werden, welche kleiner als eine Nennspannung des Bauelements ist bzw. sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical voltage or electrical voltages is or are applied to the component which is or are lower than a nominal voltage of the component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Frequenz (f) gewählt wird, welche in einem Bereich einer mechanisch-elektrischen Resonanz des Bauelements liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical frequency (f) is selected which is in a range of mechanical-electrical resonance of the component. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der Spitzenwerte im Verlustwinkelspektrum (V1 bis V5) und Differenz-Verlustwinkelspektrum (DV1, DV2) eine Amplitude und/oder Breite eines Hauptsignals ausgewertet werden bzw. wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when evaluating the peak values in the loss angle spectrum (V1 to V5) and difference loss angle spectrum (DV1, DV2) an amplitude and / or width of a main signal is or is evaluated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Spitzenwerte im Verlustwinkelspektrum (V1 bis V5) und im Differenz-Verlustwinkelspektrum (DV1, DV2) automatisiert ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation of the peak values in the loss angle spectrum (V1 to V5) and in the difference loss angle spectrum (DV1, DV2) is carried out automatically.

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