Auf Herz und Nieren getestet

Elektronische Bauelemente müssen wie die Produkte, in denen sie zum Einsatz kommen, immer höhere Anforderungen erfüllen und werden daher bei so genannten Umweltsimulations-Tests in speziellen Prüfkammern auf Herz und Nieren geprüft. In der industriellen Fertigung ist der ESS-Test (ESS = Environmental Stress Screening) weit verbreitet. Nachteil: Hierdurch lässt sich nur feststellen, ob der Prüfling die Spezifikationen des Herstellers erfüllt. Betriebs- und Zerstörgrenzen sind so nicht zu ermitteln.

Die Sicherheit für Menschen und Anlagen gehört zu den Eckpfeilern der Unternehmensphilosophie des Air Liquide-Konzerns. So liegt aufgrund zahlreicher Aktivitäten die Zahl der Arbeitsunfälle in Deutschland deutlich unter dem Durchschnitt der BG Chemie. Die Luft- und Raumfahrtindustrie ging als erste zu den neuen Umweltsimulationsverfahren HALT und HASS über, die nun auch zunehmend in der Industrieproduktion zum Einsatz kommen. HALT (= Highly Accelerated Life Test) ist ein beschleunigter Lebensdauertest mit dem Ziel, bei elektronischen Baugruppen noch im Entwicklungsstadium mögliche Schwachstellen und Designfehler aufzudecken. Dies wird durch schnelle und extreme Temperaturwechsel sowie Vibrationen erreicht. Beim HASS-Test (= Highly Accelerated Stress Screen) werden die Bauelemente direkt nach der Produktion intensiv getestet, bevor sie zum Einsatz kommen. Auch hier beruht das Prüfverfahren auf hohen Temperaturgradienten. Der HALT-Test ist dabei Voraussetzung für den HASS-Test. Hauptvorteil der HALT-/HASS-Tests ist die hohe Zeit- und damit Kostenersparnis.

Für Umweltsimulations-Tests gibt es spezielle Prüfkammern, in denen druckluftbetriebene Hämmer Vibrationen mit bis zu 40 g (g = Erdbeschleunigung) in den sechs Raumrichtungen erzeugen können. Die Temperaturen schwanken zwischen – 100 bis zu + 250 °C, der Temperaturwechsel erfolgt mit +/- 70 °C und höher pro Minute. Für die tiefen Temperaturen sorgt flüssiger Stickstoff. Aufgrund seiner niedrigen Siedetemperatur (- 196 °C bei Umgebungsdruck) bietet er eine hohe, sehr schnell verfügbare Kälteleistung. Um sicherzustellen, dass die Kälte auch am Point of Use ankommt, sind vakuumsuperisolierte Leitungen erforderlich. Hier kommt die Air Liquide-Tochter Cryotherm ins Spiel, die als Spezialist für Kryosysteme sowohl starre als auch flexible Transferleitungen für tief-kalte Gase fertigt. Trotz optimaler Isolierung von Behälter und Leitungen verdampft aber immer ein geringer Teil des flüssigen Stickstoffs. Bei extrem hohen betriebsbedingten Anforderungen und langen Leitungswegen kann dann der Gasphasenanteil im Kältemittel am Point of Use schon zu hoch sein. So genannte Gasphasenabscheider schaffen hier Abhilfe.

Die Fachleute der Air Liquide prüfen daher bei jeder Installation, ob der Einsatz eines Gasphasenabscheiders notwendig ist. Außerdem zu beachten beim Einsatz von kryogenen Gasen: Aufgrund der enormen Volumenvergrößerung beim Verdampfen von flüssigem Stickstoff (Faktor ca. 700) muss das Abluftsystem für diese Gasmenge ausreichend dimensioniert sein – auch dies ein Fall für die Spezialisten von Air Liquide. Hinzu kommt die Konzeption der für den Einsatz tiefkalter Gase erforderlichen Sicherheitseinrichtungen. Alle hier vorgestellten Komponenten für eine optimale Versorgung und den störungsfreien Betrieb der Anlagen rund um die HALT-/HASS-Umweltsimulationstests bündelt das Unternehmen in dem speziell entwickelten Servicepaket ALIX Cryo.

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