Prüfverfahren für Elektronikschutzgehäuse

20.5.2019

Zum Schutz sensibler Elektronik in rauer Umgebung kommen Kunststoffgehäuse zum Einsatz, welche dann jedoch selbst Feuchtigkeit, Hitze und elektrischen Feldern ausgesetzt sind. Gemeinsam mit der Präzisions-Plastic- Produkte GmbH (3P GmbH) verbessert das Fraunhofer IMWS die Qualität und Lebensdauer solcher Isolationssysteme.

Im Zuge der Miniaturisierung von Leistungselektronik- Bauteilen, z. B. Wechselrichtern in Windkraftanlagen, steigen auch die Anforderungen an ihre Schutzsysteme.

Versuchskonzept zu Versagensprozessen

Anhand von glaskugel- bzw. glasfaserverstärkten Prüfkörpern aus PBT-Kunststoff (Polybutylenterephthalat) mit darin injizierten Elektroden entwickelten das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS und die 3P GmbH ein neuartiges Prüfkonzept für verschiedene Isolationsmaterialien. In langfristigen Versuchen können diese unter verschiedenen Umweltbedingungen im elektrischen Feld untersucht werden. Mit diesem Verfahren konnten die Forschungspartner Informationen zu Versagensprozessen, insbesondere unter dem Einfluss von Feuchtigkeit, sammeln. Zudem haben sie neue Verfahren zur Fehlerdiagnostik und langfristigen Defektvorhersage entwickelt.

Optimierung und Ausblick

Mithilfe der erhobenen Daten können Isolationsmaterialien und Verarbeitungsprozesse optimiert werden. Im nächsten Schritt werden weitere Daten zu Materialdegradation, Lebensdauereigenschaften und Alterungsmechanismen der Kunststoffe gesammelt. In Zukunft soll auch der Einfluss von Additiven wie Flammschutzmitteln untersucht werden. Im Rahmen der CIPS 2018 (International Conference on Integrated Power Electronics Systems) wurde das neuartige Prüfungsmusterdesign mit dem Best Power Award ausgezeichnet. Das Forschungsprojekt wurde vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung Sachsen-Anhalt und dem Europäischen ECPE-Netzwerk über das »Joint Research«-Programm in Kooperation mit der Universität Kassel gefördert.

© Fraunhofer IMWS

Anhand von Prüfkörpern entwickelten das Fraunhofer IMWS und die 3P GmbH ein neuartiges Prüfkonzept für Isolationsmaterialien.

© Fraunhofer IMWS

Ein Prüfkörper als computertomographische Darstellung.

© MEV Verlag

Kunststoffgehäuse schützen sensible Elektronik in Windkraftanlagen.