Kriechstrom

Was ist ein Kriechstrom?

Ein Kriechstrom ist ein unerwünschter elektrischer Strom, der nicht durch den vorgesehenen Leiter (z. B. eine Leiterbahn) fließt, sondern über die Oberfläche eines Isoliermaterials oder entlang von Bauteiloberflächen „kriecht“. Solche Ströme sind oft sehr klein, können aber gerade in der sensiblen Messtechnik große Wirkung haben.

Anschaulich lässt sich das mit Feuchtigkeit auf einer Glasscheibe vergleichen: Obwohl Glas isoliert, kann ein dünner Feuchtigkeitsfilm zusammen mit Schmutz einen leitfähigen Pfad bilden. Auf Leiterplatten entstehen ähnliche „Nebenwege“ durch Feuchte, Staub, Flussmittelreste oder andere Verunreinigungen.

Wofür wird Kriechstrom eingesetzt?

Kriechstrom wird nicht „eingesetzt“ – er ist ein parasitärer Effekt, der in der Entwicklung und Fertigung berücksichtigt und beherrscht werden muss. Besonders relevant ist das überall dort, wo hohe Widerstände, sehr kleine Ströme oder hohe Spannungen auftreten.

• Präzisionsmesstechnik (z. B. Messverstärker, Sensor-Auswertung, Waagen-/Brückenmessungen): kleinste Leckströme können Offsets und Drift verursachen.
• Hochohmige Eingangsstufen (z. B. Elektrometer-/Photodioden-Frontends): Kriechströme verfälschen Signale.
• Hochspannungsbaugruppen (z. B. Prüfgeräte, Leistungselektronik in Teilbereichen): Kriechströme können zu Überschlägen, Teilentladungen oder vorzeitiger Alterung beitragen.
• Medizin- und Industrieelektronik: Anforderungen an Zuverlässigkeit und Sicherheitsmargen erhöhen die Relevanz der Isolationsauslegung.

Wie funktioniert Kriechstrom in der Praxis?

Physikalisch entsteht Kriechstrom, wenn zwischen zwei Potenzialen (z. B. zwischen einer hochimpedanten Signalleitung und Masse) ein leitfähiger Pfad entlang einer Oberfläche vorhanden ist. Dieser Pfad muss kein „sichtbarer Leiter“ sein – oft reicht eine Kombination aus:

• Feuchtigkeit (Kondensation, hohe Luftfeuchte, Hygroskopie bestimmter Rückstände),
• Ionen/Verunreinigungen (Flussmittelreste, Staub, Fingerabdrücke, Prozesschemie),
• Materialeigenschaften (Oberflächenbeschaffenheit, Lötstoppmaske, Kriechstromfestigkeit/CTI),
• Layout- und Konstruktionsdetails (Kriechstrecken, Luftstrecken, Schutzringe/Guarding, Schlitzungen, Bauteilabstände).

In der Praxis zeigt sich das typischerweise als Messwertdrift, unerklärliche Offsets, erhöhte Ruheströme, sporadische Fehlfunktionen oder als Ausfall unter Klimaeinfluss. Solche Effekte können „unsichtbar“ bleiben, bis die Baugruppe unter realen Umgebungsbedingungen betrieben wird.

Gegenmaßnahmen sind meist eine Kombination aus sauberem Design (ausreichende Kriech- und Luftstrecken, geeignete Materialien, Guard-Strukturen bei hochohmigen Knoten) und robusten Fertigungsprozessen (kontrollierte Flussmittelprozesse, Reinigung wo erforderlich, definierte Trocknung, geeignete Schutzbeschichtungen/Conformal Coating bei Bedarf). Auch Prüfkonzepte – etwa Klimatests oder Leckstrommessungen – helfen, Risiken früh zu erkennen.

Warum ist Kriechstrom für Unternehmen relevant?

Kriechströme sind für Unternehmen vor allem deshalb relevant, weil sie Qualität, Zuverlässigkeit und Time-to-Market beeinflussen. Werden Kriechstrompfade erst spät entdeckt, entstehen aufwändige Fehlersuchen, Nacharbeiten oder Designänderungen – oft mit Termin- und Kostenfolgen.

• Qualität & Zuverlässigkeit: Reduzierte Kriechströme bedeuten stabilere Messwerte und weniger sporadische Feldausfälle, insbesondere bei wechselnden Klimabedingungen.
• Kosten: Vorbeugende Maßnahmen im Layout und im Prozess sind häufig günstiger als Reklamationen, Wiederholtests oder Serienstopps.
• Time-to-Market: Wenn Kriechstromrisiken früh in Entwicklung und Industrialisierung adressiert werden, sinkt das Risiko später Iterationen.
• Digitalisierung & Automatisierung: Prozessüberwachung (z. B. dokumentierte Reinigungs-/Trocknungsfenster, Traceability) erleichtert die reproduzierbare Beherrschung solcher parasitären Effekte in der Serie.

Im Kontext von E²MS/EMS-Projekten ist Kriechstrom damit kein „Detailthema“, sondern ein typischer Schnittpunkt aus Designentscheidungen und Fertigungsrealität – besonders bei sensibler Messtechnik und hochohmigen Schaltungen.

Für den Übergang von der Schaltungsidee zur robusten Serie lohnt sich ein Blick auf den Gesamtprozess der Elektronikentwicklung, da Layout, Materialwahl, Prüfumfang und Fertigungsstrategie hier früh zusammengeführt werden.