Test- und Analyseverfahren decken Fehlerquellen schonungslos auf

| Autor / Redakteur: Holger Krumme * / Hendrik Härter

Komponententest: Zahlreiche und differenzierte Test- und Analyseverfahren decken mögliche Fehlerquellen und -ursachen schonungslos auf. Das Bild zeigt einen Großtester im HTV-Testlabor.
Komponententest: Zahlreiche und differenzierte Test- und Analyseverfahren decken mögliche Fehlerquellen und -ursachen schonungslos auf. Das Bild zeigt einen Großtester im HTV-Testlabor. (Bild: HTV)

Um spätere Fertigungsprobleme zu vermeiden, lassen sich mit verschiedenen Test- und Analyseverfahren Fehlerquellen und -ursachen aufdecken. Hilfe bekommt der Entwickler von einem Dienstleister.

Im Rahmen der Qualitätssicherung ist es unerlässlich, dass der Entwicklungsingenieur durch präzise, vielfältige und äußerst spezifische Test- und Analyseverfahren alle relevanten Eigenschaften elektronischer Bauteile und Baugruppen genau und umfassend untersucht. Das betrifft sowohl kleinere Stückzahlen als auch Serienstückzahlen. Mögliche Fehlerquellen lassen sich so schonungslos aufdecken. Damit wird das Risiko für spätere Fertigungsprobleme und eventuelle Regressansprüche beziehungsweise Vertragsstrafen bei nicht pünktlicher Lieferung minimiert. Die rechtzeitige Identifizierung und Lokalisierung von Schwachstellen und Fehlerpotenzialen ist gerade für „elektronische Komponenten aus unsicherer Herkunft“ zur Wahrung der Qualität der eigenen Produkte von entscheidender Bedeutung, gerade in Zeiten der Allokation.

Hier bietet HTV sein Know-how an: Der Spezialist für Test, Material- und Fehleranalyse sowie Bauteilprogrammierung und Langzeitlagerung testet, untersucht und qualifiziert elektronische Komponenten detailliert. Hierfür steht den mehr als 220 Ingenieuren, Doktoren, Technikern und Facharbeitern ein angepasster und kontinuierlich wachsender Maschinen- und Gerätepark zur Verfügung. Zu den Tests gehören elektrische Prüfungen nach Datenblatt und Kundenspezifikationen bei definierten Umgebungstemperaturen mit verschiedenen Digital- und Mixed-Signal-Großtestsystemen oder eigens erstellte Prüfapplikationen, zum einen als Prüfung für ASIC-Hersteller und zum anderen als erweiterte Wareneingangsprüfung für Elektronikhersteller.

Bei Bedarf werden nicht nur elektrische, sondern auch mechanische Eigenschaften wie Abmessungen oder Aufbau sowie der äußere Allgemeinzustand der Bauteile beurteilt. Eine Untersuchung der inneren mechanischen Eigenschaften wie Bonddrähte, Leadframe oder Steckverbindungen kann durch weitergehende Analysen sichergestellt werden. Dazu gehören beispielsweise das zerstörungsfreie 2D- oder 3D-Röntgen, Bauteilöffnung, Rasterelektronenmikroskopie oder auch FTIR-Spektroskopie.

Um eine Bauteilmanipulation festzustellen oder um die Originalität und Qualität fremdbeschaffter Teile zu bewerten, lässt sich der äußere und nach chemischer Öffnung auch der innere Aufbau untersuchen. Die Beschriftung der Bauteilchips (Dies) wird durch Vergleich mit einem Originalbaustein verifiziert und die Oberflächen auf Hinweise möglicher Fälschungen, Manipulationen, Aussortiervorgänge oder Schäden hin untersucht.

Optische und elektrische Parameter bei optischen Bauteilen

Werden optische Bauteile wie LEDs, Lichtdetektoren (Fotodiode, Fototransistor und LCDs) sowie lichttechnische Baugruppen überprüft, so stehen eine Reihe vollständig automatisierter und parametrisierbarer Messplätze bereit, um optische und elektrische Parameter zu messen und/oder zu selektieren; auch für Serienstückzahlen.

Speziell für die unterschiedlichsten Medizinprodukte können neben radiometrischen Spektralmessungen auch photometrische Spektralmessungen zum Beispiel an Leuchtdioden durchgeführt werden, die später für Blutanalysen verwendet werden. Um Aussagen über die Verwendbarkeit von elektronischen Komponenten im Automobil zu erhalten, kann mit geeigneten Qualifikationen wie beispielsweise AECQ-0100 oder AECQ-0200 die Eignung für den Automobileinsatz verifiziert werden.

Ein besonderer Blick auf die Lötstelle

Ein einziges qualitativ schlechtes Bauteil oder eine schlechte Lötverbindung kann die Funktion und die Qualität der gesamten elektronischen Baugruppe gefährden. Fehleranalysen sind daher von essentieller Bedeutung. Das „Institut für Materialanalyse“ bietet für den Kunden die Möglichkeit, detailliert Fehler, beispielsweise an Ausfallbaugruppen oder -bauteilen, zu analysieren. Die Lötstellenqualität und die damit verbundenen metallurgischen Ursachen für das Versagen von Lötstellen lassen sich mithilfe von Röntgen- sowie Schliffbilduntersuchungen und dem Präparationsverfahren MetaFinePrep sowie ergänzenden Analysen (Rasterelektronenmikroskopie und EDX) klären.

Der Entwickler gewinnt mit den Prüfverfahren zusätzliche detaillierte Erkenntnisse zur inneren Struktur der eingesetzten Materialien, die konventionelle Untersuchungsmethoden nicht ermöglichen. Dazu gehören Rückschluss auf Härte, Zähigkeit, Sprödigkeit, Lötbarkeit oder Erkennen von Fehlstellen im Bereich des intermetallischen Phasenübergangs. Ergänzend liefert die Industriethermographie mit Wärmebildkamera wichtige Informationen während des Betriebs von Baugruppen, um Fehlerstellen oder Hotspots zu identifizieren.

Elektronische Bauteile vor Alterung schützen

Für den Fall, dass die Fehlerursache beispielsweise ein falsches, defektes oder manipuliertes Teil war, so bietet sich durch Reparatur mit Rework-Systemen die Möglichkeit, einen qualitativ einwandfreien Ausgangszustand der einzelnen Baugruppe oder der gesamten Serie wiederherzustellen. Bei der Bewertung von Leiterplatten (IPC-A600) oder Kontaktoberflächen ergeben sich oftmals Fragestellungen betreffend Goldschichtdicken und deren Härte. Hier hilft die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), die in solchen Fällen die tatsächlichen Schichtdicken bestimmt.

Ergänzend ermittelt die instrumentierte Eindringprüfung (Nanoindentation) die Härte der Kontaktmaterialien, was beispielsweise Rückschlüsse auf die Belastbarkeit eines Kontaktes zulässt. Auch wichtige Aussagen hinsichtlich des Alterungsverhaltens oder der aktuellen Alterungssituation (Langzeitlagerung) lassen sich durch geeignete Untersuchungen ableiten. Ebenfalls bewährt hat sich die HTV-TAB-Langzeitkonservierung, um die Alterung von elektronischen Bauteilen und Baugruppen für bis zu 50 Jahre aufzuhalten.

Tipp: Wer nicht nur die Dienstleistungen von HTV in Anspruch nimmt, kann sich zudem in geeigneten Seminaren und Workshops der HTV-Akademie in Bensheim unter anderem in den Fachgebieten Analytik, Obsoleszenzmanagement, IT-Sicherheit und Kreativität individuell weiterbilden.

* Holger Krumme ist bei HTV Halbleiter-Test & Vertrieb Managing Director – Technical Operations in Bensheim.

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