Von der aufwendigen Fehlersuche bis zur komplexen Reparatur

| Autor / Redakteur: Nafi Pajaziti * / Dr. Anna-Lena Gutberlet

Komplexe Chip-Level Reparatur: BMK tauscht Bauteile nicht pauschal, sondern nur, wenn der Fehler definitiv lokalisiert werden konnte.
Komplexe Chip-Level Reparatur: BMK tauscht Bauteile nicht pauschal, sondern nur, wenn der Fehler definitiv lokalisiert werden konnte. (Bild: BMK)

Wenn ein Board defekt ist, muss es nicht zwingend getauscht werden. Eine Reparatur, bis auf Chip-Level-Basis, ist eine Alternative, die oft externe Dienstleister übernehmen – das spart Kosten und Zeit.

Stillstand von Maschinen oder der gesamten Produktion sind ein Szenario, das kein Unternehmen erleben möchte. In Zeiten von Industrie 4.0 sind Industrie-PCs das Herz der Unternehmung. Wenn diese ausfallen, hat das verheerende Folgen. Die Ursachen sind vielfältig und nicht immer auf den ersten Blick ersichtlich.

Warum schaltet sich ein Board ein, bootet aber nicht oder bleibt während dem Boot-Vorgang „hängen“? Dies sind nur zwei Beispiele für Probleme die bei Herstellern von Industrie-PCs auftreten und mit welchen sie sich an den EMS-Dienstleister BMK in Augsburg wenden. Anhand der ersten genannten Fehlerbeschreibung eines Kunden wird im folgenden aufgezeigt, welche Schritte BMK zur Fehlersuche und zur anschließenden Reparatur unternommen hat.

Umfassende Fehlersuche bis ins kleinste Detail

Als erstes wurde die Baugruppe optisch inspiziert, wobei keinerlei Auffälligkeiten registriert wurden. Auch durch die Hochrüstung der Baugruppe auf den neuesten Hardware- und Softwarestand konnte der Fehler nicht behoben werden.

Es folgte die Analyse auf Chip-Level-Basis, welche die Messung von Spannungen, Frequenzen und Signalen bis auf BGA-Ebene umfasst. Anhand von Postcode-Karten wurde der Bootvorgang beim Board überprüft. Hierbei wurde festgestellt bis zu welchem Schritt das Board funktioniert und ab wann der Fehler auftaucht. Die Postcode-Prüfung ergab dabei kein eindeutiges Fehlerbild.

Daraufhin wurden die Versorgungsspannungen manuell geprüft und die Schnittstellen zur Identifikation etwaiger Kurzschlüsse angesteuert. Hier wurde jede Spannung, die zu einem definierten Zeitpunkt generiert werden muss, anhand eines Schaltplans in welchem die Powersequenzen dokumentiert sind, überprüft. So konnte der Bereich identifiziert werden, in welchem die Spannung fehlt. Warum die Spannung fehlte, wurde mit Hilfe von Multimetern oder Oszilloskopen analysiert.

Die Vorgehensweise bei dem Fehlerbild „Signal fehlt und Spannung fehlt“ ist wie folgt: Das Signal, welches die Freigabe erteilt, muss zum letzten Signal zurückverfolgt werden, solange bis der Fehler identifiziert wird. Hierbei wurden sämtliche zwischengeschaltete Bauteile geprüft. Beim Fehlerbild „Signal vorhanden, Spannung fehlt“ wird der IC, welcher für diese Spannungsgenerierung verantwortlich ist, geprüft. Nur, wenn der Fehler definitiv lokalisiert werden konnte, wird das Bauteil nach IPC A610 und IPC 7711/7721 getauscht.

Wenn nötig, geht die Fehlersuche bei BMK bis auf BGA-Level. Wird beispielsweise der Ruhezustand (Suspendmodus) nicht erreicht, ist das ein Hinweis auf einen möglichen Defekt im Powermanagement, welches sich in den Chipsätzen befindet.

Baugruppen werden schonend repariert

Nach der Identifizierung der Fehlerquelle des Boards, wurde die entsprechende Baugruppe im nächsten Schritt repariert. Dafür verwendet BMK hochwertiges Equipment und das Personal besitzt umfangreiches Knowhow im Lötprozess, um ein schonendes Ab- und Einlöten von Bauteilen mit Maschinen nach JEDEC Norm zu ermöglichen.

Die Temperatur wurde während des Lötprozesses genau abgestimmt und auch die Dauer des Lötprozesses selbst so gewählt, dass die Bauteile keiner hohen thermischen Belastung ausgesetzt sind: Es wurde der Reflow-Prozess bei der Produktion nachgestellt. Gängig ist hierbei der SMD-Bauteiltausch bis Bauform 0201, die Leiterbahnreparatur oder die Anbringung von Drahtbrücken. Auch der aufwendige BGA-Tausch wird regelmäßig umgesetzt. Modernste Technologien wie BGA-Rework-Maschinen von Finetech kommen dabei zum Einsatz.

Als Technologiepartner entwickelt BMK zusammen mit dem Maschinenhersteller kundenindividuelle Spezialdüsen. Als Beispiel ist eine Lötdüse zu nennen, mit deren Hilfe gleichzeitig vier BGAs getauscht werden können – der Temperatureintrag sowie der Zeitaufwand beim BGA-Tausch reduziert sich entsprechend. Speziell auf die zu reparierenden Boards zugeschnittenen Lötprofile erstellt BMK selbstständig nach den Vorgaben der IPC JEDEC J-STD-020DS Norm.

Am Ende der Reparatur stand der, mit dem Industrie-PC-Hersteller vereinbarte, Funktionstest. In diesem Fall stellte der Kunde Funktionstestsysteme bereit, die von BMK verwendet, gewartet und repariert wurden. Die Baugruppen wurden einem kompletten Check anhand des Kundentestsystems unterzogen und ihm mittels eines PASS-Logfiles übermittelt. Nach diesem Endtest und der Reinigung wurden die Baugruppen verpackt und an die bereitgestellten Adressen ver­sendet.

Einrichtung kundenspezifischer Services bei BMK

Generell war es der Wunsch des Industrie-PC-Herstellers, die sehr komplexen Chip-Level-Reparaturen extern abwickeln zu lassen und eine langfristige Partnerschaft aufzubauen. Die Gründe für diese strategische Entscheidung basierten zum einen darauf Ressourcen und Kapazitäten zu sparen. Zum anderen war die technische Ausstattung und das Knowhow, um Reparaturen effizient durchzuführen, nicht im Unternehmen vorhanden. Durch den erweiterten Reparaturservice will der Kunde seine Wettbewerbssituation verbessern. Dazu richtete BMK unter anderem einen kundenspezifischen Reparaturbereich ein, für den ein eigens für den Kunden zusammengestelltes BMK-Expertenteam zuständig war. Außerdem implementierte BMK für den Industrie-PC-Hersteller ein eigenverantwortliches Ersatzteilemanagement mit umfangreichem Lieferantennetzwerk. Durch das optimierte Bauteilemanagement ist es möglich, auch bei End-of-Life-Produkten Reparaturen durchführen zu lassen und dies viele Jahre zu supporten.

Optimale Kundenanbindung schafft Transparenz

Zur optimalen Kunden-Anbindung entwickelte BMK ein Dokumentationstool inklusive Track-&-Trace-Daten. In diesem BMK-Reporting-Tool hat der Kunde die Möglichkeit, sich online einen Überblick über den Status der Reparaturen sowie über die Reparaturdokumentation zu verschaffen. Darüber hinaus werden zeitgleich alle Reparaturvorgänge im Kunden ERP-System dokumentiert, was eine sofortige Datentransparenz schafft.

Final wurden circa 1.000 Reparaturen pro Monat für diesen Kunden durchgeführt. Transparenz hinsichtlich Kosten und Qualität erhielt der Industrie-PC-Hersteller durch einen individuellen Qualitätsreport, der von BMK erstellt wurde. Der Yield-Report dokumentiert hierbei den Kosten- und Imagevorteil für den Kunden. Höchste Yield-Raten belegen, dass das Outsourcing der Reparatur für den Hersteller der Industrie-PCs zu einer Steigerung der Kundenzufriedenheit führte.

Der Industrie-PC-Hersteller hat mit BMK einen langfristigen Partner für hochwertige Reparaturen, komplexe Analysen und Bauteilemanagement gefunden, was für ihn eine signifikante Reduzierung der Fix- und Bauteilbeschaffungskosten bedeutet.

* Nafi Pajaziti ist Geschäftsführer bei BMK electronic services

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