Automobilhersteller stellen sehr hohe Erwartungen an ihre Partner und Lieferanten, die so genannten Tier 1; diese wiederum stellen dieselben Erwartungen an ihre Lieferanten. Daher macht es sehr viel Sinn, einen einheitlichen Standard zur Schadteilanalyse zu generieren und dessen Einhaltung auch zu überwachen. Das bedeutet aber auch, diese Erwartungen und den Prozess zunächst flächendeckend zu kommunizieren und anschließend Mitarbeiter zu schulen.

Automotive-Lieferanten und die es werden wollen, müssen deshalb viel Aufwand betreiben und jede Menge Zeit investieren, um die Organisation „automotivefähig“ zu machen: Viele Firmen unterhalten sogar eigene Labore zur Befundung und Nachstellung von Ausfällen, andere sind dabei, Analysefähigkeiten aufzubauen, oder aber sie nutzen Dienstleister.

Module oder Komponenten?

Schadteilanalyse an Modulen und Komponenten – das kommt auf den Blickwinkel an. In der Automotive-Welt spricht man von Komponenten und Modulen, gemeint sind aber komplette Fahrzeugteile, etwa das Schiebedach: dieses Modul besteht aus Komponenten wie Motor, Ansteuerung, mechanischen Teilen usw., die für sich wieder aus einzelnen Teilen bestehen. In der Elektronik dagegen sind Komponenten gleich Einzelbauteile wie IC, Spule oder LED, hier ist ein Modul beispielsweise eine bestückte Leiterplatte.

Bild 1: Für die Durchführung von REM-Analysen ist erfahrenes Personal erforderlich.

Bild 1: Für die Durchführung von REM-Analysen ist erfahrenes Personal erforderlich.RoodMicrotec

Denn speziell für kleinere Zulieferer ist es wirtschaftlich nicht sinnvoll oder gar unmöglich, allen Eventualitäten vorzubeugen. Chemisches oder physikalisches Analyse-Equipment wie etwa REM (Bild 1), Röntgenmikroskop und so weiter wären ebenso vorzuhalten wie erfahrenes Personal. Des Weiteren gilt es, Einrichtungen für Belastungstests wie beispielsweise Klimaschränke, Temperaturwechselkammern oder Schock- beziehungsweise Vibationsanlagen (Bild 2, Bild 3) zu beschaffen.

Die Frage ist, wie viel Analysefähigkeit kann und wie viel muss sich ein Unternehmen leisten? Das hängt von unterschiedlichen Faktoren ab: den Erwartungen des Kunden, der Wichtigkeit des Kunden für das Unternehmen, den vertraglichen Forderungen, der Wettbewerbssituation, der Anzahl Schadensfälle und so weiter.

Bild 2: Zu den Einrichtungen für die Belastungstests gehören auch Temperaturwechselkammern.

Bild 2: Zu den Einrichtungen für die Belastungstests gehören auch Temperaturwechselkammern.RoodMicrotec

Teilweise sind Tests während des Produktentstehungsprozess zu installieren und zu betreiben; diese stehen dann auch für die Schadteilanalyse zur Verfügung. Darüber hinaus sind weitere Ressourcen für Problemanalysen erforderlich. Probleme sind zwar nicht planbar, wenn sie jedoch auftreten, ist schnelles Handeln notwendig. Empfehlenswert ist deshalb die Partnerschaft mit einem erfahrenen Dienstleister zur Befundung, der den Job schneller, besser und preisgünstiger als man selber erledigt. An dieser Stelle spricht man auch gerne von der Fokussierung auf Kernkompetenzen.

Bild 3: Vibrationstests erfordern die Anschaffung spezieller Vibrationsanlagen.

Bild 3: Vibrationstests erfordern die Anschaffung spezieller Vibrationsanlagen.RoodMicrotec

Selber machen oder auslagern?

Und es macht durchaus Sinn, im Bedarfsfall mit einem externen Labor zusammenzuarbeiten und sich die Dienstleistung gezielt einzukaufen: es spart Investitionen, verhindert die Bindung von Kapital, reduziert den Personalaufbau und die Notwendigkeit der ständigen Qualifizierung des Personals, erhält die Bereitschaft sowie Personalverfügbarkeit und garantiert den Betrieb von technisch geeignetem und kalibriertem Equipment. Ein solcher Partner sollte jederzeit verfügbar sein und bei Schadensfällen schnell reagieren, effiziente Befundungsprozesse in Sachen Personal und Ausstattung bieten sowie Erfahrung mit dem VDA-Schadteilanalyseprozess und der erforderlichen Dokumentation bieten.

Die Schadteilanalyseprozess (Bild 4) ist innerhalb des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses sehr wichtig. Die Prüfung von Schadteilen gemäß der VDA-Empfehlung „Schadteilanalyse Feld“ umfasst die Standardprüfung mit eventuell nachgelagerten Belastungsprüfungen. Ziel des Standardprüfverfahren ist es, die Problemursache zu finden, nachhaltige Korrekturmaßnahmen zu implementieren und den Nachweis zu erbringen, dass diese Maßnahme das Problem abstellt. Dabei unterscheidet man zwischen nichtzerstörenden und zerstörenden Prüfungen.

Standardisierte Prozesse

Bereits vor einiger Zeit hat der VDA-Arbeitskreis aus Automotive-Herstellern und -Zulieferern einen standardisierten Prozess zur Schadteilanalyse von Feldausfällen erstellt. Das Konzept betrachtet alle Kernprozesse und unterstützenden Prozesse der Schadteilanalyse, dazu gehören auch die Anforderungen an technische Ausstattung und fachliche Qualifikation. Dabei geht es um die Bereitstellung der notwendigen Ressourcen mit dem Ziel einer zeitnahen Abstellung von Fehlern, um schnelle Analyseergebnisse und um die fundierte Ausfallanalyse. Der VDA unterstützt Firmen bei der Umsetzung des Standards.

Bei nichtzerstörenden Prüfungen lässt sich das Bauteil danach wieder verwenden; dazu gehören Funktionsprüfungen, visuelle Inspektionen oder Röntgeninspektion. Taucht auf Anhieb kein Fehler auf, sind Belastungsprüfungen wie etwa die Standardprüfung bei Hoch- oder Tieftemperatur ratsam. Diese Möglichkeiten sind nicht überall vorhanden und müssten für den Fall der Fälle installiert beziehungsweise verfügbar sein. Wenn diese Tests nicht ständig gebraucht werden, kann man solche Geräte leihen oder sich an einen Dienstleister wenden.

Zerstörende Prüfungen dagegen sind Prüfungen, nach denen das Bauteil im Anschluss an die Untersuchung nicht mehr zu verwenden ist. Aber Achtung: schon beim Herauslösen von elektronischen Komponenten aus Elektronikmodulen können diese beschädigt beziehungsweise thermisch oder mechanisch zerstört werden. Ursprüngliche Fehler und Fehlerbilder wie Kontaktprobleme oder intermittierende Fehler sind dann nicht mehr sichtbar. So kann es durch unsachgemäßes Herauslösen oder Trennen unter Umständen zu sogenannten Artefakten wie Bonddrahtabhebern an Halbleiterbauelementen kommen (Bild 5).

Bild 5: Typische Fehler an Komponenten: LED-Bonddrahtabbhebung (l.), Riss an BGA-Lötverbindung (m.), Riss an Keramikkondensator (r.).

Bild 5: Typische Fehler an Komponenten: LED-Bonddrahtabbhebung (l.), Riss an BGA-Lötverbindung (m.), Riss an Keramikkondensator (r.).RoodMicrotec

Material und Personal

Bei der Analyse ist professionelles Arbeiten sehr wichtig, erfahrenes und kompetentes Personal ist unbedingte Voraussetzung. Denn eine Analyse muss beim ersten Mal passen: gibt es etwa nur ein Bauteil zur Analyse, hat man hat keine zweite Chance. Mitarbeiter sollten also nachweislich qualifiziert und geschult sein.

Macht es also Sinn, mit einem externen Labor zusammenzuarbeiten? Als akkreditierter Testdienstleister hat Roodmicrotec über die Jahre hinweg fundiertes Know-how aufgebaut und in eine umfangreiche Ausstattung investiert, um Kunden umfassend unterstützen zu können. Der Dienstleister bietet Fehleranalyse an aktiven, passiven und diskreten Komponenten, Leiterplatten, Baugruppen, optoelektronischen Bauteilen und Systemen. Handling und Analyse von Kundenrückläufern nach 8D-Prozess und -Management gehören ebenfalls dazu. Das modern ausgestattete Labor führt physikalische- und Technologieanalysen (DPA) durch, die Unterstützung bei der Definierung von Prozessmonitoring-Maßnahmen und Parametern ist praxisbezogen.

Bild 6: Zur Ausstattung des RoodMicro-Prüflabors gehört auch eine Ionenfeinstrahlanlage.

Bild 6: Zur Ausstattung des RoodMicro-Prüflabors gehört auch eine Ionenfeinstrahlanlage.RoodMicrotec

Für Chipmodifikationen zur Designunterstützung und das Debugging von Halbleitern beziehungsweise ASICs steht zudem eine Ionenfeinstrahlanlage (Focused Ion Beam, FIB) bereit (Bild 6). Ein international geschätzter Mitarbeiter übernimmt die ESD-Evaluation von Produktionslinien sowie Beratung und Training etwa in Sachen Pre-Assembly, Bauteilassembly oder Baugruppenfertigung. Dazu kommen die schnelle Identifikation von Fakeware und die Prüfung der Verwendbarkeit von obsoleten Teilen.

Roodmicrotec berät und unterstützt Firmen auch dabei, ein vorhandenes Qualitätsmanagementsystem und die bestehenden Analysefähigkeiten auf einen Stand zu bringen, um aktuellen Automotive-Anforderungen zu genügen. Dabei erhalten Kunden gezielte Empfehlungen, um einen standardisierten Prozess zur Schadteilanalyse zu installieren und selbst zu betreiben. Schließlich geht es auch darum, dass alle am selben Strang: Automotive-Lieferanten ebenso wie -Dienstleister, um den Standort Deutschland wettbewerbsfähig und erfolgreich zu erhalten.

electronica 2014: Halle A5, Stand 101