Das Auto steht – was nun? Testen schon im Vorfeld Die Zuverlässigkeitsanforderungen an Komponenten sind in der Automobilbranche sehr hoch. Doch die Realität zeigt, dass diese wohl nicht immer erfüllt werden. Denn ADAC-Pannenstatistik oder Auswertungen des Kraftfahrtbundesamts machen klar: Die Ausfälle mehren sich. Eine Röntgenanalyse zeigt, dass das Kunststoffgehäuse eine schlechte Haftung an Einlegeteilen sowie Risse aufweist. Der Kunststoff selbst kann durch ExpertenKnow How als Fehlerquelle schnell ausgeschlossen werden. Bei weiterer Untersuchung fiel auf, dass der Anspritzpunkt ungünstig lag, was zu einer starken Auskühlung während des Spritzvorgangs und somit zu Schädigungen führen kann. Die auf metallographischen Schliffbildern sichtbaren Risse und eine große Anzahl von Bindenähten bestätigen diesen Verdacht. Zur Fehlerbehebung wurde der Anspritzpunkt optimiert sowie Werkzeuge und Einlegeteile vorgewärmt. Abschließende Analysen zeigen die verbesserte Qualität der Bausteine. Verfrühte Ausfälle von Elektronik belasten Automobilhersteller und Zulieferer mit vermeidbaren Garantie- und Kulanzkosten und kratzen am Image. Qualitätssicherung heißt hier das Zauberwort und zeigt auch gleich die Lösung auf: Qualitätsprüfung spart hohe Folgekosten. Vor allem, wenn sie nicht nur nachträglich, sondern bereits in der Erprobungs- und Qualifikationsphase eingesetzt wird. Folgende drei Fehlerszenarien des Testlabors microtec GmbH in Stuttgart zeigen, dass die Suche nach der Fehlerquelle oft der bekannten Nadel im Heuhaufen entspricht. Denn nicht immer liegen Fehlerquellen auf der Hand. Anhand eines virtuellen Bausteins, der sowohl Bauteil als auch Baugruppe sein kann, werden mögliche Vorgehensweisen aufgezeigt. Erstes Szenario Bereits bei den ersten Erprobungsmustern kommt es zu gehäuften Ausfällen. Der Baustein sitzt in einer Flüssigkeit und ist zum Schutz der Elektronik mit einem Kunststoffgehäuse im Spritzgussverfahren ummantelt. Wie chemische Analysen ergeben, ist Flüssigkeit in den Baustein eingedrungen. "Qualitätsprüfung spart hohe Folgekosten. Vor allem, wenn sie nicht nur nachträglich, sondern bereits in der Erprobungsund Qualifikationsphase eingesetzt wird." Dipl.-Physiker Jürgen Gruber, Leiter Fehler- und Technologieanalyse Zweites Szenario: Der auffällige Baustein wird mit der groben Fehlermeldung `Fehlfunktion im oberen Temperaturbereich` geliefert. Zur Fehlersimulation wird ein Dauerlauf bei verschiedenen Temperaturen und elektr. Belastungen durchgeführt. Dabei zeigt sich, dass ab einer Umgebungstemperatur von 70 °C der Baustein unter bestimmten Lastbedingungen ausfällt. Die Fehler-Eingrenzung führt auf ein IC. Eine Fehleranalyse am IC ergibt, dass das Bauteil durch elektrische Überbeanspruchung (electrical overstress oder ESD) Seite 1 von 2 microtec GmbH - testlab for opto+microelectronics – Qualitätssicherung im Bereich Automotive Erschienen in Markt & Technik, Ausgabe 18/2005 ausgefallen ist. Aufgrund des Schadensbilds auf dem Chip kann jedoch eine ESDSchädigung weitgehend ausgeschlossen werden. Die Schaltungsanalyse des Bausteins zeigt: Unter ungünstigen Randbedingungen (hier: Temperatur und Spannungspegel) führen elektrische Spitzen zur Überbeanspruchung des ICs und damit zum Ausfall. Als Korrekturmaßnahme wird hier eine Änderung des Schaltungsdesigns vorgeschlagen. Drittes Szenario: Das zu prüfende Gerät stammt aus einem Los Feldrückläufer, die im Rahmen von Gewährleistungsansprüchen geprüft werden. Das Gerät wird elektrischen Tests bei Raumtemperatur, unterer (-40°C)und oberer (+85°C) Einsatztemperatur unterzogen und dabei die Funktion überprüft. Das Gerät und drei weitere aus diesem Los zeigen eine Fehlfunktion in einem Ausgangssignal zur Ansteuerung einer externen Funktion. Somit wird es sich um einen systematischen Fehler handeln. Die elektrische Ausfallcharakteristik, verglichen mit den Schaltungsunterlagen, führt auf ein defektes Halbleiter-Bauteil innerhalb der Geräte. Folgende Ursachen sind möglich: Fertigungsprozessbedingter Defekt, Alterungsschaden oder ESDSchädigung. Normalerweise wird die Komponente an dieser Stelle einem auf ICs spezialisierten Labor weitergeleitet, da für deren Fehleranalyse entsprechendes Equipment benötigt wird. Da die microtec GmbH den kompletten Elektronikbereich abdeckt, also alles aus einer Hand bietet, wird der Baustein umgehend der eigenen Fehleranalyse zugeführt, wo sofort festgestellt werden kann, dass es sich um einen ESDSchaden handelt. Dieser kann entweder beim Einbau ins Fahrzeug oder bereits beim Lieferanten während der Fertigung verursacht worden sein. So unterschiedlich die Fehlermechanismen und deren Ebenen (von Bauteil über Baugruppe und komplexen Geräten zu Systemen) sind: microtec GmbH deckt alle Bereiche durch ein Team unterschiedlich spezialisierter Experten ab. microtec GmbH bietet als unabhängiges Testlabor neutrale Gutachten, die gerade in Streitfällen bei Kunden- und Lieferantenbeziehungen wichtig sind. microtec GmbH – Die Qualität im Visier. zusätzlicher Service im Automotivebereich auch für Opto-Elektronik: Qualifikation, Charakterisierung, Lebensdauertest, Fehleranalyse nach MOSTStandard (physical layer) an: - Fiberoptic Transceiver (FOT) - Stecker - Polymer Optical Fibre (POF) - an LEDs im Cockpit, Rücklichtern und Scheinwerfern - an Infrarot Emitting Diodes (IRED) für Sensorik-Anwendungen zusätzlich: Beratung zur Umstellung auf bleifreie Technologien: OEMs im Automotivebereich sind von der Umstellung nicht direkt betroffen, aber indirekt durch die Umstellung der Zulieferer auf Bleifrei. Somit erhalten OEMs oftmals geänderte, für „Bleifrei“ neu qualifizierte Bauteile. Durch diese Änderungen können sich für die Fertigung der OEMs Probleme ergeben. Hintergrund ist, dass bleifreie Baugruppen bei der Verarbeitung höheren Temperaturen Stand halten müssen. microtec GmbH testlab for opto + microelectronics Motorstr. 49 70499 Stuttgart Tel.: 0711/ 867 09-0 Fax: 0711/ 86709-50 [email protected] www.microtec.de Seite 2 von 2 microtec GmbH - testlab for opto+microelectronics – Qualitätssicherung im Bereich Automotive Erschienen in Markt & Technik, Ausgabe 18/2005
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