Case Study
Warum fallen Leistungsmodule in Geschirrspülmaschinen aus?
Ein Praxisfall aus der Haushaltsgeräteproduktion zeigt, wie ZESTRON Rückstände, Feuchtebelastung und elektrische Beanspruchung bewertet, um Ausfallursachen gezielt einzugrenzen und geeignete Maßnahmen abzuleiten.
— SchadensabhilfeAusfallursache bei Leistungsmodulen gezielt eingrenzen
Leistungsmodule in Geschirrspülmaschinen sind während ihres Einsatzes Feuchtigkeit, Temperaturwechseln und elektrischer Belastung ausgesetzt. Treffen diese Faktoren auf kritische Rückstände aus der Fertigung, können komplexe Fehlermechanismen (wie Elektrochemische Migration) entstehen, die sich nicht allein durch eine Sichtprüfung erklären lassen.
Im vorliegenden Praxisfall traten bei neu verbauten Leistungsmodulen wiederholt Ausfälle auf. Besonders auffällig waren die Ergebnisse nach Qualifizierungstests mit Temperaturschock und zyklischer Feuchte-Wärme-Belastung. Während der anschließenden Hochspannungsprüfung am Ende der Fertigungslinie wurde ein kritisches Schadensbild sichtbar.
ZESTRON untersuchte, welche Rückstände, Materialzustände und Prozessbedingungen zum Ausfall der Leistungsmodule beigetragen haben könnten. Ziel war es, den Fehlermechanismus analytisch einzugrenzen und daraus konkrete Maßnahmen für den Produktionsprozess abzuleiten.
Haben Sie einen ähnlichen Schadensfall?
Beschreiben Sie kurz Ihr Schadensbild. ZESTRON unterstützt Sie bei der Eingrenzung möglicher Ursachen und der Ableitung geeigneter Abhilfemaßnahmen.
— Case StudyAusfall Leistungsmodul einer Geschirrspülmaschine
Diese Fallstudie analysiert einen Ausfall des Leistungsmoduls in einer Geschirrspülmaschine und beleuchtet die Herausforderungen für den Hersteller. Unsere Experten entwickelten in enger Zusammenarbeit eine maßgeschneiderte Lösung, um dieses technische Problem effektiv zu beheben.
— problemstellungDendritenwachstum nach Feuchte-Wärme-Belastung
Der Hersteller stellte vermehrt Probleme mit neu verbauten Leistungsmodulen fest. Die Auffälligkeiten traten insbesondere während der Hochspannungsprüfung mit 1.250 V am Ende der Fertigungslinie auf.
Zuvor waren die Leistungsmodule Qualifizierungstests mit Temperaturschock und zyklischer Feuchte-Wärme-Belastung ausgesetzt. Nach diesen Belastungen wurde ein deutliches Dendritenwachstum sichtbar, das von einer THT-Lötstelle und einer offenen Kupferleitbahn ausging.
Für den Kunden war entscheidend, die Ursache des Dendritenwachstums zuverlässig zu verstehen. Nur so konnten geeignete Maßnahmen abgeleitet werden, um weitere Ausfälle im Produktionsprozess und im späteren Einsatz zu vermeiden.
— ursachenforschungElektrochemische Migration als möglicher Fehlermechanismus
Auf Basis des Schadensbildes wurde elektrochemische Migration als möglicher Fehlermechanismus betrachtet. Dieser Mechanismus kann entstehen, wenn Feuchtigkeit, elektrische Spannung sowie ionische oder organische Rückstände zusammenwirken.
Im konkreten Fall mussten deshalb mehrere Einflussfaktoren gemeinsam bewertet werden: Rückstände auf dem Leistungsmodul, Feuchte-Wärme-Belastung, elektrische Beanspruchung sowie mögliche Schwachstellen im Bereich der Lötstoppmaske.
Die Analyse sollte nicht nur zeigen, ob elektrochemische Migration beteiligt war. Sie sollte vor allem klären, welche Prozess- und Materialfaktoren das Dendritenwachstum begünstigt haben und an welchen Stellen der Kunde gezielt ansetzen kann.
— FehlerdiagnoseIn-Depth Fehleranalyse
Zur Eingrenzung der Ausfallursache kombinierte ZESTRON mehrere Analyseverfahren. Dadurch konnte das sichtbare Schadensbild mit Materialbefunden, organischen Rückständen und ionischen Kontaminationen in Zusammenhang gebracht werden.
01 | Visuelle Inspektion unter dem Mikroskop
Untersuchung der Verteilung der Rückstände auf der Lötstoppmaske:
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Nachweis großflächiger Verunreingungen
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Metallische Strukturen über Interferenzkontrast erkennbar
02| REM/EDX Untersuchung
Bestätigung der Hypothese "elektrochemische Migration":
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Dendritische Sturkuturen - Material Zinn
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Erhebliche Menge an organischen Rückständen
03| ZESTRON Flux Test und ZESTRON Resin Test
Testmethoden zur Rückstandsanalyse:
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Identifizierung freiliegender Aktivatoren
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Bestätigung organischer Rückstände durch Blaufärbung
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Nachweis von Harzrückständen
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Vorhanden sein von Harzrückständen durch Gelbfärbung bestätigt
04| Ionenchromatographie
Identifizierung und Quantifizierung ionischer Verunreinigungen:
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Signifikante Mengen an Bromid, Chlorid, Succinat und Natrium gemessen
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Überschreitung deren Grenzwerte gemäß IPC-CH-65B
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Hygroskopischen Substanzen auf der Baugruppenrückseite begünstigen Kriechströme und Betauung zur Auslösung elektrochemischer Migration.
— interpretationFehlermechanismus ganzheitlich bewerten
Die Analyse zeigte, dass der Ausfall der Leistungsmodule nicht auf einen einzelnen Faktor reduziert werden konnte. Entscheidend war das Zusammenspiel aus Feuchte-Wärme-Belastung, elektrischer Spannung, Rückständen auf der Oberfläche und lokalen Schwachstellen im Bereich der Lötstoppmaske.
Unter den Prüfbedingungen konnte sich Tau bilden. In Verbindung mit ionischen und organischen Rückständen entstanden damit Bedingungen, die elektrochemische Migration und Dendritenwachstum begünstigen können.
Die Fehlerinterpretation ging deshalb über den reinen Nachweis einzelner Kontaminationen hinaus. ZESTRON bewertete, wie die analytischen Befunde zusammenwirken und welche Prozessfaktoren für die spätere Zuverlässigkeit der Leistungsmodule relevant sind.
— LösungsansätzeECM-Risiken bei Leistungsmodulen reduzieren
Durch die präzise Interpretation der Ergebnisse konnte unser Team wirkungsvolle Lösungsansätze ableiten, um das Ausfallrisiko der elektrochemischen Migration in den Leistungsmodulen der Spülmaschine signifikant zu reduzieren.
Diese kundenorientierten Lösungsansätze wurden nicht nur entwickelt, um bestehende Schwachstellen zu beheben, sondern auch präventive Maßnahmen zu implementieren, um zukünftige Ausfälle zu verhindern.
Empfohlene Maßnahmen und Lösungsansätze:
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Überprüfung der aktuellen Leistungsmodule auf mögliche Defekte im Lötstopplack. Das Ziel ist es, sicherzustellen, dass es keine Mängel oder unvollständig benetzte Lötstellen vorhanden sind.
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Anweisung zur Bestellung von Leistungsmodulen ohne Mängel. Dies könnte durch präzise Leiterplattenspezifikationen und Qualitätsstandards sichergestellt werden.
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Verbesserung des selektiven Lötprozesses, um eine minimale Flussmittelmenge und die Deaktivierung der Rückstände zu gewährleisten. Dies könnte die Anpassung von Parametern, Überwachungstechniken oder Schulungen für das Fertigungspersonal beinhalten.
Diese erarbeiteten Lösungsansätze wurden detailliert mit dem Kunden besprochen. Unser Team war aktiv an der Umsetzung der diskutierten Maßnahmen beteiligt und leistete dabei konkrete Unterstützung.
Ihr partner an ihrer seiteSie haben unerklärliche Ausfälle Ihrer Leistungsmodule?
Wenn Leistungsmodule Qualitätsprüfungen nicht bestehen oder Rückstände, Korrosion, Kriechströme oder Dendritenwachstum sichtbar werden, ist eine belastbare Ursachenanalyse entscheidend.
ZESTRON unterstützt Sie dabei, Schadensbilder analytisch zu bewerten, relevante Rückstände einzugrenzen und geeignete Maßnahmen für Ihren Produktionsprozess abzuleiten.
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