Elektrochemische Migration: Auf der Spur von Leistungsmodul-Ausfällen
Case Study: Baugruppen von Geschirrspülmaschinen bestehen Qualitätsprüfung nicht
elektrochemische migrationAusfälle von Leistungsmodulen in Spülmaschinen verhindern
Feuchtigkeit und Salze, die in Haushalts-Spülmaschinen auftreten, stellen für Hersteller eine erhebliche technische Herausforderung dar. Werden diese Faktoren nicht angemessen berücksichtigt, können sie Korrosion und elektrochemische Migration auf den elektronischen Leistungsmodulen verursachen.
Diese Fehlermechanismen führen nicht nur zu erhöhten Reparaturkosten und vermehrten Garantieansprüchen, sondern können auch Lieferverzögerungen und kostenintensive Rückrufaktionen auslösen.
Daher ist es entscheidend, sich bereits in der Vorserienproduktion intensiv mit diesen Fehlerquellen auseinanderzusetzen. Unsere R&S-Experten unterstützen Sie dabei mit ihrer langjährigen Erfahrung bei der Auswertung von Fehlern, um mögliche Ausfälle zu minimieren und die entstandenen Kosten zu reduzieren.
Case StudyAusfall Leistungsmodul einer Geschirrspülmaschine
In der nachfolgenden Case Study werden die Herausforderungen eines Herstellers im Bereich Geschirrspülmaschinen im Detail analysiert, insbesondere in Bezug auf einen Ausfall im Leistungsmodul. Unsere R&S-Experten haben in enger Zusammenarbeit einen maßgeschneiderten Lösungsansatz entwickelt, um dem Hersteller wirkungsvoll bei der Bewältigung dieser technischen Herausforderungen zu unterstützen.
problemstellungDendritenbildung auf Baugruppen
Unser Kunde stellte vermehrt Probleme mit neu verbauten Leistungsmodulen fest, insbesondere während der Hochspannungsprüfung (1.250 V) am Ende der Fertigungslinie.
Besonders nach den Qualifizierungstests für Temperaturschock und zyklische Feuchte-Wärme-Belastung traten gehäuft Ausfälle auf.
Das Problem manifestierte sich in einem deutlichen Dendritenwachstum, das von der THT-Lötstelle und der offenen Kupferleitbahn auf der Baugruppe ausging.
Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Fehlererklärung wandte sich das Unternehmen an unser R&S-Expertenteam.
ursachenforschungElektrochemische Migration als Auslöser?
Basierend auf den vom Hersteller beschriebenen Schäden konnte unser Experten-Team die Hypothese zur Ausfallursache formulieren:
Elektrochemische Migration (ECM), ausgelöst durch einen erheblichen Grad der Verschmutzung in Kombination mit intensiven Einflüssen von Temperatur und Feuchtigkeit.
FehlerdiagnoseIn-Depth Fehleranalyse
Um die Annahme der elektrochemischen Migration zu verifizieren, initiierte unser Team die ausgewählte Fehleranalysen:
01 | Visuelle Inspektion unter dem Mikroskop
Untersuchung der Verteilung der Rückstände auf der Lötstoppmaske:
-
Nachweis großflächiger Verunreingungen
-
Metallische Strukturen über Interferenzkontrast erkennbar
02| REM/EDX Untersuchung
Bestätigung der Hypothese "elektrochemische Migration":
-
Dendritische Sturkuturen - Material Zinn
-
Erhebliche Menge an organischen Rückständen
03| ZESTRON Flux Test und ZESTRON Resin Test
Testmethoden zur Rückstandsanalyse:
-
Identifizierung freiliegender Aktivatoren
-
Bestätigung organischer Rückstände durch Blaufärbung
-
Nachweis von Harzrückständen
-
Vorhanden sein von Harzrückständen durch Gelbfärbung bestätig
04| Ionenchromatographie
Identifizierung und Quantifizierung ionischer Verunreinigungen:
-
Signifikante Mengen an Bromid, Chlorid, Succinat und Natrium gemessen
-
Überschreitung deren Grenzwerte gemäß IPC-CH-65B
-
Hygroskopischen Substanzen auf der Baugruppenrückseite begünstigen Kriechströme und Betauung zur Auslösung elektrochemischer Migration.
interpretationGanzheitliche Fehlerinterpretation
Die vorliegenden Analyseergebnisse deuten darauf hin, dass die spezifischen Feuchte-Wärme-Bedingungen während des Funktionstests die Bildung von Tau begünstigt haben.
Es ist anzunehmen, dass der Ausfall im Leistungsmodul der Spülmaschine auf elektrochemische Migration zurückzuführen ist. Dies äußert sich durch das Wachstum von Dendriten auf der Oberfläche der Baugruppe, bedingt durch Mängel im Lötstopplack und das Vorhandensein starker hygroskopischer Kontamination.
Die Interpretation des Fehlers durch das R&S Team geht über die rein analytische Ebene hinaus. Dies ermöglicht nicht nur die Diagnose des Ausfalls, sondern auch die Ableitung von Lösungsansätzen. Diese Ansätze bieten unseren Kunden konkrete Maßnahmen zur Fehlerprävention.
LösungsansätzeEffiziente Prävention elektrochemischer Migration
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:
-
Überprüfung der aktuellen Leistungsmodule auf mögliche Defekte im Lötstopplack. Das Ziel ist es, sicherzustellen, dass es keine Mängel oder unvollständig benetzte Lötstellen vorhanden sind.
-
Anweisung zur Bestellung von Leistungsmodulen ohne Mängel. Dies könnte durch präzise Leiterplattenspezifikationen und Qualitätsstandards sichergestellt werden.
-
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.