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HTV: Halbleiterkrise – Bauteilfälschungen bereits im Vorfeld erkennen
Bedingt durch die aktuelle Halbleiterkrise und den damit verbundenen Lieferengpässen weicht die Industrie derzeit häufig auf sogenannte Beschaffungsdienstleister aus. Oftmals ist jedoch nur wenig über die Quellen bekannt, aus denen diese Teile stammen. Hierdurch eröffnen sich neue Probleme, denn im „freien Markt“ finden sich eine Großzahl an gefälschten, manipulierten und gebrauchten Teilen, welche als Neuware deklariert sind, mit denen jedoch keine zuverlässigen Produkte hergestellt werden können.
Als einer der weltweiten Marktführer für Dienstleistungen rund um elektronische Komponenten bietet die Firma HTV aus Bensheim dank vielfältiger Methoden zahlreiche Möglichkeiten an, um die Originalität und Qualität zugelieferter Teile bewerten und eventuelle Bauteilmanipulation bereits im Vorfeld feststellen zu können.
Die Zeiten, in denen Fälschungen noch recht simpel zum Beispiel an schlecht kopierten Logos oder fehlerhafter Beschriftung erkannt werden konnten sind vorbei. Bei Margen von über 300 Prozent[1] ist der Aufwand für die Fälscher, die Fälschungen bestmöglich zu verschleiern, äußerst rentabel. Somit lassen sich gefälschte Bauteile vielfach kaum noch von den Originalen unterscheiden, weshalb es zur Sicherung der Qualität und Bestimmung der Authentizität einer geeigneten Strategie bedarf.
Counterfeit-Screening im „HTV-Institut für Materialanalyse“
Geeignete Strategien zur Sicherung der Qualität und Bestimmung der Authentizität von auf dem freien Markt beschafften Komponenten sind somit für die Wahrung der Qualität und Integrität der eigenen Produkte essenziell, denn wenn nur ein Bauteil auf einer Platine ausfällt, ist meist die gesamte Baugruppe ohne Funktion, was insbesondere bei sicherheits- bzw. lebenswichtigen Systemen wie beispielsweise Fahrassistenzen und Bremssteuerungen prekär ist.
Die Bauteilqualität und Bauteilverfügbarkeit im Vorfeld zu sichern, ist eine der Kompetenzen der HTV Firmengruppe aus Bensheim, die neben Test, Analytik sowie Langzeitkonservierung und Langzeitlagerung auch auf die Bauteilprogrammierung und Bauteilbearbeitung spezialisiert ist.
Das HTV- Institut für Materialanalyse bietet zahlreiche Möglichkeiten an, um die Originalität und Qualität zugelieferter Teile bewerten und eventuelle Bauteilmanipulation feststellen zu können: Zunächst muss die korrekte Funktionalität und die Einhaltung der Datenblattparameter sichergestellt werden. Dies erfolgt bei HTV über komplexe Digital- und Mixed-Signal-Großtestsysteme oder eigens für die gewünschten Untersuchungen erstellten Prüfapplikationen. So kann bereits ohne weiterführende Analysen eine erste Aussage bezüglich der Echtheit des Bausteins getroffen werden.
Abbildung 1: Auch Bauteile im Wert von nur einem Euro werden gefälscht. In diesem Fall wurde ein Operationsverstärker des Herstellers TEXAS INSTUMENTS bestellt (links), aber ein gefälschter, unbeschrifteter Chip geliefert (rechts). Dieser würde unter Umständen zwar simple elektrische Tests, z .B. bei der Endkontrolle einer Baugruppe, bestehen, jedoch nicht die Zuverlässigkeit und exakten elektrischen Parameter wie ein hochwerter Chip von TEXAS INSTRUMENTS liefern.
Häufig ist es nötig, wie in Abbildung 1 gezeigt, nachfolgende detaillierte Untersuchungen sowohl hinsichtlich des äußeren (z. B. Wareneingangsprüfung, Lichtmikroskopie, Wischtest) als auch des inneren Aufbaus (z. B. Akustische Mikroskopie, Röntgen, chemische Bauteilöffnung) durchzuführen. Beispielsweise wird mithilfe eines Wischtests die Bauteiloberfläche durch spezielle Chemikalien behandelt, sodass festgestellt werden kann, ob das Bauteil nachträglich neu beschriftet und somit umdeklariert beziehungsweise manipuliert wurde. Doch auch hier lernen die Fälscher stetig dazu. Verwendete Techniken können oftmals nicht mehr mit Standardverfahren, wie beispielsweise einem Wischtest, aufgedeckt werden. Derartige Fälschungen bzw. Manipulationen können mit einer chemischen Bauteilöffnung, aber auch mithilfe der akustischen Mikroskopie (SAM) nachgewiesen werden.
Abbildung 2: Neue Techniken der Fälscher sind immer schwerer nachweisbar. Sie schleifen die alte Beschriftung ab und verwenden anschließend das abgeschliffene Material, um dieses mit Epoxidharz erneut auf die Bauteiloberfläche aufzubringen. Somit wird das ursprüngliche Erscheinungsbild des Gehäuses erhalten. Anschließend werden die Teile neu beschriftet. Das Problem: ein Wischtest ist in diesem Fall unauffällig (Bild links). Eine Untersuchung solcher Bauteile mit einem Scanning-Acoustic-Microscop (SAM) hingegen bringt die originale Schrift (Bild rechts) oder tiefer liegende Bearbeitungsspuren und somit die Wahrheit, ans Tageslicht.
In Anbetracht der aktuellen Situation ist es absolut ratsam, Bauteile die von Beschaffungsdienstleistern stammen, auf ihre Authentizität zu überprüfen. Nur so kann auch die Zuverlässigkeit und Funktion des finalen Produkts sichergestellt und Reklamationszahlen niedrig gehalten werden. Für diese Aufgaben bietet das HTV-Institut für Materialanalyse zahlreiche umfassende Analysemethoden als Dienstleistung an, womit die Qualität der angelieferten Bauteile sichergestellt werden kann.
Infobox: Hat ein Unternehmen das Glück, authentische Teile kaufen zu können, stellt sich die Frage nach dem Einkaufsvolumen. In, wie aktuell, schwer planbaren Zeit entfällt eine Just-in-Time Fertigung ohne Lagerhaltung. Doch wo sollen die Bauteile gelagert werden? Und vor allem, wie können diese Teile über Jahre hinweg konserviert werden, ohne Qualität und Funktionalität einzubüßen? Auch bei diesem Problem kann die HTV Firmengruppe Abhilfe schaffen. Mit dem eigens entwickelten, weltweit einmaligen TAB® Langzeitkonservierungs- und lagerungsverfahren können Bauteile in Hochsicherheitsgebäuden bis zu 50 Jahre konserviert werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lagerungsverfahren (z. B. in Stickstoff-Drypacks) können die spezifischen Alterungsprozesse, wie beispielsweise die Diffusion, drastisch reduziert, z. T. sogar verhindert werden. Hierbei wird auch eine Überwachung und Vorhersage der Verfügbarkeit der eingelagerten elektronischen Komponenten mithilfe verschiedenster Analyseverfahren angeboten. Somit kann die Versorgung der Produktion mit wichtigen Bauteilen auf Jahrzehnte sichergestellt werden.
Neben den vielfältigen Analysemethoden im HTV-Institut für Materialanalyse und der weltweit einmaligen Langzeitlagerung bietet HTV als eines der leistungsfähigsten Programmierzentren auch die Programmierung bzw. das Flashen von mehr als 750.000 Komponenten pro Tag an. Bauteile können also im Anschluss an die Authentifizierung direkt bei HTV programmiert werden. Bauteilprogrammierung beim Spezialisten, verborgene Einsparpotentiale nutzen! Da die Anzahl der weltweit eingesetzten Elektronikbauteile rasant wächst und damit auch die technischen und fachlichen Voraussetzungen für die Programmierung von Bauelementen mit zunehmender Vielfalt auf dem Bauteilemarkt sowie Komplexität der Bausteine immer weiter steigen, entscheiden sich immer mehr Fertiger, OEMs und Zulieferer gegen eine Inhouse-Programmierung und lassen ihre elektronischen Bausteine extern von Spezialisten, die über benötigte Kapazität, Know-how und Hardware verfügen, programmieren. Unterzieht man die hausinterne Programmierung einem genauen Vergleich, so kommt man insbesondere bei Bauteilen mit längeren Programmierzeiten zu dem Ergebnis, dass sie einem Kostenvergleich zur externen Programmierung in der Regel nicht standhalten kann. Grund hierfür sind in der Regel die anfallenden Investitions-, Personal- und Wartungskosten. Bei HTV kann durch schnelle Mustererstellung, kurze Durchlaufzeiten dank einer Vielzahl hochmoderner, vollautomatischer Programmiersysteme sowie Eilservice die programmierte Kundenware binnen weniger Arbeitstage oder auch nur Stunden (auch für große Stückzahlen) ausgeliefert werden. Dies bietet dem Kunden mehr Flexibilität, da keine programmierten Bausteine bevorratet werden müssen, sondern auch große Stückzahlen der benötigten Ware innerhalb von wenigen Stunden direkt in die Fertigung geliefert werden können. Diese Vorgehensweise bietet eine ähnlich große Flexibilität wie die On-Board oder In-Line-Programmierung, allerdings mit dem Vorteil, dass der zeitintensive Programmiervorgang von der Bestückungslinie ausgelagert ist. Damit verringern sich die Taktzeiten der gesamten Linie signifikant! Die Nutzung und Zusammenarbeit mit einem externen Dienstleister wie HTV ermöglicht zusätzlich die kurzfristige Lieferung von Freigabemustern oder Bausteinen für die Nullserie und bietet Support bei etwaigen Problemen. Insbesondere bei Stückzahlen mit Losgrößen ab 5.000 oder 10.000 Stk. sind aufgrund der hocheffizienten Spezialmaschinen Preise möglich, die in die Nähe von herstellerseitig vorprogrammierten Bauteilen kommen.
Abbildung 3: Bei HTV können mehr als 750.000 Komponenten/Tag programmiert werden.
Durch die eigene Adapter- und Algorithmenentwicklung können bei HTV auch neue Bausteintypen oder ASICs und Gehäuseformen meist ohne längere Vorlaufzeiten an die Programmierautomaten angepasst und in Serienstückzahlen mit der Kundensoftware programmiert werden. Dank hausinterner Instandhaltung und Kalibrierung auch älterer Programmiersysteme bietet HTV zudem die Programmierung vieler bereits vom Hersteller abgekündigter obsoleter Bausteintypen an.
Umgehende Fehleranalyse im HTV-Testhaus
Kommt es während der Programmierung zu Problemen oder Ausfällen, können diese umgehend im Detail analysiert werden. Die Erstellung eines ausführlichen Prüfberichts ermöglicht es dem Kunden, die weiteren notwendigen Schritte unverzüglich einzuleiten. Zusätzlich können die Bauteile speziellen elektrischen und thermischen Tests unterzogen werden (z. B. Dichtigkeitsprüfung, Burn-in, Temperaturschock, Pressure-Cooker-Test). Möglich sind auch Bauteilqualifikationen zur Beurteilung der Qualität von Komponenten in unterschiedlichen Stresssituationen.
Abbildung 4: Fehleranalyse mit HTV-Testsystemen
Mehr als nur die Programmierung
Direkt im Anschluss an die Programmierung erhalten Bauteile je nach Kundenwunsch eine Beschriftung bzw. Markierung. Diese kann mittels Laser, Etikett oder Farbpunkt erfolgen. Eine aufgebrachte Werksnummer und das Programmierdatum beispielsweise ermöglichen es, den programmierten Softwarestand von außen sichtbar zu machen und eine 100%ige Traceabiltity sicherzustellen.
Zur Qualitätskontrolle erfolgt im Anschluss vor der Verpackung je nach Kundenwunsch (Tray, Stange, Gurt) die 3D-Lead-Inspection. Mithilfe eines dreidimensionalen Verfahrens werden hierbei sämtliche mechanische Bauteilparameter hochpräzise gemäß Datenblatt vermessen. Automatische Bilderkennungssysteme überprüfen zudem sowohl die Bauteilbeschriftung, als auch die Bauteillage. Dieser für die Qualität äußerst wichtige Prozessschritt wird bei einer In-House-Programmierung beim Kunden in der Regel nicht durchgeführt, was zu erheblichen Problemen und Ausschuss bei der Bestückung führen kann.
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Abbildung 5: vollautomatische 3D-Lead-Inspection zur Qualitätskontrolle
Fazit: HTV ist einer der führenden Anbieter für Dienstleistungen rund um elektronische Komponenten und bietet u.a. von der Programmierung über Test & Analyse bis hin zur Langzeitlagerung bis zu 50 Jahren verschiedenste Services für elektronische Komponenten an. Insbesondere in Zuge der aktuellen Halbleiterkrise ist es absolut ratsam, Bauteile aus unbekannter Quelle im HTV Institut für Materialanalyse mithilfe zahlreicher umfassender Test- und Analysemethoden auf ihre Authentizität und Qualität zu überprüfen, um eventuelle Bauteilmanipulation bereits im Vorfeld feststellen zu können.
Nur so kann auch die Zuverlässigkeit und Funktion des finalen Produkts sichergestellt und Reklamationszahlen niedrig gehalten werden.
Authentifizierte Teile können direkt im Anschluss bei HTV programmiert und weiterverarbeitet werden.
Autor:
M. Sc. Paul Braun
Analytik/Forschung und Entwicklung
Kontakt:
HTV Halbleiter-Test & Vertriebs-GmbH
Tel.: +49 (0) 62 51 / 8 48 00-0
Fax.: +49 (0) 62 51 / 8 48 00-30
E-Mail:
Internet: www.HTV-GmbH.de
Abbildung 1: Auch Bauteile im Wert von nur einem Euro werden gefälscht. In diesem Fall wurde ein Operationsverstärker des Herstellers TEXAS INSTUMENTS bestellt (links), aber ein gefälschter, unbeschrifteter Chip geliefert (rechts). Dieser würde unter Umständen zwar simple elektrische Tests, z .B. bei der Endkontrolle einer Baugruppe, bestehen, jedoch nicht die Zuverlässigkeit und exakten elektrischen Parameter wie ein hochwerter Chip von TEXAS INSTRUMENTS liefern.
Häufig ist es nötig, wie in Abbildung 1 gezeigt, nachfolgende detaillierte Untersuchungen sowohl hinsichtlich des äußeren (z. B. Wareneingangsprüfung, Lichtmikroskopie, Wischtest) als auch des inneren Aufbaus (z. B. Akustische Mikroskopie, Röntgen, chemische Bauteilöffnung) durchzuführen. Beispielsweise wird mithilfe eines Wischtests die Bauteiloberfläche durch spezielle Chemikalien behandelt, sodass festgestellt werden kann, ob das Bauteil nachträglich neu beschriftet und somit umdeklariert beziehungsweise manipuliert wurde. Doch auch hier lernen die Fälscher stetig dazu. Verwendete Techniken können oftmals nicht mehr mit Standardverfahren, wie beispielsweise einem Wischtest, aufgedeckt werden. Derartige Fälschungen bzw. Manipulationen können mit einer chemischen Bauteilöffnung, aber auch mithilfe der akustischen Mikroskopie (SAM) nachgewiesen werden.
Abbildung 2: Neue Techniken der Fälscher sind immer schwerer nachweisbar. Sie schleifen die alte Beschriftung ab und verwenden anschließend das abgeschliffene Material, um dieses mit Epoxidharz erneut auf die Bauteiloberfläche aufzubringen. Somit wird das ursprüngliche Erscheinungsbild des Gehäuses erhalten. Anschließend werden die Teile neu beschriftet. Das Problem: ein Wischtest ist in diesem Fall unauffällig (Bild links). Eine Untersuchung solcher Bauteile mit einem Scanning-Acoustic-Microscop (SAM) hingegen bringt die originale Schrift (Bild rechts) oder tiefer liegende Bearbeitungsspuren und somit die Wahrheit, ans Tageslicht.
In Anbetracht der aktuellen Situation ist es absolut ratsam, Bauteile die von Beschaffungsdienstleistern stammen, auf ihre Authentizität zu überprüfen. Nur so kann auch die Zuverlässigkeit und Funktion des finalen Produkts sichergestellt und Reklamationszahlen niedrig gehalten werden. Für diese Aufgaben bietet das HTV-Institut für Materialanalyse zahlreiche umfassende Analysemethoden als Dienstleistung an, womit die Qualität der angelieferten Bauteile sichergestellt werden kann.
Infobox: Hat ein Unternehmen das Glück, authentische Teile kaufen zu können, stellt sich die Frage nach dem Einkaufsvolumen. In, wie aktuell, schwer planbaren Zeit entfällt eine Just-in-Time Fertigung ohne Lagerhaltung. Doch wo sollen die Bauteile gelagert werden? Und vor allem, wie können diese Teile über Jahre hinweg konserviert werden, ohne Qualität und Funktionalität einzubüßen? Auch bei diesem Problem kann die HTV Firmengruppe Abhilfe schaffen. Mit dem eigens entwickelten, weltweit einmaligen TAB® Langzeitkonservierungs- und lagerungsverfahren können Bauteile in Hochsicherheitsgebäuden bis zu 50 Jahre konserviert werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lagerungsverfahren (z. B. in Stickstoff-Drypacks) können die spezifischen Alterungsprozesse, wie beispielsweise die Diffusion, drastisch reduziert, z. T. sogar verhindert werden. Hierbei wird auch eine Überwachung und Vorhersage der Verfügbarkeit der eingelagerten elektronischen Komponenten mithilfe verschiedenster Analyseverfahren angeboten. Somit kann die Versorgung der Produktion mit wichtigen Bauteilen auf Jahrzehnte sichergestellt werden.
Neben den vielfältigen Analysemethoden im HTV-Institut für Materialanalyse und der weltweit einmaligen Langzeitlagerung bietet HTV als eines der leistungsfähigsten Programmierzentren auch die Programmierung bzw. das Flashen von mehr als 750.000 Komponenten pro Tag an. Bauteile können also im Anschluss an die Authentifizierung direkt bei HTV programmiert werden. Bauteilprogrammierung beim Spezialisten, verborgene Einsparpotentiale nutzen! Da die Anzahl der weltweit eingesetzten Elektronikbauteile rasant wächst und damit auch die technischen und fachlichen Voraussetzungen für die Programmierung von Bauelementen mit zunehmender Vielfalt auf dem Bauteilemarkt sowie Komplexität der Bausteine immer weiter steigen, entscheiden sich immer mehr Fertiger, OEMs und Zulieferer gegen eine Inhouse-Programmierung und lassen ihre elektronischen Bausteine extern von Spezialisten, die über benötigte Kapazität, Know-how und Hardware verfügen, programmieren. Unterzieht man die hausinterne Programmierung einem genauen Vergleich, so kommt man insbesondere bei Bauteilen mit längeren Programmierzeiten zu dem Ergebnis, dass sie einem Kostenvergleich zur externen Programmierung in der Regel nicht standhalten kann. Grund hierfür sind in der Regel die anfallenden Investitions-, Personal- und Wartungskosten. Bei HTV kann durch schnelle Mustererstellung, kurze Durchlaufzeiten dank einer Vielzahl hochmoderner, vollautomatischer Programmiersysteme sowie Eilservice die programmierte Kundenware binnen weniger Arbeitstage oder auch nur Stunden (auch für große Stückzahlen) ausgeliefert werden. Dies bietet dem Kunden mehr Flexibilität, da keine programmierten Bausteine bevorratet werden müssen, sondern auch große Stückzahlen der benötigten Ware innerhalb von wenigen Stunden direkt in die Fertigung geliefert werden können. Diese Vorgehensweise bietet eine ähnlich große Flexibilität wie die On-Board oder In-Line-Programmierung, allerdings mit dem Vorteil, dass der zeitintensive Programmiervorgang von der Bestückungslinie ausgelagert ist. Damit verringern sich die Taktzeiten der gesamten Linie signifikant! Die Nutzung und Zusammenarbeit mit einem externen Dienstleister wie HTV ermöglicht zusätzlich die kurzfristige Lieferung von Freigabemustern oder Bausteinen für die Nullserie und bietet Support bei etwaigen Problemen. Insbesondere bei Stückzahlen mit Losgrößen ab 5.000 oder 10.000 Stk. sind aufgrund der hocheffizienten Spezialmaschinen Preise möglich, die in die Nähe von herstellerseitig vorprogrammierten Bauteilen kommen.
Abbildung 3: Bei HTV können mehr als 750.000 Komponenten/Tag programmiert werden.
Durch die eigene Adapter- und Algorithmenentwicklung können bei HTV auch neue Bausteintypen oder ASICs und Gehäuseformen meist ohne längere Vorlaufzeiten an die Programmierautomaten angepasst und in Serienstückzahlen mit der Kundensoftware programmiert werden. Dank hausinterner Instandhaltung und Kalibrierung auch älterer Programmiersysteme bietet HTV zudem die Programmierung vieler bereits vom Hersteller abgekündigter obsoleter Bausteintypen an.
Umgehende Fehleranalyse im HTV-Testhaus
Kommt es während der Programmierung zu Problemen oder Ausfällen, können diese umgehend im Detail analysiert werden. Die Erstellung eines ausführlichen Prüfberichts ermöglicht es dem Kunden, die weiteren notwendigen Schritte unverzüglich einzuleiten. Zusätzlich können die Bauteile speziellen elektrischen und thermischen Tests unterzogen werden (z. B. Dichtigkeitsprüfung, Burn-in, Temperaturschock, Pressure-Cooker-Test). Möglich sind auch Bauteilqualifikationen zur Beurteilung der Qualität von Komponenten in unterschiedlichen Stresssituationen.
Abbildung 4: Fehleranalyse mit HTV-Testsystemen
Mehr als nur die Programmierung
Direkt im Anschluss an die Programmierung erhalten Bauteile je nach Kundenwunsch eine Beschriftung bzw. Markierung. Diese kann mittels Laser, Etikett oder Farbpunkt erfolgen. Eine aufgebrachte Werksnummer und das Programmierdatum beispielsweise ermöglichen es, den programmierten Softwarestand von außen sichtbar zu machen und eine 100%ige Traceabiltity sicherzustellen.
Zur Qualitätskontrolle erfolgt im Anschluss vor der Verpackung je nach Kundenwunsch (Tray, Stange, Gurt) die 3D-Lead-Inspection. Mithilfe eines dreidimensionalen Verfahrens werden hierbei sämtliche mechanische Bauteilparameter hochpräzise gemäß Datenblatt vermessen. Automatische Bilderkennungssysteme überprüfen zudem sowohl die Bauteilbeschriftung, als auch die Bauteillage. Dieser für die Qualität äußerst wichtige Prozessschritt wird bei einer In-House-Programmierung beim Kunden in der Regel nicht durchgeführt, was zu erheblichen Problemen und Ausschuss bei der Bestückung führen kann.
Abbildung 5: vollautomatische 3D-Lead-Inspection zur Qualitätskontrolle
Fazit: HTV ist einer der führenden Anbieter für Dienstleistungen rund um elektronische Komponenten und bietet u.a. von der Programmierung über Test & Analyse bis hin zur Langzeitlagerung bis zu 50 Jahren verschiedenste Services für elektronische Komponenten an. Insbesondere in Zuge der aktuellen Halbleiterkrise ist es absolut ratsam, Bauteile aus unbekannter Quelle im HTV Institut für Materialanalyse mithilfe zahlreicher umfassender Test- und Analysemethoden auf ihre Authentizität und Qualität zu überprüfen, um eventuelle Bauteilmanipulation bereits im Vorfeld feststellen zu können.
Nur so kann auch die Zuverlässigkeit und Funktion des finalen Produkts sichergestellt und Reklamationszahlen niedrig gehalten werden.
Authentifizierte Teile können direkt im Anschluss bei HTV programmiert und weiterverarbeitet werden.
Autor:
M. Sc. Paul Braun
Analytik/Forschung und Entwicklung
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