pioneering with passion

PIONEERING WITH PASSION 

ZUVERLÄSSIGKEITSTECHNIK 

AUF BAUTEILE-EBENE 

Die Praxis in der Raumfahrt 

Dr.-Ing. A. Mofor 

Beitrag zur Vorlesung Test und 

Zuverlässigkeit digitaler Systeme 

von Prof. Dr.-Ing. Axel Hunger 

Universität Duisburg-Essen 

PIONEERING WITH PASSIO 

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PROPRIETARY INFORMATION 

©Tesat-Spacecom GmbH & Co.KG reserves all rights including industrial property rights, 

and all rights of disposal ©Tesat-Spacecom such as copying and GmbH passing & Co.KG to third parties


Inhaltsverzeichnis 

1. Einführung 

o Vorstellung 

o Begriffe; Zuverlässigkeit, Sicherheit, Fehler, Ausfall 

o Bauelement und Zuverlässigkeit 

o Aufgabe und Funktion der Zuverlässigkeitstechnik 

o Analoge Bauelemente und Digitalsysteme 

2. Zuverlässigkeitstechnik 

o Theoretische Sichtweise und Praxis 

o Zuverlässigkeitsprogrammplan 

o Zuverlässigkeitsanforderungen 

o Design für Zuverlässigkeit 

o Zuverlässigkeitsprüfung 

3. Hochzuverlässige EEE Bauelemente 

o Anwendungsgebiete 

o Entwicklungs- und Herstellungsphase für Raumfahrtbauelemente 

o Losweise Zuverlässigkeitsanforderungen 

o Wichtige Zuverlässigkeitstests in der Raumfahrt 

4. Zuverlässigkeitsverifizierung auf Anwenderseite 

o Beispiel Ablauf in Qualitätsmanagement 

o Construction Analysis (CA) und Destructive Physical Analysis (DPA), 

o Fehleranalyse 

5. Übung 

©Tesat-Spacecom GmbH & Co.KG 

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Vorwort. 

Dieser Beitrag zur Vorlesung TZDS beschäftigt sich mit dem Thema Zuverlässigkeit und technische 

Qualitätssicherung in Bezug auf Bauteile. Als Ergänzung zu den von Prof. Dr. A. Hunger vorgestellten theoretischen 

Aspekten wird hier versucht, mehr Praxis in den Beitrag reinzubringen. 

Selbst in der Praxis wird viel Wert auf Zuverlässigkeitstest auf Systemebene gelegt. So testet man die 

Geräte bis die möglichen Schwachstellen des Systems (Hardware und/oder Software) festgestellt 

werden. Wenn Software gut funktioniert, ist Hardware im Laufe der Zeit die übliche Fehlerursache und 

diese ist sehr oft bis auf ein oder mehrere Bauelemente zurückzuführen. Das Bauteil oder Modul wird 

ausgetauscht, sobald man es als die Fehlerursache festgestellt hat, aber das neue Bauteil kann auch 

wieder ausfallen, so dass wir mit einem systematischem Fehler zu tun haben. 

Das Ziel dieses Beitrages ist, die Studenten darauf aufmerksam zu machen, dass die Zuverlässigkeit des 

Gesamtsystems von der Zuverlässigkeit der einzelnen Komponenten abhängt. Als Ingenieur sollte man 

dafür sorgen, dass die Zuverlässigkeit der einzusetzenden Module bzw. Bauteile „gewährleistet“ bzw. 

sichergestellt ist. Darüber hinaus soll der Ingenieur die eigentliche Fehlerursache z.B. durch eine 

Fehleranalyse feststellen können, um das Design, die Technologie und die Zuverlässigkeit zu beurteilen, 

und entscheiden zu können, ob diese Bauteile oder Module die Zuverlässigkeitsanforderungen an seinem 

System erfüllen. 

Viel Spass !! 


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Vorstellung: Augustine Che Mofor 

Jahrgang 1976, in Kumba Kamerun 

Abitur; GCE Ordinary & Advanced Level 1993 bzw. 1995 

Deutschkurs: Studienkolleg des ökumenischen Studienwerks Bochum DSH 1998 

Studium: Fachbereich Elektro- und Informationstechnik, Uni Duisburg-Essen 1998-2004 

Abschluss M.Sc (Informations- und Kommunikationstechnik, Technische Elektronik). 

Promotion: TU Braunschweig, Elektrotechnik und Informationstechnik 

Wiss. Mitarbeiter; Forschungsbereich: Halbleitertechnik 2004-2007 

Abschluss Dr.-Ing (Diss: Herstellung von bauelementsfähigen ZnO-Nanostrukturen) 

Seit September 2007 bei TESAT-Spacecom, Backnang 

bis Juli .2008 Bauteil-Ingenieur 

Seit August 2008, Teamleiter/Leiter des Bauteil-Labors 

Verheiratet, 2 Kinder 


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Die Firma TESAT-Spacecom GmbH & Co. KG 


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Führender Hersteller von Nutzlast für Satellitenkommunikation 

Fernsehstation 

Satellit 

Heim 

Signalübertragung: TV Station -> Satellit -> Verbraucher 

Empfangssignal muss immer von bester Qualität sein 

Der Satellit muss mehrere Jahre einwandfrei funktionieren 

Keine Reparatur ist möglich im All 

Satelliten kosten Millionen Euro 


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Führender Hersteller von Nutzlast für Satellitenkommunikation 

Satelliten Payload; Was passiert im Satellit ? Singalverarbeitung !! 

Jedes einzelne Gerät besteht aus Bauelementen, die immer einwandfrei funktionieren müssen 


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Führender Hersteller von Nutzlast für die Raumfahrt 

Jedes einzelne Gerät besteht aus Bauelementen, die immer einwandfrei funktionieren müssen 


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PCB OHNE Bauteile 

PCB MIT Bauteilen 


Beitrag von Bauelementen im Gerät und im Gesamtprojekt 

Bauteile tragen zum Gesamtpreis, Gesamtvolumen 

und Gesamtgewicht von Systemen. Dieser Beitrag 

soll bei der Entwicklung und Herstellung 

mitberücksichtigt werden. Eine kostengünstige 

Beschaffung von Bauteilen mit der angestrebten 

Zuverlässigkeit soll erzielt werden. Dies erfordert 

Verstand über die Rolle von Bauteilen und gewisse 

Professionalität. 

Beispiel: Analyse an 2 Satelliten 


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Zuverlässigkeit 

Was ist Zuverlässigkeit? 

Die Fähigkeit eines Systems oder eines Bestandteils, seine erforderlichen Funktionen unter 

angegebenen Bedingungen während einer spezifizierten Periode durchzuführen / zu erfüllen. 

Funktion der Zuverlässigkeitstechnik 

Zuverlässigkeitsanforderungen für ein System entwickeln, passende Analysen und 

Aufgaben durchführen und sicherstellen, ob das Produkt seinen Anforderungen entspricht. 

Werkzeuge 

Zuverlässigkeitsingenieure arbeiten mit Statistiken, Wahrscheinlichkeitstheorie, 

Zuverlässigkeitstheorie. Für kritische Anwendungen wie in Medizin, Luft- und Raumfahrt muss 

zusätzlich die Herstellung der Komponente überwacht werden. Auf der Anwenderseite müssen 

die Produkte strengen Qualitätskontrollen unterzogen werden. 

Raumfahrt 

Ziel 100% Zuverlässigkeit der Geräte (Nutzlast) 

100% zuverlässige Bauelemente (hochzuverlässige EEE Bauelemente) 

Ergebnis: Sicherheit und erfolgreiche Projekte und Geschäfte. 


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Zuverlässigkeit, Sicherheit, Fehler, Ausfall 

Zuverlässigkeit + Sicherheit = Verlässlichkeit 

Reliability + Safety = Dependability 

Früher: hohe Zuverlässigkeit durch Einfachheit. 

Komplexere Systeme => höhere Zuverlässigkeitsanforderungen 

Sicherheit: keine allgemeingütige Definition. 

Wir sprechen von „sicheren Systemen“, wenn das 

Risiko, im Umgang mit diesen Systemen gefährdet zu 

werden, von der Gesellschaft und vom Gesetzgeber 

akzeptiert wird. 

Die Sicherheit bezieht sich auf die Vermeidung der 

Auswirkungen von Fehl- bzw. Nichtfunktion, die zu 

Sach-, Umwelt- oder Personenschäden führen können 

Es gibt keine 100%ige Sicherheit, also kein Freisein von 

Gefährdungen.. 

Fehler: laut NTG 3004 

Ein Fehler ist eine unzulässige Eigenschaft, die das 

Versagen (den Ausfall) einer Betrachtungseinheit 

oder Ausführungseinheit (Komponente oder System) 

bewirken kann. 

Ausfall: laut DIN 40041 

Ein Ausfall ist das Versagen einer Betrachtungseinheit oder 

Ausführungseinheit aufgrund einer in ihr selbst liegenden 

Ursache und im Rahmen einer zulässigen Beanspruchung 

derart, dass sie eine oder mehrere Auslegungsanforderungen 

(Funktionen) nicht mehr erfüllen kann. 

Vorlesung Prof. Kochs 


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Aufgabe der Zuverlässigkeitstechnik 

Aufgabe 

• Bestimmung der Verlässlichkeit 

• Aufspüren von Schwachstellen 

• Aufbau fehlertoleranter Systeme. 

Vorgehensweise 

In den verschiedenen Phasen der Produktentwicklung, Herstellung und 

Anwendung sicherzustellen, dass die Zuverlässigkeitsziele erreicht werden. 

• Konzept- oder Studienphase 

• Definitionsphase 

• Entwicklungsphase 

• Produktions- und Fertigungsphase 

• Nutzungsphase 

• Auslauf- oder Beseitigungsphase. 

Dies findet auf allen Ebenen (Bauteil, Modul, Subsystem, System) statt. 


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MOSFET 

Inverter 

Analoge Bauelemente und Digitalsysteme 

Bei Gate-Spannungen U GS = 0 ist kein n-leitender Kanal 

vorhanden. Es fließt praktisch kein Strom I D = f (U DS) 

Bei U GS > 0 kann negative Ladung im Kanal influenziert werden. 

Wenn U GS groß genug ist, entsteht Inversion und damit ein 

n-leitender Kanal zwischen S und D. Die Größe der 

Inversionsladung und damit die Größe des Stromes I D wachsen 

mit zunehmender U GS an. So entsteht die Ausgangsspannung, 

die von U GS abhängt. 

Phasendrehung des Eingangssignals um 180°. 

Im einfachsten Fall aus einem MOSFET und einem 

ohmschen Widerstand. 

U a = -S.U GS.R D = -S.R D.U e 

Ein Inverter ist ein wichtiger Baustein in Digitalelektronik - Symbol 


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Von Analog zu Digital 

H Für UA UA 

ist der Schalter geschlossen. UQ wird 

L 

UQ0V L 

. Ist dagegen UA UA 

ist der Schalter offen. 

Es fließt kein Strom. Somit fällt keine Spannung über R 

H 

ab und UQ wird UQ 

= UB. Inverter mit realen Bauelementen, wobei der Schalter 

durch einen Transistor ersetzt wurde. Aufgrund von 

Schwankungen der Bauelementeigenschaften, der 

Versorgungsspannungen und von Verlusten bei der 

Übertragung digitaler Signale müssen Bereiche für Lund 

H-Pegel am Ein- und Ausgang festgelegt werden 

Ein zuverlässiges Bauelement ist also entscheidend für die Zuverlässigkeit von 

Digital bzw. Gesamtsystemen. => Konzentration auf Bauelement-Ebene 


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2. Zuverlässigkeitstechnik 

Theoretische Sichtweise 

Zuverlässigkeitsprogrammplan 

Zuverlässigkeitsanforderungen 

Design für Zuverlässigkeit 

Zuverlässigkeitsprüfung 


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2.1 Theoretische Sichtweise 

Definition: 

Zuverlässigkeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Vorrichtung seine beabsichtigte 

Funktion während eines spezifizierten Zeitabschnitts unter angegebenen Bedingungen 

durchführt. 

R() t e 

t 

b 

 

T G( t) 1 R( 

t) 

Schlüsselelemente dieser Definition: 

1. Zuverlässigkeit ist eine Wahrscheinlichkeit 

2. Zuverlässigkeit wird auf beabsichtigter Funktion behauptet. 

3. Zuverlässigkeit trifft auf einen spezifizierten Zeitabschnitt zu 

4. Zuverlässigkeit wird auf Betrieb unter angegebenen Bedingungen eingeschränkt. 

Optimal: 100% Zuverlässigkeit !! Ist diese garantierbar? 

t: Lebens-, Betriebs- oder Einsatzdauer oder gefahrene km 

T: Charakteristische Lebensdauer, entspricht der Zeit bis zu 

der ca. 63% aller Objekte ausfallen oder 37% der Objekte in 

Funktion bleiben. 

b: Ausfallsteilheit, bestimmt die Form der Verteilung. Es gilt b>0. 

In der Praxis gilt meist 0,25


2.2 Zuverlässigkeitsprogrammplan 

Jedes System erfordert ein anderes Niveau 

der Zuverlässigkeit 

Ein Werbungsverkehrsflugzeug (z.B. A380) 

muss unter einer breiten Strecke von 

Bedingungen einwandfrei funktionieren. Die 

Konsequenzen eines Ausfalls sind enorm und 

ernst. Ein Bleistiftspitzer kann zuverlässiger 

sein als ein Verkehrsflugzeug, hat aber einen 

ganz anderen Satz von Betriebsbedingungen. 

Zuverlässigkeitsprogrammplan dokumentiert 

welche 

- Aufgaben 

- Methoden 

- Werkzeuge 

- Analysen 

- Tests 

angefordert werden. 


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2.3 Zuverlässigkeitanforderungen 

Ausreichende Spezifizierung der Zuverlässigkeitsanforderungen. 

Diese Anforderungen adressieren das System/Untersystem 

selbst – Test- und Einschätzungsanforderungen und verbundene 

Aufgaben, Unterlagen, Spezifikationen, Testpläne sind im 

Vertrag eingeschlossen. 

Mögliche Anforderungen: 

- Systemzuverlässigkeitsparameter 

- Zuverlässigkeit modellieren 

- Zuverlässigkeit Testanforderungen 

- Anforderungen für Zuverlässigkeitsaufgaben 

Diese Anforderungen müssen bei den unterschiedlichen Phasen des 

Produktlebenszyklus bekannt sein. 


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2.4 Design für Zuverlässigkeit 

Design for Reliability (DFR) ist eine auftauchende Disziplin und bezieht sich auf den Prozess 

des Entwerfens vom Zuverlässigkeit in Produkten. DFR gibt einige Werkzeuge und Praxis vor 

und beschreibt was eine Organisation an der richtigen Stelle haben muss, um die 

angestrebte Zuverlässigkeit zu erreichen. 

Kernschritte: 

- Entwicklung eines Modells/Prototyp 

- Auswerten der Verhältnisse zwischen unterschiedlichen Teile des Systems 

- Redundanz (Entwerfen von wechselnden Erfolgswegen – Ausweichanlage) 

- Aufgaben, Techniken und Analysen (spezifisch für bestimmte Industrien): 

o Eingebauter Tests 

o Ausfallmodus und Effektanalyse (FMEA) 

o Zuverlässigkeit Simulation modellieren 

o Thermische Analyse 

o Beschleunigte Prüfung 

o Elektromagnetische Analyse 

o Weibull Analyse 

o spezielle Umgebungsanalyse (Raumfahrt) 

Auf Bauteile Ebene findet solche Tests und weitere spezielle Tests für die Raumfahrt auch statt. 


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2.5 Zuverlässigkeitsprüfung 

Der Zweck der Zuverlässigkeitsprüfung ist, mögliche Probleme mit dem Design so 

früh wie möglich zu entdecken und Vertrauen schließlich zur Verfügung zu stellen, 

daß das System seinen Zuverlässigkeitsanforderungen entspricht. 

Die Prüfung kann auf unterschiedlichen Ebenen durchgeführt werden 

komplexes System 

Untersystem 

Bestandteile 

Leiterplatten 

Baugruppen 

Beschleunigte Prüfung 

Bauteile (niedrigste und entscheidende Ebene !!) 

Dasselbe für Software 

Das Leben des Systems oder seiner Bestandteile wird im Labor beschleunigt um die 

Ausfallzeit, Ausfallmodus zu identifizieren. 

Beschleunigung des Lebens erfolgt durch: raueres Klima, höhere Temperatur, Druck, 

Bestrahlung, Feuchtigkeit etc. 

Zuverlässigkeitsprüfungen auf allen Ebenen sind in der Raumfahrt unverzichtbar und 

haben den größten Anteil von Missionskosten. 


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3. Hochzuverlässige EEE Bauelemente 

Diese sind Bauelemente / Bauteile für kritische Anwendungen. Der Ausfall eines 

solchen Bauteils kann gravierende Folgen haben. 

Luftfahrt Medizin Raumfahrt Sonstige 

Avioniksysteme 

Bauteilausfall kann 

kritisch sein, aber 

Reparatur ist möglich 

Lebenserhaltungsgeräte, 

z.B. Herzschrittmacher. 

Ausfall =>Tod des Patienten, 

Reparatur möglich 

Steuerelektronik, 

Nutzlast etc. Bei 

Ausfall, keine 

Reparatur im All 

Atomkraftwerk, 

Militärische 

(Raketten, 

Fahrzeuge etc.) 

Höchste Zuverlässigkeitsanforderungen an Bauteilen ist der in Raumfahrt. 


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3.1 Entwicklungs- und Herstellungsphase für Raumfahrt 

Allgemeine Anforderungen für Raumfahrt: spezifiziert nach MIL und/oder ESA 

Allgemeine Anforderungen für Bauteilfamilie (Generic Specification): MIL/ESA 

Detaillierte Anforderungen für Bauteilgruppe (Detail Specification): MIL/ESA/Hersteller/Kunden 

Spezifische Erwartungen an bestimmten Bauteilen (Basic Specification) 

Testmethoden und Ablehnkriterien (Standards): Vorgeschrieben von MIL-STD (ESA, Basic) 

Qualifizierung des Herstellers und des jeweiligen Bauteils für Raumfahrt: MIL und/oder ESA 

Ziel der Anforderungen: 

Funtionsfähigkeit 

Funktionstest: Burn-in (aktiv oder passiv) 

Anwendungsumgebung 

Härtetests: Schock- und Vibrationstest, Strahlungstest, Temperaturzyklen 

Weitere Tests: Feuchtigkeitstest, Restgasanalyse, 

Missionsdauer 

Tests: Beschleunigter Lebensdauertest, 


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3.2 Losweise Zuverlässigkeitsanforderungen 

Nach Qualifizierung des Herstellers und des Bauteils muss jedes Bauteillos weiteren 

Tests unterzogen werden. 

1. Screening: Alle Bauteile werden getestet und schlechte Bauteile werden aussortiert. 

2. Lot Acceptance Test (LAT): Teil von gescreenten Bauteilen werden besonders 

getestet und sie müssen alles LAT Tests bestehen. Viele LAT Tests sind typische 

Qualifikationstests. 

Beispiel: Herstellung von Spulen und 

Transformatoren 

Screening (ALLE Bauteile) 

Trotz statistischer Methode 

muss jedes Bauteil 

überprüft werden !! 


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3.2 Losweise Zuverlässigkeitsanforderungen 

Qualifikation & Quality Conformance Inspection (QCI) bzw. LAT 


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Einige Zuverlässigkeitstests in der Raumfahrt 

1. Mechanischer Schock und Vibrationstest (MIL-STD-202) 

Schocktest (Method 213) 

Zweck: Überprüfung der Tauglichkeit von 

Komponenten, Subsystemen und Gesamtsystemen 

bzgl. Schock, der z.B. durch Handling, Transportation, 

militärische Operation etc. Schock ist i.d.R. 

sinusförmig oder auch zick-zack. (Method 213), Peak 

Schockwerte für Raumfahrtbauteile um die 100 G 

Effekte: 

- Beschädigung der Deckellötung 

- Risse und Brüche im Bauteilkörper 

- Beschädigung von inneren 

Komponenten 

=> Störung der Bauteilfunktionalität 

Vibrationstest (Method 214) 

Zweck: Überprüfung der Tauglichkeit von Komponenten, 

Subsystemen und Gesamtsystemen bzgl. dynamisches 

Stresses durch Vibration. Standardmäßig – stochastisch 

Vibration mit Frequenzen zwischen niedriger und hoher 

Frequenzgrenzen, um die Vibrationen in unterschiedlichen 

Fällen zu simulieren. Beispiel: Transformator bei TESAT. 


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2. Strahlungstest (Radiation test) 

Radiation test for qualification consists of: 

i. Total ionising dose (TID)X-ray or Cobalt 60 gamma 

ii. Displacement damage using neutrons from special neutron sources e.g. (Prospero) 

iii. Single event testing using high energy proton beams (>60 MeV) 

Quelle: NASA 


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3. Temperaturzyklen (MIL-STD-202 method 107) 

Zweck: Überprüfung des Widerstands zu 

Temperaturschwankungen 

Bauteilparameter werden 

vorher und nachher gemessen 

und Drift berechnet. 

Effekte von Temperaturzyknen 

i. Mechanische Defekte 

ii. Risse in Materialien 

iii. Dichtigkeitsschwäche 

iv. Bondausfall 


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4. Feuchtigkeitstest (Moisture Resistance Test) 

Zweck: Um den Widerstand von 

Komponenten und dazugehörigen 

Materialien gegen den Effekt 

von Feuchtigkeit zu überprüfen. 

Effekte von Feuchtigkeit im Bauteil? 

Korrosion von metallischen 

Komponenten, Änderungen in 

elektrischen Eigenschaften 

Sich verschlechternde Komponenten 

Quellen von Feuchtigkeit 

Aufnahme durch anfällige 

Isolationsmaterialien Anfeuchten von 

Metalloberflächen und Isolationen 

Dichtigkeitstest kann die 

Eindringwahrscheinlichkeit von 

Feuchtigkeit schätzen. 

Test: MIL-STD-883, Method 1004.7 

- Initial conditioning 

- Initial measurements (parameters at room temperature) 

- Apply temperature cycles + humidity, biase 

- Condition samples at 25° C and measure parameters 

including insulation resistance. 


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Einige Zuverlässigkeitstests in der Raumfahrtecktest 

Lecktest (MIL-STD-1014) 

Zweck: Überprüfung der Dichtigkeit eines Bauteils 

Vorgehensweise 

Fein Lecktest: Gas wie z.B. Helium wird in das Bauteil innerhalb 

Einer bestimmten Zeit in einer Kammer forciert und danach die 

Leckrate ermittelt. 

Grob Lecktest: Flüssigkeit wird in das Bauteil innerhalb einer 

bestimmten Zeit gedruckt und die Leckrate ermittelt (Bubble test). 

Kombiniert: Wie Fein Lecktest, aber niedrigere Leckraten als 

Kriterium. 

Penetrant dye test: Farbflüssigkeit wird unter hohem Druck in das 

Bauteil für bestimmte Zeit gedruckt. Danach wird das Bauteil 

gereinigt und beobachtet, ob die Farbflüssigkeit aus dem Bauteil 

kommt. 

Beurteilungskriterien 


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5. Assembly and capability tests; Bond wire pull (Zugtest) und Schertest 

Die mechanische Festigkeit der 

Bondverbindung wird durch 

eine stetig zunehmende 

Zugkraft gemessen. 

MIL-STD-750, Meth. 2017 


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6. Härtetest (Endurance): Burn-in, Beschleunigter Lebensdauertest 

Burn-in Test 

Schlechte Komponente können früher 

aussortiert werden 

Max. Betriebstemperatur 

110% Nennspannung 

Raumfahrt typischerweise: 

(T =100° C bis130° C, 96-200 h.) 

Beschleunigter Lebensdauertest 

Um Wahrscheinlichkeit von Ausfall bei 

Anwendung zu reduzieren. 

Ausfallkriterien werden je nach Anwendung 

unterschiedlich festgelegt 

Frühe Ausfälle sind i.d.R. auf schlechtes 

Design oder auf den Herstellungsprozess 

zurückzuführen. 

Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, etc. kann 

eingestellt werden. 

Raumfahrt typischerweise 130° C, 2000 h. 


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Beispiel Prozesszusammenfassung 

Herstellung von Optokoppler 

Hersteller dokumentiert das ganze 

Verfahren und muss Dokumentation 

beim verlangen vorlegen. 

Ausbeute ist manchmal sehr gering. 

Damit sollen nur die besten Bauteile 

geliefert bzw. eingesetzt werden. 


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Precap und Final Source Inspections 

Pre-encapsulation (Vor der Versiegelung) 

Zweck: Verifikation des inneren Aufbaus des Bauteils vor dem Versiegeln. 

Falls vereinbart, muss der Hersteller diese Inspektion von der Kundenseite ermöglichen 

Wenn nicht anders vereinbart, sollen alle Bauteile inspiziert werden. 

Tests: Inspektion des Dies, Bond wire pull test, Shear test, Prozesszusammenfassung, u.a. 

Erst danach wird die Bauteildeckel aufgebracht. 

Die Precap-Inspektion wird mit einem Bericht dokumentiert, der sowohl vom Kunden als 

auch vom Hersteller unterschrieben wird. 

- Schlechte Bauteile werden aussortiert. 

Final Source Inspection (Lot Acceptance Test, LAT) 

Zweck: Verifizierung der erwarteten Bauteilfunktionalität vor dem Ausliefern. 

Falls vereinbart, muss der Hersteller diese Inspektion von der Kundenseite ermöglichen 

Muster aus dem Bauteillos werden getestet. 

Tests: Elektrische Messungen …. 


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4. Zuverlässigkeits- bzw. Qualitätsverifizierung 

auf der Anwenderseite 

Beispiel: Überprüfung der gelieferten Bauteile vor dem Einsatz 

Destructive Physical Analysis 

(DPA) 

Bauteile vom Hersteller 

Wareneingangskontrolle 

Sonstige Tests 

Dokumentationskontrolle & 

Bauteilfreigabe 

Maßkontrolle, 

Elektrische Messungen, 

Test auf verbotene 

Materialien 

Radiation Verification Test 

(RVT) 


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Zerstörende Analyse (Destructive Physical Analysis) 

Ziel: Verifizierung des Design, der Technologie und Materialien, um Aussage über 

Zuverlässigkeit treffen zu können. 

DPA-Tests 


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Beispiel: DPA an Leuchtdiode 

Externe visuelle Kontrolle (EVI) 

MIL-STD-750 Method 2071 

Lötbarkeitstest 

J-STD-002 

Nachher Vorher 

Seriennummer 


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Beispiel: DPA an Leuchtdiode 

X-Ray (Radiographie) 

MIL‐STD‐750, Method 2076 oder ESCC 20900 

Interne visuelle Kontrolle 

MIL‐STD‐750, Method 2075 oder ESCC 20400 


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Beispiel DPA an Leuchtdiode 

Rasterelektronenmikroskopie (SEM Inspection) 

MIL‐STD‐750, Method 2076, oder ESCC 21400 

Bond wire pull test 

MIL‐STD‐750, Method 2037 Condition A 

Die shear test 

MIL‐STD‐750, Method 2017 


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Fehleranalyse auf Bauteil Ebene 

Ziel: Herauszufinden, warum ein Bauteil 

ausgefallen ist, und die Ausfallwahrscheinlichkeit 

dieses Bauteils in anderen Geräten zu schätzen. 

Beispiel: Ausfall eines Optokopplers in 

einem Raumfahrtgerät 

equipment for space application 


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Fehleranalyse 


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Fehleranalyse 

Bond pad auf LED 

Ball Bond auf Phototransistor 

©Tesat-Spacecom GmbH & Co.KG 41


Weitere Befunde in Bauteilen 


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Weitere Befunde in Bauteilen 

Risse in der Keramik 

eines Hybrides (EMI 

Filter) 

Rasterelektronenmikrosk 

opie (REM) 


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Danke 

Vielen Dank an alle Kollegen und Kolleginnen bei TESAT und 

insbesondere der Abteilung Bauteilagentur (Parts Agent) bei TESAT 

Spacecom, deren Arbeit zu dem Inhalt und der Qualität dieses Vortrags 

beigetragen hat, und an die Abteilungsleitung für ihre Unterstützung. 

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 


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Übung 

1. Sie wollen einen gehäusten aus silizium 

bestehenden Transistor einsetzen, dessen Die 

die folgenden Abmessungen hat: 

i) 2 mm x 3 mm 

ii) 4 mm x 6 mm 

iii) 0,5 mm x 1 mm 

Welche Mindestkraft sollen die Dies beim 

Schertest aushalten? 

2. Eine gehäuste integrierte Schaltung hat 

unterschiedliche Bonddrähte mit Durchmesser 

i) 26µm 

ii) 75 µm 

iii) 1 mm 

Welche Mindestkraft sollen die Bonddrähte 

beim Bond wire pull test aushalten? 

3. Ein Bauteil hat Abmessungen 5 mm x 7 mm x 

10 mm mit 1 mm dicke Gehäuse. Was ist die 

maximal erlaubte Leckrate für dieses Bauteil? 

4. Sie wollen herausfinden, warum ein 

gehäustes logisches Gatter ausgefallen ist. 

Ordnen Sie die folgenden Tests der Reihe nach. 

Radiographie, Schleifen, Bond wire pull test, 

Rasterelektronenmikroskopie, Scher test , 

Lecktest. 

5. Sie sollen ein Avionikgerät im Auftrag eines 

Flugzeugherstellers entwickeln, das im 

Flugzeug mitfliegen soll. 

i) Welche Zuverlässigkeitstests würden Sie an 

den Komponenten für das Gerät durchführen? 

ii) Was wären die zu erfüllenden Kriterien bei 

diesen Tests? 

6. Rechne die Zuverlässigkeit eines Bauteils, das 

seit genau 6 Tagen verwendet wird. Das 

Bauteil hat eine charakteristische 

Lebensdauer von 15000 Stunden. Annahme: 

Ausfallsteilheit ist 0.3? 

X mm * 0.03937 = Y inch. 


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Die shear 


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Wire pull test (Zugtest) 


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Lecktest 


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