Die Abstrahlleistung von Mobiltelefonen kann gefährlich für die Baugruppen sein Warnung vor Handystrahlung in der Fertigung

Versuchsaufbau Schaltregler
Versuchsaufbau Schaltregler

Eine Untersuchung hat ergeben, dass die hohe Abstrahlleistung eines Mobiltelefons in Produktionsumgebungen zu Schäden an den zu testenden elektronischen Baugruppen führen kann. Abhilfe schafft ein von Digitaltest entwickelter Warnmechanismus: Der in das Testsystem integrierte »Telefon-Tracker« warnt, sobald er Strahlung aufspürt und trägt so dazu bei, sowohl unmittelbare Schädigungen als auch später auftretende Ausfälle aufgrund von Vorschäden durch Handystrahlung zu vermeiden.

In der Fertigung fließt viel Geld in ESD-Schutzmaßnahmen. Dagegen finden die Aspekte der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) nur wenig Beachtung. So ist es zwar allgemein bekannt, dass Mobiltelefone oft mit sehr hoher Leistung senden, dass diese Abstrahlleistung jedoch bei Testsystemen mit Testadaptern aufgrund der hohen eingekoppelten Energien zur Zerstörung von Halbleitern führen kann, ist weniger bekannt. Zwar gibt es in den meisten Fertigungen bereits Handyverbote, richtig überwacht werden diese allerdings nicht. Digitaltest hat diese Problematik aufgegriffen und ein Warngerät in seine Testsysteme integriert, das auf diese Strahlungen hinweist, laufende Prüfprogramme mit einer Warnmeldung anhält und somit Schäden an Halbleitern vorbeugt. Denn kritisch sind nicht nur die Schäden, die sofort als Defekt erkannt werden, sondern auch die Vorschädigungen, die im Einsatz beim Kunden zu Frühausfällen führen können.

Doch wie ist man bei Digitaltest überhaupt auf den unmittelbaren Zusammenhang zwischen Baugruppendefekt und Handystrahlung gekommen? »Einer unserer Kunden hatte an einer Baugruppe erhebliche Ausfälle und versuchte, den Fehler zu lokalisieren«, erklärt Hans Baka, Geschäftsführer von Digitaltest. »Der Fehler trat immer an einem bestimmten Baustein auf. Nach sorgfältiger Analyse und Rücksprache mit dem Bauteilhersteller wurde festgestellt, dass der IC durch externen Stress zerstört wurde. Eine Nachforschung in der Liefer- und Produktionskette ergab, dass der Defekt erst am Testsystem auftrat, was zunächst den Schluss nach sich zog, dass unser Tester die Ursache dafür war.« Alarmiert durch diese Meldung habe Digitaltest sofort eine intensive Ursachenforschung betrieben, um das Testsystem als Fehlerquelle ausschließen zu können. Zudem sollte eine Taskforce aus beiden Unternehmen der Ursache auf den Grund gehen. »Die Entdeckung des Fehlers war dann aber dem ‚Kommissar Zufall’ überlassen«, fährt Baka fort. »Wir hatten nach empirischen Ermittlungen zufällig festgestellt, dass die Häufigkeit der Fehler immer dann zunahm, wenn am Tester mit einem Handy telefoniert wurde. Diese Erkenntnis führte zu weiteren Untersuchungen und letztendlich zu einer technischen Erklärung, wie ich sie am Beispiel des Versuchsaufbaus eines Schaltreglers verdeutlichen möchte.«

Versuchsaufbau:

  • Der getaktete Schaltregler besteht aus einem Main Controller und Treiberbausteinen (ISL6612)
  • Der Schaltregler dient zur Erzeugung der CPU-Spannung
  • Die Spannung wird aus drei Phasen erzeugt
  • Die Einstellung der Ausgangsspannung erfolgt über die VID-Eingangssignale
  • An jeder Phase werden die Schaltfrequenz und das Puls-Pausen-Verhältnis gemessen
  • Am Ausgang wird die Höhe der Spannung ermittelt

Adapter:
Die Frequenzmessungen (Puls-Pause, Schaltfrequenz) erfolgen über Nadeln, die mittels Relais zur Frequenzmessung umgeschaltet werden. Nadeln, die beim aktiven Test stören, werden über Relais von den Messkanälen getrennt.

Ergebnis:

  • Einstrahlungen an den Ausgangs-Pins: Nur der LGate-Ausgangs-Pin zeigte den Defekt. Am UGate befinden sich keine Nadeln. »Der Eingangswiderstand dieses Pins lag bei defekten Bausteinen bei fast 0 Ohm und lieferte keine Ausgangssignale mehr«, so Baka. »Dies führte zu dem Verdacht, dass der ESD-Impuls diesen Pin zerstört. Auch das Entfernen der Nadel brachte keine Besserung.«
  • Einstrahlungen an den Eingangs-Pins: »Die Herstelleranalyse zeigte, dass der Ausgangstreiber am LGate durch thermische Überlastung zerstört wurde«, fährt der Experte fort. »Diese konnte nur durch eine hochfrequente Einstrahlung über einen längeren Zeitraum am PWM-Pin zustande kommen. Laut Spezifikation führen Schaltfrequenzen größer zwei MHz dazu. Als Strahlungsquellen größer 2 MHz kamen nach genauer Analyse nur DECT-Telefone und Handys in Frage. Die Einstrahlung selber erfolgt über den Draht zwischen Nadel und Relais.«