Ein intermittierender Fehler in einem hochmodernen Herzschrittmacher löste Alarm in der Branche der implantierbaren Geräte aus. Nach monatelangem Betrieb verlor der Hauptprozessor zufällig die Verbindung. Die 3D-Inspektionspipeline, die VGSTUDIO MAX für die volumetrische Analyse von Hochenergie-Röntgenstrahlen nutzte, deckte die Ursache auf: eine Kaltlötstelle in einem BGA der Schaltung. Die Ultraschallvibration während der Montage hatte die Verbindung gebrochen, ohne sie sichtbar zu zerstören.
3D-Röntgeninspektion und Korrelation mit Allegro 🔬
Der Prozess begann mit einem Mikro-CT-Scan der Steuerplatine. VGSTUDIO MAX ermöglichte es, jede Lötkugel des BGA zu segmentieren und ihre Dichte sowie Porosität zu messen. Eine von ihnen wies eine im 2D kaum wahrnehmbare, in der dreidimensionalen Rekonstruktion jedoch deutliche Diskontinuität auf. Durch die Korrelation der Defektposition mit dem ursprünglichen Design in Cadence Allegro wurde festgestellt, dass diese Kugel der Hauptstromversorgungsleitung des Prozessors entsprach. GOM Inspect wurde verwendet, um die mechanische Verformung der Platine zu überprüfen und zu bestätigen, dass die durch die Ultraschallvibration induzierte Spannung der Auslöser des Fehlers war.
Lehren für die Zuverlässigkeit medizinischer Geräte ⚕️
Dieser Fall zeigt, dass die Kaltlötstelle nicht nur ein Fertigungsproblem ist, sondern ein kritischer Zuverlässigkeitspunkt bei Geräten, die im menschlichen Körper operieren. Eine Kaltlötstelle kann alle anfänglichen elektrischen Tests bestehen und Monate später ausfallen. Die Kombination aus 3D-Röntgeninspektion und Analysesoftware wie VGSTUDIO MAX wird zu einer unverhandelbaren Anforderung, um die Lebensdauer von Herzschrittmachern und anderen aktiven Implantaten zu gewährleisten.
Da die Kaltlötstelle in diesen Herzschrittmachern mittels 3D-Röntgencomputertomographie erkannt wurde, welche additiven Mikrofertigungs- oder 3D-Montagetechniken könnten implementiert werden, um diese Art von intermittierenden Fehlern in zukünftigen implantierbaren Geräten zu verhindern?
(PS: Einen 200mm-Wafer zu simulieren ist wie eine Pizza zu machen: Jeder will ein Stück davon)