Embedded-Systeme & Mikrocontroller Sechs Tipps zur Langzeitlagerung von Bauelementen

Bild: Aluxum; Grafvision
17.02.2014

Elektronische Komponenten werden heute immer schneller neu entwickelt oder überarbeitet. Dem gegenüber steht der Wunsch nach langlebigen Produkten und großer Versorgungssicherheit über Jahre hinweg. Daher sind Maßnahmen erforderlich, um auch nach der Serienproduktion auf die entsprechenden Bauteile zurückgreifen zu können.

Wir leben in einer Zeit, in der technologische Innovationen immer schneller aufeinander folgen. Dementsprechend werden viele Produkte schon bald von einer neuen, leistungsfähigeren Generation abgelöst. Gleichzeitig steigen die Ansprüche an die Produktlebensdauer. Für Unternehmen hat dieser Trend unter anderem zur Folge, dass Bau- und Ersatzteile zwar durch neuere Generationen in der Produktion abgelöst werden, aber sehr lange für den Afterservice verfügbar sein müssen. Es ist also aus operativer Sicht wichtig, ganzheitliche Lagerstrategien zu entwickeln, um die Produkte unter optimalen Bedingungen und über die Gewährleistung des Herstellers hinaus (Langzeitlagerung) in gutem Zustand zu erhalten.

Faktoren, die die Haltbarkeit eines Bauteils beeinflussen

Ob ein Bauteil auch nach langer Lagerzeit noch unbeschädigt und funktionstüchtig ist, hängt davon ab, wie gut es gelingt, mit optimalen Lagerbedingungen Alterungsmechanismen zu verlangsamen. Feuchtigkeit, extreme Temperatur und Energieeintrag etwa durch Licht gehören dabei zu den häufigsten Schadensverursachern und bedürfen präziser Kontrolle. Auch eine zusätzliche Verpackung schützt nicht automatisch vor allen Gefahren der Außenwelt, sondern kann bei unbedarfter Auswahl selbst zum Risikofaktor werden. Selbst unter optimalen Bedingungen können Bauteile durch natürliche Alterungsprozesse von selbst kaputt gehen.

Gefahren, die bei falscher Lagerung drohen

Wird ein Bauelement nicht angemessen aufbewahrt, sind verschiedene Beschädigungen denkbar. So können etwa Verpackungen ab einer bestimmten Temperatur ausgasen und das verpackte Produkt beeinträchtigen. Das Bauteil könnte dadurch zum Beispiel korrodieren. Genauso wie eine hohe Luftfeuchtigkeit und ungünstige Außentemperaturen können die Ausgasungen aus Kunststoffen nämlich bewirken, dass sich Werkstoffe zersetzen oder säureartige Verbindungen bilden. Ist ein Bauteil von Korrosion betroffen, kann dessen Lötfähigkeit sinken und das Herstellen elektrischer Kontakte wird erschwert oder unmöglich. Des Weiteren können Kunststoffe ein gewisses Maß an Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen. Wird ein Bauteil zu feucht gelagert, kann es sich während der Verarbeitung verformen oder einreißen, wenn zum Beispiel beim Löten sehr schnell erhitzt wird („Popcorn-Effekt“). Eine zu hohe UV-Einstrahlung kann organische Verbindungen in Bauteilen beschädigen und deren Formbarkeit verringern (Versprödung). Bei der weiteren Verarbeitung oder Montage steigt dadurch die Gefahr eines mechanischen Ausfalls. Last but not least besteht die Gefahr, dass ungünstige Temperaturen, Feuchtigkeit und Schadstoffe Lotoberflächen schädigen („Entnetzung“).

Das ist beim Langzeitlagern von Bauteilen generell wichtig

Es ist wichtig, sich intensiv mit dem Produkt zu beschäftigen. Ziel sollte es immer sein, die Spezifika eines Bauteils zu verstehen, um Alterungsprozesse zu verlangsamen und Funktionalität zu erhalten. Es macht Sinn, bereits bei der Produktentwicklung darüber nachzudenken, welche Bauteile auch über lange Zeiträume gut eingelagert werden können. Die Lagerbedingungen orientieren sich anschließend an den Spezifika des individuellen Bauteils. Der enge Dialog mit dem Hersteller ist dabei unverzichtbar.

Was sich bei der Lagerung generell bewährt hat

Gibt es keine spezielle Empfehlung zu den individuellen Lagerbedingungen von Bauteilen, hat es sich bewährt, Bauelemente zwischen 15 und 40 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 30 bis 70 Prozent zu lagern. Zu achten ist auf schadstoffarme Verpackungen und auf eventuell schädliche Reaktionen der Bauelemente mit stickstoff- oder sauerstoffhaltiger Atmosphäre. Wichtig ist daneben der Schutz vor Strahlung (UV-Licht, Mobiltelefon), Staub und mechanischem Stress (Erschütterung, Vibration). Den Zustand der eingelagerten Bauteile sollte man regelmäßig überprüfen. Stichprobenprüfungen auf Verarbeitbarkeit (von bloßen visuellen Inspektionen bis hin zu weiteren Maßnahmen wie Refreshing, Reformatierung oder Reprogrammierung) muss man wegen des dabei entstehende Bauteilverbrauchs von vornherein berücksichtigen und einplanen. Prüfungen sind nötig, um die weitere Verarbeitbarkeit zu beurteilen und eine Entscheidung über die weitere Lagerungsfähigkeit ableiten zu können.

Wie man aktive Bauelemente über lange Zeit lagert

Aktive Bauteile sind hochsensibel und entsprechend vielfältig sind die Anforderungen an die Lagerungsbedingungen. Elektrostatische Entladungen sowie Ladungsabbau in nichtflüchtigen Speichern (zum Beispiel bei wiederprogrammierbaren Komponenten) können die Funktion zeitbedingt stark beeinträchtigen. Zudem besteht die Gefahr, dass eindringende Feuchtigkeit zu Schädigungen führt. Der Verpackung kommt deshalb eine große Bedeutung zu. Sie muss gleichermaßen vor Feuchtigkeit, Kontamination mit schädlichen Gasen und UV-Strahlung schützen.

Wie eine Lagerstrategie im Unternehmen aussehen kann

Bevor man darüber nachdenkt, wie Bauteile im eigenen Lager am längsten in optimalem Zustand erhalten bleiben, sind einige grundlegende Punkte mit dem Hersteller beziehungsweise Verkäufer zu klären. Handelt es sich um Originalware? Ist die Lagerhistorie der Komponenten bekannt? Sind die Transport- und Lieferbedingungen bekannt? Entsprechen die bisherigen Lager- und Lieferbedingungen der Empfehlung des Herstellers? Gibt es eine unabwendbare Einschränkung der Lagerfähigkeit? Sind diese Voraussetzungen geklärt, entwirft man seine eigene Lagerstrategie. Zunächst ist zu überlegen, in welcher Form die Bauteile eingelagert werden: als Einzelkomponente, (teil-) bestückte Baugruppe oder komplettes Gerät/System. Diese Entscheidung hängt stark von der eigenen Produktionskette ab und orientiert sich weiterhin daran, in welchem Zustand einzelne Bauteile am längsten haltbar sind. Die Lagerbedingungen sind in enger Abstimmung mit dem Hersteller bzw. dessen Empfehlungen zu wählen.

Weitere Informationen gibt es auf der Homepage des ZVEI unter www.zvei.org/verband/publikationen.

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