Wie schütze ich mein PCB-Design vor gefälschten Elektronikbauteilen?

 Wie Falschgeld gibt es auf dem Markt auch gefälschte Elektronik, die nur darauf wartet, in Ihrem Lager anzukommen und Ihnen den Tag zu verderben. Diese Bauteile werden als Originale verkauft. Leider gibt es keinen Zauberstift, mit dem man ihre Echtheit prüfen kann. Unabhängig von der Größe des betroffenen Unternehmens sind die Folgen oft gravierend. Bei kleinen Firmen kann die Suche nach Ersatzteilen zu monatelangen Verzögerungen in der Auslieferung führen. Bei großen Unternehmen besteht das Risiko, dass das Budget um viele hunderttausend, manchmal sogar Millionen Dollar überschritten wird, aufgrund der für die Identifikation der gefälschten Teile verlorenen Zeit. Ganz ehrlich: Wenn die Möglichkeit, eine siebenstellige Summe zu sparen, Sie nicht dazu bringt, Ihre Bauteile zu prüfen, dann geschieht Ihnen die ZAPP-Überraschung mit den blauen Rauchschwaden ganz recht.

Moment, betrifft das etwa auch mich?

Es bestehen ernste Bedenken, was gefälschte Elektronik in staatlichen Aufträgen angeht. Wenn Sie für den Staat arbeiten, ist Weiterbildung zum Schutz gegen gefälschte Bauelemente ein Bestandteil bestimmter Beschaffungsverträge. Doch auch wer das Glück hat, diesen wortreichen PowerPoint-Vorträgen zu entgehen, sollte sich etwas Hintergrundwissen aneignen, um seine Produkte und seinen Ruf zu schützen.

Was ist überhaupt gefälschte Elektronik?

Gefälschte Elektronik gibt es in zwei Ausprägungen. Da sind zum einen die klassischen Fälschungen, bei denen ein Bauteil als etwas völlig anderes etikettiert und verkauft wird. Dann gibt es da noch das so genannte Umstempeln, oder „remarking“. Dabei werden Teile, die die Tests nicht oder nur unzureichend bestanden haben, höher eingestuft als sie eigentlich sind. Es ist, als würde man das silberfarbene Toleranzband eines Widerstands von 10% auf 5% ändern, nur dass es hier mit integrierten Schaltungen (ICs) und Mikrocontrollern geschieht.

Stellen Sie sich nur mal vor, wie viel Zeit es kosten würde, jeden gefälschten Widerstand in Ihrem Produkt auszutauschen!

Es gibt drei Hauptprobleme:

1. Rechtsverletzung: Es ist natürlich illegal, ein Produkt oder seine Eigenschaften falsch darzustellen. Das betrifft sowohl den Fälscher als auch Ihr eigenes Unternehmen. Sie sind für die Zulässigkeit Ihres Produkts verantwortlich und tragen die Konsequenzen, wenn Ihr System falsch beworben wird.

2. Sicherheit: In meinen auf Sicherheit ausgerichteten Projekten war es verboten, USB-Sticks von Konferenzen für Arbeitscomputer oder Dokumente zu benutzen, weil die Auftraggeber Manipulationen befürchteten. Dieselbe Regel galt für Mikrokontroller und andere komplexe ICs mit möglicherweise verbrecherischen Modifikationen (sie haben wirklich „verbrecherisch“ gesagt, woran man merkte, dass es ernst war).
   Diese Modifikationen verschaffen Dritten unerlaubten Zugriff auf geistiges Eigentum, sensible Daten oder andere, gesicherte Systeminformationen. Abgesehen von katastrophalen Folgen für die Sicherheit können sie auch Systemausfälle auslösen.

3. Leistung: Gefälschte Bauteile sind minderwertiger und leistungsschwächer. Manchmal funktionieren sie überhaupt nicht. In den hinterhältigsten Fällen sind sie absichtlich dafür ausgelegt, zu versagen.

Im Kontext kritischer Systeme:

Natürlich sind Systemausfälle und Fehlfunktionen ein großes Risiko für jedes kritische System. Besonders Produkte, von denen Menschenleben abhängen, unterliegen höchsten Standards. Systeme mit großer Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit (meist im Medizin-, Luftfahrt- und Verteidigungsbereich) sollten oder müssen den Standard AS5553 der SAE erfüllen.

Diese Vorgaben gelten für viele staatliche Aufträge, besonders für hierarchisch geordnete Sub-Unternehmen und kleine Firmen. Denken Sie daran, dass ich ein Hardware-Nerd bin, und kein Beschaffungsexperte. Den rechtlichen Fachjargon sollte sich also unbedingt jemand ansehen, der dafür qualifiziert ist.

Im Kontext von Verbrauchersystemen:

Leistungsprobleme sind für jedes System kritisch, selbst wenn es nicht um Leben oder Tod geht. Das ist besonders für Startup-Unternehmen mit begrenztem Budget von Bedeutung. Ich habe Startups scheitern sehen, weil die Frühausfallraten so hoch waren, dass Vorführungen und Kundenbeziehungen daran scheiterten.

Wie schütze ich meine Designs und Produkte?

Jetzt sind Sie natürlich hochmotiviert, das Problem anzugehen. Aber wo müssen Sie ansetzen?

Die Lieferkette verstehen

Woher kommen Ihre Bauteile? Es gibt dafür drei Hauptquellen:

1. Originalbauteilhersteller: Bei großen Präsentationen sollten Sie sie einfach „OCMs“ (Original Component Manufacturers) nennen und so zeigen, dass die Powerpoint-Show Sie nicht beeindruckt. OCMs sind die Unternehmen, die die Bauteile herstellen. Wer in großen Mengen Bauteile kauft, bekommt sie manchmal direkt vom Hersteller. Alle anderen kaufen sie wahrscheinlich bei einem...
2. Franchise-Distributor: Ich wüsste nicht, dass man sie auch „FD“s nennt, aber probieren Sie es einfach mal aus. Diese Firmen haben besondere Verträge für den Verkauf offiziell von den Originalbauteilherstellern gelieferter Bauteile. Außerdem sollten sie die Herkunft der Teile klar nachweisen können.
3. Händler, Großhändler, unabhängige Distributoren: Gleichsam das Studentenfutter der Beschaffungsmöglichkeiten. Hier finden sich gelegentlich gute Angebote (die M&Ms), viele vernünftige Optionen (die Erdnüsse) und einige Rosinen, die die ganze Mischung verderben.
   In Sachen Legitimität ist hier alles zu finden. Irgendein Anbieter auf eBay macht zwar günstige Preise, dürfte sich aber in Sachen Zuverlässigkeit am unteren Ende des Spektrums bewegen. Unabhängige Verkäufer sind die häufigste Quelle von Fälschungen, obwohl auch sie möglicherweise an Distributoren weiterverkaufen, die nichts von der zwielichtigen Herkunft ihrer Bauteile ahnen.

Bauteile prüfen lernen

Haben Sie Bedenken wegen gefälschter Bauteile, sollten Sie Ihre Bauteile selbst beschaffen. So können Sie sie nötigenfalls auch prüfen. Fälschungen zu erkennen ist oft schwierig, aber es gibt doch verschiedene Möglichkeiten.

Aufsteigend nach Kosten und Komplexität geordnet:

1. Visuell: Prüfen Sie die Bauteile auf erneuerte Oberflächen, Abschleifspuren oder Neulackierungen, wo Etiketten entfernt und ersetzt wurden. Manchmal enthüllt bereits ein Abreiben mit Aceton eine gefälschte Etikettierung.
2. Mikroskopisch: Prüfen Sie die Oberflächen von Gehäuse und Lötstellen auf Gleichmäßigkeit und Bündigkeit verschiedener Teile.
3. Elektrische Tests: Schalten Sie ein Bauelement ein und prüfen Sie, ob die Strom-Spannungs-Eigenschaften den Angaben im Datenblatt des Herstellers entsprechen. Dafür sind bei oberflächenmontierten Bauteilen meistens spezielle Testvorrichtungen notwendig. Das ist bei großen Stückzahlen sehr unangenehm, lässt umgestempelte Bauelemente aber gnadenlos auffliegen.
4. Röntgen: Auch hier vergleicht man wieder augenscheinlich identische Bauteile. Fälschungen haben meist andere Bondstellen und interne Abweichungen. Man kann auch das Gehäuse von Bauelementen entfernen und so die innere Struktur untersuchen, aber das ist dann doch eine sehr destruktive Methode.
5. Röntgenspektroskopie: Wenn Sie wirklich so genau testen müssen, hilft Ihnen vielleicht der Kontakt zu den Materialwissenschaftlern der örtlichen Hochschule, die vielleicht mit Ihrer Branche zusammenarbeiten oder zumindest Ihre Bauteile testen möchten. Mein Tipp: Suchen Sie nach Blei, denn Fälschungen halten sich selten an die RoHS-Richtlinien. Teile aus der Rüstungsindustrie, bei denen es nicht ohne Blei geht, sind davon leider ausgenommen.
6. High-Tech-Mikroskopie und Markierungen: DARPA und andere Institutionen haben viel Geld für Fälschungsidentifikationsmethoden ausgegeben. Dazu gehören DNA-basierte Färbemittel, Akustik-Scan-Mikroskopie und andere Techniken, mit denen sich Fälschungen aufdecken lassen, ohne Originale zu zerstören. Allerdings braucht man wirkliche Experten zum Durchführen dieser Antifälschungsmaßnahmen.

Nutzen Sie qualifizierte Quellen

Am sichersten ist der direkte Einkauf bei sicheren, geprüften Lieferanten. Bei Rüstungsaufträgen gibt es dafür Listen, an die Sie sich halten müssen. Für alles andere reichen interne Datenbanken mit zugelassenen Bauteilen von Distributoren, deren Lieferketten, Prüfprozesse und Quellen transparent sind.

Eine hervorragende Möglichkeit, Bauteile zu verfolgen, ist die Nutzung von Altium Vault zusammen mit Ihrer PCB-Software für eine gut geführte Bauteildatenbank. Dies erleichtert Ihnen die Nutzung von Bauteilen, die nur aus zugelassenen Quellen stammen. Vault bedeutet Lieferketten-Verfolgbarkeit (noch mehr Amtssprache für „Verkäufer“). Für den Fall, dass Sie dennoch auf gefälschte Teile stoßen, sind alle Dokumentations- und Berichtsvorgaben einfach zu erfüllen. Mehr zum Thema PCB- und Produktsicherheit mit Altium und Altium Vault erfahren Sie bei den zuständigen Spezialisten