Bevor eine elektronische Baugruppe die Produktion verlässt, durchläuft sie eine Vielzahl an Tests: Sichtprüfung, Automatische Optische Inspektion (AOI), elektrische Funktionstests, In-Circuit-Tests (ICT), Kombitests, End-of-Line-Test und viele mehr. Der Bau von Prüfanlagen und Produktionslinien ist daher sowohl komplex als auch aufwändig und erfordert jede Menge spezifisches Know-how.
Elektronik richtig testen, aber wie? End-of-Line, Funktion oder In-Circuit?
Die Verfahren für elektrische Tests von Baugruppen lassen sich im Wesentlichen in End-of-Line, Funktions- und In-Circuit-Tests unterteilen. End-of-Line-Tests prüfen am Ende der Produktion die Funktionsfähigkeit von Platinen, Baugruppen und Endgeräten. Für einfache und kostengünstige Baugruppen sind solche Tests allein ausreichend. Beim Funktionstest dagegen wird die Funktion einzelner Schaltungsblöcke oder der gesamten Schaltung geprüft, jedoch nicht die einzelnen Bauteile. Für einen Funktionstest versorgt man die Schaltung genau wie im späteren Betrieb mit Spannung. Für den Test nutzt man die von aussen verfügbaren Schnittstellen sowie weitere noch zugängliche Kontaktiermöglichkeiten, kann dadurch aber eben nur das messen, worauf man zugreifen kann. Die wesentliche Herausforderung beim Funktionstest ist die Entwicklung der notwendigen Testsoftware. Bei In-Circuit-Tests schliesslich prüft man einzelne elektrische Bauelemente und bestückte Leiterplatten unter anderem auf Bestückungs-, Einpress- und Lötfehler. Dabei lassen sich z. B. Kurzschlüsse und Unterbrechungen in Leiterbahnen, defekte, falsche oder fehlende Bauelemente erkennen. Dazu plant man bereits im Schaltungslayout entsprechende Testpunkte ein. Mit speziellen Testnadeln kann man dann jeden Knoten in der Schaltung abgreifen und messen. Die Testvorbereitungen für In-Circuit-Tests sind sehr zeit- und kostenaufwändig. Die Prüfadapter sind individuell auf die einzelne Baugruppe zugeschnitten. Kommt es während der Entwicklung zu Änderungen, muss man den Adapter anpassen.
Boundary-Scan-Tests bei dicht bestückten Leiterplatten
Weil Leiterplatten heute immer dichter bestückt sind oder man bei Multilayer-Leiterplatten und integrierten Schaltungen nicht auf alle Kontakte zugreifen kann, stossen In-Circuit-Tests immer wieder an ihre Grenzen. Hier setzen Boundary-Scan-Tests an. Diese Standard-Testverfahren für analoge und digitale Elektronikbausteine kommen zum Einsatz, wenn man Leiterplatten oder Elektronikbauteile ohne direkten physischen Zugang prüfen muss. Boundary Scan Tests lassen sich gut mit klassischen In-Circuit-Tests kombinieren.
Bei technologisch anspruchsvollen Baugruppen setzt man in der Regel auf eine Kombination aus Funktions-, In-Circuit- und End-of-Line-Tests. Während der End-of-line-Test an der fertigen Baugruppe durchgeführt wird, können In-Circuit- und Funktionstests schrittweise mehrfach innerhalb der Produktion stattfinden, sinnvollerweise immer nach bestimmten Wertschöpfungs- oder risikobehafteten Produktionsschritten. So lässt sich vermeiden, dass man an einer Baugruppe erst nach Aufbringen eines teuren Bauteils, beispielsweise eines Displays, einen Fehler erkennt, obwohl das Problem bereits zuvor, z. B. durch einen Lötfehler, entstand.
Dank Modularität in kurzer Zeit zum Prüferfolg
Die Ansprüche an Testsysteme in der Elektronikbranche steigen also und sind immer komplexer, Kundenanforderungen immer individueller. Flexible Stückzahlen und Variantenvielfalt bestimmen häufig die Produktionsprozesse, vermehrt kommen Automatisierungssysteme zum Einsatz. Gleichzeitig steht die Forderung, dass die Entwicklung von Prüfanlagen möglichst wenig Zeit in Anspruch nehmen soll. Hier setzt der Komplettdienstleister für Prüf- und Montagelinien Engmatec mit seinen modularen Systemen an. Mit ihnen lassen sich in verhältnismässig kurzer Zeit Komplettanlagen mit In-Circuit-, Funktions- und End-of-Line-Tests, Handlingsysteme und Transportsysteme entwickeln. Ob Stand-Alone-Systeme oder Inline-Anlage, Gross- oder Kleinserienfertigung oder in Kombination mit weiteren Testtechnologien wie Hochfrequenz- und Hochstromtest, optische Inspektion, Run-In und vieles mehr – alles ist dank modularer Konzepte entsprechend individueller Kundenanforderung in kurzer Zeit realisierbar. Auch Tätigkeiten wie Flashen lassen sich an der vom Kunden gewünschten Stelle ins Prüfsystem integrieren.
Komponenten sind ideal aufeinander abgestimmt
Bei den Inline-Testanlagen etwa sind alle Komponenten des Modulsystems ideal aufeinander abgestimmt und lassen sich miteinander und mit verschiedenen Produktionssystemen kombinieren. Vision Systeme, Scanner, Kennzeichnungsgeräte und viele weitere Funktionen sind problemlos integrierbar. Ein umfangreiches Boardhandling-Angebot ergänzt die Prüfanlagen. Die Produktpalette umfasst ausserdem zahlreiche Handling- und Transportsysteme für Leiterplatten und Werkstückträger.
Bei hoher Produktvarianz spielen modulare Wechselsätze für die unterschiedlichen Tests eine wesentliche Rolle. Anhand der finalen Daten der zu prüfenden Elektronikbaugruppen entwickeln die Prüfexperten den passenden Wechselsatz. Dabei profitieren Kunden von der hohen Fertigungstiefe: Hohe Verfügbarkeit benötigter Materialien und Halbzeuge sowie Spezialisten für Konstruktion, Montage und Verdrahtung im eigenen Haus sorgen für kurze Reaktionszeiten. Man kann flexibel bei einzelnen Entwicklungsschritten eingreifen und auch grössere Layoutänderungen lassen sich schnell umsetzen. Beim Übergang von der Entwicklung zur Serienfertigung bringen die modularen Wechselsätze einen weiteren Vorteil: In vielen Fällen lassen sie sich mit wenigen Änderungen in Inline-Testsystemen weiter verwenden. Dazu hat Engmatec unter dem Namen «Musketier» spezielle Konzepte entwickelt.
Nach dem Test geht es weiter mit Dokumentation und Rückverfolgbarkeit
Nicht nur zuverlässiges Testen spielt heute eine grosse Rolle bei der Entwicklung von Elektronikkomponenten. Ebenso wichtig ist die Nachvollziehbarkeit: Welches Produkt wurde wie hergestellt und hat wann welche Tests durchlaufen? Deshalb sind den Radolfzellern auch Dokumentation und Traceability in ihren Anlagen wichtig. Sie unterstützen ihre Anwender bei der Integration in eine übergeordnete Steuerung und realisieren die Anbindung an Datenbanken bzw. ein MES (Manufacturing Execution System). Gleichzeitig bieten sie Beratung im gesamten Projektmanagement bei der Strukturierung und Dokumentation von Prozessen. Somit lassen sich z. B. Prüfergebnisse zentral speichern und verwalten.
Wer ein gutes Produkt entwickeln und herstellen will, tut gut daran, den Experten fürs Testen frühzeitig mit ins Boot zu nehmen. Oft entwickeln Hersteller elektronischer Produkte ihre Prüfstrategien selbst und greifen dabei auf die jahrelange Erfahrung der Prüfexperten zurück. So lassen sich gemeinsam ideale Prüflösungen entwickeln. Darauf vertrauen mittlerweile viele Grossunternehmer weltweit, die Engmatec als strategischen Partner sehen, sei es in der Haus- und Medizintechnik oder der Automobil-, Consumer- und Industrieelektronik. Bei Engmatec lassen sich In-Circuit-Tests – dank Flexibilität und grosser Fertigungstiefe – mit wenig Aufwand und geringem Zeitverlust durchführen.
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