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Prüflösungen für elektronische Baugruppen

Schnell geprüft heißt schnell am Markt

Wirklich fertig ist ein Produkt erst, wenn alle Tests bestanden sind. Um kurze Entwicklungszyklen zu erreichen, werden für elektronische Baugruppen Prüfanlagen oft bereits entwickelt, bevor das eigentliche Produkt komplett steht. Hier ist Flexibilität gefragt. Modulare Prüfanlagen können dabei der Schlüssel zum Erfolg sein.

Bild: Engmatec GmbH

Bild: Engmatec GmbH

Bevor eine elektronische Baugruppe die Produktion verlässt, durchläuft sie typischerweise 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 komplex und aufwendig und erfordert spezifisches Wissen.

Elektronik richtig testen

Die Verfahren für elektrische Tests von Baugruppen lassen sich im Wesentlichen unterteilen in End-of-Line, Funktions- und In-Circuit-Tests. End-of-Line-Tests prüfen am Ende der Produktion die Funktionsfähigkeit von Platinen, Baugruppen und Endgeräten. Für einfache und kostengünstige Baugruppen können solche Tests ausreichen. Beim Funktionstest dagegen wird die Funktion einzelner Schaltungsblöcke oder der gesamten Schaltung geprüft, jedoch nicht die einzelnen Bauteile. Für einen Funktionstest wird die Schaltung genau wie im späteren Betrieb mit Spannung versorgt. Für den Test nutzt man die von außen verfügbaren Schnittstellen sowie weitere noch zugängliche Kontaktiermöglichkeiten, kann dadurch aber eben nur das messen, worauf zugegriffen werden kann. Die wesentliche Herausforderung beim Funktionstest ist die Entwicklung der Testsoftware. Bei In-Circuit-Tests schließlich werden einzelne elektrische Bauelemente und bestückte Leiterplatten unter anderem auf Bestückungs-, Einpress- und Lötfehler geprüft. Dabei lassen sich Kurzschlüsse und Unterbrechungen in Leiterbahnen, defekte, falsche oder fehlende Bauelemente und so weiter erkennen. Dazu werden bereits im Schaltungslayout Testpunkte eingeplant. Mit speziellen Testnadeln kann man dann jeden Knoten in der Schaltung abgreifen und messen.

Mit dem Prüfkonzept 'Musketier' lassen sich viele Wechselsätze sowohl in Handadaptern als auch in Inline-Kontaktiersystemen nutzen. (Bild: Engmatec GmbH)

Mit dem Prüfkonzept ‚Musketier‘ lassen sich viele Wechselsätze sowohl in Handadaptern als auch in Inline-Kontaktiersystemen nutzen. (Bild: Engmatec GmbH)

Die komplizierte Variante

Die Testvorbereitungen für In-Circuit-Tests sind sehr zeit- und kostenaufwändig. Prüfadapter werden individuell auf die Baugruppe zugeschnitten. Kommt es während der Entwicklung zu Änderungen, muss der Adapter angepasst werden. Weil Leiterplatten heute immer dichter bestückt sind oder man etwa bei Multilayer-Leiterplatten und integrierten Schaltungen nicht auf alle Kontakte zugreifen kann, stoßen In-Circuit-Tests immer wieder an ihre Grenzen. Hier setzen sogenannte Boundary Scan Tests an. Dieses standardisierte Verfahren zum Testen analoger und digitaler Elektronikbausteine kommt zum Einsatz, wenn es notwendig ist, Leiterplatten oder Elektronikbausteine ohne direkten physischen Zugang zu prüfen. Boundary Scan Tests lassen sich gut mit klassischen In-Circuit-Test kombinieren. Bei technologisch anspruchsvollen Baugruppen setzt man in der Regel auf eine Kombination aus Funktions-, In-Circuit- und End-of-Line-Test. Während der End-of-line-Test an der fertigen Baugruppe durchgeführt wird, können In-Circuit- und Funktionstests schrittweise mehrfach innerhalb der Produktion stattfinden, oft nach bestimmten Wertschöpfungs- oder risikoreichen Produktionsschritten. So lässt sich vermeiden, dass an einer Baugruppe erst nach Aufbringen eines teuren Bauteils, beispielsweise eines Displays, ein Fehler erkannt wird, obwohl das Problem bereits zuvor, vielleicht durch einen Lötfehler, verursacht wurde.

Dienstleister für Prüfsysteme

Die Ansprüche an Testsysteme in der Elektronikbranche steigen, Kundenanforderungen werden individueller. Flexible Stückzahlen und zunehmende Variantenvielfalt bestimmen häufig die Produktionsprozesse, vermehrt kommen Automatisierungssysteme zum Einsatz. Gleichzeitig soll die Entwicklung von Prüfanlagen möglichst wenig Zeit beanspruchen. Hier setzt der Komplettdienstleister für Prüf- und Montagelinien Engmatec mit seinen modularen Systemen an. Mit ihnen lassen sich Komplettanlagen mit In-Circuit-, Funktions- und End-of-Line-Test, Handlingsystem und Transportsystem 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 so weiter – durch das modulare Konzept des Systems lassen sich diese unterschiedlichen Anforderungen realisieren. Auch Tätigkeiten wie Flashen lassen sich an geforderten Stellen ins Prüfsystem integrieren. Bei den Inline-Test-Anlagen zum Beispiel sind alle Komponenten des Modulsystems aufeinander abgestimmt und können miteinander und mit anderen Produktionssystemen kombiniert werden. Vision Systeme, Scanner, Kennzeichnungsgeräte sind integrierbar. Zudem bietet der Dienstleister weitreichende Boardhandling-Angebote an.

Modularer Wechselsatz (Bild: Engmatec GmbH)

Modularer Wechselsatz (Bild: Engmatec GmbH)

Testsystem wiederverwenden

Bei hoher Produktvarianz spielen modulare Wechselsätze für unterschiedliche Tests eine wesentliche Rolle. Anhand der finalen Daten der zu prüfenden Elektronikbaugruppen entwickelt Engmatec den Wechselsatz. Dabei hat das Unternehmen seine eigene Produktion optimiert, damit die eigenen Facharbeiter für Konstruktion, Montage und Verdrahtung lückenlos mit Material und Halbzeugen versorgt werden und so Reaktionszeiten verkürzen. Beim Übergang von der Entwicklung zur Serienfertigung bringen die modularen Wechselsätze übrgens einen 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.

Rückverfolgbarkeit inklusive

Nicht nur zuverlässiges Testen spielt heute eine große Rolle bei der Entwicklung von Elektronikkomponenten. Sie müssen auch nachvollziehbar sein: Welches Produkt wurde wie hergestellt und hat wann welche Tests durchlaufen? Diese Aufgabe haben die Radolfzeller bei Dokumentation und Traceability in ihren Anlagen berücksichtigt. Sie unterstützen produzierende Unternehmen bei der Integration der Systeme in eine übergeordnete Steuerung und realisieren die Anbindung an Datenbanken beziehungsweise ein Manufacturing Execution System. Gleichzeitig bietet Engmatec Beratung im gesamten Projektmanagement bei der Strukturierung und Dokumentation von Prozessen.


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