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Elektronikfertigung

IT-Portfolio für Nutzentests

Baugruppen im Nutzen zu bestücken, hat sich in der Elektronikfertigung in den letzten Jahren durchgesetzt. Galten Nutzentests lange als schwierig, ist auch dieses Verfahren gefragter, seitdem man das Trennen besser im Griff hat. Allerdings kämpfen Elektronikfertiger bei Nutzentests noch mit zahlreichen Herausforderungen, die sich durch verschiedene Softwares deutlich erleichtern lassen.

Nutzendefinition mit der Software C-Link DTM: Schaltungen werden per Mausklick auf dem Nutzen angeordnet. Rotationen, Spiegelung sowie Kombinationen aus Spiegelung und Rotation sind ebenso möglich wie das Generieren von Mischnutzen. (Bild: Digitaltest GmbH)

Nutzendefinition mit der Software C-Link DTM: Schaltungen werden per Mausklick auf dem Nutzen angeordnet. Rotationen, Spiegelung sowie Kombinationen aus Spiegelung und Rotation sind ebenso möglich wie das Generieren von Mischnutzen. (Bild: Digitaltest GmbH)

Wer sich mit dem Thema Nutzentests befasst, kennt die lange Liste der zugehörigen Herausforderungen: schwierige und zeitaufwendige Nutzendefinition, zunehmende Komplexität beim Adapterbau samt komplizierter Adapterverdrahtung und aufwendiges Testprogramm-Debugging. Zudem können Mischnutzen und die zugehörigen Tests meist nur manuell und mit viel Aufwand erzeugt werden. Oft wird der Nutzentest in der Fertigung zum Flaschenhals, der die gesamte Fertigungsgeschwindigkeit einschränkt. Offensichtlich defekte Einzelschaltungen lassen sich schwer bis gar nicht vom Test ausschließen. Hinzu kommt hoher Ausschuss, da sich Fehler oft nur dem ganzen Nutzen, nicht aber der einzelnen Baugruppe zuordnen lassen. Einzelschaltungen zu testen – zum Beispiel bei Rückläufern aus dem Feld – ist eine weitere Schwierigkeit. HInzu kommen fehlende Möglichkeiten zur Traceability. Verschiedene IT-Tools helfen jedoch mittlerweile auch beim Test im Nutzen.

Testdebugging leicht gemacht mit CITE. Das Testprogramm wird auf einer Instanz angelegt und auf alle anderen Baugruppen übertragen. (Bild: Digitaltest GmbH)

Testdebugging leicht gemacht mit CITE. Das Testprogramm wird auf einer Instanz angelegt und auf alle anderen Baugruppen übertragen. (Bild: Digitaltest GmbH)

Leichte Nutzendefinition

Bevor man Hardware im Nutzen testen kann, muss man den Nutzen erst einmal definieren. Welche Baugruppe soll wo und wie positioniert werden? Das war bislang aufwendige Handarbeit. Mit der Software C-Link DTM von Digitaltest lassen sich nun klassische CAD-Formate in einen Nutzen-Generator importieren. Einzelne Schaltungen können dann per Mausklick auf dem Nutzen angeordnet werden. Dabei sind Rotationen in 0,1 Grad Schritten, Spiegelung sowie Kombination aus Spiegelung und Rotation ebenso denkbar wie das Generieren von Mischnutzen, also ein Nutzen mit verschiedenen Schaltungen. Die Software übernimmt dabei auch die Nummerierung der einzelnen Baugruppen. Für die Traceability ist es wichtig, dass die Nummerierung der Einzelschaltungen im Nutzen bei allen Prozessschritten gleich ist. Zusätzlich ist es möglich, den Nutzen über eine Mergefunktion zu einer Gesamtbaugruppe zu verschmelzen.

Testadapter entwickeln

Je mehr Baugruppen in einem Nutzen getestet werden sollen, desto aufwendiger wird das Design der Testadapter. Auch das war bislang Handarbeit – oder man überließ es dem Adapterbauer, hatte dann aber keinen Einfluss etwa auf die Vergabe von Kanalnummern, also die Nummerierung der Testnadeln. Testadapter kosten viel Geld, ihre Planung und Herstellung muss daher fehlerfrei erfolgen. Die Anwendung C-Link kann die Planung eines Testadapters signifikant erleichtern. Dieser lässt sich automatisch oder teilmanuell erstellen. Dazu kann eine Nadel des Testadapters manuell auf eine Baugruppe platziert und die Position anschließend auf alle Baugruppen des Nutzens übertragen werden. Auch die Labelpositionen zu den Nadeln oder die Nadeleigenschaften selbst können auf einer Schaltungsinstanz einmalig angelegt und auf alle weiteren Baugruppen übertragen werden. So entstehen keine Redundanzen, die bei nachträglichen Änderungen zu Fehlern führen könnten. Auch die Vergabe der Kanalnummern ist mit der Software flexibel und lesbar möglich, bei optimierter Ausnutzung der verfügbaren Testerhardware. Abschließend wird eine Adapterdokumentation mit allen individuellen Kanalnummern des Gesamtnutzens erzeugt. Das erleichtert am Ende die Testdokumentation und die Traceability. Adapter, mit denen sich zusätzlich Einzelschaltungen testen lassen, also beispielsweise Rückläufer aus dem Feld, sind ebenfalls einfach zu planen.

C-Link DTM unterstützt beim Testadapterdesign. Hier an den Beispielen Boardnummerierung (2a) und Nadelpositionierung (2b). (Bild: Digitaltest GmbH)

C-Link DTM unterstützt beim Testadapterdesign. Hier an den Beispielen Boardnummerierung (2a) und Nadelpositionierung (2b). (Bild: Digitaltest GmbH)

Schnell zur Testdefinition

Das Testprogramm-Debugging wird ebenfalls oft als Herausforderung beim Nutzentest genannt. Hierbei hilft das Computer Integrated Test Environment (CITE) von Digitaltest. Auch hier werden auf einer Instanz alle Testparameter angelegt und dann automatisch auf alle Baugruppen des Nutzens übertragen. Wichtig ist dabei jedoch Offenheit und Flexibilität für Ausnahmen und Irregularitäten, beispielsweise wenn eine teurere Test-Ressource von allen Baugruppen nacheinander genutzt werden soll, etwa eine Stromversorgung. Es ist auch wählbar, ob Tests für den gesamten Nutzen oder für jede einzelne Baugruppe separat dokumentiert werden sollen. Dazu wird ein Barcode auf dem Nutzen gescannt und über die Position jeder Baugruppe auf dem Nutzen eine eindeutige Kennung (abhängig von den Vorgaben der jeweiligen Anwendung) zugeordnet. Das gesamte Konzept funktioniert auch bei Mischnutzen. Neben der Testsoftware lässt sich auch die Benutzeroberfläche des Testprogramms in CITE individuell anpassen. Für die Traceability speichert die Software zudem alle Testdaten in einer Datenbank. Mit Hilfe der Software lässt sich so der Overhead für das Erstellen von Nutzentests im Vergleich zu Einzeltest deutlich reduzieren.

Parallel statt Flaschenhals

Aber nicht nur die Planung von Tests und Testequipment sind herausfordernd, sondern auch die praktische Umsetzung der Tests. Werden alle Baugruppen im Nutzen in herkömmlicher Weise sequenziell getestet, kann das die gesamte Produktionslinie ausbremsen. Bei Einsatz eines Testsystems mit mehreren Testköpfen (Lambda Edition) können zwei oder mehr Baugruppen gleichzeitig parallel geprüft werden. Damit reduziert sich die Taktzeit und der Durchsatz am Tester erhöht sich entsprechend. Ein PC kann mehrere Testköpfe ansteuern, die über eine entsprechend angepasste Adaptierung mit dem Nutzen verbunden sind. Die Software der Lambda Edition stellt alle für die Ansteuerung eines derartigen Paralleltests benötigten Funktionen zur Verfügung. Dies umfasst sowohl die Kommunikation mit dem Bediener oder Handlingsystem als auch die Ansteuerung und gegebenenfalls Synchronisation der Prüfprozesse. Höchstmögliche Performance wird erzielt wenn alle Testschritte parallel ausgeführt werden. Darüber hinaus ist die Lambda Edition sehr flexibel gestaltet, so können z.B. bestimmte teure Hardware-Ressourcen nur einmal installiert sein, die Software koordiniert bzw. synchronisiert sequenziell die jeweilige Verwendung. Hiermit kann der Durchsatz verbessert werden. Die Lambda Edition ist aufgeteilt in die eigentlichen Testprogramme und einen Koordinator, der die parallel ablaufenden Tests ansteuert. So lässt sich mit einem PC und zwei Testköpfen die Taktzeit der Teststation halbieren oder mit einem Vier-Kopf-System auf ein Viertel der sequenziellen Testzeit reduzieren. Sehr aufwendige oder rechenintensive Testprozesse lassen sich durch Einsatz eines zweiten PCs beschleunigen. Die Prüfprogramme werden automatisch vom Koordinator-PC auf die anderen Rechner übertragen und somit aktuell gehalten. Koordinator und Testprogramm basieren auf einem Baukastensystem.

Paralleltests mit der Lambda edition. (Bild: Digitaltest GmbH)

Paralleltests mit der Lambda edition. (Bild: Digitaltest GmbH)

Fehler finden und beheben

Werden beim Nutzentest Fehler gefunden, ist es wichtig, diese den korrekten Einzelbaugruppen zuordnen zu können. Dies übernimmt das Fehlerimport-Modul der Reparatursoftware QMAN. Mit einem Verfahren zur eindeutigen Zuordnung von Fehlern zur jeweiligen Baugruppe, kann sichergestellt werden, dass im Nutzentest erkannte Fehler auf der Einzelschaltung schnell gefunden und damit kostengünstig repariert werden können. Im Gesamtbild ergibt sich eine Lösung, die auf einfache Bedienbarkeit einerseits und individuelle Konfigurierbarkeit andererseits ausleget ist. Ob einfache oder komplexe Testanwendungen, das System unterstützt Anwender beim gesamten Nutzentest von der Nutzenerstellung über das Testdebugging bis hin zu Tests samt abschließender Dokumentation.


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