Schneller und genauer

Itochu SysTech, Düsseldorf

Langjährige Erfahrungen in der Entwicklung von Flying-Probe-Testern haben gezeigt, dass der mechanische Aufbau den größten Einfluss auf die Positioniergenauigkeit der Messnadeln ausübt. Selbst wenn auf die Auswahl der Antriebe, d.h. der mechanischen und elektrischen Komponenten, die höchste Priorität gelegt wird, so ist der Aufbau des Maschinengehäuses von elementarer Bedeutung für die Positionierung der Messnadeln. Um eine hohe Langzeit-Stabilität und -Genauigkeit zu erzielen, stattet Takaya deshalb seine Flying-Probe-Tester der Serie APT-9411 mit einem Tisch aus poliertem Naturgranit aus. Dessen Oberfläche erhält seine Maßhaltigkeit auch noch nach jahrelangem Einsatz. Die Genauigkeit des Testers bleibt so unbeeinflusst von extremen Umgebungsbedingungen wie z.B. dem Alter und der Auslastung des Gerätes, sowie dem Wechsel des Aufstellungsortes.

Alle Achsen werden durch AC-Servomotoren angetrieben. Durch die präzise Ansteuerung der Servomotoren werden selbst bei hohen Geschwindigkeiten Ansteuerungsprofile erzeugt, die Zeit zur Stabilisierung der Prüfnadelposition reduziert, und Schwingungen, die beim Stillstand der Nadel auftreten können, unterdrückt. Die so erzielten hohen Verfahrgeschwindigkeiten der Messnadeln ermöglichen das Testen der Leiterplatten in kürzester Zeit. Die Bewegung der Nadeln kann per Programm an die Leiterplatten-Topologie angepasst werden. Die Geschwindigkeit und der Verfahrweg der Nadeln ist frei programmierbar. So wird zum Beispiel kurz vor dem Auftreffen auf dem Messpunkt die Geschwindigkeit der Proben kontrolliert reduziert. Eine Gefahr möglicher Beschädigungen der Testpunkte wird somit ausgeschlossen. Auf diese Weise lassen sich auch empfindliche SMT-Leiterplatten sicher prüfen.

Modernste Messverfahren ermöglichen den Test einer Vielzahl von Komponenten mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit. Phase Detection-Messungen und Guard Funktion erlauben genaues Messen in parallelen Schaltkreisen, die 4-Draht-Kelvin-Messung eliminiert den Einfluss des Übergangswiderstands der Prüfnadeln beim Test von niederohmigen Widerständen.

Zur Überprüfung von Bauelementen, die sich mit den gebräuchlichen Testverfahren nicht elektrisch testen lassen, beispielsweise Bypass-Kondensatoren oder Steckerleisten, verfügt der Tester über ein zusätzliches optisches Inspektionssystem. Damit lassen sich fehlende, falsch ausgerichtete oder verpolte Bauteile wie ICs, Kondensatoren, Dioden, Stecker etc. detektieren.

IC Open Test ist eine leistungsfähige Funktion zur Erkennung von nicht gelöteten IC-Kontakten auch in Bus-Systemen, die über die Messung von internen Schutzdioden nur schwer zu erfassen sind. Die neue Sensing-Probe-Technologie findet auch ungelötete IC-Kontakte auf QFPs und SOPs, sowie fehlerhafte Lot-Verbindungen der meisten BGAs.

Das patentierte Net(z)-Test-Verfahren versucht alle Bauteile, die in einem Netz gegen Ground oder VCC angeschlossen sind, mit einer Fahrbewegung der Nadeln zu messen. Bei diesem Test werden durch Setzen von bis zu vier Messnadeln die Netze auf ihr Verhalten getestet. Dies geschieht durch die Kombination der drei Routinen: Dioden-, Widerstands- und Kapazitätsmessung. Durch diese Messkombinationen lassen sich die Fertigungsfehler nachweisen. Sollten hier Abweichungen im Verhalten des jeweiligen Netzes auftreten, dann springt das Prüfprogramm in eine Diagnoseroutine, in welcher alle Bauteile des Netzes nach der herkömmlichen Methode getestet werden. Somit wird es möglich, in Abhängigkeit von der Komplexität einer Baugruppe, bis zu 50% Geschwindigkeitssteigerung gegenüber einem herkömmlichen FPT-Test zu erzielen.

Die Generierung der Testprogramme erfolgt aus den CAD-Daten. Mehr als 40 verschiedene CAD-Systeme können von dem Konvertierungsprogramm eingelesen werden. Die so erstellten Testprogramme lassen sich sehr einfach den jeweiligen Anforderungen anpassen, so dass selbst Neueinsteiger bei der Erzeugung und Korrektur der Programme keine Schwierigkeiten haben. Eine Vielzahl von Tools unterstützen die automatische Generierung von Referenz-Werten, Mess-Bedingungen usw. Zusätzlich zu den Funktionen zur automatischen Testgenerierung (ATG), verfügen die Geräte dieser Serie über leistungsfähige Debug-Tools. So kann beispielsweise ein Oszilloskop eingeblendet werden, um den Spannungsverlauf an kritischen Punkten anzuzeigen (Waveform-Analysis), der Schaltplan lässt sich in Auszügen darstellen, und für Bauteile gibt es eine Search-and-change-Funktion.

Externe Prüfsysteme können mittels DDE (Dynamischer Datenaustausch) in den Testablauf integriert werden. Damit wird auch in der Zukunft die Möglichkeit geboten, die Funktionen des APT-9411 um eine breite Palette von Prüfsystemen zu erweitern. Interessant ist hier das Boundary-Scan-Verfahren.

FPTs arbeiten die Prüfvektoren im Gegensatz zu den parallelen Incircuit-Testern sequentiell ab. Daraus resultiert ein Nachteil: eine geringere Prüfgeschwindigkeit. Das Boundary-Scan-Verfahren ergänzt die Flying-Probe-Technologie in hervorragender Weise. Es benötigt keine dedizierten Testpunkte auf der Platine, sondern im Bauteil integrierte Boundary-Scan-Zellen. Die Datenübertragung erfolgt über ein Bussystem, das im Layout der Leiterplatte berücksichtigt werden muss. Die BS-Zellen trennen die innere Logik eines Bauteils von den äußeren Pins. Daraus ergibt sich – insbesondere bei komplexen Bauelementen wie Prozessoren oder PLDs – der Vorteil, dass keine Funktionsbeschreibung mehr benötigt wird. Allerdings ist eine spezielle BS-Architektur der Bauelemente Voraussetzung, und analoge Bauteile können nur in sehr begrenztem Umfang getestet werden.

Ein weiterer Vorteil von Boundary Scan ist dagegen seine hohe Testgeschwindigkeit. Die Kombination aus BS und FPT eliminiert so einen Nachteil des FPTs, da der größte Teil der Testaufgaben vom schnellen BS abgearbeitet wird – die geringe Geschwindigkeit des Flying-Probe-Testers fällt daher kaum mehr ins Gewicht. Dazu kann ein FPT die letztgenannten Nachteile des Boundary-Scan-Verfahrens ausgleichen.

Durch die Systemkopplung eines FPT von Itochu mit einem Boundary-Scan-Testsystem wurde es nun erstmalig möglich, sämtliche Nadeln eines Flying-Probe-Testers als virtuelle Scan-Zellen zu nutzen. Dadurch wird der Anwender in die Lage versetzt, auch nicht-scanfähige Bauelemente, die die Boundary-Scan-ICs voneinander trennen, wieder in den Scanpfad einzubinden. Die vier frei verfahrbaren Nadeln des FPT können dabei direkt vom Boundary-Scan-Tester angesteuert werden. Die Verwaltung der Nadeln wird dabei vom FPT übernommen.

Von einer Synthese aus Flying Probe und Boundary Scan profitieren nicht nur die zuständigen Test- und Reparaturingenieure, sondern auch das Design der Leiterplatte selbst. Darüber hinaus können Durchlauf-, Test- und Produktionskosten durch die frühzeitige und umfassende Fehlererkennung erheblich gesenkt werden. Ein weiterer Vorteil dieser technologischen Systemkopplung ist die kontinuierliche Verbesserung des Produktionsprozesses vom Prototypen bis zur Serienfertigung durch die konsequente Isolierung von Fehlerquellen. Zudem wird somit ebenfalls eine optimale Unterstützung des Qualitätsmanagements erreicht.

Productronica, Stand A2.451

EPP 494