Anflug von zwei Seiten Karim Hosseini-Dehkordi, Scorpion, Hamburg

Traditionell benutzen In-Circuit-Tester (ICT) oder MDA-Systeme Nadelbett-Adapter (Bed of nails, BON), um jeden einzelnen Knoten zu kontaktieren, typischerweise eine Nadel pro Knoten. Eine Relaismatrix schaltet dann die Messelektronik auf die Kombination von Nadeln, die zum Testen des Bauelementes oder zum Verbinden des Schaltkreises benötigt werden. Schnelle Nadelbett-Tester können in der Massenproduktion Schritt halten, limitiert nur durch die Größe der zu testenden Baugruppe und der Anzahl der für den Test benötigter Nadeln. Jedoch benötigt jede getestete Type einer Baugruppe einen speziellen Nadelbett-Adapter.

Heutzutage gibt es eine wachsende Anzahl von Boards, die nicht mehr getestet werden können, weil es nur geringe oder keine Kontaktmöglichkeiten für die Nadeln an den Knoten gibt. Berücksichtigt man die Time-to-Market-Anforderungen der Hersteller, sind Investitionen in BON-Adapter, die oft innerhalb von Wochen oder auch Tagen veralten, nicht mehr zu rechtfertigen. Investiert man zu früh, kann durch Änderungen des Prüflings der Adapter wertlos werden, bevor er zum Einsatz kommt. Investiert man zu spät, kann geschehen, dass der Adapter kaum genutzt werden kann, bevor das Produkt ausläuft.

Neue Generationen von Flying-Probe-Testern (FPT) eliminieren die Kosten der Nadelbett-Adapter vollständig. Mit Hilfe der CAD-Daten kann ein Prüfprogramm während der Designphase erstellt und überprüft werden, schon bevor das erste Board für den Test verfügbar ist. Der BON-Tester erfordert dagegen mehrere Wochen Vorlauf, bis sich das Design stabilisiert hat.

Der herkömmliche FPT mit nur vier Probes hat seine Grenzen. Mit dem begrenzten einseitigen Zugriff ist die Limitierung der Prüftiefe zwangsläufig. Viele Tests benötigen simultanen Kontakt auf beiden Seiten des Boards. Single-side-Probers beinhalten daher entweder manuell platzierte feste Probes für die Unterseite jedes einzelnen Boardtyps oder passen einen Nadelbett-Adapter ein, gerade das Teil, das man durch den FPT zu eliminieren versucht hat.

Die Vorgehensweise, feste Probes auf der Unterseite zu platzieren, verlangt im Layout des Boards nach größeren Testpunkten, genaue Justierung der Boards im Verhältnis zu den Probes und ist zudem langwierig und zeitaufwendig. Ist der Test der einen Seite abgeschlossen, muss man das Board normalerweise umdrehen, eine andere Testanordnung einstellen, ein neues Programm laden und den Test für die andere Seite starten.

Die Einschränkung auf vier Probes mit einem festen Einstellwinkel kann auch die Fehlererkennung nachteilig beeinträchtigen. Einfache Test, die zusätzliches Guarding benötigen, können nicht gemacht werden, und wenn ein Testpunkt sich zwischen zwei hohen Bauelementen befindet, könnte der Probe-Kontakt bei festen Anstellwinkeln unmöglich werden. Auch können die Boards nicht über die Probes mit Versorgungsspannung beaufschlagt werden, und für Flash-Programmierung und Boundary-Scan-Test muss man zusätzliche Verbindungen schaffen.

Herkömmlicherweise werden vektorlose Techniken eingesetzt, um Open-Circuits an ICs und Steckverbindern zu testen. Dies verlangt spezielle feste Probes, wenn diese an der oberen Seite angeordnet sind, oder manuell angebrachte Sensorenträger an der Unterseite. Der Anwender empfindet dies als unpraktisch, zeitaufwendig und teuer. Diese Technik krankt deshalb an der sich daraus ergebenden reduzierten Fehlererkennung.

Die Backplane-Hersteller haben vergleichbare Testprobleme für Prototypen und Kleinserien bis zu mittleren Produktionsvolumina. Jedoch ist mit festen Antastwinkel, nicht vorhandener Höhenkontrolle und nur einem Probetyp das Proben der Steckverbinder-Pins auf „Open“, „Shorts“, „Connectivity“ nicht möglich. In Bezug auf die System-Up-time , ist bei den herkömmlichen Probern das System „down“, wenn eine der Probes defekt ist. Das System kann nicht benutzt werden, solange die defekte Probe nicht repariert ist. Dies reduziert die Produktivität.

Neueste Versionen von FPT, die doppelseitig arbeiten, überwinden viele dieser Hürden. Der Schlüssel dazu ist, dass kein manuelles Set-up oder Einrichten notwendig ist. Alle Tests können in einem Testlauf gemacht werden und ein Umdrehen des Boards ist nicht notwendig. Doppelseitige FPTs eliminieren komplett die Set-up-Zeit für das Einrichten oder irgendwelche Kosten für Adapter oder Fixed-Probes für die Unterseite.

Die Fehlererkennung ist höher, speziell wenn die für den Test notwendigen Testpunkte nur von der Rückseite des Boards zugänglich sind. Mit bis zu 24 Testprobes gibt es praktisch keine Limitierung bei der Anzahl der Guards. Testen unter Versorgungsspannung, Flash-Programmierung und Boundary-Scan sind ebenfalls möglich. Die Testzeit ist durch das Dual-Motion-Konzept kürzer, dem gleichzeitigen Verfahren der Probes und dem Algorithmus für die Probevorpositionierung durch das Shuttle. Die eingebaute Redundanz ermöglicht den Test durch Ausblenden von Probes oder einem Shuttle fortzuführen, wenn diese nicht in Funktion sind.

Programmierbare Probe-Antastwinkel und Höhe bieten die Möglichkeit, nahezu überall zu testen, wie beispielsweise zwischen hohen Bauteilen oder bei Backplanes durch Proben auf Pins innerhalb des Steckers. Ein weiterer Schlüsselvorteil der programmierbaren Höhe ist, die Verwindung (Board Warpage) zu messen und zu kompensieren, was ein Hauptproblem bei herkömmlichen Probern hinsichtlich Genauigkeit darstellt. Weitere Vorteile sind:

„Flying-Fixture“, Technologie aus BON-Testern und FPT, würde die Vorteile des BON-Testers ohne speziellen Adapter und des FPT ohne Geschwindigkeitseinschränkungen, vereinen. Hunderte von Probes würden beide Seiten des Boards (UUT) gleichzeitig und schnell kontaktieren. Nach jeder Neueinstellung der Probes könnte das Flying-Fixture sich wie ein Standard-BON-Tester verhalten, in dem über eine Relaismatrix zwischen den Probekombinationen hin und her geschaltet wird. Dies würde Hunderte von Tests innerhalb einer Sekunde erlauben. Jedes Mal wenn die Flying-Fixture sich in eine neue Position bewegt hat, wird der Testprozess wiederholt.

Ein Tester, der keinen Nadelbett-Adapter benötigt und sehr kleine Testpunkte kontaktieren kann. Die Testtiefe unterliegt keinen Kompromissen und das Testprogramm kann sehr schnell erzeugt sowie modifiziert werden. Ein solches System wäre in der Lage, mit den Zeitplänen für Prototypen bei neuen Produkteinführungen Schritt zu halten, genauso wie bei der benötigten Testgeschwindigkeit und Flexibilität in heutigen Produktionsumgebungen und der Anforderung einer Massenproduktion.

Productronica, Stand A1.431

EPP 508