Langlebig und präzise

Reinhardt System- und Messelectronic GmbH, Diessen

Oft soll natürlich auch noch der Stecker selber getestet werden. Dann muss ein Teststecker mit Flachbandkabel vom Adapter zum Prüfling verbunden werden. Diese Methode ist problematisch, da die meisten Stecker, die mit der Flachbaugruppe verbunden werden, nicht für Steckzyklen von mehreren hundert Steckvorgängen konstruiert sind. Auch die Flachbandkabel haben ihre Probleme und so werden in den meisten Fällen Nadeladapter vorgezogen, welche viele tausend Kontaktierungen ermöglichen.

Reinhardt präsentiert das neue Adapterkonzept, Adapter Typ 242, bei dem die Verbindung zwischen Adapter und Testsystem ohne jede Zwischenkabel direkt ausgeführt wird. Besonderheit der Testsysteme ist, dass die Schnittstelle mit meist 96poligen VG-Leisten direkt am Ausgang der Karten kontaktiert wird, so dass keinerlei Kabelverbindungen zwischen der Adapterschublade und dem Testsystem liegen. Es ist bekannt, dass genügend Relais auch innerhalb des Testystems gewisse Widerstände erzeugen können, die besonders bei langer Einsatztätigkeit des Testsystems entsprechende Widerstände aufbauen, die unter Umständen sogar zu Fehlmessungen oder Toleranzen führen können. Beim neuen Adapter ist nun die Adapterplatte bereits mit bis zu 18 Adaptersteckern mit jeweils bis zu 96 Pins direkt verbunden, um so Übergangswiderstände usw. zu verhindern. Von den Steckern der Adapterverbindung werden über Wire-Wrap-Verbindungen die einzelnen Testpins für Stimulierungs- und Messaufgaben im Bereich Incircuit- und Funktionstest übergeben. Die klare Bündelung dieser Verkabelung hat den Vorteil, dass keine Veränderung durch die Adapterverdrahtung in das Testergebnis eingeht und eine optimale Messgenauigkeit oder Prüfgenauigkeit möglich ist.

Laut Wartungsplan sollen nach jeweils 15.000 Kontaktierungen bzw. 6 Monaten wenige Tropfen Öl an die Drehpunkte (Lagerbronze) aufgetragen werden, so dass auch über 1 Million Kontaktierungen mit geringstem Verschleiß möglich sind. Langjährige Erfahrung hat gezeigt, dass in der Elektronikfertigung bzw. dem Prüffeld, dem Einsatzbereich der Incircuit- und Funktionstestprüfadapter des Unternehmens, ein Wartungsplan kaum Beachtung findet. Daraufhin wurden alle 4 Säulen-Präzisionsadapter modifiziert und sämtliche Gelenke mit wartungsfreien Kugellagern ausgestattet. Eine Besonderheit der Adapter des Unternehmens liegt darin, dass diese nach Einlegen des Prüflings auf der Adapterschublade in einem Handgriff geschlossen werden. Sie werden dabei in einem Winkel von 35° in die Waagrechte gebracht und über vier präzise Linearführungen mit einer Genauigkeit von wenigen hundertsteln Millimetern geschlossen. Dies erlaubt eine sehr gleichmäßige Kontaktierung selbst bei unausgeglichener Belastung. Die Genauigkeit des Adapterkonzepts hängt von vielen Faktoren ab, und im Extremfall ist mit 0,38mm Toleranz zu rechnen. Wird jedoch der gefederte Kontaktstift durch eine Führungsplatte geführt, können verschiedene Toleranzen wie z. B. das Taumeln reduziert werden, wodurch die maximale Fehlersumme nur noch 0,26mm (in eine Richtung) beträgt.

Alle Adapter des Unternehmens sind generell für die beidseitige Kontaktierung konzipiert: Für die Kontaktierung von oben können Nadelfelder auch von oben auf den Prüfling abgesenkt werden. Eine beidseitige Kontaktierung ist aber in Bezug auf die Genauigkeit immer schlechter als eine einseitige Kontaktierung. So ist es auf jeden Fall von Vorteil, bei der Konstruktion der Baugruppe möglichst auf einseitige Kontaktierung zu planen und für die Kontaktierung von oben Durchsteiger (Durchkontaktierungen) zu nutzen, um die Kosten für den Adapter und die Kontaktierung zu reduzieren und dadurch die Genauigkeit zu verbessern. Sollte jedoch aus bestimmten Gründen eine beidseitige Kontaktierung verwendet werden, sorgen vier Präzisionsbuchsen der oberen Platte während des Absenkprozesses für eine Präzision von wenigen hundertsteln Millimetern bei der Kontaktierung von oben. Eine weitere Schwachstelle ist der gefederte Kontaktstift (Prüfnadel), welcher ein gewisses Taumeln bis zu ±0,15mm verursacht. Auch das birgt die Gefahr, die Genauigkeit der Kontaktierung zu verschlechtern. Wenn es Baugruppen erforderlich machen, das Taumeln der Kontaktstifte zu reduzieren, kann zum Verbessern der Genauigkeit eine Führungsplatte verwendet werden, die nur wenige hundertstel Millimeter genau den Stift führt und u.a. das Problem des Taumelns stark reduziert. Mit Hilfe des Bohrcenters AAE-CNC 2 kann diese Führungsplatte vollautomatisch erstellt werden. Sie schützt darüber hinaus die Adapternadeln und macht so die Adapterschublade sicherer. Bei Adapterschubladen mit Prüfflächen ab 0,8mm und größer ist eine Führungsplatte nicht notwendig. Durch das Kniehebelkonzept des Adapters lassen sich selbst Adaptionen bis zu 1000 Nadeln mit einer Hand und mit geringem Kraftaufwand schließen. Natürlich ist es möglich, auch von allen Seiten zu kontaktieren, also in der Waagrechten, so dass z.B. Sub-D-Stecker geprüft werden können.

Das verwendete Adapterkonzept hat den Vorteil, dass die eigentliche Adapterschublade aus FR4– oder CEM1-Compositematerial relativ preiswert ist und bereits vorgebohrt geliefert wird. Das dazugehörige Steckerblech wird einfach an der Adapterschublade befestigt. Als weitere Besonderheit werden für die Adapter in Verbindung mit den Testsystemen bereits fertig verdrahtete 64- oder 96-polige Steckerleisten geliefert, die bereits an allen Pins Wire-Wrap-Drähte haben. Wenn nun speziell für den Incircuittest mit seinen vielen Nadeln jeder Draht des Steckers mit einem Testpin verbunden wird, ist die Verdrahtung auch bei komplexen Adaptern in wenigen Stunden, selbst bei willkürlicher Auswahl der Pins, verwirklicht. Nachdem die Testsysteme und damit auch die meisten Prüfadapter ihre Verwendung für verschiedene Baugruppentypen finden, und zudem in übersehbaren Stückzahlen produziert werden, ist die Kontaktierung eines Prüfadapters sehr wirtschaftlich und es kann gewinnbringend geprüft werden.

Jeder Prüfadapter, auch die Modelle Typ 42 und 242, werden mit einem Niederhalter geliefert, der frei justierbar ist. Dieser kann universell für jede zu prüfende Baugruppe genutzt werden, solange keine Kontaktierung von oben notwendig ist. Auch kann der frei justierbare Niederhalter fest oder mit einem Referenzprüfling genutzt werden, um so die Niederhalter in etwa 3–5 Minuten für die jeweilige Aufgabe neu zu justieren. An den Niederhalter kann auch noch ein Marker wie Farbmarker (mit Filzstift) angebracht werden, der bei erfolgreichem Test einen Punkt auf den Prüfling aufbringt. Oder auch ein pneumatischer Stempler, der ein Stempelbild nach Wunsch auf die erfolgreich getestete Baugruppe pneumatisch aufbringt. Ein elektrisch betriebener Kreismarker markiert einen erfolgreichen Test mit einem Kreis von ca. 1mm auf dem erfolgreich getesteten Prüfling. Es können mehrere Tastendrücker in den frei justierbaren Adapter eingebaut werden, um komfortables Betätigen der Tasten zu ermöglichen, ohne tief in den Niederhalter eingreifen zu müssen. Müssen LEDs in Farbe und Intensität geprüft werden, können mit Hilfe des frei justierbaren Universalniederhalters auch optische Sensoren mit Lichtwellenleitern zum Abmessen der Lichtintensitäten und Farben angebracht werden. Für die Nutzung von Farbsensoren im größeren Stil empfiehlt sich, auch dort wieder eine obere Platte zu verwenden, z. B. in Composite-Material, zur Aufnahme der Lichtsensoren, welche dann über Glasfaserkabel an die eigentliche Auswerteinheit gebracht werden. Die Lichtsensoren werden auch als gefederter Sensor geliefert, der wunschweise die LED umschließt, um so Fremdlicht zu eliminieren.

Für die Messung von Polarität stehen Polaritätsproben zur Verfügung, die idealerweise über eine obere Platte genutzt werden zum sicheren Ermessen der Polarität bei vielen Elkos. Zudem werden kapazitive Probes eingesetzt, damit die Lötfehler an Beam Lead ICs, die Anschlussbeine bis zu 0,4mm haben, sicher erkannt werden. Motorschrauber zum Abgleichen von Potentiometern und auch das Umschalten von Drehschaltern wird technisch realisiert und ist so durch die Testsysteme und Adapter des Unternehmens möglich geworden.

Da es zurzeit kein Testsystem mit unendlicher Eingangsimpedanz, keinerlei Kapazitäten und Induktivitäten gibt, werden durch die vorhandenen Impedanzen und Kapazitäten gewisse Messwerte so stark beeinflusst, dass es zu einer Fehlmessung kommt. Wird dann an den Testpin ein Impedanzwandler angeschlossen, der von 1 GOhm auf wenige Ohm das Signal verbessert, kann um vieles genauer gemessen werden. Selbst bei Signalen von Quarzen, die normal unter den Beschaltungen des Adapters und des Testsystems teilweise nicht mehr schwingen können, kann mit einem Buffer direkt im Adapter geholfen werden. Prescaler, Signalquellen in Spannung und Strom, Generatoren und Spitzenspannungsmessmodule usw. helfen, die Messergebnisse weiter zu verbessern und echte Werte zu ermessen und zu protokollieren.

Die Übergabestecker

Die Übergabestecker bei Adaptern und Testsystemen des Unternehmens sind durch einen Opferstecker doppelt ausgeführt, so dass ein Stecker, der auf Grund vieler Kontaktierungen defekt wird, mit 2 Schrauben gelöst und aus dem eigentlichen Messstecker entfernt werden kann, um so in wenigen Minuten die Steckerleisten zu erneuern. Aus Erfahrung sind diese Opferstecker vergoldete Stecker, die mit 8µ Goldauflage von Natur aus hohe Steckzyklen erlauben. Leistungsstecker, die Signalübergaben bis zu 40A oder Spannungsübergaben bis zu 1.500V ermöglichen, sind ebenfalls in unserem Übergabesteckerkonzept verfügbar und können gezielt für die Anzahl der Kontakte ausgewählt werden. Die Übergabestecksysteme sind wesentlich kostengünstiger als die Übergabe- oder Spezialübergabeblocks der Adapterindustrie. Die Adapter, soweit sie mit dem Testsystem ATS-KMFT 670 betrieben werden, können durchaus mit einphasiger oder dreiphasiger Netzspannung betrieben werden, um so Baugruppen der neuen Elektronik für Haustechnik problemlos zu testen. Selbstverständlich können die Testsysteme auch Matrixkanäle für diese Aufgaben zur Verfügung stellen, um den Test von Haustechnik oder Maschinensteuerungen zu ermöglichen.

Heute werden viele kleine elektronische Schaltungen im Mehrfachnutzen hergestellt, bestückt, gelötet und getestet. Die Adapter können auch Mehrfachnutzen adaptieren und in Verbindung mit dem Testsystem prüfen. Damit wird es möglich, auch sehr komplexe Baugruppen im Mehrfachnutzen zu prüfen und diese im Fehlerfall auch modulgenau anzuzeigen.