Mit modularen Prüfanlagen die Nase vorn

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 sowohl komplex als auch aufwändig und erfordert jede Menge spezifisches Know-how.

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 allein ausreichend sein.

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 notwendigen Testsoftware.

Bei In-Circuit-Tests schließlich werden einzelne elektrische Bauelemente und bestückte Leiterplatten unter anderem auf Bestückungs-, Einpress- und Lötfehler geprüft. Dabei lassen sich z.B. Kurzschlüsse und Unterbrechungen in Leiterbahnen, defekte, falsche oder fehlende Bauelemente u.v.m. erkennen. Dazu werden bereits im Schaltungslayout entsprechende Testpunkte eingeplant. Mit speziellen Testnadeln kann man dann jeden Knoten in der Schaltung abgreifen und messen. Die Testvorbereitungen für In-Circuit-Tests sind sehr zeit- und kostenaufwändig. Die Prüfadapter werden individuell auf die einzelne Baugruppe zugeschnitten. Kommt es während der Entwicklung zu Änderungen, muss der Adapter angepasst werden. Durch die Flexibilität und große Fertigungstiefe kann dies bei Engmatec mit wenig Aufwand und Zeitverlust durchgeführt werden.

Weil Leiterplatten heute immer dichter bestückt sind oder man z.B. 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 klassischem 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, sinnvollerweise immer nach bestimmten Wertschöpfungs- oder risikobehafteten 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, z.B. durch einen Lötfehler, verursacht wurde.

Die Ansprüche an Testsysteme in der Elektronikbranche werden also immer komplexer, Kundenanforderungen immer individueller. Flexible Stückzahlen und zunehmende Variantenvielfalt bestimmen häufig die Produktionsprozesse, vermehrt kommen Automatisierungssysteme zum Einsatz. Gleichzeitig steht die Forderung, dass die Entwicklung von Prüfanlagen möglichst wenig Zeit in Anspruch nehmen soll. Hier setzt der Komplettdienstleister für Prüf- und Montagelinien Engmatec mit seinen modularen Systemen an. Mit ihnen lassen sich in verhältnismäßig kurzer Zeit 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 u.v.m. – alles ist dank modularer Konzepte entsprechend individueller Kundenanforderung in kurzer Zeit realisierbar. Auch Tätigkeiten wie Flashen lassen sich an der vom Kunden gewünschten Stelle ins Prüfsystem integrieren.

Bei den Inline-Test-Anlagen z.B. sind alle Komponenten des Modulsystems ideal aufeinander abgestimmt und können miteinander und mit verschiedenen Produktionssystemen kombiniert werden. Vision Systeme, Scanner, Kennzeichnungsgeräte und viele weitere Funktionen sind problemlos integrierbar. Ein umfangreiches Boardhandling-Angebot ergänzt die Prüfanlagen. Die Produktpalette umfasst außerdem zahlreiche Handling- und Transportsysteme für Leiterplatten und Werkstückträger.

Bei hoher Produktvarianz spielen modulare Wechselsätze für die unterschiedlichen Tests eine wesentliche Rolle. Anhand der finalen Daten der zu prüfenden Elektronikbaugruppen entwickeln die Prüfexperten den passenden Wechselsatz. Dabei profitieren Kunden von der hohen Fertigungstiefe im Hause der Radolfzeller: Hohe Verfügbarkeit benötigter Materialien und Halbzeuge sowie Spezialisten für Konstruktion, Montage und Verdrahtung im eigenen Haus sorgen für kurze Reaktionszeiten. Es kann flexibler bei einzelnen Entwicklungsschritten eingegriffen werden und auch größere Layoutänderungen lassen sich schneller umsetzen.

Beim Übergang von der Entwicklung zur Serienfertigung bringen die modularen Wechselsätze einen weiteren Vorteil: In vielen Fällen lassen sie sich mit wenigen Änderungen in Inline-Testsystemen weiter verwenden. Dazu hat das Unternehmen unter dem Namen „Musketier“ spezielle Konzepte entwickelt.

Nicht nur zuverlässiges Testen spielt heute eine große Rolle bei der Entwicklung von Elektronikkomponenten. Ebenso wichtig ist die Nachvollziehbarkeit: Welches Produkt wurde wie hergestellt und hat wann welche Tests durchlaufen? Deshalb sind den Radolfzellern auch Dokumentation und Traceability in ihren Anlagen wichtig. Sie unterstützen ihre Anwender bei der Integration in eine übergeordnete Steuerung und realisieren die Anbindung an Datenbanken bzw. ein MES (Manufacturing Execution System). Gleichzeitig bieten sie Beratung im gesamten Projektmanagement bei der Strukturierung und Dokumentation von Prozessen. Somit lassen sich z.B. Prüfergebnisse zentral speichern und verwalten.

Wer ein gutes Produkt entwickeln und herstellen will, tut gut daran, den Experten fürs Testen frühzeitig mit ins Boot zu nehmen. Oft entwickeln Hersteller elektronischer Produkte ihre Prüfstrategien selbst und greifen dabei auf die jahrelange Erfahrung der Prüfexperten zurück. So lassen sich gemeinsam ideale Prüflösungen entwickeln. Darauf vertrauen mittlerweile viele Großunternehmer weltweit, die Engmatec als strategischen Partner sehen, sei es in der Haus- und Medizintechnik oder der Automobil-, Consumer- und Industrieelektronik.