Die Elektronikfertiger des Forschungszentrums für naturwissenschaftliche Grundlagenforschung DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY) mit Sitz in Hamburg und Zeuthen fertigen spezifische Baugruppen für innovative Forschungsprojekte, beispielsweise für hochsensible Detektorelektronik. Diese kommt z. B. beim Neutrinoteleskop IceCube zum Einsatz. Mit dem tief im antarktischen Eis versenkten Detektor wollen Forscher geisterhafte Elementarteilchen aus dem All aufspüren, die im Universum bei kosmischen Gewaltakten entstehen. Die im Neutrinoteleskop verbauten Baugruppen prüfen die DESY-Fertigungsdienstleister mit dem Flying Probe GRS550 von Polar Instruments.
Bereits seit vielen Jahren setzen die Elektronikfertiger des Forschungszentrums den unkompliziert zu bedienenden Flying Probe ein, um Kleinserien mit geringen Stückzahlen und Prototypen-Leiterplatten zu prüfen bzw. einer Fehlerdiagnose zu unterziehen. Seit September 2023 nutzen die Elektronikfertiger nun den Nachfolger GRS550, der auf dem bewährten Bedienkonzept des GRS500 basiert. Das neue System verfügt über eine Antriebstechnik, die im Vergleich zu seinem Vorgänger eine höhere Verfahrgeschwindigkeit und verbesserte Positioniergenauigkeit bietet. Das Vorgängermodell wird weiterhin als Back-up genutzt.
Optimierte Testverfahren
„Während die von uns gefertigten Lose meist 20 bis 50 Baugruppen umfassen, sind für das IceCube-Projekt ca. 3.000 komplex angeordnete Bauteile auf über 400 Baugruppen erforderlich. Deshalb setzen wir hier auf die umfangreichen Testmöglichkeiten, die das GRS550 durch die Nutzung von CAD-Daten und Fehlerdiagnose-Technologien bietet“, erläutert Julia Müller, Gruppenleiterin der Elektronikfertigung und meint weiter: „Überdies konnte uns kein Mitbewerber ein vergleichbar kostengünstiges und leistungsfähiges Modell anbieten.“
Sowohl das GRS500 als auch das GRS550 eignen sich für die Fehlerdiagnose auf Baugruppen, für die ein traditioneller In-Circuit-Test zu teuer wäre. Das Messprinzip des Flying Probe basiert auf einem Gutmuster, mit dem das Testsystem die Charakteristik einer zu prüfenden Baugruppe mittels Knotenimpedanzanalyse sowie anhand von hochauflösenden Bildern vergleicht. Damit lassen sich beispielsweise Bauteilpräsenz, Fehlbestückungen, Kurzschlüsse, Unterbrechungen und fehlerhafte Lötstellen erkennen. Detaillierte Einblicke in die Funktionsweise der zu testenden Baugruppen seitens des Bedieners sind dabei nicht erforderlich. Den Aufwand für das Einlernen der Daten veranschlagen die Elektronikfertiger des DESY je nach Umfang der Baugruppe mit durchschnittlich 2 bis 4 Stunden.
Effizienter Zugriff auf Layoutdaten
Mit von den Experten von Polar Instruments entwickelten Importfiltern lassen sich eine Vielzahl an CAD-Daten einlesen. So erlaubt die Reparatursoftware des neueren Testsystems den Import von über 20 verschiedenen CAD-Formaten und kann zudem fehlerhafte Netze kennzeichnen. „Überdies ist es möglich, Tests auf Netzebene durchzuführen und spezifische Daten sowie Schaltpläne und Bestückungsunterlagen direkt aus dem Layoutprogramm zu laden. Dadurch lassen sich Testverfahren und Programmierung vereinfachen“, hebt Hermann Reischer, Managing Director Polar Instruments, hervor.
In Kürze wird das Testsystem zudem auf die neueste leistungsfähige Software-Plattform umgestellt werden, um die bereits hohe Prüftiefe noch weiter zu erhöhen. „Anhand einer erweiterten optischen Bildauswertung soll zukünftig neben der optischen Bestückkontrolle auch weitere Funktionen angedacht. Etwa eine Aktivprüfung, um auf dem Flying Probe befindliche Baugruppen einem Funktionstest zu unterziehen“, zeigt Reischer auf.
Aber auch kommende Regelungen wie etwa das Recht auf Reparatur bieten Einsatzmöglichkeiten für die Flying Probe Systeme. „Da künftig alle Geräte technisch reparierbar sein müssen, können die Testsysteme einen wertvollen Beitrag dazu leisten, defekte Bauteile zu lokalisieren und somit den Lebenszyklus von komplexen und oftmals hochpreisigen Baugruppen zu verlängern sowie Ressourcen einzusparen“, ist Reischer überzeugt. Er und sein Team sind daher stolz darauf, mit dem Polar Tester einen kleinen Beitrag zu bedeutenden internationalen Projekten leisten zu können.
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