Nutzung von Testsystemen für elektronische Flachbaugruppen

Es ist eine Tatsache, dass elektronische Flachbaugruppen getestet werden müssen, da eine Fertigung genügend Fehlermöglichkeiten bietet, die zur Nicht-Funktion und zu Defekten führen. Reinhardt System- und Messelectronic hat durch seine Kontakte mit Prüfsysteminteressenten lernen müssen, dass die Moral beim Testen oft leider nicht sehr hoch ist. Tatsächlich werden etwa 20 % der Baugruppen überhaupt nicht getestet, sondern mehr oder weniger einfach an den Endverbraucher abgegeben. Weitere 20 % durchlaufen wenigstens eine optische Inspektion, manuell oder auch über AOI (automatische optische Inspektion) mit Hilfe eines Testsystems, das eine Fehlerabdeckung von bestenfalls 35 % besitzt. Weitere 25 % der Baugruppen werden auf Funktionsbasis mehr schlecht als recht getestet. Dass der wirkliche Incircuittest und der darauffolgende Funktionstest leider nur zu 35 % eingesetzt werden, ist inakzeptabel, vom Thema Produkthaftung ganz zu schweigen.

Leider sind die meisten Testsysteme, die im Einsatz sind, Eigenbauten oder marktübliche Systeme, welche zu großen Teilen veraltet sind und mit hohem Aufwand programmiert werden müssen. Viele neue Technologien wie das Programmieren von Mikroprozessoren, das Testen über Boundary Scan und andere Funktionen sind damit nur eingeschränkt möglich. Auch das Unternehmen als Testsystemhersteller hat in mittlerweile 40 Jahren gelernt, dass die Messmodule, die im eigenen Haus entwickelt und gefertigt werden, auf den letzten Stand mit EPLDs und SMD-Lösungen für die jüngsten Technologien weiterentwickeln, ohne dass für alte Lösungen eine Softwareänderung nötig würde. Die Programmierbefehle und die Funktionen werden beibehalten, jedoch neue Testlösungen dazu addiert, so dass bei 80 % der Baugruppen, die heute in den Testsystemen des Unternehmens geliefert werden, neueste Technologie verwendet wurde. Auch hierbei ist durch die SMD-Technologie die Fertigungsdichte stark erhöht worden, die es heute erlaubt, Matrixkarten, die noch vor 10 Jahren mit 32 Messkanälen gefertigt wurden, heute mit 96 Messkanälen, erhöhter Geschwindigkeit und doppelt so hoher Schaltspannung gefertigt werden. Vergleichbares gilt für viele Module, die bereits im System waren, und so sind Genauigkeiten und Qualitäten bei den neuen Modulen um vieles besser geworden. Das ist aber nur dann möglich, wenn Neuentwicklung und Anpassung auf die jüngsten Technologien das Ziel der Firma ist. Das Unternehmen kann heute mit einer Europakarte mit 96 Logikkanälen aufwarten, welche im Bereich zwischen 3,3 und 5 V Logik programmiert werden können. Natürlich haben diese Kanäle Treiber und Comparatoren. Auch hier konnte die Geschwindigkeit erhöht werden. Die Präzisionsmesslogikkarte PML hat 16 Treiber und 16 Comparatoren, wovon jeder in 500 µV-Schritten zwischen 0 und 30 V individuell programmiert werden kann. Jeder der 16 Comparatoren kann in 500 µV-Schritten für high und low ebenfalls im Bereich zwischen 0 und 30 V ausgewertet werden. Diese Comparatoren können nicht nur für Logik verwendet werden, sondern auch zur parallelen Spannungsmessung, da eine Auflösung von 500 µV besteht. Das Unternehmen bietet vier Modelle von Stimulimatrixkarten an, eines davon ist mit zwei 4-Quadranten-Präzisionsnetzgeräten ausgestattet, programmierbar zwischen 0 und 30 V und 16 bit Auflösung. Es stehen 48 Matrixkanäle zur Verfügung, welche im Bereich von 230 V eingesetzt werden können und einen Maximalstrom von 2 A erlauben. Die Stimulimatrix MMX72 bietet 72 Stimulimatrixkanäle für 230 V und 2 A, bei der EMX 48 stehen 48 Schließer mit einer Spannung von 230 V bei max. 2 A zur Verfügung. Die Hochspannungsstimulierungsmatrix HSM 670 hat 16 Kanäle und schaltet pro Kanal bis zu 1000 VAC bei max. 6 A Strom. Die standardmäßige Multifunktionskarte besitzt einen USB-Port bis 480 MHz. Ihre RS232/422/485-Schnittstelle kann zwischen 300 Hz und 1,25 MHz programmiert werden. Ein SPI-Bus ist von 2,5 kHz bis 10 MHz programmierbar mit Pegeln zwischen 1,8 V und 5 V. Zwei I2C-Bussysteme können zwischen 56 kHz und 1 MHz programmiert werden. Für die Inline-Integration und Steuerungsaufgaben steht ein 16 Bit breiter Bus zur Verfügung, der zwischen 1,8 V und 5 V einstellbar ist. Ein Pulsgenerator kann von 1,8 V bis 5 V bzw. von 0,6 Hz bis 10 MHz programmiert und die Pulsbreite zwischen 0,8 s und 50 ns eingestellt werden. Mit dem ATS-KMFT 670 wird eine Lösung angeboten mit der Möglichkeit, Boundary Scan möglichst kostengünstig zu nutzen. Die Libraries, welche im Internet gespeichert sind, können jederzeit genutzt werden, um umfassende Testprogramme für den Boundary Scan Test in wenigen Stunden größtenteils automatisch zu erstellen. Optische Anzeigenauswertung für Siebensegmentanzeigen, Masken programmierte Anzeigen und Matrixanzeigen ist ebenfalls mit den Testsystemen möglich, die so eine umfassende Prüfung aller Anzeigen erlauben. Die Möglichkeit, LEDs in Farbe und Intensität zu prüfen gehört ebenfalls zu den Leistungsfähigkeiten des Testsystems ATS-KMFT 670.

Es ist leider nicht möglich, nur mit der Anschaffung eines solchen oder eines anderen auf dem Markt verfügbaren Testsystems sofort die Möglichkeit zu schaffen, umfangreich zu testen. Der Bereich Incircuittest ist zum großen Teil sehr stark automatisiert worden, so dass in wenigen Stunden Testprogramme nahezu automatisch generiert werden können. Funktionstest muss nach wie vor aus Informationen des Entwicklers in der Oberfläche des Unternehmens (keine Programmiersprache!) erstellt werden. Dabei sollte einem bewusst sein, dass das Testprogramm nur so gut ist, wie derjenige, der es erstellt. Es ist also nicht möglich, hundertprozentige Testprogramme zu erstellen, sondern es ist notwendig, basierend auf der Erfahrung des Programmerstellers zu arbeiten. Informatiker können zwar bei Testsystemen mit komplexer Software die Programme komfortabel erstellen, aber leider reichen ihre Elektronikkenntnisse selten aus, um Programme mit der nötigen Prüfschärfe zu generieren. Die Software des Unternehmens wurde deshalb als Oberflächeneingabe konstruiert, so dass gute Elektroniker ohne besonderes Informatikwissen dieses Testsystem programmieren können. Der nächste Punkt ist natürlich, dass ein Programm im Endeffekt nie fertig wird, weil immer wieder neue Fehler erkannt werden, welche es dann notwendig machen, die Programme zu erweitern und zu optimieren. Gerade bei Geräten, die in Oberflächen programmiert werden können, ist das sehr einfach und man muss nicht auf den klassischen Informatikkenntnisse basieren. Von besonderer Bedeutung ist außerdem, dass man sich, wenn Geräte marktüblich gekauft werden, vorher versichert, wie lange ein solches System gepflegt, d.h. mit neuen Modulen versehen wird, wie lange Schulung auf solchen Geräten erfolgt und dass Instandsetzungen auch nach 20 Jahren noch möglich sind.