In-Circuit-Test Der Siegeszug der adapterlosen Prüfung

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In der Rubrik Legendäre Storys werfen wir einen Blick auf bemerkenswerte Begebenheiten der Branche. In dieser Folge geht es um eine kleine Firma, die mit dem ersten europäischen Flying-Probe-Tester das starre Nadelbett herausforderte und die Flexibilität in der Fertigung neu definierte.

Bevor ein Elektronikprodukt das Werk verlässt, wird es geprüft. In der Mitte der 1980er-Jahre hieß das, eine hauseigene Testabteilung programmierte wochenlang Prüfsoftware, eine Maschinenbauwerkstatt fräste einen Adapter, das sogenannte Nadelbett, welches schließlich millimetergenau in das die Platine eingelegt werden musste. Hunderte federnde Kontaktstifte tasteten gleichzeitig jeden Messpunkt ab. Es war schnell und es war präzise. Allerdings war es auch ein Albtraum für jeden, der keine zehntausend identische Platinen produzierte.

Denn änderte sich das Design, musste ein neues Nadelbett gebaut werden. Das hieß dann ein neuer Adapter, tausende Euro Kosten und wochenlange Wartezeit. Für Prototypen, Kleinserien und die wachsende Zahl von EMS-Dienstleistern mit ständig wechselnden Aufträgen war das ein wirtschaftlicher Totalschaden.

Das Nadelbett frisst Geld und Zeit

Ein ICT-Prüfadapter (In-Circuit-Test) war und ist ein Meisterwerk der Feinmechanik. Für eine durchschnittliche Leiterplatte mit 500 Messpunkten bohrte, fräste und bestückte ein Spezialist eine Trägerplatte, in der jede einzelne Nadel geführt, gefedert und exakt auf den zugehörigen Testpunkt ausgerichtet sein musste. Die Kosten waren vierstellig, manchmal sogar fünfstellig. Auch bei der Lieferzeit ging es nicht schnell und Entwickler mussten vier bis acht Wochen auf ihren Prüfadapter warten. Das rechnete sich nur, wenn riesige Stückzahlen durch denselben Adapter liefen.

Doch in den späten 1980er-Jahren veränderte sich die Elektronikfertigung fundamental. Die Surface Mount Technology (SMT) senkte die Losgrößen, beschleunigte die Produktzyklen und erhöhte die Variantenvielfalt. Plötzlich bestellte niemand mehr ein Jahr lang dasselbe Board. Der starre Nadelbett-Test war zu langsam für die neue Flexibilität. Der Markt brauchte ein System, das sich allein per Software an jede neue Platine anpassen ließ. Keine Mechanik und auch keine Wartezeit mehr. Die Antwort hieß: Flying Probe.

Japan zuerst, Europa zieht nach

Im Jahr 1987 stellte die japanische Takaya Corporation mit dem APT2200 den weltweit ersten Flying-Probe-Tester vor. Das Prinzip war ebenso einfach wie neu: Statt eines festen Nadelbetts fuhren zwei bis vier feine Messspitzen auf Präzisionsachsen über die Platine, von Messpunkt zu Messpunkt, programmgesteuert, ohne jeden mechanischen Adapter. Der Test war zwar langsamer als im Nadelbett, aber dafür nach Minuten eingerichtet, statt nach Wochen. Es mussten allerdings sieben Jahre vergehen, bis ein europäisches Unternehmen den Mut und das notwendige Know-how aufbrachte, einen eigenen Flying-Probe-Tester zu entwickeln. Dieses Unternehmen saß nicht in München, Stuttgart oder Grenoble, sondern in Strambino. Das ist eine 3.000-Seelen-Gemeinde im Piemont, eine Autostunde nördlich von Turin und hieß Seica.

Vom Testhaus zum Pionier

Antonio Grassino hatte zwölf Jahre in der elektrischen Testabteilung von Olivetti gearbeitet, dem italienischen Büromaschinen-Giganten, der in den 1980ern noch zu den großen Innovatoren der Elektronikwelt zählte. 1986 kündigte er. Mit seiner Erfahrung im Gepäck gründete er in Strambino ein Testhaus, das sich auf die Entwicklung komplexer funktionaler Prüfprogramme für Kunden aus der Avionik und Telekommunikation spezialisierte.

Aus der Dienstleistung wuchs bald der Ehrgeiz, eigene Prüfsysteme zu entwickeln. So entwickelte Seica 1990 ein modulares In-Circuit-Testsystem auf Basis eines Baukastenprinzips. Hard- und Softwareplattform wuchsen mit den Anforderungen, sodass nicht für jeden Testtyp ein neues System erforderlich war. Mit Modellen wie dem legendären Pilot S20 bewies das Unternehmen Ende der 1990er-Jahre, dass die Technologie reif für den weltweiten Markt war.

Das war ein radikaler Ansatz, denn die großen ATE-Hersteller (Automatic Test Equipment) jener Zeit setzten auf geschlossene Systeme: ein Gerät für den In-Circuit-Test, ein anderes für den Funktionstest. Dabei war nichts kompatibel. 1994 wagte Seica den entscheidenden Schritt und fügte seiner modularen Plattform eine mechatronische Dimension hinzu. Das Ergebnis war der erste europäische Flying-Probe-Tester und laut Seica das weltweit erste System dieser Art mit echter In-Circuit-Fähigkeit. Vorgestellt wurde er im Jahr 1995.

Acht Sonden, ein System

Das erste Seica-System, der sogenannte Pilot, setzte von Beginn an auf eine Architektur, die den Entwicklungsaufwand niedrig halten sollte: dieselbe Softwareplattform für Nadelbett- und Flying-Probe-Tests, dieselben Messmodule, dieselbe Benutzeroberfläche. Wer einen Seica-ICT programmieren konnte, der konnte auch den Flying Prober bedienen.

Die Mechanik war das Herzstück. Es bestand aus Präzisions-Linearachsen, die federnd gelagerte Messspitzen mit wenigen Mikrometern Genauigkeit auf die Testpunkte setzten, doppelseitig, mit bis zu vier Sonden pro Seite. Spätere Generationen wie der Pilot V8 brachten es auf acht simultane Messspitzen. Eine Besonderheit war die vertikale Ausrichtung der Platine im System, was die beidseitige Kontaktierung vereinfachte. Ergänzt wurde das um kapazitive Sonden für Bare-Board-Tests, Boundary-Scan-Integration und sogar thermische Prüffunktionen.

Entscheidend war die Software: Sie übersetzte die CAD-Daten der Leiterplatte direkt in Fahrbefehle für die Sonden. Kein Adapter und kein manuelles Einmessen waren notwendig. Die Platine lag auf einer Grundplatte oder stand im Rahmen, das System tastete Punkt für Punkt ab. Eine vollständige Prüfung dauerte zwar Minuten statt Sekunden, aber die Rüstzeit war auf nahezu null gesunken.

Aus Strambino in die Welt

Seica war von Beginn an international ausgerichtet. Schon in den frühen 1990ern arbeitete das Unternehmen eng mit US-Firmen wie Computer Automation, GenRad und Teradyne zusammen, den damaligen Platzhirschen der Branche. 1995, im selben Jahr, in dem der erste Flying Prober auf den Markt kam, gründete Seica mit Smart Technology eine Niederlassung in Peking. 2000 folgten Büros in Paris und bei Boston, 2004 in Suzhou, 2008 in München.

Heute hat Seica weltweit über 1.000 Systeme installiert. Der Flying-Probe-Test ist nach wie vor das Kernprodukt, denn keine andere Technologie vereint Flexibilität, Kosten und Testtiefe so effizient für Kleinserien und Prototypen. Die modulare Architektur von damals, die VIP-Plattform (Versatile Interface Platform), trägt noch heute die aktuellen Systeme. Dreißig Jahre später ist der Flying-Probe-Test aus der Elektronikfertigung nicht mehr wegzudenken. Kein Prototyp verlässt die Linie, ohne von feinen Messspitzen abgetastet worden zu sein. Kein EMS-Dienstleister mit wechselnden Aufträgen kommt ohne ihn aus. Und immer, wenn ein Entwickler eine neue Platine zum ersten Mal testet, ohne wochenlang auf einen Adapter warten zu müssen, profitiert er von einer Idee, die in den 1980er-Jahren in Japan entstand und 1994 in Italien ihren europäischen Meister fand. (heh)

Flying-Probe- und ICT-Systeme

Operera-Plattform auf einheitlicher Hard- und Softwarebasis

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