Test von Flachbaugruppen Flexibles Testsystem für Incircuit- und Funktionstests mit eigener Adaption

Der Incircuit-Test bietet oft eine gute Lösung, um Fertigungsfehler zu finden. Die Testsysteme von Reinhardt bieten viele automatische Funktionalitäten, die einen Funktionstest vereinfachen.

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Wie lassen sich Flachbaugruppen in manuellen und pneumatischen Adaptern und Incircuit- und Funktionstestsysteme über eine parallele Schnittstelle in Sekunden zu kontaktieren? Ein Prüfadapter entfaltet nur dann seine Wirkung, wenn ein entsprechendes Testsystem dahinter steht und ein optimales Konzept an Hardware und Software das Ganze abrundet. Im Jahr 1979, das Gründungsjahr von Reinhardt Testsysteme, wurden die Baugruppen meist ohne Adaption im klassischen Sinne kontaktiert, sondern nur über VG-Leisten oder andere Steckersysteme, Flachbandkabel und den Steckeranschluss der Flachbaugruppe.

Diese Flachbandlösungen hatten den Nachteil, dass nach vielen hundert Baugruppen die Flachbandkabel und Sockel am Ende waren und das ganze Testen mehr Kompromiss als wirkliche Lösung darstellte. Seit 1988 wurden Testsysteme, die auf Funktionstests basierten, auf Incircuit-Test erweitert. Der Grundgedanke war, beide Testarten in einem Durchgang und in einem Handling durchzuführen. Für einen sicheren und langlebigen Test von elektronischen Flachbaugruppen ist allerdings ein Adaptionskonzept mit gefederten Kontaktstiften notwendig.

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Der Inciruit-Test findet Fertigungsfehler

Beim Incircuit-Test, der in den meisten Fällen eine sehr gute Lösung für Fertigungsfehler bietet, wird zunächst der Prüfadapter auf sichere Funktion geprüft: Damit wird sichergestellt, dass jede gefederte Prüfnadel, die den Prüfling berührt, sicheren Kontakt hat. Bei der Testmethode sind möglichst alle Pins kontaktierbar und über eine spezielle Software wird eine sichere Prüfung der Kontaktierung der Pins sichergestellt. Die Software sucht sich als erstes voll-automatisch die Referenzpins, wie Masse, VCC, weitere Massen und weitere Betriebsspannungen. Danach wird zu jeder gefederten Prüfnadel eine Widerstandsmessung von 35 MOhm oder kleiner zu den Referenzpunkten vollautomatisch erlernt, und wenn ein Widerstand nicht ermessen werden kann, eine Kapazität größer als 100 pF zwischen den Referenzpunkten und dem Anschluss der Prüfnadel.

Dieser Prozess benötigt bei 200 Prüfnadeln weniger als 10 s. Darauf folgt der Kurzschluss- und Unterbrechungstest der verschiedenen Netze (Leiterbahnen). Es können Schwellwerte vorgewählt werden im Bereich von wenigen Ohm bis kOhm, um so die Verbindungen der Netze vollautomatisch zu erlernen und um daraus ein Prüfprogramm zu erstellen. Ein Unterbrechungstest ist ebenfalls möglich, wird jedoch aus vielen praktischen Gründen nur selten genutzt. Hier liegt die Zeit für das automatische Lernen bei 200 Verbindungen unter 10 s. Wird mehr als ein Pin angezeigt besteht die Gefahr, dass sich weitere Verbindungen im Prüfling befinden, wie die 0-Ohm-Widerstände oder niederohmige Widerstände, Sicherungen oder Relaiskontakte. Betrachtet man die Schaltung lässt sich hier sehr schnell Abhilfe schaffen und das Programm verfeinern. Nach erfolgreichem Test des Pinkontakts und der Kurzschlüsse, ggf. auch Unterbrechungen kann man davon ausgehen, dass über 50% der zu erwartenden Fehler mit diesen beiden Testschritten bereits gefunden sind.

Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten messen

Der folgende Lötfehlertest wird besonders für sehr feingliedrige Beam Lead ICs genutzt, um Lötfehler zu finden, die durch mangelhaftes Aufbringen der Lötpaste entstehen können. Hierfür gibt es einen nahezu vollautomatischen Test. Dazu kann man allen typischen IC-Formen eine Maske aufsetzen. Das ist standardmäßig in der Software vorbereitet, um alle vielbeinigen ICs, wie Beam-Lead oder Ball Grid Arrays, zu testen. Voraussetzung dafür sind Prüfadapter, die alle Leiterbahnen des Prüflings kontaktieren können. Auf jedes der Beam Lead ICs bzw. Ball Grid Arrays wird eine kapazitive Probe aufgesetzt, die eine Kapazität in Femto-Farad zwischen den Leiterbahnen, Anschlussbeinen, Bonding Drähten und dem Chip messen kann.

Wenn alle Prüfstifte auf Masse geschaltet wurden und nur ein Netzwerk mit einem Hochfrequenzsignal von max. 250 mV beaufschlagt wird, kann dieser Prozess in kürzester Zeit voll grafisch die Lötfehler dieser ICs erkennen und anzeigen. Der Lernprozess bei einem IC mit 128 Beinen benötigt 50 bis 60 s und erfolgt vollautomatisch mit allen Messwerten. Ein Messwert mit weniger als 100 Femto-Farad bedeutet, dass keine Verbindung vorhanden ist. Ein Messwert über 400 Femto-Farad bedeutet eine elektrische Verbindung zwischen Leiterbahn und Anschlussbein des zu messenden ICs.

Die Vorteile des Boundary Scans

Nach erfolgreicher Messung folgen dann die einzelnen Bauteile, die je nach ihren Werten mit bis zu 8 Guards gemessen werden. Mit diesem Guarding-Verfahren lassen sich Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten problemlos messen, alle parasitären Beschaltungen ausnullen und der Messwert exakt ermitteln. Dioden, Zenerdioden, Transistoren, FETs, Thyristoren, Operationsverstärkern oder Optokopplern lassen sich ebenfalls messen. Auch Polarität oder Verdrehung des Bauteils kann damit festgestellt werden. Bei Transistoren und FETs kann die Verstärkung gemessen werden. Wurde dieser Prozess erfolgreich und fehlerfrei abgeschlossen, kann der Funktionstest erfolgen. Doch vorher ist es bei Baugruppen mit Mikroprozessor notwendig, deren Software zu laden und zu überprüfen.

Der Boundary-Scan-Test ist nur dann notwendig, wenn sich nicht ausreichend kontaktieren lässt. Dazu lassen sich die IC-Ketten so vorbereiten, dass ein folgender Test Kurzschlüsse und Unterbrechungen erkennen lässt. Bei extrem hoher Bestückungsdichte und der eingeschränkten Möglichkeit, Pins zu setzen, hat der Boundary-Scan-Test definitiv seine Vorteile. Hier sollte berücksichtigt werden, dass der Boundary-Scan-Test nur Kurzschlüsse und Unterbrechungen testen kann, nicht aber passive Bauteile. Durch ein Spezialverfahren kann man den Boundary-Scan-Test dafür verwenden, gewisse digitale oder analoge Funktionen zu testen, und zwar dann im allgemeinen Funktionstest. Beim Funktionstest, ob das Incircuit- oder parametrischer Funktionstest ist, ist es immer notwendig, die entsprechenden Betriebsspannungen anzulegen, was im Incircuittest nicht sein darf.

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