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Integrierte Testentwicklungsumgebung zur Erstellung von ICT Testsequenzen
Integrierte Testplattform KT Leon
Skalierbare Testsystemvarianten der LEON-Plattform
LEON Gen III Universalinstrument KT PXI-501 mit Switching Matrix KT PXI-502
KT PXI-501 Universalinstrument mit Switching-Matrix für ABex-Systemvariante

Um Bestückungsfehler eindeutig feststellen zu können, stellen analoge ICT-Systeme, die auch als Manufacturing Defect Analyzer (MDA) bezeichnet werden, auch unter Kostengesichtspunkten eine interessante Alternative zu den klassischen Board-Testern dar. PXI bietet eine Plattform mit umfangreichen Möglichkeiten der Integration von weiteren Testverfahren, wie Boundary Scan und funktionaler Test, sodass eine hohe Testabdeckung erreicht wird. Die Maximierung der Testabdeckung stand bei der Entwicklung der Leon Gen III Tester-Hardware neben der Optimierung von ICT-Performance im Fokus. Dies kann erreicht werden, indem zusätzliche Messungen zum funktionalen Test mit unterstützt werden.

Das als „KT PXI-501″ bezeichnete Multifunktionsinstrument kann als eine der derzeit innovativsten Instrumente der ATE-Industrie bezeichnet werden, vereint es doch Funktionen von mehreren klassischen Messkarten auf einer einzigen PXI-Karte. Zwei vollständig unabhängige parametrische Messeinheiten (PMUs) werden zu hochgenauen Spannungs- und Strommessungen beziehungsweise zum Sourcing von Spannung oder Strom bereitgestellt. Daneben befindet sich auf dem Board eine Hochstromquelle, zum Beispiel für die Erzeugung des Konstantstroms bei der Z-Diodenmessung. Parallele Signalpfade beim ICT können selbstverständlich durch das Setzen von Guarding-Punkten aus dem Strompfad entfernt werden. Dabei stehen dem Anwender passives und aktives Guarding zur Verfügung.

Weitere Messfunktionen

Speziell für ergänzende Messverfahren beim Funktionstest oder beim Einsatz im Entwicklungslabor stehen dem Anwender noch weitere Messfunktionen zur Verfügung. Dazu gehören jeweils vier analoge Eingangs- und Ausgangskanäle, sämtlich mit 13 Bit Auflösung, einem Eingangsbereich von ±10 V und 50 kS/s Abtastrate. Abgerundet wird der Funktionsumfang der KT PXI-501 durch ein vollwertiges Voltmeter mit 24 Bit Auflösung und bis zu 40kS/s Abtastrate in vier Messbereichen von ±1, ±10, ±100V sowie ±200 V.

Die hier kurz umrissene Messfunktionalität wird durch einen FPGA auf der Karte intelligent verknüpft, sodass die typischen Funktionen eines analogen In-Circuit Testsystems bereitgestellt werden. Die Messeinheiten sind auch separat einsetzbar, was die Karte auch als Multifunktionsinstrument für den Funktionstest prädestiniert.

Folgende Messfunktionen für die Bauteilerkennung werden mit der Leon Gen III Plattform derzeit unterstützt:

  • Widerstandsmessung (zwei- und vierdraht): 100 mOhm … 10 MOhm
  • Induktivitätsmessung (zwei- und vierdraht): 25 uH … 1 H
  • Kapazitätsmessung (zwei- und vierdraht): 100 pF … 10 mF
  • Impedanzmessung
  • Messung von Dioden und Transistoren
  • Messung von Z-Dioden bis 55 V
  • Messung von Varistoren
  • Durchgangs- und Kurzschlussmessungen
  • Entladung von Kondensatoren mit Konstantstrom 200 mA

Zusätzlich stehen passives und aktives Guarding zur Verfügung, um störende Parallelnetzwerke bei der Messung zu isolieren.

Systemarchitektur

Sämtliche Testervarianten der Baureihe basieren auf demselben Measurement-Core, der bereits eingangs beschriebenen KT PXI-501 zur analogen Stimulierung und Signalerfassung mit Guarding-Funktion.

Wie allgemein üblich, dienen Schaltmatrizen als Bindeglied zum Prüfling, während zur Realisierung der Signalpfade zwischen den beteiligten Switch- und Messkarten ein Analogbus zum Einsatz kommt.

Je nach Testsystemvariante werden zum Beispiel reine PXI-Systeme als Basis verwendet, bei denen sie Signalpfade mittels Kabelverbindungen zwischen den verwendeten Matrixkarten und der KT PXI-501 realisiert. Dies reicht vor allem bei kleineren Systemen mit geringem Pincount aus und stellt eine kostengünstige Systemlösung dar. Im Zuge der Neuauflage der Leon-Plattform hat Konrad Technologies eine 128×4 Kanal-Matrix im PXI-Formfaktor auf den Markt gebracht, die hinsichtlich Geschwindigkeit und Wartungsfreundlichkeit den hohen Anforderungen im ATE-Umfeld gerecht wird.

Bei größeren Testsystemen kommen auf Grund der weitaus größeren Kanalzahl mehr Messkarten und Schaltmatrizen zum Einsatz, jedoch erhöht sich dadurch der Aufwand für die Verkabelung der Systemkomponenten. Hier spielt die von Konrad Technologies entwickelte ABex-Technologie ihre Vorteile aus.

Bei ABex (Analog Bus Extension for PXI) handelt es sich um einen Industriestandard, bei dem neben einer PXI-Backplane noch eine weitere Analog-Backplane im System enthalten ist. Kombiniert mit Terminalmodulen wird damit die gesamte Signalverschaltung aller im Testsystem verwendeten Instrumente vereinfacht. Es lassen sich nahezu vollständig kabellose Testsysteme realisieren. Die Vorteile liegen vor allem in der hohen Flexibilität bei der Realisierung und Nutzung des Testsystems sowie der erhöhten Signalqualität durch definierte und geschirmte Signalwege vom Pin bis zum Instrument. Daher ist das Leon Gen III System auch als ABex-basierte Variante lieferbar. Die Integration des KT-PXI-501-Universalinstruments in das ABex-System erfolgt über das ABex-Terminalmodul KT TM-404, auf dem sich neben der Anbindung an Backplane und DUT-Interface auch eine Schaltmatrix mit 86×4 Verbindungspunkten befindet.

Mit insgesamt 172×4 Kanälen ist die KT AM-301 die größte Matrixkarte des Leon-ICT-Systems und erlaubt die Realisierung von Systemen mit bis zu 2.666 Testpunkten pro System.

Skalierbare Plattform

Bei Systemauslegungen müssen neben grundsätzlichen Systemanforderungen hinsichtlich der benötigten Testverfahren auch Aspekte berücksichtigt werden wie Komplexität des Prüflings, Produktionsvolumen, Taktzeit und Handhabungsphilosophie, deren Analyse dann zu unterschiedlichen Ausprägungen des Testers führt. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Auswahl einer Testplattform ist deren Abdeckung unterschiedlicher Testverfahren sowie die Skalierbarkeit bei sich ändernden Anwendungsbedingungen. Die Leon Systemplattform eignet sich mit ihrer Basiskarte KT PXI-501 für Applikationen im Bereich Labor-Measurement, beispielsweise bei der Validierung von Bauteilen und Baugruppen. Dieselbe Plattform wird eingesetzt im klassischen In-circuit Test, ggf. ergänzt um Funktionstest und Boundary Scan Test, und das in verschiedenen Testerausprägungen – vom kleinen Desktop-basierten System, über 19″ Schaltschrank-basierende Systemlösungen bis hin zur kabellos integrierten in-Line Lösung im Konrad-Testhandler „FlexCell NT“.

Speed / Paralleltest

Bei der Entwicklung der dritten Generation des Systems wurden zahlreiche Optimierungen hinsichtlich der Performance vorgenommen. Mit bis zu 1.000 Bauteilen pro Sekunde werden Widerstandsmessungen nun signifikant schneller ausgeführt.

Aus der bereits erwähnten Kombination aus Messmodul (KT PXI-501) und vorgeschaltetem Matrix-Terminalblock (KT TM-404) ergeben sich auch interessante Optionen für den schnellen Paralleltest von mehreren gleichen oder unterschiedlichen Leiterplatten, beziehungsweise Nutzen. Bis zu 16 derartige Kartenkombinationen können pro PXI/ABex-System als absolut unabhängige embedded Tester betrieben werden.

Software

Die notwendige Software besteht aus einer integrierten Testentwicklungsumgebung mit integriertem Testsequenzer für Windows PCs. Dem Anwender stehen Tools zur Konfiguration seiner verfügbaren Testsystemhardware und Topologie zur Verfügung. Die eigentlichen Testabläufe werden wahlweise in Tabellenform oder mit einer leicht verständlichen Textsyntax eingegeben. Debugging-Werkzeuge, wie Breakpoints, stehen ebenso zur Verfügung wie Loops zur Ermittlung der Stabilität der Messergebnisse.

Die Messergebnisse werden in Standard-Ergebnisdateien abgelegt und lassen sich in Graphen und Histogrammen darstellen. Mittels eines neuen Shmoo-Plots sind dreidimensionale Parameterdarstellungen möglich.

Die eigentliche Sequencing Engine kann auch unabhängig von der Konrad IDE ausgeführt werden, was vor allem für Anwender von „TestStand“ und anderen Test-Executives wichtig ist. Bei Vorhandensein von „TestStand“ werden wahlweise bei der Installation auch gleich sämtliche Funktionen zur Integration des ICT-Tests mit installiert. Anwender von anderen Testumgebungen können die DLL entsprechend einbinden.

Mittels des verbreiteten Design-for-Testability Werkzeuges CAMCAD, beziehungsweise dessen Nachfolgers vPlan, kann optional auch eine automatische Programmerzeugung für den Leon-Tester vorgenommen werden. Damit erhält der Anwender eine durchgängige Lösung vom Import der Stücklisten, Ermittlung der Testabdeckung, Bohrplanerstellung, bis zum fertigen Testprogramm.

Plattform mit umfangreichen Möglichkeiten

Um Bestückungsfehler eindeutig feststellen zu können, reicht häufig der Einsatz analoger ICT-Systeme. Diese stellen auch unter Kostengesichtspunkten eine interessante Alternative zu den klassischen Board-Testern dar. Als zugrundeliegende Plattform bietet PXI eine leistungsstarke Plattform mit umfangreichen Möglichkeiten der Integration von weiteren Testverfahren, sodass eine hohe Testabdeckung erreicht wird. Mit der nunmehr in dritter Generation vorliegenden LEON-Testerplattform wird genau dieser Ansatz verfolgt.

Productronica 2015: Halle A1, Stand 265