Design-for-Testability leicht gemacht

Wenngleich die AOI-Prüfung sämtliche Fehler detektieren kann, stößt die Prüftechnik durchaus an ihre Grenzen, wenn es zum Beispiel versteckte Kurzschlüsse nicht erkennt. Auch nicht beschriftete Bauteile lassen sich mit AOI nicht auf korrekte Werte hin überprüfen. Die Folge: Das Board könnte bei der Inbetriebnahme zerstört werden. Deshalb muss über ein geeignetes Testkonzept schon beim Layout der Elektronik-Baugruppen entschieden werden. Der Entwickler sollte also ein entsprechendes „Design for Testability“ vorsehen.

Es beginnt damit, dass vorher schon abzuklären ist, ob sich Boundary-Scan-fähige Bausteine verwenden lassen. Denn gerade mit der Boundary-Scan-Prüfung können schon im Entwicklungsstadium aussagekräftige Funktionstests für ganze Schaltungsgruppen dem Entwickler helfen, seine Baugruppe effizient zu debuggen und die Testtiefe weiter zu erhöhen. Als Beispiele seien hier unter anderem ADC-Spannungsmessungen, I²C-Bus-Tests oder Frequenzmessungen genannt. Dabei sind die kurzen Prüfzeiten ein erheblicher Vorteil.

Boundary-Scan und ICT

Zusätzlich ist es mit neuartigen Tools wie dem Core-Commander und dem JTAG-Functional-Test möglich, die Cores von Prozessoren anzusprechen und damit auch nicht-Boundary-Scan-fähige Schaltungskomponenten, über Boundary-Scan zu prüfen. Wenn der Prüfling kein Boundary-Scan unterstützt, können mit dem In-Circuit-Test IC-Pins von digitalen Bausteinen durch Vermessen der Eingangsdioden eines jeden IC-Pins geprüft werden. Innerhalb von Busstrukturen sind mehrere Eingangsdioden parallel geschaltet.

Dadurch ist unter Umständen keine eindeutige Fehlerzuordnung mehr gegeben. Abhängig vom jeweiligen Schaltungsaufbau lassen sich damit unter Umständen defekte IC-Pins messtechnisch nicht eindeutig nachweisen, weil bei solch einer Konstellation trotz eines defekten IC-Pins die Durchgangsspannung der anderen beteiligten Eingangsdioden gemessen und somit korrekte Messergebnisse angezeigt würden.

Als Lösung für dieses Problem ist die Boundary-Scan-Prüfung immer dann anwendbar, wenn sie bereits im Rahmen eines effizienten Testkonzepts während der Layout-Phase vorgesehen wurde und wenigstens ein Baustein Boundary-Scan unterstützt. Dabei wird jeder einzelne IC-Pin unabhängig vom Schaltungsaufbau gemessen. Je nach Prüfanweisung und Schaltungsfunktionen ist es für einige Anwendungen erforderlich, den zu prüfenden Schaltungen zusätzliche elektrische Signale zuzuführen. Auf diese Weise sind beispielsweise Durchgangsprüfungen an Steckerleisten möglich, aber auch Bausteine lassen sich prüfen, die nicht direkt über Boundary-Scan erreichbar sind.

In Fällen, in denen ein kombinierter Flying-Probe-/Boundary-Scan-Test wirtschaftlich nicht vertretbar ist, lässt sich die Boundary-Scan-Prüfung mit Hilfe eines individuellen Prüfadapters durchführen. Auch wenn beispielsweise Steckerleisten auf korrekte Lötung und auf Durchgang geprüft werden sollen, ist es erforderlich, eine passende Adaptierung anzufertigen. Hierfür müssen zusätzliche Testmodule – sogenannte digitale I/O-Module – Verwendung finden.

Maßgeschneidertes Adapterboard

So war es für eine solche Anwendung notwendig, vier von JTAG-Technologies bezogene I/O-Module mit je 128 Testkanälen mit in einen Prüfadapter zu integrieren. Es wurde ein Adapterboard entwickelt, das die Verdrahtung zwischen den Testmodulen, dem Prüfling und den zu prüfenden Steckerleisten sowie dem Boundary-Scan-Controller realisierte.

Solch eine Lösung ermöglicht eine umfassende Testabdeckung und kann damit den Flying-Probe-In-Circuit-Test ergänzen. Der Flying-Probe-Test führt die Prüfung der passiven Bauteile zuverlässig durch, während der Boundary-Scan-Test die digitalen Schaltungsbereiche und – wie zuvor erwähnt, etwa Steckerleisten – zuverlässig prüft. Solche Adapterlösungen lassen sich je nach Anwendung innerhalb weniger Tage herstellen, da Testwerk eine eigene CNC-Bohr- und Fräsanlage betreibt.

(mrc)