Eckdaten

Immer kleinere Elektronik-Bauteile und der verstärkte Einsatz von Hochfrequenztechnologien lassen kaum Platz für Testpunkte. Aufgrund architekturbedingter Einschränkungen ist es mit der Flying-Probe-Technologie nicht möglich, auch Hochfrequenztests durchzuführen. Die von Seica im Flying-Prober Pilot4D V8 HF realisierte Lösung hat die Herausforderungen gemeistert.

Heutzutage ist Elektronik in praktisch jedem Bereich zu finden. Miniaturisierung und Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit bestimmen die Weiterentwicklungen in der Elektronikbranche ganz wesentlich. Die Miniaturisierung der Gerätegrößen hängt eng mit der Herstellung der Leiterplatten-Baugruppen zusammen. Zahlreiche Produkte, wie zum Beispiel Wearables, sind in extrem kompakten Abmessungen verfügbar. Die winzigen Bauteile sind nahezu unsichtbar und trotzdem muss optimale Produktqualität bei höchster Zuverlässigkeit gewährleistet sein. Beim Gedanken an Bauteile der Größe 008004 (0,25 × 0,125 mm²) ist es leicht vorstellbar, wie viele neue Probleme durch die Miniaturisierung im Montageprozess entstehen und zwar von den Bestückern bis zur Testausrüstung.

Die hochpräzisen Tastköpfe des Pilot-V8-Systems kontaktieren selbst winzige Testpunkte bis herab zu Pads mit 150 µm.

Die hochpräzisen Tastköpfe des Pilot-V8-Systems kontaktieren selbst winzige Testpunkte bis herab zu Pads mit 150 µm. Seica

Pilot4D V8 HF ist mit vier hochauflösenden Kameras (zwei je Seite) ausgerüstet.

Pilot4D V8 HF ist mit vier hochauflösenden Kameras (zwei je Seite) ausgerüstet. Seica

Der zweite Aspekt hängt primär mit den Produktfunktionalitäten zusammen. Prozessoren und Peripheriegeräte werden immer schneller, benötigen weniger Leistung und beanspruchen eine geringere Fläche. Da sie schneller arbeiten, erfordern sie auch eine schnellere Kommunikation. Hochfrequenzsignale werden mit ihrer Empfindlichkeit bezüglich schlechter Versorgungsspannungen, Rauschen und elektrischen Störungen immer kritischer. Deshalb müssen Entwickler beim Entwurf ihrer Designs sehr umsichtig vorgehen und die Qualität der HF-Signale in Bezug auf Frequenz, Anstiegszeit und Überschwinger validieren, wozu hochpräzises Triggern der Messungen unabdingbar ist.

Die neuen Herausforderungen

Die Entwicklung hin zu immer kleineren Bauteilen und Strukturen in der Elektronik in Verbindung mit dem verstärkten Einsatz von Hochfrequenztechnologien lässt den Designern wenig oder keinen Raum für Testpunkte auf diesen sehr kleinen Schaltungen. Einer der kritischsten Aspekte hängt mit der Validierung und Prüfung des Produktes selbst zusammen. Sowohl im Labor- als auch im Produktionsbereich wird es zunehmend komplizierter oder gar unmöglich, Oszilloskope oder einfache Tester an den Prüfling anzuschließen. Die Zeiten, als ein Ingenieur in seinem Labor manuell Instrumente mit Testpunkten verband, sind Geschichte. So wird die Forderung, HF-Signale vor der Produktionsfreigabe und später während der Produktion zu testen, zu einer immensen Hürde.

Diese Schwierigkeiten erfordern neue beziehungsweise alternative Strategien, um Hard- und Software zu testen. Die Flying-Probe-Technologie ist eine bewährte Lösung zum Testen von Produkten in der Prototypenphase, bei geringen Stückzahlen oder bei hochkompakten Bauteilen, die keinen Platz mehr für Testpunkte aufweisen. Flying-Probe-Systeme ermöglichen das Testen von Leiterplatten-Baugruppen ohne dedizierte Testpunkte. Der zusätzliche Bedarf, Hochfrequenzsignale zu messen, ist jedoch eine neuartige Herausforderung. Testingenieure wissen um die Schwierigkeiten, die der Test von Hochfrequenzsignalen bedeutet – selbst unter idealen Bedingungen, die nicht auf herkömmlichen Flying-Probe-Systemen basieren. Die mit einem Flying-Prober möglichen Testarten umfassen den klassischen In-Circuit-Test sowie Funktionstests. Aufgrund architekturbedingter Einschränkungen war es jedoch nicht möglich, Hochfrequenztests ebenfalls durchzuführen.

Hochpräzise Tastköpfe

Die von Seica im Flying-Prober Pilot4D V8 HF realisierte Lösung hat die Herausforderungen gemeistert. Die hochpräzisen Tastköpfe des Pilot-V8-Systems kontaktieren selbst winzige Testpunkte bis herab zu Pads mit 150 µm. In diese Tastköpfe wurden Hochfrequenz-Messsysteme integriert, die HF-Signale bis zu 1,5 GHz verifizieren können. Zu den jetzt möglichen Messungen zählen Taktfrequenz, Anstiegs- und Abfallzeiten sowie Setup- und Holdzeiten kritischer Signale. Das hochgenaue Equipment aus Hard- und Softwaresicht kann jetzt nahtlos in den Flying-Probes genutzt werden. Zudem wurden sämtliche Studien zur Signalintegrität durchgeführt, um optimale Endergebnisse sicherzustellen. Pilot4D V8 HF ist mit acht elektrischen Flying-Probes (vier je Seite), zwei Power-Flying-Probes (eine je Seite um den Prüfling mit Spannung zu versorgen) und vier hochauflösenden Kameras (zwei je Seite) ausgerüstet. Diese Komponenten befinden sich in einem vertikalen, äußerst kompakten und robusten Aufbau. Weitere Komponenten, wie Openfix-Flying-Probes (eine je Seite), Laser-Sensoren (einer je Seite) und LED-Sensoren (einer je Seite) sind ebenfalls verfügbar und können bei Bedarf nachgerüstet werden. Durch die hohe Zahl an Flying-Probes lassen sich auch zwei Prüflinge gleichzeitig testen, was einer Durchsatzverdoppelung gegenüber einem System mit vier Probes gleichkommt.

Die Ressourcenvielfalt bedeutet keine Einschränkung der ICT-Fähigkeiten des Systems, sondern macht das Pilot4D V8 HF letztendlich zu einem Kombinationstester mit ICT-, Funktions- und HF-Test-Fähigkeiten. Darüber hinaus können weitere Features, wie zum Beispiel Test-Umgebungstemperaturen im Bereich von 0 bis +70 °C für thermischen Stresstest, realisiert werden, um den Prüfling auch unter kritischen Umweltbedingungen testen zu können.