Roberto Rocca vom italienischen Testequipment-Hersteller Seica ist sich sicher: „Die steigende Nachfrage nach Funktionstests, Onboard-Programmierung, Boundary-Scan-Tests sowie Tests mittels dedizierter Hardware hat uns zur Entwicklung des Pilot 4D FX motiviert. Kurze Testzeiten bei verringerten Kosten war dabei eine der wichtigsten Vorgaben.“ Besonderes Kennzeichen der neuen Geräte ist der Mehrfachnutzen, denn sie kombinieren den Durchsatz der Nadelbettadapter-Tester Compact Line mit der Flexibilität der Flying-Prober-Serie Pilot 4D. „Pilot 4D FX ist nahezu konkurrenzlos und das bisher fehlende Bindeglied zwischen Nadelbettadapter-Testern und Flying-Prober-Systemen, wobei die Koexistenz von In-Circuit-Test und Funktionstest vollständig erhalten bleibt“, freut sich Rocca.

Bild 1: Pilot 4D FX ist ein voll automatisiertes und SMEMA-kompatibles Testsystem für die Produktion.

Bild 1: Pilot 4D FX ist ein voll automatisiertes und SMEMA-kompatibles Testsystem für die Produktion.Seica

Der Blick aufs Detail

Herzstück der Technologie ist ein beweglicher Kopf, der einen Mini-Adapter der Größe 12 x 12 cm2 (optional 21 x 21 cm2) aufnehmen kann. Der Kopf verfügt über Bewegungsachsen in die vier Achsrichtungen X, Y, Z und W. Ein SMEMA-kompatibles Transportsystem kann die Baugruppen laden, klemmen und an nachfolgende Einheiten der Linie weitergeben.

Die integrierte Softwareplattform Viva steuert die Bewegungen der Mechanik und überwacht sowohl die Testprogrammierung als auch die Bewegungsabläufe. Auch stellt Viva sicher, dass der Mini-Adapter jede Einzelschaltung des Mehrfachnutzens anfahren kann, besonders wenn Einzelschaltungen in unterschiedlichen Drehlagen in den Mehrfachnutzen integriert sind.

Der Kopf der Pilot 4D FX besteht im Wesentlichen aus der mobilen Aufnahme für einen minimierten Adapter, der die für den Test einer Einzelschaltung erforderlichen Systemressourcen bereitstellt (Bild 2). Aufnahme und Adapter entsprechen den Anforderungen der Automobilbranche: „ Wir gewährleisten Zuverlässigkeit und Effizienz durch sorgfältige Auswahl der Materialien und Kontaktierungslösungen für IEEE, Onboard-Programmierung, JTAG, CAN und weitere, standardisierte Hard- und Softwareprotokolle“, verspricht Rocca. So lassen sich Testressourcen für alle Einzelschaltungen der Mehrfachnutzen gemeinsam nutzen.

Bild 2: Hauptmerkmal der Technologie ist ein beweglicher Kopf, der einen Mini-Adapter aufnehmen kann. Der rationelle Adapter verkürzt die Realisierungszeit und senkt die Kosten.

Bild 2: Hauptmerkmal der Technologie ist ein beweglicher Kopf, der einen Mini-Adapter aufnehmen kann. Der rationelle Adapter verkürzt die Realisierungszeit und senkt die Kosten.Seica

Gesamttestkosten senken

Das Konzept für den Adapteraufbau basiert nicht nur auf der Anzahl der zu prüfenden Einzelschaltungen, sondern berücksichtigt ebenfalls die Kosten der benötigten Komponenten. „Je höher die Testkosten pro Einzelschaltung, desto mehr profitieren die Gesamttestkosten vom Einsatz der Pilot 4D FX“, erklärt Rocca. Denn im Gegensatz zu einen normalen Tester mit Nadelbettadapter müssen die Hardwareressourcen nur für eine Einzelschaltung vorgehalten werden. Der bewegte Systemkopf transportiert die Testressourcen von einer Einzelschaltung des Nutzens zur Nächsten.

Zu den zahlreichen Vorteilen des Systems zählen die Onboard-Programmierung und Integration von Funktionstests über spezielle Kommunikationsprotokolle wie Can Bus oder Lin Bus sowie ein integrierter LED-Tests, der die Leuchtstärke während des Tests unter Betriebsspannung verifiziert.

Hoher Durchsatz trifft auf Flexibilität

Nadelbettadapter-basierende In-Circuit-Tester liefern optimalen Durchsatz, da keinerlei Transportzeiten für das Handling der Testressourcen anfallen, sind aber andererseits am teuersten in Bezug auf die Erstellungskosten produktspezifischer Adapter. Flying Prober hingegen senken die Kosten in Bezug auf ein einzelnes Produkt ganz erheblich.

Pilot-4D-Basissysteme sind äußerst flexibel und haben keine produktspezifischen Testadapter, leisten jedoch im Vergleich zu In-Circuit-Testern wegen der längeren Testzeiten nur einen geringeren Durchsatz. Pilot 4D FX dagegen kombiniert die Vorteile aus beiden Welten: Der Durchsatz in der Produktion ist mit dem eines In-Circuit-Testers vergleichbar, da die Handhabungszeit des kleinen Nadelbettadapters die Gesamttestzeit kaum beeinflusst. Der flexiblere Einsatz für die zu prüfenden Produkte ist im Wesentlichen der verringerten Größe sowie den geringeren Kosten der Testadapter zu verdanken.

Dazu Rocca: „Je nach Komplexität des Adapters nutzt unser System die Vorteile eines Flying Prober oder eines Nadelbett-Testers. Auch die Testergebnisse zeigen deutlich, dass Pilot 4D FX die bessere und günstigere Lösung im Vergleich mit herkömmlichen Systemen ist.“ Das Diagramm in Bild 3 zeigt anschaulich, wo sich das System im Durchsatz-/Flexibilitätsdiagramm vorteilhaft einsetzen lässt. Bei der Analyse der Testzeiten ergibt sich der Unterschied zwischen einem Nadelbetttester und einer Pilot 4D FX im Wesentlichen aus der Handhabungszeit des Adapters, die im Mittel unter 800 ms liegt.

Bild 3: Kosten, Testzeit, verfügbare Ressourcen und Produktionsstückzahlen bestimmen die optimalen Einsatzbedingungen für das Pilot-4D-FX-System entlang der Hyperbelkurve der Produktivität als Funktion der Flexibilität.

Bild 3: Kosten, Testzeit, verfügbare Ressourcen und Produktionsstückzahlen bestimmen die optimalen Einsatzbedingungen für das Pilot-4D-FX-System entlang der Hyperbelkurve der Produktivität als Funktion der Flexibilität.Seica

Kundenspezifische Konfigurationen

Die Systemarchitektur des Systems erlaubt unterschiedliche, kundenspezifisch wählbare Konfigurationen. So kann eine Konfiguration einen Adapter aufweisen, der von der Unterseite her kontaktiert, ergänzt um eine Adapterplatte auf der Gegenseite, die dort nur mechanisch wirkt oder fixe Testkanäle trägt. In einer anderen Konfiguration könnte das System umgekehrt aufgebaut sind, dann befindet sich der bewegliche Kopf über der Oberseite der Baugruppe und ein Adapter bietet Kontaktierungsmöglichkeiten von oben nach unten. Das könnte die ideale Lösung für ein Nicht-SMEMA-Transportsystem für den Prüfling sein.

Eine weitere Konfigurationsmöglichkeit besteht darin, das System mit einem zweiten Kopf samt Adapter auf der Oberseite auszurüsten, sodass sich von beiden Seiten über zwei bewegliche Adapter testen lässt. Optional lässt sich das System mit einer Markierungseinheit ausrüsten, die positive Testergebnisse auf dem Prüfling eindeutig markiert.

Gemeinsamer Softwarekern

„Modularität, Rückverfolgbarkeit und Skalierbarkeit machen das System zu einer echten Innovation in der Branche des automatisierten Testens“, weiß Rocca, „und wir haben Modularität schon immer als Eigenschaft von sowohl Hard- als auch Software betrachtet.“ Deshalb profitiert die Pilot 4D FX von den bereits vorhandenen Kernen der Nadelbett- und Flying-Probe-Tester: Das System nutzt die Flying-Prober-Technologie mit hochauflösenden Farbkameras und verfügt über die Genauigkeit der Kopfpositionierung und Achsenantriebe der Pilot 4D. Viva ist der gemeinsame Softwarekern der Flying-Prober- und Nadelbett-Tester für In-Circuit- und Funktions-Testprogramme. Zusätzlich zur Seica-eigenen Hardware bietet das System Schnittstellen zum Anbinden externer Messgeräte.

Bild 4: Modularität, Rückverfolgbarkeit und Skalierbarkeit machen aus Pilot 4D FX zu einer echten Innovation in Sachen automatisierte Tests.

Bild 4: Modularität, Rückverfolgbarkeit und Skalierbarkeit machen aus Pilot 4D FX zu einer echten Innovation in Sachen automatisierte Tests.Seica

„Unsere Software unterstützt Anwender von der Vorbereitung und Entwicklung der Adapter bis zur Generierung der Testsequenzen“, verspricht Rocca. Dabei führt eine klar strukturierte grafische Bedienoberfläche durch alle Phasen der Programmerstellung. Das Zusammenspiel von Kamera und grafischer Bedienoberfläche beschleunigt das Ablernen auch hochkomplexer Anordnungen von Einzelschaltungen innerhalb eines Mehrfachnutzens. Zu den umfassenden Testoptionen der Software zählen unter anderem die LED-Sensoroption zum Erfassen der Leuchtparameter bestromter LEDs, die optionale Onboard-Programmierung OBP, die bereits seit den Pilot-4D-V8-Systemen zur Verfügung steht, oder die optionale Nutzung von Labview-Testprogrammen direkt aus der Viva-Oberfläche.

Rückverfolgbarkeit und Skalierbarkeit

Die Pilot 4D FX verfügt über zahlreiche Möglichkeiten, die eine Identifizierung und Rückverfolgung der geprüften Boards erlauben. Jede Einzelschaltung beziehungsweise jeder Nutzen des gesamten Produktionsprozesses lässt sich am Ende des Tests markieren. Das mit Farbkamera und Viva ausgestattete System liest vielfältige Barcodes wie 2D-Barcode, QR-Code und mehr und jedem Test lässt sich ein Barcode zuordnen. Das gilt sogar für jede Einzelschaltung.

Das Beste aus zwei Welten

Als erstes Unternehmen bietet Seica für Nutzenleiterplatten eine ernsthafte Alternative zu den herkömmlichen In-Circuit- und Funktionstests. Die Hybridlösung Pilot 4D FX schließt die Lücke zwischen Standard-Nadelbetttestern und innovativen Flying-Probern, Fokus liegt dabei auf Flexibilität und Kostenreduzierung. Onboard-Programmierung, integrierte Fuktionstests über spezielle Kommunikationsprotokolle sowie die Integration von LED-Tests sind nur einige der Merkmale, die das System als echte Innovation in der Branche des automatisierten Testens ausweisen.

Sobald das Testergebnis feststeht, kann ein Markierungsgerät den Nutzen beziehungsweise die Einzelschaltung kennzeichnen. „Die Viva-Software arbeitet problemlos mit externen Datenbanken wie SQL zusammenarbeiten, sodass Rückverfolgbarkeit oder eine Integration in umfassende Unternehmenslösungen problemlos möglich sind“, versichert Rocca.

Und auch die Skalierbarkeit kommt nicht zu kurz: Das System besitzt ein 19″-Erweiterungsrack zur Integration kundenspezifischer Test- und Messtechnik. Auch diese Erweiterungen administriert die Viva-Software.

„Mit dem Pilot-4D-FX-System bietet Seica als erstes Unternehmen für Nutzenleiterplatten eine ernsthafte Alternative zu den herkömmlichen In-Circuit- und Funktionstests – und das bei einer unglaublichen Investitionsrendite“, fasst Rocca abschließend zusammen.

Productronica 2015: Halle A1, Stand 445