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Beim Funktionstest kommt die aktuelle Generation von Starrnadeladaptern zum Einsatz, die mit einem so genannten Doppelhub funktioniert.
Ein verstellbares Klemmsystem klemmt und spannt auch dünnste Folien ganz am Rand, wodurch sich auch Testpunkte am Substratrand kontaktieren lassen.
Die neuen Adapter weisen viel mehr Testpunkte auf, wodurch eine größere Prüfdichte generiert werden kann.
Der MCom ist ein vollautomatischer Microtester zum Prüfen von bestückten und unbestückten Substraten mit sehr feinen Testpubktstrukturen.
Durch das XY-Handling können auch Mehrfachnutzen durchgesteppt werden und dabei wird immer die berechnete optimalste Kontaktierposition angefahren.

Der Microtester MCom von Microcontact ist modular aufgebaut, so dass das vom Kunden benötigte Equipment problemlos in der Maschine integrieren lässt. Das Einsatzgebiet umfasst das Testen von feinsten und zerbrechlichsten Schaltungsträgern bis hin zu bestückten elektronischen Baugruppen, bei welchen auf kleinsten Flächen kontaktiert werden muss. So ermöglicht der aktuell überarbeitete Microtester der Maschinengeneration MCom den Funktionstest auf 200-µm-Strukturen mit einem Pitch >300 µm. Dazu werden die Substrate zuvor von beiden Seiten optisch vermessen und die PRS-Offsets ermittelt. Der Algorithmus der Software berechnet aus diesen Offsets die genaue Lage und erkennt auch Schrumpfung, Dehnung sowie den Verzug vom Substrat. Anhand dieser Berechnung positioniert das X/Y-System das Substrat in der Kontaktierung. Die obere Kontaktierung passt sich dem zu korrigierenden Winkel an, während die untere Kontaktierung zusätzlich den Außenlagenversatz von oben zu unten in X, Y und dem Winkel korrigiert. Beim weiteren Durchsteppen in X- und Y-Richtung wird pro Stepp die Kontaktierung erneut optimal ausgerichtet.

Verbesserte Starrnadel-Technik

Beim Funktionstest kommt die aktuelle Generation von Starrnadeladaptern zum Einsatz, die mit einem so genannten Doppelhub funktioniert. Beim Doppelhub werden zuerst die beiden Adapter exakt auf dem Substrat positioniert (Zustellhub) und im zweiten Schritt die Prüfkraft (Kontaktierhub) ausgeübt. Dabei erzeugt jede Starrnadel ihre definierte Prüfkraft von 0,6 N bis 1,5 N. Bei der neu entwickelten Starrnadel-Technik konnte das Taumelspiel nochmals merklich reduziert werden, so dass sich zum Beispiel mit 6 mm freistehenden Nadeln immer noch ein Pitch von 0,4 mm realisieren lässt.

Mit der Einführung jener Mikrotester-Generation ist es möglich, die entsprechenden Layout-Design-Richtlinien zu optimieren. Dadurch können die Testpunkte viel einfacher und somit schneller gesetzt werden: Für einen 200-µm-Testpunkt findet man schnell einen Platz, gegenüber den oft verwendeten 0,8-mm- bis 1,2-mm-„Testflächen“. Überdies können neuerdings gewisse Signale direkt von den Leiterbahnen abgegriffen werden, so dass diese Testpunkte ganz eliminiert werden können. Rein durch die Reduktion der Testpunktgröße von 800 µm auf 200 µm lässt sich die benötigte Testfläche um das 16-fache schrumpfen. Der bekannte Spruch aus der Designabteilung: „Ich habe keinen Platz für weitere Testpunkte“, gehört dann der Vergangenheit an. Die Praxis beweist, dass die neuen Adapter viel mehr Testpunkte vorweisen, was es erlaubt, eine größere Prüfdichte zu generieren.

Grundsätzlich ermöglicht die Microadaptertechnologie auf bestückten und unbestückten Schaltungsträgern das Kontaktieren von minimalsten Prüfabständen und sehr hoher Prüfpunktdichte. Dadurch können auch auf sehr komplexen Schaltungen die Knotenpunkte für tief greifende Funktions- und In-Circuit-Tests abgegriffen werden. Bestückte Interfaces mit Komponenten wie etwa Mikrostecker können direkt auf den Kontakten abgegriffen werden und benötigen keine platzraubenden Gegensteckermodule. Die Adapter sind sehr servicefreundlich aufgebaut und lassen sich daher sehr einfach und schnell warten.

Mikrostrukturen beim Heißtest

Die Starrnadeladapter wurden so konzipiert, dass sie auch bei 150 °C noch angemessen kontaktieren. Wegen der Adapterausdehnung wird beim Heißtest eine substratabhängig minimal größere Testfläche definiert. Diese Adaptertechnologie hat sich im 24-Stunden-Betrieb im Automobilbereich bewährt und ist ausgereift.

Die Basis des Microtester besteht aus drei Grundeinheiten: der PRS-Station, einem XY-Handling und der Kontaktiereinheit. Diese Basis lässt sich in eine Inline- oder Standalone-Maschine integrieren, so dass die Verarbeitung vom Band, aus Stapeln, Trays oder Magazinen möglich ist. Gleich flexibel werden auch kundenspezifische Messtechniken und Adapter (HF-Adapter oder bestehende konventionelle Adapter) in die Maschine integriert. Der Anwender erhält somit eine auf ihn optimierte Anlage und keine Standardlösung.

Adapter für bestückte Substrate

Für bestückte Substrate werden meist längere Starrnadeln verwendet, so dass die Nadeln aus der vordersten Adapterplatte herausragen. Durch die exakte und lange Führung im Adapter wird das Taumelspiel auch bei einem längeren Nadelaustritt so klein wie möglich gehalten. Dabei definieren die höchsten Bauteile und Bonddrähte die Distanz zwischen dem Adapter und Substrat. Diese Distanz definiert den einzusetzenden Starrnadeldurchmesser und die daraus folgende Definition an die Testpunkte und den Pitch. Freistellungen im Adapter für einzelne Bauteile ermöglichen es, den Adapter näher an das Produkt zu positionieren und so feinere Teststrukturen zu kontaktieren. Der kleinste mögliche Testpunkt ist natürlich auch von der Positioniergenauigkeit von der Testeinrichtung abhängig.

Der Starrnadeladapter lässt sich mit verschiedensten Elementen ausbauen, um den gewünschten Test ermöglichen zu können. So ist beispielsweise möglich, im Adapter entsprechende Lichtleiter zu integrieren, mit den sich optische Elemente kontrollieren oder ansprechen lassen. Die Lichtsignale werden im Adapter in elektrische Werte umgewandelt und so der Messtechnik als Signal zur Verfügung gestellt. Die Lichtleiter können senkrecht wie auch waagrecht in der Adapterfront integriert werden. Auch das Kontaktieren ganz nahe an den Lichtleitern kann mit den Starrnadeln realisiert werden.

Weitere Neuerungen in der Pipeline

Ab diesem Sommer werden alle Maschinen mit der neuen Softwaresteuerung Brick ausgestattet, welche den bekannten SPSen in Bezug auf Bedienung, Einfachheit und Möglichkeiten überlegen sein soll. Auch ist die Automation mit Roboter zu haben: Zum Handling kommen zwei Stäubli-Roboter zum Einsatz. Es handelt sich um XY-Systeme mit individuell einstellbaren Klemmgreifern. Eine Reinigungsstation für die Prüflinge ist ebenso integriert wie eine PRS- sowie je eine OCR- und DMC-Station. Zwei Kontaktiereinheiten stehen für flexible Messanwendungen zur Verfügung.

Testen feinster Mikrostrukturen

Die Starrnadeladapter für bestückte und unbestückte Substrate ermöglichen das Prüfen auf feinsten Prüfstrukturen und kleinsten Testpunktabständen und ermöglichen so die Optimierung des Layouts und das Senken der Produktionskosten. Die verbauten Starrnadeln lenken im Adapter die Kontaktierkraft vom Federkontaktstift zum gewünschten Testpunkt und ermöglichen so auch das qualitative Kontaktieren von feinsten Strukturen.

SMT Hybrid Packaging 2014: Halle 7, Stand 632