Die Fertigung elektronischer Flachbaugruppen birgt genügend Fehlermöglichkeiten, die zu Nicht-Funktion und Defekten führen. Dementsprechend sind diese Baugruppen natürlich gründlich zu testen. Allerdings scheint die Moral beim Testen leider oft nicht sehr hoch zu sein.

So schätzt Testsystemhersteller Reinhardt aufgrund von Kontakten mit Prüfsysteminteressenten, dass etwa 20 % der Baugruppen tatsächlich überhaupt nicht getestet werden, sondern mehr oder weniger einfach an den Endverbraucher weitergehen. Weitere 20 % durchlaufen demnach wenigstens eine optische Inspektion, manuell oder auch über AOI (automatische optische Inspektion) mithilfe eines Testsystems, das eine Fehlerabdeckung von bestenfalls 35 % besitzt. Weitere 25 % der Baugruppen werden auf Funktionsbasis mehr schlecht als recht getestet. Dass der wirkliche Incircuittest und der darauffolgende Funktionstest leider nur zu 35 % zum Einsatz kommen, ist natürlich inakzeptabel, ganz zu schweigen vom Thema Produkthaftung.

Incircuit- und Funktionstestsystem ATS-KMFT 670-6 und Computer: Boundary-Scan-Test in wenigen Stunden.

Incircuit- und Funktionstestsystem ATS-KMFT 670-6 und Computer: Boundary-Scan-Test in wenigen Stunden. Reinhardt System- und Messelectronic

Marke Eigenbau oder von der Stange

Leider handelt es sich bei den meisten dieser Testsysteme um Eigenbauten oder marktübliche Systeme, die größtenteils veraltet und aufwändig zu programmieren sind. Viele neue Technologien wie das Programmieren von Mikroprozessoren, das Testen über Boundary Scan und andere Funktionen sind damit nur eingeschränkt möglich.

Aus Erfahrung gut

Während viele Unternehmen Baugruppen nur unzureichenden Tests auf selbstentwickelten oder veralteten Systemen unterziehen oder aber gleich gar nicht testen, setzt Testsystemhersteller Reinhardt konsequent auf Neuentwicklung und Anpassung an aktuelle Technologien. Das Ergebnis sind leistungsfähige Mess- und Matrixkarten sowie einfach zu programmierende Incircuit- und Funktionstestsysteme wie das ATS-KMFT 670, das auch Boundary-Scan-Tests ermöglicht.

Zwar legen Firmen immer wieder großen Ehrgeiz bei der Entwicklung eigener Testlösungen an den Tag und investieren dafür auch sehr viel Geld. Wenn aber nahezu das gesamte Wissen an nur einer Person hängt und diese durch Krankheit, Ruhestand oder Beförderung ausfällt, sind diese Firmen leider im Übergang auf aktuelle Technologien blockiert und müssen häufig mit Lösungen aus den 80er oder 90er Jahren zurechtkommen. Ähnliches gilt für marktübliche Testsysteme, die ebenfalls in die Jahre gekommen und für aktuelle Lösungen nicht mehr nutzbar sind.

Auf dem neuesten Stand derTechnik

Testsystemhersteller Reinhardt entwickelt deshalb die immer im eigenen Haus gefertigten Messmodule mit EPLDs und SMD-Lösungen für die jüngsten Technologien weiter, ohne dass für die älteren Lösungen eine Softwareänderung nötig wird. Programmierbefehle und Funktionen bleiben gleich, jedoch kommen neue Testlösungen dazu. So kommt derzeit bei 80 % der Baugruppen, die das Unternehmen in den Testsystemen liefert, aktuelle Technologie zum Einsatz.

Dabei hat sich durch die SMD-Technologie die Fertigungsdichte stark erhöht: wo vor zehn Jahren noch Matrixkarten mit 32 Messkanälen das Maß der Dinge waren, geht es heute um 96 Messkanäle bei höherer Geschwindigkeit und doppelt so hoher Schaltspannung. Vergleichbares gilt für viele weitere Module aus dem Programm, deren Genauigkeit und Qualität sich deutlich verbessert haben.

So kann das Unternehmen heute mit einer Europakarte mit 96 Logikkanälen aufwarten, die im Bereich zwischen 3,3 und 5 V programmiert werden können. Natürlich haben diese Kanäle Treiber und Komparatoren. Auch hier hat sich die Geschwindigkeit erhöht. Die Präzisionsmesslogikkarte PML hat 16 Treiber und 16 Komparatoren, wovon jeder in 500-µV-Schritten zwischen 0 und 30 V individuell programmierbar ist. Jeder der 16 Komparatoren lässt sich in 500-µV-Schritten für high und low ebenfalls im Bereich zwischen 0 und 30 V auswerten. Aufgrund der Auflösung von 500 µV können die Komparatoren außerdem zur parallelen Spannungsmessung dienen.

Präzisionsmesslogikkarte PML: je 16 individuell programmierbare Treiber und Komparatoren.

Präzisionsmesslogikkarte PML: je 16 individuell programmierbare Treiber und Komparatoren. Reinhardt System- und Messelectronic

Matrixkarten  und Boundary-Scan-Test

Zur Auswahl stehen außerdem vier Stimulimatrixkarten, eine davon ist mit zwei Vier-Quadranten-Präzisionsnetzgeräten ausgestattet, programmierbar zwischen 0 und 30 V und mit 16 Bit Auflösung. Es stehen 48 Matrixkanäle bereit, die im Bereich von 230 V eingesetzt werden können und einen Maximalstrom von 2 A erlauben. Die Stimulimatrix MMX72 bietet 72 Kanäle für 230 V und 2 A, bei der EMX 48 sind es 48 Schließer (230 V, maximal 2 A).

Die Hochspannungsstimulierungsmatrix HSM 670 hat 16 Kanäle und schaltet pro Kanal bis zu 1000 VAC bei maximal 6 A Strom. Die standardmäßige Multifunktionskarte besitzt einen USB-Port bis 480 MHz und die RS232/422/485-Schnittstelle lässt sich zwischen 300 Hz und 1,25 MHz programmieren. Ein SPI-Bus ist von 2,5 kHz bis 10 MHz programmierbar mit Pegeln zwischen 1,8 und 5 V. Zwei I2C-Bussysteme können zwischen 56 kHz und 1 MHz programmiert werden. Für die Inline-Integration und Steuerungsaufgaben steht ein 16 Bit breiter Bus zur Verfügung, der zwischen 1,8 und 5 V einstellbar ist. Ein Pulsgenerator lässt sich von 1,8 bis 5 V beziehungsweise von 0,6 Hz bis 10 MHz programmieren und die Pulsbreite zwischen 0,8 s und 50 ns einstellen.

Hochspannungsstimulierungsmatrix HSM 670: Multifunktionskarte mit 16 Kanälen.

Hochspannungsstimulierungsmatrix HSM 670: Multifunktionskarte mit 16 Kanälen. Reinhardt System- und Messelectronic

Das Incircuit- und Funktionstestsystem ATS-KMFT 670 schließlich bietet eine Möglichkeit, Boundary Scan möglichst kostengünstig zu nutzen. Über im Internet gespeicherte Libraries kann Reinhardt jederzeit umfassende Testprogramme für den Boundary-Scan-Test in wenigen Stunden größtenteils automatisch erstellen. Dazu kommen optische Anzeigenauswertung für Siebensegmentanzeigen, Masken-programmierte Anzeigen und Matrixanzeigen, sodass das System eine umfassende Prüfung aller Anzeigen erlaubt. Außerdem besteht die Möglichkeit, LEDs in Farbe und Intensität zu prüfen.

Programmieren ohne Informatikwissen

Leider lässt sich nach der Anschaffung eines solchen oder anderen auf dem Markt verfügbaren Testsystems nicht sofort umfangreich testen. Der Bereich Incircuittest ist zum großen Teil sehr stark automatisiert, sodass in wenigen Stunden Testprogramme nahezu automatisch entstehen können. Funktionstests müssen aber nach wie vor aus Informationen der Entwickler in der Oberfläche des Unternehmens (keine Programmiersprache!) erstellt werden. Dabei ist das Testprogramm nur so gut wie sein Ersteller, es gibt also keine hundertprozentigen Testprogramme.

Stimulierungsmatrix MMX72: 72 Kanäle für 230 V und maximal 2 A.

Stimulierungsmatrix MMX72: 72 Kanäle für 230 V und maximal 2 A. Reinhardt System- und Messelectronic

So können Informatiker zwar bei Testsystemen mit komplexer Software die Programme komfortabel erstellen, besitzen aber leider selten ausreichende Elektronikkenntnisse, um die nötige Prüfschärfe zu generieren. Die Software von Reinhardt ist deshalb als Oberflächeneingabe konstruiert, sodass gute Elektroniker ohne besonderes Informatikwissen dieses Testsystem programmieren können. Der nächste Punkt ist natürlich, dass ein Programm im Endeffekt nie fertig wird. Denn es tauchen immer wieder neue Fehler auf, die es dann notwendig machen, die Programme zu erweitern und zu optimieren. Gerade bei Geräten, die sich in Oberflächen programmieren lassen, ist das sehr einfach und erfordert keine klassischen Informatikkenntnisse.

Wichtig ist außerdem, sich beim Kauf marktübllicher Geräte zu versichern, wie lange ein solches System gepflegt, also mit neuen Modulen versehen wird, wie lange noch Schulungen auf den Geräten erfolgen und dass Instandsetzungen auch nach 20 Jahren noch möglich sind.