ATE für elektronische Flachbaugruppen

Die Reduzierung der Testelektronik auf LSIs und EPLDs bedeutet aber auch, dass die Stromauf-nahme der Testsysteme bei typisch 50 W, beim größten System, dem Modell ATS-KMFT 670, bei 120 W liegt. Das hat den Vorteil, dass geringe Wärmeentwicklung die Lebensdauer verlängert und natürlich die technischen Ausfallraten auf ein absolutes Minimum reduziert.

Verbesserung der Messtechnik

Da alle Systeme als kombinierte Tester für Incircuit- und Funktionstest konzipiert sind, wurde auch die Messtechnik den heute üblichen Technologien angepasst. Beim ICT wird z. B. nur noch mit Prüfspannungen von 200 mVpp gearbeitet. Das schont auch die empfindlichen Prüflinge die aktu-ell neu entwickelt werden und reduziert den Stress, der zu Frühausfällen führen kann, auf ein Mi-nimum. Zudem ergibt sich eine Leistungs- und damit eine positive Energiebilanz, die die Lebens-dauer der Testsysteme verlängert.

Der ICT bietet Messbereiche für das Testen von Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten, Dioden, Zenerdioden, FETs, Optokoppler, Thyristoren, Transistoren, Varistoren, SMD-Lötfehler und Polaritätsfehler von Elkos. Im Funktionstest sind Gleichspannung, Wechselspannung, Wider-stand, Spitzenspannung, Kurvenformen via Transientenrecorder, Klirrfaktormessung via Fourieranalyse und Frequenz- und Zeitmessverfahren bestehend aus Anstiegszeit, Abfallzeit, Pulsbreite, Tastverhältnis, Ereigniszählung, Laufzeitmessung und Phasenmessung trotz der kompakten Bau-weise als Standard zu betrachten.

Das Boundary-Scan-Messverfahren ist in allen Geräten anwendbar. Damit lässt sich nicht nur Kurzschluss und Unterbrechung prüfen, sondern auch ein Funktionstest im digitalen wie auch im analogen Bereich verwirklichen, da die Testsysteme standardmäßig analoge und digitale Messkanäle haben.

Systemleistungsmerkmale

Das kleinste Testsystem, das ATS-UKMFT 624 mit maximal 224 Messkanälen für Incircuit- und Funktionstest und Boundary-Scan-Erweiterung, ist bereits ab 14.900 € netto lieferbar. Dieses Testsystem ist 395 mm tief, 255 mm breit und 102 mm hoch. Dazu kommen Adaptionen für den kombinierten In-Circuit- und Funktionstest. Es kann aber auch eine Verbindung zu Funktionsbaugruppen über Flachbandkabel genutzt werden, um sehr komplexe Baugruppen im Funktionstest zu prüfen, ohne dass die In-Circuit-Testfähigkeiten in irgendeiner Weise eingeschränkt sind.

Das zweite Testsystem ATS-UKMFT 627 ist mit maximal 608 Messkanälen für In-Circuit- und Funktionstest und BS-Erweiterung. Dieses Testsystem mit 400 mm Tiefe, 260 mm Breite und 200 mm Höhe ist bereits ab 18.500 € netto lieferbar. Auch für dieses Testsystem liefert Reinhardt Adaptionen, die auf den Tester montiert sind.

Dank einer mechanischen Lösung kann von unten im Prüfadapter gemessen werden, eine wesentliche Hilfe bei der Erstellung des Prüfprogramms. Auch eine Verbindung zu Funktionsbaugruppen über Flachbandkabel ist möglich, um sehr komplexe Baugruppen im Funktionstest zu prüfen, aber ohne die ICT-Fähigkeiten dabei einzuschränken.

Das dritte Testsystem, das ATS-KMFT 670 mit bis zu 1.248 Messkanälen, ist mit weiteren Einschüben bis max. 3.744 Kanäle für In-Circuit- und Funktionstest erweiterbar. Dieses Testsystem lässt sich mit umfangreicher Leistungselektronik erweitern, wie z. B. weiteren DC-Quellen, AC-Quellen, Lasten, Leistungsmatrix usw. und mit Boundary-Scan. Das Gerät ist ab 36.900 € netto lieferbar und ist 19 „ breit, 470 mm tief und 162 mm hoch.

Eine Reihe verschiedener Adaptionen ist lieferbar für den kombinierten ICT-FKT. Zu Funktionsbaugruppen kann auch eine Verbindung über Flachbandkabel genutzt werden, um sehr komplexe Baugruppen im Funktionstest zu prüfen. Die ICT-Fähigkeiten sind dabei in keinem Fall eingeschränkt.

Das Testsystemkonzept

Rheinhardts Konzept gliedert sich in Hardware wie Stimuli- und Messeinheiten, Adaptionen, Adap-terbohrcenter zur automatischen Erstellung der Adaptionen, und Software sowie eine große Anzahl von Hilfsprogrammen und Hilfseinrichtungen inklusive Schulung und Service. Man entwickelt und produziert seine Stimuli- und Messmodule selber und kann so zu jedem Zeitpunkt, aber auch noch nach 20 Jahren dieselbe Hardware mit gleicher Qualität und Verfügbarkeit liefern. Natürlich wird auch Labview optional eingebunden, so dass Sondermessaufgaben auch über PXI-Module realisiert werden können.

Über standardmäßige bzw. optionale Schnittstellen kann eine ganze Reihe von fremden Stimuli- sowie Messgeräten ins Gerät eingebunden werden. Dafür stehen die Schnittstellen RS232, RS485, IEC/IEEE, GPIB, USB2 und Ethernet zur Verfügung, so dass diese Stimuli- und Messgeräte komfortabel über die Reinhardt-Oberfläche programmiert bzw. ausgewertet werden können.

Adaptionen

In der Elektronik ist es ein Muss, den Prüfling für die notwendigen Messungen mit dem Testsystem zu verbinden. Deshalb bietet man eine ganze Reihe an mechanischen und pneumatischen Adapti-onen entwickelt, damit die Testsysteme mit Leistungselektronik und Boundary-Scan eingesetzt werden können. Auch bei diesen Adaptionen wird ein möglichst kompakter Aufbau bei größtmöglicher Nutzfläche realisiert, um der Grundidee möglichst kompakter Testsysteme Rechnung zu tragen.

Das Konzept der austauschbaren Adapterschubladen reduziert die Kosten für den einzelnen Prüfling für Incircuit- und Funktionstest auf ein Minimum zwischen 200 und 600 € netto, je nach Prüfling und Adaptergröße. Damit wird nicht nur ein günstiger Investitionspreis ermöglicht, sondern auch niedrige Folgekosten. Mit diesem Konzept ist durchaus möglich, Kleinstserien ab 50 Einhei-ten wirtschaftlich zu testen, um auch so der typischen Marktentwicklung in Deutschland Rechnung zu tragen.

Um die Adaptererstellung zu vereinfachen und möglichst selbstständig im eigenen Haus innerhalb von 2 bis 5 Stunden zu verwirklichen, hat man ein Bohrcenter entwickelt, mit dem unter Nutzung der Gerberdaten die Adapterplatte gebohrt und die Prüfstifte eingedrückt und über eine folgende Handverdrahtung mittels Wirewrap schnell fertig gestellt werden. Die Verbindungen können willkürlich an die gefederten Kontaktstifte angewrappt werden, wobei später die Identifizierung in einem Lernprozess erfolgt.

Software

Bei allen Testsystemen von Reinhardt basiert die Software auf Windows 7-Oberflächen. Die Person, die die Prüfdaten eingibt, wird vom System automatisch geführt. Die Eingaben werden sofort auf Plausibilität überprüft, d. h. angenommen oder zurückgewiesen. Syntaxfehler, Assembler, Compiler gehören nicht zur Software.

Nachdem die Eingabe von der Oberfläche übernommen wird, kann man auf Tastendruck den Test ausführen. Mit einem weiteren Tastendruck dupliziert man den Test, wobei die entsprechenden Parameter per Eingabefeld geändert werden. Eine große Anzahl von automatischen Generatoren wie das Erlernen der Pinkontakte, um einen sicheren Kontaktierungstest zu gewährleisten, erfolgt in wenigen Sekunden. Der folgende automatische Kurzschluss- und Unterbrechungstest wird in typisch 10 s erlernt.

Für einen SMD-Lötfehlertest ist es notwendig, neben den Prüfstiften, die jede Leiterbahn berühren sollten, für jedes IC eine kapazitive Probe auszuwählen, um dann auch über einen automatischen Programmgenerator den Prüfschritt auch für LSIs mit weit über 100 Anschlusskontakten ebenfalls in wenigen Sekunden automatisch zu erlernen. Befinden sich auf diesem Board mehrere dieser komplexen ICs, LSIs und EPLDs, muss dieser Prozess entsprechend der Anzahl der ICs wiederholt werden.

Der eigentliche Bauteiltest wird ebenfalls mit einem automatischen Programm unterstützt, wobei man die Netzliste vom jeweiligen CAD-System einliest und sie dann über ein Programm ins Rein-hardt-Format bringt. Der automatische Programmgenerator erzeugt das Testprogramm für jedes individuelle Bauteil mit automatischem Guarding-Verfahren und dem nachfolgenden Debugging zur Zeitoptimierung. 400 Bauteile können dabei in typisch 20 s automatisch generiert werden. Danach kann sofort getestet werden, wobei von 3 bis zu 12 Fehler auftreten können, die in Handar-beit in typisch weiteren 10 bis 15 Minuten optimiert werden müssen. So ist es möglich, in typisch 1 Stunde ein In-Circuit-Testprogramm zu erstellen.

Funktionstest

Da Reinhardt ursprünglich vom Funktionstest kommt, ist der Funktionstest sehr umfangreich aus-gearbeitet, um entsprechende Prüfschärfe zu erreichen. Dazu muss mit Papier und Bleistift erst einmal festgehalten werden, was man wie wo testen will. Die Reihenfolge der nachfolgenden Tests besteht darin, dass zunächst die Stromaufnahme geprüft wird, auch da helfen automatische Lern-verfahren, dann die Festspannungen innerhalb der Baugruppe. Schließlich werden die Signale wie Spannungen, Ströme Frequenzen, Impulse, Widerstände und serielle sowie parallele Daten angelegt. Natürlich ist auch die Verwendung von Feldbussystemen wie CAN, Profi, LIN, Elektrobus usw. möglich.

Nach diesem Anlegen werden an den vorgewählten Ausgängen die Reaktionen wie Spannungen, Ströme, Frequenzen, Impulse, serielle und parallele Daten überprüft, wobei Feldbussignale eben-falls ausgewertet werden können. Nachdem bereits in der Grundausstattung unserer Geräte Quellen, Generatoren, Pulsgeneratoren, serielle und parallele Daten standardmäßig eingebaut sind, ist die Stimulierung auch hier mit automatischen Generatoren und das automatische Erlernen mit vielen Möglichkeiten gegeben. Die Verzweigungsmöglichkeiten bei Stimuli- und Messaufgaben sind extrem vielseitig, so dass Schleifen, Sprünge und Halts für Justierungen und Sonderaufgaben je-derzeit programmiert werden können.

Hilfsprogramme

Selbstverständlich sind die Testsysteme kalibrierfähig und können zu jedem Zeitpunkt einen um-fassenden Systemtest auf alle Parameter durchführen unter Nutzung eines zertifizierten, auf PTB-rückführbaren kalibrierten Messgeräts. Dabei wird ein Protokoll ausgedruckt, das die Absolutmesswerte und Abweichungen sichtbar macht, um bei den später folgenden Prüfungen sicher zu sein, dass die gewünschte Genauigkeit gegeben ist.

Referenzprüfung

Es ist heute üblich, bei Serienprüfungen Referenzprüfungen zum Beispiel bei jedem 50. Prüfling oder nach der zweiten Stunde vorzunehmen. Diese Prüfung ist bei unserer Software Standard.

ODBC-Schnittstelle

Damit besteht die Möglichkeit, Programme von Datenbanken zu laden, aber auch Testergebnisse an Datenbanken zu übergeben, so dass sie in den verschiedenen Qualitätssystemen ausgewertet werden können.

Programmierstation

Von Zeit zu Zeit ist es notwendig, Programme vorzubereiten, ohne den eigentlichen Prüfablauf zu blockieren. Dabei ist eine Programmierstation, die über einen Zusatzdongle aktiviert wird, sehr hilfreich. So können Prüfvorbereitungen oder Optimierungen von Programmen durchgeführt werden, soweit es ohne die Hardware möglich ist.

Reparaturstation

Sollte aus Kapazitätsgründen eine Reparatur auf dem Testsystem nicht möglich sein, da sonst der Durchsatz und die Stückzahlen nicht erreicht werden, kann der Prüfablauf ohne Fehlerhalt durch-geführt und dann die Fehlerinformationen mit Hilfe der Seriennummer des Prüflings über Netzwerk an einen weiteren PC übergeben werden, auf dem die Reparatursoftware von Reinhardt installiert ist. Eine gut ausgebildete Hilfskraft kann so die Instandsetzungen vornehmen.

Nachdem die Software nicht nur Informationen über Fehler liefert, sondern auch eine grafische Fehlerortdarstellung hat, werden diese auf der Reparaturstation vollgrafisch dargestellt, um das fehlende oder defekte Bauteil auszutauschen. Kurzschlüsse zwischen zwei Leiterbahnen werden vollgrafisch dargestellt, so dass mit unserer Kurzschlusssuchprobe SFP 37 der Kurzschluss punktgenau geortet und auch hier die Instandsetzung vereinfacht werden kann. Danach wird der Prüfling in den Testkreislauf zurückgeführt, um die erfolgreiche Reparatur sicherzustellen.

Service

Bei komplexen Einrichtungen, auch wenn sie mechanisch nicht so komplex sind, müssen bei Ausfällen Instandsetzungen kurzfristig bereitgestellt werden. Da Reinhardt fast ausschließlich ohne Serviceverträge arbeitet, stellen man trotzdem während der normalen Arbeitszeiten kostenlos einen Telefonservice während und nach der Garantie bereit. Falls das Gerät z. B. in drei Schichten unter Volleinsatz läuft, ist man auch ohne Garantie in der Lage, innerhalb von 24 Stunden das Ge-rät vor Ort oder auch im Hause innerhalb von 24 Stunden instand zu setzen und das noch 20 Jahre nach Erwerb des Testsystems.

Bei Testsystemen auf PCI-, VXI- und PXI-Basis sind die Baugruppen des Gerätes weltweit zusammengetragen, sind dank ihrer hohen Technologie extrem leistungsfähig, überstehen aber allgemein kaum ein Lebensalter von 3 Jahren, da sie von Nachfolgetypen besser, billiger, aber leider mit anderer Software ersetzt werden. Das zwingt dazu, je nachdem wie viele Prüflinge man auf diesem Gerät hat, die Software jedes Mal zu ändern.

Ein Vor-Ort-Instandsetzungsservice ist auch nicht gegeben und beim Rücksenden der Baugruppe können Monate vergehen. Eine Kalibrierung der Baugruppen kann zwar möglich sein, aber eine verantwortliche Systemkalibrierung ist bei diesen VXI-, PXI-PCI-Lösungen nicht gegeben.

Bei kurzfristigen Projekten ist eine solche Lösung durchaus interessant, sollten man jedocheinen langfristigen Einsatz planen, stellen diese Testsysteme keine Lösung dar. Der Programmieraufwand, ob Labview oder C++, liegt übrigens meistens beim zehnfachen der Programmierzeit von Reinhardt- Testsystemen.

Schulung

Heutzutage ist es weniger üblich, dass Mitarbeiter 20 und mehr Jahre innerhalb ihrer Firma tätig sind und wenn ja, durchlaufen sie verschiedene Positionen, wobei sie dann mit dem Erlernten für unsere oder auch andere Testsysteme nicht mehr dienlich sind. Werden neue Mitarbeiter eingestellt müssen sie möglichst umfassend in die Programmierung und Bedienung dieser Testsysteme eingewiesen werden, d. h. nicht nur auf diverse Karten, sondern auf die komplette Lösung inkl. Adaption. Deshalb bietet Reinhardt zu jedem Zeitpunkt Schulungen vor Ort oder beim Hersteller an – auch noch nach 20 Jahren.

Innovationen

Reinhardt entwickelt inzwischen 2 bis 4 neue Karten pro Jahr, die den neuesten Technologien für den Test angepasst sind. Das gleiche gilt für Module zur Eigennutzung der neuen Technologien, wobei die Messmatrixkarte von 32 Messkanälen heute auf 96 Kanäle und auch die Logikkanäle von 32 Kanälen auf 96 Logikkanäle für die Technologie 5 V und 3,3 V erweitert wurden. Ein neuer Transientenrecorder bis 50 MHz und Hoch- und Niederimpedanz (50-Ohm-Messeingänge) steht mit 12 Bit Auflösung zur Verfügung.

Messaufgaben im Haustechnikbereich mit 230 V und 400 V Wechselspannung sind durch neue Module genauso möglich wie durch die Hochspannungsmatrixkarte mit 1.500 V. Bei einer speziel-len Logikkarte mit 16 Kanälen kann der Treiber zwischen 0 und 30 V mit 500 µV Auflösung programmiert werden und mit 16 Präzisions-Comparatorkanälen, ebenfalls im Bereich 0 bis 30 V mit 500 µV-Einstellgenauigkeit.

Diese Karte kann für Speziallogik eingesetzt werden, wobei jeder Kanal mit einem anderen Logikpegel programmiert werden kann, genauso aber auch als Highspeed-Messsystem mit 16 parallelen Messungen, wobei jeder Messkanal in 500 µV-Schritten individuell programmierbar ist. Für das Testen von Kabeln im Bereich 500 V/2 A wird für das ATS-KMFT 670 ebenfalls eine Lösung angeboten.

(hb)