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Helligkeitsprüfung von LEDs
Thomas Schönfeld vor einem OptiCon AdvancedLine 4M
Intensiver Test einer elektronischen Baugruppe

Seit dem Jahr 2004 besteht zwischen den Testsysteme-Hersteller Göpel Electronic und dem Elektronikfertigungs-Dienstleister SMT & Hybrid eine enge Liaison: Denn als im Jahr 2003 der Einstieg in die Fertigung von bestückten Leiterplatten für den Automobilsektor erfolgte, wuchsen die Volumina, womit ein Inline-AOI-System unabdingbar wurde. Ein vergleichendes Auswahlverfahren führte schließlich zur Anschaffung eines OptiCon SpeedLine von Göpel Electronic.

Dass dabei die Wahl auf Göpel Electronic fiel, kam nicht von ungefähr: Man entwickelte eigens für das anstehende Auswahlverfahren spezielle Testbaugruppen, auf denen typische Fertigungsfehler simuliert wurden und ließ diese jeweils inspizieren. Das Ergebnis sprach am Ende für Göpel Electronic: Denn auch wenn alle Systeme qualitativ auf einem Level waren, so sprachen das Preis-Leistungs-Verhältnis sowie die räumliche Nähe für den Jenaer Mess- und Prüftechnik-Spezialisten.

Im Jahr 1990 starteten zwölf ehemalige Robotron-Mitarbeiter in Dresden die Auftragsfertigung von Flachbaugruppen an Einzelarbeitsplätzen – die SMT & Hybrid GmbH war geboren. Seither prosperiert der Elektronikfertigungs-Dienstleister, kurz EMS, kontinuierlich. Heute beschäftigt das Dresdener Unternehmen mehr als 120 Mitarbeiter an drei Fertigungslinien, welche fünf Tage die Woche im Drei-Schicht-Betrieb SMD- und THT-Bauteile auf Baugruppen verschiedenster Losgrößen bestücken. Diese Losgrößen variieren zwischen einem bis fünf Mustern bis hin zur Volumenproduktion von 100.000 Baugruppen pro Jahr. Für die Industrie-PC-Herstellung beispielsweise fertigt der Dienstleister hauptsächlich High-Mix/Low-Volume Baugruppen mit hoher Komplexität.

Im Zuge dessen wie das Dresdner Unternehmen expandierte und die Komplexität der elektronischen Baugruppen zunahm, erweiterte sich auch das Prüf- und Testequipment beständig: Es folgten zwei weitere AOI-Systeme des Typs OptiCon AdvancedLine. Heute steht ein OptiCon AdvancedLine 4M in der „Automotive-Linie“ direkt nach dem Reflow-Lötofen. Es untersucht Baugruppen je nach Anforderung entweder telezentrisch oder mit Schrägblick. Dabei werden Anwesenheitskontrollen, Lötstelleninspektionen, X-Y-Abstandsmessungen, Schrifterkennungen oder Polaritätsprüfungen durchgeführt. Damit lassen sich Baugruppen bis hin zu Abmessungen von 450 mm x 450 mm inspizieren.

Helligkeitsprüfung von LEDs

Eine Spezialität ist die Inspektion von Leuchtdioden. Diese LEDs werden auch für den Automotive-Bereich verbaut und müssen alle mit genau definierter Helligkeit leuchten. Durch entsprechende Modifikationen des OptiCon AdvancedLine 4M kann das AOI-System diese Helligkeitsmessung durchführen. Ein „intelligentes“ Messprinzip kompensiert die Umgebungstemperatur, die einen starken Einfluss auf die Helligkeit der LEDs hat. Weiterhin nimmt dieses AOI-System mit integrierter Helligkeitsmessung auch die Prüfkennzeichnung vor. Dabei erhält jede „PASS“-geprüfte Baugruppe im Ink-Jet-Verfahren eine Farbmarkierung. Geringfügige Schwankungen der LED-Helligkeit zeigt das Inspektionssystem sofort an, was die durchgängige Qualität der Baugruppen sicherstellt.

Um die Nachverfolgbarkeit der Prüfergebnisse zu gewährleisten, erhält jede Baugruppe eine Referenznummer, welche in einer Datenbank hinterlegt und gespeichert wird. Falls bestimmte Messwerte später noch einmal beurteilt werden müssen, kann der Prüftechniker leicht auf diese zurückgreifen. Aktuell sind acht Mitarbeiter mit der Programmierung der AOI-Systeme von Göpel Electronic betraut. Thomas Schönfeld, Leiter Technologie von SMT & Hybrid, begründet das: „Dies gewährleistet eine hohe Flexibilität bei der Prüfprogrammerstellung über alle drei Schichten hinweg“.

Enge Zusammenarbeit bei Boundary Scan

Auch eine fortschrittliche elektrische Prüftechnik kommt zum Einsatz: JTAG/Boundary Scan (IEEE 1149.x), das ähnlich dem In-Circuit-Test in der Schaltung testet, den Fehlerort aufspürt, Tausende von Testpunkten – auch unter BGAs – setzt und dazu lediglich vier Leitungen benötigt. Boundary Scan bedeutet so viel wie „Testen in der Peripherie (at boundaries)“ eines Schaltkreises. Ursprünglich nur auf Kundenwunsch eingeführt, gehört das Verfahren im Unternehmen inzwischen zum Standard. Wie eng dabei die Zusammenarbeit zwischen beiden Unternehmen ist, zeigt sich darin, dass bei der Prüfprogrammerstellung Göpel inzwischen als Dienstleister fungiert. Das Spezial-Know-how ist im Besonderen dann gefragt, wenn ein Kunde Schaltpläne seiner selbst entwickelten Boards schickt, auf denen sich kaum noch Testpunkte finden – der intensive Test muss trotzdem sein.

Gerade bei hochkomplexen Baugruppen gibt es kaum eine elektrische Testalternative zu Boundary Scan. Aus diesem Grund gilt bei SMT & Hybrid die Entwurfsvorgabe „Design for Testability“. Das bedeutet, dass ausreichende Testmöglichkeiten schon beim Design der jeweiligen Baugruppe mit eingeplant werden, einschließlich Boundary Scan. Daher arbeiten SMT & Hybrid und Göpel Electronic bei der Erstellung von Boundary-Scan-Tests eng zusammen.

Qualitätsanforderungen sicher meistern

Den steigenden Kundenanforderungen genauso gerecht werden wie auch die Funktion der elektronischen Baugruppen über Jahre hinweg sicherzustellen, gelingt nur mit einem ausgewogenen Mix an Test- und Prüfsystemen. Eine enge Partnerschaft zum Testequipment-Hersteller erleichtert den Einstieg in neue Prüfanforderungen.