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Automatische Testausrüstung ATE Primer

Automatische Testausrüstung ATE Primer

Automatische ATE-Testgeräte sind heute ein wichtiger Bestandteil der Elektronik-Testszene. Mit automatischen Testgeräten können Leiterplattentests und Gerätetests sehr schnell durchgeführt werden - viel schneller als bei manuellen Tests. Da die Zeit des Produktionspersonals einen wesentlichen Teil der Gesamtproduktionskosten eines elektronischen Geräts ausmacht, ist es notwendig, die Produktionszeiten so gering wie möglich zu halten. Dies kann durch die Verwendung von automatischen ATE-Testgeräten erreicht werden.

Automatische Testgeräte können teuer sein, und daher muss sichergestellt werden, dass die richtige Philosophie und der richtige Typ oder die richtigen Typen von automatischen Testgeräten verwendet werden. Nur durch den richtigen Einsatz automatischer Testgeräte kann der maximale Nutzen erzielt werden.

Es gibt verschiedene Ansätze, die für automatische Testgeräte verwendet werden können. Jeder Typ hat seine eigenen Vor- und Nachteile und kann unter bestimmten Umständen mit großer Wirkung eingesetzt werden. Bei der Auswahl von ATE-Systemen ist es erforderlich, die verschiedenen Systemtypen zu verstehen und sie korrekt anwenden zu können.

Arten von automatischen ATE-Testsystemen

Es gibt eine gute Auswahl an ATE-Systemen, die verwendet werden können. Da sie sich dem Elektroniktest auf leicht unterschiedliche Weise nähern, sind sie normalerweise für verschiedene Phasen des Produktionstestzyklus geeignet. Die heute am häufigsten verwendeten Formen von automatischen ATE-Testgeräten sind nachstehend aufgeführt:

  • PCB-Inspektionssysteme: Die Leiterplatteninspektion ist ein Schlüsselelement in jedem Produktionsprozess und besonders wichtig, wenn es um Bestückungsmaschinen geht. Die manuelle Inspektion wurde vor vielen Jahren angewendet, war jedoch immer unzuverlässig und inkonsistent. Jetzt mit Leiterplatten, die wesentlich komplizierter sind, ist eine manuelle Inspektion keine praktikable Option. Dementsprechend werden automatisierte Systeme verwendet:
    • AOI, Automatische optische Inspektion: ist in vielen Fertigungsumgebungen weit verbreitet. Es ist im Wesentlichen eine Form der Inspektion, die jedoch automatisch durchgeführt wird. Dies bietet im Vergleich zur manuellen Inspektion ein viel höheres Maß an Wiederholbarkeit und Geschwindigkeit. AOI, automatische optische Inspektion, ist besonders nützlich, wenn es sich am Ende einer Linie befindet, die gelötete Platten herstellt. Hier können Produktionsprobleme wie Lötfehler schnell lokalisiert werden sowie ob die richtigen Komponenten und Passungen vorhanden sind und ob ihre Ausrichtung korrekt ist. Da sich AOI-Systeme in der Regel unmittelbar nach dem Leiterplattenlötprozess befinden, können Probleme mit dem Lötprozess schnell behoben werden, bevor zu viele Leiterplatten betroffen sind.

      Die automatische optische Inspektion von AOI benötigt Zeit zum Einrichten und zum Erlernen der Platine durch die Testausrüstung. Einmal eingestellt, kann es Boards sehr schnell und einfach verarbeiten. Es ist ideal für die Massenproduktion. Obwohl die Anzahl der manuellen Eingriffe gering ist, dauert die korrekte Einrichtung einige Zeit, und es besteht eine erhebliche Investition in das Testsystem selbst.

    • Automatisierte Röntgeninspektion, AXI: Die automatisierte Röntgeninspektion hat viele Ähnlichkeiten mit AOI. Mit dem Aufkommen von BGA-Paketen war es jedoch erforderlich, eine Inspektionsform zu verwenden, mit der nicht optisch sichtbare Elemente angezeigt werden konnten. Bei der automatisierten Röntgeninspektion können AXI-Systeme IC-Gehäuse durchsehen und die Lötstellen unter dem Gehäuse untersuchen, um die Lötstellen zu bewerten.
  • IKT Im Schaltkreistest: In-Circuit-Test, ICT ist eine Form von ATE, die seit vielen Jahren verwendet wird und eine besonders effektive Form des Leiterplattentests ist. Diese Testtechnik untersucht nicht nur Kurzschlüsse, Unterbrechungen und Komponentenwerte, sondern überprüft auch den Betrieb von ICs.

    Obwohl ICT im Schaltungstest ein sehr leistungsfähiges Werkzeug ist, wird es heutzutage durch den fehlenden Zugang zu Platinen aufgrund der hohen Dichte an Schienen und Komponenten in den meisten Designs eingeschränkt. Stifte für den Kontakt mit den Knoten müssen im Hinblick auf die sehr feinen Teilungen sehr genau platziert werden und stellen möglicherweise nicht immer einen guten Kontakt her. In Anbetracht dessen und der zunehmenden Anzahl von Knoten, die heute auf vielen Platinen zu finden sind, wird es weniger als in den Vorjahren verwendet, obwohl es immer noch weit verbreitet ist.

    Als Manufacturing Defect Analyzer ist MDA eine andere Form des Leiterplattentests und effektiv eine vereinfachte Form der IKT. Diese Form des Leiterplattentests prüft jedoch nur Herstellungsfehler auf Kurzschlüsse, Unterbrechungen und einige Komponentenwerte. Infolgedessen sind die Kosten dieser Testsysteme viel niedriger als die eines vollständigen IKT, aber die Fehlerabdeckung ist geringer.

  • JTAG Boundary Scan-Test: Boundary Scan ist eine Form des Testens, die in den letzten Jahren in den Vordergrund gerückt ist. Boundary Scan, auch bekannt als JTAG, Joint Test Action Group oder nach dem Standard IEEE 1149.1, bietet erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Testformen und ist als solches zu einem der wichtigsten Werkzeuge beim automatischen Testen geworden.

    Der Hauptgrund für die Entwicklung von Boundary-Scan-Tests war die Überwindung der Probleme des fehlenden Zugangs zu Karten und integrierten Schaltkreisen zum Testen. Boundary Scan überwindet dies, indem spezifische Boundary Scan-Register in großen integrierten Schaltkreisen vorhanden sind. Wenn die Karte auf einen Boundary-Scan-Modus eingestellt ist, werden in serielle Datenregister in den integrierten Schaltkreisen Daten übertragen. Die Antwort und damit die Daten, die aus der seriellen Datenkette austreten, ermöglichen es dem Tester, Fehler zu erkennen. Aufgrund seiner Fähigkeit, Karten und sogar ICs mit sehr eingeschränktem physischen Testzugriff zu testen, ist Boundary Scan / JTAG sehr weit verbreitet.

  • Funktionsprüfung: Funktionstests können als jede Form von Elektroniktests betrachtet werden, bei denen die Funktion eines Schaltkreises ausgeübt wird. Es gibt eine Reihe verschiedener Ansätze, die abhängig von der Art der Schaltung (HF, digital, analog usw.) und dem erforderlichen Testgrad angewendet werden können. Die wichtigsten Ansätze sind nachstehend aufgeführt:
    • Funktionelle automatische Testausrüstung, Schicksal: Dieser Begriff bezieht sich normalerweise auf die großen funktionellen automatischen Testgeräte in einer speziell entwickelten Konsole. Diese automatischen Testgerätesysteme werden im Allgemeinen zum Testen digitaler Karten verwendet, aber heutzutage sind diese großen Tester nicht weit verbreitet. Die zunehmenden Geschwindigkeiten, mit denen heutzutage viele Boards laufen, können bei diesen Testern nicht berücksichtigt werden, da die Leitungen zwischen dem zu testenden Board und der Mess- oder Stimulusstelle des Testers zu großen Kapazitäten führen können, die die Betriebsrate verlangsamen. Darüber hinaus sind Vorrichtungen ebenso teuer wie die Programmentwicklung. Trotz dieser Nachteile können diese Tester immer noch in Bereichen eingesetzt werden, in denen das Produktionsvolumen hoch und die Geschwindigkeit nicht besonders hoch ist. Sie werden im Allgemeinen zum Testen digitaler Karten verwendet.
    • Rack- und Stack-Testgeräte mit GPIB: Eine Möglichkeit, Boards oder Einheiten selbst zu testen, besteht in der Verwendung eines Stapels ferngesteuerter Testgeräte.

      Trotz seines Alters sind viele Rack- oder Prüfstandgeräte noch GPIB-fähig. Trotz der Tatsache, dass GPIB relativ langsam ist und seit über 30 Jahren besteht, ist es immer noch weit verbreitet, da es eine sehr flexible Testmethode bietet. Der Hauptnachteil von GPIB ist seine Geschwindigkeit und die Kosten für das Schreiben der Programme, obwohl Test Executive-Pakete wie LabView verwendet werden können, um die Programmerstellung und -ausführung in der Testumgebung zu unterstützen. Vorrichtungen oder Testschnittstellen können ebenfalls teuer sein.

    • Testgeräte auf Chassis- oder Rack-Basis: Einer der Hauptnachteile des automatischen Ansatzes für GPIB-Rack- und Stack-Testgeräte besteht darin, dass er viel Platz einnimmt und die Betriebsgeschwindigkeit durch die Geschwindigkeit des GPIB begrenzt ist. Um diese Probleme zu überwinden, wurden verschiedene Standards für Systeme entwickelt, die in einem Chassis enthalten sind.
    Obwohl es eine Vielzahl von ATE-Ansätzen für automatische Testgeräte gibt, die verwendet werden können, sind dies einige der beliebtesten verwendeten Systeme. Sie alle können Testverwaltungssoftware wie LabView verwenden, um die Ausführung der einzelnen Tests zu unterstützen. Dies ermöglicht Funktionen wie die Bestellung von Tests, die Erfassung und den Ausdruck von Ergebnissen sowie die Protokollierung von Ergebnissen usw.
  • Kombinationstest: Keine einzige Testmethode kann heutzutage eine vollständige Lösung bieten. Um dies zu überwinden, umfassen verschiedene automatische ATE-Testgerätesysteme eine Vielzahl von Testansätzen. Diese kombinatorischen Tester werden im Allgemeinen zum Testen von Leiterplatten verwendet. Auf diese Weise kann ein einzelner Elektroniktest einen viel größeren Zugriff auf den Leiterplattentest erzielen, und die Testabdeckung ist viel höher. Zusätzlich kann ein kombinatorischer Tester eine Vielzahl verschiedener Testtypen durchführen, ohne dass die Platine von einem Tester zum anderen bewegt werden muss. Auf diese Weise kann eine einzelne Testsuite In-Circuit-Tests sowie einige Funktionstests und anschließend einige JTAG-Boundary-Scan-Tests umfassen.

Jede Art von automatischer Testphilosophie hat ihre Stärken, und dementsprechend ist es notwendig, die richtige Art von Testansatz für die geplanten Tests zu wählen.

Durch geeignete Verwendung aller verschiedenen Testtechniken ist es möglich, automatische ATE-Testgeräte optimal zu nutzen. Auf diese Weise können Tests schnell ausgeführt werden und bieten dennoch eine hohe Abdeckung. Inspektionstechniken, einschließlich AOI- und Röntgeninspektion, können zusammen mit In-Circuit-Tests und JTAG-Boundary-Scan-Tests verwendet werden. Funktionstests können ebenfalls verwendet werden. Es ist zwar möglich, verschiedene Testarten zu verwenden, es muss jedoch sichergestellt werden, dass die Produkte nicht zu stark getestet werden, da dies Zeit verschwendet. Wenn beispielsweise eine AOI- oder Röntgeninspektion verwendet wird, ist es möglicherweise nicht angebracht, In-Circuit-Tests durchzuführen. Der Ort des JTAG-Boundary-Scan-Tests sollte ebenfalls berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann die effektivste Teststrategie definiert werden.

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