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Anzeige Qualitätssicherung/Messtechnik Teststrategie für bestückte Leiterplatten Funktionstestaufbau Wie behalten Sie (als OEM) die Qualität und die Kosten Ihrer (ausgelagerten) Produktion in der heutigen Zeit der Miniaturisierung der Elektronik im Griff? Es wird schließlich immer schwieriger oder sogar unmöglich, die heutigen Baugruppen, bei denen nicht mehr alle Netze mit Testpunkten versehen werden können, mit traditionellen Methoden zu prüfen. Aber auch die Produktionskette wirft neue Fragen auf. Wie behalten Sie den Einblick in das, was für Sie produziert wird Peter van den Eijnden Managing Director JTAG Technologies Tel.: +49 971 69910-64 www.jtag.com und was können Sie tun, um z.B. Ihren EMS-Partner zu entlasten und gemeinsam Lösungen zu finden? Der Prozess beginnt bereits in der Design-Phase Ihrer Elektronik mit der Definition einer geeigneten Teststrategie. Bereits in dieser Phase ist es wichtig, zu analysieren, mit welchen Testmethoden Sie die gewünschte Qualität und die damit verbundene Fehlerabdeckung erreichen können. Diese Erkenntnis hilft Ihnen, die Parameter mit dem Hersteller Ihrer Elektronik abzustimmen. Testen mit Methode Drei unterschiedliche Methoden zur Fehlererkennung (Inspektionstechniken, Strukturtests und Funktionstests) können zusammen eingesetzt werden, um die Fehlerabdeckung zu erreichen, damit keine PCBA das Werk mit einem Fertigungsfehler oder einem Funktionsfehler verlässt. Doch bei der Entwicklung einer Teststrategie müssen viele Faktoren berücksichtigt werden, um zu bestimmen, welche Test- und Inspektionsmethoden eingesetzt werden. Das Ziel ist es, die Fehlerabdeckung zu maximieren, aber nicht immer um jeden Preis. Es ist eine Herausforderung das richtige Testverfahren für das entsprechende Produkt zu definieren, hier stehen finanzielle Interessen der Qualität und Zuverlässigkeit gegenüber. Hinzu kommen Aspekte wie Produktionsvolumen und der spätere Absatzmarkt. Flying Probe Tester Die Anforderung für Unterhaltungselektronik unterscheidet sich zum Beispiel sehr stark von denen in der Medizintechnik, dem Automotivebereich oder der Luft- und Raumfahrt. Inspektion und elektrischer Test Inspektionstechniken sind Teil des Montageprozesses und werden an den entsprechenden Fertigungsstandorten auf unterschiedliche Art und Weise umgesetzt. Die minimale Anforderung ist die Sichtkontrolle durch das Bedienpersonal (menschliches Auge). Während bei höheren Stückzahlen diese Inspektion automatisiert mithilfe von AOIoder X-Ray-Systemen erfolgt. Neben der Inspektion ist eine elektrische Prüfung nötig, um alle Fehler der Baugruppe zu finden. Hier sind einige Fragen zu beantworten: Welche Art von Prüfung sollen durchgeführt werden – nur strukturell oder funktional oder beides? Wer ist für die Tests verantwortlich und erfolgen die Tests dann später – im eigenen Werk oder im Falle einer Auftragsfertigung (EMS oder CM) beim OEM? Mit dem Funktionstests wird die Funktionalität des Produkts überprüft. Die notwendigen Tests müssen von der Entwicklungsabteilung des OEM spezifiziert werden. Auf Basis dieser Anweisung entwickelt ein Team die Prüfungen selbst oder beauftragt damit eine dritte Partei. Anschließend wird das Testprogramm dem Prüffeld zur Verfügung gestellt. Diese Funktionstests sind produktspezifisch und in der Regel Eigentum des OEM und erfolgen dann beim Dienstleister oder im eigenen Werk. Obwohl der Funktionstest Baugruppenfehler erkennt, muss natürlich genau analysiert werden, in welchem Bereich die Prüftiefe liegt und wo dieser evtl. Lücken aufweist. Dazu kommt die sehr komplexe und aufwände Fehlerdiagnose, um im Fehlerfall die Ursache zu beseitigen. Aus diesem Grund geht dem Funktionstest oft ein struktureller Test voraus. Beim strukturellen Test ist die Zielsetzung identisch zur Inspektion und liegt in der Aufspürung von Fertigungsfehlern. Der Verantwortungsbereich liegt hier beim Ferti- Über 25 Jahre im Herzen der Elektronik Kunden in mehr als 50 Ländern Über 10.000 verkaufte Systeme 24 1/2021
Qualitätssicherung/Messtechnik Anzeige gungsstandort. Allerdings wird dieser nicht für jedes angefragte Produkt in neues Testequipment investieren, sondern auf bestehende strukturelle Testsysteme zurückgreifen. Die entsprechenden kundenspezifischen Prüfprogramme inkl. Testadapter werden dann von entsprechenden Testingenieuren des Produktionsstandortes bzw. von einer dritten Partei erstellt. Die Finale freigaben sowie die Kostenübernahme liegt dann wieder beim OEM. Bei geringen Stückzahlen rechnet sich der Einsatz von traditionellen strukturellen Testmethoden nicht. Die Fertigung führt dann lediglich eine Inspektion durch, um die Montage der Baugruppe zu verifizieren. In diesem Szenario werden dann aufwändige Funktionstests benötigt, um nicht nur die Funktion des Produkts zu verifizieren, sondern auch Montagefehler zu finden. JTAG/Boundary-Scan Dieses Verfahren löst das Problem der Kontaktierung (Adaption) und ermöglicht eine optimale strukturelle Fehlerabdeckung gerade bei Baugruppendesigns mit hohem SMD-Anteil. Dies wird durch die Verwendung von Bauteilen auf der Leiterplatte erreicht, die neben ihrer normalen Funktionalität auch eine spezielle Testlogik, ohne zusätzliche Kosten, zur Verfügung stellt. Mit dieser Logik können alle Pins des Bausteins im Testmodus über die serielle JTAG-Schnittstelle angesteuert und abgefragt werden. JTAG/Boundary-Scan lässt sich ohne Zusatzkosten in ein Produktdesign einbetten, um diese implementierte Logik später zum preiswerten Test der Baugruppe zu nutzen. Somit stellt dieses Verfahren einen kostengünstigen strukturellen Test zur Verfügung, der unabhängig von der Komplexität und vom Produktionsvolumen eingesetzt werden kann. In-Circuit Tester Bietet der Fertigungsstandort traditionelle Testverfahren an, kann der OEM entscheiden, ob diese Verfahren zum Einsatz kommen oder nicht. Hier werden neben der Testabdeckung auch die Test- und Adapterkosten für den ICT (In-Circuit-Test) oder MDA (Manufacturing Defects Analyzer) eine Rolle spielen. Der OEM hat keinen direkten Einfluss auf die Kosten und die Qualität der Tests. Obwohl die Testadapter Eigentum der OEM sind, ist eine Verschiebung eines bestehenden Testprogrammes incl. der Adaption zu einem anderen Dienstleister oder anderen Standort nur schwer oder garnicht möglich. Bei Baugruppen mit JTAG/ Boundary-Scan hängt die Entscheidung, ob ein Strukturtests für eine Baugruppe zum Einsatz kommt, nicht mehr davon ab ob bzw. welche Testverfahren am entsprechenden Fertigungsstandort verfügbar sind. Dieser Grundlegende Änderung der Sichtweise, bietet einen neuen Ansatz bei der Verwendung von strukturellen Tests und den daraus resultierenden Kosten. Der Fertigungsstandort muss nicht zwingend JTAG/Boundary- Scan-Equipment vorhalten, sondern der OEM kann projektbezogen in die von ihm bevorzugte Lösung investieren und diese dem Dienstleister zur Verfügung stellen. Durch Eigenständige JTAG/Boundary-Scan Station diese Vorgehensweise hat der OEM direkten Einfluss auf die Kosten und Qualität der Tests. Eine Verlagerung der Produkte incl. des Testequipments und Prüfprogramms ist jederzeit möglich. Das Testequipment kann als eigenständige JTAG/Boundary- Scan-Station aufgebaut werden. Alternativ kann die Boundary-Scan- Lösung mit Funktionstestaufbauten bzw. mit ICT, MDA oder Flying Probe Testern (FPT) integriert oder kombiniert werden. Auf der einen Seite bieten separate, eigenständige Stationen ein Maximum an Flexibilität und Unabhängigkeit. Auf der anderen Seite bedeutet es aber auch ein erhöhtes Boardhandling, was zusätzliche Kosten verursachen kann. Wenn JTAG/Boundary-Scan mit anderen Lösungen kombiniert wird, entweder mit einem Strukturtester oder einem Funktionstest-Setup, wird das Board-Handling reduziert. JTAG Technologies Seit mehr als 25 Jahren löst JTAG Technologies die Qualitätsansprüche für viele Firmen weltweit. Jeder Hersteller hat seine eigenen Testanforderungen, welche sind Ihre? Gerne analysieren wir gemeinsam mit Ihnen die Möglichkeiten. Lassen Sie uns einen Blick auf die Testabdeckung und die daraus resultierende Qualität Ihre Produkte werfen. Gemeinsam analysieren wir Durchlaufzeiten, Kosten und erarbeiten sinnvolle Gesamtlösungen. Um Sie überall unterstützen zu können, bieten wir weltweiten Service und Support. Greifen Sie auf unsere geschulten Applikationsingenieure und das bestehende Vertriebsnetzwerk in über 50 Ländern zu! ◄ Über 2500 Kunden 1/2021 Weltweite Unterstützung Wir sind überzeugt, dass Boundary-Scan eine überlegene Technologie ist, um die Test- und Programmierherausforderungen der modernen elektronischen Baugruppen von heute und morgen zu meistern. Unsere leistungsstarken und bewährten Lösungen, die während des gesamten Produktlebenszyklus eingesetzt werden, stärken die Qualität Ihres Produkts, optimieren Ihre Investitionen, verkürzen das Time-to-Market und haben somit eine Kostenersparnis zur Folge. www.jtag.com | www.jtaglive.com | germany@jtag.com 25
