Schwerpunkt: Flying Prober

Einführung

Was ist ein "Flying Probe Tester"?

Ein Flying Prober ist ein automatisches Testsystem für elektronische Leiterplatten oder Baugruppen, das ähnliche Messverfahren wie ein In-Circuit-Tester nutzt aber bei dem die Kontaktierung nicht über ein Nadelbett, sondern über eine geringe Anzahl von festen und einige bewegliche Nadeln erfolgt. Über die festen Nadeln werden meist die Stromversorgungsleitungen kontaktiert. Alle anderen Schaltungsknoten werden über in x/y-Richtung verfahrbare Nadeln (Kontaktfinger) sequentiell kontaktiert.

Je nach Ausstattung verfügt ein Flying Probe Tester über 1bis 20 Kontaktfinger (meist 4), die von oben und/oder unten auf die Leiterplatte zugreifen und nacheinander die einzelnen Schaltungsknoten abtasten. Da die Kontaktierung der Schaltungsknoten sequentiell erfolgt, sind die Testzeiten deutlich länger als bei einem In-Circuit-Tester mit Nadelbett-Testadapter. Verfügt der Flying Prober über mehrere Kontaktfinger, dann lassen sich entweder Vierdraht-Messungen (größere Messgenauigkeit) durchführen oder mehrere Schaltungsknoten gleichzeitig kontaktieren (höherer Testdurchsatz). Flying Prober können in der Regel Kontaktflächen mit einem Durchmesser von unter 100um sicher kontaktieren, wobei je nach Verfahrweg bis zu rund 40 Kontaktiervorgänge pro Sekunde möglich sind.

Da für die Kontaktierung kein Testadapter benötigt wird, entfallen die Kosten für den Adapter und es muss nicht abgewartet werden bis dieser fertiggestellt ist. Die Programmerstellung kann weitgehend automatisch anhand von CAD-Daten oder manuell über ein Lernverfahren erfolgen. Dadurch eignen sich Flying Prober hauptsächlich für den Test von Prototypen oder Kleinserien.

Test- und Messverfahren

Flying Probe Tester führen in der Regel analoge Messungen für Widerstand, Kapazität und Induktivität durch, wobei die zu prüfende Baugruppe nicht mit Betriebsspannung versorgt wird. Dadurch kann die korrekte Bestückung und teilweise auch die Funktion der meisten diskreten Bauteile aber auch von integrierten Schaltungen überprüft werden.

Die Systeme lassen sich teilweise mit weiteren Testverfahren, wie Boundary Scan, optische Inspektion (AOI), Funktionstest oder thermischer Inspektion erweitern, um eine höhere Fehlerabdeckung zu erreichen. Einige Systeme unterstützen auch ein Reverse Engineering und können damit sogar eingesetzt werden, wenn keine CAD-Daten für die zu prüfende Baugruppe vorhanden sind. Das Testprogramm wird dann nahezu vollautomatisch erstellt.

Synonyme:

Moving Probe Tester, Adapterloser Test, Vektorloser Test (gilt auch für MDA - Manufacturing Defect Analyser)

Anwendungsbereiche:

Flying Probe Tester sind im Prinzip für drei unterschiedliche Einsatzbereiche verfügbar: für den Test von elektronischen Leiterplatten, elektronischen Baugruppen und die Reparatur von elektronischen Baugruppen. Die Tester unterscheiden sich dabei in der Ausstattung und den Fähigkeiten.

Leiterplattentest: Um einen Durchgangs- und Isolationstest durchführen zu können, arbeitet diese Flying Prober meist mit Spannungen von mehr als 100 Volt. Zudem verfügen diese Flying Prober über bis zu 20 bewegliche Nadeln für einen hochparallelen Test mit hohem Durchsatz.

Baugruppentest: Diese Systeme arbeiten meist mit 4 beweglichen Nadeln, oftmals auch auf beiden Seiten der Baugruppe. Um auch auf Kontaktflächen zwischen hohen Bauteilen zugreifen zu können, sind die Nadeln meist leicht schräggestellt. Zudem kommt es hier auf eine hohe Fehlerabdeckung an, so dass die Systeme optional mit weiteren Testverfahren ausgestattet werden können.

Reparaturtest: Diese Systeme arbeiten meist mit nur einem Tastkopf und ein bis zwei Nadeln. Die Fehlersuche auf der Baugruppe erfolgt mittels einer Impedanzanalyse, wobei die Messwerte mit denen einer fehlerfreien Baugruppe verglichen werden. Bei Abweichungen lässt sich auf einen Fehler am jeweiligen Schaltungsknoten schließen. Der Testdurchsatz ist hier eher von untergeordneter Bedeutung. Wichtiger ist eine einfache Handhabung und ein niedriger Anschaffungspreis.