Erweiterung des klassischen In-Circuit-Test ICT durch kombinierte Testverfahren

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Alexandra Mann
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1 Erweiterung des klassischen In-Circuit-Test ICT durch kombinierte Testverfahren Ernst Neppl / Michael Konrad / Matthias Vogel Zollner AG, Zandt / Konrad Technologies, Radolfzell Kurzfassung Im Baugruppentest ist der klassische In-Circuit Test zunehmend nicht mehr als alleinige Testmethode anwendbar, um eine ausreichende Testabdeckung zu gewährleisten. Kombinationen mit anderen Testverfahren werden deshalb angewendet und erfordern eine flexible Testerarchitektur. Der nachfolgende Artikel beschreibt den Einsatz von den ICT-ergänzenden Testmethoden, wie Boundary Scan, in Kombination mit funktionalen Tests, auf der PXI/ABex-Plattform [3]. Abstract In board-test-applications, the traditional in-circuit test is increasingly no longer the only test method to ensure adequate test coverage. Combinations with other testing procedures are applied and require therefore a flexible tester architecture. The following paper describes the use of the complementary test methods such as Boundary Scan, in combination with functional test on the PXI/ABex platform [3]. Einleitung Der In-Circuit-Test ist eine klassische und etablierte Methode für den Board-Test nach der Bestückung. Änderung der Bauteile und fortschreitende Miniaturisierung der Leiterplatten erschweren jedoch zunehmend den Zugriff mittels Kontaktierung auf die Baugruppen. Der Wunsch einer immer höheren Testabdeckung, bei zunehmender Komplexität der Baugruppen, auch hinsichtlich der Schnittstellenvielfalt, bringt heutige ATE-Systeme in den Spagat zwischen Kosten und Leistungsfähigkeit.

2 Aufgaben und Anforderungen Im Baugruppentest ist der In-Circuit-Test eine klassische und zuverlässige Methode. Er dient zur Prüfung von Leiterplatten hinsichtlich Kurzschlüssen und Verbindungen, zur Überprüfung der Bestückung mit den richtigen Bauteilen in richtiger Polarität und zu erwartenden Bauteilwerten. Digitale Bausteine werden auf Funktion sowie die korrekte Verlötung von IC s wird üblicherweise mittels TestJet oder ähnlichen Verfahren getestet [1]. Die Programmierung von Speichern und Controllern erfolgt über die digitale Pinelektronik oder zunehmend über dedizierte Programmiergeräte, welche in den ICT integriert werden. Ein Nadelbettadapter kann bei großen Leiterplatten oder mehreren im Nutzen über mehr als 2500 Kontaktiernadeln verfügen. Durch die immer weiter fortschreitende Miniaturisierung wird es zum Teil schwierig, die notwendigen Testpunkte auf der Leiterplatte vorzusehen. Auch zeichnen immer höhere Anforderungen hinsichtlich EMV-Immunität verantwortlich für die spärliche Vergabe von Testpunkten, welche das EMV-Verhalten der Leiterplatten stark verschlechtern können. Für den digitalen Bauteiltest werden Modelle verwendet, die für neue IC s z.t. nicht verfügbar sind. BGA-Baugruppen erschweren den Lötstellentest mittels TestJet-Verfahren, so dass zusätzliche Testmethoden zur Erhöhung der Testabdeckung notwendig werden. So ist heute ein starker Trend zu vereinfachten analogen Tests (MDA), in Kombination mit Funktionstests festzustellen und Boundary-Scan-Test, sofern im Design der Baugruppe vorgesehen. Der erweiterte Standard für analogen und Mixed-Signal-Boundary-Scan IEEE ermöglicht das Testen der Baugruppen auch auf analoger Ebene [2]. Jedoch wird dieses noch von sehr wenigen Bauteilen unterstützt. Eine Alternative hierzu stellt das kombinierte Verfahren dar, wobei mittels Boundary Scan Mixed-Signal-Bauteile wie z.b. AD/DA-Wandler in den Zustand gebracht werden, analoge Signale auszugeben oder einzulesen. Mit entsprechenden Stimuli- oder Messinstrumenten können diese dann verifiziert werden. Somit lassen sich analoge Pfade und Funktionen der Baugruppe recht elegant abprüfen (Bild 1). Die gleiche Methode ist auch mit digitalen Signalen anwendbar, sofern mit einer digitalen Karte stimuliert oder rückgemessen werden kann. Alternativ kann dieses auch durch Downloaden von spezifischer Testfirmware auf eventuell vorhandene Controller zum Test der angeschlossenen analogen und

Besonders im Automotive-Umfeld ist die Messung des aufgenommenen Ruhestroms der Baugruppe von hoher Bedeutung.

3 digitalen Komponenten erfolgen, mit entsprechendem Aufwand für die Testfirmware. Bild 1. Kombinierter Boundary Scan / In-Circuit Test Ist das System mit digitalen und analogen Instrumenten ausgestattet, kann ein Power-Up-Test sowie Funktionstest durchgeführt werden. Besonders im Automotive-Umfeld ist die Messung des aufgenommenen Ruhestroms der Baugruppe von hoher Bedeutung. Die Überprüfung von farbigen Leuchtdioden mittels Messung der Flussspannung reicht nicht mehr aus. Heute besteht oft die Anforderung, die Farbe der Leuchtdiode im Bereich von wenigen Nanometern Wellenlänge exakt zu bestimmen. Dies kann mit speziell kalibrierten Kameras, Farbsensoren oder Spektrometern gemessen werden. Integrierte Kombinationstester Der klassische In-Circuit-Test hat klar definierte Anforderungen an die Testsystemausstattung hinsichtlich der notwendigen Messinstrumente. Die Kombination mit Funktionstest erfordert jedoch oft vollkommen

unterschiedliche Instrumente. PXI mit der Analogbus-Extension ABex bietet die Möglichkeit, zusätzliche Instrumente einfach in das System zu integrieren.

Terminalmodule dienen der Verbindung mit der Backplane und können teilweise komplexe Zusatzelektronik für Signalkonditionierung und Funktionserweiterungen beinhalten. Bild 2.

4 unterschiedliche Instrumente. PXI mit der Analogbus-Extension ABex bietet die Möglichkeit, zusätzliche Instrumente einfach in das System zu integrieren. Diese Systemerweiterung ergänzt Standard-PXI Chassis um eine Signal-Backplane für ein flexibles Signal-Routing zwischen den Instrumenten. Terminalmodule dienen der Verbindung mit der Backplane und können teilweise komplexe Zusatzelektronik für Signalkonditionierung und Funktionserweiterungen beinhalten. Bild 2. Architektur der ICT-Plattform KT-8500 LEON [4] Insbesondere beim Funktionstest müssen die Baugruppen oft über ein Kommunikations-Interface angesprochen werden. Das Interface ist typischerweise eine serielle Schnittstelle, ein I2C- oder SPI-Interface, oder ein Ethernet-, CAN- oder LIN-Bus-Interface. Dies kann mit entsprechenden zusätzlichen PXI-Karten realisiert werden. Besonders eignen sich hierfür die National Instruments FPGA-Karten, auf denen relativ einfach mit LabVIEW FPGA entsprechende Schnittstellen implementiert werden können. Das entsprechende physikalische Interface für die jeweiligen Implementierungen kann auf den Abex- Terminalmodulen realisiert werden (Bild 3).

Kommunikations-Schnittstellen Skalierbare Systeme Ein entscheidender Vorteil der

So lassen sich innerhalb kurzer Erstellungszeiten Applikationen realisieren, die

5 Bild 3. FPGA-Karte mit ABex-Terminalmodul KT TM-7830 und SmartModulen für digitale Kommunikations-Schnittstellen Skalierbare Systeme Ein entscheidender Vorteil der modularen Architektur ist die Flexibilität und Skalierbarkeit. So lassen sich innerhalb kurzer Erstellungszeiten Applikationen realisieren, die zielgerichtet auf die jeweiligen Belange zugeschneidert werden können. Dazu gehören z.b. im Umfeld der EMS- Fertiger kleine Systeme für den Einsatz in Fertigungsinseln, klassische

kombinatorischen Testern geht, haben klassische ICT-Systeme weiter Ihre Daseinsberechtigung.

6 Boardtester mit manueller Handhabung bis hin zu Systemen in In-Line Testzellen oder Rundtakt-Lösungen (Bild 4). Bild 4. ABex-basierendes ICT/FKT-Kombinations-Testsystem mit angeschlossenem Testadapter und DUT Zusammenfassung Obwohl der Trend immer mehr zu kombinatorischen Testern geht, haben klassische ICT-Systeme weiter Ihre Daseinsberechtigung. Leiterplatten mit sehr hoher Testpunktanzahl werden nach wie vor mit den klassischen ATE-Systemen geprüft. Für den kombinierten In-Circuit-, Funktions- und Boundary-Scan-Test bietet jedoch PXI, in Verbindung mit ABex, eine hohe Testabdeckung,

7 auch wenn nicht alle Testpunkte in ausreichender Anzahl für den Zugriff auf die analoge/digitale Baugruppe vorhanden sind. Auf klassischen ATE- Systemen nicht durchführbare Tests sind jetzt möglich, durch den Einsatz der am Markt verfügbaren PXI Instrumente. Literaturverzeichnis [1] Xin He, Yashwant Malaiya, Anura P. Jayasumana, Kenneth P. Parker, Stephen Hird. An Outlier Detection Based Approach for PCB Testing: International Test Conference, November 1-6, 2009 [2] Stephen Sunter. Implementing and Using a mixed Signal Test Bus, 2004 [3] ABex-Standard Webseite: [4] Konrad Technologies ICT LEON-Webseite:

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