VDI/VDE-Gesellschaft Feinwerktechnik (Hrsg.) Prüfung von Leiterplatten-Baugruppen LPBG Empfehlungen der VDI/VDE-Gesellschaft Feinwerktechnik Ausschuß Leiterplatten-Baugruppentest Carl Hanser Verlag München Wien
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 13 2 Übersicht 17 2.1 Prüfmethoden 20 2.1.1 Prüfungen der Einzelkomponenten 20 2.1.2 Nicht elektrische Prüfungen der Leiterplattenbaugruppe 20 2.1.3 Elektrische Prüfungen der Leiterplattenbaugruppe 21 2.1.4 Fehlererkennung und Fehlerabdeckung 22 2.2 Prüfstrategien 24 2.2.1 Prüfstrategien aus Kombinationen von Prüfmethoden 25 2.2.2 Wirtschaftliche Betrachtungen zu den Prüfstrategien 28 2.3 Hilfsmittel zur Auswahl der Prüfstrategie 29 2.3.1 Ermittlung der produzierten Qualität 30 2.3.2 Festlegung der Fehlerabdeckung (Prüfschärfe) 32 2.3.3 Bestimmung der Prüfstrategie bei vorgegebener Lieferqualität 33 3 Prüfverfahren und Prüfmittel 37 3.1 Beschaffenheitsprüfung (visuelle Kontrolle) 37 3.1.1 Automatische Bestückkontrolle 37 3.1.2 Automatische Lötstellenkontrolle 38 3.2 In-Circuit-Test (ICT) 39 r 3.2.1 Definition 39 3.2.2 Prüfverfahren 39 3.2.3 Analoger In-Circuit-Test 39 3.2.3.1 Testvorbereitung 40 3.2.3.2 Testdurchführung 42 3.2.3.3 Einsatz und Bewertung 42 3.2.3.4 Prüfmittel 42
3.2.4 Digitaler In-Circuit-Test 43 3.2.4.1 Testvorbereitung 44 3.2.4.2 Testdurchführung 44 3.2.4.3 Einsatz und Bewertung 44 3.2.4.4 Prüfmittel 45 3.3 Funktionstest (FKT) 45 3.3.1 Definition 45 3.3.2 Prüfverfahren 46 3.3.3 Standardfunktionstest 46 3.3.3.1 Testvorbereitung 46 3.3.3.2 Testdurchführung 47 3.3.3.3 Einsatz und Bewertung 47 3.3.3.4 Prüfmittel 48 3.3.4 Signaturanalyse 49 3.3.4.1 Testvorbereitung 49 3.3.4.2 Testdurchführung 50 3.3.4.3 Einsatz und Bewertung 50 3.3.4.4 Prüfmittel 51 3.3.5 Emulationstest 51 3.3.5.1 Testvorbereitung 52 3.3.5.2 Testdurchführung 53 3.3.5.3 Prüfmittel 53 o * 3.3.5.4 Einsatz und Bewertung 54 3.3.6 Referenzmethode 54 3.3.6.1 Testvorbereitung 54 3.3.6.2 Prüfmittel 55 3.3.6.3 Testdurchführung 55 3.3.6.4 Einsatz und Bewertung 55
3.4 Kombinierter Test 56 3.4.1 Definition 56 3.4.2 Testvorbereitung 56 3.4.2.1 Programmierung 56 3.4.2.2 Adaption 57 3.4.3 Prüfmittel 57 3.4.4 Testdurchführung 57 3.4.5 Einsatz und Bewertung 58 3.5 Der Selbsttest 59 3.5.1 Definition 59 3.5.2 Software gesteuerter Selbsttest 59 3.5.2.1 Testvorbereitung 61 3.5.2.2 Testdurchführung 62 3.5.2.3 Einsatz und Bewertung 62 3.5.3 Hardware unterstützter Selbsttest 63 3.5.3.1 Testvorbreitung 63 3.5.3.2 Testdurchführung 63 3.5.3.3 Einsatz und Bewertung 64 3.6 Leiterplattenbaugruppentest im System (Systemtest) 64 3.6.1 Definition 64 3.6.2 Testvorbereitung 65 3.6.3 Testdurchführung 66 3.6.4 Einsatz und Bewertung 67 3.7 Temperaturbehandlungen 69
4 Prüfbarkeit 73 4.1 Konventionelles, prüfgerechtes Gestalten von LPBG 73 4.1.1 Definition der Prüfbarkeit 73 4.1.2 Elektrische Belange 73 4.1.3 Mechanische Belange 74 4.1.3.1 Adapter und Kontaktierung 74 4.1.3.2 Automatische Handhabung während der Prüfung 74 4.2 Neue Verfahren der prüfgerechten Gestaltung von LPBG 75 4.2.1 Testbarkeitsanalyse 75 4.2.1.1 Prüfbarkeitsfaktoren 75 4.2.1.2 Einfügen von Testpunkten 76 4.2.1.3 Prüfbarkeits- und Fehleranalyse-Report 76 4.2.2 Beachtung von Design-Regeln 77 4.2.3 Testmustererzeugung 77 4.2.3.1 Logiksimulation und Testmustererzeugung 77 4.2.3.2 Fehlersimulation 78 4.2.4 Datentransfer Entwurf - Prüfung 78 4.2.5 Scan-Path-Techniken auf Bauelementeebene 81 4.2.5.1 Scan-Path-Methode bei synchronen Schaltungen 81 4.2.5.2 LSSD-Technik "Level Sensitive Scan Design" 82 4.2.6 BOUNDARY-SCAN-Technik auf Baugruppenebene 83 4.2.6.1 Das Prinzip des Boundary Scan 83 4.2.6.2 Aufbau, und Arbeitsweise des Boundary Scan 84 5 Qualitätsverfolgung 87 5.1 Fehlerkatalog, Fehlerklassifizierung 87 5.1.1 Fehlerkatalog 87 5.1.2 Fehlerklassifizierung 87 5.2 Datenerfassung und Dokumentation 88
5.2.1 Kalibrier- und Wartungsdienst 88 5.2.2 Datenerfassung 90 5.2.3 Dokumentation 90 5.2.3.1 Speichermedium 90 5.2.3.2 Dokumentationsarten 91 5.3 Fehleranalyse 91 5.3.1 Methoden zur Fehleranalyse 92 5.3.1.1 Modellbildung und Simulation 92 5.3.2 Fehlerbaum-Analyse 94 5.3.3 Pareto-Analyse 95 5.4 Qualitätsregelkreise (Qualitätslenkung) 96 6 CIM (Computer Integrated Manufacturing) 99 6.1 C-Begriffsbestimmung 100 6.2 CAD Daten für Testgenerierung, Bestückung und Adapterbau 101 6.2.1 Vorbemerkung 101 6.2.2 Eingangsdaten 101 6.2.2.1 Design-Daten 101 6.2.2.2 Baulemente-Daten 102 6.2.2.3 Material-Verwaltungs-Daten 102 6.2.3 Ausgangsdaten 102 6.2.3.1 Prüfprogramme 102 6.2.3.2 Hilfsprogramme für Diagnose und Reparatur 103 6.2.3.3, Bestückungsprogramme 103 6.2.3.4 Material-Verwaltungs-Daten 103 6.2.3.5 Adapterbau-Daten 103 6.2.4 Bearbeitung von CAD-Daten 104 6.2.4.1 CAD-Postprocessing 104 6.2.4.2 Interaktive Bearbeitung 104
10 6.2.4.3 Nachbearbeitung 105 6.3 CAE- und CAT-Daten für Simulation und Testprogrammgenerierung.. 105 6.3.1 CAE 105 6.3.1.1 Der Entwurfsprozeß mit Simulatorunterstützung 106 6.3.1.2 Prinzipieller Simulatoraufbau 107 6.3.1.3 Simulatoreingaben 107 6.3.1.4 Simulatorausgaben 108 6.3.2 CAT-ATE 109 6.3.2.1 ATE-Eingaben 109 6.3.2.2 ATE-Ausgaben 110 6.3.3 Integration von CAE-CAT 110 6.4 CAQ, CAR 110 6.4.1 CAQ 110 6.4.1.1 CAQ in der WEK 111 6.4.1.2 CAQ bei der Baugruppenprüfung 112 6.4.2 CAR 113 6.4.2.1 Ermittlung der wahrscheinlichsten Fehlerursachen 113 6.4.2.2 Geführte Reparatur 114 6.4.2.3 Expertensystem 114 6.4.2.4 Ersatzteilbeschaffung 114 7 Zukünftige Trends 115 7.1 Trends bei der Verbesserung der Standard-Testmethoden 115 7.1.1 Test-Hardware 116 7.1.2 Testsoftware und Datenmanagement 116 7.1.2.1 Systemvernetzung 116 7.1.2.2 Schaltungssimulation 118 7.1.2.3 Automatische Testprogrammgenerierung und Selbstoptimierende Testsoftware 118
11 7.1.3 Flexibilität 119 7.2 Neuartige Teststrategien 119 7.2.1 Built-In-Testverfahren 119 7.2.2 Kombinierte Testverfahren 120 7.3 Optische Prüfverfahren 120 7.4 Expertensysteme 121 7.4.1 Erstellen von Design-Regeln 121 7.4.2 Testprogrammgenerierung und -Optimierung 121 7.4.3 Reparatur-Unterstützung 122 7.5 Organisatorische Veränderungen 122 7.5.1 Ship-to-Stock-Strategie 123 7.5.2 Qualitätsregelkreise /"O-Fehler"-Strategie 123 7.6 Integration von Entwicklung und Test; DFT 123 8 Schrifttum 125 9 Anhang, Formblätter für die Qualitätsverfolgung 129 10 Stichwortverzeichnis 135