Materialien + Verfahren – E-Test

Elektrischer Test von Leiterplatten

Notwendigkeit:

Leiterplatten werden im Laufe des Fertigungsprozesses in verschiedenen Stadien der Fertigung mehrfach optisch kontrolliert. Diese Prüfungen sind notwendig, um Prozessfehler zu erkennen. Jede Platine wird auf Einhaltung der geforderten Eigenschaften geprüft. Diese optischen Prüfungen erfolgen durch gut geschulte Mitarbeiter.  Bestimmte Fehler, wie verbleibende Metallrückstände auf abgeätzten Bereichen, Leiterbahneinengungen, gestörte Metallabscheidung sowie Fehler in Lötstoppmaske oder Bestückungsdruck lassen sich nur optisch erkennen.
Bei jeder optischen Prüfung muß jedoch mit einem “Schlupf” gerechnet werden, das heißt mit nicht erkannten Fehlern. Der Anteil von diesem Schlupf ist stark abhängig von der Komplexität der Leiterplatten. Eine Vielzahl parallel verlaufender dünner Leiterbahnen, durch Masseflächen umschlossene Strukturen sowie Bohrungen mit einem geringen Durchmesser können einen E-Test nahezu zwingend notwendig machen.
Auf einen E-Test verzichtet werden kann, wenn der Gesamtwert der zu erwartenden defekten bestückten Leiterplatten unter dem Aufwand für einen E-Test liegt und ein Test der fertigen Baugruppe problemlos möglich ist.
Für einen E-Test sprechen komplexe Baugruppen, auf denen eine Fehlersuche nur schwer möglich ist, die Bestückung der Leiterplatten mit teuren evtl. schwer zu beschaffenden Bauteilen, bzw. die Forderung nach einer extrem hohen Zuverlässigkeit der Baugruppen.

Was wird getestet, wie wird getestet:

Bei einem E-Test werden alle auf der unbestückten Leiterplatte vorhandenen Verbindungen und auf alle denkbaren Kurzschlüsse geprüft, das heißt, daß die Leiterplatte nach bestandenem E-Test (bis auf wenige mit diesem Verfahren nicht testbare Fehler * ) exakt den Vorgaben des Kunden entspricht. Die bei einem Leiterplattenhersteller verwendeten Bare-Board-Tester eignen sich nur zum Test der unbestückten Platinen.
Je nach der zu prüfenden Anzahl an Platinen sind zwei generelle Testverfahren auf dem Markt.

Adaptergestützter Test: Je kontaktierender Platinenseite muss ein platinenspezifischer Adapter gefertigt werden. Die Daten dazu müssen mit speziellen Programmen aufbereitet werden. Getestet wird gegen Gutmuster bzw. gegen eine aus den CAM-Daten erstellte Netzliste. Der Test erfolgt parallel (alle Testpunkte werden gleichzeitig geprüft). Der Aufwand zur Erstellung des Adapters ist relativ hoch. Der Test der Einzelplatinen kann sehr zügig erfolgen. Das heißt, relativ hohe Einmalkosten und geringe Stückkosten. Die Adapter können nicht aufgebaut gelagert werden. Bei einem Wiederholungsauftrag muß der Adapter erneut zusammengebaut werden. Dieser Testertyp ist für Platinen einfachen und mitteren Schwierigkeitsgrades geeignet. Prädestiniert ist er für den Test großer Stückzahlen.

Fingertest: Der Fingertester ist eine CNC-Maschine, die mit mehreren Testfingern von beiden Seiten der Platine nacheinander (seriell) auf Verbindungen und Kurzschlüsse prüft. Das Testprogramm wird mit einer speziellen Software aus den CAM-Daten extrahiert. Durch eine Optimierung wird der Test auf sinnvolle Testpunkte reduziert. Ein Adapterbau ist nicht notwendig. Die Einrichtkosten sind bei diesem Testertyp gering. Die Testzeiten können bei komplexen Platinen relativ hoch sein. Dieser Testertyp ist für kleinere und mittlere Stückzahlen sowie für High-Tech-Platinen geeignet. Durch die Konstruktion dieser Maschinen auf hohe Fahrgeschwindigkeiten, die Verwendung mehrerer Test-Finger und ausgeklügelter Testalgorithmen und -stategien sind auch mit diesem Tester-Typ inzwischen durchaus serientaugliche Geschwindigkeiten erreichbar.

Üblicherweise zeigen E-Tester die Netze mit Kurzschlüssen und Unterbrechungen an. Unter Umständen ist eine Reparatur möglich, nach deren Abschluss ein erneuter Test die Fehlerfreiheit der Platine bestätigt.

Testkriterien:

Abhängig vom Tester-Typ sind die Prüfkriterien fest vorgegeben bzw. können eingestellt werden.

Die in unserem Hause eingesetzten Fingertester prüfen in der Standard-Einstellung mit 48V auf Kurzschlüsse. Ab 59 MOhm wird auf Kurzschluss befunden. Auf Unterbrechung wird mit einem Strom von 200 mA geprüft.

* Mit diesen statischen Verfahren nicht testbar sind z.B. Kurzschlüsse innerhalb von im Layout enthaltenen Spulenwicklungen, die nur die Induktivität der Spule verändern, bzw. Leiterbahneinengungen. Diese müssen in der obligatorischen zusätzlichen optischen Kontrolle erkannt werden.