In-Circuit-Test
Der In-Circuit-Test (ICT) ist eine der am häufigsten verwendeten PCB-Prüfmethoden. Der ICT erkennt Fehler frühzeitig, minimiert Ausschussraten und hält Fertigungsstandards ein, indem er einzelne Komponenten und auch die Verbindungen im Produktionsprozess testet. Der folgende Leitfaden erläutert, was ICT ist, wie es funktioniert, welche Fehler es erkennt und welche Vor- und Nachteile es hat. Lassen Sie uns gleich einsteigen.
Was ist ein In-Circuit-Test (ICT)?
ICT ist eine Testmethode, bei der eine Nadelbettvorrichtung oder Testproben verwendet werden, um elektrischen Kontakt mit bestimmten Punkten auf den Leiterplatten herzustellen. Die In-Circuit-Testmaschine gibt kontrollierte Signale ein und misst Parameter wie Widerstand, Kapazität, Induktivität, Kurzschlüsse und Unterbrechungen, um zu überprüfen, ob die Komponenten korrekt platziert und verlötet sind. Durch die frühzeitige Erkennung von Montage- und Fertigungsproblemen stellt ICT sicher, dass jede Leiterplatte die erwartete Leistung erfüllt, bevor sie in die nächste Produktionsphase übergeht.
Wichtige Elemente von ICT-Systemen
Es gibt einige grundlegende Komponenten des In-Circuit-Tests (ICT), die zusammenarbeiten, um präzise und zuverlässige Ergebnisse zu liefern:
Bed-of-Nails: Es besteht aus einigen federbelasteten Kontaktstiften (Pogo-Pins), die bestimmte Testpads oder Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte kontaktieren. Dies sind temporäre Verbindungen, die es dem Tester ermöglichen, elektrische Signale zu senden und Parameter wie Widerstand, Kapazität und Durchgang zu messen, um Kurzschlüsse, Unterbrechungen oder fehlerhafte Komponenten zu erkennen.
Tester: Ein Tester ist die Hauptkomponente eines ICT-Systems, die elektrische Impulse erzeugt und die elektrische Reaktion einer zu testenden Schaltung aufzeichnet. Er integriert Geräte wie Spannungs- und Stromquellen, digitale Multimeter, Schaltmatrizen und Datenerfassungsmodule und bietet die Möglichkeit, die elektrische Leistung der Platine detailliert zu verstehen.
Vorrichtung: Eine Vorrichtung ist erforderlich, um die Leiterplatte während des Tests in Position zu halten und einen gleichmäßigen Kontakt zwischen den Testpunkten und den Stiften des Nagelbetts herzustellen. Sie verfügt über eine wiederholbare Schnittstelle, um die korrekten elektrischen Verbindungen sicherzustellen und Fehler aufgrund von Fehlausrichtung oder schlechtem Kontakt zu minimieren.
Software: Der gesamte Test wird mithilfe der ICT-Software organisiert. Diese definiert die Testsequenzen, misst die Geräte, sammelt und analysiert Daten. Außerdem liefert sie Diagnoseberichte und Analysen, mit denen Ingenieure Fehler in kurzer Zeit lokalisieren und die Produktion effizienter gestalten können.
Wie funktioniert ein In-Circuit-Test?
Die Schaltungsprüfung von Leiterplatten umfasst in der Regel die folgenden grundlegenden Schritte:
- Testaufbau
Zunächst wird ein spezielles Nadelbett für die zu testenden Leiterplatten eingerichtet. Es enthält federbelastete Stifte, die in die Testpunkte der Platine eingeführt werden und in Wirklichkeit einem bestimmten Bauteil oder elektrischen Knotenpunkt entsprechen.
- Entwicklung des Testprogramms
Dies ist ein individuelles Testprogramm, in dem die Reihenfolge der Tests, die Messparameter und die erwarteten Ergebnisse festgelegt werden. Diese Software wird in einer speziellen Programmiersprache programmiert, die mit ICT-Systemen kompatibel ist.
3.Testdurchführung
Das System versorgt die Leiterplatte mit elektrischen Impulsen, deren Reaktionen gemessen werden, sobald die Einrichtung und das Programm fertiggestellt sind. Diese Signale werden abgeglichen und mit den erwarteten Referenzwerten verglichen.
4.Messung und Datenanalyse.
Wichtige elektrische Parameter wie Widerstand, Kapazität, Induktivität, Strom- und Spannungswerte und andere werden während des Tests gemessen und analysiert, um die Genauigkeit und Konsistenz zu ermitteln.
- Fehlererkennung
Das ICT-System identifiziert im Falle von Abweichungen den fehlerhaften Aspekt oder Knotenpunkt der Schaltung. Die Diagnosedaten werden dann an Ingenieure oder Techniker weitergeleitet, die die erforderlichen Maßnahmen ergreifen.
6.Ergebnisbericht
Dies ist der letzte Schritt, in dem das Verfahren zur Dokumentation und Speicherung aller Testergebnisse bewertet wird. Anhand dieser Berichte als Referenzpunkt für die Qualitätskontrolle können gleiche Probleme erkannt und beseitigt werden, um sie im nächsten Produktionszyklus zu identifizieren.
Häufige Fehler, die durch In-Circuit-Tests erkannt werden
- In-Circuit-Tests (ICT) helfen dabei, kritische Fehler zu erkennen, die die Funktionalität und Haltbarkeit einer Leiterplatte beeinträchtigen könnten. Einige der häufigsten Probleme, die damit erkannt werden können, sind unten aufgeführt:
- Probleme mit der Strom- und Signalintegrität: ICT überprüft, ob das Signal-Timing, die Spannungspegel und die Signalqualität den Designanforderungen entsprechen. Es ist in der Lage, Probleme wie Rauschen, Übersprechen, Spannungsabfälle oder Probleme mit der Signalintegrität zu identifizieren.
- Defekte Komponenten: Beschädigte oder fehlerhafte Komponenten wie falsche Pin-Formationen, fehlerhafte ICs oder defekte Dioden können während des In-Circuit-Tests der Leiterplatte leicht erkannt werden.
- Lötprobleme: ICT kann auch Defekte beim Löten von Leiterplatten erkennen, wie z. B. kalte Lötstellen, Lötbrücken, zu viel oder zu wenig Lot und unerwünschte Löterspritzer.
- Falsche Platzierung von Komponenten: Der ICT bestätigt, dass jede Komponente entsprechend dem Design der Leiterplatte richtig platziert und ausgerichtet ist.
- Falsche Komponentenwerte: Der In-Circuit-Test kann die elektrischen Werte von Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten mit den gewünschten Spezifikationen vergleichen.
- Kurzschlüsse: Dieser Test identifiziert unerwünschte elektrische Verbindungen zwischen Leitern, die durch Lötbrücken oder überlappende Komponentenanschlüsse entstehen können.
- Offene Stromkreise: ICT identifiziert unterbrochene oder unvollständige elektrische Pfade, die durch beschädigte Leiterbahnen, schlechte Lötstellen oder fehlende Bauteile entstehen können.
Vor- und Nachteile von In-Circuit-Tests
Vorteile
Früherkennung von Fehlern: Der ICT erkennt Fehler frühzeitig in der Baugruppe und verhindert, dass fehlerhafte Leiterplatten in die nachfolgenden Fertigungsprozesse gelangen. Diese Früherkennung spart Reparaturkosten und reduziert die Ausschussquote.
Hohe Testabdeckung: ICT kann einzelne Komponenten, Verbindungen und Schaltungswerte mit großer Präzision messen und erreicht bei einer gut konstruierten Leiterplatte eine Fehlerabdeckung von bis zu 98 Prozent.
Schneller Testdurchsatz: ICT kann nach der Programmierung selbst komplexe Leiterplatten schnell testen und eignet sich daher für Produktionsumgebungen mit hohen Stückzahlen, in denen Zeit eine entscheidende Rolle spielt.
Nachteile
Hohe Startkosten: ICT-Systeme verursachen hohe Startkosten für Ausrüstung und spezielle Testvorrichtungen. Außerdem sind Nadelbettvorrichtungen zeitaufwändig und können daher das Produktionstempo verlangsamen.
Wartungsanforderungen: ICT-Systeme erfordern eine Kalibrierung und regelmäßige Wartung der Testvorrichtungen, da die Testgenauigkeit langfristig durch Pin-Verschleiß und Beschädigungen beeinträchtigt werden kann.
Ungeeignet für kleine Stückzahlen: Bei der Prototypenfertigung oder der Produktion kleiner Stückzahlen können die Kosten für die Vorrichtungen die Vorteile überwiegen, sodass andere Testverfahren wirtschaftlicher sind.
ICT im Vergleich zu anderen Testverfahren: Eine Vergleichstabelle
| Merkmal | In-Circuit-Test (ICT) | Flying-Probe-Test | Funktionstest |
|---|---|---|---|
| Testmethode | Nadelfeld-Prüfvorrichtung mit mehreren Sonden | Bewegliche Sonden prüfen einzelne Punkte | Testet die vollständige Funktionsweise der Leiterplatte |
| Einrichtungskosten | Hoch (maßgeschneiderte Vorrichtungen erforderlich) | Niedrig (keine Vorrichtungen erforderlich) | Mittel bis hoch |
| Testgeschwindigkeit | Sehr schnell (Sekunden pro Leiterplatte) | Langsam (Minuten pro Leiterplatte) | Mittel (abhängig von der Komplexität) |
| Am besten geeignet für | Großserienproduktion | Klein- bis Mittelserien, Prototypen | Endgültige Produktverifizierung |
| Fehlerabdeckung | 85–98 % der Fertigungsfehler | 70–85 % der Fertigungsfehler | 100 % Funktionsüberprüfung |
| Flexibilität | Niedrig (eine Vorrichtung pro Design) | Hoch (für jedes Design programmierbar) | Mittel (benötigt Testprogramme) |
| Komponententest | Einzelne Bauteilwerte | Einzelne Bauteilwerte | Nur Komponenteninteraktion |
| Anforderungen an Testpunkte | Erfordert dedizierte Testpunkte | Wenige Testpunkte erforderlich | Benötigt Betriebsschnittstellen |
| Testkosten pro Leiterplatte | Sehr niedrig | Mittel | Mittel bis hoch |
| Programmierzeit | Mittel | Kurz | Lang (komplexe Testszenarien) |
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