Flying-Probe-Test
Da Leiterplatten immer kleiner und komplexer werden, ist es wichtiger denn je, sicherzustellen, dass die Platinen direkt ab Werk fehlerfrei hergestellt werden. Der Flying-Probe-Test (FPT) ist eines der am häufigsten verwendeten Leiterplatten-Testsysteme, vor allem aufgrund seiner Vielseitigkeit und Kosteneffizienz.
Dieser Artikel erklärt, wie ein Flying-Probe-Test funktioniert, und liefert praktische Informationen, die Ihnen bei der Entscheidung helfen, wann und wie Sie ihn anwenden sollten.
Was ist ein Flying-Probe-Test?
Der Flying-Probe-Test ist ein automatisiertes PCB-Testverfahren, bei dem die elektrische Funktionalität und Integrität der Leiterplatten mit Hilfe von beweglichen Testproben überprüft wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen In-Circuit-Tests, bei denen spezielle Vorrichtungen zum Einsatz kommen, verwenden Flying-Probe-Maschinen mehrere Sonden, die sich frei über die Platine bewegen, um verschiedene Punkte zu testen. Es sind keine kostspieligen Werkzeuge oder Einrichtungszeiten erforderlich, was ihn zur idealen Wahl für Prototypen, Kleinserien und Leiterplatten macht, deren Design sich häufig ändert.
Wie funktioniert ein Flying-Probe-Test?
Der Flying-Probe-PCB-Testprozess für eine Leiterplatte umfasst die folgenden wichtigen Schritte:
Schritt 1: Vorbereitung des Testprogramms
Vor dem Verfahren entwickelt die spezielle Software ein Programm, das den Sonden zuweist, wohin sie sich bewegen und was sie messen sollen. Dieses Programm wird anhand der Design-Dateien der Leiterplatte (wie ODB++ oder IPC-2581) und der Stückliste erstellt. Nach Fertigstellung wird das Programm in den Tester geladen und die Leiterplatte oder das Leiterplattenpanel auf ein Fördersystem geladen, das die Leiterplatten in die Testkammer transportiert.
Schritt 2: Sonden in Aktion
Ein Satz Sonden bewegt sich frei innerhalb der Testerplatine, die von einem Computer gesteuert wird. Diese Sonden kontaktieren einen oder mehrere Zugangspunkte, darunter:
- Komponentenpads
- Spezielle Testpads
- Offene Durchkontaktierungen ohne Lötmaske
An jedem Punkt versorgt das System die Platine mit Strom und zeichnet die Reaktion der Platine auf. Auf diese Weise kann der Tester sicherstellen, dass die Verbindungen an der richtigen Stelle sind und die Komponenten wie gewünscht funktionieren.
Schritt 3: Messen und Auswerten
Die erhaltenen Signale werden mit der erwarteten Leistung verglichen, die in den Konstruktionsinformationen festgelegt ist. Um diese Tests durchzuführen, bedient der Tester hochentwickelte Geräte wie Stromversorgungen, Signalgeneratoren, Multimeter und Sensoren.
Eines der Hauptmerkmale dieses Systems ist die virtuelle Isolierung, die es dem Tester ermöglicht, bestimmte Schaltungskomponenten elektronisch zu isolieren. Daher können die Werte der einzelnen Komponenten genau gemessen werden, ohne sie von der Platine zu entfernen.
Schritt 4: Abschließende Bewertung
Auf der Grundlage aller Messungen kommt der Tester zu dem Schluss, ob die Leiterplatte gut und elektrisch einwandfrei funktioniert. Obwohl der Zugang mit Sonden bei einigen Designs eine vollständige Abdeckung einschränken kann, sind Flying-Probe-Systeme nach wie vor ein sehr nützliches Mittel, um Fehler in einem Prototyp und in der Klein- bis Mittelserienfertigung aufzudecken.
Komponenten von Flying-Probe-Testsystemen
Eine Flying-Probe-Testmaschine besteht aus drei Hauptkomponenten, die zusammenarbeiten, um eine genaue Leiterplattenprüfung zu gewährleisten:
- Sonden
Sonden sind die Kontaktschnittstelle zwischen dem Tester und der Leiterplatte. Sie können frei in X-, Y- und Z-Richtung bewegt werden und greifen auf Pads, Durchkontaktierungen und andere Testpunkte zu, um Signale zu übertragen und Antworten zu empfangen. Es gibt drei Arten von Sonden, die üblicherweise für bestimmte Anforderungen verwendet werden:
Federbelastete Sonden: kostengünstig und sehr beliebt für Standardtests.
Aktive Sonden: verfügen über integrierte Elektronik, die für Hochfrequenzmessungen oder empfindliche Messungen verwendet wird.
Kelvin-Sonden: verwenden eine Vierdrahttechnik für eine präzise Bewertung des niedrigen Widerstands.
- Testvorrichtungen
Die Vorrichtungen dienen dazu, die Leiterplatte während des Tests in Position zu halten, um die Stabilität und den gleichmäßigen Kontakt mit den Sonden zu gewährleisten. Am typischsten sind die sogenannten mechanischen oder universellen Vorrichtungen, die sich durch einen harten Rahmen, Klemmen und Stützstifte auszeichnen. Sie sind kostengünstig und vielseitig einsetzbar, erfordern jedoch in der Regel eine manuelle Einstellung.
- Steuerungssoftware
Die Software übernimmt den gesamten Testablauf. Ihre Hauptaufgaben bestehen darin, Testprogramme auf der Grundlage von CAD-Formaten wie ODB++ oder IPC-2581 zu erstellen, die Sondenwege zu optimieren, um die Zykluszeit zu minimieren, die gesammelten Daten zu analysieren und Pass/Fail-Berichte mit SPC-Diagrammen zu erstellen. Sie kann auch in AOI-, Röntgen- oder Bestückungssysteme integriert werden und verfügt über eine Benutzeroberfläche zur Überwachung, Fehlerprotokollierung und Fehlerbehebung.
Arten von Flying-Probe-Testsystemen
Es gibt eine Reihe von Flying-Probe-Testsystemen, die auf bestimmte Testanforderungen und Verwendungszwecke zugeschnitten sind. Grundsätzlich gibt es vier Arten von Flying-Probe-Testsystemen: einseitige Systeme, doppelseitige Systeme, vertikale Systeme und Hochgeschwindigkeitssysteme. Die folgende Tabelle enthält einen Vergleich dieser Systemtypen:
| Systemtyp | Kurzbeschreibung | Typische Anwendungen | Wichtige Vorteile | Wesentliche Einschränkungen |
|---|---|---|---|---|
| Einseitig | Die Prüfnadeln greifen nur auf eine Seite der Leiterplatte zu, ideal für einfache Platinen mit wenigen Lagen. | • Einfache Leiterplatten (PCBs oder PWBs) • Kleinserien oder Prototypentests • Platinen mit Testpunkten nur auf einer Seite |
• Geringere Kosten und kompakte Einrichtung • Gut für Durchgangs-, Kurzschluss- und Unterbrechungsprüfungen • Ideal zur Lötstellenprüfung einseitiger PWBs |
• Kein gleichzeitiger Zugriff auf beide Seiten • Nicht geeignet für dichte oder mehrlagige Designs • Langsamer bei komplexen Schaltungen |
| Zweiseitig | Die Prüfnadeln kontaktieren beide Seiten gleichzeitig, was eine schnellere und umfassendere Prüfung komplexer Platinen ermöglicht. | • Komplexe oder mehrlagige Leiterplatten • Platinen mit Testpunkten auf beiden Seiten |
• Schneller und präziser als einseitige Systeme • Geeignet für hochdichte und mehrlagige Designs |
• Höhere Gerätekosten • Größerer Platzbedarf der Maschine • Höherer Wartungsaufwand |
| Vertikal | Die Leiterplatte wird aufrecht geprüft, was Platz spart und das Handling großer oder schwerer Platinen erleichtert. | • Große oder schwere Leiterplatten • Produktionslinien mit begrenztem Platz • Linien mit vertikaler Handhabung |
• Platzsparende vertikale Ausrichtung • Einfacheres Handling übergroßer Platinen • Kann ein- oder zweiseitig arbeiten |
• Erfordert spezielle Vorrichtungen • Bedienerschulung für vertikales Laden erforderlich • Geschwindigkeit abhängig von der Konfiguration |
| Hochgeschwindigkeit | Verwendet fortschrittliche Bewegungssteuerung und Präzisionsnadeln, um schnelle Tests ohne Genauigkeitsverlust durchzuführen. | • Hochvolumenproduktion • Enge Zeitpläne mit hohem Durchsatzbedarf • Platinen, die schnelle Durchgangs- und Funktionstests erfordern |
• Deutlich verkürzte Testzeiten • Hohe Genauigkeit bei hoher Geschwindigkeit • Maximiert die Produktionseffizienz |
• Höherer Investitionsaufwand • Erfordert präzise Kalibrierung • Bedarf optimierter Testprogramme |
Flying-Probe-Test vs. In-Circuit-Test (ICT)
Der Flying-Probe-PCB-Test wird häufig mit dem In-Circuit-Test (ICT) verglichen, einem weiteren gängigen Strukturtest, der von Ingenieuren verwendet wird. Beide Methoden testen die elektrische Leistung, allerdings mit unterschiedlichen Stärken.
| Merkmal | Flying-Probe-Test | In-Circuit-Test (ICT) |
|---|---|---|
| Einrichtungskosten | Keine Prüfvorrichtung erforderlich | Individuelle Prüfvorrichtung erforderlich (hohe Anfangskosten) |
| Programmierzeit | Stunden | Tage bis Wochen |
| Durchsatz | Langsamer pro Leiterplatte | Hohe Geschwindigkeit, ideal für die Massenproduktion |
| Flexibilität | Hervorragend bei Designänderungen | Gering — neue Vorrichtung für jede Revision erforderlich |
ICT bietet unübertroffene Geschwindigkeit bei stabilen Produkten mit hohen Stückzahlen, während FPT maximale Flexibilität und niedrige Startkosten für Prototypen, Pilotläufe und häufige technische Änderungen bietet. Viele Hersteller setzen beide Methoden ein – sie verwenden Flying-Probe-Tests während der Entwicklung und dann ICT, wenn die Stückzahlen die Investition rechtfertigen.
Vorteile und Einschränkungen des Flying-Probe-PCB-Tests
Wichtigste Vorteile
- Keine Kosten für Vorrichtungen: Beim Flying-Probe-Test sind keine Vorrichtungen und andere Werkzeuge erforderlich, wodurch die Vorabinvestitionen reduziert werden können.
- Schnelle Programmierung: Das Design neuer Leiterplatten kann innerhalb weniger Stunden nach Erhalt der Designdateien getestet werden.
- Hohe Genauigkeit: Moderne FPT-Systeme können selbst kleinste Fehler mit hoher Genauigkeit erkennen.
- Flexibel und anpassungsfähig: Diese PCB-Testtechnik lässt sich leicht an Designänderungen anpassen, ohne dass neue Vorrichtungen erforderlich sind, und eignet sich für verschiedene Platinenarten.
- Beidseitige Prüfung: Testet beide Seiten der Leiterplatte gleichzeitig und steigert so die Effizienz und Genauigkeit, ohne dass ein manuelles Wenden erforderlich ist.
Einschränkungen
- Geringerer Durchsatz: Beim Flying-Probe-Test werden die Messungen nacheinander statt parallel durchgeführt, sodass die Testdauer länger ist als beim ICT, insbesondere beim Testen einer Platine mit vielen Testpunkten.
- Eingeschränkte Funktionsprüfung: Es werden in erster Linie grundlegende elektrische Parameter wie Durchgang, Widerstand und Kapazität geprüft. Bei komplexen Funktionsprüfungen mit Stromversorgung sind die Möglichkeiten begrenzt.
- Anforderungen an den Zugang der Sonden: Eine dichte Bestückung mit Bauteilen oder begrenzte Testpads können den Kontakt der Sonden einschränken und möglicherweise die Testabdeckung verringern.
Arbeiten Sie mit MOKOPCB zusammen, um die Qualität Ihrer Leiterplatten zu verbessern
Wir bei MOKOPCB wissen, wie wichtig es ist, Fehler in der frühen Phase eines Projekts zu erkennen. Unser Werk in Shenzhen ist mit fortschrittlichen Flying-Probe-Testsystemen ausgestattet, mit denen komplexe mehrschichtige Leiterplatten, Fine-Pitch-Bauteile und schnelle technische Änderungen getestet werden können. Unser Team kann auf der Grundlage Ihrer CAD-Daten Testprogramme erstellen und umfassende Berichte liefern, die internationalen Qualitätsstandards entsprechen.
Wir nutzen auch andere ergänzende PCB-Prüftechniken wie automatische optische Inspektion (AOI), Röntgeninspektion und Funktionsprüfungen, um unseren Kunden eine hohe Zuverlässigkeit bei schnellen Durchlaufzeiten zu gewährleisten
Kontaktieren Sie uns
Haben Sie Fragen oder Anfragen? Füllen Sie das Formular aus und wir melden uns bald bei Ihnen.
