Einen „Dienst nach Vorschrift“ kann es beim Test von elektronischen Baugruppen nicht geben. Stattdessen kommt es auf passgenaue Lösungen an – zum Beispiel mit Blick auf die Funktionalität oder das Einsatzgebiet einer Baugruppe. Wie individuelle Test-Lösungen aussehen, zeigt Kraus Hardware mit einem aktuellen Beispiel aus dem Bereich „Boundary Scan“: Durch das Einbinden von verschiedenen Standardmessgeräten lässt sich das Verfahren in neuen Anwendungsbereichen einsetzen.

Große Testabdeckung – geringe Durchlaufzeit

„Die­sen Anwen­dungs­fall haben wir uns gezielt vor­ge­nom­men und eine Lösung ent­wi­ckelt.“ 

Ein Test von elek­tro­ni­schen Bau­grup­pen ist in vie­len Anwen­dungs­be­rei­chen unver­zicht­bar. Letzt­lich geht es hier um eine umfas­sende Qua­li­täts­si­che­rung, die zum Bei­spiel dafür sorgt, dass ein neu ent­wi­ckel­tes Pro­dukt schnel­ler auf den Markt kommt oder in der lau­fen­den Pro­duk­tion keine Feh­ler auf­tre­ten. Aller­dings ist das Ganze eine Ange­le­gen­heit für Exper­ten. Das gilt alleine schon des­halb, weil es sehr viele opti­sche und elek­tri­sche Test­ver­fah­ren gibt. Mit Blick auf die Prüf­stra­te­gie sind zudem zwei Dinge wich­tig: Sie sollte schon bei der Ent­wick­lung berück­sich­tigt, dabei ihre Funk­tion über­prüft und Schwach­stel­len beho­ben werden.

Brei­tes Test-Know-how ent­schei­dend
Wel­ches Ver­fah­ren das rich­tige ist und kon­kret zum Ein­satz kom­men sollte, hängt von ver­schie­de­nen Fak­to­ren ab. Hier geht es zum Bei­spiel um Stück­zah­len, Umwelt­ein­flüsse oder die Bau­weise der Bau­gruppe. „Das Test­la­bor muss einer­seits tech­nisch breit auf­ge­stellt sein und zu den Test­ver­fah­ren bera­ten kön­nen. Ande­rer­seits sollte es die Anwen­dungs­ge­biete gut ken­nen. Wir haben unser Test-Know-how in den letz­ten Jah­ren immer wei­ter aus­ge­baut und arbei­ten gleich­zei­tig daran, die Mög­lich­kei­ten der Ver­fah­ren zu wei­tern“, erklärt Ben­ja­min Ruß, Hard­ware-Ent­wick­ler bei Kraus. „Der Kunde bekommt im Vor­feld eine umfas­sende Beratung.“

Wie man sich das kon­kret vor­stel­len kann, zeigt das Bei­spiel „Boundary Scan“ – ein stan­dar­di­sier­tes elek­tro­ni­sches Ver­fah­ren zum Tes­ten digi­ta­ler und ana­lo­ger Bau­steine in der Elek­tro­nik. Ein­fach gesagt geht es dabei um ein seri­el­les Schie­be­re­gis­ter, mit dem es mög­lich ist, auf bestimmte Punkte einer Schal­tung zuzu­grei­fen und kom­plette Funk­ti­ons­ab­läufe nach­zu­bil­den. Aller­dings gilt wie bei allen Test­ver­fah­ren: Es gibt Gren­zen bei der Test­ab­de­ckung. Grund­sätz­lich muss min­des­tens ein Bau­stein auf der Bau­gruppe Boundary-Scan-fähig sein. Die­ser spricht dann die ande­ren Chips an.

Bau­grup­pen mit gerin­gen Ver­sor­gungs­span­nun­gen im Fokus
Da der Boundary-Scan-Test in der Regel der Zeit­punkt ist, an der die Bau­gruppe das erste Mal „Span­nung sieht“, nutzt Kraus Hard­ware die­ses Ver­fah­ren für eine Kur­zin­be­trieb­nahme. Hier­bei mes­sen Exper­ten unter ande­rem die Ein­schalt­ströme – und tren­nen das Ganze im Feh­ler­fall schnell wie­der von der Ver­sor­gungs­span­nung. Bestimmte Anwen­dungs­fälle stel­len aber eine beson­dere Her­aus­for­de­rung dar. Das gilt zum Bei­spiel für Bau­grup­pen mit gerin­gen Ver­sor­gungs­span­nun­gen. Hier wird der Span­nungs­fall am Mulit­me­ter über den inter­nen Mess-Shunt zu hoch. Das ist für den Prüf­auf­bau nicht tolerierbar.

„Die­sen Anwen­dungs­fall haben wir uns gezielt vor­ge­nom­men und eine Lösung ent­wi­ckelt“, so Ruß. „Dabei bin­den wir Stan­dard­mess­ge­räte wie Mul­ti­me­ter und Oszil­lo­skope zusam­men mit einer Strom­mess­zange in den Boundary-Scan-Prüf­ab­lauf ein. Auf diese Weise kön­nen wir einer­seits die Funk­tion der Bau­gruppe über­prü­fen, ande­rer­seits die tat­säch­li­che Strom­auf­nahme pro­to­kol­lie­ren und alle inter­es­san­ten Para­me­ter aus­le­sen. Dies ein gutes Bei­spiel dafür, wie wir bestehende Test­rou­ti­nen an pro­jekt­spe­zi­fi­sche Anfor­de­run­gen anpassen. “

Geschwin­dig­keit lässt sich erhö­hen
Eine ganze Reihe von neuen Anwen­dungs­fäl­len lässt sich auf diese Weise in den Boundary Scan-Prüf­pro­zess inte­grie­ren. Dazu gehö­ren etwa das Mes­sen von Fre­quen­zen an Oszil­la­to­ren, die Mes­sung der Wel­lig­keit von Betriebs­span­nun­gen, das Erfas­sen von Max-Min-Wer­ten, die Vor­ka­li­brie­rung von Bau­grup­pen und vie­les mehr.

Grund­sätz­lich ist es übri­gens auch mög­lich, die Geschwin­dig­keit des Test­ver­fah­rens zu erhö­hen – zum Bei­spiel per spe­zi­fi­schen IP-Cores, die auf interne Struk­tu­ren von Pro­zes­so­ren und FPGAs zugrei­fen. Außer­dem las­sen sich die Pro­gram­mier­pro­zesse von inter­nen und exter­nen Spei­chern signi­fi­kant beschleu­ni­gen. „Wir pas­sen die­ses Test­ver­fah­ren indi­vi­du­ell an viele kun­den­spe­zi­fi­sche Anfor­de­run­gen an und erwei­tern es“, erklärt Ruß zusam­men­fas­send. „So schaf­fen wir für die jewei­lige Appli­ka­tion eine große Test­ab­de­ckung bei gerin­ger Durchlaufzeit.“

Boundary Scan bei Kraus Hardware

In die­sen Berei­chen kommt das Ver­fah­ren bei Kraus Hard­ware zum Einsatz:

  • Erst­in­be­trieb­nahme der pro­du­zier­ten Baugruppen
  • elek­tri­scher Ver­bin­dungs­test von Boundary-Scan-fähi­gen ICs im unpro­gram­mier­ten Zustand
  • Lesen und Schrei­ben von Bau­stein­in­for­ma­tio­nen (z.B. Aus­le­sen der Chip-ID und Her­stel­ler Codes etc., Schrei­ben von Grund­pa­ra­me­tern in I²C EEProm)
  • Pro­gram­mie­rung von Flash- und PROM- Bausteinen
  • Abfrage der Ver­sor­gungs­span­nung und der Strom­auf­nahme im Einschaltmoment
  • Pro­to­kol­lie­rung der durch­ge­führ­ten Test­schritte und deren Para­me­ter sowie Über­nahme der Daten in die Kraus-Daten­bank (Tracea­bi­lity)
  • Abfrage von elek­tro­me­cha­ni­schen Kom­po­nen­ten wie Schal­ter, LEDs o.Ä. durch Benutzerinteraktion
  • schnelle Feh­ler­ana­lyse bei Reparaturen

Ben­ja­min Russ, Hard­ware Ent­wick­ler bei Kraus, setzt beim Boundary-Scan-Pro­zess auch auf Stan­dard­mess­ge­räte wie Mul­ti­me­ter und Oszilloskope.

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