Flying-Probe-Test – was ist das?

Der Flying-Probe-Test (FPT) ist ein elektrisches Testverfahren, durch welches elektronische Leiterplatten und Baugruppen mit hoher Testabdeckung schnell und zuverlässig geprüft werden können. Dabei knüpft er an das Prinzip des In-Circuit-Tests (ICT) an.

Normalerweise werden bei In-Circuit-Tests feste Adapter bzw. Nadelträgerplatten verwendet, die für jeden Produktentwurf individuell designt und angefertigt werden müssen. Im Unterschied hierzu weist ein Flying-Probe-Tester eine kleine Anzahl beweglicher Prüfnadeln (Probes) auf, die wiederum flexibel programmiert werden können. Während nadelbettbasierte In-Circuit-Tester eher für große Stückzahlen geeignet sind, stellen Flying-Probe-Tester aufgrund ihrer Eigenschaften insbesondere bei der Fertigung von Prototypen, Vorserien, Kleinserien und Baugruppen ohne Testpunkte eine kosteneffiziente und flexible Lösung dar.

Welche Relevanz haben Flying-Probe-Tests?

Aktuelle Trends bei der Fertigung elektronischer Baugruppen sprechen für eine bevorzugte Nutzung der Flying-Probe-Test-Technologie:

Durch stetig kompakter werdende Baugruppen mit hohen Funktionsdichten nimmt auch die Anzahl an Fehlerquellen zu. Dies erfordert eine Intensivierung der Testtiefe, was sich jedoch aufgrund einiger Designs als schwierig gestaltet.

Immer mehr Entwickler verzichten auf die Einrichtung vordefinierter Testpunkte – meist aus Platzgründen. Das hat allerdings zur Folge, dass herkömmliche Funktionstests wie der In-Circuit-Test zur Prüfung der elektrischen Funktionen nicht mehr verwendet werden können. Eine intensive Prüfung der fertigen Produkte kann in solchen Fällen erst unmittelbar vor dem Vertrieb erfolgen. Dies birgt jedoch das erhebliche Risiko, dass ganze Chargen als fehlerhaft zurückgehalten und nachgebessert werden müssen.

Auch bei Prototypen sind Prüfungen mittels In-Circuit-Tests mit starren Nadelbett-Adaptern wenig sinnvoll: Ist eine Veränderung des Layouts oder ein Redesign erforderlich, wäre die Anpassung der Testprogramme und die Entwicklung entsprechend neuer Testadapter zu aufwändig, kostspielig und wenig flexibel. Gleiches gilt für Kleinserienfertigungen.

Durch das anpassungsfähige Testverfahren des Flying-Probe-Tests lassen sich hohe Testabdeckungen und erhebliche Qualitätssteigerungen bei gleichzeitiger Verkürzung der Rüst- und Durchlaufzeiten erreichen.

Für welche Anwendungsbereiche eignen sich Flying-Probe-Tests?

Flying-Probe-Tester repräsentieren die Zukunft im Bereich der Prüfung von Elektronikbaugruppen.

Mithilfe der Testgeräte sind umfassende Tests an Leiterplatten und Bauteilen durchführbar, beispielsweise Messungen an Schaltkreisknoten oder die Ermittlung bestimmter Parameter wie Widerstand, Kapazität und Induktivität.

Flying-Probe-Tests eignen sich insbesondere für Baugruppen ohne Testpunkte. Auch hochkompakte Baugruppen mit geringen Bauteilabständen (unter 0,3 mm) lassen sich über dieses Verfahren testen, da die Prüfnadeln höchst präzise positioniert werden können. Auf diese Weise kann eine sehr hohe Fehlererkennung erzielt werden.

Für Prototypen und kleine Losgrößen ist der Flying-Probe-Test die beste Wahl, da In-Circuit-Tests und deren Vorbereitung zeit- und kostenintensiv sowie in Bezug auf Änderungen wenig flexibel sind. Insbesondere bei frühen Prototypen können die Fehlerquellen vielfältig sein, lassen sich jedoch mittels des Flying-Probe-Tests mit wenig Aufwand eingrenzen. Entwurfsänderungen an den Baugruppen erfordern keinen aufwändigen und kostenintensiven Umbau des Nadelbettadapters, sondern können schnell und unkompliziert durch eine Programmanpassung, die die neuen Testpunkt-Koordinaten enthält, in den Prüfprozess integriert werden.

Wie funktionieren Flying-Probe-Tests?

Mittels frei beweglicher Prüfnadeln, die programmgesteuert über luftgelagerte Linearmotoren an entsprechend vorgegebenen Koordinatenpunkten auf der Leiterplatte positioniert wurden, können zeitgleich die Ober- und Unterseiten der Komponenten abgetastet werden. Dieser Prüfkontakt erfolgt an elektrischen Knoten direkt auf Leiterbahnen, an Bauteil-Lötpads, an SMD-Anschlusspins oder – falls vorhanden – auf Prüfpads.

Durch das Verfahren können Fehler auf Baugruppen wie z.B. Löt- und Einpressfehler, Kurzschlüsse oder Unterbrechungen ausfindig gemacht und auf Wunsch behoben werden.

Über die elektronischen Tests hinaus können mit Flying-Probe-Testern auch funktionale Tests durchgeführt werden (z.B. Funktionstests für Relaisschaltungen).