Effektive Leiterplattenprüfung Elementarteilchen aus dem All aufspüren

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Mit dem tief im antarktischen Eis versenkten Neutrinoteleskop IceCube wollen Forscher des Forschungszentrums für naturwissenschaftliche Grundlagenforschung Desy geisterhafte Elementarteilchen aus dem All aufspüren. Die im Neutrinoteleskop verbauten Baugruppen werden mit dem Flying Prober GRS550 von Polar Instruments geprüft.

Bereits seit vielen Jahren setzen die Elektronikfertiger des Desy (Deutsches Elektronen-Synchrotron) mit Sitz in Hamburg und Zeuthen den unkompliziert zu bedienenden Polar Flying Prober GRS500 ein, um Kleinserien mit geringen Stückzahlen und Prototypen-Leiterplatten zu prüfen und einer Fehlerdiagnose zu unterziehen. Seit September 2023 nutzen die Elektronikfertiger nun den Nachfolger GRS550, das auf dem bewährten Bedienkonzept des GRS500 basiert. Das neue GRS550 verfügt über eine Antriebstechnik, die im Vergleich zu seinem Vorgänger eine höhere Verfahrgeschwindigkeit und verbesserte Positioniergenauigkeit bietet. Das Vorgängermodell wird weiterhin als Back-up genutzt.

Optimierte Testverfahren

«Während die von uns gefertigten Lose meist 20 bis 50 Baugruppen umfassen, sind für das IceCube-Projekt ca. 3000 extrem komplex angeordnete Bauteile auf über 400 Baugruppen erforderlich. Deshalb setzen wir hier auf die umfangreichen Testmöglichkeiten, die das GRS550 durch die Nutzung von CAD-
Daten und Fehler-
diagnose-Technologien bietet», erläutert Julia Müller, Gruppenleiterin der Elektronikfertigung am Desy, und meint weiter: «Überdies konnte uns kein Mitbewerber ein vergleichbar kostengünstiges und leistungsfähiges Modell anbieten.»

Bildergalerie

Sowohl das GRS500 als auch das GRS550 eignen sich für die Fehlerdiagnose auf Baugruppen, für die ein traditioneller In-Circuit-Test zu teuer wäre. Das Messprinzip der Flying Prober basiert auf einem Gutmuster, mit dem das Testsystem die Charakteristik einer zu prüfenden Baugruppe mittels Knotenimpedanzanalyse sowie anhand von hochauflösenden Bildern vergleicht. Damit lassen sich beispielsweise Bauteilpräsenz, Fehlbestückungen, Kurzschlüsse, Unterbrechungen und fehlerhafte Lötstellen erkennen. Detaillierte Einblicke in die Funktionsweise der zu testenden Baugruppen seitens des Bedieners sind dabei nicht erforderlich. Den Aufwand für das Einlernen der Daten veranschlagen die Elektronikfertiger des Desy je nach Umfang der Baugruppe mit durchschnittlich 2-4 Stunden.

Effizienter Zugriff auf Layoutdaten

Mit von den Experten von Polar Instruments entwickelten Importfiltern lassen sich eine Vielzahl an CAD-Daten einlesen. So erlaubt die Reparatursoftware des Testsystems GRS550 den Import von über 20 verschiedenen CAD-Formaten und kann zudem fehlerhafte Netze kennzeichnen. «Überdies ist es möglich, Tests auf Netzebene durchzuführen und spezifische Daten sowie Schaltpläne und Bestückungsunterlagen direkt aus dem Layoutprogramm zu laden. Dadurch lassen sich Testverfahren und Programmierung vereinfachen», hebt Hermann Reischer, Managing Director Polar Instruments, hervor.

In Kürze wird das Testsystem ausserdem auf die neueste leistungsfähige Software-­Plattform umgestellt werden, um die bereits hohe Prüftiefe noch weiter zu erhöhen.
«Anhand einer erweiterten optischen Bildauswertung soll zukünftig neben der optischen Bestückkontrolle auch weitere Funktionen angedacht. Etwa eine Aktivprüfung, um auf dem Flying Prober befindliche Baugruppen einem Funktionstest zu unterziehen», zeigt Reischer auf.

Aber auch kommende Regelungen wie etwa das Recht auf Reparatur bieten Einsatzmöglichkeiten für die Polar Flying Prober. «Da künftig alle Geräte technisch reparierbar sein müssen, können die Flying-Prober-Testsysteme einen wertvollen Beitrag dazu leisten, defekte Bauteile zu lokalisieren und somit den Lebenszyklus von komplexen und oftmals hochpreisigen Baugruppen zu verlängern und Ressourcen einzusparen», ist Reischer überzeugt. Er und sein Team sind daher stolz darauf, mit dem Polar-Tester einen kleinen Beitrag zu bedeutenden internationalen Projekten leisten zu können.

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