Inspektionslösungen im Fokus

Impressionen von der Veranstaltung

Die von der Göpel electronic veranstaltete Test Convention 2024 fand im vergangenen August in der Imaginata Jena, einem ehemaligen Umspannwerk statt. Die Imaginata ist heute ein Experimentarium für alle Sinne und bot einen inspirierenden Rahmen für die Veranstaltung.

Impressionen von der VeranstaltungImpressionen von der VeranstaltungDas Programm unter dem Motto ‚Technology meets Quality' mit 37 Workshops und 18 Vorträgen in parallelen Sitzungen bot die Möglichkeit, sich die Veranstaltung nach eigenen Interessen zusammenzustellen. Die Themen reichten vom Einsatz Künstlicher Intelligenz bei der Inspektion bis hin zum modernen Programmiergerät für die Produktion. U. a. war der Bereich Automotive Test Solutions mit einem Robotiksetup vertreten. Es demonstrierte, wie ein komplett automatisierter Prüfzyklus für das Infotainment aussehen könnte. Ferner konnte man sich die Systeme und Lösungen live vorführen lassen. Das Rahmenprogramm umfasste den Besuch des Experimentariums der Imaginata Jena inklusive Führung in Kleingruppen.

Nachfolgend wird über die Vorträge der an beiden Tagen parallel veranstalteten Sitzungen zu ‚Inspektionslösungen AOI·AXI·SPI·IBV' und zu ‚JTAG/Boundary Scan' berichtet.

Keynote zur Künstlichen Intelligenz

Eine Keynote von Jan Stöckel zeigte auf, wie KI unseren Arbeitsalltag verändert. Dazu gab er zuerst einen allgemeinen Einblick in die Evolution und das Potenzial der KI. U. a. ging er auf die Funktion der zugrunde liegenden Sprachmodelle ein und verdeutlichte anhand von Beispielen die Integration von KI in verschiedene Anwendungen. Er betrachtete insbesondere die Auswirkungen der KI auf die Arbeitswelt. Berufsbilder und Arbeitsprozesse werden sich ändern, da die KI viele Routineaufgaben erledigen wird. Voraussetzungen für den KI-Erfolg sind Ethik und Datenschutz, d. h. ein verantwortungsvoller Umgang.

Session Inspektionslösungen

Diese Session startete mit dem Vortrag von Enrico Zimmermann, Göpel electronic. Er legte dar, dass sein Unternehmen vom Pastendruck bis zur Wellenlötung Inspektionslösungen für jeden Fertigungsschritt anbietet und mit seinen 3D-AOI-, 3D-AXI-, 3D-SPI und IBV-Lösungen die Zukunft im Fokus hat. Enrico Zimmermann beschrieb die Möglichkeiten, die Inspektionssysteme in die Linien zu integrieren und das MultiEyeS plus-Integrationsmodul für Montageprozesse und die THT-Bestückung zu verwenden. Zudem ging er auf die Vernetzungsmöglichkeiten mit Pilot Connect und die MagicClick Lösung zur automatischen Prüfprogrammerstellung sowie die anwendungsspezifischen Konfigurationsmöglichkeiten der Systeme ein.

Void-Kontrolle mit 3D-AXI

Andreas Türk, Göpel electronic, erläuterte, warum man Gaseinschlüsse inspizieren sollte, und informierte über Wissenswertes zum Thema Voiding. Löten ganz ohne Voiding ist nicht möglich. Abhängig von ihrer Größe und ihrem Anteil können Voids die Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Deshalb sind Void-Kontrollen erforderlich. Ein Grenzwert für Voids in BGA-Lötverbindungen ist in der Richtlinie IPC-A-610 festgelegt. Ein Grenzwert in Flächenlötverbindungen ist nicht festgelegt und muss deshalb abgestimmt werden. Türk beschrieb, wie Voids ermittelt und vermessen werden können und zeigte dazu Beispiele. 3D-AXI-Systeme bieten Vorteile, denn sie ermöglichen u. a., Effekte wie Delaminationen innerhalb der Bauteile zu separieren.

Technologietrends der Leistungselektronik

Dirk Buße, Budatec, informierte über Technologietrends und Materialien in der Leistungselektronik. Dabei ging er auf Herausforderungen und Entwicklungen der Aufbau- und Verbindungstechniken für Leistungselektroniken ein, wobei der Fokus auf Sinterverbindungen lag. Der Trend geht hier zum gleichzeitigen Sintern von Chip, Substrat und Anschlüssen sowie zur Verwendung von Mikro- anstatt Nanopasten und Kupfer- anstelle Silberpasten mit geringeren Prozessdrücken. Dazu kommt das direkte Kupfer-Kupfer-Sintern unter sauerstoffarmen Atmosphären. Dirk Buße beschrieb, was Budatec hierzu anbietet.

Alternative zur zerstörungsfreien Prüfung

Für die Qualitätskontrolle thermisch belasteter Lot- und Sinterverbindungen stellte Dr. Daniel May, Berliner Nanotest und Design, mit dem Thermal Imaging-Based Failure Analysis System (TIFAS) eine Alternative für die zerstörungsfreie Prüfung vor. Er erläuterte dazu die Prinzipien der Puls- und der Lock-in-Thermografie und die entsprechenden Geräte. Das TIFAS IR lab stellt alles für die thermische Fehleranalyse inklusive Analysesoftware und Hilfsmittel wie die VacBlack-Folie zur Verbesserung der Emission zur Verfügung. Dr. Daniel May verdeutlichte anhand von Praxisbeispielen, was damit entdeckt werden kann, und zeigte dabei die Vorteile und Grenzen der Methode auf. Auch Inline-Anwendungen in Produktionslinien sind möglich.

Boundary Scan in der Serienfertigung

Über den Einsatz von Boundary Scan in der Serienfertigung berichtete Christian Albinger, BMK, d. h. wie die Integration des BST in den Funktionstest realisiert ist. Er beschrieb die dabei eingesetzte Hardware (verschiedene Testplattformen) und Software. Die Abarbeitung der Prüfschritte erfolgt über einen Zustandsautomaten mit Aufruf von Göpel Cascon über die API-Schnittstelle. Christian Albinger erklärte die Details der Steuerung der Prüfung und zeigte an Beispielen aus der Praxis auf, wie alles zusammenspielt und die Daten ausgetauscht werden.

Integrationen in das Testequipment

Ausgehend von den Testanforderungen und den dafür verfügbaren Testtechnologien stellte Alexander Beck, Göpel electronic, Möglichkeiten zur Integration verschiedener Tests in das Testequipment (ATE) in der Produktion vor, um die Testabdeckung zu verbessern. Er zählte dabei sowohl die Vorteile als auch die Grenzen der unterschiedlichen Lösungen auf. Göpel electronic arbeitet hier mit praktisch allen ATE-Anbietern zusammen und bietet seit einigen Jahren mit Juliet, Barcuda und Rapido eigene Integrationslösungen an. So unterstützt der Rapido RPS910 den Test und die Programmierung mit EJS-Technologien, High Speed Inline Handling, intelligentem Powermanagement und einer einfachen Bedienung (Tester Link Software, TLS) sowie mit Datenbank- und MES-Anbindung.

Vorteile der Quantum FPGA

Über Efinix FPGAs und das Eco-System mit einem Blick auf das JTAG Interface informierte Joachim Müller, Efinix. Er zeigte Unterschiede der mehrfach patentierten Efinix Quantum Technologie zur traditionellen FPGA-Technologie auf. Sie basiert auf austauschbaren und nicht wie bisher fixen Logik- und Routingzellen. Dadurch verbessert sich die Power-Performance-Area (PPA) um den Faktor 4, es werden nur sieben Metalllagen statt zwölf benötigt. Die Architektur ist bis zu über 1 Mio. Logikelementen skalierbar. Joachim Müller ging auf die damit bereits realisierten und kommenden FPGA-Familien sowie auf die Efinix Software und die Efinity Integrated Development Suite und deren Handhabung ein.

Auftrag und Inspektion von Schutzlackbeschichtungen

Mit dem gemeinsamen Vortrag ‚Langzeitstabilität im Fokus - Komponentenschutz sicher und sichtbar machen' von Jörg Buch, Werner Wirth und Dr. Jörg Schambach, Göpel electronic, endete das Vortragsprogramm am ersten Tag der Test Convention. Jörg Buch erklärte zuerst, welchen Nutzen ein Schutz der Elektronik bringt und wie dieser realisiert werden kann. Für die spezifischen Anwendungen und Anforderungen der Elektroniken steht eine Vielfalt unterschiedlicher Materialtypen und Auftragsverfahren zur Auswahl. Der Schutz kann als dünne Beschichtung (Coating) in Form von Schutzlack bis hin zu einem kompletten Verguss realisiert werden. Dr. Jörg Schambach erläuterte anschließend, wie eine optische Inspektion von Schutzlackbeschichtungen erfolgen kann. Auch durchsichtige Schutzlacke können dank ihrer Fluoreszenz im UV-Licht inspiziert werden. Bei der Inspektion erfolgt eine Kontrolle auf vollständige Beschichtung aller zu beschichtenden Bereiche sowie auf Fehlstellen im Lack, Lackspritzer und -verschmierungen. Er informierte, was sein Unternehmen hierzu an Hardware und Software anbietet. Mit diesen ist eine automatisierte Prüfung von Schutzlackbeschichtungen auch inline möglich. Die Entwicklung geht auch hier weiter, sodass in Zukunft auch eine Schichtdickenmessung möglich werden wird.

Automotive Test Solutions

Der zweite Tag begann mit einem Vortrag von Jens Münzberg, Göpel electronic, der über den Geschäftsbereich Automotive Test Solutions und das Geheimnis der sicheren Kommunikation informierte. Nach einem Überblick über das Leistungsspektrum und die Standard-Produkte (Kommunikations-Controller, Restbuslösungen Serie 62, LVDS-Testequipment Video Dragon) sowie die kundenspezifischen Lösungsangebote von Göpel electronic ging er auf die besonderen Herausforderungen in der Automobilelektronik ein. Durch die Domänen-Architektur für die Kommunikation im Fahrzeug kommt Sicherheitsaspekten beim Datenaustausch höchste Bedeutung zu. Anhand der SecOC (Secure Onboard Communication) verdeutlichte er, wie eine Absicherung der Kommunikation für die AUTomotive Open System ARchitecture (AUTOSAR) erfolgen kann. Eine mit der Nachricht verbundene Kombination aus Signatur, Schlüssel und zugehörigem Zähler ist die Lösung.

Ein neues Programmiergerät für alle Herausforderungen

Danach informierte Alexander Labrada Diaz, Göpel electronic, über den Produktionsprogrammer FlashFOX. Herausforderungen für die Programmierung sind heute, dass viele verschiedene Ziele auf einer Baugruppe parallel programmiert werden sollen und dass wechselnde Zielbausteine zwischen den Projekten und im Produktlebenszyklus bedient werden müssen. Bislang sind hierfür mehrere unterschiedliche Programmer und neue Lizenzen erforderlich. Mit dem Stand-alone-Programmer kann nun alles erledigt werden. Zu seinen Merkmalen zählen: kann jede Art von eingebettetem nichtflüchtigen Speicher programmieren (Support für μC, FPGA/CPLD und FLASH-Bausteine), besteht aus zwei Teilen (Trennung von Basiseinheit und POD), acht unabhängige Programmierkanäle, unbegrenzte Port-Skalierbarkeit dank Master-Slave-Prinzip, Laufzeitkompensation (kaskadierende Verbindungen können bis zu 10m lang sein, dadurch sehr hohe Performance am Target), flexible Integrationsmöglichkeiten, Floating-Lizensierung, integrierte JavaScript-Lösung. Der FlashFOX ist für die Produktion optimiert, kann aber auch im Labor eingesetzt werden.

Kompaktwissen zur Röntgeninspektion

Andreas Türk, Göpel electronic, vermittelte zum Einstieg in die automatische Röntgeninspektion Kompaktwissen für Neulinge. Er zeigte u. a., welche AXI-Systemvarianten es gibt, welche Fehler damit gefunden werden können, was die AXI kostet und welche Regularien eingehalten werden müssen. Zudem ging er auf die Software für die AXI ein (Bedienung, Programmerstellung und Darstellung der Ergebnisse).

Integrative Testumgebung ist die Lösung

Ralf Eiselbrecher, KEB Automation, stellte die Produkte seines Unternehmens vor. Eine Herausforderung bei deren Realisierung ist, dass im Rahmen des elektrischen Tests mit dem Testsystem auch die Programmierung von Prozessoren und Flashspeichern auf dem Prüfling erfolgt, was einen Großteil der Zeit beansprucht. Eine Lösung konnte mit der von ihm beschriebenen integrativen Testumgebung aus Embedded JTAG Solutions und SPEA 3030 Inline realisiert werden. Das Cascon-System ist auf dem SPEA-PC installiert, wobei der Master für die Ablaufsteuerung der Organizer in SPEA Leonardo ist. Eiselbrecher erläuterte, wie die Lösung im Rahmen einer Studien- und Bachelorarbeit entstanden ist und welche Folgeprojekte vom Einsatz von BS zum Test digitaler Schaltungsteile bis hin zum automatisierten Kommunikationstest sich anschlossen. So wurde, um KEB-spezifische Firmware verarbeiten zu können, eine KEB-Adapterplatine entwickelt, die über ein JTAG-fähiges FPGA verfügt, das für die Dauer des Flashvorgangs den Master des Flashspeichers simuliert und anstelle der TIC-Module verwendet wird.

Integration von BS ins Testsystem

Heiko Lübbert und Thomas Hubertus, beide SPEA, informierten über Testsysteme ihres Unternehmens. Der Fokus lag auf Flying-Probe-Testsystemen (FP) und der Integration der Göpel BS-Komponenten. FP-Systeme bieten hohen Durchsatz und präzise Kontaktierung bis zur Bauform 008004. Zudem wird kein Adapter benötigt. Einen weit höheren Durchsatz bieten ICT-Systeme. Die BS-Technik ermöglicht die optimale Testabdeckung, selbst wenn die Anschlüsse des Prüflings nicht über Prüfnadeln zugänglich sind, da das Testen über Silicon-Nails erfolgt. Durch Kombination von ICT und BS ist eine vollständige Testabdeckung möglich. Integrierte Tester (sowohl ICT als auch FP) sind die Lösung. Die Kontaktierung der TIC-Module zur Verbindung des BS Controllers zum Prüfling erfolgt dabei unterschiedlich. Welche Möglichkeiten für das TAP-Interface jeweils realisiert werden, wurde beschrieben. Die ICT- und BS-Tests werden vom Leonardo-Betriebssystem automatisch und ohne Redundanz integriert. SPEA bietet virtuelle BSC-Zellen und Cascon hat eine vollständige Kontrolle über diese.

AR-unterstützter THT-Bestückprozess

Dr. Jörg Schambach, Göpel electronic, stellte eine smarte Technologiekombination zur AR-unterstützten Assistenz und AOI im THT-Bestückprozess ausgehend von verschiedenen Konzepten vor. Die Bauteilinspektion direkt am Bestückplatz bietet uneingeschränkte Sicht auf die Bauteile und die Möglichkeit zur unmittelbaren Korrektur von Bestückfehlern. Eine AR-basierte Assistenz ermöglicht auch bei hoher Produktvielfalt, Bestückfehler zu minimieren. Wesentlicher Faktor für den effektiven Einsatz ist die Software. Das MultiEyeS plus-Integrationsmodul ist für die Integration in Montage-und Bestückungsstationen konzipiert. Die Inspektionsfläche umfasst 650 mm × 450 mm. Für die AR-unterstützte Bestückassistenz ist ein Laser-Projektor integriert, mit dem Bestückinformationen wie z. B. zur Position oder zum Bauteiltyp direkt in das Sichtfeld der Bediener eingeblendet und die vom AOI detektierten Fehler auf der Leiterplatte angezeigt werden.

Echtzeit-Tests durch FPGA-Designs

Wie Echtzeit-Tests durch Einbindung von FPGA-Designs in den Boundary Scan Flow (ChipVORX (lite)) realisiert werden können, zeigte Jörg Hagedorn, Tomra Sorting, ausgehend von der anwendungsspezifischen Problemstellung und verschiedenen Testkonzepten. Zur Lösung wird ein Efinix FPGA eingesetzt, das vier JTAG USER Taps zur Verfügung stellt und nur geringe Anpassungen im BSDL-File erfordert.

Quo Vadis?

Die letzten beiden Vorträge liefen parallel. Thomas Wenzel zeigte auf, wohin es im Bereich der Embedded JTAG Solutions geht. Über aktuelle Themen und Entwicklungen der Produktgruppen AOI und AXI informierten Jens Kokott und Andreas Türk. Der Weg zum optimalen AOI-Prüfprogramm beginnt jeweils mit den Konstruktionsdaten und nutzt den Digitalen Zwilling. Die Optimierung erfolgt basierend auf der Debug-Statistik und historischen Daten. Die Schlupfkontrolle erfolgt mit der Referenzdatenbank. Die weitere Prüfprogrammoptimierung kann am Verifizierplatz und mit automatischem Re-Test erfolgen. Die fehlerfreie Klassifikation wird mit einem Trainingsmodul sowie mit KI unterstützt. Der Weg führt hin zur zentralen Verifikation von Inspektionsergebnissen ohne Verifizierplätze in der Linie und mit Einbindung von Systemen anderer Hersteller. Und auch zur fehlerfreien Leistungselektronik und zu langlebigen und nachhaltigen Baugruppen wird auf dem Gebiet Inspektion einiges entwickelt. Angesichts dieser Entwicklungen darf man gespannt sein auf die nächsten Veranstaltungen des Unternehmens.

www.testconvention.com, www.goepel.com

  • Titelbild: Impressionen von der Veranstaltung
  • Ausgabe: Januar
  • Jahr: 2025
  • Autoren: Gustl Keller
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