In-Circuit Test und Funktionstest im Vergleich Worauf es bei der Teststrategie ankommt, und wie sich die Testkosten reduzieren lassen

Autor / Redakteur: Hans Baka* / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Generell sollte jede elektronische Baugruppe getestet werden. Wie allerdings getestet wird und ob es wirtschaftlich sinnvoll ist, das ist in den meisten Fällen vom Produkt abhängig. Für einen Vergleich stellen wir die beiden Verfahren In-Circuit-Test und Funktionstest gegenüber.

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Elektronische Baugruppen für sicherheitsrelvante Anwendungen müssen auf jeden Fall getestet werden
Elektronische Baugruppen für sicherheitsrelvante Anwendungen müssen auf jeden Fall getestet werden
( Archiv: Vogel Business Media )

Eine Elektronik, welche als Sicherheitsrelevantes Modul in Autos, Flugzeugen, Maschinen oder in der Medizin verbaut wird, stellt sicher höhere Ansprüche als eine Billig-DVD. Im Maschinen- und technischen Anlagenbau sollte sich die Frage nach dem Test nicht stellen. Wird ein relativ preiswertes Bauteil in einer komplexen und teuren Anlage verbaut, sollte dies unter keinen Umständen ausfallen oder gar den Produktionsprozess behindern.

Wenn die Bauteile beispielsweise schon getestet angeliefert werden, kann der Testprozess in der Fertigung reduziert werden. Hierbei muss aber auf die Prozesse und Maschinen geachtet werden. Beispielsweise sollte geklärt werden, welche Lötprozesse vorhanden sind und wie sicher der Pastendruck ist. Wellenlöten verursacht mehr Kurzschlüsse als das Reflow- oder Dampfphasenlöten. Allerdings kann beim Lotpastendruck der Prozessfehler „nicht gelötete Anschlüsse“ auftreten.

Standardisierung von Tests ist hilfreich

Überblick der unterschiedlichen Testverfahren (Archiv: Vogel Business Media)

Auf alle Fälle muss das tatsächliche Fehlerspektrum ermittelt werden. Weiterhin ist zu betrachten, ob eine vorgelagerte AOI existiert. Dann können die nachfolgenden Testschritte angepasst werden. Sind die ersten Fragen beantwortet kann geklärt werden, welche Testabdeckung vorhanden ist. Schutzbeschaltungen, EMV, Pull Ups und serielle Terminierungen können nur eindeutig im ICT (In-Circuit Test) erkannt werden. Alle anderen Verfahren scheitern hier. Ist die Baugruppe nicht komplett kontaktierbar, dann können Clustertests (ICT, Funktionstest) herangezogen werden.

Dabei kann eine Standardisierung von Tests, Testclustern sowohl elektronisch als auch im Layout helfen, Adapterkosten zu reduzieren. Kommen beispielsweise wiederkehrende Schaltungen vor oder können fixe Koordinaten für Prüfpunkte vorgeben werden? Dann reduziert sich der Aufwand für Adapter und Prüfprogrammerstellung. Wie kann die Fehlerabdeckung ermittelt werden? Beim ICT ist die Aussage relativ leicht möglich. Die meisten Anbieter von Testsystemen bieten einen automatischen Testcoverage Report an. Beim Funktionstest ist diese Aussage schwerer zu treffen und fast unmöglich zu ermitteln.

Die Änderungshäufigkeit heutiger elektronischer Schaltungen führt dazu, dass die Adapterkosten sehr hoch sein können, wenn der Adapter aufwändig umgebaut oder sogar neu erstellt werden muss. Hier helfen moderne Softwarewerkzeuge, die eine schnelle Analyse einer Layoutänderung zulassen und Hinweise geben, wo das Problem liegt.

Mit diesen Infos können dann im Layout Änderungen vorgenommen werden, um den Adapter doch weiter verwenden zu können oder die Umbauosten zu reduzieren. Hier ist ein Zusammenspiel der Fertigung mit der Entwicklung immens wichtig. Nachfolgend soll auf die Vor- und Nachteile des In-Circuits- und Funktionstestverfahrens eingegangen werden.

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In-Circuit-Test — Testen von Bauteilen in einer Schaltung

Der In-Circuit-Test bietet einen einfache Diagnose. Mit dem Test können defekte Strukturen erkannt werden, da diese grafisch dargestellt werden. (Archiv: Vogel Business Media)

Analoge und digitale Bauelemente werden auf ihre Werte oder Funktion überprüft. Dabei werden die Bauteileparameter, die Polarität, die Kontaktierung der Bauelemente sowie die Kurzschlussfreiheit unter den elektrischen Netzen geprüft. Das Prüfen einzelner Bauelemente innerhalb einer komplexen Schaltung wird durch elektrisches Isolieren (Guarding) der Bauelemente erreicht.

  • Welche Vorteile bietet der In-Circuit-Test?
Der Entwickler kann mit Hilfe der grafischen Werkzeuge auch gleich defekte Bauteile erkennen (Archiv: Vogel Business Media)

Bauteilwerte werden überprüft und Fertigungsfehler erkannt. Im Fehlerfall wird in der Regel direkt auf das falsche/defekte Bauteil hingewiesen. Mit dieser Diagnose ist die Reparatur der Baugruppe einfach. Das automatische Erstellen des Prüfprogramms erfolgt durch Einlesen von CAD- und Stücklistendaten. Automatische Programmgeneratoren (APG) erstellen daraus ein Prüfprogramm mit allen notwendigen Parametern für den Test der einzelnen Bauelemente. Die Testzeit ist sehr gering, somit kann eine kleine Taktzeit erreicht werden.

  • Welche Nachteile hat der In-Circuit-Test?

Für einen kompletten ICT wird ein Adapter mit Kontaktnadeln an jedem elektrischen Knoten benötigt. Diese Adaptionen können recht hohe Kosten verursachen. Wirklich dynamische Tests sind weitgehend nicht machbar. Entwicklungsfehler werden in der Regel nicht erkannt.

Der Funktionstest — Testen der Funktion einer Schaltung oder Schaltungsteilen

Durch den Funktionstest lässt sich das Verhalten einer Baugruppe oder Schaltungsteilen unter realen Spannungs- und Lastbedingungen prüfen (Archiv: Vogel Business Media)

Durch Anlegen von digitalen und/oder analogen Stimuli an den Eingängen einer Schaltung und Überprüfen der Ausgangsparameter wird die Funktion der Baugruppe verifiziert. Dadurch wird das Zusammenspiel der einzelnen Bauteile der Schaltung geprüft und die richtige Funktion der Schaltung ermittelt.

  • Welche Vorteile bietet ein Funktionstest?
Es werden die Konfigurationsdaten bestimmt und anschließend kann programmiert werden (Archiv: Vogel Business Media)

Die Funktion der gesamten Baugruppe und/oder einzelner Schaltungsteile/Bauteile wird geprüft. Durch entsprechendes Variieren der Eingangsparameter ist das Verhalten der Baugruppe innerhalb einer gewissen Toleranz nachprüfbar.

Das Verhalten der Baugruppe oder von Schaltungsteilen wird unter realen Timinig-Verhalten überprüft (Archiv: Vogel Business Media)

Mit funktionalen Tests können eventuell auch Entwicklungsfehler, wie grenzwertige Dimensionierungen von Bauteilen, erkannt werden. Ein Funktionstest kann auch als dynamischer Test, bis hin zu Echtzeittests, realisiert werden. Dieser benötigt im Allgemeinen keine komplexen Adaptionen und kann häufig auch allein über die Peripherie-Stecker durchgeführt werden.

  • Welche Nachteile hat ein Funktionstest?
Die Baugruppe läuft an und Start_Up-Test sagt „Pass“. Im Betrieb kann es zu beliebigen Ausfällen kommen oder nicht (Archiv: Vogel Business Media)

Das Erstellen des Prüfprogramms kann nicht automatisch erfolgen und benötigt einiges Know-how und Verständnis über die Funktionsweise der Baugruppe. Bei Fehlern kann nicht direkt das betreffende Bauteil ermittelt werden.

Die Diagnose und somit die Reparatur der Baugruppe ist recht schwierig und aufwändig. Somit ist auch an dieser Stelle hoch qualifiziertes Personal notwendig. Trotz einwandfreier Funktion können falsche Bauteile bestückt sein die dann später zu Frühausfällen führen können. Die Prüfzeit kann eventuell sehr hoch sein.

*Hans Baka ist Geschäftsführer bei Digitaltest in Stutensee.

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