Mehrwert von Baugruppentests mit Boundary-Scan

Baugruppentests mit Boundary-Scan bringen nicht nur Sicherheit, sondern echten Mehrwert

Vielfach werden Tests mit Boundary-Scan eher als Kostenfaktor, weniger als echter Mehrwert für das Endprodukt angesehen. Warum sollte man also überhaupt mit Boundary-Scan testen?
In der Tat kann der Test einer Baugruppe ein kostspieliges Unterfangen werden. Investitionen sind unvermeidlich und werden deshalb häufig unterlassen. Trotzdem oder gerade deshalb stellt sich die Frage nach dem Sinn gründlicher Tests eines jeden Elektronikprodukts, auch und vor allem mit Boundary Scan.

Zwei Aspekte müssen hierbei ins Kalkül gezogen werden:
1. Für ein nicht oder unzureichend getestetes Produkt kann dessen Qualität nicht umfassend garantiert werden.
2. Langfristig bringt ein richtig durchgeführter Test einen geldwerten Vorteil.

Unzureichend getestete Produkte, die den Kunden erreichen, führen zu vermehrten Ausfällen und damit verbundenen Garantieansprüchen. Der logistische Aufwand, ein defektes Produkt zu ersetzen, kann dabei den Wert des Produkts bei weitem überschreiten.

Andererseits ist es nicht immer notwendig, eine hundertprozentige Testabdeckung anzustreben. Der Aufwand, die letzten paar Prozent Testabdeckung zu erreichen, wächst erfahrungsgemäß exponentiell.
In Abhängigkeit von der Produktart muss jedoch eine Kosten-/Nutzenabwägung durchgeführt werden. In den Bereichen Medizin, Automotive oder Aviation gibt es natürlich andere Anforderungen an die Produktqualität und -sicherheit als im Consumerbereich. Deshalb fallen Investments je nach Zielmarkt auch ganz unterschiedlich aus.

Der Test einer elektronischen Baugruppe umfasst typischerweise drei Elemente: Komponenten, physische Verbindungen und funktionale Verbindungen. Gängige Methoden, mit denen Tests durchgeführt werden sind z.B. die automatische optische Inspektion (AOI), die automatische Röntgeninspektion (AXI), In-Circuit-Tests (ICT), Boundary-Scan und die Funktionsprüfung mit Testsoftware.

Wie effizient eine Testmethode ist, lässt sich anhand der Quote gefundener Fehler ermitteln. Optische Methoden können feststellen, ob ein Bauteil vorhanden ist, ob es den richtigen Wert hat und ob es korrekt bestückt ist. Elektrische Methoden werden angewandt um festzustellen, ob es Kurzschlüsse oder offene Verbindungen gibt und ob Bauteile auf Stimuli reagieren. Schließlich können Funktionstests nachweisen, dass Bauteile wie gewünscht funktionieren, z.B. indem sie mit voller Geschwindigkeit betrieben werden.

Im englischen Sprachraum werden diese Methoden unter den Akronymen PCOLA, (für Presence - Correctness - Orientation - Live - Alignment), SOQ (für Shorts – Opens – Quality) bzw. FAM (für Features – At-Speed – Measurement) zusammengefasst.

PCOLA Testmethoden und Testabdeckung

Bei der Bewertung, welche der Methoden einen signifikanten Beitrag zur Testabdeckung liefern kann, müssen Erkennungswahrscheinlichkeit und Kosten der Implementierung abgewogen werden. Boundary-Scan leistet einen erheblichen Beitrag zur sicheren Erkennung von Baugruppenfehlern, insbesondere bei dichter Bestückung bei Bauteilen, deren Pins für kontaktierende Methoden (ICT, Flying Probes) unerreichbar sind. Um den Boundary-Scan-Test einer Baugruppe ermöglichen, sind nur geringe Änderungen bzw. Ergänzungen in Schaltplan und Layout erforderlich. Die Entwicklung der Testprozeduren kann entwicklungsbegleitend erfolgen und steht idealerweise schon bei der Inbetriebnahme des ersten Prototyps zur Verfügung.

Die Investitionen für ein Boundary-Scan-Testsystem erscheinen zunächst erheblich, jedoch ist ein solches Testsystem keine Investition für nur ein einziges Zielsystem, sondern kann i.d.R. für viele weitere Baugruppen eingesetzt werden.

Tests mit Boundary-Scan sind im Vergleich zu ICT oder Flying-Probe-Testern ungleich flexibler. Gleichwohl können ICT oder Flying Probes zusammen mit Boundary-Scan eingesetzt werden. ICT-Adapter fallen hierbei allerdings weit weniger komplex aus und sind deshalb preiswerter. Funktionale Tests lassen sich mit dafür vorgesehenen Boundary-Scan-Testsystemen gleich mit erledigen.
Insgesamt führt Boundary-Scan zu geringeren Ausschussraten, reduzierter Gesamttestzeit, schnellerer Produkteinführung und durch die Wiederverwendbarkeit von Testprozeduren zu weiter reduzierten Kosten bei Folgeprojekten.

Quintessenz: Nicht jede Baugruppe eignet sich für Boundary-Scan, aber unter bestimmten Voraussetzungen kann Boundary-Scan einen erheblichen Beitrag zur Produktqualität, zur Produktionsausbeute und zur Kostenreduzierung beitragen. Vor allem aber die Flexibilität und Wiederverwendbarkeit von Boundary-Scan erlauben es, dass sich die Investitionskosten in kurzer Zeit amortisieren.

Wenn Sie Fragen zu Boundary-Scan im Allgemeinen oder im Zusammenhang mit Ihrem Produkt haben, wenden Sie sich bitte vertrauensvoll an uns. Als europäische Vertretung von Corelis, Inc. aus Cerritos, Kalifornien, führen wir Schulungen und Machbarkeitsstudien für Ihr Projekt durch, um Ihnen eine optimale Entscheidungsgrundlage zu bieten.

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