Die Elektronikbranche ist schnelllebig – die Anforderungen an die Prüftechnik auch Mess- und Prüftechnik im Wandel

Wagen einen Blick in die Zukunft: Ronald Block und Andreas Menge, geschäftsführende Gesellschafter von Prüftechnik Schneider & Koch.
Wagen einen Blick in die Zukunft: Ronald Block und Andreas Menge, geschäftsführende Gesellschafter von Prüftechnik Schneider & Koch.

Die Testkosten zu reduzieren, ist für viele Elektronik-Hersteller ein probates Mittel, um bei zunehmendem Preisdruck im Markt zu bestehen. Doch es ist ein gefährlicher Spagat zwischen Qualität und Kosten. Markt&Technik sprach mit Ronald Block und Andreas Menge, geschäftsführende Gesellschafter von Prüftechnik Schneider & Koch, über Trends und sich verändernde Einflüsse in der Mess- und Prüftechnik.

Markt&Technik: Das Ringen um höchstmögliche Qualität führt gerade in der Mess- und Prüftechnik zu steigenden bzw. sich verändernden Anforderungen. Wo sehen Sie die Trends für die Zukunft?

Ronald Block: Um diese Frage zu beantworten, muss man sich zunächst eingehend mit verschiedensten Faktoren auseinandersetzen, die die zukünftigen Entwicklungen initiieren oder beeinflussen. Zu nennen sind in diesem Zusammenhang ganz allgemeingültige Trends in den Zielmärkten und -branchen, die dann wiederum direkten Einfluss auf die Mess- und Prüftechnik der Zukunft nehmen. Das betrifft beispielsweise gesetzliche und normative Veränderungen, die kürzer werdenden Entwicklungsprozesse und Produktlebenszyklen, ein verkürztes Time-to-Market oder auch neue Industriezweige und damit einhergehende Technologien. Zu nennen sind hier Windenergie, Solarstrom und Elektromobilität.

Welche technologischen Herausforderungen gilt es zukünftig zu meistern?

Ronald Block: Neue Industriesektoren und Schlüsseltechnologien, vor allem in der Energiewirtschaft, haben zu rasanten Entwicklungen im Bereich der Halbleitertechnologie geführt. Diese Halbleiter gilt es, zuverlässig zu prüfen. Ein Thema, das uns auch in Zukunft weiter beschäftigen wird, ist die zunehmende Miniaturisierung der Bauteile und die Komplexität der Leiterplatten, was erhöhte Anforderungen an Präzision, Kontaktierung und Signalabschirmung beim Testen erfordert. Ein überaus wichtiger Bereich ist darüber hinaus die Leistungselektronik, ohne die Themen wie Windenergie, Solarstrom und Elektromobilität nicht umsetzbar sind. Hier ist spezielle Hochleistungsmesstechnik und Prüfmittel-Hardware gefragt, die die sichere Verschaltung hoher Ströme und Spannungen gewährleistet. Zudem müssen die Prüfsysteme der Zukunft mehr denn je zeitoptimiert prüfen. Es gilt, die durch die Leistungselektronik naturgemäß längeren Testzeiten mit den hohen Stückzahlen, beispielsweise in der Automobilindustrie, in Einklang zu bringen. So genannte Paralleltests werden diesbezüglich genauso eine Rolle spielen wie ein auf die Kontaktiermöglichkeiten abgestimmtes Leiterplattendesign, um Kosten- und Zeitaufwand bei der späteren Prüfung zu reduzieren. Mit der Leistungselektronik geht zudem eine Renaissance der längst totgesagten THT-Technologie einher. Dies wird vor allem bei optischen Prüfverfahren zu Weiterentwicklungen führen – Ansatzpunkte hierfür sind in den Bereichen Baugruppenhandling, Durchfahrhöhen oder beidseitiger Inspektion zu sehen.

Welches Thema wird die Branche in den nächsten Jahren beschäftigen?

Andreas Menge: Eine Frage aus der Halbleiterindustrie wird zweifelsohne lauten: Wie können wir die Testkosten weiter senken? Moderne Halbleiterbauteile enthalten eine Vielfalt von digitalen, analogen und Hochfrequenz-Features, die z.B. als System-on-Chip in einem einzigen Gehäuse integriert sind. Testlösungen müssen aber nicht nur kostengünstig, sondern auch flexibel sein. Beobachten lässt sich ein Trend weg von hochkomplexen Prüfsystemen hin zu leistungsfähigen, aber kleineren und vor allem flexibleren Lösungen. Die Schnelllebigkeit des Marktes erfordert es, dass Prüfmittel universell einsetzbar sind und sich schnell, kostengünstig und flexibel an sich verändernde Prüfanforderungen anpassen lassen. Die immer wieder gern zitierte »eierlegende Woll-Milch-Sau« hat ausgedient - die »modulare Testhardware« wird ihren Platz einnehmen. PXI-basierte Testsysteme bieten leistungsfähige und kostengünstige Alternativen. Ähnliches gilt für den Adapterbau. Hier wird es vor dem Hintergrund von Kosteneinsparpotenzialen und geforderter Flexibilität nicht nur einen Trend weg vom Vakuumadapter hin zum mechanischen Adapter geben, sondern auch eine weitere Hinwendung zu so genannten Wechseladaptern.

Wird es eine Testtechnologie der Zukunft geben?

Andreas Menge: Nein, denn nach wie vor hat jede Testtechnologie wie Automatische Optische Inspektion, In-Circuit-Test, Boundary Scan, Flying Probe Test oder Endgeräte-/Funktionstest ihre Berechtigung. Es ist allerdings unumstritten, dass kontaktgebundene Testmethoden wie beispielsweise der reine In-Circuit-Test auf dem Rückzug sind, weil aufgrund zunehmender Miniaturisierung immer schlechtere Kontaktiermöglichkeiten bestehen und den ICT damit ineffektiv machen. Um bei schlechten Zugriffsmöglichkeiten dennoch eine höhere Prüftiefe zu erzielen, bietet sich daher die Kombination von Testverfahren an, wie beispielsweise die Erweiterung des klassischen ICT oder FPT durch Boundary Scan. Der Trend zu kombinierten Testverfahren wird sich deshalb unserer Einschätzung nach ungebrochen fortsetzen.

Lässt sich daraus ein Trend für optische Prüfverfahren ableiten?

Ronald Block: Derzeit beobachten wir eine hohe Investitionsbereitschaft im AOI- Bereich, und diese positive Entwicklung wird unserer Einschätzung nach auch weiterhin anhalten. Die am Markt verfügbaren Systeme sind generell einfacher und zuverlässiger geworden, die Nachfrage nach kontaktungebundenen Testmethoden steigt, und auch für Kleinunternehmer ist Qualitätssicherung mittels AOI mittlerweile zum Standard geworden und wird zukünftig die manuelle Inspektion weitestgehend ersetzen. Das Design und die zunehmende Komplexität moderner Leiterplatten erfordert aber auch von AOI-Systemen Erweiterungsmöglichkeiten wie beispielsweise schräge Kameras, doppelseitiges Prüfen oder Röntgen-Optionen, um eine maximale Fehlererkennung auch in Zukunft gewährleisten zu können. Auch unter diesem Gesichtspunkt ist der Trend zur Kombination von optischem und elektrischem Test zur Optimierung der Prüftiefe zu sehen.

Welche Entwicklungen zeichnen sich darüber hinaus ab?

Andreas Menge: Immer kürzere Entwicklungs- und Produktlebenszyklen stellen auch neue Anforderungen an die Entwicklung von Prüfmitteln und -konzepten. Zukünftig wird es immer wichtiger werden, die Prüfmittelentwicklung parallel bzw. entwicklungsbegleitend zur Produktentwicklung beim Kunden ablaufen zu lassen. Dies erfordert eine verstärkte Zusammenarbeit von Entwicklungsingenieuren und Prüffeld – und zwar von der Produktentwicklung bis zum Serienanlauf. »Design for Testability« ist das Stichwort, um unnötigen Zeit- und Kostenaufwand bei der späteren Adaption und Prüfung zu vermeiden. Darüber hinaus spielen Themen wie Produkthaftung, Traceability und Dokumentation - gerade in sicherheitsrelevanten Bereichen – eine immer wichtigere Rolle. Hier werden auch die Hersteller von Mess- und Prüfmitteln zukünftig stärker gefordert sein, ihren Kunden die Arbeit mit entsprechenden Software-Tools zu erleichtern. Das gilt vor allem für die zeitaufwändige Prüfmittelvalidierung, die als elementarer Bestandteil des Prüfmittelmanagements zur Überprüfung und zum Nachweis der Einsatzfähigkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Prüfmitteln dient.