In der Elektronikfertigung dient der In-Circuit-Test (ICT) zur Überprüfung von Bauelementparametern einer bestückten Baugruppe oder zur Prüfung der elektrischen Verbindungen einer Leiterplatte. Die Kontrolle von Fehlern in Leiterbahnführungen, wie beispielsweise Kurzschlüsse, Unterbrechungen oder Löt- und Bauteilfehler, erfolgt in einem speziellen Prüfadapter. Dazu wird die zu prüfende Baugruppe oder Leiterplatte in diesen eingelegt. Ein solcher Nadelbettadapter kontaktiert die Prüflinge, indem er über Federkontaktstifte oder Stecker eine elektrische Verbindung herstellt. Dabei sind die präzise Kontaktierung zwischen Prüftechnik und Prüfling sowie die Langlebigkeit des Steckadapters von entscheidender Bedeutung.
Optische Erfassung von Bauteilen
Hergestellt werden diese Adapter unter anderem von der Prüftechnik Schneider & Koch Ingenieurgesellschaft (S&K) aus Bremen. Für die Leiterplattenfertigung eines deutschen Pumpenherstellers entwickelte S&K besondere Prüfadapter, die neben Federkontaktstiften und Steckern auch über photoelektrische Sensoren verfügen. Diese Schalter sitzen in optischer Reichweite zu den zu prüfenden Elementen und registrieren, ob eine Baugruppe in die Prüfvorrichtung eingelegt wurde oder nicht. Zudem kontrollieren sie die Anwesenheit von Bauteilen wie Steckern oder Varistoren, die sich elektrisch nicht erfassen lassen. „Die Vorgabe des Kunden für diese Anwendung lautete: Berührungslos schalten mit hoher Zuverlässigkeit“, erklärt Stefan Meier aus dem Testengineering von S&K.
Funktionsweise
Bei den Reflexlichttastern befinden sich Sender und Empfänger in einem Gehäuse. Die Sendediode des Sensors emittiert einen Strahl aus gepulstem Licht. Trifft er auf ein Objekt, wird dadurch der Strahl einerseits unterbrochen und andererseits diffus reflektiert. Ein Teil dieser Reflexionen gelangt zurück zum Empfänger. Je nach Gerät wird entweder die Unterbrechung des Strahls oder das empfangene reflektierte Licht ausgewertet. In dem Prüfadapter von S&K schaltet der Sensor aufgrund der Reflexion. Entscheidend ist die Empfangsenergie. Die erzielbare Reichweite des Sensors hängt von der Größe, Farbe und Oberflächenbeschaffenheit des Objekts ab. Sie kann mit dem eingebauten Potentiometer innerhalb weiter Grenzen verändert werden.
Eingesetzt werden in dem Adapter drei photoelektrischen Sensoren. Zu den entscheidenden Auswahlkriterien zählten neben der Zuverlässigkeit auch der Preis, der Schaltabstand und nicht zuletzt die Größe der Sensoren. „In dem Prüfadapter ist nicht viel Platz. Daher suchten wir nach Lichttastern mit einem Durchmesser < 5 mm und einem Schaltabstand zwischen 10 bis 20 mm“, erzählt Meier. Ansonsten gab es keine weiteren konkreten Anforderungen, da die Sensoren an ihrem Einsatzort so gut wie keinen weiteren physikalischen Belastungen ausgesetzt sind. Sie arbeiten in einer sauberen Umgebung bei Raumtemperatur.
Zylindrische Subminiatur-Lichttaster
Entschieden hat sich S&K schließlich für die LTK-1040 zylindrischen Subminiatur-Lichttaster von Contrinex Sensor. Sie sind zwar deutlich robuster als in der Anwendung von S&K benötigt, entsprachen allerdings dennoch dem gewünschten Preis. Entwickelt wurden die sie vor allem für elektronische Baugruppen in rauen Umgebungen und die Automation im Werkzeugbau und der Druck- und Verpackungsindustrie. Dank ihres Metallgehäuses und der vergossenen Elektronik sind sie schock- und vibrationsresistent. Für den Einbau in den Prüfadapter spielte ihre geringe Größe eine entscheidende Rolle. Mit einem Querschnitt von 4mm und der Baugröße M5 sind sie die kleinsten ihrer Art. Seit zwei Jahren sind die LTK-1040-Sensoren nun in den Prüfadaptern im Einsatz und Meier ist mit seiner Auswahl sehr zufrieden. „Alles läuft wie es soll. Ausfälle gab es bisher keine.“
