FliyingFlying Probe von Leiterplatten kurz erklärt:

Flying Probe von Leiterplatte bezeichnet ein automatisiertes elektrisches Prüfverfahren für bestückte Leiterplatten. Bewegliche Prüfnadeln kontaktieren definierte Messpunkte und prüfen elektrische Verbindungen sowie ausgewählte Bauteile. Dadurch erkennt JORATEC Fertigungsfehler früh, wobei keine produktspezifische Nadelbettadaptervorrichtung erforderlich ist.

Was bedeutet Flying Probe in der Herstellung von Leiterplatten?

Beim Flying Probe Test bewegen sich mehrere präzise gesteuerte Prüfnadeln über die bestückte Leiterplatte. Die Nadeln kontaktieren Testpunkte, Bauteilanschlüsse, Lötstellen oder erreichbare Durchkontaktierungen. Anschließend misst das System elektrische Werte und vergleicht diese mit den festgelegten Sollwerten.

Flying Probe prüft vor allem die elektrische Qualität einer Baugruppe. Das Verfahren erkennt beispielsweise Kurzschlüsse, Unterbrechungen, falsche Bauteilwerte und Bestückungsfehler. Moderne Systeme ergänzen die elektrische Prüfung durch optische Kontrollen, wobei der genaue Prüfumfang immer vom Leiterplattendesign und vom Prüfprogramm abhängt.

Wann wird Flying Probe eingesetzt?

Flying Probe eignet sich besonders für Prototypen, Musterbaugruppen, kleine Serien und eine variantenreiche EMS Produktion. Das Verfahren benötigt keinen produktspezifischen Nadelbettadapter. Deshalb kann JORATEC neue Produkte sowie geänderte Layoutstände flexibel in die Prüfung aufnehmen.

Wenn sich das Leiterplattendesign ändert, dann passt JORATEC das Prüfprogramm gezielt an. Dadurch unterstützt Flying Probe kurze Anlaufzeiten und häufige Produktwechsel. Das Verfahren bietet außerdem Vorteile bei Baugruppen mit langen Produktlebenszyklen und wechselnden Losgrößen.

Was ist der Unterschied zu anderen Tests?

In Circuit Test von Leiterplatten

Der In Circuit Test nutzt häufig einen festen Prüfadapter mit zahlreichen Kontaktstiften. Dieser Adapter kontaktiert viele Prüfpunkte gleichzeitig. Dadurch erreicht der In Circuit Test bei großen und stabilen Serien kurze Prüfzeiten, verursacht jedoch zunächst Kosten für Konstruktion und Herstellung des Adapters.

Flying Probe verwendet dagegen bewegliche Prüfnadeln. Deshalb entfallen die Kosten für einen produktspezifischen Prüfadapter, wobei die einzelnen Bewegungen der Nadeln mehr Prüfzeit beanspruchen können. Das Verfahren eignet sich daher besonders für kleinere Losgrößen und eine hohe Variantenvielfalt.

Die automatische optische Inspektion bewertet dagegen sichtbare Merkmale. Sie erkennt beispielsweise Lagefehler, Polaritätsfehler und bestimmte Auffälligkeiten an Lötstellen. Flying Probe misst elektrische Eigenschaften. Beide Verfahren ergänzen sich deshalb sinnvoll, weil die optische Kontrolle keine vollständige Aussage über die elektrische Verbindung liefert.

Funktionstest von Leiterplatten

Ein Funktionstest betrachtet wiederum die Baugruppe unter anwendungsnahen Bedingungen. Er prüft definierte Ein und Ausgangssignale sowie konkrete Funktionen. Flying Probe analysiert dagegen einzelne Netze und Komponenten, simuliert jedoch nicht automatisch den vollständigen späteren Betrieb.

Wie geht JORATEC bei der Flying Probe von Leiterplatten vor?

JORATEC prüft zuerst die Fertigungsdaten, die Stückliste, das Layout und die Netzliste. Danach definiert das Team die erreichbaren Messpunkte sowie die elektrischen Sollwerte. Die Software erstellt daraus ein erstes Prüfprogramm, wobei JORATEC kritische Netze und Bauteile besonders berücksichtigt.

Anschließend richtet JORATEC eine Referenzbaugruppe im Flying Probe System ein. Die Kamera erfasst die Lage der Baugruppe, während die Software die Prüfpunkte ausrichtet. Danach kontaktieren die beweglichen Nadeln die vorgesehenen Punkte und messen die programmierten Werte. Das System vergleicht die Ergebnisse direkt mit den hinterlegten Grenzwerten.

Zum Abschluss bewertet JORATEC alle Abweichungen. Das Team grenzt Kurzschlüsse, Unterbrechungen, falsche Bauteilwerte oder Bestückungsfehler gezielt ein. Danach optimiert JORATEC das Prüfprogramm und nutzt es für die nächsten Baugruppen. So entsteht ein reproduzierbarer Prüfprozess für Muster und Serien.

Zunächst spannt der Mitarbeiter die Baugruppe sicher in das Prüfsystem ein. Kameras erkennen Referenzmarken und gleichen die reale Position der Leiterplatte mit den hinterlegten Koordinaten ab. Dadurch treffen die Prüfnadeln die vorgesehenen Kontaktstellen präzise.

Anschließend fahren die Prüfnadeln die programmierten Punkte an. Das System misst je nach Prüfplan Durchgang, Widerstand, Kapazität, Induktivität oder Diodeneigenschaften. Zusätzlich kann das System Polaritäten sowie ausgewählte Bauteilwerte kontrollieren.
Die Software vergleicht jeden Messwert mit den definierten Grenzwerten. Bei einer Abweichung ordnet sie den Fehler einem Netz, einem Bauteil oder einem Messpunkt zu. Dadurch kann JORATEC mögliche Fertigungsfehler gezielt analysieren und korrigieren.

Die gewählte IPC Klasse fließt in Fertigungsabläufe sowie Prüfkonzepte ein. Dadurch orientieren sich Prozesse an den Projektanforderungen. Gleichzeitig verbessert sich die Nachvollziehbarkeit.

Flying Probe benötigt elektrisch und mechanisch erreichbare Kontaktstellen. Verdeckte Anschlüsse unter einem BGA oder nicht herausgeführte Netze kann eine Prüfnadel nicht direkt kontaktieren. Sehr dicht angeordnete oder ungünstig platzierte Bauteile können den Zugang ebenfalls begrenzen.

Das Verfahren prüft außerdem nicht automatisch das vollständige Verhalten der Baugruppe unter realer Last. Hochfrequente Signale, komplexe Softwarefunktionen und das Verhalten unter Temperatur oder mechanischer Belastung erfordern ergänzende Prüfverfahren.

Bei großen Serien steigt zudem die Bedeutung der Prüfzeit. Wenn die Stückzahlen sehr hoch und das Produkt langfristig unverändert bleiben, dann kann ein fester In Circuit Prüfadapter wirtschaftlicher arbeiten.

Flying Probe kann unter anderem prüfen:

  • Kurzschlüsse und Unterbrechungen
  • Elektrische Verbindungen zwischen erreichbaren Messpunkten
  • Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten
  • Dioden und ausgewählte Halbleitereigenschaften
  • Polarität und Orientierung geeigneter Bauteile
  • Fehlende oder falsche Bauteile
  • Bestimmte Löt und Kontaktfehler
  • Ausgewählte LED Eigenschaften mit geeigneter Sensorik

Der konkrete Prüfumfang hängt jedoch von der Baugruppe, der Zugänglichkeit, den vorhandenen Produktdaten und der Ausstattung des Prüfsystems ab. (TAKAYA)

Flying Probe kann allein nicht vollständig prüfen

  • Verdeckte Lötstellen ohne erreichbaren elektrischen Messpunkt
  • Die vollständige mechanische Qualität jeder Lötverbindung
  • Das gesamte Geräteverhalten unter realen Betriebsbedingungen
  • Softwarefunktionen und komplexe Bedienabläufe
  • Hochfrequenzverhalten und Signalintegrität in jedem Betriebszustand
  • Langzeitverhalten unter Temperatur, Feuchtigkeit oder Vibration
  • Alle Materialfehler innerhalb der Leiterplatte oder eines Bauteils

AOI, Röntgenprüfung, Funktionstest, Boundary Scan und weitere Prüfverfahren können diese Bereiche ergänzen. Die passende Kombination richtet sich nach Produkt, Risiko und Qualitätsanforderung.

Häufige Fragen zu Flying Probe

Ja. Flying Probe benötigt keinen produktspezifischen Nadelbettadapter. Deshalb eignet sich das Verfahren besonders für Prototypen, kleine Serien und häufig wechselnde Baugruppen.

Nein. Flying Probe kontrolliert elektrische Netze und einzelne Komponenten sehr gezielt. Ein Funktionstest prüft dagegen das Zusammenspiel der Baugruppe unter definierten Betriebsbedingungen.

Ja. Das System ordnet auffällige Messwerte konkreten Netzen, Bauteilen oder Kontaktpunkten zu. Dadurch kann JORATEC Fehler schnell eingrenzen und zielgerichtet bearbeiten.

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