Qualität

Die E.D.&A.-Steuerungen kommen auf der ganzen Welt in serienmäßigen Anwendungen zum Einsatz. Es ist klar, dass die hervorragende Qualität dieser Produkte dabei von größter Bedeutung ist.

Das beginnt bereits beim Konzept: Indem E.D.&A. sehr strenge Anforderung an das Design stellt und Standardschemas einsetzt, erreichen ihre Produkte ein sehr hohes Qualitätsniveau.

Die Produktion der Halbfabrikate wird bei sorgfältig ausgewählten Zulieferern in Auftrag gegeben, die strenge Qualitätsanforderungen erfüllen müssen. E.D.&A. koordiniert die Herstellung in diesen Unternehmen über ein ERP-Softwarepaket. Der Typ und die Marke aller von Zulieferern eingekauften Komponenten werden von E.D.&A. festgelegt. Dadurch hat E.D.&A. die volle Kontrolle über das verwendete Material.

Hardware

EMC-Labor

Alle elektronischen Schaltungsentwicklungen müssen den strengen EMC-Vorschriften der EG-Verordnungen entsprechen. Unempfindlichkeit gegen Störungen ist eine wichtige Voraussetzung für jedes Design, unabhängig von den Forderungen der EG-Verordnungen.

E.D.&A. besitzt ein eigenes EMC-Labor mit "State-off-The-Art"-Messgeräten, die ein vollständiges Testen der elektronischen Steuerung ermöglichen. Die Messgeräte generieren Störsignale und überprüfen, ob die Steuerung nicht selbst zu viele Störungen ausstrahlt.

Es wird auch überprüft, ob die Schaltung der Steuerung auch unter widrigsten Bedingungen weiterhin einwandfrei funktioniert. Was passiert bei sehr hohen oder bei sehr niedrigen Temperaturen? Können Bauteile und Komponenten in der Steuerung zu heiß werden? Was geschieht bei hoher Luftfeuchtigkeit? Für einige Schaltungen gibt es spezifische Anforderungen an die Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Vibrationen. E.D.&A. hat die Möglichkeit, die Schaltung, möglichst in der endgültigen Anwendung verbaut, auf einem Shaker zu testen.

Welchen Tests werden E.D.&A. Controller unterzogen?

Automated Optical Inspection (AOI)

Wenn die Leiterplatte die erste Lötstufe durchlaufen hat, z.B. die SMD-Bauteile das Reflow-Löten, dann wird diese halb bestückte Leiterplatte bereits einem Test unterzogen. Dabei geht es darum, dass man, je schneller ein Fehler entdeckt wird, umso schneller korrigierend auf den Prozess einwirken kann. Bei diesem AOI-Test werden detaillierte Fotos der bestückten Leiterplatte automatisch mit Soll-Mustern verglichen. Als Ergebnis wird eine Aussage über die Qualität der Lötstellen, das Vorhandensein der Komponenten und die Richtigkeit der Beschriftung der Komponenten geliefert. Wenn Unregelmäßigkeiten festgestellt werden, wird ein Bedienereingriff erforderlich. Das Bediener-Fachpersonal trifft dann eine endgültige Entscheidung.

Röntgen

Wenn komplexe SMD-Komponenten verbaut werden, die schwierig zu löten sind (zum Beispiel BGAs Ball Grid Arrays), wird ein Röntgenapparat verwendet, um die Lötungen zu überprüfen. Die Röntgenprüfung ist aber kein Standard-Test und wird nur durchgeführt, wenn die Anwendung dies erforderlich macht.

Flying Probe Test (FPT)

Hunderte von winzig kleinen Bauteilen und alle perfekt verlötet? Das ist nicht realistisch. Darum werden alle Leiterplatten einzeln mit dem Flying Probe getestet. Ein mit Messstiften (Probes) ausgestatteter Roboter fliegt im wahrsten Sinne des Wortes über die Leiterplatten, um zu messen, ob alle Komponenten richtig platziert sind, ob die Komponente den richtigen Wert hat und nicht defekt ist. Dieser Flying Probe Tester ist in der Lage, Kurzschlüsse und Unterbrechungen auf einer Leiterplatte zu messen, ebenso wie falsch bestückte Bauteile zu erkennen und zwar bevor die Baugruppe an eine Spannung angeschlossen wird. Dies verhindert, dass Bauteile auf Grund falscher Bestückung Schaden nehmen und man verhindert Vorschädigungen.

Dieser Flying Probe Test wird manchmal für Leiterplatten mit reiner SMD-Bestückung durchgeführt. Manchmal aber auch, nachdem konventionelle bedrahtete Bauteile verbaut worden sind. Dies hängt von der Komplexität der Leiterplatte ab und wird vom Entwickler entschieden und festgelegt.

Es ist wichtig, dass E.D.&A. bereits bei der Entwicklung die Einschränkungen dieser Tests berücksichtigt und für alle nötigen Prüfpunkte auf der Leiterplatte entsprechende Anschlusspunkte sicher stellt.

In Circuit Test (ICT)

Dieser Test ist eine Alternative zum Flying Probe Test. Dabei wird die Leiterplatte mit Hilfe eines Nadelbett-Adapters kontaktiert. Der Adapter trägt dann eine Platte mit Nadeln unterhalb und manchmal auch oberhalb der Leiterplatte: diese Nadeln sind die sogenannten Probes (d.h. das Nadelbett). Die Leiterplatten werden dann in diesen Adapter eingelegt. Das Prinzip dabei ist, dass alle Leiterbahnen auf der Leiterplatte von diesem Nadelbett kontaktiert werden. Diese Verbindungen werden dann zu einem Mess-System geschaltet und es können die gleichen Messungen wie mit dem Flying Prob Tester durchgeführt werden.

Während beim Flying Probe Tester die Testspitzen (Probes) über die Leiterplatte bewegt werden (sie "fliegen" über die Leiterplatte), hat beim ICT jeder Messpunkt seine eigene Prüfspitze (Probe, Nadel) und die Signale werden so verschaltet, dass richtige Messungen durchgeführt werden können.

Auch dieser Test erfordert eine entsprechende Berücksichtigung während der Entwicklungsphase, um sicher zu stellen, dass an jeder Verbindung ein Testpunkt für die Probes vorhanden ist. Dieser Test kann auch durchgeführt werden nach der ersten Lötphase (nur SMD-Löten) oder nach der zweiten Lötphase (falls bedrahtete Bauteile verbaut werden).

Erster FunktionsTest (FT)

Wenn die Leiterplatte (PCB) dann vollständig gelötet worden ist und wenn die passiven Tests ausgeführt wurden, kann ein erster minimaler Test mit der Baugruppe (dem Live-Board) durchgeführt werden. Dies ist, was E.D.&A. einen "Funktionstest" nennt. Dieser Test prüft, ob er Quarz arbeitet, der Mikroprozessor anläuft, das Display richtig arbeitet, die Software-Version richtig geladen ist und dergleichen mehr. Eben einfache Dinge, die nicht passiv getestet werden können.

Active Burn In test (ABI)

Auch hier kann der ABI-Test nur dann durchgeführt werden, wenn alle Bauteile bestückt worden sind. Die Leiterplatten (PCBs) werden dabei in einen Temperaturschrank gegeben, in dem die Temperatur zwischen 0°C und +60°C nach festgelegten Programmen variiert. Während des Tests werden alle Geräte automatisch mit einer Funktionskontrolle überwacht. Bei diesem Temperatur-"Schock"-Test werden schlechte Lötungen und Kontaktstellen erkannt. Manchmal wird dieser ABI-Test aber auch nur bei Raumtemperatur durchgeführt.

Die Hauptaufgabe dieser Prüfungen ist es, die Bauteile und Komponenten für eine bestimmte Zeit auf Betriebstemperatur zu bringen, um frühzeitig Fehler auf Grund unzureichender Qualität der Bauteile festzustellen, noch bevor die Produkte an den Kunden ausgeliefert werden.

Visuelle (Optische) Kontrolle (VK)

Je früher ein Bestückungs- oder Chargenfehler gefunden wird, desto besser. Das ist der Grund, weshalb Stichprobenprüfungen mit jedem Lieferung-Los der Bestück-Firmen durchgeführt werden. Basierend auf allen durchgeführten Tests und den Erfahrungen vorhergehender Projekte, wird eine Liste mit speziellen Punkten und Bauteilen erstellt, die noch nicht oder nur unzureichend getestet werden konnten. Auf Basis dieser Liste oder eines Referenzmodells der Baugruppe werden diese Bauteile hinsichtlich des Typs, der Position und Polung und ihrer Qualität optisch und visuell überprüft.

Funktions-End-Test

Um eine optimal Qualität der gelieferten Produkte garantieren zu können, erfolgt ein abschließender Funktions-End-Test von jeder Leiterplatte vor der Auslieferung.

Die visuelle Kontrolle erfolgt mit Hilfe eines Test-Blattes, das vom Leiterplatten-Entwickler erstellt wird. Nachdem die neueste Softwareversion geladen wurde (falls erforderlich), durchlaufen die Leiterplatten einen für diese Steuerungen speziell entwickelten Funktionstest. E.D.&A. trägt dabei immer die Kosten für diese Tests selbst um die Qualität der getesteten Leiterplatte garantieren zu können. Nur wenn alle Tests für eine Leiterplatte erfolgreich abgeschlossen werden konnten, können Lieferpapiere und eine Rechnung für diese Steuerung erstellt werden.

Kontinuierliche Rückmeldungen der Prüfabteilung an die Entwicklungsabteilung sind unerlässlich für diese Art der Tests. Die Prüfanweisungen von E.D.&A. werden ständig auf Basis dieser Rückmeldungen aus dem Prüfbereich und den gemachten Erfahrungen angepasst, um so einen lückenlosen Test sicher zu stellen.

E.D.&A. setzt für den automatischen Funktions-End-Test ein universelles Testsystem ein: ein UTS (Universal Test System). Dieses Testsystem wird fast ausschließlich für den Funktions-End-Test der Standard-Steuerungen eingesetzt.

In der Endmontage-Abteilung werden die Baugruppen dann weiter vervollständigt und zu fertigen Produkten nach Kundenbestellung komplettiert.

Software

Die Art und Weise , in der die Embedded Software für die Steuerung geschrieben und implementiert wird, hat einen enormen Einfluss auf die Qualität und Funktionssicherheit der Maschine oder der Anwendung. E.D.&A. ist sich dessen völlig bewusst. Die Software-Entwickler von E.D.&A. haben ein Gespür und ein Auge für solche Fehler sensiblen Funktionen. Daher werden vorbeugende Maßnahmen in der Software implementiert, und wenn dann unvorhergesehene Fehler dennoch auftreten, ist diesen bereits Rechnung getragen. Ihre Anwendung läuft derweil in einem stabilen und sicheren Betriebszustand.

Durch den Einsatz von strukturierten Verfahren bei der Software-Entwicklung wird die Qualität der gelieferten Arbeit erheblich verbessert. Zum Beispiel setzen die E.D.&A.-Software-Entwickler Source Code Richtlinien ein um den Source Code (Quellcode) zu strukturieren. Die Anwendung dieser Richtlinien verleiht dem Quellcode ein einheitliches Aussehen. Was jedoch viel wichtiger und entscheidender ist, ist die Tatsache, dass die eingeprägte Struktur nur Teile und Konstrukte der Programmiersprache erlaubt, die für die Programmierung von Embedded Systemen geeignet sind. Durch den Einsatz von modernen und effizienten Tools stellt E.D.&A. sicher, dass der Source Code automatisch in Bezug auf die Einhaltung der Standards getestet wird, was eine hohe Zuverlässigkeit der Embedded Software garantiert.

Darüber hinaus werden grafische Tools für das "Modell gesteuerte" Design bestimmter Softwareblöcke in einer Steuerung eingesetzt. Für die Blöcke in der Steuerung, für die diese Technologie eingesetzt wird, wird der Source Code auf automatisch generiert auf Basis dieses Modells, dass grafisch eingegeben worden ist. Die automatische Konvertierung von diesem Arbeitsmodell in den Source Code reduziert das Risiko von Fehlern und erhöht die Wartungsfreundlichkeit.

ESD (Electro Static Discharge = Elektro Statische Entladung)

Was ist ESD?

ESD ist ein Begriff mit einer sehr negativen Bedeutung in der Welt der Elektronik. Diese drei Buchstaben stehen für Electro Static Discharge = Elektro Statische Entladung. Denken sie beispielsweise an das Knistern, dass sie hören, wenn sie einen Jumper abziehen oder - im Extremfall - an einen Gewitter-Blitz. All diese Dinge sind nicht mehr und nicht weniger als Elektro Statische Entladungen. ESD beschreibt das physikalische Phänomen, wohin eine Menge angehäufter Ladung sich plötzlich bewegt. Angehäufte elektrische Ladung ist natürlich keine stabile Form des Ausgleichs. Wenn ein elektrischer Pfad erreicht wird, will die Natur diese Ladungsanhäufung ableiten, um ein stabiles Gleichgewicht zu erreichen. Wenn die angehäufte Ladung abgeleitet ist, die Ladung sich also bewegt, spricht man hier vom ESD-Strom.

Warum hat die Welt der Elektronik Angst vor ESD?

In der Elektronik gibt es den Trend, die Komponenten immer kleiner und schneller zu machen. Dadurch verringert sich die Menge des Stromes, die von den Verbindungen toleriert werden können. In der Praxis können ESD-Ströme tatsächlich elektronische Bauteile zerstören.

Es gibt zwei mögliche Szenarien:

1. Die ESD-Entladung zerstört mit dem Strom die Bauteile so, dass sie anschließend nicht mehr funktionieren. Dabei ist dies die eigentlich günstigste Situation. Ein guter Funktionstest wird diesen Fehler schnell ans Licht bringen und es verhindert, dass dieses defekte Bauteil in einer Maschine oder in einer Anwendung verbaut wird.

2. Der ESD-Strom zerstört das Bauteil, aber nicht so, dass dies als funktionaler Defekt erkannt wird. Man spricht dann von einem "latenten ESD-Schaden". Solche Schäden werden in einem Funktionstest nicht erkannt. Erst später, wenn die Betriebsbedingungen sich verändern (zum Beispiel wenn die Bauteile bei Betriebstemperatur arbeiten, wenn die Belastung maximal wird, usw.), wird das Bauteil dauerhaft einen Schaden haben. Damit fällt das Bauteil dann zu einem späteren Zeitpunkt ohne klar ersichtlichen Grund aus.

Diese schleichenden, latenten Schäden zeigen, welche Bedeutung die korrekte Umsetzung vorbeugender Maßnahmen gegen ESD hat. Wer will schließlich ein Produkt kaufen, dass ausfällt, obwohl es eigentlich richtig verwendet wird? Bei E.D.&A. sind wir uns dieser ESD-Problematik sehr bewusst. Qualität und Kundenzufriedenheit sind die vorrangigen Prioritäten, so dass wir durch vorbeugende Maßnahmen alles tun, die Folgen von ESD so gering wie möglich zu halten.

Wie sehen die vorbeugenden Maßnahmen bei E.D.&A. aus?

Der ursächliche Grund für ESD-Schäden ist die unkontrolliert abfließende Ladung. Daher ist es einfach: indem man die statische Aufladung verhindert und wenn dies dennoch nicht möglich ist, dann müssen wir dafür sorgen, dass die Ladung kontrolliert abfließen kann ohne einen Schaden zu verursachen. Wir realisieren dies durch einen ESD-geschützten Bereich EPA (ESD Protected Area).

In der Praxis bedeutet dies, dass nur Materialien verwendet werden, die nicht dem physikalischen Effekt der Aufladung durch Reibung von zwei unterschiedlichen Materialien, also der Aufladung durch Reibungselektrizität (triboelektrischer Effekt), unterliegen. In der EPA verwendet E.D.&A. daher spezielle Arbeitstische, Schreibtischstühle, Fußböden, Kleidung (Kittel), Schuhe, Werkzeuge, usw..

Darüber hinaus verwendet E.D.&A. ebenfalls geeignete Verpackungsmaterialien, die ein ESD-gerechtes sicheres Versenden der Produkte gewährleiten.

Welche Maßnahmen ergreifen Sie?

Wir hoffen, dass auch Sie um die Bedeutung der Wichtigkeit der vorbeugenden Maßnahmen gegen ESD Entladung wissen. E.D.&A. macht es seinen Mitarbeitern zur Auflage, die vorbeugenden Maßnahmen und Richtlinien zum ESD-Schutz zu befolgen. Wenn unsere Produkte und Waren dann bei Ihnen vor Ort entpackt werden, sind sie jedoch nicht mehr unter unserer Kontrolle. Daher ist es sicher keine schlechte Idee, ESD-Handgelenksarmbänder und ESD-Fersenriemen für die Mitarbeiter zur Verfügung zu stellen, die mit elektronischen Bauteilen in Berührung kommen. Auf diese Weise kann jede statische Aufladung von vorn herein vermieden werden und die Produkte sind so gegen Schäden geschützt.

Tracking & tracing

Bei E.D.&A. erhält jede Leiterplatte (PCB) eine eindeutige Seriennummer. Mit dieser Seriennummer können wir immer die Historie der betroffenen Leiterplatte rekonstruieren und zwar angefangen von der Bestückung (Barcode-Seriennummer wird bereits beim EMS-Partner auf die Leiterplatte aufgebracht) bis hin zur Auslieferung an den Kunden. Mit Hilfe dieser Seriennummer können wir auch garantieren, dass nur getestete Leiterplatten an unsere Kunden ausgeliefert werden. Unser System macht es unmöglich, Leiterplatten an einen Kunden zu versenden, die nicht alle Tests positiv abgeschlossen haben.