DD276217A3 - Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Durchschlagsfestigkeitsprüfung - Google Patents

Abstract

Das Verfahren dient der zerstoerungsfreien Durchschlagsfestigkeitspruefung elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Geraete. Mittels einer Pruefanordnung erfolgt die Durchfuehrung des o. g. Verfahrens in zwei Schritten, erstens einer Hochspannungs-Vorpruefung mit geforderter Pruefspannung und Energiebegrenzung des Fehlerstromes auf einen Wert 10% des sonst fuer Durchschlagsfestigkeitspruefungen ueblichen Stromes und zweitens einer Hochspannungs-Hauptpruefung mit der geforderten Pruefspannung ohne Energiebegrenzung. Nach jedem Abschalten der Pruefspannung erfolgt ein weiches Entladen der Pruefstrecken bzw. des Prueflings. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Durchschlagsfestigkeitsprüfung elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Geräte auf Spannungsfestigkeit.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es sind Geräte oder Prüfeinrichtungen bekannt, die der Durchführung manueller oder automatischer Durchschiagsfestigkeitsprüfungen dienen, ¹J.a. der Prüfung von Baugruppen und Leiterplatten, welche in zunehmendem Maße

einen immer höheren Integrationsgrad aufweisen.

Die Sicherheitsanforderungen verlangen eine hohe Durchschlagsfestigkeit, die mit sehr hohen Prüfspannungen nachgewieoen

werden muß.

Zum Zeitpunkt der Durchschlagsfestigkeitsprüfung ist der Anteil an vergegenständlich 'er Arbeit am Prüfling sehr groß. Es sind keine Lösungen bekannt, die einen wirksamen Schutz alier Bauelemente, Schaltkreise und hochwertigen elektronischen Baugruppen garantieren, wenn während der Prüfung der Durchschlagsfestigkeit Durch- oder Überschläge auftreten. In solchen Fällen erfolgt sehr oft die Zerstörung von Halbleiterbauelementen, auch wenn diese nicht unmittelbar in der Prüfstrecke liegen. Beispielsweise kann über eine durch Optokoppler realisierte Trennstelle ein Überschlag erzeugt werden. Die Ursache ist der defekte Optokoppler, und als Folge des Überschlages werden weitere Halbleiterbauelemente zerstört. Fehlersuche, Reparatur und Wiederholungsprüfung bedeuten in diesem Fall einen hohen ökonomischen Schaden durch

zusätzliche Lohn- und Materialkosten.

Des weiteren ist gemäß Urheberschein SU 570854 ein Verfahren bekannt, welches bei der Prüfung von Dünnschichtkondensatoren Anwendung findet. Es beruht darauf, daß Mikrodurchschläge bei steigender Prüfspannung solange

erzeugt werden, bis die Dünnschicht-Kondensatoren spannungsfest sind. Mehrere nacheinander erfolgte Mikrodurchschlä| e verbessern dabei die Durchschlagsfestigkeit der geprüften Kondensatoren.

Dieses Verfahren ist jedoch bei der Prüfung von Baugruppen mit Halbleiterbauelementen nicht anwendbar, da durch die Erzeugung von Durchschlägen keine Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit erzielt werden kann, sondern die Durchschlagsfestigkeit wird geringer, und die Gefahr der Zerstörung von Halbleiterbauelementen steigt. Außerdem ist die Anzahl der zugelassenen Hochspannungsprüfungen begrenzt. Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel einer zerstörungsfreien Durchschlagsfestigkeitsprüfung elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Geräte sowie der Rationalisierung des Prüfvorganges und damit verbunden der Steigerung der

Arbeitsproduktivität und Erhöhung der Zuverlässigkeit der Prüfung. Darlegung des Wesens der Erfindung Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wahrscheinlichkeit der Zerstörung von Halbleiterbauelementen während der Durchschlagsiestigkeitsprüfung zu verhindern bzw. zu vermeiden. Erlindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mittels eines Verfahrens die Durchschlagsfestigkeit elektronischer

Bauelemente, Baugruppen und Geräte in zwei aufeinanderfolgenden Schritten geprüft wird, durch eine Hochspannungs-Vorprüfung mit geforderter Prüfspannung und einer Energiebegrenzung des Fehlerstromes auf einen Wert von < 10% des sonst für Durchschlagsfestigkeitsprüfungen üblichen Stromes als zweiter Verfahrensschritt, durch eine Hochspannungs-Hauptprüfung mit der geforderten Prüfspannung als dritter Verfahrensschritt, wobei die Energiebegrenzung nach Ablauf der fehlerfreien Vorprüfzeit die Begrenzung und Ansprechschwelle des Fehlerstromes hochsetzt, so daß die volle Energie für die Durchschlagsfestigkeitsprüfung zur Verfügung steht.

Vorteilhaft sind ein erster Verfahrensschritt, der die Kontakt- und Durchgangsprüfung beinhaltet, sowie ein letzter Verfahrensschritt, bei dem nach jedem Abschalten der Prüfspannung ein weiches Entladen der Kapazitäten des Prüflings bzw. der Prüfstrecken erfolgt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden: In der zugehörigen Zeichnung bedeutet:

Fig. 1: Darstellung der Funktionsgruppen der Vorrichtung zur Durchführung djs Verfahrens Fig. 2: Darstellung der Prüfspannung und des Fehlerstromes im Durchschlagsfall bei der Hochspannungs-Vorprüfung Fig.3: Darstellung der Prüfspannung und des Fehlerstromes im Durchschlagsfall bei der Hochspannungs-Hauptprüfung. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus folgenden Funktionsgruppen: Prüflingsaufnahme 1, Hochspannungsschaltfeld 2, Kontakt- und Durchgangspiüfung 3, Hochspannungsgenerator 4, Fehlererkennung 5, Energiebegrenzung 6, Anzeigefeld 7, Stromversorgung 8 sowie Steuereinheit 9. Alle Funktionsgruppen sind in einem schrankartigen Gehäuse angeordnet. Mit der Zuschaltung der Stromversorgung 8 beginnt

die Steuereinheit 9 rnit der Abarbeitung der für den jeweiligen Prüflingstyp festgelegten Programmschritte.

Zunächst wird über die Funktionsgruppe Kontakt- und Durchgangsprüfung 3 sowie Hochspannungsschaltfeld 2 die

ordnungsgemäße Kontaktierung der Prüflingsaufnahme 1 nachgewiesen. Mittels Hochspannungsschaltfeld 2 wird durch spezielle Schalter die im jeweiligen Prüfschritt zu prüfende Prüfstrecke durchgeschaltet.

Nach erfolgtem Kontakttest wird die Funktionsgruppe Kontakt- und Durchgangsprüfung 3 von der durchgeschalteten Prüfstrecke getronnt und die für die Durchschlagsfcstigkeitsprüfung notwendige Prüfspannung des Hochspannungsgenerators 4 an die Prüflingsaufnahme 1 angelegt und im Anzeigefeld 7 angezeigt. Für die Dauer des Verfahrensschrittes Hochspannungsvorprüfung wirkt die Energiebegrenzung 6. Dadurch erfolgen eine Begrenzung und Auswertung des Fehlerstromes auf 10% des sonst bei Durchschlagsfestigkeitsprüfungen üblichen Stromes,

wobei die angelegte Prüfspannung der geforderten Höhe des Spannungswertes für die eigentliche

Durchschlagsfestigkeitsprüfung entspricht. Im Fehlerfal! wird die Prüfung durch die Fehlererkennung 5 unterbrochen und akustisch/optisch signalisiert. Durch die Wirksamkeit der Energiebegrenzung β wird eine Zerstörung von Halbleiterbauelementen weitestgehend vermieden. Der größte Teil der Spannungsfestigkeitsfehler wird in der Phase der Hochspannungsvorprüfung erkannt, da zu diesem Zeitpunkt bereits

die volle Prüfspannung anliegt.

Liegt kein Fehler vor, so werden nach Ablauf der festgesetzten Vorprüfzeit die Begrenzung und Ansprechschwelle des Fdhlerstromes durch die Energiebegrenzung β hochgesetzt, so daß die bei Durchachlagsfestigkeitsprüfungon übliche Energie

zur Verfügung steht.

In Fig.2 sind die Spannungsverhältnisse und der Fehlerstrom bei der Hochspannungs-Vorprüfung dargestellt. In der Zeit

zwischen to und ti steigt die Prüfspannung auf den geforderten Wert Uh₁₁₁ an. Bei fehlerhaftem Prüfling erfolgt ein Durchschlag, und es fließt im Zeitintervall tj/tj ein Strom (Fehlersuom), dessen Höhe auf S10% des sonst bei

Durchschlagsfestigkeitsprüfungen üblichen Stromes heruntergesetzt wird (Enorgiebegrenzung 6 ist wirksam). Zum Zeitpunkt tj

wird die Prüfung abgebrochen.

Fig. 3zeigt die Spannungs- und Stromverhältnisse bei der Hochspannungs-Hauptprüfung. Die Prüfspannung U_Hlp hat di6 gleiche Höhe wie bei der Hochspannungs-Vorprüfung, der Strom im Fall eines Durchschlages entspricht den üblichen Werten bei Durchschlagsfestigkeitsprüfungen und führt zur Zerstörung von diversen Halbleiterbauelementen. Nach jedem Abschalten des Hochspannungsgenerator 4 erfolgt rin weiches Entladen der Prüfstrecke. Bei allen Verfahrensschritten erfolgt über die Fehlererkennung 5 eine Auswertung des Prüfereebnisscs. Mit dem Anzoigefe'd 7

werden alle Prüfschritte, Verfahrensschritte sowie Fehlerzustände oder Ende der fehlerfreien Piüfumj signalisiert.

Claims (3)

1. Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Durchschlagsfestigkeitsprüfung elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Geräte mittels einer Vorrichtung, bestehend aus den Funktionsgruppen Prüflingsaufnahme, Kontakt- und Durchgangsprüfung, Fehlererkennung, Stromversorgung und Steuereinheit, gekennzeichnet dadurch, daß nach der als ersten Verfahrensschritt erfolgten_fan sich bekannten Kontakt- und Durchgangsprüfung mit einem zweiten Verfahrensschritt eine Hochspannungs-Vorprüfung mit geforderter Prüfspannung durchgeführt wird, indem die für die Durchschlagsfestigkeit erforderliche Prüfspannung an den Prüfling angelegt wird, wobei für die Dauer des Verfahrensschrittes eine Energiebegrenzung (6) den Fehlerstrom begrenzt, mit einem dritten Verfahrensschritt eine Hochspannungs-Hauptprüfung mit der . geforderten Prüfspannung erfolgt, wobei durch die Energiebegrenzung (6) nach Ablauf der fehlerfreien Vorprüfzeit die Begrenzung und Ansprechschwelle des Fehlerstror#es hochgesetzt wird, so daß die volle Energie für die Durchschlagsfestigkeitsprüfungen zur Verfügung steht.

2. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Kontakttest jede Prüfstrecke am Prüfling zweifach adaptiert wird mit einer anschließenden Durchgangsprüfung.

3. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß nach jedem Abschalten der Prüfspannung ein weiches Entladen der Kapazitäten des Prüflings bzw. der Prüfstrecken erfolgt.