DD276217A3 - Method and device for non-destructive dielectric strength testing - Google Patents

Method and device for non-destructive dielectric strength testing Download PDF

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DD276217A3
DD276217A3 DD30360787A DD30360787A DD276217A3 DD 276217 A3 DD276217 A3 DD 276217A3 DD 30360787 A DD30360787 A DD 30360787A DD 30360787 A DD30360787 A DD 30360787A DD 276217 A3 DD276217 A3 DD 276217A3
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DD30360787A
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Bernd Pellegrini
Andras Bodnar
Friedbert Bauer
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Robotron Elektronik
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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. 1The method is used for non-destructive dielectric strength testing of electronic components, assemblies and devices. By means of a test arrangement, the execution of the o. G. Method in two steps, firstly a high-voltage pre-test with required Pruefspannung and energy limitation of the fault current to a value of 10% of the otherwise usual for dielectric strength tests current and secondly a high-voltage Hauptpruefung with the required Pruefspannung without energy limit. Each time the test voltage is switched off, a soft discharge of the test sections or the test piece takes place. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Durchschlagsfestigkeitsprüfung elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Geräte auf Spannungsfestigkeit.The invention relates to a method for the non-destructive dielectric strength test of electronic components, assemblies and devices for dielectric strength.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Es sind Geräte oder Prüfeinrichtungen bekannt, die der Durchführung manueller oder automatischerThere are devices or testing devices known that perform manual or automatic Durchschiagsfestigkeitsprüfungen dienen, 1J.a. der Prüfung von Baugruppen und Leiterplatten, welche in zunehmendem MaßeThroughput tests are used, 1 Yes the testing of assemblies and printed circuit boards, which increasingly

einen immer höheren Integrationsgrad aufweisen.have an ever higher degree of integration.

Die Sicherheitsanforderungen verlangen eine hohe Durchschlagsfestigkeit, die mit sehr hohen Prüfspannungen nachgewieoenThe safety requirements require a high dielectric strength, which nachgewieoen with very high test voltages

werden muß.must become.

Zum Zeitpunkt der Durchschlagsfestigkeitsprüfung ist der Anteil an vergegenständlich 'er Arbeit am Prüfling sehr groß.At the time of the dielectric strength test, the proportion of objectified work on the test object is very large. Es sind keine Lösungen bekannt, die einen wirksamen Schutz alier Bauelemente, Schaltkreise und hochwertigen elektronischenThere are no known solutions that effectively protect alier components, circuits and high-quality electronic Baugruppen garantieren, wenn während der Prüfung der Durchschlagsfestigkeit Durch- oder Überschläge auftreten.Assemblies guarantee if flashover occurs during the breakdown test. In solchen Fällen erfolgt sehr oft die Zerstörung von Halbleiterbauelementen, auch wenn diese nicht unmittelbar in derIn such cases, very often the destruction of semiconductor devices, even if they are not directly in the Prüfstrecke liegen. Beispielsweise kann über eine durch Optokoppler realisierte Trennstelle ein Überschlag erzeugt werden. DieTest track lie. For example, a flashover can be generated via a separation point realized by optocouplers. The Ursache ist der defekte Optokoppler, und als Folge des Überschlages werden weitere Halbleiterbauelemente zerstört.The cause is the defective optocoupler, and as a result of the rollover, further semiconductor components are destroyed. Fehlersuche, Reparatur und Wiederholungsprüfung bedeuten in diesem Fall einen hohen ökonomischen Schaden durchTroubleshooting, repair and retest mean in this case a high economic damage

zusätzliche Lohn- und Materialkosten.additional labor and material costs.

Des weiteren ist gemäß Urheberschein SU 570854 ein Verfahren bekannt, welches bei der Prüfung vonFurthermore, according to copyright SU 570854 a method is known, which in the examination of Dünnschichtkondensatoren Anwendung findet. Es beruht darauf, daß Mikrodurchschläge bei steigender Prüfspannung solangeThin-film capacitors application finds. It is based on the fact that micro-breakdowns with increasing test voltage as long

erzeugt werden, bis die Dünnschicht-Kondensatoren spannungsfest sind. Mehrere nacheinander erfolgte Mikrodurchschlä| e verbessern dabei die Durchschlagsfestigkeit der geprüften Kondensatoren.be generated until the thin-film capacitors are voltage resistant. Several successive Mikrodurchschlä | e improve the dielectric strength of the tested capacitors.

Dieses Verfahren ist jedoch bei der Prüfung von Baugruppen mit Halbleiterbauelementen nicht anwendbar, da durch dieHowever, this method is not applicable in the testing of assemblies with semiconductor devices, since by the Erzeugung von Durchschlägen keine Verbesserung der Durchschlagsfestigkeit erzielt werden kann, sondern dieGeneration of punches no improvement in dielectric strength can be achieved, but the Durchschlagsfestigkeit wird geringer, und die Gefahr der Zerstörung von Halbleiterbauelementen steigt. Außerdem ist dieDielectric strength decreases, and the risk of destruction of semiconductor devices increases. In addition, the Anzahl der zugelassenen Hochspannungsprüfungen begrenzt.Number of approved high voltage tests limited. Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel einer zerstörungsfreien Durchschlagsfestigkeitsprüfung elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Geräte sowie der Rationalisierung des Prüfvorganges und damit verbunden der Steigerung derThe invention pursues the goal of a non-destructive dielectric strength test of electronic components, assemblies and devices as well as the rationalization of the testing process and the associated increase in the

Arbeitsproduktivität und Erhöhung der Zuverlässigkeit der Prüfung.Labor productivity and increase the reliability of the test. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wahrscheinlichkeit der Zerstörung von Halbleiterbauelementen während derDor invention is based on the object, the probability of destruction of semiconductor devices during the Durchschlagsiestigkeitsprüfung zu verhindern bzw. zu vermeiden.To prevent or avoid penetration test. Erlindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mittels eines Verfahrens die Durchschlagsfestigkeit elektronischerAccording to the object is achieved in that by means of a method, the dielectric strength of electronic

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.Devices, assemblies and equipment is tested in two consecutive steps, by a high voltage pre-test with required test voltage and an energy limitation of the fault current to a value of <10% of the usual for dielectric strength tests current as the second step by a high-voltage main test with the required Test voltage as the third process step, the energy limit after the error-free pre-test increases the limit and threshold of the fault current, so that the full energy is available for the dielectric strength test.

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.Advantageously, a first method step, which includes the contact and continuity test, as well as a last method step, in which after each switching off of the test voltage, a soft discharge of the capacitances of the specimen or the test sections.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden: In der zugehörigen Zeichnung bedeutet:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment: In the accompanying drawings:

Fig. 1: Darstellung der Funktionsgruppen der Vorrichtung zur Durchführung djs VerfahrensFig. 1: Representation of the functional groups of the device for performing djs method Fig. 2: Darstellung der Prüfspannung und des Fehlerstromes im Durchschlagsfall bei der Hochspannungs-VorprüfungFig. 2: Representation of the test voltage and the fault current in the breakdown in the high-voltage pre-test Fig.3: Darstellung der Prüfspannung und des Fehlerstromes im Durchschlagsfall bei der Hochspannungs-Hauptprüfung.Fig.3: Representation of the test voltage and the fault current in the breakdown in the high-voltage main test. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus folgenden Funktionsgruppen:The device consists essentially of the following functional groups: Prüflingsaufnahme 1, Hochspannungsschaltfeld 2, Kontakt- und Durchgangspiüfung 3, Hochspannungsgenerator 4,DUT 1, high-voltage switch panel 2, contact and continuity test 3, high-voltage generator 4, Fehlererkennung 5, Energiebegrenzung 6, Anzeigefeld 7, Stromversorgung 8 sowie Steuereinheit 9.Fault detection 5, power limitation 6, display field 7, power supply 8 and control unit 9. Alle Funktionsgruppen sind in einem schrankartigen Gehäuse angeordnet. Mit der Zuschaltung der Stromversorgung 8 beginntAll functional groups are arranged in a cabinet-like housing. With the connection of the power supply 8 begins

die Steuereinheit 9 rnit der Abarbeitung der für den jeweiligen Prüflingstyp festgelegten Programmschritte.the control unit 9 with the execution of the specified program steps for the respective Prüflingstyp.

Zunächst wird über die Funktionsgruppe Kontakt- und Durchgangsprüfung 3 sowie Hochspannungsschaltfeld 2 dieFirst, via the function group contact and continuity test 3 and high-voltage panel 2 the

ordnungsgemäße Kontaktierung der Prüflingsaufnahme 1 nachgewiesen. Mittels Hochspannungsschaltfeld 2 wird durch spezielle Schalter die im jeweiligen Prüfschritt zu prüfende Prüfstrecke durchgeschaltet.Proper contacting of the test specimen holder 1 has been proven. By means of high-voltage switch panel 2, the test section to be tested in the respective test step is switched through by means of special switches.

Nach erfolgtem Kontakttest wird die Funktionsgruppe Kontakt- und Durchgangsprüfung 3 von der durchgeschaltetenAfter the contact test has been completed, the contact and continuity test function group 3 is switched from the through-connected Prüfstrecke getronnt und die für die Durchschlagsfcstigkeitsprüfung notwendige Prüfspannung desTrial line and the test voltage required for the breakdown test Hochspannungsgenerators 4 an die Prüflingsaufnahme 1 angelegt und im Anzeigefeld 7 angezeigt.High voltage generator 4 applied to the Prüflingsaufnahme 1 and displayed in the display panel 7. Für die Dauer des Verfahrensschrittes Hochspannungsvorprüfung wirkt die Energiebegrenzung 6. Dadurch erfolgen eineFor the duration of the process step high-voltage pre-test, the energy limitation 6 acts Begrenzung und Auswertung des Fehlerstromes auf 10% des sonst bei Durchschlagsfestigkeitsprüfungen üblichen Stromes,Limitation and evaluation of the fault current to 10% of the otherwise usual in breakdown tests current,

wobei die angelegte Prüfspannung der geforderten Höhe des Spannungswertes für die eigentlichewherein the applied test voltage of the required height of the voltage value for the actual

Durchschlagsfestigkeitsprüfung entspricht.Dielectric strength test corresponds. Im Fehlerfal! wird die Prüfung durch die Fehlererkennung 5 unterbrochen und akustisch/optisch signalisiert. Durch dieIn the event of a fault! the test is interrupted by the error detection 5 and acoustically / optically signaled. By the Wirksamkeit der Energiebegrenzung β wird eine Zerstörung von Halbleiterbauelementen weitestgehend vermieden. Der größteEffectiveness of energy limitation β destruction of semiconductor devices is largely avoided. The biggest Teil der Spannungsfestigkeitsfehler wird in der Phase der Hochspannungsvorprüfung erkannt, da zu diesem Zeitpunkt bereitsPart of the dielectric strength error is detected in the phase of high voltage pre-test, since at this time already

die volle Prüfspannung anliegt.the full test voltage is applied.

Liegt kein Fehler vor, so werden nach Ablauf der festgesetzten Vorprüfzeit die Begrenzung und Ansprechschwelle desIf there is no error, the limitation and response threshold of the Fdhlerstromes durch die Energiebegrenzung β hochgesetzt, so daß die bei Durchachlagsfestigkeitsprüfungon übliche EnergieFdhlerstromes suppressed by the energy limit β, so that the usual in Durchachlagsfestigkeitüffungungon energy

zur Verfügung steht.is available.

In Fig.2 sind die Spannungsverhältnisse und der Fehlerstrom bei der Hochspannungs-Vorprüfung dargestellt. In der ZeitFIG. 2 shows the voltage conditions and the fault current in the high-voltage preliminary test. At the time

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 beibetween to and ti, the test voltage increases to the required value Uh 111 . If the test specimen is faulty, a breakdown occurs, and a current (fault current) flows in the time interval tj / tj, whose magnitude amounts to S10% of the otherwise

Durchschlagsfestigkeitsprüfungen üblichen Stromes heruntergesetzt wird (Enorgiebegrenzung 6 ist wirksam). Zum Zeitpunkt tjDielectric strength tests normal current is lowered (Engery limit 6 is effective). At the time tj

wird die Prüfung abgebrochen.the exam is aborted.

Fig. 3zeigt die Spannungs- und Stromverhältnisse bei der Hochspannungs-Hauptprüfung. Die Prüfspannung UHlp hat di6 gleicheFig. 3 shows the voltage and current conditions in the high-voltage main test. The test voltage U Hlp has di6 same Höhe wie bei der Hochspannungs-Vorprüfung, der Strom im Fall eines Durchschlages entspricht den üblichen Werten beiHeight as in the high-voltage preliminary test, the current in the event of a punch corresponds to the usual values Durchschlagsfestigkeitsprüfungen und führt zur Zerstörung von diversen Halbleiterbauelementen.Dielectric strength tests and leads to the destruction of various semiconductor devices. Nach jedem Abschalten des Hochspannungsgenerator 4 erfolgt rin weiches Entladen der Prüfstrecke.After each shutdown of the high voltage generator 4 rin soft unloading of the test section takes place. Bei allen Verfahrensschritten erfolgt über die Fehlererkennung 5 eine Auswertung des Prüfereebnisscs. Mit dem Anzoigefe'd 7In all method steps, the fault detection 5 is used to evaluate the test result. With the Anzoigef'd 7

werden alle Prüfschritte, Verfahrensschritte sowie Fehlerzustände oder Ende der fehlerfreien Piüfumj signalisiert.All test steps, method steps and error states or the end of the error-free Piüfumj be signaled.

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 erfolgtenfan 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.1. A method and apparatus for non-destructive dielectric strength testing of electronic components, assemblies and devices by means of a device consisting of the functional groups Prüflingsaufnahme, contact and continuity test, fault detection, power supply and control unit, characterized in that after the first process step done f known contact - And continuity test with a second step, a high-voltage pre-test with required test voltage is performed by the test voltage required for the dielectric strength is applied to the device under test, for the duration of the process step, an energy limit (6) limits the fault current, with a third step High voltage main test with the. After the error-free pre-test time, the limitation and response threshold of the fault current is raised by the energy limitation (6), so that the full energy is available for the dielectric strength tests. 2. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Kontakttest jede Prüfstrecke am Prüfling zweifach adaptiert wird mit einer anschließenden Durchgangsprüfung.2. The method according to item 1, characterized in that as a contact test each test section is adapted twice on the test specimen with a subsequent continuity test. 3. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß nach jedem Abschalten der Prüfspannung ein weiches Entladen der Kapazitäten des Prüflings bzw. der Prüfstrecken erfolgt.3. The method according to item 1, characterized in that after each shutdown of the test voltage, a soft discharge of the capacitances of the specimen or the test sections.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4120821A1 (en) * 1991-06-24 1993-01-07 Messwandler Bau Ag METHOD FOR MEASURING PARTIAL DISCHARGES

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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