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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines
elektrischen Kontaktelements, insbesondere zur Reinigung einer Kontaktfeder
zur Testung von Chipbausteinen. Außerdem betrifft sie ein Reinigungsgerät zur Reinigung
eines elektrischen Kontaktelements.
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Die
Reinigung von Kontaktelementen, insbesondere Halbleiterbereich,
stellt eine häufige
Notwendigkeit im Betrieb solcher Elemente dar Bei ihrer Kontaktierung
werden die Kontaktelemente, die beispielsweise federartig ausgebildet
sind, mit anderen Oberflächen
in Berührung
gebracht und ein elektrischer Kontakt hergestellt. Je häufiger eine
solche Kontaktierung eines Kontaktelements mit unterschiedlichen
Oberflächen
erfolgt, desto stärkere
Materialablagerungen bilden sich dort. Diese Problematik stellt
sich im Besonderen bei Kontaktfedern zur Testung von Chipbausteinen.
Kontaktierungseinheiten mit solchen Kontaktfedern sind für die Qualitätsprüfung und
zum Testen von ICs bekannt, um die ICs auf definierte Weise kurzfristig
mit einer Testschaltung zu verbinden. Bei ICs handelt es sich um
relativ kleine Bauelemente mit in der Regel sehr vielen Kontaktanschlüssen, die
oft auch als „Beinchen” bezeichnet
werden. Jeder einzelne Anschlusskontakt jedes zu testenden ICs muss
beim Test von Kontaktfedern mit einer bestimmten Kontaktkraft kontaktiert
werden, damit der für
den Test erforderliche Strom fließen kann. Dabei lagern sich
an der Oberfläche
der Kontaktfedern mit der Zeit unterschiedliche Metalle, insbesondere
Zinn, ab, die vor allem von den Beinchen des ICs her stammen. Hierdurch
nutzt sich indirekt die Kontaktfeder ab, da der Stromfluss über die Spitze
der Kontaktfeder mehr und mehr gestört wird. Eine erste Reinigung
nach ca. 5000–30000
Testzyklen ist daher unumgänglich.
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Bisher
erfolgt eine solche Reinigung mit Hilfe von feinen Draht- bzw. Glasfaserbürsten. Dabei
kommen aber nicht nur die Ablagerungen auf der Kontaktfeder, sondern
auch die sehr empfindliche, oftmals mit Gold beschichtete Oberfläche der
Kontaktfeder selbst mit der Drahtbürste in Berührung, sodass mikrofeine Bereiche
der Kontaktfeder selbst oder der Goldbeschichtung mit abgetragen
werden. Mit der Zeit entsteht dadurch ein Abschmirgeleffekt, der
dazu führt,
dass sich Ablagerungen in der Folge einer Drahtbürsten-Reinigung noch schneller
bilden und dass die Kontaktfeder sukzessive beschädigt wird. Das
Reinigen von Kontaktfedern bzw. anderen Kontaktelementen im Halbleiterbausteinbereich
stellt daher derzeit einen wichtigen Einflussfaktor dar, warum häufig kontaktierte
Kontaktelemente eine relativ niedrige Lebensdauer haben.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit bereitzustellen,
wie Kontaktelemente schonender und dennoch effektiv von Verunreinigungen
gesäubert
werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein
Reinigungsgerät gemäß Anspruch
12 gelöst.
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In
einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Reinigung eines Kontaktelements wird demgemäß das Kontaktelement mit einem
Reinigungs-Druckstrahl besprüht,
der ein Feststoff-Reinigungsmittel
einerseits und ein gasförmiges
und/oder flüssiges
Regulierungsmittel andererseits enthält.
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Statt
einer mechanischen Reinigung durch direkten Kontakt mit dem Kontaktelement
wird also ein Reinigungs-Druckstrahl auf das Kontaktelement gerichtet, ähnlich wie
bei einem Dampfstrahlreiniger im häuslichen Bereich. Dieser Reinigungs-Druckstrahl
umfasst mindestens zwei unterschiedliche Materialien, nämlich ein
Feststoff-Reinigungsmittel und ein Regulierungsmittel, wobei auch
das Regulierungsmittel gleichzeitig als Reinigungsmaterial dienen
kann. Das Feststoff-Reinigungsmittel ist dabei bevorzugt ein Gemisch
aus einem Feststoff und einem Träger,
bevorzugt einem Trägergas
wie beispielsweise Druckluft. Der Feststoff wird mit Hilfe des Trägers auf
das Kontaktelement gesprüht.
Als Regulierungsmittel kann sowohl ein Gas als auch eine Flüssigkeit
bzw. ein Gas-Flüssigkeitsgemisch
verwendet werden. Das Regulierungsmittel ist dabei so gewählt, dass
es die Abrasionswirkung des Feststoff-Reinigungsmittels mildert, das heißt reguliert.
Im Endeffekt wirkt das Regulierungsmittel analog zu einem Moderator
in der Kernphysik, das heißt
es dient dem Abbremsen der Wirkung des Feststoff-Reinigungsmittels.
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Mit
Hilfe des Verfahrens kann mit einer Druckstrahl-Methode das Kontaktelement
gereinigt werden. Dabei können
die Abrasionseigenschaften des Feststoff-Reinigungsmittels durch
geeignete Wahl der Materialien des Feststoff-Reinigungsmittel und
des Regulierungsmittels, ihres Sprühdrucks und ihres Verhältnisses
zueinander genau eingestellt werden. Die Wirkung der Materialien
auf das Kontaktelement einerseits und auf Verunreinigungen auf dem
Kontaktelement andererseits kann also vorab bereits abgeschätzt werden,
so dass die erwähnten Parameterwerte
entsprechend gewählt
werden können.
Dies wird bevorzugt in Abhängigkeit von
der Art der Verunreinigungen des Kontaktelements einerseits und
von der Beschaffenheit (Material, Dichte, Weichheit, etc.) des Kontaktelements
andererseits durchgeführt.
Bei einer ausschließlichen
regelmäßigen Reinigung
eines Kontaktelements mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bei einer
optimalen Einstellung der Parameter nach ersten Erfahrungen von
einer Vervielfachung des Lebenszyklus des Kontaktelements ausgegangen
werden. Die Durchführung
des Verfahrens ist im Vergleich zur Bürstenreinigung im Ergebnis
der Reinigungswirkung reproduzierbar und zudem schneller.
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Ein
erfindungsgemäßes Reinigungsgerät zur Reinigung
eines elektrischen Kontaktelements, insbesondere einer Kontaktfeder
zur Testung von Chipbausteinen, weist eine Sprüheinrichtung zum Besprühen des
Kontaktelements mit einem Reinigungs-Druckstrahl auf, wobei das
Reinigungsgerät eine
Haltevorrichtung für
Kontaktelemente und/oder für
Kontaktelemente aufweisende Bausteine umfasst und die Sprüheinrichtung
so ausgebildet ist, dass sie im Betrieb ein Feststoff-Reinigungsmittel
einerseits und ein gasförmiges
und/oder Regulierungsmittel andererseits versprüht.
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Ein
erfindungsgemäßes Reinigungsgerät weist
besonders bevorzugt ein Gehäuse
zur Abschirmung von Auswirkungen des Reinigungs-Druckstrahls auf.
Die Elemente eines solchen Gehäuses sind
dann besonders bevorzugt in ihren Dimensionen und ihrer Anordnung
zueinander so ausgebildet, dass ein Bediener bzw. die Umgebung des
Reinigungsgeräts
möglichst
weitgehend von Reinigungsmaterialien bzw. dem Regulierungsmittel
und/oder Verschmutzungen des Kontaktelements abgeschirmt werden.
Das Gehäuse
bietet zudem unter anderem den Vorteil, dass diese Materialien bzw.
Verschmutzungen gezielt innerhalb des Gehäuses gesammelt und ggf. abgeführt werden
bzw. einer Rückgewinnung
zugeführt
werden können.
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Die
Haltevorrichtung für
die Kontaktelemente bzw. Bausteine kann ortsfest mit dem Reinigungsgerät verbunden
sein und/oder beweglich daran bzw. darin angebracht sein. Sie kann
also auch Haltemittel umfassen, mit Hilfe derer ein Bediener ein
Kontaktelement bzw. einen Kontaktelemente umfassenden Baustein selbstständig, beispielsweise
manuell, halten kann. So kann die Haltevorrichtung zum Beispiel eine
Anzahl in das Reinigungsgerät
integrierter, z. B. von außen
in das Gehäuse
hineinreichender, Bedienungshandschuhe umfassen und/oder Manipulatoren,
mit deren Hilfe ein Bediener die Position des Kontaktelements bzw.
Bausteins von außerhalb
des Geräts
verändern
kann. Die Haltevorrichtung dient neben dem reinen Halten, d. h.
dem temporären
Fixieren des Kontaktelements bzw. Bausteins in einer Reinigungs position,
auch dazu, einen Bediener und die Umgebung des Reinigungsgeräts davor
zu schützen,
direkt oder indirekt mit dem Reinigungs-Druckstrahl, seinen einzelnen
Materialien und/oder den abgelösten
Verschmutzungen in Berührung
zu kommen.
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Im
Rahmen von Tests zur Evaluierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wurde festgestellt, dass es besondere Vorteile ergibt, wenn als
Feststoff-Reinigungsmittel ein Mittel verwendet wird, das Partikel
in kristallin vorliegender Form umfasst. Dabei kann das Reinigungsmittel
solche Partikel als einen von mehreren Bestandteilen aufweisen oder
komplett daraus bestehen. Kristalline Partikel zeichnen sich dadurch
aus, dass sie durch ihre besondere Kantenschärfe eine hohe Abrasionswirkung
bewirken. Es können
damit also auch schwer entfernbare Ablagerungen von der Oberfläche eines
Kontaktelements weggesprüht
werden.
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Des
Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Feststoff-Reinigungsmittel
ein Mittel verwendet wird, das Partikel umfasst, die bei Raumtemperatur
in fester Form vorliegen. Diese Partikel haben im Vergleich zu anderen
Partikeln, die erst in einem niedrigeren Temperaturbereich eine feste
Form annehmen, vor allem den Vorteil, dass das Feststoff-Reinigungsmittel
vor Durchführung
des Verfahrens nicht erst aufwändig
heruntergekühlt
werden muss. Außerdem
kann bei Verwendung gekühlter
Partikel eine unerwünschte ”Sprengwirkung” entstehen,
die daraus resultiert, dass gekühlte
Feststoff-Partikel beim Auftreffen auf das Kontaktelement so erwärmt werden,
dass sie sich verflüssigen
oder gar sublimieren und dadurch explosionsartig ausdehnen. Eine
solche Sprengwirkung kann sich negativ auf die Oberfläche des
Kontaktelements selbst auswirken. Die Abrasionswirkung des Feststoff-Reinigungsmittels
(im Speziellen in Zusammenwirkung mit dem Regulierungsmittel) ist
somit bei gekühlten
Partikeln auch schwieriger einstellbar.
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Besonders
bevorzugt wird als Feststoff-Reinigungsmittel ein Mittel verwendet,
das einen wasserlöslichen
Feststoff, besonders bevorzugt ein Salz, umfasst. Ein wasserlöslicher
Feststoff kann in einer Nachreinigung mit Hilfe von Wasser bzw.
hydrophilen Flüssigkeiten
gleich vom Kontaktelement weggespült werden. Bei Salzen, einer
Unterart wasserlöslicher Feststoffe,
kommt hinzu, dass diese in praktisch jeder beliebigen Körnung und
Zusammensetzung erhältlich
sind. Dabei wird unter einem Salz auch ein Salzgemisch verstanden,
das sich aus mehreren unterschiedlichen Salzen zusammensetzen kann,
wobei auch zusätzliche
Stoffe nichtsalzartiger Natur beigemischt sein können.
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Im
Rahmen dessen ist es besonders bevorzugt, dass als Salz ein Natriumcarbonat
verwandt wird. Hierunter kann sowohl ein Natrium-Bicarbonat als
auch ein Natriumhydrogencarbonat sowie andere Natriumcarbonatverbindungen
verwendet werden. Es hat sich im Rahmen der Tests zur Erfindung
gezeigt, dass Natriumcarbonate besonders gute Abrasionseigenschaften
bei gleichzeitig niedriger Beanspruchung von Metallen aufweisen,
im Speziellen von den Metallen, die im Bereich von Kontaktelementen
zur Anwendung kommen, beispielsweise des Goldbelags von Kontaktfederelementen.
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Als
Regulierungsmittel wird bevorzugt Wasser, besonders bevorzugt destilliertes
oder ionisiertes Wasser, verwendet, das vorteilhafterweise zu Ende des
Reinigungsverfahrens auch dazu verwendet werden kann, das Kontaktelement
von Resten weggesprengter Verschmutzungsbestandteile und/oder von
Resten des Feststoff-Reinigungsmittels, insbesondere von wasserlöslichen
Feststoffen, zu reinigen. Wasser ist außerdem insbesondere als Regulierungsmittels
im Rahmen der Erfindung geeignet, da es die Härte des Auftreffens von Feststoff-Partikeln einfach
abmildert. Zudem ist Wasser kostengünstig und praktisch jederzeit
verfügbar.
Weiterhin ist Wasser als nicht-toxisches Regulierungsmittel besonders umweltfreundlich
in der Anwendung.
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Der
Reinigungs-Druckstrahl, mit dem mindestens eines der beiden Materialien
auf das Kontaktelement gesprüht
wird, hat bevorzugt einen gewissen Überdruck, der über Atmosphärendruck
liegt. Besonders bevorzugt werden das Feststoff-Reinigungsmittel
und/oder das Regulierungsmittel – vorzugsweise beide – mit einem
Austrittsdruck von mindestens 1,5 bar, besonders bevorzugt von mindestens
3 bar, von der Sprüheinrichtung
auf das Kontaktelement gesprüht.
Weiterhin ist bevorzugt, dass mindestens eines dieser beiden Materialien – wiederum vorzugsweise
beide – mit
einem Austrittsdruck von höchstens
8 bar, besonders bevorzugt von höchstens
6 bar, von der Sprüheinrichtung
auf das Kontaktelement gesprüht
wird. Im Rahmen dieser Druckbereiche, insbesondere zwischen den
besonders bevorzugten Druckwerten liegt gemäß ersten Erfahrungen ein ausreichender
Abrasionsdruck einerseits vor, wobei andererseits bei geeigneter
Materialauswahl keine Gefahr der Zerstörung der Oberfläche des
Kontaktelements selbst eingegangen wird. Es ist daher im Speziellen
in diesen Druckbereichen möglich,
die optimale Einstellung der Abrasionswirkung durch die entsprechenden
Materialien einzustellen. Besonders gute Reinigungsergebnisse haben
sich in Tests bei einem Abstand von der Sprüheinrichtung zum zu reinigenden
Kontaktelement größer 5 mm,
bevor zugt größer 10 mm
ergeben, wobei der Abstand nicht größer als 40 mm, bevorzugt kleiner
20 mm sein sollte.
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Nach
dem Besprühen
wird wie oben erwähnt bevorzugt
eine Nachreinigung des Kontaktelements mit Hilfe einer Spülflüssigkeit
durchgeführt.
Diese Nachreinigung kann Schmutzpartikel und aufgesprühte Feststoffe
des Feststoff-Reinigungsmittels von der Oberfläche des Kontaktelements spülen und somit
garantieren, dass das Kontaktelement möglichst frei von Rest-Verunreinigungen
und Feststoff-Reinigungsmittel verbleibt. Die Nachreinigung kann
dabei beispielsweise in einem Bad mit Spülflüssigkeit erfolgen und dann
durch Ultraschall-Einwirkung
zusätzlich
unterstützt
werden. Besonders bevorzugt wird als Spülflüssigkeit das Regulierungsmittel
verwendet, da dadurch der Prozess der Reinigung insgesamt vereinfacht
wird. Es ist dann prinzipiell nur eine Art von Flüssigkeit
im Rahmen des Verfahrens notwendig. Beispielsweise durch Abstellen
der Gabe des Feststoff-Reinigungsmittels bei weiterem Besprühen des
Kontaktelements mit dem Regulierungsmittel kann dies einfach realisiert
werden.
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Bei
der Nachreinigung des Kontaktelements mit Hilfe einer Spülflüssigkeit
ist es außerdem
bevorzugt, dass – wie
oben bereits erwähnt – die Spülflüssigkeit
in einem Rückgewinnungsprozess
von entfernten Verschmutzungen des Kontaktelements bzw. von dem
Feststoff-Reinigungsmittel
gereinigt und zur Wiederverwendung aufbereitet wird. Durch ein solches
Recycling der Spülflüssigkeit
kann ein geschlossener Kreislauf hergestellt werden, bei dem die
Spülflüssigkeit – bevorzugt
gleichzeitig das Regulierungsmittel – mehrmals oder gar endlos
wiederverwendet werden kann. Analog kann, bei geeigneter Wahl des
Regulierungsmittels und des Feststoff-Reinigungsmittels, auch bei
dem Hauptreinigungsgang des erfindungsgemäßen Verfahren die Sprühflüssigkeit
wiederaufbereitet werden, wobei sich das Recycling dann auf die
Trennung des Regulierungsmittels vom Feststoff-Reinigungsmittel
und/oder von den Verschmutzungen bezieht. Eine derartige Rückgewinnung
von Regulierungsmittel bzw. Spülflüssigkeit ist
sowohl besonders ökonomisch
als auch sehr umweltfreundlich. Eine Reinigung in einem Rückgewinnungsprozess
kann beispielsweise durch Filtern bzw. durch Verdunsten der jeweiligen
Flüssigkeit
bei Entsorgung der entfernten Verschmutzungen bzw. des Feststoffreinigungsmittels
bewerkstelligt werden.
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Zusätzlich kann
vorteilhafterweise vorgesehen werden, dass das Kontaktelement nach
dem Abspülen
getrocknet wird, wodurch die Gefahr der Absetzung von Stoffen aus
der verbleibenden Reinigungsflüssigkeit
ausgeschlossen werden kann.
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In
einem erfindungsgemäßen Reinigungsgerät umfasst
die Sprüheinrichtung
vorteilhafterweise einen Sprühkopf
mit zwei Sprühdüsen, wobei
die eine Sprühdüse an eine
Versorgungseinheit für
das Feststoff-Reinigungsmittel und die andere Sprühdüse an eine
Versorgungseinheit für
das Regulierungsmittel angeschlossen ist. Es wird so aus mehreren Teil-Reinigungs-Druckstrahlen außerhalb
des Sprühkopfs
ein kombinierter Reinigungs-Druckstrahl erzeugt, der dann auf das
zu reinigende Kontaktelement auftrifft. Auch eine Anordnung von
mehr als zwei Sprühdüsen ist
je nach Anwendungsfall und Komplexität der Reinigungsaufgabe möglich. Dabei können dann
mehrere Sprühdüsen dasselbe
Mittel führen
oder jede einzelne Sprühdüse ein Mittel,
das sich jeweils von allen anderen Mitteln unterscheidet, die von
anderen Sprühdüsen geführt werden.
Ein solcher Sprühkopf
kann beispielsweise eine Ringdüse mit
einer zentralen Innendüse
umfassen, wobei die Ringdüse
das eine der beiden Materialien führt und die Innendüse das zweite
der beiden Materialien führt.
Hierdurch ist die örtliche
Nähe des
Austritts der beiden Materialien gewährleistet, sodass sie sich
gegenseitig besonders einfach und kontrolliert beim Sprühprozess
beeinflussen können
und damit auch die genau eingestellte Regulierungswirkung des Regulierungsmittels
für das
Feststoff-Reinigungsmittel erzielt werden kann. Außerdem kann
mit Hilfe einer derartigen Anordnung mindestens zweier Sprühdüsen auch
eine Formung des Reinigungs-Druckstrahls ermöglicht werden, insbesondere,
aber nicht nur, dann, wenn das Regulierungsmittel gasförmig ist.
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Außerdem ist
es besonders vorteilhaft, wenn das Reinigungsgerät mit einer Verstelleinrichtung ausgestattet
ist, die so ausgebildet ist, dass sie die Sprüheinrichtung und/oder die Haltevorrichtung
relativ zueinander bewegt. Eine solche Versteileinrichtung kann
insbesondere eine manuell bewirkte Steuerung dieser relativen Bewegung
umfassen, aber auch einen Manipulator oder eine motorische oder anderweitig
automatische Steuerung.
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Vorteilhafterweise
weist ein erfindungsgemäßes Reinigungsgerät weiterhin
eine Regelungsvorrichtung zur Regelung des Verhältnisses der Anteile des Feststoff-Reinigungsmittels
einerseits und des Regulierungsmittels andererseits auf. Eine solche Regelungsvorrichtung
variiert die „Harte” der Abrasion
am Kontaktelement, wodurch ein Bediener bzw. das Reinigungsgerät selbsttätig, beispielsweise
in Abhängigkeit
von Materialdaten des Kontaktele ments und/oder der darauf vorhandenen
Verschmutzungspartikel das Verhältnis
der beiden unterschiedlichen Materialien einstellt.
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Während es
prinzipiell möglich
ist, dass einzelne Teile des Verfahrens bzw. auch das gesamte Verfahren
manuell durchgeführt
wird bzw. werden, ist es besonders bevorzugt, dass das Verfahren
automatisiert bzw. teilautomatisiert abläuft. Dies kann beispielsweise
dadurch realisiert werden, dass die Sprüheinrichtung mechanisch und/oder
elektronisch kontrolliert auf ein fixiertes Kontaktelement bzw.
ein Bauteil mit einem Kontaktelement einen Reinigungs-Druckstrahl abgibt
und dabei den Reinigungs-Druckstrahl und/oder das Verhältnis der
Materialien und/oder die Strahlrichtung des Reinigungs-Druckstrahls
selbsttätig
kontrolliert. Insbesondere kann in einem derartigen teilautomatisierten bzw.
automatisierten Prozess vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente
relativ zur Sprüheinrichtung
bewegt werden, sodass ein Reinigen von Kontaktelementen in Reihe
ermöglicht
wird. Dies kann beispielsweise durch ein Reinigungsgerät realisiert
werden, das als Reinigungsstation an einem Transportband oder einer ähnlichen
Förderungseinrichtung ausgebildet
ist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden noch einmal unter Hinweis auf die beigefügten Figuren
anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Gleiche
Bauteile sind in den verschiedenen Figuren jeweils mit denselben
Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reinigungsgeräts,
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2 eine
Schnittansicht desselben Reinigungsgeräts in frontalen Draufsicht,
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3 eine
perspektivische Detailansicht in den Innenraum desselben Reinigungsgeräts.
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4 eine
schematische Ansicht einer Ausführungsform
einer Sprüheinrichtung
für ein
erfindungsgemäßes Reinigungsgerät,
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5 eine
Draufsicht auf die Stirnseite derselben Sprüheinrichtung aus der Blickrichtung
B in 4,
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6 eine
Schnittansicht derselben Sprüheinrichtung
entlang der Schnittlinie A-A in 4 mitsamt
einem schematisch dargestellten verschmutzten Kontaktelement,
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7 eine
schematische detaillierte Darstellung des Reinigungsprinzips anhand
des verschmutzten Kontaktelements aus 6,
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8 eine
perspektivische Detailansicht einer Haltevorrichtung innerhalb des
Reinigungsgeräts aus
den 1 bis 3 mit einem zu reinigenden Baustein
mit Kontaktelementen.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Reinigungsgeräts 1.
Es weist ein Gehäuse 7 auf,
das einen Innenraum 10 nach außen hin verschließt, sodass
Reinigungssubstanzen bzw. Schmutzpartikel, die von Kontaktelementen
entfernt werden sollen, nicht in das unmittelbare Umfeld gelangen.
Der Zugang zum Innenraum 10 des Gehäuses wird durch Öffnen einer
teiltransparenten Öffnungsklappe 3 ermöglicht.
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Im
Innenraum 10 befindet sich auf einem Lochblech 21 leicht
erhöht
eine Haltevorrichtung 8 in Form eines blockartigen, sich
oberseitig verjüngenden
Fixierungsblocks. Die Haltevorrichtung 8 dient zum Halten,
d. h. zum festen Positionieren, eines zu reinigenden Kontaktelements
bzw. eines Bausteinen 5 mit derlei Kontaktelementen. Zum
Reinigen weist das Reinigungsgerät 1 eine
in ihrer Position verstellbare Sprüheinrichtung 9 in
Form eines Sprühkopfs mit
mehreren Sprühdüsen auf,
die durch Versorgungseinheiten 11, 13, nämlich durch
Zuleitungen gespeist werden. Dabei führt die eine Zuleitung 13 ein
durch einen Gasstrahl transportiertes Feststoff-Reinigungsmittel
und die andere Zuleitung 11 ein Regulierungsmittel. Diese
beiden Materialien sind aufeinander so abgestimmt, dass sie in Zusammenwirkung
ein Reinigungsgemisch ergeben, das über den Sprühkopf 9 in Form eines
kombinierten Reinigungs-Druckstrahls 25 in
Richtung der Haltevorrichtung 8 bzw. des Bausteins 5 abgegeben
wird. Kriterien für
die Wahl der Art der Materialien wurden bereits oben näher ausgeführt; eine
Erklärung
ihrer Wirkungsweise findet sich im Rahmen der Beschreibung der 7.
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Der
Sprühkopf 9 ist
indirekt mit einer Verstelleinrichtung 15 verbunden, die
bewirkt. dass sie sowohl in ihrer Höhe (Raumrichtung z) als auch
in ihrer seitlichen Position (Raumrichtung y) und ihrer Tiefe (Raumrichtung
x) verstellbar ist. Die Verstelleinrichtung umfasst hierzu Verstellschrauben 17a, 17b und Linearführungen 19a, 19b.
Durch Drehen der Verstellschrauben 17a, 17b entsteht
eine Bewegung entlang der Linearführungen 19a, 19b,
hier jeweils in die horizontalen Raumrichtungen x und y. Eine analog
ausgebildete Anordnung einer Verstellschraube und einer Linearführung für die vertikale
Bewegung in Raumrichtung z ist hier verdeckt innerhalb des Gehäuses 7 angeordnet.
Zusätzlich
kann im Übrigen vorgesehen
sein, den Sprühkopf 9 mit
Hilfe geeigneter zusätzlicher
Verstellmechanismen auch zu neigen, so dass der Reinigungs-Druckstrahl 25 nicht
genau senkrecht, sondern schräg
abgegeben wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Haltevorrichtung 8 beweglich
und/oder über
einen Manipulator oder eine Automatik verstellbar ausgebildet sein.
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2 zeigt
dasselbe Reinigungsgerät 1 in einer
Schnittansicht, in der der Innenraum 10 dargestellt ist.
Neben den bereits erwähnten
Elementen ist unterhalb des Lochblechs 21 ein Auffangraum 23 erkennbar,
in den Reinigungsreste, d. h. in erster Linie von Kontaktelementen
entfernte Verschmutzungen und Reinigungsmaterialien, abgeführt und
einer Entsorgung und/oder Wiederverwertung zugeführt werden können. Besonders
bevorzugt werden solche in Lösung
und/oder Suspension vorliegende Reinigungsreste über einen Ablaufschlauch (nicht
gezeigt) abgeleitet und in einer Aufbereitungseinheit voneinander
getrennt, so dass die voneinander separierten einzelnen Materialien
wieder für
das erfindungsgemäße Verfahren
verwendet werden können.
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In 3 ist
eine Detailansicht aus 1 gezeigt, in der neben den
bereits erwähnten
Elementen insbesondere erkennbar ist, dass die beiden Zuleitungen 11, 13 in
einen gemeinsamen Träger 12 münden, aus
dem nach vertikal nach unten der Sprühkopf 9 herausragt.
Innerhalb des Trägers 12 sind
die beiden Zuleitungen 11, 13 an dem Sprühkopf 9 so
angeschlossen, dass die unterschiedlichen Materialien jeweils in
einer eigenen separaten Sprühdüse des Sprühkopfs 9 verdüst werden.
Dieser Aufbau wird in Zusammenhang mit den 4 und 5 beschrieben.
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4 zeigt
schematisch einen Sprühkopf 9, der
eine erste Sprühdüse 27 und
eine zweite Sprühdüse 29 umfasst.
In einer Blickrichtung B dargestellt ist dies in 5 erkennbar:
Der Sprühkopf 9 weist hier
eine Zentraldüse 27 als
erste Sprühdüse 27 und eine
Ringdüse 29 als
zweite Sprühdüse 29 auf,
die voneinander durch eine in einer Außenröhre 33 geführte Innenröhre 31 getrennt
sind. Aus der Zentraldüse 27 wird
vorzugsweise das Feststoff-Reinigungsmittel
versprüht
und aus der Ringdüse 29 das Regulierungsmittel,
so dass die beiden Materialien erst außerhalb des Sprühkopfs 9 aufeinander
treffen.
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Dieses
Funktionsprinzip illustriert 6 noch einmal
deutlicher Der Sprühkopf 9 ist
hier im Schnitt entlang einer Schnittlinie A-A aus 4 gezeigt.
Sie weist einen inneren Düsenkanal 27a – korrespondierend
mit der Zentraldüse 27 – und einen ringförmig um
den inneren Düsenkanal 27a angeordneten äußeren Düsenkanal 29a für die Ringdüse 29 auf.
Der innere Düsenkanal 27 wird
mit einem Feststoff-Reinigungsmittel 25a, hier einem mit
Hilfe von Druckluft beschleunigten kristallinen Feststoff, nämlich einem
Salz, konkret Natriumbicarbonat, gespeist. Der äußere Düsenkanal 27b führt als
Regulierungsmittel 25b eine Flüssigkeit, nämlich destilliertes oder ionisiertes
Wasser. Beim Austreten aus dem Sprühkopf 9 bilden diese
beiden reinigungsmaterialen den Reinigungs-Druckstrahl 25,
der auf ein Kontaktelement 35 gerichtet wird, das mit Verschmutzungen 37 verunreinigt
ist.
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Die
spezielle Reinigungswirkung dieses Reinigungs-Druckstrahls 25 veranschaulicht 7,
in der eine Mikro-Darstellung der Partikel des Reinigungs-Druckstrahls 25 gezeigt
ist. Er setzt sich aus den kristallinen, d. h. harten und scharfkantigen
Partikeln des Feststoff-Reinigungsmittels 25a und
den eher runden und weichen Partikeln des Regulierungsmittels 25b zusammen.
Gemeinsam treffen diese Partikel auf die Verschmutzungen 37 und
tragen diese ab. Hierzu dienen in erster Linie die Partikel des
Feststoff-Reinigungsmittels 25a, die die Struktur der Verschmutzungen
aufbrechen und abtragen. Das Regulierungsmittel 25b hingegen
bremst diese Wirkung des Feststoff-Reinigungsmittels so weit regulierend
ab, dass gleichzeitig sichergestellt wird, dass die empfindliche
Oberfläche
des Kontaktelements 35, die oftmals eine relativ weiche
Goldbeschichtung aufweist, nicht beschädigt oder verkratzt wird. Nach dem
vollständigen
Abtragen der Verschmutzungen 37 vom Kontaktelement 35 kann
die Gabe des Feststoff-Reinigungsmittels 25a eingestellt
werden und ein Nachspülprozess
mit Hilfe des alleine weiter versprühten Wassers erfolgen. Dadurch
wird das Kontaktelement 35 auch von den Resten des Natriumbicarbonats
gereinigt, das sich im Wasser einfach löst.
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8 zeigt
eine weitere Detailansicht des Reinigungsgeräts 1 aus den 1 bis 3.
Dabei ist insbesondere der Baustein 5 en detail dargestellt. Dieser
ist als Baustein zur zur Testung von Chip-Bausteinen ausgebildet
und umfasst eine Unterschale 49 und einer Oberschale 39.
Die Oberschale 39 wird auf ihrer der Unterschale 49 abgewandten
Seite abgeschlossen von einer Alignment-Platte 41, die
der Fixierung von Kontaktfedern 43 innerhalb des Bausteins 5 dient.
In der Mitte der Alignment-Platte 41 stehen Kontaktelemente 35 in
Form von Feder spitzen der Kontaktfedern hervor. Bei der Testung
von Chip-Bausteinen werden auf diesen Federspitzen 35 die
Kontaktelemente der zu testenden Chips kontaktiert.
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Der
Baustein 5 umfasst außerdem
zahlreiche Aufnahme-Bohrungen 45, die dazu dienen können, die
Ober- und die Unterschale 49, 39 miteinander mit
Hilfe von Schrauben o. ä.
zu verbinden. Sie können
im Rahmen der Erfindung aber auch dazu genutzt werden, durch Hindurchführen einer
durchgehenden Fixierschraube (nicht dargestellt) den Baustein 5 fest
mit der Haltevorrichtung 8 zu verbinden und so eine ortsfeste
Anbringung des Bausteins 5 an der Haltevorrichtung 8 während eines
Reinigungsprozesses zu garantieren. Dadurch ist die Position des
Bausteins 5 klar definiert, so dass der Sprühkopf 9 den
Reinigungs-Druckstrahl 25 gezielt auf die Kontaktelemente 35 der
Kontaktfedern 43 richten und daran entlangfahren kann.
Die Reinigungsreste werden über
den Fixierungsblock 8 und dann weiter in Richtung des Lochblechs 21 abgeführt.
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Es
wird abschließend
noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend
beschriebenen Reinigungsgerät
lediglich um ein Ausführungsbeispiel
handelt, das vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden
kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere
kann die Haltevorrichtung einfacher ausgeführt sein und beispielsweise
nur aus einem oder mehreren Greifhandschuhen bestehen, mit denen
ein Benutzer in den Innenraum des Reinigungsgeräts greift, ohne mit Reinigungsresten
in Berührung
zu kommen. Die Haltevorrichtung kann andererseits auch weitere Fixiermechanismen
umfassen, die ein zu reinigendes Objekt fest einspannen, und vorteilhafterweise
auch relativ zum Sprühkopf
beweglich ausgebildet sein, wodurch der Sprühkopf beispielsweise auch statisch im
Reinigungsgerät
angebracht sein kann. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten
Artikel „ein” bzw. „eine” nicht
aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein
können.
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- 1
- Reinigungsgerät
- 3
- Öffnungsklappe
- 5
- Baustein
- 7
- Gehäuse
- 8
- Haltevorrichtung/Fixierungsblock
- 9
- Sprüheinrichtung/Sprühkopf
- 10
- Innenraum
- 11,
13
- Zuleitungen
- 12
- Träger
- 15
- Verstelleinrichtung
- 17a,
17b
- Verstellschrauben
- 19a,
19b
- Linearführungen
- 21
- Lochblech
- 23
- Auffangraum
- 25
- Reinigungs-Druckstrahl
- 25a
- Feststoff-Reinigungsmittel/Natriumbicarbonat
- 25b
- Regulierungmittel/destilliertes
oder ionisiertes Wasser
- 27
- erste
Sprühdüse/Zentraldüse
- 27a
- innerer
Düsenkanal
- 29
- zweite
Sprühdüse/Ringdüse
- 29a
- äußerer Düsenkanal
- 31
- Innenröhre
- 33
- Außenröhre
- 35
- Kontaktelement/Federspitze
- 37
- Verschmutzungen
- 39
- Oberschale
- 41
- Alignment-Platte
- 43
- Kontaktfedern
- 45
- Aufnahmebohrungen
- 49
- Unterschale
- B
- Blickrichtung
- x,
y, z
- Raumrichtungen