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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Kontaminationstester zum Prüfen einer ionischen Kontamination von Leiterplatten, mit einem Aufnahmebehälter zum Aufnehmen einer Flüssigkeit und einer Messeinrichtung zum Messen einer elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit, wobei sich während des Messens in der Flüssigkeit eine zu prüfende Leiterplatte befindet.
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Ein Kontaminationstester ist ein Prüfgerät, mittels dem Leiterplatten auf ionische Kontaminationen zu prüfen sind. Leiterplatten umfassen in der Regel ein plattenförmiges, elektrisch isolierendes Material mit daran, insbesondere darauf angeordneten, elektrisch leitenden Verbindungen. Die leitenden Verbindungen werden in der Regel als Leiterbahnen bezeichnet und verbinden Bauelemente miteinander. Diese Bauelemente werden auf Lötflächen oder in Lötaugen auf der Leiterplatte mittels eines Lötprozesses fixiert. Bei dem Lötprozess kann die Leiterplatte ionisch kontaminiert werden. Solch eine ionische Kontamination kann ein Problem darstellen. Ionische Kontaminationen können z.B. zu Kurzschlüssen führen oder der Isolationswiderstand der Leiterplatten kann verringert werden. Um zu bestimmen, ob und wie stark eine ionische Kontamination der Leiterplatte vorliegt, ist ein Prüfverfahren bekannt.
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Die Prüfung erfolgt, indem die jeweilige Leiterplatte in einem Aufnahmebehälter eines Kontaminationstesters in eine Flüssigkeit getaucht wird. Die Flüssigkeit löst von der Leiterplatte ionische Kontamination ab. Diese in der Flüssigkeit enthaltene ionische Kontamination verändert die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit, welche dann mittels einer Messeinrichtung des Kontaminationstesters bestimmt werden kann. So kann mittels je einer ersten Messung vor dem Eintauchen und einer zweiten Messung nach dem Eintauchen der Leiterplatte, insbesondere nach einer vordefinierten Wartezeit, eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit ermittelt werden. Diese Änderung wiederum ermöglicht es, auf die Kontamination bzw. Verunreinigung der eingetauchten Leiterplatte zurückzuschließen.
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Zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kontaminationstester zum Prüfen einer ionischen Kontamination von Leiterplatten zu schaffen, mit dem besser gemessen werden kann, als mit bekannten Kontaminationstestern.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Kontaminationstester zum Prüfen einer ionischen Kontamination von Leiterplatten gelöst, mit einem Aufnahmebehälter zum Aufnehmen einer Flüssigkeit und einer Messeinrichtung zum Messen einer elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit, wobei sich während des Messens in der Flüssigkeit eine zu prüfende Leiterplatte befindet. Gemäß der Erfindung ist ein Heizelement vorgesehen, das zum Erwärmen der sich in dem Aufnahmebehälter befindenden Flüssigkeit dient.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kontaminationsgerät ist ein Heizelement vorgesehen. Ein Heizelement wandelt eine Energieform, hier in der Regel elektrischen Strom, in thermische Energie bzw. Wärme um. Hier vorliegend wird mittels der Wärme des Heizelements die Flüssigkeit erwärmt, die sich in dem Aufnahmebehälter befindet. Der Aufnahmebehälter ist insbesondere nach oben hin offen, so dass eine Leiterplatte in den Aufnahmebehälter zu geben ist. Diese Leiterplatte wird dann in die erwärmte Flüssigkeit getaucht. Die Flüssigkeit umgibt die Leiterplatte in der Regel vollständig. Eine an der Leiterplatte anhaftende ionische Kontamination wird von der Flüssigkeit abgetragen bzw. abgelöst, die ionische Kontamination vermischt bzw. löst sich in der Flüssigkeit. Dadurch, dass erfindungsgemäß die Flüssigkeit erwärmt ist, kommt es zu einem verbesserten, insbesondere verstärkten und schnelleren Abtragen der ionischen Kontamination in der Flüssigkeit. Ein schnelleres Abtragen der ionischen Kontamination bewirkt, dass die Leiterplatte kürzer in der Flüssigkeit verweilen muss, um die ionische Kontamination an die Flüssigkeit abzugeben. Eine kürzere Verweildauer ermöglicht so, dass ein Prüfzyklus des Kontaminationsgerätes zeitlich verkürzt werden kann. Somit können in einem gleichen Zeitraum mehr Leiterplatten geprüft werden. Der Durchsatz des Kontaminationsgerätes erhöht sich. Ferner wird mit der erfindungsgemäß erwärmten Flüssigkeit das Abtragen von Kontamination in die Flüssigkeit hinein und das Lösen von Kontamination in der Flüssigkeit selbst verbessert. Ein derart verstärktes Abtragen und Lösen von Kontamination verbessert die Präzision der Messergebnisse des erfindungsgemäßen Kontaminationsgeräts.
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Insbesondere ist erfindungsgemäß das Heizelement dazu eingerichtet, dass die Flüssigkeit auf eine Temperatur von +30 (plus dreißig) bis +60 (plus sechzig) Grad Celsius, bevorzugt +32 (plus zweiunddreißig) bis +50 (plus fünfzig) Grad Celsius, besonders bevorzugt +34 (plus vierunddreißig) bis +40 (plus vierzig) Grad Celsius zu erwärmen ist. Wie bereits erwähnt, sind auf die Leiterplatte unterschiedliche Bauelemente befestigt. Die Bauelemente weisen dabei eine maximale Betriebstemperatur auf. Ein Überschreiten der maximalen Betriebstemperatur könnte zur thermischen Zerstörung von Bauteilen führen. Ferner sind Obergrenzen für eine zulässige Betriebstemperatur von Leiterplatten bekannt. Bei kommerziellem Gebrauch von Leiterplatten ist die Obergrenze z.B. üblicherweise bei +70 (plus siebzig) Grad Celsius, bei industriellem Gebrauch +85 (plus fünfundachtzig) Grad Celsius und bei automobilem oder militärischem Gebrauch +125 (plus einhundertfünfundzwanzig) Grad Celsius. Diese Obergrenze der Temperatur darf auch nicht beim Prüfen von der Temperatur der Flüssigkeit überschritten werden. Mit einer maximalen Temperatur der erfindungsgemäß erwärmten Flüssigkeit von +60 (plus sechzig) Grad Celsius ist ein Optimum geschaffen, zwischen einem verbesserten Abtragen und Lösen sowie einer ausreichenden Sicherheit vor Überhitzen von Bauelementen. Die untere Grenze der Flüssigkeit von +30 (plus dreißig) Grad Celsius orientiert sich an erfindungsgemäßen Untersuchungen, gemäß denen bei diesen Temperaturen erste Verbesserungen zu erkennen sind.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist eine Temperaturmesseinrichtung zum Messen der Temperatur der Flüssigkeit und eine Regeleinrichtung zum Regeln einer Heizleistung des Heizelements in Abhängigkeit der von der Temperaturmesseinrichtung gemessenen Temperatur vorgesehen ist. Eine Temperaturmesseinrichtung misst in der Regel kontinuierlich eine vorhandene Temperatur, in diesem Fall die Temperatur der Flüssigkeit in dem Aufnahmebehälter. Die Temperaturmesseinrichtung ist an eine Regeleinrichtung betrieblich gekoppelt, welche die gemessene Temperatur mit einer vorgegebenen Temperatur vergleicht. Weicht die gemessene Temperatur von der vorgegebenen Temperatur ab, regelt die Regeleinrichtung die Heizleistung des Heizelements nach. Die Heizleistung des Heizelements wird verstärkt, wenn die Temperatur unter die vorgegebene Temperatur fällt. Wenn die Temperatur über die vorgegebene Temperatur steigt, wird die Heizleistung verringert. So ist es möglich, die Temperatur der Flüssigkeit an die vorgegebene Temperatur anzupassen und diese konstant zu halten. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Temperatur bei mehreren Prüfungen gleich hoch zu wählen ist. So ist eine Vergleichbarkeit der Messungen gegeben.
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In bevorzugter Weise ist die Regeleinrichtung dazu eingerichtet, die Temperatur der Flüssigkeit auf plus/minus 2 (zwei) Grad Celsius genau, bevorzugt plus/minus 1 (ein) Grad Celsius genau zu regeln. Ein Schwanken der Temperatur um die vorgegebene Temperatur um plus/minus 2 (zwei) Grad, bevorzugt um plus/minus 1 (ein) Grad Celsius erhöht die Qualität der Prüfung. Insbesondere wird die Vergleichbarkeit der genannten ersten Messung mit der zweiten Messung bei geringen Temperaturschwankungen verbessert.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist ferner eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der von der Temperaturmesseinrichtung gemessenen Temperatur vorgesehen. Die Anzeigevorrichtung ermöglicht es einem Bediener, die Temperatur der Flüssigkeit optisch zu überprüfen. Die Anzeigeeinrichtung ist besonders beim Starten des erfindungsgemäßen Kontaminationsgeräts von Vorteil. So kann der Bediener dann erkennen, ob das Kontaminationsgerät bereits seine Prüftemperatur erreicht hat. Während der Prüfung kann zudem die Temperatur der Flüssigkeit von dem Bediener überwacht werden.
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In bevorzugter Weise ist ferner eine Isolationseinrichtung zum thermischen Isolieren des Aufnahmebehälters gegen dessen Umgebung vorgesehen. Die Isolationseinrichtung reduziert den Durchgang von thermischer Wärmeenergie. Mittels der Isolationseinrichtung des Aufnahmebehälters wird so ein Einfluss der Temperatur der Umgebung des Aufnahmebehälters auf den Aufnahmebehälter und die sich darin befindende Flüssigkeit verringert. Die Isolationseinrichtung ermöglicht so, dass die Temperatur der Flüssigkeit sich allenfalls verzögert an die Umgebungstemperatur anpasst. Zugleich kann die Temperatur mittels des Heizgerätes schneller geändert werden. Auch nimmt die Temperatur der Flüssigkeit während einer Heizpause nicht schnell ab.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe ist auch mit einem Verfahren zum Prüfen einer ionischen Kontamination von Leiterplatten mittels eines Kontaminationstesters gelöst, mit den Schritten: Aufnehmen einer Flüssigkeit in einem Aufnahmebehälter, Einlegen einer zu prüfenden Leiterplatte in die Flüssigkeit und Messen einer elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit. Dabei wird gemäß der Erfindung eine Flüssigkeit verwendet, die über 50 (fünfzig) Gewichtsprozent Wasser enthält.
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Wasser weist den Vorteil auf, dass die Handhabung der Flüssigkeit vereinfacht wird. So ist z.B. eine Flüssigkeit mit mehr als 50 (fünfzig) Gewichtsprozent Lösungsmittel, wie sie bisher für die genannten Prüfungen üblich ist, weit schwieriger zu handhaben. Als Lösungsmittel kommt bei bekannten Kontaminationstestern in der Regel Isopropanol bzw. 2-Propanol zum Einsatz. Isopropanol ist ein leicht entzündlicher Gefahrstoff. Für diesen sind insbesondere genau definierte Mischungsverhältnisse einzuhalten und es ist auf Explosionsschutz zu achten.
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Für die erfindungsgemäße Flüssigkeit, die mehr als 50 (fünfzig) Gewichtsprozent Wasser enthält, ist ein Explosionsschutz hingegen nicht notwendig.
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Die Erfindung betrifft ferner vorteilhaft ein Verfahren zum Betreiben eines Kontaminationstesters, wobei als in der Flüssigkeit enthaltenes Wasser ein VE-Wasser verwendet wird. VE-Wasser ist ein aufbereitetes Wasser, dem Mineralien, Salze und Ionen entzogen worden sind. Der Vorteil von VE-Wasser liegt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren überraschenderweise darin, das es bessere Reingungseigenschaften als normales Wasser aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, das VE-Wasser eine geringere elektrische Leitfähigkeit als normales Wasser hat. Eine von vornherein geringere Leitfähigkeit ist bei dem erfindungsgemäßen Prüfen auf ionische Kontamination mittels Messen der elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit von Vorteil. Es liegt dann beim Messer ein breiterer möglicher Messbereich vor.
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Vorzugsweise betrifft dier Erfindung auch ein Verfahren zum Prüfen einer ionischen Kontamination von Leiterplatten, wobei die Flüssigkeit überhaupt kein Isopropanol enthält. Isopropanol hat, wie oben bereits erwähnt, eine geringere Entzündungstemperatur als Wasser. Zudem wirkt Isopropanol auf die Haut und die Schleimhäute reizend und ist entsprechend nach der Stoffrichtlinie als reizend eingestuft. Ein vollständiges Weglassen von Isopropanol vermeidet diesen Nachteil von Isopropanol. Möglich ist dieses vollständige Weglassen von Isopropanol durch das erfindungsgemäße Erwärmen der stattdessen wasserbasierten Flüssigkeit zum Prüfen.
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Die Erfindung betrifft entsprechend bevorzugt auch ein Verfahren mit dem weiteren Schritt des Erwärmens der sich in dem Aufnahmebehälter befindenden Flüssigkeit, insbesondere auf eine Temperatur von 30 (dreißig) bis 60 (sechzig) Grad Celsius, bevorzugt 32 (zweiunddreißig) bis 50 (fünfzig) Grad Celsius, besonders bevorzugt 34 (vierunddreißig) bis 40 (vierzig) Grad Celsius.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Kontaminationstester gemäß dem Stand der Technik,
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaminationstesters,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaminationstesters, und
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4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontaminationstesters.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 bis 4 zeigen einen Kontaminationstester 10 zum Prüfen einer ionischen Kontamination 12 einer Leiterplatte 14. Der Kontaminationstester 10 umfasst ein Gehäuse 16 mit einem sich darin befindenden Aufnahmebehälter 18 zum Aufnehmen einer Flüssigkeit 20. In der Flüssigkeit 20 befindet sich die Leiterplatte 14. Die Flüssigkeit 20 wird mittels einer Messeinrichtung 22 untersucht. Die Messeinrichtung 22 bestimmt kontinuierlich die elektrische Leitfähigkeit 24 der Flüssigkeit 20.
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Da, wie in den 2 bis 4 dargestellt, die Leiterplatte 14 von der Flüssigkeit 20 des Aufnahmebehälters 18 umspült ist, löst die Flüssigkeit 20 die ionische Kontamination 12 der Leiterplatte 14 ab. Die Flüssigkeit 20 wird ihrerseits von bzw. mit der ionischen Kontamination 12 der Leiterplatte 14 verunreinigt. Es bildet sich ein Stoffgemisch 26 aus Flüssigkeit 20 und ionischer Kontamination 12. Das Stoffgemisch 26 weist eine andere elektrische Leitfähigkeit 24 auf, als zuvor die Flüssigkeit 20 allein. Diese Änderung der elektrischen Leitfähigkeit 24 der Flüssigkeit 20 allein hin zu der anderen elektrischen Leitfähigkeit 24 des verunreinigten Stoffgemischs 26 ist mittels der Messeinrichtung 22 festzustellen.
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In den 2 bis 4 umfasst das Kontaminationsgerät erfindungsgemäß ferner ein Heizelement 28. Das Heizelement 28 ist an, insbesondere in dem Aufnahmebehälter 18 angeordnet und erwärmt die sich in dem Aufnahmebehälter 18 befindende Flüssigkeit 20 auf eine Temperatur 30. Die Temperatur 30 der Flüssigkeit 20 wird mittels einer Temperaturmesseinrichtung 32 gemessen. Die Temperaturmesseinrichtung 32 ist mit einer Regeleinrichtung 34 und dem Heizelement 28 betrieblich gekoppelt. Die Regeleinrichtung 34 ist so eingerichtet, dass sie die gemessene Temperatur 30 der Flüssigkeit 20 mit einer Solltemperatur 36 vergleicht. Weicht die Temperatur 30 von der Solltemperatur 36 ab, wird eine Heizleistung des Heizelements 28 nachgeregelt.
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Um den thermischen Einfluss der Umgebung auf die Flüssigkeit 20 zu verringern, umfasst der Aufnahmebehälter 18 eine Isolationseinrichtung 38. Die Isolationseinrichtung 38 isoliert den Aufnahmebehälter 18 und die darin befindliche Flüssigkeit 20 thermisch von einer Umgebungstemperatur 40. Die thermische Isolierung hat ferner den Vorteil, dass das Heizelement 28 in der Regel weniger stark heizen muss, um die Flüssigkeit 20 auf Solltemperatur 36 zu halten.
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Um ferner die Temperatur 30 auch für einen Benutzer 42 anzuzeigen, umfasst der Kontaminationstester 10 eine Anzeigevorrichtung 44. Die Anzeigevorrichtung 44 ist mit der Temperaturmesseinrichtung 32 und/oder mit der Regeleinrichtung 34 betrieblich gekoppelt.
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2 zeigt das Heizelement 28 als eine Heizplatte am Boden des Aufnahmebehälters 18. Das Heizelement 28 erwärmt so gleichmäßig von unten die Flüssigkeit 20 innerhalb des Aufnahmebehälters 18. Die Flüssigkeit 20 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel über fünfzig Gewichtsprozent Wasser 46.
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In 3 ist das Wasser 46 der Flüssigkeit 20 ein VE-Wasser. Die Flüssigkeit 20 wird in diesem zweiten Ausführungsbeispiel von einem Heizelement 28 erwärmt, das in Form eines Heizstabs ausgebildet ist. Das derartige Heizelement 28 kann an dem Kontaminationstester 10 vergleichsweise einfach nachträglich eingebaut bzw. nachgerüstet werden. Die Temperaturmesseinrichtung 32 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls nachträglich nachrüstbar gestaltet.
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Gemäß 4 umfasst die Messeinrichtung 22 zugleich die Temperaturmesseinrichtung 32. Damit kann die Temperaturmesseinrichtung 32 zusammen mit der Messeinrichtung 22 in einer Baueinheit realisiert werden. Die Flüssigkeit 20 wird bei diesem Ausführungsbeispiel von einem Heizelement 28 erwärmt, dass als Durchlauferhitzer gestaltet ist.
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Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen, formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kontaminationstester
- 12
- ionische Kontamination
- 14
- Leiterplatte
- 16
- Gehäuse
- 18
- Aufnahmebehälter
- 20
- Flüssigkeit
- 22
- Messeinrichtung
- 24
- elektrische Leitfähigkeit
- 26
- Stoffgemisch
- 28
- Heizelement
- 30
- Temperatur
- 32
- Temperaturmesseinrichtung
- 34
- Regeleinrichtung
- 36
- Solltemperatur
- 38
- Isolationseinrichtung
- 40
- Umgebungstemperatur
- 42
- Benutzer
- 44
- Anzeigevorrichtung
- 46
- Wasser
