DE102018208428B3

DE102018208428B3 - Apparatus and method for testing material properties of a board substrate

Info

Publication number: DE102018208428B3
Application number: DE102018208428.9A
Authority: DE
Inventors: Andrzej Samulak
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2038-05-30

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Prüfung von Materialeigenschaften eines Platinensubstrats einer Platine (2) umfassend eine Eingangsschnittstelle (3), an der ein HF-Messsignal einkoppelbar ist und eine Ausgangsschnittstelle (4), an der ein von dem Platinensubstrat beeinflusstes Ausgangs-HF-Messsignal ausgekoppelbar ist, wobei eine Platinenschnittstelle (5) vorgesehen ist, an der eine zu prüfende Platine (2) klemmend festlegbar ist, wobei an der Platinenschnittstelle (5) eine Einkopplungsschnittstelle (5.1) zur zumindest abschnittsweisen Interaktion des HF-Messsignals mit dem Platinensubstrat der Platine (2) und eine Auskopplungsschnittstelle (5.2) zur Auskopplung eines modifizierten HF-Messsignals nach der Interaktion mit dem Platinensubstrat der Platine (2) vorgesehen sind und wobei die Platinenschnittstelle (5) derart ausgebildet ist, dass bei klemmender Befestigung der zu prüfenden Platine (2) an der Platinenschnittstelle (5) eine Übertragung eines an der Eingangsschnittstelle (3) eingekoppelten HF-Messsignals über die Einkopplungsschnittstelle (5.1) und die Auskopplungsschnittstelle (5.2) an die Ausgangsschnittstelle (4) erfolgt.The invention relates to a device for testing material properties of a board substrate of a printed circuit board (2) comprising an input interface (3), to which an RF measurement signal can be coupled, and an output interface (4), at which an output HF influenced by the board substrate A circuit board interface (5) is provided, on which a board to be tested (2) is clamped, wherein at the board interface (5) a coupling interface (5.1) for at least partially interaction of the RF measurement signal with the board substrate the circuit board (2) and a coupling-out interface (5.2) for coupling out a modified RF measuring signal after interaction with the board substrate of the board (2) are provided and wherein the board interface (5) is designed such that when clamped fastening of the board to be tested (2) at the board interface (5) a transmission of a at the input angsschnittstelle (3) coupled RF measuring signal via the coupling interface (5.1) and the coupling interface (5.2) to the output interface (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Prüfung von Materialeigenschaften, insbesondere Hochfrequenz-Eigenschaften (HF-Eigenschaften), eines Platinensubstrats.The invention relates to a device and a method for testing material properties, in particular high-frequency properties (RF properties) of a platinum substrate.

Insbesondere in der Radartechnik und in Mobilfunkanwendungen werden Leiterplatten (auch als Platinen bezeichnet) verwendet, auf denen hochfrequente Signale im GHz-Bereich übertragen werden. Für derartige Anwendungen sind die HF-Eigenschaften der Leiterplatte, insbesondere des Leiterplattensubstrats, ein wesentliches Kriterium, da produktionsbedingte Schwankungen des Leiterplattenmaterials zu Schwankungen der elektrischen Eigenschaften der gesamten Leiterplatte führen können und dadurch beispielsweise die Übertragungseigenschaften für HF-Signale außerhalb des Toleranzbereichs liegen.Particularly in radar technology and in mobile radio applications, printed circuit boards (also referred to as boards) are used on which high-frequency signals in the GHz range are transmitted. For such applications, the RF characteristics of the circuit board, in particular of the printed circuit substrate, an essential criterion because production-related variations of the printed circuit board material can lead to fluctuations in the electrical properties of the entire circuit board and thus, for example, the transmission properties for RF signals are out of tolerance.

Aus der DE 10 2014 210 826 A1 ist ein Prüfverfahren für ein Platinensubstrat für eine Platine eines Radarsystems in einem Fahrzeug bekannt, insbesondere ein HF-Substrat, wobei das Platinensubstrat wenigstens einen zu prüfenden Materialparameter aufweist. Dabei umfasst der Materialparameter z. B. einen Verlustwinkel oder einen Dielektrizitätsparameter.From the DE 10 2014 210 826 A1 a test method for a board substrate for a board of a radar system in a vehicle is known, in particular an HF substrate, wherein the board substrate has at least one material parameter to be tested. In this case, the material parameter z. For example, a loss angle or a dielectric parameter.

Ferner beschreibt die US 7,701,222 B2 ein Verfahren zum Testen einer Leiterplatte, um den dielektrischen Verlust des Leiterplattenmaterials zu bestimmen. Derartige Verluste im Material erzeugen Wärme, z. B. wenn ein hochfrequentes elektronisches Signal mittels eines im Leiterplattensubstrat eingebetteten Mikrostreifens übertragen wird. Die Temperatur oder das Spektrum wird dann an der Oberfläche der Leiterplatte gemessen und mit einer Standardtemperatur oder einem Standardspektrum verglichen, um festzustellen, ob das zu prüfende Material verwendet werden kann.Furthermore, the describes US 7,701,222 B2 a method of testing a circuit board to determine the dielectric loss of the circuit board material. Such losses in the material generate heat, eg. B. when a high-frequency electronic signal is transmitted by means of a microstrip embedded in the printed circuit board substrate. The temperature or spectrum is then measured on the surface of the circuit board and compared to a standard temperature or standard spectrum to determine if the material to be tested can be used.

Die DE 42 11 362 C2 beschreibt die Bestimmung von Materialparametern durch Mikrowellenmessungen eines dielektrischen Mediums mit hinreichend geringen dielektrischen Verlusten in einer zumindest teilweise aus dielektrischem Material bestehenden Rohrleitung. Die Bestimmung erfolgt mittels eines Hohlleiters, wobei die Rohrleitung den Querschnitt des Hohlleiters vollständig ausfüllt, sodass die Mikrowellen vollständig das Medium beaufschlagen. Der Einfluss des Mediums auf die messbaren Eigenschaften der Mikrowellen wird dann durch die Bestimmung von deren Dämpfung oder deren Phase ausgewertet.
Daher ist es im Rahmen der Qualitätsüberwachung von Leiterplatten wesentlich, die HF-Eigenschaften der Leiterplatte, insbesondere des Leiterplattensubstrats, zumindest stichprobenartig überprüfen zu können.The DE 42 11 362 C2 describes the determination of material parameters by microwave measurements of a dielectric medium with sufficiently low dielectric losses in a pipeline consisting at least partly of dielectric material. The determination is made by means of a waveguide, wherein the pipe completely fills the cross section of the waveguide, so that the microwaves completely act on the medium. The influence of the medium on the measurable properties of the microwaves is then evaluated by determining their attenuation or their phase.
Therefore, it is essential in the context of quality monitoring of printed circuit boards to be able to at least randomly check the HF properties of the printed circuit board, in particular the printed circuit board substrate.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mittels der eine einfach handhabbare und verlässliche Prüfung der Materialeigenschaften eines Platinensubstrats möglich ist.Proceeding from this, it is an object of the invention to provide a device by means of which an easily manageable and reliable examination of the material properties of a platinum substrate is possible.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Verfahren zur Prüfung der Materialeigenschaften eines Platinensubstrats ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 10.The object is achieved by a device having the features of independent claim 1. Preferred embodiments are subject of the dependent claims. A method for testing the material properties of a platinum substrate is the subject of the independent patent claim 10.

Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Prüfung von Materialeigenschaften einer ein Platinensubstrat aufweisenden Platine. Die Platine kann dabei insbesondere für HF-Anwendungen ausgebildet sein und aus einem Platinensubstrat bestehen, das für Anwendungen im GHz-Bereich geeignet ist, beispielsweise für Mobilfunk- oder Radaranwendungen. Die Vorrichtung umfasst eine Eingangsschnittstelle, an der ein HF-Messsignal einkoppelbar ist. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Ausgangsschnittstelle, an der ein von dem Platinensubstrat beeinflusstes Ausgangs-HF-Messsignal ausgekoppelbar ist. Hierbei bedeutet „von dem Platinensubstrat beeinflusstes Ausgangs-HF-Messsignal“, dass die Art des Platinensubstrats, insbesondere deren Materialeigenschaften das zumindest abschnittsweise mit der Platine in Interaktion tretende HF-Messsignal beeinflusst und damit zu dem Ausgangs-HF-Messsignal führt. Des Weiteren ist an der Vorrichtung eine Platinenschnittstelle vorgesehen, an der eine zu prüfende Platine klemmend festlegbar ist. An der Platinenschnittstelle sind eine Einkopplungsschnittstelle zur zumindest abschnittsweisen Interaktion des HF-Messsignals mit dem Platinensubstrat der Platine und eine Auskopplungsschnittstelle zur Auskopplung eines modifizierten HF-Messsignals nach der Interaktion mit der Platine vorgesehen. Die Platinenschnittstelle ist dabei derart ausgebildet, dass bei klemmender Befestigung der zu prüfenden Platine an der Platinenschnittstelle eine Übertragung eines an der Eingangsschnittstelle eingekoppelten HF-Messsignals über die Einkopplungsschnittstelle und die Auskopplungsschnittstelle an die Ausgangsschnittstelle erfolgt. Das an der Auskopplungsschnittstelle vorliegende modifizierte HF-Messsignal kann dabei zumindest im Wesentlichen, abgesehen von der Beeinflussung der Leitung des modifizierten HF-Messsignals auf dem Weg von der Auskopplungsschnittstelle zur Ausgangsschnittstelle, dem Ausgangs-HF-Messsignal entsprechen.According to a first aspect, the invention relates to a device for testing material properties of a circuit board having a board substrate. The board can be designed in particular for HF applications and consist of a platinum substrate which is suitable for applications in the GHz range, for example for mobile radio or radar applications. The device comprises an input interface to which an RF measurement signal can be coupled. In addition, the device comprises an output interface, at which an output RF measurement signal influenced by the board substrate can be coupled out. In this case, "output RF measuring signal influenced by the board substrate" means that the type of board substrate, in particular its material properties, influences the RF measuring signal interacting at least in sections with the board and thus leads to the output RF measuring signal. Furthermore, a board interface is provided on the device, to which a board to be tested can be fixed in a clamping manner. At the board interface, a coupling interface for at least section-wise interaction of the RF measuring signal with the board substrate of the board and a coupling-out interface for coupling out a modified HF measuring signal after interaction with the board are provided. The board interface is designed in such a way that, when the board to be tested is clamped to the board interface, a transmission of an RF measurement signal coupled to the input interface takes place via the coupling interface and the coupling interface to the output interface. The modified RF measurement signal present at the coupling-out interface can thereby correspond at least essentially to the output RF measurement signal, apart from influencing the conduction of the modified HF measurement signal on the way from the coupling interface to the output interface.

Der wesentliche Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass eine zuverlässige Messeinrichtung bereitgestellt wird, mittels der eine schnelle und unkompliziert handhabbare Messung der Materialeigenschaften des Platinensubstrats ermöglicht wird. Diese Vorrichtung kann beispielsweise die bei Messungen im Bereich der Platinenproduktion wie auch bei der späteren Platinenbestückung eingesetzt werden.The main advantage of the device is that a reliable measuring device is provided by means of a quick and easy to handle manageable measurement of the material properties of the board substrate is made possible. This device can for example be used in measurements in the field of board production as well as in the later board assembly.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Eingangsschnittstelle und der Einkopplungsschnittstelle ein Hohlleiter vorgesehen. Dadurch kann das HF-Messsignal möglichst verlustarm und in zuverlässiger Weise an die Einkopplungsschnittstelle herangeführt werden.According to one embodiment, a waveguide is provided between the input interface and the coupling interface. As a result, the RF measurement signal can be brought as low loss and reliable as possible to the coupling interface.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Ausgangsschnittstelle und der Auskopplungsschnittstelle ein Hohlleiter vorgesehen. Dadurch kann ein durch das Platinensubstrat beeinflusstes HF-Messsignal möglichst verlustarm und in technisch zuverlässiger Weise von der Auskopplungsschnittstelle an die Ausgangsschnittstelle geleitet werden.According to one embodiment, a waveguide is provided between the output interface and the output interface. As a result, an HF measurement signal influenced by the board substrate can be conducted as low-loss as possible and in a technically reliable manner from the coupling-out interface to the output interface.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel die Eingangsschnittstelle und/oder die Ausgangsschnittstelle zur Verbindung mit einem Hohlleiter ausgebildet sind. Dadurch kann auch an der Eingangsschnittstelle und/oder der Ausgangsschnittstelle ein Hohlleiter angeschlossen werden.According to one embodiment, the input interface and / or the output interface are designed for connection to a waveguide. As a result, a waveguide can also be connected to the input interface and / or the output interface.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist im Bereich der Einkopplungsschnittstelle und/oder im Bereich der Auskopplungsschnittstelle eine elektrische Anpassung zwischen dem in der Vorrichtung verlaufenden Hohlleiter und einer durch die Platinenschnittstelle und der zu prüfenden Platine gebildeten HF-Leiterstruktur vorgesehen. Dadurch können die Reflexionen an den Übergängen vom Hohlleiter zur HF-Leiterstruktur bzw. von der HF-Leiterstruktur zum Hohlleiter entscheidend reduziert werden.According to one exemplary embodiment, in the region of the coupling interface and / or in the region of the coupling-out interface, an electrical matching is provided between the waveguide extending in the device and an HF conductor pattern formed by the board interface and the board to be tested. As a result, the reflections at the transitions from the waveguide to the RF conductor structure or from the RF conductor structure to the waveguide can be decisively reduced.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Platinenschnittstelle bei klemmender Befestigung der zu prüfenden Platine an der Platinenschnittstelle zur Bildung einer resonanten HF-Leiterstruktur ausgebildet. Vorzugsweise weist die HF-Leiterstruktur eine Resonanzcharakteristik derart auf, dass sich in dem zu prüfenden Frequenzbereich zumindest eine Resonanzstelle befindet. Hierzu kann die Platine eine Teststruktur umfassen, die zumindest teilweise zu der Resonanzcharakteristik beiträgt. Über die Lage der Resonanzstelle und deren Flankensteilheit können Materialeigenschaften des Platinensubstrats bestimmt werden.According to an exemplary embodiment, the board interface is formed when the printed circuit board to be tested is clamped to the board interface in order to form a resonant RF conductor structure. Preferably, the RF conductor structure has a resonance characteristic such that at least one resonance point is located in the frequency range to be tested. For this purpose, the circuit board may comprise a test structure which at least partially contributes to the resonance characteristic. The position of the resonance point and its slope can be used to determine material properties of the platinum substrate.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Platinenschnittstelle durch ein erstes Vorrichtungsteil, an dem die Eingangsschnittstelle und die Ausgangsschnittstelle vorgesehen sind, und ein zweites Vorrichtungsteil gebildet, wobei die zu prüfende Platine zwischen dem ersten und zweiten Vorrichtungsteil anzuordnen ist. Das erste und zweite Vorrichtungsteil weisen jeweils eine Schnittstellenfläche auf, die zur Anlage gegenüber der Platine vorgesehen sind, wobei die Schnittstellenflächen bezogen auf die Platine einander gegenüberliegend angeordnet und gegeneinander verspannt werden, so dass die Platine klemmend zwischen den Vorrichtungsteilen eingespannt wird. Dadurch kann eine technisch einfache und zuverlässige Einbindung der Platine in die Vorrichtung zur Bildung der HF-Leiterstruktur erfolgen, so dass eine verlässliche Messung der Materialeigenschaften des Platinensubstrats durchgeführt werden kann.According to one embodiment, the board interface is formed by a first device part on which the input interface and the output interface are provided, and a second device part, wherein the board to be tested is to be arranged between the first and second device part. The first and second device part each have an interface surface, which are provided for abutment against the board, wherein the interface surfaces are arranged opposite to each other with respect to the board and braced against each other, so that the board is clamped between the device parts. This allows a technically simple and reliable integration of the board into the device for forming the RF conductor structure, so that a reliable measurement of the material properties of the board substrate can be performed.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die zur Anlage gegenüber der zu prüfenden Platine vorgesehene Schnittstellenfläche des ersten Vorrichtungsteils eine Konturierung zur Ausbildung eines Hohlleiters, insbesondere zur Ausbildung zumindest eines Teils eines Steghohlleiters, auf. Die Konturierung kann insbesondere eine rahmenartige, seitliche Begrenzung zur Ausbildung eines Hohlleiters aufweisen. Diese rahmenartige, seitliche Begrenzung kann länglich ausgebildet sein, wobei im Bereich der beabstandet zueinander vorgesehenen, einander gegenüberliegenden Schmalseiten die Einkopplungsschnittstelle bzw. die Auskopplungsschnittstelle vorgesehen sind. Im Falle eines Steghohlleiters kann die Konturierung zudem einen Längssteg umfassen, der vorzugsweise mittig in der rahmenartigen, seitlichen Begrenzung vorgesehen ist.According to one exemplary embodiment, the interface surface of the first device part provided for abutment against the circuit board to be tested has a contouring for the formation of a waveguide, in particular for forming at least part of a ridge waveguide. The contouring may in particular have a frame-like, lateral boundary for the formation of a waveguide. This frame-like, lateral boundary may be elongated, wherein the coupling interface or the coupling-out interface are provided in the region of the mutually spaced-apart, narrow sides provided. In the case of a ridge waveguide, the contouring may also include a longitudinal ridge, which is preferably provided centrally in the frame-like, lateral boundary.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der erste und zweite Vorrichtungsteil, insbesondere durch Passstifte relativ zueinander ausgerichtet, gegeneinander verspannbar. Durch das Verspannen kann eine zuverlässige und reproduzierbare Einbindung der Platine in die Vorrichtung erfolgen. Durch das Vorsehen von Passstiften kann eine exakte Ausrichtung des ersten und zweiten Vorrichtungsteils gegeneinander erreicht werden. Die Platine kann Öffnungen aufweisen, durch die die Passstifte passgenau hindurchgeführt werden, so dass auch eine exakte und reproduzierbare Anordnung der zu prüfenden Platine in der Vorrichtung erreicht wird.According to one embodiment, the first and second device part, in particular aligned by dowel pins relative to each other, against each other clamped. By bracing a reliable and reproducible integration of the board can be done in the device. By the provision of dowel pins, an exact alignment of the first and second device parts can be achieved against each other. The board may have openings through which the dowel pins are passed through precisely, so that an exact and reproducible arrangement of the board to be tested in the device is achieved.

Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Prüfung von Materialeigenschaften des Platinensubstrats einer Platine. Die Platine weist einen Testbereich auf, der zur Prüfung verwendet wird. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Anordnen einer Testvorrichtung an dem Testbereich einer zu prüfenden, das Platinensubstrat aufweisenden Platine, wobei die Platine zwischen einem ersten und zweiten Vorrichtungsteil der Testvorrichtung eingespannt wird, so dass eine zumindest abschnittsweise das Platinensubstrat einschließende HF-Leiterstruktur gebildet wird ;
- Zuführen eines HF-Messsignals zu der HF-Leiterstruktur;
- Empfangen eines Ausgangs-HF-Messsignals, das durch die Führung des HF-Messsignals über die HF-Leiterstruktur erzeugt wird; und
- Auswerten des empfangenen Ausgangs-HF-Messsignals zur Prüfung der Materialeigenschaften des Platinensubstrats.

In another aspect, the invention relates to a method of testing material properties of the board substrate of a board. The board has a test area that is used for testing. The method comprises the following steps:

Arranging a test device at the test area of a board to be tested having the board substrate, wherein the board is clamped between a first and a second device part of the test device, so that an HF conductor structure enclosing the board substrate at least in sections is formed;
- Supplying an RF measurement signal to the RF conductor structure;
Receiving an output RF measurement signal generated by the routing of the RF measurement signal over the RF conductor structure; and
- Evaluating the received output RF measurement signal to check the material properties of the board substrate.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren unter Verwendung der vorbeschriebenen Vorrichtung durchgeführt.In one embodiment, the method is performed using the device described above.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das HF-Messsignal über einen Hohlleiter an die HF-Leiterstruktur zugeführt. Dadurch kann eine technisch zuverlässige und verlustarme Zuführung des HF-Messsignals erreicht werden.According to an embodiment of the method, the RF measurement signal is supplied via a waveguide to the RF conductor structure. As a result, a technically reliable and low-loss supply of the RF measurement signal can be achieved.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist die HF-Leiterstruktur ein Hohlleiter, insbesondere ein Steghohlleiter, der zumindest abschnittsweise das zu prüfende Platinensubstrat beinhaltet. Durch die Einbindung des Platinensubstrats in den Hohlleiter interagiert das im Hohlleiter geführte elektromagnetische Feld mit dem Platinensubstrat. Das elektromagnetische Feld wird dabei durch das Platinensubstrat beeinflusst, so dass ein von den Materialeigenschaften des Platinensubstrats abhängiges Ausgangs-HF-Messsignal entsteht. Dadurch lassen sich durch Auswertung des Ausgangs-HF-Messsignals Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften des Platinensubstrats ziehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird zur Prüfung der Materialeigenschaften die Lage zumindest eines lokalen Maximums und/oder zumindest eines lokalen Minimums des Ausgangs-HF-Messsignals oder zumindest eines basierend auf dem Ausgangs-HF-Messsignal ermittelten Streuparameters ausgewertet. Vorzugsweise weist die HF-Leiterstruktur eine Resonanzcharakteristik auf, so dass das zu analysierende Ausgangs-HF-Messsignal zumindest ein lokales Maximum und/oder ein lokales Minimum im betrachteten Frequenzbereich aufweist. Die Lage des lokalen Maximums und/oder des lokalen Minimums im Frequenzbereich lässt Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften des Platinensubstrats, insbesondere dessen relative Permittivität, beispielsweise relativ zu einem sog. „golden sample“, zu.According to one exemplary embodiment of the method, the HF conductor structure is a waveguide, in particular a ridge waveguide, which includes, at least in sections, the platinum substrate to be tested. By incorporating the platinum substrate into the waveguide, the electromagnetic field guided in the waveguide interacts with the platinum substrate. In this case, the electromagnetic field is influenced by the platinum substrate, so that an output RF measurement signal which depends on the material properties of the platinum substrate is produced. This makes it possible to draw conclusions about the material properties of the board substrate by evaluating the output RF measurement signal. According to one exemplary embodiment of the method, the position of at least one local maximum and / or at least one local minimum of the output RF measurement signal or at least one scattering parameter determined based on the output RF measurement signal is evaluated for checking the material properties. Preferably, the RF conductor structure has a resonance characteristic, so that the output RF measurement signal to be analyzed has at least one local maximum and / or one local minimum in the considered frequency range. The location of the local maximum and / or the local minimum in the frequency range allows conclusions about the material properties of the platinum substrate, in particular its relative permittivity, for example relative to a so-called "golden sample".

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird zur Prüfung der Materialeigenschaften die Steilheit der Flanken zumindest eines lokalen Maximums und/oder zumindest eines lokalen Minimums des Ausgangs-HF-Messsignals oder zumindest eines basierend auf dem Ausgangs-HF-Messsignal ermittelten Streuparameters ausgewertet. Beispielsweise kann eine 3dB-Messung vorgenommen werden und die Frequenzdifferenz an den 3dB-Punkten eines lokalen Maximums bzw. lokalen Minimums bestimmt werden. Die Steilheit der Flanken lässt Rückschlüsse auf die elektrischen Verluste zu, die bei der Ausbreitung der elektromagnetischen Felder in dem Platinensubstrat entstehen.According to one exemplary embodiment of the method, the slope of the flanks of at least one local maximum and / or at least one local minimum of the output RF measurement signal or at least one scattering parameter determined based on the output RF measurement signal is evaluated for testing the material properties. For example, a 3dB measurement can be made and the frequency difference determined at the 3dB points of a local maximum or local minimum. The steepness of the flanks allows conclusions about the electrical losses that occur in the propagation of the electromagnetic fields in the platinum substrate.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden die Lage zumindest eines lokalen Maximums und/oder zumindest eines lokalen Minimums und/oder die Steilheit der Flanken zumindest eines lokalen Maximums und/oder zumindest eines lokalen Minimums des Ausgangs-HF-Messsignals oder zumindest eines Streuparameters, der basierend auf dem Ausgangs-HF-Messsignal bestimmt wurde, mit Sollwertbereichen verglichen. Basierend auf dem Vergleichsergebnis erfolgt eine Beurteilung der Güte der zu prüfenden Platine. Die Sollwertbereiche können basierend auf einem sog. „golden sample“ bestimmt worden sein, das als ReferenzPlatine dient. Bei einer Abweichung der Frequenzlage des Maximums bzw. Minimums und/oder der Flankensteilheit über den jeweiligen Sollwertbereich hinaus kann die Platine als fehlerhaft bzw. unzureichend aussortiert werden.According to an exemplary embodiment of the method, the position of at least one local maximum and / or at least one local minimum and / or the steepness of the flanks of at least one local maximum and / or at least one local minimum of the output RF measurement signal or at least one scattering parameter based on was determined on the output RF measurement signal compared with setpoint ranges. Based on the result of the comparison, the quality of the board to be tested is evaluated. The setpoint ranges may have been determined based on a so-called "golden sample" which serves as a reference board. In the case of a deviation of the frequency position of the maximum or minimum and / or the edge steepness beyond the respective setpoint range, the board can be sorted out as defective or insufficient.

Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.The expressions "approximately", "substantially" or "approximately" in the context of the invention mean deviations from the respective exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes insignificant for the function ,

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.Further developments, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and from the figures. In this case, all described and / or illustrated features alone or in any combination are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency. Also, the content of the claims is made an integral part of the description.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 beispielhaft eine Anordnung einer Testvorrichtung und einer zu prüfenden Platine in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;
2 beispielhaft ein erster Vorrichtungsteil der Testvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
3 beispielhaft und schematisch eine Platine mit einer Teststruktur in einer Draufsichtdarstellung;
4 beispielhaft und schematisch eine Testvorrichtung mit eingespannter Platine in einer Längsschnittdarstellung im Bereich der Hohlleiterstruktur;
5 beispielhaft und schematisch eine Testvorrichtung mit eingespannter Platine in einer Schnittdarstellung quer zum Steghohlleiter im Bereich dieses Steghohlleiters;
6 beispielhaft und schematisch eine Testumgebung zur Prüfung der Materialeigenschaften eines Platinensubstrats;
7 beispielhaft die S-Parameterverläufe einer Referenzplatine über der Frequenz; und
8 beispielhaft die S-Parameterverläufe einer zu prüfenden Platine über der Frequenz, bei der die relative Permittivität größer ist als die der Referenzplatine; und
9 beispielhaft die S-Parameterverläufe einer zu prüfenden Platine über der Frequenz, bei der die relative Permittivität kleiner ist als die der Referenzplatine.

The invention will be explained in more detail below with reference to the figures of exemplary embodiments. Show it:

1 an example of an arrangement of a test device and a board to be tested in an exploded perspective view;
2 an example of a first device part of the test device in a perspective view;
3 by way of example and schematically a circuit board with a test structure in a plan view;
4 exemplary and schematically a test device with clamped board in one Longitudinal view in the region of the waveguide structure;
5 Example and schematically a test device with clamped board in a sectional view transverse to the ridge waveguide in the region of this ridge waveguide.
6 exemplary and schematically a test environment for testing the material properties of a platinum substrate;
7 for example, the S-parameter curves of a reference board over the frequency; and
8th for example, the S-parameter curves of a board to be tested over the frequency at which the relative permittivity is greater than that of the reference board; and
9 For example, the S-parameter curves of a board to be tested over the frequency at which the relative permittivity is smaller than that of the reference board.

1 zeigt eine Anordnung umfassend eine Testvorrichtung 1 und eine Platine 2 in einer teilweisen Explosionsdarstellung. Die Testvorrichtung 1 umfasst einen ersten Vorrichtungsteil 1.1, der in 1 als unterer Vorrichtungsteil dargestellt ist, und einen zweiten Vorrichtungsteil 1.2, der in 1 oberhalb der Platine 2 dargestellt ist. Die Platine 2 umfasst einen Testbereich mit einer Teststruktur 2.1, im Bereich derer die Testvorrichtung 1 an der Platine 2 angeordnet wird, um durch ein nachfolgend beschriebenes Messverfahren Materialeigenschaften der Platine 2, insbesondere des Platinensubstrats zu prüfen. 1 shows an assembly comprising a test device 1 and a board 2 in a partial exploded view. The test device 1 comprises a first device part 1.1 who in 1 is shown as a lower part of the device, and a second device part 1.2 who in 1 above the board 2 is shown. The board 2 includes a test area with a test structure 2.1 , in the area of which the test device 1 on the board 2 is arranged to, by a measuring method described below, material properties of the board 2 , in particular of the board substrate.

Die Testvorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, klemmend im Bereich der Teststruktur 2.1 der Platine 2 befestigt zu werden. Hierzu wird die Platine 2 zwischen dem ersten und zweiten Vorrichtungsteil 1.1, 1.2 angeordnet und die beiden Vorrichtungsteile 1.1, 1.2 werden gegeneinander verspannt, beispielsweise durch Verschraubungen 10. Zur lagegenauen Positionierung der Vorrichtungsteile 1.1, 1.2 gegeneinander können an der Testvorrichtung 1 Passstifte 8 vorgesehen sein. Diese Passstifte 8 durchdringen die Platine 2 an dafür vorgesehenen Öffnungen 2.2.The test device 1 is designed to clamp in the area of the test structure 2.1 the board 2 to be attached. This is the board 2 between the first and second device parts 1.1 . 1.2 arranged and the two parts of the device 1.1 . 1.2 are braced against each other, for example by screwing 10 , For positionally accurate positioning of the device parts 1.1 . 1.2 against each other can at the test device 1 dowels 8th be provided. These dowel pins 8th penetrate the board 2 at designated openings 2.2 ,

Der erste Vorrichtungsteil 1.1 weist eine Eingangsschnittstelle 3 auf, über die ein hochfrequentes Messsignal, hier auch als HF-Messsignal bezeichnet, der Vorrichtung 1 zugeführt werden kann. Die Eingangsschnittstelle 3 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, mit einem Hohlleiter gekoppelt zu werden, über den das HF-Messsignal der Vorrichtung 1 zugeführt wird.The first device part 1.1 has an input interface 3 on, via a high-frequency measurement signal, also referred to herein as the RF measurement signal, the device 1 can be supplied. The input interface 3 is preferably adapted to be coupled to a waveguide via which the RF measurement signal of the device 1 is supplied.

Der erste Vorrichtungsteil 1.1 weist zudem eine Ausgangsschnittstelle 4 auf, an der ein Ausgangs-HF-Messsignal empfangen wird. Das Ausgangs-HF-Messsignal ist dabei ein HF-Signal, das von der zu prüfenden Platine 2, insbesondere dem Platinensubstrat beeinflusst wurde und damit Informationen über die Materialeigenschaften dieses Platinensubstrats aufweist, da das HF-Messsignal durch die Interaktion mit dem Platinensubstrat, wie nachfolgend näher erläutert, in ein vom HF-Messsignal verschiedenes Ausgangs-HF-Messsignal umgewandelt wird.The first device part 1.1 also has an output interface 4 at which an output RF measurement signal is received. The output RF measurement signal is an RF signal from the board under test 2 , in particular the board substrate was influenced and thus has information about the material properties of this board substrate, since the RF measurement signal is converted by the interaction with the board substrate, as explained in more detail below, in a different RF measurement signal output RF measurement signal.

Die Ausgangsschnittstelle 4 kann vorzugsweise dazu ausgebildet sein, mit einem Hohlleiter gekoppelt zu werden, über den das Ausgangs-HF-Messsignal von der Vorrichtung 1 abgeführt wird. Die Ausgangsschnittstelle 4 kann beispielsweise an einer ersten Seitenfläche der Vorrichtung 1 und die Eingangsschnittstelle 3 an einer dieser ersten Seitenfläche gegenüberliegenden, weiteren Seitenfläche vorgesehen sein.The output interface 4 may preferably be configured to be coupled to a waveguide through which the output RF measurement signal from the device 1 is dissipated. The output interface 4 For example, on a first side surface of the device 1 and the input interface 3 be provided on one of these first side surface opposite, further side surface.

Die Vorrichtung 1 weist eine Platinenschnittstelle 5 auf, die zwischen dem ersten und zweiten Vorrichtungsteil 1.1, 1.2 gebildet wird. An dem ersten Vorrichtungsteil 1.1 ist, wie insbesondere in 2 gezeigt, eine erste Platinenschnittstellenfläche 5a vorgesehen. Die Platinenschnittstellenfläche 5a ist vorzugsweise an einer Seitenfläche des ersten Vorrichtungsteils 1.1 vorgesehen, die senkrecht zur ersten Seitenfläche bzw. zweiten Seitenfläche verläuft, an denen die Eingangsschnittstelle 3 bzw. die Ausgangsschnittstelle 4 vorgesehen ist.The device 1 has a board interface 5 on, between the first and second device part 1.1 . 1.2 is formed. At the first device part 1.1 is, in particular in 2 shown a first board interface area 5a intended. The board interface area 5a is preferably on a side surface of the first device part 1.1 provided, which is perpendicular to the first side surface or second side surface, where the input interface 3 or the output interface 4 is provided.

3 zeigt eine beispielhafte Teststruktur 2.1 einer Platine 2, die an der Platinenschnittstelle 5 klemmend befestigt wird, um die Materialeigenschaften der Platine 2 zu prüfen. Die Teststruktur 2.1 kann insbesondere an einem Randbereich einer Platine 2 vorgesehen sein, so dass die Platine 2 später für die Anwendung, für die sie vorgesehen ist, noch verwendbar ist. 3 shows an exemplary test structure 2.1 a board 2 connected to the board interface 5 clamped to the material properties of the board 2 to consider. The test structure 2.1 can in particular at an edge region of a board 2 be provided so that the board 2 later still usable for the application for which it is intended.

Wie insbesondere in 4 ersichtlich, ist im ersten Vorrichtungsteil 1.1 ein erster Hohlleiter 6 vorgesehen, der die Eingangsschnittstelle 3 mit einer an der Platinenschnittstelle 5 vorgesehenen Einkopplungsschnittstelle 5.1 verbindet. Der erste Hohlleiter 6 kann beispielsweise ein Rechteckhohlleiter sein. Dieser kann gewinkelt ausgebildet sein, um die an lotrecht zueinander verlaufenden Seitenflächen angeordnete Eingangsschnittstelle 3 und Einkopplungsschnittstelle 5.1 miteinander verbinden zu können.As in particular in 4 can be seen, is in the first device part 1.1 a first waveguide 6 provided that the input interface 3 with one at the board interface 5 provided coupling interface 5.1 combines. The first waveguide 6 may be, for example, a rectangular waveguide. This can be formed angled to the arranged at perpendicular to each other side surfaces arranged input interface 3 and Einkopplungsschnittstelle 5.1 to connect with each other.

In analoger Weise ist im ersten Vorrichtungsteil 1.1 auch ein zweiter Hohlleiter 7 vorgesehen, der die Ausgangsschnittstelle 4 mit einer an der Platinenschnittstelle 5 vorgesehenen Auskopplungsschnittstelle 5.2 verbindet. Der zweite Hohlleiter 7 kann beispielsweise ebenfalls ein Rechteckhohlleiter sein. Dieser kann wiederum gewinkelt ausgebildet sein, um die an lotrecht zueinander verlaufenden Seitenflächen angeordnete Ausgangsschnittstelle 3 und Auskopplungsschnittstelle 5.1 miteinander verbinden zu können.Analogously, in the first device part 1.1 also a second waveguide 7 provided that the output interface 4 with one at the board interface 5 provided decoupling interface 5.2 combines. The second waveguide 7 For example, it may also be a rectangular waveguide. This can in turn be formed angled to the arranged at perpendicular to each other side surfaces arranged output interface 3 and decoupling interface 5.1 to connect with each other.

Aus Fertigungsgründen, insbesondere zur Fertigung der Hohlleiter 6, 7 kann der erste Vorrichtungsteil 1.1 modular aufgebaut sein. Insbesondere kann der erste Vorrichtungsteil 1.1 aus mehreren Teilelementen bestehen, die beispielsweise über Verschraubungen miteinander verbunden den ersten Vorrichtungsteil 1.1 bilden.For manufacturing reasons, in particular for the production of waveguides 6 . 7 may be the first device part 1.1 be modular. In particular, the first device part 1.1 consist of several sub-elements connected to each other, for example via screw the first device part 1.1 form.

Bezogen auf das kartesische Koordinatensystem in 4 weist der erste Vorrichtungsteil 1.1 eine in einer x-y-Ebene liegende erste Platinenschnittstellenfläche 5a auf. Diese Platinenschnittstellenfläche 5a ist - abgesehen von der nachfolgend beschriebenen Konturierung - eben ausgebildet, um eine Verspannung der Platine 2 zwischen dem ersten und zweiten Vorrichtungsteil 1.1, 1.2 zu ermöglichen.Relative to the Cartesian coordinate system in 4 has the first device part 1.1 one in one xy Level lying first board interface area 5a on. This board interface area 5a is - apart from the contouring described below - just trained to a clamping of the board 2 between the first and second device parts 1.1 . 1.2 to enable.

Die Einkopplungsschnittstelle 5.1 und die Auskopplungsschnittstelle 5.2 sind an der Platinenschnittstellenfläche 5a beabstandet zueinander vorgesehen. Dadurch kann bei klemmender Fixierung der Platine 2 zwischen der Einkopplungsschnittstelle 5.1 und der Auskopplungsschnittstelle 5.2 eine HF-Leiterstruktur 9 gebildet werden, die einen Abschnitt der Platine 2 mit umfasst.The coupling interface 5.1 and the decoupling interface 5.2 are at the board interface area 5a spaced apart from each other. As a result, in clamping fixing the board 2 between the coupling interface 5.1 and the decoupling interface 5.2 an RF conductor structure 9 be formed, which is a section of the board 2 includes.

Zur Ausbildung der HF-Leiterstruktur 9 weist die Platinenschnittstellenfläche 5a eine Konturierung 11 auf. Die Konturierung 11 ist derart ausgebildet, dass an der Platinenschnittstelle 5, d.h. zwischen den Vorrichtungsteilen 1.1, 1.2 mit dazwischen befindlicher Platine 2 eine HF-Leiterstruktur 9 in Form eines Hohlleiters, insbesondere eines Steghohleiters gebildet wird.For the formation of the RF conductor structure 9 indicates the board interface area 5a a contouring 11 on. The contouring 11 is designed such that at the board interface 5 ie between the parts of the device 1.1 . 1.2 with board in between 2 an RF conductor structure 9 is formed in the form of a waveguide, in particular a ridge waveguide.

Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, weist die Konturierung 11 einen rahmenartig ausgebildeten, ersten Konturabschnitt 11.1 auf, der die HF-Leiterstruktur 9 randseitig begrenzt. Der ersten Konturabschnitt 11.1 kann durch einen umlaufenden Materialsteg gebildet werden. Der erste Konturabschnitt 11.1 ist länglich ausgebildet, d.h. weist in y- Richtung eine größere Erstreckung auf als in x-Richtung. In einem Innenbereich des ersten Konturabschnitts 11.1 ist eine Ausnehmung 11.2 vorgesehen, in der ein zweiter Konturabschnitt 11.3 vorgesehen ist. Der zweite Konturabschnitt 11.3 ist als geradliniger Steg ausgebildet und erstreckt sich mit dessen Längsachse parallel zur y-Achse. Zur Ausbildung eines Steghohlleiters ist die Höhe des Stegs, der den zweiten Konturabschnitt 11.3 bildet, kleiner als die Höhe des Stegs, der den ersten Konturabschnitts 11.1 bildet. Damit ergibt sich in y-Richtung gesehen das in 5 gezeigte Querschnittsprofil der HF-Leiterstruktur 9. Diese ist durch den ersten Vorrichtungsteil 1.1 und dessen ersten Konturabschnitt 11.1 und den dem ersten Vorrichtungsteil 1.1 gegenüberliegenden zweiten Vorrichtungsteil 1.2 begrenzt.As in particular in 2 can be seen, the contouring points 11 a frame-like, first contour section 11.1 on top of the RF conductor structure 9 bounded on the edge. The first contour section 11.1 can be formed by a circumferential material web. The first contour section 11.1 is elongated, ie points in y - direction a greater extent than in x -Direction. In an inner region of the first contour section 11.1 is a recess 11.2 provided, in which a second contour section 11.3 is provided. The second contour section 11.3 is designed as a straight web and extends with its longitudinal axis parallel to y -Axis. To form a ridge waveguide, the height of the web, which is the second contour section 11.3 forms smaller than the height of the web, the first contour section 11.1 forms. This results in y Direction seen in the 5 shown cross-sectional profile of the RF conductor structure 9 , This is through the first device part 1.1 and its first contour section 11.1 and the first device part 1.1 opposite second device part 1.2 limited.

Der zweite Vorrichtungsteil 1.2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel planar ausgebildet. Auch andere, konturierte Ausführungsformen sind grundsätzlich denkbar.The second device part 1.2 is planar in the embodiment shown. Other, contoured embodiments are conceivable in principle.

Der zweite Konturabschnitt 11.3 ist kürzer ausgebildet als der erste Konturabschnitt 11.1, so dass sich an beiden freien Enden des ersten Konturabschnitts 11.1 ein Abstand zu dem ersten Konturabschnitt 11.1 ergibt.The second contour section 11.3 is shorter than the first contour section 11.1 , so that at both free ends of the first contour section 11.1 a distance to the first contour section 11.1 results.

In den seitlichen Randbereichen der Ausnehmung 11.2 sind jeweils einander gegenüberliegend die Einkopplungsschnittstelle 5.1 und die Auskopplungsschnittstelle 5.2 vorgesehen. Dadurch kann ein von der Eingansschnittstelle 3 über den ersten Hohlleiter 6 der Einkopplungsschnittstelle 5.1 zugeführtes HF-Messsignal der HF-Leiterstruktur 9 zugeführt und mittels dieser an die Auskopplungsschnittstelle 5.2 geleitet werden. Auf dem Weg zwischen der Einkopplungsschnittstelle 5.1 und der Auskopplungsschnittstelle 5.2 wird das HF-Messsignal durch die Materialeigenschaften der Platine 2, insbesondere der Permittivität ε beeinflusst, so dass das von der Auskopplungsschnittstelle 5.2 über den zweiten Hohlleiter 7 an die Ausgangsschnittstelle übertragene Ausgangs-HF-Messsignal im Vergleich zum ursprünglich zugeführten HF-Messsignal eine Veränderung erfahren hat. Basierend auf dem Grad der Veränderung kann die Güte der Platine beurteilt werden, insbesondere dahingehend, ob eine Abweichung tolerierbar ist oder nicht.In the lateral edge areas of the recess 11.2 are each opposite each other, the coupling interface 5.1 and the decoupling interface 5.2 intended. This can be one of the input interface 3 over the first waveguide 6 the coupling interface 5.1 supplied RF measurement signal of the RF conductor structure 9 supplied and by means of this to the coupling-out interface 5.2 be directed. On the way between the coupling interface 5.1 and the decoupling interface 5.2 the RF measurement signal is determined by the material properties of the board 2 , in particular the permittivity ε, so that the output from the coupling interface 5.2 over the second waveguide 7 transmitted to the output interface output RF measurement signal has undergone a change compared to the originally supplied RF measurement signal. Based on the degree of change, the quality of the board can be judged, in particular, whether a deviation is tolerable or not.

Zwischen dem ersten bzw. zweiten Hohlleiter 6, 7 und der HF-Leiterstruktur 9 kann es nötig sein, jeweils ein Anpassungsnetzwerk 6.1, 6.2 vorzusehen. Mehr im Detail kann zwischen dem ersten Hohlleiter 6 und der HF-Leiterstruktur 9 ein erstes Anpassungsnetzwerk 6.1 vorgesehen sein, mittels dem eine Anpassung, insbesondere eine Impedanzanpassung zwischen dem ersten Hohlleiter 6 und der HF-Leiterstruktur 9 erreicht wird. Dadurch können Reflexionen des HF-Messsignals an dem Hohlleiterübergang reduziert werden. In gleicher Weise kann zwischen der HF-Leiterstruktur 9 und dem zweiten Hohlleiter 7 ein zweites Anpassungsnetzwerk 7.1 vorgesehen sein, mittels dem eine Anpassung, insbesondere eine Impedanzanpassung zwischen der HF-Leiterstruktur 9 und dem zweiten Hohlleiter 7 erreicht wird.Between the first and second waveguide 6 . 7 and the RF conductor structure 9 it may be necessary, each a matching network 6.1 . 6.2 provided. More in detail, between the first waveguide 6 and the RF conductor structure 9 a first adaptation network 6.1 be provided by means of an adjustment, in particular an impedance matching between the first waveguide 6 and the RF conductor structure 9 is reached. As a result, reflections of the RF measurement signal at the waveguide transition can be reduced. Similarly, between the RF conductor structure 9 and the second waveguide 7 a second adaptation network 7.1 be provided by means of an adjustment, in particular an impedance matching between the RF conductor structure 9 and the second waveguide 7 is reached.

Die Platine 2 kann im Bereich der Teststruktur 2.1 eine Metallisierung 2.1.1 aufweisen, die zur Zusammenwirkung mit dem Hohlleiter, insbesondere dem Steghohlleiter, der zwischen den Vorrichtungsteilen 1.1 und 1.2 gebildet ist, ausgebildet ist. Die Metallisierung 2.1.1 ist vorzugsweise streifenartig ausgebildet. Die Metallisierung 2.1.1 ist weiterhin vorzugsweise derart ausgebildet, dass deren Längsachse parallel oder im Wesentlichen parallel zur y-Achse und damit zum zweiten Konturabschnitt 11.3 verläuft. Vorzugsweise kommen die Metallisierung 2.1.1 und der zweite Konturabschnitt 11.3 bei Anordnung der Vorrichtung an der Teststruktur 2.1 der Platine 2 deckungsgleich oder im Wesentlichen deckungsgleich zu liegen. Bevorzugt ist die Metallisierung 2.1.1 jedoch vom zweiten Konturabschnitt 11.3 durch einen Luftspalt getrennt. Der Luftspalt ist jedoch derart bemessen, dass eine HF-Verkopplung zwischen der Metallisierung 2.1.1 und dem zweiten Konturabschnitt 11.3 besteht. In dem die Metallisierung 2.1.1 umgebenden Bereich ist vorzugsweise das Platinensubstrat 2.3 freigelegt, so dass durch die Verkopplung das HF-Messsignal durch die HF-Eigenschaften des Platinensubstrats 2.3 beeinflusst wird.The board 2 can in the field of test structure 2.1 a metallization 2.1.1 have, for cooperation with the waveguide, in particular the ridge waveguide, between the device parts 1.1 and 1.2 is formed, is formed. The metallization 2.1.1 is preferably strip-like educated. The metallization 2.1.1 is further preferably formed such that its longitudinal axis parallel or substantially parallel to y Axis and thus to the second contour section 11.3 runs. Preferably, the metallization come 2.1.1 and the second contour section 11.3 when the device is arranged on the test structure 2.1 the board 2 be congruent or substantially congruent. The metallization is preferred 2.1.1 however, from the second contour section 11.3 separated by an air gap. However, the air gap is dimensioned such that an RF coupling between the metallization 2.1.1 and the second contour portion 11.3 consists. In which the metallization 2.1.1 surrounding area is preferably the platinum substrate 2.3 uncovered, so that by coupling the RF measurement signal by the RF properties of the PCB substrate 2.3 being affected.

Der die Teststruktur 2.1 umgebende Bereich kann ebenfalls eine Metallisierung 2.4 aufweisen.The the test structure 2.1 surrounding area may also have a metallization 2.4 respectively.

Die HF-Leiterstruktur 9 bildet vorzugsweise einen Resonator, der zumindest eine charakteristische Resonanzfrequenz aufweist.The RF conductor structure 9 preferably forms a resonator having at least one characteristic resonant frequency.

6 zeigt beispielhaft und schematisch einen Testaufbau 20, der die Testvorrichtung 1 beinhaltet. Der Testaufbau 20 ist rein exemplarisch und kann ggf. auch noch weitere Komponenten beinhalten. Der Testaufbau 20 kann einen Network-Analyser 21 umfassen, über den ein HF-Messsignal an die Testvorrichtung 1 abgegeben und von dem ein Ausgangs-HF-Messsignal von der Testvorrichtung 1 empfangen und ausgewertet wird. 6 shows an example and schematically a test setup 20 that the test device 1 includes. The test setup 20 is purely exemplary and can possibly also contain other components. The test setup 20 can be a network analyzer 21 include, via which an RF measurement signal to the test device 1 and from which an output RF measurement signal from the test device 1 received and evaluated.

Über den Network-Analyser 21 kann insbesondere eine Streuparameter-Analyse (S-Parameter-Analyse) vorgenommen werden. Auch andere Analyseverfahren sind möglich.About the network analyzer 21 In particular, a scattering parameter analysis (S-parameter analysis) can be carried out. Other analysis methods are possible.

Über die Auswertung des empfangenen Ausgangs-HF-Messsignals, insbesondere relativ zu dem an die Testvorrichtung 1 gesendeten HF-Messsignal, ist es möglich, die Materialeigenschaften der Platine 2 bzw. dessen Platinensubstrats zu bewerten.On the evaluation of the received output RF measurement signal, in particular relative to the test device 1 transmitted RF measurement signal, it is possible the material properties of the board 2 or its board substrate.

Insbesondere kann die Beurteilung relativ zu einem Soll-Messergebnis erfolgen. Das Soll-Messergebnis gibt dabei ein Messergebnis an, das bei einer Platine mit Soll-Materialeigenschaften erreicht wird. Eine Platine mit Soll-Materialeigenschaften kann beispielsweise durch ein sog. „golden sample“ gebildet werden.In particular, the assessment can be made relative to a desired measurement result. The target measurement result indicates a measurement result which is achieved for a board with desired material properties. A board with desired material properties can be formed for example by a so-called "golden sample".

Nachfolgend wird die Prüfung von Materialeigenschaften eines Platinensubstrats basierend auf Amplitudenwerten der Streuparameter beschrieben. Es versteht sich, dass Streuparameter komplexe Größen sind und alternativ die Auswertung auch allein basierend auf Phaseninformationen oder anhand einer kombinierten Betrachtung von Amplituden- und Phaseninformationen erfolgen kann.The following describes the testing of material properties of a board substrate based on amplitude values of the scattering parameters. It is understood that scattering parameters are complex quantities and, alternatively, the evaluation can also be based solely on phase information or on the combined consideration of amplitude and phase information.

7 zeigt den Verlauf der Streuparameter |S₁₁ |, |S₂₂ | bzw. |S₂₁ |, |S₁₂ | über der Frequenz. Die zu den Streuparametern gehörenden Kurven weisen lokale Maxima bzw. lokale Minima auf, die an Resonanzfrequenzen f_{R1_Ref} , f_{R2_Ref} des Resonators entstehen. Insbesondere weist die zu den Streuparametern |S₁₁ |, |S₂₂ | gehörende Kurve an den Resonanzfrequenzen f_{R1_Ref} , f_{R2_Ref} lokale Maxima und die zu den Streuparametern |S₂₁ |, |S₁₂ | gehörende Kurve an den Resonanzfrequenzen f_{R1_Ref} , f_{R2_Ref} lokale Minima auf. 7 shows the course of the scattering parameter | P ₁₁ |, | S ₂₂ | or | S ₂₁ |, | S ₁₂ | over the frequency. The curves belonging to the scattering parameters have local maxima or local minima at resonant frequencies f _{R1_Ref} . f _{R2_Ref} of the resonator arise. In particular, it points to the scattering parameters | P ₁₁ |, | S ₂₂ | belonging curve at the resonance frequencies f _{R1_Ref} . f _{R2_Ref} local maxima and the to the scattering parameters | S ₂₁ |, | S ₁₂ | belonging curve at the resonance frequencies f _{R1_Ref} . f _{R2_Ref} local minima.

Die Lage der Resonanzfrequenzen f_{R1_Ref} , f_{R2_Ref} wird durch die relative Permittivität ε_r des Platinensubstrats beeinflusst. Weicht die Permittivität ε_r des Platinensubstrats von der Permittivität ε_{r_ref} des Platinensubstrats des „golden sample“ ab, erfolgt eine Verschiebung der Resonanzfrequenzen, wobei der Grad der Verschiebung von dem Grad der Abweichung der Permittivität ε_r abhängt. Somit kann über eine Abweichung Δf auf eine Abweichung der Permittivität Δε_r geschlossen werden.The location of the resonance frequencies f _{R1_Ref} . f _{R2_Ref} is determined by the relative permittivity ε _r of the board substrate. Dodges the permittivity ε _r of the board substrate from the permittivity ε _{r_ref} of the platinum substrate of the "golden sample", there is a shift of the resonance frequencies, wherein the degree of shift from the degree of deviation of the permittivity ε _r depends. Thus, via a deviation .DELTA.f to a deviation of the permittivity Δε _r getting closed.

Zudem hängt die Flankensteilheit der Resonanzstellen von dem Verlustfaktor der getesteten Platine 2 ab. Je höher die Flankensteilheit, desto geringer sind die elektrischen Verluste der Platine 2. Durch die Bestimmung beispielsweise der 3dB-Bandbreite an der zumindest einen Resonanzstelle kann damit auf den Verlustfaktor der getesteten Platine 2 geschlossen werden. Auch hier ist ein Vergleich mit einer Soll-Größe (beispielsweise einer Soll-3dB-Bandbreite) des „golden sample“ möglich.In addition, the steepness of the resonance points depends on the loss factor of the tested board 2 from. The higher the slope, the lower the electrical losses of the board 2 , By determining, for example, the 3dB bandwidth at the at least one resonance point, it is thus possible to determine the loss factor of the tested circuit board 2 getting closed. Again, a comparison with a target size (for example, a target 3dB bandwidth) of the "golden sample" possible.

8 zeigt ein erstes Messbeispiel, bei dem die Resonanzfrequenzen f_R1 , f_R2 (gekennzeichnet durch Strich/Punkt-Linien) der vermessenen Platine von den Soll-Resonanzfrequenzen f_{R1_Ref} , f_{R2_Ref} (gekennzeichnet durch durchgezogene Linien) abweichen, und zwar derart, dass die gemessenen Resonanzfrequenzen f_R1 , f_R2 jeweils kleiner sind als die Soll-Resonanzfrequenzen f_{R1_Ref} , f_{R2_Ref} des „golden sample“. Dies ist beispielsweise dann der Fall wenn die relative Permittivität ε_r der vermessenen Platine größer ist als die Soll-Permittivität ε_{r_ref} des „golden sample“. 8th shows a first measurement example in which the resonance frequencies f _R1 . f _R2 (indicated by dash / dot lines) of the measured board of the desired resonance frequencies f _{R1_Ref} . f _{R2_Ref} (indicated by solid lines), in such a way that the measured resonance frequencies f _R1 . f _R2 each are smaller than the desired resonance frequencies f _{R1_Ref} . f _{R2_Ref} of the "golden sample". This is the case, for example, if the relative permittivity ε _r the measured board is larger than the nominal permittivity ε _{r_ref} of the "golden sample".

9 zeigt ein zweites Messbeispiel, bei dem die Resonanzfrequenzen f_R1 , f_R2 (gekennzeichnet durch Strich/Punkt-Linien) der vermessenen Platine von den Soll-Resonanzfrequenzen f_{R1_Ref} , f_{R2_Ref} (gekennzeichnet durch durchgezogene Linien) abweichen, und zwar derart, dass die gemessenen Resonanzfrequenzen f_R1 , f_R2 jeweils größer sind als die Soll-Resonanzfrequenzen f_{R1_Ref} , f_{R2_Ref} des „golden sample“. Dies ist beispielsweise dann der Fall wenn die relative Permittivität ε_r der vermessenen Platine 2 kleiner ist als die Soll-Permittivität ε_{r_ref} des „golden sample“. 9 shows a second measurement example in which the resonance frequencies f _R1 . f _R2 (indicated by dash / dot lines) of the measured board of the desired resonance frequencies f _{R1_Ref} . f _{R2_Ref} (indicated by solid lines), in such a way that the measured resonance frequencies f _R1 . f _R2 are each greater than the desired resonance frequencies f _{R1_Ref} . f _{R2_Ref} of the "golden sample". This is the case, for example, if the relative permittivity ε _r the measured board 2 less than the target permittivity ε _{r_ref} of the "golden sample".

Aufgrund der vorbeschriebenen Abhängigkeit der Abweichung Δf von der Abweichung der Permittivität Δε_r kann ein Toleranzbereich für die Abweichung der der Permittivität Δε_r festgelegt werden. Diese Festlegung führt aufgrund des vorbeschriebenen Zusammenhangs zu einer Frequenzabweichung Δf.Due to the above-described dependence of the deviation .DELTA.f on the deviation of the permittivity Δε _r can be a tolerance range for the deviation of the permittivity Δε _r be determined. Due to the above-described relationship, this definition leads to a frequency deviation Δf.

Somit kann beispielsweise bei einer Prüfung der Platine 2 über die gemessene Frequenzabweichung Δf gegenüber dem „golden sample“ bestimmt werden, ob die Abweichung der Permittivität Δε_r im Toleranzbereich liegt oder nicht.Thus, for example, in a test of the board 2 be determined via the measured frequency deviation .DELTA.f to the "golden sample", whether the deviation of the permittivity Δε _r within the tolerance range or not.

Gleiches gilt in analoger Weise für die Messung der Flankensteilheit der Resonanzstellen (beispielsweise durch das Messen der 3dB-Bandbreite), die Festlegung eines Toleranzbereichs für die Flankensteilheit und die Feststellung, ob die elektrischen Verluste der Platine über den Toleranzbereich der Flankensteilheit hinausgehen oder nicht.The same applies analogously to the measurement of the edge steepness of the resonance points (for example by measuring the 3dB bandwidth), the definition of a tolerance range for the edge steepness and the determination of whether or not the electrical losses of the board go beyond the tolerance range of the edge steepness.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.The invention has been described above by means of exemplary embodiments. It is understood that numerous changes and modifications are possible without thereby leaving the scope defined by the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vorrichtungdevice
1.11.1: erstes Vorrichtungsteilfirst device part
1.21.2: zweites Vorrichtungsteilsecond device part
22: Platinecircuit board
2.12.1: Teststrukturtest structure
2.1.12.1.1: Metallisierungmetallization
2.22.2: Öffnungopening
2.32.3: Platinensubstratplatinum substrate
2.42.4: Metallisierungmetallization
33: EingangsschnittstelleInput interface
44: AusgangsschnittstelleOutput interface
55: PlatinenschnittstelleBoard interface
5a5a: erste Platinenschnittstellenflächefirst board interface area
5.15.1: EinkopplungsschnittstelleEinkopplungsschnittstelle
5.25.2: AuskopplungsschnittstelleDecoupling interface
66: Hohlleiterwaveguide
6.16.1: AnpassungsnetzwerkMatching network
77: Hohlleiterwaveguide
7.17.1: AnpassungsnetzwerkMatching network
88th: Passstiftedowels
99: HF-LeiterstrukturRF conductor structure
1010: Verschraubungscrew
1111: Konturierungcontouring
11.111.1: erster Konturabschnittfirst contour section
11.211.2: Ausnehmungrecess
11.311.3: zweiter Konturabschnitt second contour section
2020: Testaufbautest setup
2121: Network-AnalyzerNetwork Analyzer

Claims

Device for testing material properties of a board substrate of a printed circuit board (2) comprising an input interface (3) to which an RF measurement signal can be coupled and an output interface (4), at which an output RF measurement signal influenced by the board substrate can be coupled out a board interface (5) is provided, on which a board to be tested (2) is clamped, wherein at the board interface (5) a coupling interface (5.1) for at least partially interaction of the RF measurement signal with the board substrate of the board (2) and a decoupling interface (5.2) for decoupling a modified RF measurement signal after interaction with the board substrate of the board (2) are provided and wherein the board interface (5) is designed such that when clamped fastening of the board to be tested (2) at the board interface (5) a transmission of one coupled to the input interface (3) RF measurement signal via the coupling interface (5.1) and the coupling interface (5.2) to the output interface (4).

Device after Claim 1 , characterized in that between the input interface (3) and the coupling interface (5.1), a waveguide (6) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the output interface (4) and the coupling-out interface (5.2), a waveguide (7) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the input interface (3) and / or the output interface (4) are designed for connection to a waveguide.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the region of the coupling interface (5.1) and / or in the region of the coupling-out interface (5.2) an electrical matching between the waveguide (6, 7) extending in the device and a through the board interface (5 ) and the board to be tested (2) formed HF conductor structure (9) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the board interface (5) is formed at clamping of the board to be tested (2) on the board interface (5) for forming a resonant RF conductor structure (9).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the board interface (5) by a first device part (1.1) on which the input interface (3) and the output interface (4) is provided and a second device part (1.2) is formed, wherein the board to be tested (2) between the first and second device part (1.1, 1.2) is to be arranged.

Device after Claim 7 , characterized in that the plant against the board to be tested (2) provided board interface surface (5a) of the first device part (1.1) has a contouring for forming a waveguide, in particular for forming at least a portion of a ridge waveguide.

Device after Claim 7 or 8th , characterized in that the first and second device part (1.1, 1.2), in particular by dowel pins (8) aligned relative to each other, is braced against each other.

A method of testing material properties of a board substrate of a board (2) having a test area, comprising the following steps: Arranging a test device (1) at the test area of a board (2) to be tested, comprising the board substrate, wherein the board (2) is clamped between a first and second device part (2.1, 2.2) of the test device (1), so that a at least in sections, the PCB substrate enclosing RF conductor structure (9) is formed; - supplying an RF measurement signal to the RF conductor structure (9); Receiving an output RF measurement signal generated by the routing of the RF measurement signal over the RF conductor structure (9); and - Evaluating the received output RF measurement signal to check the material properties of the board substrate.

Method according to Claim 10 , characterized in that the RF measurement signal is supplied via a waveguide (6) to the RF conductor structure (9).

Method according to Claim 10 or 11 , characterized in that the HF conductor structure (9) is a waveguide, in particular a ridge waveguide, which includes at least in sections the board substrate to be tested.

Method according to one of Claims 10 to 12 , characterized in that for the examination of the material properties, the position of at least one local maximum and / or at least one local minimum of the output RF measurement signal or at least one determined based on the output RF measurement signal scattering parameter is evaluated.

Method according to one of Claims 10 to 13 , characterized in that the slope of the edges of at least one local maximum and / or at least one local minimum of the output RF measurement signal or at least one determined based on the output RF measurement signal scattering parameter is evaluated to test the material properties.

Method according to Claim 13 or 14 , characterized in that the position of at least one local maximum and / or at least one local minimum and / or the slope of the edges of at least one local maximum and / or at least one local minimum of the output RF measurement signal or at least one based on the output HF measurement signal determined scattering parameter are compared with target value ranges and that based on the comparison result, an assessment of the quality of the board to be tested (2) takes place.