DE102020206661A1 - Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe sowie Vorrichtung zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe - Google Patents
Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe sowie Vorrichtung zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020206661A1 DE102020206661A1 DE102020206661.2A DE102020206661A DE102020206661A1 DE 102020206661 A1 DE102020206661 A1 DE 102020206661A1 DE 102020206661 A DE102020206661 A DE 102020206661A DE 102020206661 A1 DE102020206661 A1 DE 102020206661A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electronic assembly
- frequency waves
- ultrasonic vibrations
- detected
- arrangement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 11
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
- G01N22/02—Investigating the presence of flaws
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
- G01M5/0091—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by using electromagnetic excitation or detection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2431—Probes using other means for acoustic excitation, e.g. heat, microwaves, electron beams
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
- G01S13/862—Combination of radar systems with sonar systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
- G01S7/411—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity
- G01S7/412—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity based on a comparison between measured values and known or stored values
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
- G01S7/415—Identification of targets based on measurements of movement associated with the target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/302—Contactless testing
- G01R31/308—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
- G01R31/309—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation of printed or hybrid circuits or circuit substrates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S2013/0236—Special technical features
- G01S2013/0245—Radar with phased array antenna
Abstract
Bei dem Verfahren zur Prüfung eines Schaltungsträgers, wird der Schaltungsträger in Ultraschallschwingungen versetzt und die Ultraschallschwingungen des Schaltungsträgers werden mittels Hochfrequenzwellen erfasst, wobei von der elektronischen Baugruppe reflektierte Hochfrequenzwellen erfasst werden und aufgrund der erfassten Hochfrequenzwellen auf einen Defekt des Schaltungsträgers geschlossen wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe sowie eine Vorrichtung zur Ausführung eines solchen Verfahrens.
- Bei der Fertigung elektronischer Baugruppen, insbesondere nach der Bestückung von Schaltungsträgern für elektronische Baugruppen, bleibt eine Qualitätskontrolle der elektronischen Baugruppe auf Fertigungsfehler zu unternehmen. Regelmäßig auftretende Fertigungsfehler sind Defekte. Solche Defekte sind insbesondere großflächige Lunker in Lötverbindungen, Leiterplattenverwölbungen, unzureichende Lötstellenkontaktierungen, Delaminationen von Leitermaterialien in Leiterplatten, Flussmittelrückstände, Chipverdrehungen sowie mangelhafte Laserschweißverbindungen von metallischen Lastanschlüssen.
- Es ist bekannt, elektronische Baugruppen, wie insbesondere bestückte Schaltungsträger, mittels optischer Bildgebung und/oder elektrischer Prüfung auf mögliche Defekte zu untersuchen. Allerdings ist eine optische Qualitätskontrolle mittels automatisierter Bildgebung hinsichtlich einiger Defekte noch nicht hinreichend zuverlässig. Insbesondere Leiterplattenverwölbungen sind mittels optischer Bildgebung nur schwer zu erkennen.
- Auch großflächige Lunker, Delaminationen von Leitermaterialen in Leiterplatten sowie mangelhafte Laserschweißverbindungen von metallischen Lastanschlüssen lassen sich optisch und elektrisch noch nicht hinreichend zuverlässig erkennen.
- Vor diesem Hintergrund des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses verbesserten Verfahrens zu schaffen. Insbesondere soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Prüfung der elektronischen Baugruppe möglich sein.
- Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie mit einer Vorrichtung zur Ausführung eines solchen Verfahrens zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe wird die elektronische Baugruppe in Ultraschallschwingungen versetzt und die Ultraschallschwingungen der elektronischen Baugruppe werden mittels Hochfrequenzwellen erfasst, indem von der elektronischen Baugruppe reflektierte Hochfrequenzwellen erfasst werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird aufgrund der erfassten Hochfrequenzwellen auf einen Defekt der elektronischen Baugruppe geschlossen.
- Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Spektrum der von der elektronischen Baugruppe reflektierten Hochfrequenzwellen erfasst und herangezogen, um auf den Defekt zu schließen. Alternativ oder zusätzlich und ebenfalls bevorzugt werden Modulationen der erfassten Hochfrequenzwellen erfasst und herangezogen, um auf den Defekt zu schließen.
- Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können vorteilhaft elektronische Baugruppen auf Defekte, wie insbesondere auf lokale Fehlstellen, geprüft werden, welche mit optischen oder elektronischen Verfahren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, nicht erfasst werden können.
- Insbesondere erlaubt die Erfassung von Ultraschallschwingungen der elektronischen Baugruppe mittels Hochfrequenzwellen die Erfassung von Ultraschallschwingungen an optisch nicht zugänglichen Bereichen der elektronischen Baugruppen, denn lokale Defekte, insbesondere Fehlstellen, an optisch nicht erfassbaren Bereichen der elektronischen Baugruppe führen zu veränderten Eigenresonanzfrequenzen sowie zu veränderten Dämpfungen von Ultraschallschwingungen in der elektronischen Baugruppe.
- Insbesondere fehlerhafte Anbindungen von unterschiedlichen Materialien haben ein verändertes Schwingungsverhalten der elektronischen Baugruppe bei Ultraschallschwingungen zur Folge. Besonders eine großflächige Lötverbindung von Bauteilen oder Laserverschweißungen von Lastanschlüssen weisen im Falle von Defekten ein verändertes Schwingungsverhalten auf. Auch und gerade defektbehaftete Metallisierungen von Schaltungsträgern oder Verwölbungen von Schaltungsträgern lassen sich leicht mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erfassen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folglich eine besonders zuverlässige Prüfung elektronischer Baugruppen möglich.
- Vorteilhaft sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Hochfrequenzquellen, Mikrowellen und/oder Millimeterwellen.
- Mittels Hochfrequenzwellen im Frequenzbereich von Mikrowellen und/oder Millimeterwellen lassen sich Ultraschallschwingungen und insbesondere Änderungen von Ultraschallschwingungen in ihrer Frequenz präzise und zuverlässig erfassen. Ultraschallschwingungen erstrecken sich regelmäßig über einen Frequenzbereich von 10 bis 300 kHz, während Hochfrequenzwellen im Frequenzbereich von Mikrowellen und/oder Millimeterwellen, vorzugsweise im Frequenzbereich von mehrstelligen GHz, befindlich sind.
- Werden nun Ultraschallschwingungen mittels Hochfrequenzwellen solcher Frequenzen erfasst, so lassen Modulationseffekte in den Hochfrequenzwellen beobachten, welche im mechanischen Schwingungsverhalten der elektronischen Baugruppe als Seitenbänder in einem Frequenzspektrum der Hochfrequenzwellen erkennbar sind.
- Folglich lässt sich mittels Hochfrequenzwellen in der Art von Mikrowellen und/oder Millimeterwellen das mechanische Schwingungsverhalten elektronischer Baugruppen, welche in Ultraschallschwingungen versetzt sind, zuverlässig und präzise erfassen.
- Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ultraschallschwingungen der elektronischen Baugruppe derart mittels Hochfrequenzwellen erfasst, dass die Ultraschallschwingungen mittels Hochfrequenz-Reflektometrie erfasst werden. Dabei werden durch die elektronische Baugruppe reflektierte Hochfrequenzwellen erfasst und das Spektrum der Hochfrequenzwellen wird geeignet analysiert.
- Infolge der Ultraschallschwingungen bei der Reflexion der Hochfrequenzwellen treten Summen- und/oder Differenzfrequenzen bezüglich der Frequenzen der Hochfrequenzwellen und der Frequenzen der Ultraschallschwingungen auf.
- Diese Seitenbänder sind bei schmalbandig eingesetzten Hochfrequenzwellen leicht sichtbar, sodass bei dieser Weiterbildung der Erfindung eine besonders effiziente und zuverlässige Prüfung der elektronischen Baugruppe erfolgen kann.
- Besonders bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ultraschallschwingungen ortsaufgelöst erfasst. Mittels einer ortsaufgelösten Erfassung der Ultraschallschwingungen lässt sich das Schwingungsverhalten besonders zuverlässig mit dem Schwingungsverhalten von defektfreien Referenzbaugruppen vergleichen, insoweit bildet die Ortsabhängigkeit der Ultraschallschwingungen einen weiteren Parameter, welcher insbesondere bei komplexen elektronischen Baugruppen herangezogen werden kann, um zuverlässig auf einen Defekt der elektronischen Baugruppe zu schließen. Denn gerade bei komplexen zusammengesetzten elektronischen Baugruppen wirken sich lokale Defekte, je nach betroffenen Materialien und/oder Bauelementen, unterschiedlich aus, sodass der Einbezug der Ortsabhängigkeit bei der Erfassung von Ultraschallschwingungen die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter erhöht.
- Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Hochfrequenzwellen mittels einer Empfangseinrichtung, welche insbesondere auch eine Sendeeinrichtung ist, erfasst. Besonders bevorzugt ist bei einer Hochfrequenz-Reflektometrie die Sendeeinrichtung zugleich eine Empfangseinrichtung. Auf diese Weise lassen sich mit ein- und derselben Sendeeinrichtung zugleich auch die Hochfrequenzwellen erfassen.
- Alternativ und ebenfalls bevorzugt können Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als zwei separate Einrichtungen herangezogen werden.
- Vorteilhaft umfasst bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Empfangseinrichtung einer Anordnung einer oder mehrere Antennen. Mittels einer Antenne oder einer Anordnung von einer oder mehrerer Antennen können Hochfrequenzquellen wie Millimeterwellen und/oder Mikrowellen leicht erfasst werden.
- Mittels einer Anordnung mehrerer Antennen können Hochfrequenzwellen ortsaufgelöst und/oder gerichtet erfasst werden, sodass Ultraschallschwingungen der elektronischen Baugruppe besonders einfach und zuverlässig ortsaufgelöst erfasst werden können.
- Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung umfasst die Anordnung zumindest ein zweidimensionales Array oder zumindest je eine lineare Anordnung in zumindest zwei Dimensionen, insbesondere eine T-förmige Anordnung und/oder eine L-förmige Anordnung.
- Mittels eines zweidimensionalen Arrays oder mittels je einer linearen Anordnung in zumindest zwei Dimensionen, insbesondere mittels einer T-förmigen und/oder einer L-förmigen Anordnung, lassen sich die Ultraschallschwingungen der elektronischen Baugruppe besonders zuverlässig erfassen. So können mittels einer solcher Anordnung von Antennen Hochfrequenzwellen leicht richtungs- und/oder ortsaufgelöst erfasst werden. Insbesondere können Hochfrequenzwellen phasensensitiv erfasst werden, sodass aus somit erhaltenen Phaseninformationen eine Richtungs- und/oder Ortsinformation leicht ableitbar ist. Zudem können mittels einer Anordnung von Antennen, welche sich zumindest in zwei Dimensionen erstrecken, Richtungs- und/oder Ortsinformationen aus Laufzeitunterschieden der erfassten Hochfrequenzwellen erhalten werden.
- Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die elektronische Baugruppe einmalig in Ultraschallschwingungen versetzt. Zweckmäßig wird dazu die elektronische Baugruppe mittels eines zeitlich begrenzten Ultraschallwellenzuges angeregt und so in Schwingung versetzt.
- Alternativ und ebenfalls bevorzugt kann die elektronische Baugruppe zu diskreten Zeitpunkten wiederholt in Ultraschallschwingungen versetzt werden. Geeigneterweise kommen dazu mehrere zeitlich lokalisierte Ultraschallwellenzüge zum Einsatz.
- Auf diese Weise lassen sich abklingende Ultraschallschwingungen der elektronischen Baugruppe auswerten. Insbesondere aus abklingenden Ultraschallschwingungen können Informationen über lokale Dämpfungen und Eigenresonanzen erhalten werden.
- Alternativ oder zusätzlich kann die elektronische Baugruppe auch kontinuierlich in Ultraschallschwingungen versetzt werden. So lassen sich insbesondere Änderungen der Resonanzfrequenzen von Eigenschwingungen der elektronischen Baugruppe oder Teilen der elektronischen Baugruppe heranziehen, um auf das Vorhandensein von Defekten und/oder auf den Ort von solchen Defekten zu schließen.
- Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die elektronische Baugruppe an mehreren Bereichen der elektronischen Baugruppe in Ultraschallschwingungen versetzt. So kann ein Versetzen der elektronischen Baugruppe an mehreren Bereichen der elektronischen Baugruppe in Ultraschallschwingungen Informationen über eine räumliche Lokalisierung von Defekten geben. Zudem kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass sämtliche relevanten Eigenschwingungen der elektronischen Baugruppe angeregt werden, wenn die elektronische Baugruppe nicht nur ein einem einzigen Bereich in Ultraschallschwingungen versetzt wird. Die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dieser Weiterbildung folglich weiter erhöht.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist die elektronische Baugruppe ein Schaltungsträger, oder die elektronische Baugruppe weist einen Schaltungsträger auf. Insbesondere Schaltungsträger sind häufig aus verschiedenen Bauteilen und/oder Materialien zusammengesetzt, bei welchen Defekte in Form von Hohlräumen oder partiellen Lösungen der Verbindung regelmäßig auftreten. Auf diese Weise kann gerade in diesem wichtigen Fall der Schaltungsträger umfassenden elektronischen Baugruppen eine Prüfung auf Defekte zuverlässig und effizient erfolgen.
- In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Hochfrequenzwellen zusätzlich mittels einer Referenzerfassung erfasst, bei welcher die elektronische Baugruppe nicht in Ultraschallschwingungen versetzt wird. Auf diese Weise kann ein Vergleich von Messungen erfolgen, bei welchen die Baugruppe in Ultraschallschwingungen versetzt wird und bei welchen die Baugruppe nicht in Ultraschallschwingungen versetzt wird. Auf diese Weise können Artefakte bei der Messung, welche nicht durch Ultraschallschwingungen oder dem Einfluss von Defekten auf Ultraschallschwingungen bedingt sind, wirksam aus der Messung herausgerechnet werden.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wie oben beschrieben.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Ultraschallquelle, welche eingerichtet und angeordnet ist, um eine mittels der Vorrichtung untersuchte elektronische Baugruppe in Ultraschallschwingungen zu ersetzen.
- Zudem umfasst die Vorrichtung eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Hochfrequenzquellen, welche vorzugsweise zusätzlich zur Bestrahlung der elektronischen Baugruppe mit Ultraschallwellen ausgebildet und angeordnet ist.
- Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Auswerteinrichtung, welche ausgebildet ist, mittels der erfassten Hochfrequenzwellen auf einen Defekt der elektronischen Baugruppe zu schließen. Mittels dieser Vorrichtung lässt sich folglich das erfindungsgemäße Verfahren einfach und zuverlässig ausführen.
- Bevorzugt weist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Erfassungseinrichtung mindestens eine Antenne auf, vorzugsweise mehrere Antennen, welche insbesondere in einer zweidimensionalen Anordnung oder in je einer linearen Anordnung in zumindest zwei Dimensionen, bevorzugt in einer L-förmigen Anordnung und/oder einer T-förmigen Anordnung, angeordnet sind. Dabei ist die Auswerteinrichtung vorzugsweise zur ortsaufgelösten Erfassung der Ultraschallschwingungen ausgebildet und die Auswerteinrichtung ist zweckmäßig ausgebildet, anhand der insbesondere ortsaufgelösten Erfassung der Ultraschallschwingungen insbesondere ortsaufgelöst auf einen Defekt der elektronischen Baugruppe zu schließen.
- Nachfolgend wird der Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Die einzige Zeichnungsfigur
1 zeigt schematisch in einer Prinzipskizze eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe, welche angeordnet und ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe auszuführen. - Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe in Gestalt eines Leistungsmoduls
10 durchgeführt. Das Leistungsmodul10 weist einen Schaltungsträger in Gestalt einer Leiterplatte20 auf, welcher als Flachteil mit einer Flachseite30 ausgebildet ist. - An der Flachseite
30 ist eine Kupfermetallisierung in Gestalt einer flächig angebundenen Kupferschicht40 befindlich. An die Kupferschicht40 sind Halbleiterbauelemente50 ,60 sowie ein Lastanschluss70 angebunden. Die Halbleiterbauelemente50 ,60 sind mittels Lötschichten80 ,90 an die Kupfermetallisierung40 angebunden. Der Lastanschluss70 ist mittels einer Laserschweißung100 an die Kupfermetallisierung40 geschweißt. - Bei den Lötschichten
80 ,90 , mittels welchen die Halbleiterbauelemente50 ,60 an die Kupfermetallisierung40 angebunden sind sowie bei der Laserverschweißung100 , mittels welcher der Lastanschluss70 an die Kupfermetallisierung40 angebunden ist, treten Defekte in Form von Hohlräumen, wie insbesondere Lunker oder Delaminationen auf. - Zur Prüfung des Leistungsmoduls
10 auf diese Defekte wird das Leistungsmodul10 in Ultraschallschwingungen110 versetzt. Dazu sind Ultraschallquellen120 vorgesehen, welche Ultraschallwellen130 in Richtung140 senkrecht zur Flachseite30 auf eine der Flachseite30 abgewandte Seite der Leiterplatte20 auf die Leiterplatte20 einstrahlen. - Dabei sind die Ultraschallquellen
120 in den flächigen Erstreckungsrichtungen der Flachseite30 betrachtet an einander entfernten Enden der Flachseite30 der Leiterplatte20 angeordnet. Das Leistungsmodul10 wird also an mehreren Bereichen in Ultraschallschwingungen110 versetzt. - Zur Erfassung der Ultraschallschwingungen
110 ist eine Erfassungseinrichtung150 vorhanden, welche eine Anordnung160 von Hochfrequenzantennen170 umfasst. Die Anordnung160 von Hochfrequenzantennen170 ist eine zweidimensionale Matrix-Anordnung. - Im Weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen kann an Stelle der zweidimensionalen Matrixanordnung auch eine T-förmige Anordnung oder eine L-Anordnung vorgesehen sein.
- Mittels der Anordnung
160 von Hochfrequenzantennen170 werden Hochfrequenzwellen180 in Form von Millimeterwellen und Mikrowellen auf das Leistungsmodul10 eingestrahlt. In der Darstellung des Ausführungsbeispiels werdend die Hochfrequenzwellen180 lediglich auf das Halbleiterbauelement60 eingestrahlt, bei welcher die Lötschicht90 einen Defekt aufweist. Dabei wird das Leistungsmodul10 räumlich gescannt, d.h. in weiteren, nicht eigens dargestellten Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden andere Bereiche des Leistungsmoduls10 mit Hochfrequenzwellen180 nacheinander bestrahlt. - Die Hochfrequenzwellen
180 werden von dem Halbleiterbauelement60 reflektiert und von der Anordnung160 von Hochfrequenzantennen170 wieder erfasst, sodass mittels der Erfassungseinrichtung150 das Leistungsmodul10 mittels Hochfrequenz-Reflektometrie vermessen wird. Dabei weisen die von dem Halbleiterbauelement60 reflektierten Hochfrequenzwellen180 Modulationen infolge der Ultraschallschwingungen110 auf, sodass die Ultraschallschwingungen110 mittels der reflektierten Hochfrequenzwellen180 erfasst werden. - Die Hochfrequenzantennen
170 sind jeweils einzelnen Messkanälen190 zugeordnet, welche Amplitude und Phase der mittels der Hochfrequenzantennen170 empfangenen Hochfrequenzwellen180 erfassen. - Die Messkanäle
190 übermitteln ihre Daten einem Verstärker200 , welcher die verstärkten Messdaten an eine Auswerteinrichtung210 übermittelt. Die Auswerteinrichtung210 bestimmt aus den Informationen über Amplituden und Phasen der Messkanäle190 die Ultraschallschwingungen110 des Halbleiterbauelements60 und ermittelt anhand eines Vergleichs mit einer Referenzmessung an dem Leistungsmodul10 ohne eine Anregung von Ultraschallschwingungen110 das Vorhandensein eines ggf. bestehenden Defekts95 und dessen Ort.
Claims (13)
- Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe (10), bei welchem die elektronische Baugruppe (10) in Ultraschallschwingungen (110) versetzt und die Ultraschallschwingungen (110) der elektronischen Baugruppe (10) mittels Hochfrequenzwellen (180) erfasst werden, wobei von der elektronischen Baugruppe reflektierte Hochfrequenzwellen erfasst werden und aufgrund der erfasstenHochfrequenzwellen (180) auf einen Defekt (95) der elektronischen Baugruppe (10) geschlossen wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , bei welchem ein Spektrum der Hochfrequenzwellen und/oder Modulationen der Hochfrequenzwellen erfasst wird/werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Hochfrequenzwellen (180) Mikrowellen und/oder Millimeterwellen sind.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Ultraschallschwingungen (110) ortsaufgelöst erfasst werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Hochfrequenzwellen (180) mittels einer Empfangseinrichtung (150), welche insbesondere auch eine Sendeeinrichtung ist, erfasst werden.
- Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die Empfangseinrichtung (150) eine Anordnung (160) mehrerer Antennen (170) umfasst.
- Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die Anordnung (160) ein zweidimensionales Array oder eine lineare Anordnung in zumindest zwei Dimensionen, insbesondere eine T-förmige Anordnung und/oder eine L-förmige Anordnung, umfasst.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die elektronische Baugruppe (10) kontinuierlich oder einmalig oder zu diskreten Zeitpunkten in Ultraschallschwingungen (110) versetzt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die elektronische Baugruppe (10) an mehreren Bereichen des Schaltungsträgers in Ultraschallschwingungen (110) versetzt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die elektronische Baugruppe (10) ein Schaltungsträger ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem Hochfrequenzwellen in einer Referenzerfassung erfasst werden, bei welcher die elektronische Baugruppe (10) nicht in Ultraschallschwingungen (110) versetzt wird.
- Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Ultraschallquelle (120), welche eingerichtet und angeordnet ist, eine mittels der Vorrichtung untersuchte elektronische Baugruppe (10) in Ultraschallschwingungen (110) zu versetzen, weiter umfassend eine Erfassungseinrichtung (150) zur Erfassung von Hochfrequenzwellen (180), welche vorzugsweise zusätzlich zur Bestrahlung der elektronischen Baugruppe (10) angeordnet und ausgebildet ist, sowie eine Auswerteinrichtung (210), welche ausgebildet ist, mittels der erfassten Hochfrequenzwellen (180) auf einen Defekt (95) der elektronischen Baugruppe (10) zu schließen.
- Vorrichtung nach
Anspruch 12 , bei welcher die Erfassungseinrichtung mindestens eine Antenne (170), vorzugsweise mehrere, insbesondere in einer zweidimensionalen Anordnung (160) oder in je einer linearen Anordnung in zumindest zwei Dimensionen, bevorzugt in einer L-förmigen und/oder T-förmigen Anordnung, angeordnete Antennen (170), aufweist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020206661.2A DE102020206661A1 (de) | 2020-05-28 | 2020-05-28 | Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe sowie Vorrichtung zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe |
PCT/EP2021/062091 WO2021239437A1 (de) | 2020-05-28 | 2021-05-07 | Verfahren zur prüfung einer elektronischen baugruppe sowie vorrichtung zur prüfung einer elektronischen baugruppe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020206661.2A DE102020206661A1 (de) | 2020-05-28 | 2020-05-28 | Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe sowie Vorrichtung zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020206661A1 true DE102020206661A1 (de) | 2021-12-02 |
Family
ID=76181067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020206661.2A Withdrawn DE102020206661A1 (de) | 2020-05-28 | 2020-05-28 | Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe sowie Vorrichtung zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020206661A1 (de) |
WO (1) | WO2021239437A1 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019211104A1 (de) | 2019-07-25 | 2021-01-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von alterungsbedingten Schäden oder Delaminationen an Bauteilen, insbesondere Leistungsmodulen leistungselektronischer Geräte sowie Leistungselektronisches Gerät, insbesondere Umrichter |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1019312A1 (ru) * | 1981-07-10 | 1983-05-23 | Предприятие П/Я Р-6209 | Способ ультразвукового контрол клеевых изделий из диэлектрических материалов |
-
2020
- 2020-05-28 DE DE102020206661.2A patent/DE102020206661A1/de not_active Withdrawn
-
2021
- 2021-05-07 WO PCT/EP2021/062091 patent/WO2021239437A1/de active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019211104A1 (de) | 2019-07-25 | 2021-01-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von alterungsbedingten Schäden oder Delaminationen an Bauteilen, insbesondere Leistungsmodulen leistungselektronischer Geräte sowie Leistungselektronisches Gerät, insbesondere Umrichter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021239437A1 (de) | 2021-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010010285B4 (de) | Probenuntersuchung mittels Terahertz-Spektroskopie | |
EP2954338B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum prüfen eines schaltkreises | |
DE19805584C2 (de) | System und Verfahren zur Materialüberprüfung von Werkstoffen, sowie Werkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE10150633B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen, zerstörungsfreien automatischen Prüfung von Materialverbindungen, insbesondere der Qualitätskontrolle von Schweißverbindungen | |
DE102014213972B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Rissparametern | |
EP1999464B1 (de) | Messverfahren und -system für bauteile, insbesondere für kolben von kolbenmaschinen | |
DE3427145C2 (de) | ||
DE102020206661A1 (de) | Verfahren zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe sowie Vorrichtung zur Prüfung einer elektronischen Baugruppe | |
WO2021013586A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur detektion von alterungsbedingten schäden oder delaminationen an bauteilen, insbesondere leistungsmodulen leistungselektronischer geräte sowie leistungselektronisches gerät, insbesondere umrichter | |
EP0116901A2 (de) | Vorrichtung zur Ultraschallprüfung | |
DE102011108730A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallprüfung mit einem Matrix Phased Array Prüfkopf | |
EP1390737B1 (de) | Zerstörungsfreie ultraschall-prüfmethode zur schadensdetektion | |
DE4304862C2 (de) | Ultraschall-Untersuchungssystem | |
DE102012002884A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum kontaktlosen Prüfen eines flächigen Sicherheitsdokuments | |
DE4022152C2 (de) | ||
DE102006040869A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Detektierung eines Fehlers in einem schichtartigen Material | |
EP1690084B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen eines Bauteils mittels Ultraschall, sowie Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung | |
DE3842061C2 (de) | ||
EP0677742A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Prüfkopfabhebung bei der zerstörungsfreien Untersuchung von metallischen Werkstoffen mit elektromagnetischen Ultraschallwandlern | |
DE102020201124B3 (de) | Verfahren und vorrichtungen zum akustischen testen von mems bauelementen | |
WO2019162003A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur zerstörungsfreien prüfung eines bauteils | |
DE4402230C1 (de) | Verfahren zum Testen, ob Anschlußstifte einer integrierten Schaltung in eine gedruckte Schaltung elektrisch leitend eingelötet sind und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102010026341A1 (de) | Ultraschallsensor für Wertdokumente, Wandlermodul für diesen und Verfahren zur Herstellung des Ultraschallsensors | |
WO2023213437A1 (de) | Sensorelement, prüfvorrichtung und verfahren für die prüfung eines datenträgers mit spinresonanz-merkmal | |
EP2765432A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen eines Schaltkreises eines Endgeräts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |