DE19639685C1 - Verfahren zum Testen von unbestückten Burn-in-Boards - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen von unbestückten Burn-in-Boards mit einer Vielzahl von Sockeln zur Aufnahme von elek­ trischen Bauteilen, bei welchem die unbestückten Boards nach einer vorgegebenen Anzahl von über einen Greiferarm durchge­ führten Bestückungszyklen innerhalb eines Produktionsablaufes einem Prüfvorgang unterzogen werden, indem an jeden der Soc­ kel des Boards nacheinander ein Adapter einer Prüfeinrichtung ange­ schlossen wird, um jeden Sockel des Boards auf seine Funk­ tionalität hin zu überprüfen.

Bei der Fertigung von elektrischen Bauteilen, insbesondere integrierten Schaltkreisen, ist es heute üblich, die Bauteile vor der Auslieferung an Kunden einem künstlichen Alterungs­ prozeß zu unterziehen. Dies wird dadurch erreicht, daß die elektrischen Bauteile in Chargen gesammelt in einen geeigne­ ten Temperaturschrank abgelegt und dort vorgegebenen Tempera­ turschwankungen ausgesetzt werden. Die künstlich zu alternden Bauelemente, insbesondere Speicherbausteine, werden hierfür mittels einer automatischen Einrichtung, auch Loader genannt, in ein sog. Burn-in-Board eingesetzt. Ein solches Burn-in-Board kann beispielsweise bis zu über 200 Bauelemente aufneh­ men. Bei den bekannten Burn-in-Prozessen erfolgt diese Auf­ nahme der Bauteile ohne Berücksichtigung dessen, daß durch vorausgegangene, unerkannte mechanische und/oder elektrische Schädigungen der Bausteine bereits solche Bausteine vorlie­ gen, die nicht mehr funktionsfähig sind und deswegen Ausschuß bilden. Des weiteren können ungewollte Kurzschlüsse in An­ schlußleitungen der Bauteile die Meßergebnisse während des Burn-in-Prozesses verfälschen. Es ist deshalb notwendig, sol­ che Kurzschlüsse vor dem Einsetzen der Boards in den Tempera­ turschrank zu erkennen und die betreffenden Bausteine aus zu­ sondern.

Um die defekten Bausteine zu erkennen, werden heute die fer­ tig beladenen Boards vor dem eigentlichen Alterungsprozeß in­ nerhalb des Temperaturschrankes auf einer sog. "Prescreensta­ tion" elektrisch getestet. Im Falle von fehlerhaften Boards, Bauteilen oder von Kontaktfehlern, deren genaue Lokalisierung auf dem Board durch die Prescreenstation nicht möglich ist, wird nachteiligerweise eine zeitaufwendige Fehlersuche not­ wendig. Üblicherweise werden Inspektionen der auf der Prescreenstation befindlichen Boards mittels Thermokamera vorgenommen, um überhitzte fehlerhafte Bausteine zu erkennen. Wenn defekte Bausteine oder Kontaktfehler auf dem Board vor­ liegen, ist ein aufwendiges manuelles Bestücken und Entfernen der Bauelemente notwendig. Im Falle von Boardfehlern muß das Board vollständig entladen werden, um es danach auf einem ex­ ternen Meßplatz zu überprüfen, so daß die Fehlerursache auf dem Board beseitigt werden kann.

Um Fehler auf dem Board bereits im vorhinein zu vermeiden, ist es bisher üblich, nach einer bestimmten Anzahl von Be­ stückungsvorgängen bzw. Entladevorgängen des Boards dieses Board in unbestückten Zustand auf dessen Funktionalität hin zu überprüfen. Für diese Überprüfung werden die unbestückten Boards nach der vorgegebenen Anzahl von vorher stattgefunde­ nen Bestückungsvorgängen aus dem eigentlichen Produktionsab­ lauf herausgenommen und von Hand jedes Board mit einer Prü­ feinrichtung verbunden, die dann prüft, ob der entsprechende Sockel defekt ist oder nicht. Gegenwärtig werden die Boards somit an separaten Handarbeitsplätzen manuell getestet. Für diesen Vorgang wird das leere Board manuell kontaktiert. Mit­ tels eines geeigneten Prüfwerkzeuges werden die Kontaktsockel kurzgeschlossen und mit der Prüfeinrichtung auf Funktionsfä­ higkeit überprüft.

Das manuelle Testen der Burn-in-Boards an separaten Handar­ beitsplätzen und die damit verbundene manuelle Kontaktierung der einzelnen Kontaktsockel des Boards unterbricht den Pro­ duktionsablauf und ist damit zeitaufwendig. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß das manuelle Testen der Boards nicht sehr zuverlässig ist, insbesondere dann, wenn die Prüf­ person Ihre Arbeit unkonzentriert verrichtet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das bisher bekannte Verfahren zum Testen von Burn-in-Boards so zu ver­ bessern, daß der Testvorgang schneller und zuverlässiger durchgeführt wird.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.

Das Verfahren beruht in wesentlichen darauf, daß das unbe­ stückte Board nach einer vorgegebenen Anzahl von Bestückungs­ vorgängen innerhalb des Produktionsablaufes verbleibt und ein selbsttätiges maschinelles Testen des unbestückten Boards erfolgt, also keine manuelle Prüfung wie bisher. Das selbst­ tätige maschinelle Testen des unbestückten Boards erfolgt über eine Prüfeinrichtung, welche über ein Anschlußkabel mit einem Adapter verbunden ist, welcher auf die im Board befind­ lichen Sockel steckbar ist. Der Adapter wird hierbei von ei­ nem Roboterarm oder Greiferarm, der ähnlich zu dem Roboter- oder Greiferarm für die Bauteilebestückung des Boards ausge­ bildet ist, nacheinander auf jeden Sockel des Boards gesetzt und die Prüfeinrichtung führt für jeden Sockel die Prüfung auf dessen Funktionalität hin durch.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den entscheidenden Vor­ teil, daß das bisher verwendete Produktionsequipment zum selbsttätigen Bestücken der Burn-in-Boards mit verhältnismä­ ßig geringfügigen Veränderungen verwendbar ist. Das Produkti­ onsequipment zum Bestücken der Boards mit elektrischen Bau­ teilen, insbesondere integrierten Speicherbausteinen, sog. "Loader", verfügt derzeit beispielsweise über Transportwägen, die auch "Trolleys" genannt werden. In diesen Wägen werden die zunächst unbestückten Boards an einen "Loader"-Tisch ge­ fahren und dort über einen Greiferarm bzw. Roboterarm nach­ einander mit den elektrischen Bauteilen, die von einer Pro­ duktionslinie angeliefert werden, bestückt und auf elektri­ sche Fehler hin untersucht. Hierfür ist eine an dem "Loader"- Tisch vorhandene Testeinrichtung in geeigneter Weise mit ei­ ner Kontaktleiste am Board elektrisch in Verbindung. Über diese Kontaktleiste werden sowohl Versorgungsleitungen als auch Adressleitungen von der Testeinrichtung zum Board ge­ führt. Die Kontaktleiste selbst wiederum ist mit den auf dem Board befindlichen Sockeln, die mit elektrischen Bauteilen bestückt sind, verbunden. Ist ein elektrisches Bauteil in ei­ nen Sockel auf dem Board eingesetzt, kann über die Anschluß­ leitungen von der Testeinrichtung der eingesetzte elektrische Baustein mit Testdaten beschrieben und diese Testdaten wie­ der gelesen werden. Im allgemeinen wird über die Testeinrich­ tung ein sog. "Open/Short"-Test durchgeführt.

Das Board kann beispielsweise eine Grundfläche von 60 cm × 80 cm aufweisen und über 200 Sockel zur Aufnahme von elektri­ schen Bauteilen verfügen. Zweckmäßigerweise werden die ein­ zelnen Bauteile am "Loader"-Tisch über einen geeigneten Be­ stückungsautomat, der einen Roboterarm oder einen Greiferarm zur Aufnahme und zum Ablegen der Bausteine besitzt, bestückt. Der Greifer- bzw. Roboterarm wird hierbei in geeigneter Weise softwaremäßig angesteuert.

Die mit Bauteilen bestückten Boards werden dann einzeln, vor­ zugsweise jedoch der gesamte Wagen mit einer Gruppe von Bo­ ards, in den bereits erwähnten Temperaturschrank eingesetzt und dort künstlich gealtert. Das Einsetzen in den Temperatur­ schrank erfolgt in der Regel über eine selbsttätig arbeitende Hebeeinrichtung. Nach dem künstlichen Alterungsprozeß der auf den Boards abgelegten elektrischen Bauteile werden diese zu einem sog. "Unloader"-Tisch gebracht und dort die elektri­ schen Bauteile von den Boards über einen Greifer- bzw. Robo­ terarm selbsttätig entnommen. Die unbestückten Boards stehen dann wieder bereit, um mit Bauteilen bestückt zu werden.

Um Fehler des Boards selbst möglichst auszuschließen wird ein herkömmlicher "Loader"-Tisch bzw. "Unloader"-Tisch so um­ funktioniert, daß er als Testeinrichtung für die unbestückten Boards geeignet ist. Hierfür wird der ohnehin an dem entspre­ chenden Arbeitstisch vorhandene Greifer- bzw. Roboterarm an seinem Armende mit einem Adapterelement versehen, welches zur Kontaktierung eines Sockels des Boards geeignet ist. Dieses Adapterelement steht über ein Anschlußkabel mit einer am Ar­ beitstisch vorhandenen Testeinrichtung in Verbindung. Diese Testeinrichtung wird softwaremäßig so vorbereitet, daß die geforderten Prüfschritte durchführbar sind. Der Greifer- bzw. Roboterarm mit seinem einseitig angebrachten Adapter fährt dann, wie bei der Bestückung des Boards bzw. bei der Heraus­ nahme der Bauteile aus den einzelnen Sockeln, jeden der Soc­ kel an und steckt den Adapter auf den entsprechenden Sockel, an dem er gerade angelangt ist. Die Prüfeinrichtung kann dann das Prüfprogramm abfahren. Sofern ein ganzer Stapel von unbe­ stückten Boards zur Prüfung bereitsteht, sorgt eine geeignete Hebeeinrichtung dafür, jedes der einzelnen Boards aus dem Stapel herauszugreifen und auf den Arbeitstisch zu legen, um dann die einzelnen Sockel dieses Boards mit dem Adapter für eine ausreichende Zeitspanne zu verbinden, die geeignet ist, das Prüfprogramm ablaufen zu lassen.

Es hat sich herausgestellt, daß nach etwa 10 bis 15 Bestüc­ kungsprozessen des Boards dieses Board in unbestückten Zu­ stand auf seine Funktionalität hin zu überprüfen ist. Dies stellt sicher, daß frühzeitig Fehler des Boards erkannt wer­ den und nicht unnötigerweise fehlerbehaftete Boards mit elek­ trischen Bauteilen bestückt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend im Zusammen­ hang mit zwei Fig. näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Prozeßablauf zum Testen von Burn­ in-Boards, die entweder unbestückt oder mit elek­ trischen Bausteinen bestückt sind, und

Fig. 2 einen Arbeitstisch zum Testen unbestückter Burn-in-Boards.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

In Fig. 1 ist schematisch die vollautomatische Produktions­ linie zum künstlichen Altern von elektrischen Bauteilen dar­ gestellt. Die elektrischen Bauteile, z. B. integrierte Spei­ cherbausteine, gelangen über eine Bauteilezuführung 2 zu ei­ ner Verteilschiene 3, welche die elektrischen Bauteile auf Arbeitstische 1 ablegt, die im folgenden als Loader bezeich­ net sind.

An der Bauteilezuführung 3 werden beispielsweise die am Ende der Herstellungslinie komplett fertiggestellten elektrischen Bauteile in sog. Trays 11 abgelegt. Die Trays 11 sind gewöhn­ lich quaderförmige Kunststoffrahmen, die nach Art eines Schachbrettmusters mit Trennwänden versehen sind. In die ein­ zelnen durch die Trennwände gebildeten Kammern wird jeweils eines der elektrischen Bauteile eingesetzt. In solchen Trays 11 sind die in die einzelnen Kammern eingesetzten elektri­ schen Bauteile bzw. integrierten Schaltkreise bestens vor Transportschäden geschützt. Die Trays 11 werden dann auf die Verteilschiene 2 gelegt und dort an die verschiedenen Loader 1 zugeführt, wo sie mit einer geeigneten Hebeeinrichtung auf den Arbeitstisch des Loaders 1 gelegt werden. Im Ausführungs­ beispiel von Fig. 1 sind der besseren Übersichtlichkeit we­ gen lediglich zwei nebeneinander angeordnete Loader 1 darge­ stellt, wenngleich viel mehr dieser Loader 1 vorgesehen sein könnten.

Die über die Verteilschiene 2 auf die Loader 1 transportier­ ten elektrischen Bauteile werden von einem Greifer- oder Ro­ boterarm erfaßt und in einen passend ausgebildeten Sockel ei­ nes Burn-in-Boards eingesetzt. Hierfür stehen an den Loadern 1 jeweils sog. Trolleys 4, auf denen beispielsweise bis zu 30 Burn-in-Boards gestapelt angeordnet sind. Eine Hebeeinrich­ tung am Loader 1 sorgt dafür, daß nacheinander jedes Burn-in-Board auf den Arbeitstisch des Loaders 1 gelegt wird, um an­ schließend mit den bereitgestellten elektrischen Bauteilen bestückt zu werden. Sind sämtliche Boards des Trolleys 4 mit elektrischen Bauteilen bestückt, wird der Trolley 4 vorzugs­ weise über eine vollautomatische Fördereinrichtung selbstlen­ kend zu einem Temperaturschrank 5 befördert, in dem die mit Bauteilen bestückten Boards einem künstlichen Alterungsprozeß unterzogen werden. Nachdem der künstliche Alterungsprozeß durch gezielte Temperaturvariation innerhalb des Temperatur­ schrankes 5 vollendet ist, werden die Trolleys 4 aus dem Tem­ peraturschrank 5 herausgefahren und an sog. Unloader 6 ge­ fahren. Bei diesen Unloadern 6 handelt es sich wiederum um Arbeitstische, die im Gegensatz zu den Loadern 1 jetzt aus den noch bestückten Boards die Bauteile automatisch über ei­ nen geeigneten Greifer- oder Roboterarm entnehmen und vor­ zugsweise nach Fehlerklassen geordnet ablegen. Im Ausfüh­ rungsbeispiel von Fig. 1 sind drei nebeneinander angeordnete Unloader 6 dargestellt, die die elektrischen Bauteile in vier verschiedene Fehlerklassen A, B, C und D sortiert ablegen. Zur Ablage der künstlich gealterten Bauteile stehen vorzugsweise wiederum Plastiktrays zur Verfügung. Die in die Plastiktrays eingesetzten Bauteile werden dann über eine geeignete Bautei­ leabführung weiterbefördert, z. B. einer Verpackungsstation zugeführt. Das klassifizierte Ablegen der Bauteile in Fehler­ klassen A, B, C bzw. D ist deshalb möglich, weil auf den Unloa­ dern sog. "Open/Short" -Testeinrichtungen angeordnet sind, die die elektrischen Bauteile nach dem künstlichen Alterungspro­ zeß überprüfen.

Nachdem die Unloader 6 die über die Trolleys 4 herangeführten Boards vollständig entladen haben, stehen die Trolleys 4 mit den unbestückten Boards wieder bereit, um mit Bauteilen an den "Loader"-Tischen bestückt zu werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden jedoch nach einer vorgegebenen Anzahl von Bestückungsvorgängen, z. B. nach 10 bis 15 Bestückungsvorgängen, die unbestückten Boards einem Prüftisch 8 zugeführt, der zum Testen der unbestückten Boards dient. Zweckmäßigerweise werden diesem Prüftisch 8 die unbe­ stückten Boards ebenfalls gestapelt auf Trolleys 4 zugeführt.

Der Prüftisch 8 kann beispielsweise ein umgerüsteter Loader 1 bzw. ein umgerüsteter Unloader 6 sein. Der bei den Loadern 1 bzw. Unloadern 6 ohnehin vorhandene Greifer- bzw. Roboterarm ist jedoch zusätzlich mit einem Adapterelement versehen, durch welches die einzelnen Sockel auf dem Board kontaktier­ bar sind. Das Adapterelement steht über eine Anschlußleitung mit einer Testeinrichtung am Prüftisch 8 in Verbindung, die softwaremäßig gesteuert ein Prüfprogramm durchläuft, wenn der Adapter in einem Sockel des Boards eingesetzt ist. Es ver­ steht sich, daß das Adapterelement dem Sockel des Boards an­ gepaßt sein muß. Zum Prüfen des gesamten Boards wird das Ad­ apterelement nacheinander auf jeden Sockel des Boards ge­ setzt, woraufhin für jeden Sockel die Prüfeinrichtung das Prüfprogramm durchläuft und so jeden Sockel auf dessen Funk­ tionalität hin überprüft. Zweckmäßigerweise werden dem Prüf­ tisch 8 die Boards ebenfalls gestapelt auf einem Trolley 4 zugeführt. Sofern die Boards auf dem Prüftisch 8 als fehler­ frei erkannt sind, können diese Boards wieder den Loadern 1 zugeführt werden. Stellt sich jedoch heraus, daß eines der Boards fehlerhaft ist, wird dieses als fehlerhaft gekenn­ zeichnet und gesondert abgelegt oder beispielsweise eine Si­ gnaleinrichtung betätigt, woraufhin eine Bedienperson dieses Board vom Prüftisch 8 nimmt und den Fehler beseitigt.

Die Trolleys 4 müssen nicht notwendigerweise selbstlenkend und selbstfahrend ausgebildet sein. Vielmehr können in einer einfacheren Form der Produktionslinie auch Bedienpersonen da­ für sorgen, daß die Trolleys 4 zwischen den Loader 1, den Un­ loadern 6, dem Temperaturschrank 5 und dem Prüftisch 8 bewegt werden. Allerdings ist dafür zu sorgen, daß nach der vorgege­ benen maximalen Anzahl von Bestückungsvorgängen die unbe­ stückten Trolleys tatsächlich zum Prüftisch 8 gelangen, um dort geprüft zu werden.

In Fig. 2 ist schematisch der Prüftisch 8 von Fig. 1 darge­ stellt. Das Bezugszeichen 4 steht wieder für den an dem Prüf­ tisch 8 angedockten Trolley 4, der eine Vielzahl von überein­ ander gestapelten Burn-in-Boards aufweist. Diese Boards 10 sind voraussetzungsgemäß unbestückt. Der Prüftisch 8 verfügt über eine geeignete Greif- und Hebeeinrichtung 13, mit wel­ cher die einzelnen Boards 10 nacheinander aus dem Trolley 4 rausgenommen werden können, um auf einer Arbeitsplatte des Prüftisches 8 für einen anschließenden Testvorgang abgelegt werden zu können. Die Arbeitsplatte ist mit dem Bezugszeichen 15 dargestellt. Auf der Arbeitsplatte 15 ist bereits ein Bo­ ard 10 abgelegt. Über dem Board 10 befindet sich ein Greifer- bzw. Roboterarm, an dessen Ende ein Adapterelement angeordnet ist, das auf einen Sockel des Boards 10 aufgesteckt werden kann. Sobald das Adapterelement auf dem Sockel sitzt, beginnt eine Prüfeinrichtung 30 mit einem Prüfprogramm, um die Funk­ tionalität dieses Sockels zu testen. Hierfür steht das Adap­ terelement über ein Anschlußkabel mit der Prüfeinrichtung 30 elektrisch in Verbindung. Nachdem ein Sockel geprüft ist, löst der Greifer- bzw. Roboterarm das Adapterelement von die­ sem Sockel und führt das Adapterelement einem nächsten Sockel zu. Dies geschieht so oft, bis sämtliche Sockel des Boards 10 getestet sind. Für das Board 10 wird ein Prüfbericht er­ stellt. Anschließend legt die Greif- und Hebeeinrichtung 13 das Board 10 von der Arbeitsplatte 15 zurück zum Trolley 4 in den Stapel. Anschließend kann ein nächstes Board 10 getestet werden.

Bezugszeichenliste

1

Loader

2

Verteilschiene

3

Bauteilezuführung

4

Trolley

5

Temperaturschrank

6

Unloader

7

Bauteileabführung

8

Prüftisch

9

Verteilschiene

10

Board

11

Tray

13

Greif- und Hebeeinrichtung

15

Arbeitsplatte

20

Greifer-/Roboterarm

30

Prüfeinrichtung

Claims (5)

1. Verfahren zum Testen von unbestückten Burn-in-Boards mit einer Vielzahl von Sockeln zur Aufnahme von elektrischen Bauteilen, bei wel­ chem die unbestückten Boards nach einer vorgegebenen Anzahl von über einen Greiferarm durchgeführten Bestückungszyklen innerhalb eines Produktionsablaufes einem Prüfvorgang unter­ zogen werden, indem an jeden der Sockel des Boards nachein­ ander ein Adapter einer Prüfeinrichtung angeschlossen wird, um jeden Sockel des Boards auf seine Funktionalität hin zu überprüfen, dadurch gekennzeichnet, daß das unbe­ stückte Board (10) nach der vorgegebenen Anzahl von Bestüc­ kungsvorgängen im Produktionsablauf verbleibt und ein selbst­ tätig es maschinelles Testen des unbestückten Boards erfolgt, indem der Adapter über einen Greiferarm (20), der ähnlich zu dem Greiferarm für die Bauteilebestückung des Boards (10) ausgebildet ist, nacheinander auf jeden Sockel des Boards (10) gesetzt und die Prüfeinrichtung (30) für jeden Sockel die Prüfung auf dessen Funktionalität hin durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach etwa 10 bis 15 Bestückungs- und Entladeprozessen des Boards (10) das unbestückte Board (10) auf seine Funktionalität hin überprüft wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von zu testenden, unbestückten Boards (10) gleichzeitig der mit den Greiferarm (20) ausgestatteten Prüfeinrichtung zuge­ führt und die Boards (10) nacheinander getestet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von zu testenden unbestückten Boards (10) in Wagen (Trolleys) gestapelt der Prüfeinrichtung zugeführt werden und in den Wa­ gen bis zu etwa 30 Boards (10) stapelbar sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wagen selbsttätig zur Bestückungsstation, Entladestation und Test­ station, die die Prüfeinrichtung beinhaltet, fahren.