DE202011108231U1 - Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung von Substraten - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung flacher bruchempfindlicher Substrate (1), umfassend eine Ablagefläche für die Substrate (1) und eine Belastungseinrichtung, wobei die Belastungseinrichtung ein Mittel zum berührungslosen Belasten des Substrats (1) umfasst.

Description

  • Einleitung
  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Prozessierung flacher, scheibenförmiger und bruchempfindlicher Substrate wie beispielsweise Solarzellen oder Halbleiterwafer. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung, mit dem bzw. mit der die Bruchempfindlichkeitsuntersuchung derartiger Substrate vor der Durchführung weitergehender Prozessschritte erfolgen kann.
  • Stand der Technik und Nachteile
  • Eine Vielzahl elektronischer Produkte basiert auf so genannten Halbleitersubstraten, nachfolgend kurz Substrate oder auch Wafer genannt. Diese flachen, scheibenförmigen Substrate werden aus ganzen Blöcken heraus getrennt und liegen anschließend in dünnen Platten mit typischen Dicken von 180 μm oder weniger vor. Trotz sorgsamster Herstellungsverfahren lassen sich Beschädigungen der gewöhnlich dünnen, aus einem steifen Material bestehenden und somit bruchempfindlichen Substrate nicht immer vollständig vermeiden. Derartige Beschädigungen können bei nachfolgenden Prozessschritten zum Bruch eines Substrats führen. Während der aus einem derartigen Buch resultierende finanzielle Schaden unmittelbar nach der Herstellung eines Substrats aufgrund einer frühzeitigen Aussortierung desselben noch gering ausfällt, vervielfacht sich dieser, wenn das entsprechende Produkt kurz vor seiner Fertigstellung steht.
  • Es ist daher wünschenswert, bruchgefährdete Substrate möglichst früh zu erkennen und auszusortieren, bevor diese im Rahmen weiterer Prozessschritte tatsächlich brechen.
  • Eine einfache Methode zur Festigkeitsprüfung basiert auf dem Aufbringen einer vorbestimmten (Prüf-)Kraft auf das Substrat.
  • Dabei wird davon ausgegangen, dass ein bruchgefährdetes Substrat durch die Belastung bricht, wohingegen ein nicht bruchgefährdetes Substrat der Belastung standhält und somit für eine Weiterverarbeitung geeignet ist. Als Prüfmittel werden hierzu typischerweise mechanisch wirkende Vorrichtungen verwendet, welche beispielsweise punktuell mittels einer Prüfspitze eine vorbestimmte Kraft auf das Substrat aufbringen.
  • Nachteilig an derartigen Lösungen ist jedoch, dass die mechanische Berührung selber zu einer Beschädigung des häufig sehr kratzempfindlichen Substrats führen kann. Insbesondere im Rahmen von Massenfertigungsverfahren muss eine derartige Prüfung zudem sehr schnell erfolgen. Die Einwirkung einer mechanischen Kraft erfordert dann gewöhnlich einen vorübergehenden Stillstand des Substrats, da sich bereits im Falle einer geringsten Relativbewegung zwischen Prüfmittel und Substrat Kratzer auf der Substratoberfläche bilden würden. Dementsprechend sind derartige Verfahren nicht für die immer häufiger anzutreffenden Durchlaufanlagen (Inline-Anlagen) geeignet. Auch die Verwendung von Prüfrollen vermag dieses Problem bei sehr berührungsempfindlichen Oberflächen nicht vollständig zu vermeiden.
  • Aufgabe der Erfindung und Lösung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer Vorrichtung, mit der die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Insbesondere soll die Erfindung mechanische Beschädigungen des Substrats vermeiden und gleichzeitig eine zuverlässige Bestimmung der Bruchempfindlichkeit ohne Zeitverlust durch etwaigen Stillstand des Substrats erlauben. „Bestimmung” meint dabei primär das einfache, qualitative Prüfen, ob ein bestimmtes Substrat einer vorgegebenen Belastung standhält oder nicht, kann sich aber auch auf die quantitative Bestimmung erstrecken.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren enthalten.
  • Beschreibung
  • Die Erfindung offenbart eine Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung flacher, scheibenförmiger und bruchempfindlicher Substrate. Eine derartige Vorrichtung umfasst eine Ablagefläche, auf welcher die Substrate ablegbar sind, sowie eine Belastungseinrichtung, mit welcher die Substrate belastbar sind, wobei die Belastungseinrichtung ein Mittel zum berührungslosen Belasten des Substrats umfasst.
  • Die Ablagefläche dient erfindungsgemäß als Widerlager für ein unter Belastung stehendes Substrat. Dabei ist notwendige Bedingung, dass die Ablagefläche derart angeordnet ist, dass sich das Substrat bei Belastung ausreichend verformen kann. Dies wird im einfachsten Fall dadurch erreicht, dass das Substrat auf einer Ablagefläche abgelegt ist, die einen geringen Teil wie beispielsweise lediglich 5%, bevorzugt weniger als 3%, und besonders bevorzugt zwischen 1% und 2% der Substratfläche (Ober- bzw. Unterseite) bedeckt und dabei einen möglichst großen zusammenhängenden Bereich frei lässt. Dieser Bereich ist besonders bevorzugt symmetrisch zum Flächenmittelpunkt des Substrats angeordnet. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn sich die Ablagefläche aus mehreren, auch unzusammenhängenden Einzelflächen zusammensetzt. Der Begriff „Ablagefläche” ist dabei nicht auf ein horizontales „Ablegen” des Substrats beschränkt; sie könnte demnach allgemeiner auch als „Stützfläche” bezeichnet werden.
  • Neben der bevorzugten horizontalen Ausrichtung der Ablagefläche kann diese auch anders, z. B. vertikal orientiert sein, wenn auch das Substrat dementsprechend orientiert ist. Zudem ist neben der bevorzugten symmetrischen Anordnung auch eine asymmetrische Anordnung der Ablagefläche möglich; beispielsweise kann ein Substrat zur Festigkeitsprüfung lediglich nur an einer Kante eingespannt sein, um dann bevorzugt im Bereich der gegenüber liegenden Kante belastet zu werden. Aufgrund des besonders langen Hebels ist dann auch die Geometrieänderung maximal und dementsprechend leichter zu detektieren.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Ablagefläche sind vertikal oder horizontal verlaufende Stifte, auf deren Spitzen bzw. Mantelflächen das Substrat abgestützt wird, sowie Tragbalken, Gurte, Bänder, Schnüre oder Halterahmen. Bevorzugt sind dabei möglichst steife Ablageflächen; es ist jedoch auch denkbar, dass die Ablagefläche selber flexibel ist, so dass sie selbst dann eine Verformung des Substrats gestattet, wenn sie einen größeren als den oben angegebenen Flächenbereich abdeckt, oder das Substrat gar vollflächig abstützt.
  • Die Belastungseinrichtung dient dem Aufbringen einer in Ort, Richtung und Größe vorbestimmten Belastung auf ein Substrat. Erfindungsgemäß umfasst die Belastungseinrichtung eines oder mehrere Mittel zum berührungslosen Belasten des Substrats. Der Begriff „berührungslos” meint dabei „ohne mechanischen Kontakt”, also ohne eine Berührung durch eine Spitze, ein Druckkissen oder Ähnliches. Durch Verwendung einer berührungslos wirkenden Belastungseinrichtung wird sichergestellt, dass die Substratoberfläche aufgrund der Belastung keine mechanischen Beschädigungen erfährt. Die Belastung erfolgt an definierter Stelle und mit definierter Größe, so dass lediglich zu bruchempfindliche Substrate tatsächlich zerbrechen oder eine unzulässige Geometrieänderung zeigen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Mittel zum berührungslosen Belasten des Substrats aus der Gruppe bestehend aus Flüssigkeitsdüsen und Gasdüsen ausgewählt, wobei Flüssigkeitsdüsen besonders bevorzugt sind. Da das flüssige oder gasförmige Fluid, welches aus einer entsprechenden Austrittsöffnung (Düse) austritt und auf das Substrat einwirkt, gemäß obiger Definition keinen mechanischen Kontakt zum Substrat herstellt, kann Letzteres auch nicht mechanisch beschädigt werden, wenn von einer auch für ein fehlerfreies Substrat zu starken Belastung mit nachfolgendem Bruch abgesehen wird.
  • Die Belastung des Substrats erfolgt somit besonders bevorzugt mit einem Fluid. Sofern die Dichte des Fluids bekannt ist, kann durch genaues Einstellen des Volumendurchsatzes sowie der Lage des Strahls die Belastung in Größe, Ort und Richtung exakt vorgewählt werden.
  • Für den Fall eines Fluids der Dichte ρ, welches einen Strahlquerschnitt A aufweist und mit einer Geschwindigkeit v auf das Substrat auftrifft, ergibt sich die aus dem Impuls ergebende Kraft zu F = ρ A v2. Für den Fall einer herabfallenden Fluidsäule der Masse m kommt noch die Gewichtskraft G des Fluids hinzu, welche sich nach G = m g bestimmt, wobei g die Erdbeschleunigung ist. Aufgrund der geringen Menge des auf dem Substrat verbleibenden Fluids (bei einem 0,5 mm dicken Flüssigkeitsfilm beträgt die Masse der Flüssigkeit ca. 12 Gramm) ist dessen Gewichtsbeitrag (statische Last des Fluids) auch im Falle einer Flüssigkeit vernachlässigbar. Somit ist die auf das Substrat auftreffende Belastung in ausreichender Genauigkeit theoretisch bestimmbar.
  • Bevorzugt ist das Mittel zum berührungslosen Belasten des Substrats ein einen Freistrahl erzeugendes Mittel. Das bedeutet, das der erzeugte Strahl durch eine Gasatmosphäre wie insbesondere die Umgebungsluft auf die Oberfläche des Substrats aufstrahlbar ist, und nicht etwa in eine geschlossene Kammer gerichtet ist, in der sich dann ein Druck aufbaut, welcher dann – der Kammeröffnung entsprechend großflächig – auf das Substrat trifft.
  • Es ist klar, dass die Flüssigkeitsdüse(n) und/oder Gasdüse(n) in Ein- oder Mehrzahl vorhanden sein können. Durch mehrere Düsen ist die Belastung entsprechend verteil- oder variierbar. Durch das sequenzielle Ansteuern von mehreren Düsen, die in einer entlang der Transportrichtung verlaufenden Linie angeordnet sind, kann auch bei einem kontinuierlich weiter transportierten Substrat die Belastung in etwa ortsfest zu diesem gehalten werden, ohne dass die Düsen selber bewegt werden müssen.
  • Die Belastung des Substrats kann kontinuierlich oder intermittierend erfolgen.
  • Im Fall einer kontinuierlichen Belastung tritt ohne Unterbrechung Fluid aus mindestens einer Austrittsöffnung (Düse) aus. Sobald ein Substrat vom Flüssigkeits- oder Gasstrahl getroffen wird, wird es der definierten Belastung ausgesetzt. Der Ort der Belastung wird sich dabei entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Linie fortbewegen. Ist dies nicht gewünscht, muss das Substrat während der Belastung kurzzeitig stillstehen.
  • Bei einer intermittierenden Belastung trifft das Fluid nur vorübergehend, beispielsweise in kurzen Pulsen, auf das Substrat auf. Somit wird eine vibrierende Belastung einer bestimmten Frequenz erzeugt. Sofern die Pulsfrequenz mit der Eigenschwingungsfrequenz des Substrats übereinstimmt, kann dieses in Resonanz geraten, was schon bei geringer Durchflussmenge des Fluids zu einer besonders intensiven mechanischen Belastung führt. Durch Variation der Pulsfrequenz und Ermittlung der jeweiligen Reaktion (Schwingungsamplitude, Phasengang) des Substrats kann ebenfalls auf die Bruchempfindlichkeit desselben geschlossen werden.
  • Es ist ferner klar, dass die Düsen sowohl ober- als auch unterhalb des Substrats angeordnet sein können. Beispielsweise ist auf diese Weise besonders effektiv eine Schwingungsanregung des Substrats erreichbar, indem abwechselnd die Düse(n) auf der einen und der anderen Seite betrieben wird bzw. werden.
  • Es ist klar, dass dabei sowohl eine kontinuierliche als auch eine intermittierende Belastung auf das Substrat einwirken kann.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Ablagefläche gleichzeitig Teil einer Transporteinrichtung, mit welcher das Substrat zum Ort der Belastung transportierbar ist. Demnach wird die Ablagefläche durch einen Teil oder ein Modul einer bevorzugt horizontal verlaufenden Fertigungsstraße bereitgestellt.
  • Die Transporteinrichtung selber dient dem Zu- und Abführen der einzelnen Substrate. Besonders bevorzugt wird die Transporteinrichtung durch zwei parallel und horizontal verlaufende Schnüre aus elastischem Material gebildet, deren paralleler Abstand bevorzugt 100 mm beträgt, und welche bevorzugt einen Durchmesser von 5 mm haben. Die beiden Schnüre bewegen sich mit gleicher Geschwindigkeit in Transportrichtung, wobei die Geschwindigkeit bevorzugt in einem Bereich von 200 mm pro Sekunde bis 600 mm pro Sekunde, und besonders bevorzugt bei 400 mm pro Sekunde liegt. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Transporteinrichtungen wie zum Beispiel Rollen oder Walzen geeignet, oder der Transport kann mittels individueller Tragrahmen oder dergleichen erfolgen. Vorteilhaft ist in jedem Fall, wenn die Transporteinrichtung ein Durchfallen zerbrochener Substrate erlaubt.
  • Bevorzugt ist außerdem, dass die Belastungseinrichtung und die bevorzugterweise die Ablagefläche umfassende Transporteinrichtung simultan betreibbar sind. Das bedeutet, dass während des besonders bevorzugt kontinuierlichen Transports eines auf der Ablagefläche abgelegten Substrats eine gleichzeitige Belastung desselben erfolgen kann, ohne dass das Substrat stillsteht. Dementsprechend werden Stillstandszeiten des Substrats und dessen Prozessierung vermieden, und aufgrund der berührungslosen Belastung des Substrats ist eine mechanische Beschädigung nicht bruchempfindlicher Substrate nicht zu befürchten. Der Transport erfolgt dabei bevorzugt horizontal, d. h., dass die Substrate flach liegend der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt werden. Es ist klar, dass die erfindungsgemäße Lehre prinzipiell auch im Falle einer vertikal-stehenden Orientierung der Substrate anwendbar ist, wobei dann die Ausrichtung des Gas- oder Flüssigkeitsstrahls bevorzugt im Wesentlichen horizontal ist.
  • Insbesondere im Fall eines während der Belastung simultan stattfindenden Transports umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform eine Einrichtung zum Nachführen des Mittels zum berührungslosen Belasten. Das Nachführen bezieht sich dabei auf den Ort, an welchem die Belastung auf das Substrat auftrifft. Auf diese Weise kann das Mittel zum berührungslosen Belasten eine punktgenaue und lang andauernde Belastung auf das Substrat ausüben, während letzteres kontinuierlich weiter transportiert wird. Somit lassen sich Stillstandszeiten vermeiden, der Durchsatz einer derartig bestückten Anlage erhöht sich. Die Einrichtung zum Nachführen kann kinematisch mit der Bewegung der Transporteinrichtung gekoppelt sein, oder das Nachführen erfolgt unabhängig von der Transporteinrichtung, beispielsweise mittels Elektromotoren. Zwar ist eine derartige Nachführung auch für den Fall einer mechanischen Belastung denkbar; hierbei führen jedoch schon geringste Geschwindigkeitsunterschiede (Schlupf) zu einer mechanischen Beschädigung, nicht hingegen im Falle einer erfindungsgemäßen, berührungslosen Belastung.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform erfolgt das Nachführen des Mittels zum berührungslosen Belasten durch Verschwenken der Düsen, so dass sich der Punkt, an welchem die Belastung auf das Substrat einwirkt, für einen gewissen Zeitraum nicht ändert. Es ist jedoch klar, dass in diesem Fall die Richtung der Belastung nicht konstant sein kann, und auch der Volumendurchsatz angepasst werden muss, um den sich variierenden Abstand und die damit einhergehende Änderung des Betrages der Belastung zu kompensieren.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung der Belastung des Substrats und/oder einer durch sie verursachten Geometrieänderung des Substrats.
  • Insbesondere in dem Fall, in welchem das Transportmittel in Richtung der Belastung nicht nachgiebig ausgestaltet ist, ist es vorteilhaft, wenn auch die durch die Belastung verursachte Geometrieänderung des Substrats erfassbar ist. Die genaue Kontrolle der Belastung ist wichtig, um das Substrat nicht derartig zu überlasten, dass es auch im Falle normaler Bruchempfindlichkeit bricht. Daher ist es vorteilhaft, neben der Kenntnis des Volumendurchsatzes des Fluids und der sich daraus ergebenden theoretischen Belastung auch die tatsächlich auftretende Belastung zumindest stichprobenartig zu erfassen.
  • Zudem kann es sein, dass ein Substrat trotz Belastung nicht bricht, aber doch bereits eine geringfügige Schädigung aufweist, die einen späteren Bruch wahrscheinlich werden lässt. Eine derartige „versteckte” Bruchempfindlichkeit kann über die Bestimmung der von der definierten Belastung hervorgerufenen Geometrieänderung (z. B. maximalen/mittigen Durchbiegung) des Substrats, oder durch die oben genannte Änderung im Schwingungsverhalten erkannt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Belastung insgesamt geringer ausfallen kann. Somit brechen zwar weniger Substrate, was auch zu einer leichteren Handhabbarkeit derselben nach der Erkennung führt; es werden aber trotzdem alle bruchgefährdeten Substrate erkannt.
  • Es ist daher vorteilhaft, wenn nicht nur die theoretische Belastung des Substrats aufgrund des bekannten Volumendurchsatzes des Fluids sowie dessen Strahldurchmesser und Dichte berechnet, sondern auch die tatsächliche Belastung gemessen wird. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst daher eine Einrichtung zur Messung der auf das Transportmittel einwirkenden Belastung, welche, zusammen mit der Gewichtskraft des Substrats, unmittelbar mit der durch das Fluid aufgebrachten Belastung korreliert. Eine derartige Einrichtung zur Messung kann beispielsweise auf der gegen eine Feder wirkenden Absenkung des Transportmittels basieren. Zur Berechnung des entsprechenden Wertes sei auf obige Ausführungen verwiesen.
  • Hierzu kann insbesondere ein optisch arbeitendes System, beispielsweise ein Kamerasystem oder eine einfache Lichtschranke, Verwendung finden. Sofern die Geometrie und das Material des Substrats bekannt ist, kann bei bekannter Belastung durch Bestimmung der Geometrieänderung angegeben werden, ob sich das Substrat im normalen Rahmen verformt, oder, beispielsweise aufgrund einer Beschädigung, eine unzulässig hohe Verformung aufweist. Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass die Bruchwahrscheinlichkeit eines Substrats ohne ein tatsächliches Zerbrechen desselben bestimmbar ist. Somit kann das bruchgefährdete Substrat in einem Stück entfernt, und gegebenenfalls einer weiteren/anderen Verwendung zugeführt werden.
  • Die Bestimmung der Belastung kann auch zeitversetzt durch einen Messwafer geschehen, welcher turnusmäßig die Anlage durchläuft und die von der Belastungseinrichtung erzeugte Belastung erfasst.
  • Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung außerdem eine Einrichtung zum Auffangen und/oder Aussortieren eines Substrats. Insbesondere für den Fall, dass ein bruchgefährdetes Substrat aufgrund der Belastung tatsächlich bricht, ist es wünschenswert, die Bruchstücke in einem als Einrichtung zum Auffangen dienenden Gefäß oder Behälter aufzufangen.
  • Bevorzugt erfolgt demnach im Falle eines Substratbruchs oder einer Überschreitung einer maximal zulässigen Geometrieänderung ein Aussortieren des Substrats. Dieser Schritt sorgt dafür, dass bruchgefährdete Substrate auch tatsächlich aus der Menge der belasteten und somit geprüften Substrate ausgesondert werden. Dieses Aussortieren kann bevorzugt direkt nach der Erkennung einer Bruchgefährdung erfolgen, aber es ist auch denkbar, dass eine tatsächliche oder logische „Markierung” eines bruchgefährdeten Substrats erfolgt, so dass dieses noch teilweise die Prozesskette durchläuft, bevor es später ausgesondert wird. Auch kann die Markierung dazu verwendet werden, derartige Substrate kontrolliert einer anderen Verwendung zuzuführen, bei welcher die Bruchgefährdung eine geringere oder keine Rolle spielt. Dies ist insbesondere im Falle eines noch nicht gebrochenen, aber als bruchempfindlich erkannten Substrats von Vorteil.
  • Für den Fall, dass ein besonders bruchgefährdetes Substrat, welches jedoch noch nicht gebrochen ist, erkannt wird, ist es wünschenswert, wenn dieses aktiv aus dem Strom der aufeinander folgenden Substrate aussortiert werden kann. Als derartige Einrichtungen zum Aussortieren können beispielsweise Klappen in der Transportebene, mechanische Greifer oder Düsen dienen. Diese sind über ein Signal ansteuerbar, welches von einer Einheit zur Erkennung erhöhter Bruchempfindlichkeit generiert wird. Diese Einheit wiederum misst in oben genannter Weise die Bruchempfindlichkeit, vergleicht diese mit einem zuvor abgespeicherten Sollwert, und steuert gegebenenfalls oben genannte Einrichtung zum Aussortieren und/oder Auffangen des Substrats an.
  • Wie dargelegt, überwindet die Erfindung die Nachteile des Standes der Technik in vorteilhafter Weise. Insbesondere vermeidet die Erfindung mechanische Beschädigungen bei der Bestimmung der Bruchempfindlichkeit des Substrats und erlaubt gleichzeitig eine zuverlässige Bestimmung derselben ohne Zeitverlust durch etwaigen Stillstand des Substrats.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt schematisch die wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.
  • 2 zeigt schematisch die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Belastung auf ein Substrat in einer Frontalansicht.
  • In der 1 ist in perspektivischer Ansicht ein Substrat 1 dargestellt. Dieses liegt auf einer als zwei parallele Rundschnüre ausgebildeten Transporteinrichtung 5 auf, welche in Transportrichtung 7 angetrieben sind. Die beiden Rundschnüre bilden gleichzeitig die erfindungsgemäße Ablagefläche. Wie unschwer erkennbar, bedeckt diese, sich vorliegend aus zwei Einzelflächen zusammensetzende Fläche nur einen geringen Teil der Substratfläche. Dabei sind die beiden Einzelflächen symmetrisch zum Flächenmittelpunkt des Substrats 1 angeordnet und lassen einen möglichst großen zusammenhängenden Bereich frei. Dieser ist vorliegend der gesamte mittlere Streifen zwischen den Rundschnüren. Die Belastung 2 ist durch den vertikalen Pfeil symbolisiert. Dieser ist als Freistrahl ausgebildet, so dass ein genau definierter Punkt, und nicht etwa ein undefinierter oder großer Bereich des Substrats 1 belastet wird, wie es der Fall wäre, wenn die Belastung über eine druckbelastete Kammer (nicht dargestellt) aufgebracht würde. Für den Fall, dass das Substrat 1 während der Belastung nicht stillstehen soll, kann die Belastungseinrichtung (nicht separat dargestellt) nachgeführt werden (ebenfalls nicht dargestellt). Alternativ kann die Belastung 2 beispielsweise durch Kippen des von der Belastungseinrichtung umfassten Mittels zum berührungslosen Belasten (jeweils nicht dargestellt) derart nachgeführt werden, dass sie immer auf den gleichen Punkt, beispielsweise dem Zentrum der Oberseite des Substrats 1, einwirkt, wobei sich jedoch die Richtung der Belastung 2 ändert.
  • Die 2 zeigt ein Substrat 1 in einer Frontalansicht, die Transportrichtung steht demnach senkrecht auf der Bildebene. Die Belastung 2 wirkt vertikal von oben. Sie wird durch die beiden Rundschnüre der Transporteinrichtung 5 aufgenommen. Die Rundschnüre müssen eine entsprechende Gegenkraft 3 bereitstellen bzw. zu deren Aufnahme geeignet sein. In der Figur ist diese Gegenkraft in zwei Komponenten 3A, 3B aufgeteilt. Die Belastung 2 und/oder die Gegenkraft 3 können bzw. kann durch eine geeignete Einrichtung zur Messung der auf die Transporteinrichtung 5 einwirkenden Belastung (Einrichtung nicht dargestellt) bestimmt werden, so dass neben der theoretischen auch die tatsächlich wirkende Belastung 2 bekannt ist.
  • Die 2 zeigt außerdem ein bevorzugtes Maß für die Bestimmung einer Geometrieänderung, die von der Belastung 2 hervorgerufen wird. Im unbelasteten Fall ist das Substrat 1 eben. Das bevorzugte Maß entspricht der maximalen, typischerweise mittigen Durchbiegung 4 des Substrats 1. Sofern dieses Maß einen vorbestimmten Wert (maximal zulässige Durchbiegung 4') übersteigt, kann von einer hohen Bruchgefährdung ausgegangen werden; das Substrat 1 wird nachfolgend aussortiert (nicht dargestellt). Für den Fall, dass das Substrat 1 bricht, ist unterhalb desselben eine Einrichtung zum Auffangen 6 angeordnet, welche die Bruchstücke eines Substrates 1 auffangen kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Substrat
    2
    Belastung
    3
    Gegenkraft
    3A
    erste Komponente
    3B
    zweite Komponente
    9
    Durchbiegung
    4'
    maximal zulässige Durchbiegung
    5
    Transporteinrichtung
    6
    Einrichtung zum Auffangen
    7
    Transportrichtung

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung flacher bruchempfindlicher Substrate (1), umfassend eine Ablagefläche für die Substrate (1) und eine Belastungseinrichtung, wobei die Belastungseinrichtung ein Mittel zum berührungslosen Belasten des Substrats (1) umfasst.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ablagefläche horizontal angeordnet und/oder das Substrat (1) beidseitig eingespannt oder aufgelegt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ablagefläche vertikal angeordnet und/oder das Substrat (1) einseitig aufgelegt und/oder eingespannt ist.
  4. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 3, wobei das Mittel zum berührungslosen Belasten des Substrats (1) eine Flüssigkeitsdüse ist oder diese umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Mittel zum berührungslosen Belasten des Substrats (1) eine Gasdüse ist oder diese umfasst.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Mittel zum berührungslosen Belasten des Substrats (1) ein einen Freistrahl erzeugendes Mittel ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Flüssigkeitsdüse(n) und/oder Gasdüse(n) in Ein- oder Mehrzahl ober- und/oder unterhalb des Substrats (1) angeordnet ist bzw. sind.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ablagefläche gleichzeitig Teil einer Transporteinrichtung (5) ist, mit welcher das Substrat (1) transportierbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Einrichtung zum Nachführen des Mittels zum berührungslosen Belasten.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung der Belastung des Substrats (1) und/oder einer durch sie verursachten Geometrieänderung des Substrats (1).
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Einrichtung zum Auffangen (6) und/oder Aussortieren eines Substrats (1).
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AT520757A1 (de) * 2017-12-15 2019-07-15 Ing Manfred Peska Dr Verfahren nach welchem ein gleichzeitiges Einwirken von hydraulisch erzeugten Biegemomenten und Scherkräften auf flächig ausgebildete Materialien durchgeführt werden kann
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