DE3842061A1

DE3842061A1 - Verfahren zur feststellung mechanischer defekte in sproedstoff-formteilen, insbesondere keramiksubstratplatten

Info

Publication number: DE3842061A1
Application number: DE19883842061
Authority: DE
Inventors: Manfred Band
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1990-06-21
Also published as: DE3842061C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung mechanischer Defekte in Sprödstoff-Formteilen, insbe sondere Keramiksubstratplatten in Dick- oder Dünnfilm technik für elektronische Schaltungen.

Für elektronische Schaltungen werden in der Dick- und Dünnfilmtechnik zunehmend Substratplatten verwendet. Diese Keramiken werden gebrannt bzw. gesintert, wobei einerseits größere Defekte (Lunker, Blasen u. dgl.) , andererseits Risse, insbesondere Mikrorisse auftreten können. Mikrorisse können sich auch beim Laser- Ritzen bilden.

Solche Defekte können einerseits die Herstellung der elektronischen Schaltung stören; andererseits können sie kurz- oder langfristig zum Ausfall der erzeugten elektronischen Schaltung führen. Dies muß jedoch nicht stets der Fall sein; vielmehr können, abhängig von ihrer Art und ihrem Umfang, solche Defekte bis zu einem gewissen Grad durchaus akzeptiert werden.

Es ist daher notwendig, Keramiksubstratplatten für elektronische Schaltungen möglichst schon vor Ferti gungsbeginn der Schaltung daraufhin zu überprüfen, ob sie in unzulässigem Ausmaß Defekte aufweisen. Anderen falls kommt es zu Störungen im Produktionsprozeß, zu Ausschuß und zu späteren Reklamationen. Hierfür fehlt es aber bislang an einem geeigneten Prüfverfahren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine einfache und unaufwendige Aussonderung von Sprödstoff-Formtei len, insbesondere Keramiksubstratplatten gestattet, die in unzulässigem Ausmaß mechanische Defekte aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem eingangs ge nannten Verfahren das Formteil, beispielsweise die zu prüfende Keramiksubstratplatte, zu einer mechanischen Eigenfrequenzschwingung angeregt und die Ist-Resonanz frequenz dieser Schwingung mit einer Soll-Resonanzfre quenz der mechanischen Eigenfrequenzschwingung we nigstens eines ausreichend defektarmen, ähnlichen Be zugs-Formteils (beispielsweise einer Bezugs-Keramik substratplatte) verglichen.

Dieses Verfahren ist denkbar unaufwendig und einfach. Beispielsweise werden eine oder mehrere Keramiksub stratplatten, die sich als ausreichend defektarm er wiesen haben, zu einer mechanischen Eigenfrequenz schwingung angeregt, deren Resonanzfrequenz gemessen wird. So wird eine Soll-Resonanzfrequenz bzw. ein ent sprechendes Frequenzband ermittelt. Nachfolgend müs sen die zu prüfenden Keramiksubstratplatten nur noch ebenfalls zu einer mechanischen Eigenfrequenzschwin gung angeregt und deren Frequenz gemessen werden; die dabei jeweils gemessene Ist-Resonanzfrequenz kann in einfachster Weise daraufhin überprüft werden, ob sie noch in zulässiger Weise mit der Soll-Resonanzfre quenz übereinstimmt oder nicht. Weicht die Ist-Reso nanzfrequenz der zu prüfenden Platte allzu sehr ab (das ist meist eine Abweichung zu niedrigeren Reso nanzfrequenzen hin), dann wird die entsprechende Plat te ausgesondert.

Es versteht sich, daß für jeden Typ Keramiksubstrat platte (hinsichtlich Schichtdicke, Material, Abmessun gen usw.) eine Soll-Resonanzfrequenz bzw. ein entspre chendes Frequenzband gemessen werden muß, jedoch ist dieser Aufwand ohne weiteres vertretbar, denn in der Fertigung elektronischer Schaltungen werden durchweg große Serien von Platten gleichen Typs verarbeitet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen definiert.

Insbesondere wird als Eigenfrequenzschwingung eine un gebremste, harmonische Schwingung des Formteils ge nutzt. Das Formteil wird dazu mit Vorteil an nur ei ner Stelle, insbesondere einer Kante oder einer Ecke gehalten, beispielsweise in eine einfache Klemmvor richtung eingespannt.

Die Anregung der Schwingung kann auf verschiedene Wei se unmittelbar oder mittelbar erfolgen. Die Messung der Resonanzfrequenz erfolgt vorzugsweise akustisch oder optisch.

Vorzugsweise wird man für die Messung der Soll-Reso nanzfrequenz das gleiche Anregungs- und Meßverfahren anwenden, das dann nachfolgend auch für die Messung der Ist-Resonanzfrequenz eingesetzt wird.

Der Vergleich von Ist- und Soll-Resonanzfrequenz kann elektronisch erfolgen. Die Zuführung von zu prüfenden Formteilen, die Anregung der Ist-Resonanzfrequenz und deren Messung sowie der Vergleich und die nachfolgen de Zuordnung des gemessenen Formteils (anforderungsge mäß oder aber auszusondern) kann vollautomatisch durchgeführt werden.

Dies macht es insbesondere mit großem Vorteil mög lich, die Prüfung noch unbearbeiteter Keramiksubstrat platten bei der Eingangskontrolle der weitergehenden Fertigung automatisiert durchzuführen.

Es versteht sich, daß sich das erfindungsgemäße Ver fahren zur Feststellung mechanischer Defekte auch in anderen Sprödstoff-Formteilen eignet, z.B. in der Ke ramik- bzw. Porzellanindustrie.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an einem Ausführungsbeispiel erläutert, für das die bei gefügte Zeichnung eine Prinzipskizze darstellt.

Beim Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Ver fahren in einer Prüfvorrichtung 10 für Keramiksub stratplatten implementiert. Die Prüfvorrichtung 10 um faßt eine Sendeeinrichtung mit einem Sendekopf 12, der mit einem Sender 14 verbunden ist und eine akusti sche Anregungsschwingung abstrahlen kann.

Dem Sendekopf 12 gegenüber liegt ein Empfangskopf 16, der mit einem Empfänger 18 verbunden ist. Der Emp fangskopf 16 kann eine hinreichend bemessene Bandbrei te von akustischen Schwingungen aufnehmen und dem Emp fänger 18 zuleiten, der sie in ein entsprechendes Si gnal umsetzt.

Vom Empfänger 18 wird das der empfangenen Schwingung entsprechende Signal einem Meßauswerter 20 zugelei tet, der eine Vergleichsschaltung enthält. Außerdem enthält der Meßauswerter 20 eine Speichervorrichtung für ein der Soll-Resonanzfrequenz entsprechendes Signal. Der Meßauswerter 20 hat im Ausführungsbei spiel zwei Ausgänge 22, 24, die je nach Ergebnis des Vergleichs von der Vergleichsschaltung alternativ an gesteuert wird.

An der Strecke zwischen Sendekopf 12 und Empfangskopf 16 ist eine Haltevorrichtung 28 vorgesehen, in die die zu messenden Keramiksubstratplatten so einge spannt werden können, daß sie bei Anregung durch den Sendekopf 12 eine ungebremste, harmonische Eigenfre quenzschwingung ausführen können. Zu diesem Zweck wer den die Keramiksubstratplatten 30 mit einer Ecke in die Haltevorrichtung 28 eingeführt und so von der Hal tevorrichtung 28 an einem Einklemmpunkt 26 gehalten. In dieser Meßstellung liegt die Keramiksubstratplatte 30, wie die Figur veranschaulicht, zwischen Sendekopf 12 und Empfangskopf 16, und zwar so, daß eine gerade Linie vom Sendekopf 12 zum Empfangskopf 16 etwa durch die Hauptebenen-Mitte der Keramiksubstratplatte 30 verlaufen würde.

In dieser Konfiguration wird die Prüfvorrichtung so wohl zur Messung der Soll-Resonanzfrequenz an einer bekanntermaßen ausreichend defektarmen Bezugs-Keramik substratplatte eingesetzt, wie auch zur nachfolgenden Prüfung der anderen Platten. Die an der Bezugs-Platte bzw. den Bezugs-Platten gemessenen Soll-Resonanzfre quenzen werden im Meßauswerter 20 gespeichert; nach folgend vergleicht der Meßauswerter 20 die jeweils ge messenen Ist-Resonanzfrequenzen mit diesen Sollwerten und gibt ein Signal entweder auf Ausgang 22 oder auf Ausgang 24, je nachdem ob eine zu große Abweichung beim Vergleich ermittelt wird oder nicht. Je nach An stehen des Signals an einem der beiden Ausgänge kann die zugeordnete Platte dann weiterverarbeitet oder aber ausgesondert werden.

Claims

1. Verfahren zur Feststellung mechanischer Defekte in Sprödstoff-Formteilen, insbesondere Keramiksubstrat platten in Dick- oder Dünnfilmtechnik für elektroni sche Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu prüfende Formteil zu einer mechanischen Eigenfrequenzschwingung ange regt und die Ist-Resonanzfrequenz dieser Schwingung mit einer Soll-Resonanzfrequenz der mechanischen Ei genfrequenzschwingung wenigstens eines ausreichend de fektarmen, ähnlichen Bezugs-Formteils verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungebremste, harmoni sche Eigenfrequenzschwingung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu prüfende Formteil an einer Stelle, insbesondere einer Kante oder Ecke gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Resonanzfrequenz daraufhin überprüft wird, ob sie in ein Band von Soll-Resonanzfrequenzen fällt, daß an verschiedenen, ähnlichen und jeweils ausreichend defektarmen Be zugs-Formteilen gemessen wurde.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung der Eigenfre quenzschwingung bei dem zu prüfenden Formteil durch unmittelbare mechanische Einwirkung auf das Formteil, beispielsweise durch Anschlagen oder Anzupfen er folgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung der Eigenfre quenzschwingung bei dem zu prüfenden Formteil aku stisch erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung der Eigenfre quenz bei dem zu prüfenden Formteil durch Laserbe strahlung o. dgl. erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Ist-Reso nanzfrequenz akustisch erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der lst-Reso nanzfrequenz optisch erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich von Ist- und Soll-Resonanzfrequenz elektronisch durchge führt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren Teil der Eingangskontrolle für die Fertigung elektronischer Schaltungen in Dickfilm- oder Dünnfilmtechnik ist.