WO2006042660A1 - Vorrichtung zum temperieren und prüfen elektronischer und/oder elektromechanischer bauteile - Google Patents

Vorrichtung zum temperieren und prüfen elektronischer und/oder elektromechanischer bauteile Download PDF

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WO2006042660A1
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Manfred Bär
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Ief Werner Gmbh
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2832Specific tests of electronic circuits not provided for elsewhere
    • G01R31/2836Fault-finding or characterising
    • G01R31/2849Environmental or reliability testing, e.g. burn-in or validation tests

Definitions

  • the invention relates to a device for tempering and testing electronic and / or electromechanical components referred to in the preamble of claim 1 Art.
  • climatic chambers or temperature chambers in which the specimens are brought to the required temperature and used by means of a handling device for testing in a testing and contacting station.
  • Such a device is z. B. from DE 100 03 839 C2 be ⁇ known.
  • the present invention is based on the object, this
  • the basic idea of the invention is to dimension the tempering chamber of the tempering station so that only one or only a few specimens have space in this chamber, while at least the conveying and handling device and optionally also according to claim 2 and Maisier ⁇ station are provided outside the chamber.
  • the device under test for direct heat or cold transmission the inner surface of the temperature control, preferably the GeHouse ⁇ lid, contacted directly.
  • the uniform temperature-controlled chamber of known devices can be replaced by a plurality of small, autonomous temperature-control stations.
  • test items being successively introduced into the temperature measuring stations and removed from them after reaching the desired temperature, whereupon they are tested by means of the preferably external testing and contacting station.
  • the cover simultaneously acts as a temperature store, so that when the test object is transferred from the temperature station to the testing and contacting station, the temperature of the test object is kept substantially constant.
  • the test specimen Since the volume of the tempering chamber is comparatively small, the test specimen is brought to the test temperature in a short time. Once the test has been completed, the test specimen is filed in quality classes, after which a new specimen can be inserted into the respective testing station.
  • the advantage of the device according to the invention over the known devices of this type is that in each case only a very small temperature control must be brought to the test temperature. Since the volume of the temperature control chamber and of the test object relative to the housing of the tempering device is small, the test object contacting the housing cover rapidly assumes the test temperature, the temperature of the housing remaining comparatively constant during the test object change. This accelerates the testing process and significantly reduces energy consumption. Since the conveying and handling devices as well as the testing and contacting station work at room temperature, temperature-related problems are largely avoided. Finally, the risk of icing within the temperature control is largely avoided. If, however, icing occurs in a station, it can quickly be de-iced by heating and, if necessary, blowing in dry air, without the entire system having to be shut down.
  • the number of tempering stations depends on the required throughput or results from the required tempering and test time.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a complete
  • FIG. 2 is a plan view of the device according to FIG. 1 with the housing open at the top, FIG.
  • FIG. 4 partially sectioned side view of the tempering station according to FIG. 3, FIG.
  • FIG. 5 section along the line A-A in Fig. 4 and
  • FIGS. 1 and 2 show the entire apparatus for tempering and checking electronic components.
  • the housing cover 41a of the temperature-measuring station 40 is used, on the underside of which the specimen 60 is held by means of a suction head 44, for example.
  • the housing lid 41a is provided on its upper side with a quick-change adapter 43 in which a gripper pin 22 of the handling head 21 can engage.
  • the handling head 21 can be moved on guide rails 23, 24 and 25 in the X, Y and Z directions, and the rotatable and pivotable gripper pin 22 can be swiveled by at least 90 °, 5 bar. It is thus possible to remove the cover 41a carrying the specimen 60 from the conveyor belt 30 by means of the handling device 20, insert it into the temperature control station 40, withdraw it therefrom and insert it into the test and contacting station 50 for measurement and test purposes.
  • housing 41 which is open at the top and closed at the bottom by a housing 41b.
  • the housing opening which tapers conically can be closed by a cover 41a which is also conical in cross-section.
  • Housing 41 and housing cover 41a delimit the temperature-control chamber 42.
  • test object 60 On the inside of the housing cover 41a facing the chamber 42, the test object 60 is mounted, which is held in the embodiment by means of negative pressure generated by a suction head 44. To achieve a secure positioning and thus also a good heat or cold transition, the test object 60 is mounted, which is held in the embodiment by means of negative pressure generated by a suction head 44. To achieve a secure positioning and thus also a good heat or cold transition, the test object 60 is mounted, which is held in the embodiment by means of negative pressure generated by a suction head 44. To achieve a secure positioning and thus also a good heat or cold transition, the
  • test object 60 When the cover 41a is inserted into the housing 41, the test object 60 is pressed against the cover bottom side by means of spring-loaded positioning pins 49.
  • the test temperature is determined by means of the annular channel 46, which has an inlet 46a and an outlet 46b. sitting, introduced coolant and a heater to be inserted into the receptacle 45 generates.
  • the chamber temperature is monitored by means of a temperature sensor 48 ending in the chamber 42.
  • air channels 47 open into the chamber 42, into the inlet 47a of which drying air can be injected for drying purposes, which can exit via the outlet 47b.

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Abstract

Vorrichtung zum Temperieren und Prüfen elektronischer und/oder elektromechanischer Bauteile, bestehend aus einer Temperiereinheit mit einer Heiz- und Kühleinrichtung, einer Prüf- und Kontaktierstation (50), einer Fördereinrichtung zum Transport der Prüflinge (30) sowie einer Handhabungseinrichtung (20) zum Heranführen und Abtransport der Prüflinge (60) zur bzw. von der Prüf- und Kontaktierstation, wobei die Temperiereinrichtung aus mindestens einer Temperierstation (40) mit einer nur einen Prüfling (60) oder nur wenige Prüflinge aufnehmenden Kammer (42) besteht und wobei mindestens die Förder- und Handhabungseinrichtung (20) ausserhalb der Kammer (42) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Temperieren und Prüfen elektronischer und/oder elektromechanischer Bauteile
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren und Prüfen elektronischer und/oder elektromechanischer Bauteile der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Viele Bauteile, insbesondere mit Halbleitern bestückte Bautei¬ le wie ICs, sind häufig nicht nur bei Raumtemperatur sondern auch bei Temperaturen zwischen -500C und +1500C zu testen.
Für derartige Prüfungen gibt es Klimaschränke bzw. Temperatur- kammern, in welchen die Prüflinge auf die erforderliche Tempe¬ ratur gebracht und mittels einer Handhabungseinrichtung zur Prüfung in eine Prüf- und Kontaktierungsstation eingesetzt werden.
Eine derartige Vorrichtung ist z. B. aus DE 100 03 839 C2 be¬ kannt.
Nachteil aller bisher bekannter Vorrichtungen dieser Art ist, dass die gesamte, relativ große Kammer, in der sich die auf einer Palette oder einem Förderband liegenden Prüflinge, die Handhabungseinrichtung sowie die Prüf- und Kontaktierstation befinden, auf die Prüftemperatur gebracht werden muss.
Abgesehen davon, dass der hierfür erforderliche Energieaufwand groß ist, ist die Prüfung mit einer derartigen Vorrichtung we¬ gen der langen Aufheiz- bzw. Abkühlzeit zeitraubend. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich die Handhabungseinrich¬ tung sowie die Prüf- und Kontaktierstation im temperierten Be¬ reich befinden, was zu Ungenauigkeit oder sonstigen Problemen infolge temperaturbedingter Dehnung bzw. Schrumpfung führt. Auch ist es bei Temperaturen unter 00C schwierig, die gesamte Kammer vereisungsfrei zu halten, da beim Ein- und Ausbringen der Bauteile in die Kammer Wasserdampf enthaltende Luft ein¬ dringt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese
Probleme mit einer neu konzipierten Vorrichtung zu beseitigen.
Gelöst ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Temperier¬ kammer der Temperierstation so zu dimensionieren, dass in die¬ ser Kammer nur ein oder nur wenige Prüflinge Platz haben, wäh¬ rend zumindest die Förder- und Handhabungseinrichtung sowie gegebenenfalls auch gemäß Anspruch 2 die Prüf- und Kontaktier¬ station außerhalb der Kammer vorgesehen sind.
Nach einem weiteren Vorschlag gemäß Anspruch 3 kontaktiert der Prüfling zur unmittelbaren Wärme- bzw. Kälteübertragung die Innenfläche des Temperiergehäuses, vorzugsweise des Gehäuse¬ deckels, direkt.
Hierdurch wird eine wesentlich raschere Erwärmung bzw. Abküh¬ lung des Prüflings erreicht als durch Konvektion bzw. Wärme- Strahlung. Damit werden Messfehler wegen zu frühen Abbruchs der Temperierung vermieden. Auch besteht eine bessere Möglich¬ keit, den Temperaturgang der Prüflinge während einer kurzen Messperiode zu erfassen. Bei Realisierung des erfindungsgemäßen Vorschlages kann gemäß Anspruch 4 die einheitliche Temperierkammer bekannter Vorrich¬ tungen durch mehrere kleine, für sich autonome Temperierstati- onen ersetzt werden.
Hierdurch wird eine weitere Abkürzung des Messvorganges da¬ durch erreicht, dass die Prüflinge nacheinander in die Tempe¬ rierstationen eingebracht und aus diesen nach Erreichen der gewünschten Temperatur entnommen werden, worauf sie mittels der vorzugsweise externen Prüf- und Kontaktierstation geprüft werden.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Ge- genstand der Unteransprüche 5 bis 14.
Vorteilhafterweise besteht gemäß Anspruch 5 jede Temperiersta¬ tion aus einem Gehäuse und einem dieses verschließenden, ab¬ nehmbaren Deckel, der gleichzeitig als Transportträger für die Prüflinge dient.
Hierbei wirkt der Deckel wegen seiner wesentlich größeren Wär¬ mekapazität gleichzeitig als Temperaturspeicher, sodass bei Überführung des Prüflings aus der Temperaturstation zur Prüf- und Kontaktierstation die Temperatur des Prüflings weitgehend konstant gehalten wird.
Da das Volumen der Temperierkammer vergleichsweise klein ist, wird der Prüfling in kurzer Zeit auf die Prüftemperatur ge- bracht. Nach erfolgter Prüfung wird der Prüfling in Qualitätsklassen abgelegt, worauf ein neuer Prüfling in die jeweilige Tetnpe- rierstation eingesetzt werden kann.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht darin, dass jeweils nur eine sehr kleine Temperierstation auf die Prüftemperatur gebracht werden muss. Da das Volumen der Temperierkammer sowie des Prüflings gegenüber dem Gehäuse der Temperiereinrichtung klein ist, nimmt der den Gehäusedeckel kontaktierende Prüfling rasch die Prüftemperatur an, wobei die Temperatur des Gehäuses beim Prüflingswechsel vergleichsweise konstant bleibt. Hier¬ durch wird der Prüfvorgang beschleunigt und der Energie¬ verbrauch entscheidend gesenkt. Da die Förder- und Handha- bungseinrichtungen sowie die Prüf- und Kontaktierstation bei Raumtemperatur arbeiten, sind temperaturbedingte Probleme weitgehend vermieden. Schließlich ist die Gefahr der Vereisung innerhalb der Temperierstation weitgehend vermieden. Tritt dennoch eine Vereisung in einer Station auf, kann diese durch Aufheizen und erforderlichenfalls Einblasen trockener Luft rasch enteist werden, ohne dass hierbei die Gesamtanlage stillgesetzt werden muss.
Die Anzahl der Temperierstationen richtet sich nach dem erfor- derlichen Durchsatz bzw. ergibt sich aus der benötigten Tempe¬ rier- und Testzeit.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausfüh¬ rungsbeispieles, das in den Zeichnungen dargestellt ist, im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer vollständigen
Vorrichtung zum Temperieren und Prüfen elektronischer Bauteile,
Fig. 2 Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 bei nach oben offenem Gehäuse,
Fig. 3 perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Temperierstation,
Fig. 4 teilweise geschnittene Seitenansicht der Temperier¬ station gemäß Fig. 3,
Fig. 5 Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 4 und
Fig. 6 Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 4.
Mit den Figuren 1 und 2 ist die gesamte Vorrichtung zum Tempe¬ rieren und Prüfen elektronischer Bauteile dargestellt.
Auf einem im Uhrzeigersinn umlaufenden Transportband 30 liegen die Prüflinge, z. B. ICs, auf.
Diese werden mittels einer Handhabungseinrichtung 20 abgenom¬ men und in die Temperierstation 40 eingebracht. Als Transport¬ träger für die Prüflinge dient der Gehäusedeckel 41a der Tem¬ perierstation 40, an dessen Unterseite der Prüfling 60 zum Beispiel mittels eines Saugkopfes 44 gehalten wird. Der Gehäu¬ sedeckel 41a ist auf seiner Oberseite mit einem Schnellwech¬ seladapter 43 versehen, in welchen ein Greiferstift 22 des Handhabungskopfes 21 eingreifen kann. Der Handhabungsköpf 21 ist an Führungsschienen 23, 24 und 25 in X-, Y- und Z-Richtung verfahrbar und der verdreh- und verschwenkbare Greiferstift 22 mindestens um 90° verschwenk- 5 bar. Damit ist es möglich, mittels der HandhabungsVorrichtung 20 den den Prüfling 60 tragenden Deckel 41a vom Transportband 30 abzunehmen, in die Temperierstation 40 einzusetzen, aus dieser wieder zu entnehmen und zu Mess- und Prüfzwecken in die Prüf- und KontaktierStation 50 einzubringen.
1.0
Wie die Aufsicht in Fig. 2 erkennen lässt, sind in einer Reihe nebeneinander mehrere, im Beispiel sieben, Temperierstationen 40 vorgesehen, welche nacheinander von der Handhabungseinrich¬ tung 20 bedient werden.
15
Der genaue Aufbau der Temperierstation 40 ist aus den Figuren 3 bis 6 ersichtlich.
Sie besteht aus einem nach oben offenen, unten mit einem Ge- 20 häuseboden 41b verschlossenen Gehäuse 41. Die sich konisch er¬ weiternde Gehäuseöffnung ist mit einem im Querschnitt gleich¬ falls konischen Deckel 41a verschließbar. Gehäuse 41 und Ge¬ häusedeckel 41a begrenzen die Temperierkammer 42.
25 An der der Kammer 42 zugewandten Innenseite des Gehäusedeckels 41a ist der Prüfling 60 angebracht, der beim Ausführungsbei¬ spiel mittels von einem Saugkopf 44 erzeugten Unterdruck gehalten wird. Um eine sichere Positionierung und damit auch einen guten Wärme- bzw. Kälteübergang zu erreichen, wird der
30 Prüfling 60 mit Hilfe gefederter Positionierstifte 49 bei Ein¬ setzen des Deckels 41a in das Gehäuse 41 gegen die Deckelun¬ terseite gedrückt. Die Prüftemperatur wird mittels des in den Ringkanal 46, der einen Einlass 46a und einen Auslass 46b be- sitzt, eingebrachten Kühlmittels sowie einer in die Aufnahme 45 einzusetzenden Heizpatrone erzeugt. Überwacht wird die Kam¬ mertemperatur mittels eines in der Kammer 42 endenden Tempera¬ tursensors 48.
Da, wie einleitend erwähnt, der Deckel 41a gleichzeitig Trans¬ portträger für den Prüfling 60 ist, ist dieser mit einem nach oben abstehenden Kupplungsansatz 43 ausgestattet, in deren Kupplungsaufnähme 43a der Greiferstift 42 des Handhabungskop- fes 21 eingreift und mit Hilfe von Arretierstiften 43b gekup¬ pelt wird.
Schließlich münden in die Kammer 42 Luftkanäle 47, in deren Einlass 47a Trockenluft zu Trocknungszwecken eingeblasen wer- den kann, die über den Auslass 47b austreten kann.
Bezugszeichenliste
10 Gehäuse 20 Handhabungseinrichtung
21 Handhabungskopf
22 Greiferstift
23 Führungsschiene
24 Führungsschiene 25 Führungsschiene
30 Transportband
40 Temperierstation
41 Temperiergehäuse 41a Gehäusedeckel 41b Gehäuseboden
42 Kammer
43 Schnellwechseladapter 43a Kupplungsaufnähme 43b Arretierbolzen 44 Saugkopf
45 Aufnahme für Heizpatrone 46 Ringkanal
46a Einlass
46b Auslass 47 Luftkanal
47a Einlass
47b Auslass
48 Temperatursensor
49 Positionierstift 50 Prüf- und Kontaktierstation

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Temperieren und Prüfen elektronischer und/oder elektromechanischer Bauteile, bestehend aus einer Temperiereinheit mit einer Heiz- und Kühleinrichtung, ei¬ ner Prüf- und Kontaktierstation, einer Fördereinrichtung zum Transport der Prüflinge sowie einer Handhabungsein¬ richtung zum Heranführen und Abtransport der Prüflinge zur bzw. von der Prüf- und Kontaktierstation, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Temperiereinrichtung aus mindestens einer Temperier¬ station (40) mit einer nur einen Prüfling (60) oder nur wenige Prüflinge aufnehmenden Kammer (42) besteht und dass mindestens die Förder- und Handhabungseinrichtung (20) au- ßerhalb der Kammer (42) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass auch die Prüf- und Kontaktierstation (50) außerhalb der Kammer (42) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Prüfling (60) zur unmittelbaren Wärme- bzw. Kälteüber- tragung die Innenfläche des Temperaturgehäuses (41a) kon¬ taktiert .
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch mehrere Temperierstationen (40) .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Temperierstation (40) aus einem Gehäuse (41) und einem dieses verschließenden abnehmbaren Deckel (41a) besteht, deren Volumen gegenüber der Kammer (42) groß ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gehäuse (41) eine sich konisch erweiternde Öffnung aufweist, in welche der im Querschnitt konische Deckel (41a) von oben einsetzbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Prüfling (60) an der der Kammer (42) zugewandten Flä¬ che des Deckels (41a) vorzugsweise mittels eines Saugkop¬ fes (44) anbringbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Deckel (41a) einen Schnellwechseladapter (43) auf¬ weist, welcher mit einem Greifer (42) der Handhabungsein- richtung (20) verbindbar ist, wobei der Deckel (41a) als Transportträger der Prüflinge (60) dient.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass innerhalb der Kammer (42) vorzugsweise abgefederte Positi¬ onierstifte (49) vorgesehen sind, welche den Prüfling (60) bei eingesetztem Deckel (41a) gegen dessen Unterseite drü¬ cken und mit dem Deckel (41a) in wärmeleitenden Kontakt halten.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass innerhalb des Gehäuses (41) Kühlmittel- sowie Heizmittel- kanäle (45, 46) vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in die Kammer (42) Luftkanäle (47) zum Einleiten trockener Luft münden.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Gehäuse (41) ein mit der Kammer (42) in Verbindung ste¬ hender Temperatursensor (48) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Handhabungseinrichtung (20) und die Prüf- und Kontakt¬ einrichtung (50) in einem nach unten offenen Gehäuse (10) angeordnet sind, unterhalb welchem ein Transportband (30) für den Transport der Prüflinge (60) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Handhabungseinrichtung (20) einen Handhabungsköpf (21) mit Greifer (22) aufweist, welcher auf Führungsschienen (23) in X-, Y- und Z-Richtung verfahrbar ist und dessen Greifer (22) verschwenk- und verdrehbarbar ist.
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