WO2021013674A1 - Prüfkarte zum elektrischen testen elektrischer/elektronischer prüflinge, prüfsystem - Google Patents

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WO2021013674A1
WO2021013674A1 PCT/EP2020/070094 EP2020070094W WO2021013674A1 WO 2021013674 A1 WO2021013674 A1 WO 2021013674A1 EP 2020070094 W EP2020070094 W EP 2020070094W WO 2021013674 A1 WO2021013674 A1 WO 2021013674A1
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test
sensor
test card
card according
designed
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PCT/EP2020/070094
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Lutz Benedix
Gunther Böhm
Jörg Seekamp
Original Assignee
Feinmetall Gmbh
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Definitions

  • Test card for electrical testing of electrical / electronic test items, test system
  • the present invention relates to a test card for electrical testing of electrical / electronic test items, such as solar cells, wafers or circuit boards, with a contact head which has at least one holding device on which at least one electrically conductive contact element is held for contacting the test item, as well as a circuit board, which is electrically connected or connectable to the at least one contact element and to a test device for performing a test, at least in terms of signaling.
  • test objects i.e. test objects that have electrical and / or electronic components
  • these are touch-contacted at electrically conductive contact points through the contact head.
  • the contact head often has a large number of contact elements which are designed to make contact with the contact points.
  • the contact elements are designed or supported in such a way that they can individually retreat during the touch contact, so that contacting all touch contact points is reliably guaranteed.
  • the contact elements are electrically connected to a circuit board.
  • the ends facing the circuit board are welded or soldered to the circuit board at electrical contact points, or the circuit board, like the test item, is only touch-contacted.
  • the signals of the contact elements are brought together by the circuit board or forwarded to a test device which carries out the respective test and for this purpose applies an electrical voltage or current to some of the contact elements and monitors other contact elements for their reaction to the application.
  • the connection to the test device is usually wired, which means that when the contact head or the entire test card is replaced, new cabling must be carried out.
  • the present invention is based on the object of creating an improved test card which ensures improved handling and improved test execution.
  • test card having the features of claim 1.
  • This has the advantage that signals can already be evaluated or generated in the test card or by the test card itself, whereby the signal connection to the test device is less stressed, which for example leads to a reduced number of contact points between the test card and the test device, which makes handling easier of the contact head or the test card, especially when exchanging or assembling or disassembling, is greatly simplified.
  • the test card according to the invention makes it possible for the test itself to be monitored during operation, that is to say while a test is being carried out, without having to intervene in the function of the test or in the test execution itself.
  • the test card has at least one arithmetic unit which is arranged in particular on the circuit board and which is electrically connected or connectable to at least one sensor and / or actuator in particular arranged on the circuit board.
  • the execution of the test can be monitored in particular by means of the sensor, for example by monitoring the test item itself.
  • the actuator it is possible to add a further component to the execution of the test, which influences the test or, depending on the environmental conditions, makes it possible.
  • the sensor and / or actuator are connected or can be connected directly to the computing unit, which is optionally located on the circuit board itself, a simple control or evaluation of sensor data and / or actuator processes that is integrated into the contact head is possible here, in particular independently by the test facility. A kind of intelligent test card is thus offered.
  • the computing unit has at least one microprocessor.
  • the microprocessor is suitable, in particular, for receiving and evaluating signals detected by the contact elements and / or for forwarding them to the test device in a suitable form.
  • the microprocessor is also suitable for controlling or evaluating the sensor and / or actuator, and thereby independently monitoring the execution of the test.
  • the computing unit preferably has at least one data memory in which, for example, data captured by the sensor and / or data obtained as a function of the signal captured by the at least one contact element can be stored or temporarily stored, and / or in which a program that can be executed by the computing unit is stored, which is used, for example, to monitor the execution of the test by means of the sensor and / or actuator.
  • the data memory is integrated into the microprocessor.
  • the data memory is preferably designed separately from the microprocessor and is connected to it in terms of signal technology or electrically.
  • the computing unit and / or the sensor have at least one analog-digital converter.
  • the analog-digital converter for example, the output signal provided by the sensor is digitized so that the contact head does not forward the raw data from the sensor (s) to the test device, but rather preprocessed, in particular digitized data, so that the performance requirements for the connection to the test device is low.
  • the digitized data ensures time savings in signal transmission, which means that a contact-free data transmission device or communication device can also be used. In this way, for example, complex cabling of the contact head with the test device can be at least partially dispensed with.
  • the computing unit has at least one communication device for signaling connection with the test device.
  • This communication link is used to exchange data between the test device and the test card.
  • the communication device is designed to send the data recorded by the computing unit with the aid of the at least one sensor and / or the actuator to the test device.
  • the computing unit is designed to send a status report to the test device at regular intervals by means of the communication device.
  • the communication device is thus designed in particular to transmit digital signals or data.
  • the communication device is preferably a radio device that communicates wirelessly with the test device.
  • the communication device is in particular as WLAN device or Bluetooth device formed, each of which is designed at least to send data, but preferably also to receive data.
  • the communication device is designed as a Signal-B US device.
  • the signal BUS device ensures advantageous data transport to the test device but also from the test device.
  • the signal BUS makes it possible to connect several corresponding communication devices or test cards with corresponding communication devices to a signal BUS in order to ensure communication between the test device and a large number of corresponding test cards.
  • At least one sensor is designed as an environment sensor.
  • one sensor is used to record values from the environment or the environment of the test card, in particular the contact head or the test object, which can in particular provide information about a successful test execution.
  • the environment sensor is designed in particular as a temperature sensor, humidity sensor, field sensor or light sensor. It is thus possible to use the environment sensor to detect a temperature, a humidity value, a field value, in particular the value of a magnetic or electric field, a gravity field and / or a brightness value.
  • the temperature sensor can be used, for example, to monitor a temperature of the test item and / or the contact head, for example to detect overheating of the contact head or the test item, so that, for example, safety measures can be initiated in good time before overheating occurs.
  • the moisture sensor for example, the ambient air can be checked for its moisture content, so that a test process can, for example, be terminated if an excessively high moisture content is detected.
  • the field sensor can detect magnetic fields or gravity fields which act on the test object and which are permanently present or can arise when the test object is subjected to an electrical voltage and / or an electrical current.
  • Electrical or magnetic fields of the contact head can also be monitored by the environment sensor.
  • the light sensor it is possible, for example, to monitor the brightness in and / or on the contact head or in its surroundings. In the event that, for example, the contact elements begin to glow, due to excessive electrical Load, the brightness in the test head increases, which can be determined by the light sensor. In this way, a test process can be aborted depending on a detected brightness in order to avoid damage.
  • Vibrations that occur on the test object and / or the contact head during the test process can be detected by means of an optional acceleration sensor.
  • the acceleration sensor is particularly preferably designed or used to detect a contacting process between a test object and the contact head or the test card.
  • an acceleration profile detected by the acceleration sensor is monitored for the occurrence of a high impulse, which typically occurs when the test object and / or the contact head for contacting the test object is infeed.
  • Reference curves for the acceleration are preferably stored in a non-volatile memory, in particular in the computing unit, in order to identify the occurrence of contact by a simple comparison of the recorded acceleration curve with the reference curve. This makes it possible by means of the acceleration sensor to monitor the number of contacting processes of the test card in order, for example, to carry out timely replacement or timely maintenance of the test card when a predetermined maximum number of contacting processes is reached.
  • the environment sensor preferably has a camera, in particular an infrared camera.
  • the camera can be used to record the test object and / or the contact head in a simple manner using image evaluation.
  • temperature fields on the contact head and / or the test item can be determined and evaluated.
  • the at least one sensor is designed as a test sensor facing the test object.
  • the sensor is thus used to monitor the test item itself.
  • the at least one sensor is preferably designed or arranged as a monitoring sensor facing the contact head.
  • the monitoring sensor is therefore used to monitor the contact head.
  • the monitoring sensor and / or the test sensor are designed as environment sensors, in particular as described above.
  • the respective sensor is preferably designed as a non-contact sensor in order to avoid direct contact with the object to be tested.
  • at least one of the sensors can also be designed as a touching sensor, for example by a Contact element the test object and / or the contact head, in particular a contact element, contacted, for example, to monitor its temperature.
  • the test sensor is an infrared sensor for temperature detection, a camera sensor for detecting an alignment of the test object relative to the contact head and / or a distance sensor.
  • the distance sensor and the camera sensor can each detect an alignment of the test object with respect to the contact head. For example, it can be determined whether the test item is correctly aligned with the contact head or vice versa. This in turn enables the positioning to be readjusted or corrected so that a test process can be carried out correctly.
  • the processing unit evaluates the signals from the test sensor and reports, if the detected alignment of the test object with respect to the contact head does not correspond to an expected or tolerated alignment, an alignment error so that the test process is not carried out.
  • the arithmetic unit is preferably designed to then instead carry out or regulate a readjustment in accordance with the detected alignment in this case.
  • the computing unit is designed to compare a magnetic field detected by the magnetic field sensor with a predeterminable limit value in order to detect an overcurrent situation.
  • a magnetic field detected by the magnetic field sensor due to the applied voltage and / or the applied current, magnetic fields arise in the test object that can be detected by the magnetic field sensor. If, for example, it is determined that a detected magnetic field has exceeded a predeterminable limit value for magnetic fields, then an overcurrent situation of the arithmetic unit is recognized and, as a result, the test process in particular is aborted or at least temporarily interrupted.
  • the computing unit is designed to detect a brightness detected by the firing sensor in or on the contact head and to compare it with a predeterminable brightness limit value in order to detect a glow of a contact element caused by overheating.
  • a predeterminable brightness limit value in order to detect a glow of a contact element caused by overheating.
  • the computing unit is preferably designed to compare the temperature of the test object detected by the infrared sensor with a limit temperature in order to detect overheating or impending overheating of the test object.
  • the limit values are selected as a function of the test process to be carried out and the test item to be tested in order to enable an individual assessment of the test situation. In this way, different test items can be tested one after the other with the test card in a short time.
  • the computing unit is preferably designed to initiate or trigger a safety measure when a predetermined limit value is detected.
  • the test card itself already initiates or triggers a security measure which protects the test card, in particular the contact head, and / or the test item from damage by the test process.
  • the computing unit is designed to send a warning signal to the test device as a safety measure.
  • the test device is informed of an existing error or at least the exceeding of a limit value, so that if necessary a countermeasure is initiated by the test device, the test is aborted or an adapted test is carried out.
  • the computing unit is designed to deactivate the test card or to report that it is no longer possible to use it to the test device, so that in the subsequent test process this test card is no longer fed to the test object.
  • the computing unit is designed to deactivate the contact head or at least temporarily interrupt a current test process as a safety measure.
  • the contact head preferably has a plurality of contact elements, in particular contact pins, spring contact pins, bending pins or needles or kinked contacts.
  • the contact head allows simultaneous contacting of a large number of contact points on the test object.
  • At least one pneumatic, hydraulic or electromagnetic or electromotive actuator is preferably present as the actuator.
  • the actuator is preferably designed to generate vibrations in the contact head, through which, for example, a safe contact with the contact points of the test object is guaranteed by the many contact elements.
  • the vibration ensures that the movable or displaceable contact elements safely come into contact with the respective contact point.
  • a side-acting vibration also makes it possible for the contact elements to execute a sideways movement on the respective contact point, whereby the contact element scratches the respective contact point, thereby bringing about an improved electrical connection between the contact element and the contact point.
  • At least one actuator is preferably designed as a setting actuator that is designed to set a media flow, for example an air flow, coolant flow, protective gas flow or the like. If the contact head or the test card has, for example, one or more valves by means of which it is possible to direct a media flow on the test object and / or the contact head, the actuator is used to control this media flow.
  • the actuator is controlled by the arithmetic unit so that, for example, even if one of the predefinable limit values is exceeded, the arithmetic unit is able to direct a coolant, for example, to a point that is threatened with overheating, in order to avoid overheating and by activating the actuator to be able to complete the test process at the same time.
  • the setting actuator is particularly preferably designed to also direct a media flow, that is to say to vary its direction, in order, for example, to feed the media flow to a point which exceeds a limit value.
  • the circuit board has at least one plug device for contacting the test device.
  • the plug device for example, ensures electrical contact with the test device, in particular with a supply voltage for the test device. If the communication device is not designed as a radio device, communication with the test device can also take place through the plug-in device.
  • test system according to the invention with the features of claim 23 is characterized by the design of the test card according to the invention. This results in the advantages already mentioned.
  • the test device is designed to carry out, interrupt, or abort a test process as a function of the information provided by the test card, or to initiate safety measures which lead to the end of the test process ensure, such as active cooling of an area of the test object and / or contact head that is threatened with overheating.
  • the test device preferably has a communication device which is designed to communicate with the communication device of the test card.
  • the communication device of the test device is also designed as a radio device in order to enable contactless communication or data transmission to the test card and back.
  • Figure 1 shows a test card for electrical testing of a device under test in a schematic
  • FIG. 2 the test card in a simplified perspective illustration.
  • FIG. 1 shows, in a simplified side view, the basic structure of an advantageous test card 1, which is used for electrical testing of a test object 2, which is designed, for example, as a wafer, printed circuit board or solar cell.
  • the test item 2 rests on a test item s receptacle 4.
  • the test piece receptacle 4 and / or the test card 1 are assigned actuators which serve to move test card 1 and test piece 2 towards and away from each other for contacting and optionally also to align test piece 2 relative to test card 1.
  • the test card 1 has an electrical connection device 5 which establishes an electrical connection to a particularly central test device 3 which is designed to carry out an electrical test of the test object 2.
  • the connection device 5 has a printed circuit board 6, which has a plurality of contact points 8 in the form of contact areas or plates on a side 7 facing the test object 2.
  • the contact points 8 are arranged in a matrix-like manner on the side 7.
  • the contact points 8 are designed to be electrically conductive and are connected to the connection device 5 by means of a suitable electrical connection by means of conductor tracks on the circuit board 6.
  • the circuit board 6 is designed, for example, as a contact spacing transformer 9 or has such a, but separately designed contact spacing transformer 9, which increases the distance between the contact points 8 in the direction of the connection device 5 in order to ensure simple electrical contacting.
  • the Contact spacing transformer 9 on the side facing away from side 7 preferably has further contact elements which are each electrically connected to one of the contact points 8 and are at a greater distance from one another than the contact points 8 from one another.
  • Such contact spacing transformers are known in principle, so that they will not be discussed in more detail at this point.
  • the contact spacing transformer 9 is arranged, for example, on a support device 10, which in turn establishes the electrical connection to the test device.
  • the connection device 5 is assigned a contact arrangement 11 which is designed as a contact head 12.
  • the contact head 12 has two guide plates 13, 14 arranged parallel to one another and spaced apart, each having a plurality of guide openings 15, which in the present case are designed as guide bores and are aligned parallel to one another.
  • the guide bores are formed in accordance with the arrangement of the contact points 8 in the guide plates 13, 14.
  • At least some of the guide openings 15 are each penetrated by a pin-shaped or needle-shaped contact element 16.
  • the contact elements 16 are designed, for example, as contact needles or spring contact pins. Each contact element 16 penetrates a guide opening 15 in the respective guide plate 13, 14, so that each contact element 16 is guided and held by both guide plates 13, 14.
  • the contact elements 16 are contact needles, they are particularly longitudinally displaceable in the guide openings 15 and are designed to be elastically deformable in order to be able to rebound laterally (radially) on contact with the test object 2 due to the acting axial forces.
  • the contact elements 16 are aligned parallel to one another and optimally aligned with respect to the electrically conductive elements of the test object 2 to be contacted in order to ensure touch contact of all desired contact points of the test object 2 through the contact elements.
  • the electrical test of the test item 2 is then carried out by means of the contact elements 16 as electrical conductors.
  • the contact elements 16 make contact with both the contact points 8 of the circuit board 6 and the contact points of the test object 2 and thereby establish the electrical connection between the test object 2 and the connection device 5.
  • the contact elements 16 are firmly connected to the connection device 5, in particular the circuit board 6, on their side facing the connection device 5, for example soldered or welded.
  • the computing unit 17 is electrically connected to at least one sensor 20 arranged on the circuit board 6 and to an actuator 21, in particular by means of the circuit board 6.
  • the computing unit 17, the sensor 20 and the actuator 21 are advantageously arranged on the side of the circuit board 6 facing away from the contact head 11.
  • the support device 10 expediently has corresponding recesses or an overall recess, as shown in FIG. 1 by dashed lines.
  • the sensor 20 is designed in particular as a temperature sensor 22 which has a temperature sensor which protrudes through the circuit board 6 into the area of the contact head 11 in order to detect a temperature in the contact head 11.
  • the sensor device 20 has a light sensor 23, which likewise has a light sensor facing the contact head 11, in order to monitor a brightness in the contact head 11.
  • the sensor device 20 optionally has an environment sensor 24, in particular a magnetic field sensor, which monitors a magnetic field in the contact head 11 and / or a magnetic field of the test object 2.
  • a probe of the magnetic field sensor 23 extends either into the contact head 11 or through the contact head 11 to the test object 2.
  • the probe of the temperature sensor 22 which either protrudes into the contact head 11, as in Figure 1 by a solid line shown, or up to the test object 2 through the contact head 11, as indicated by a dashed line.
  • FIG. 2 shows the test card 1 in a simplified perspective illustration according to an embodiment.
  • FIG. 2 also shows a holder 25 which carries the test card 1.
  • the printed circuit board 6 On the side facing away from the contact head 11, the printed circuit board 6 also has a connection plug device 26 for simple contacting the test device 3.
  • the plug device 26 has fewer contacts than there are contact elements 16. This means that the data made available to the test device 3 are not forwarded as raw data from the contact elements 16. Rather, the computing unit 17 is designed to record and digitize the measured values of the contact elements 16 and to supply them to the testing device 3 in digitized form.
  • the plug contact device 26 ensures in particular an electrical connection to a voltage supply of the test device 3, so that the contact elements 16 or selected contact elements 16 are connected to an electrical voltage or an electrical current for carrying out a test process can be applied to the respective test item 2.
  • the computing unit 17 is designed to apply a current or a voltage to the contact elements 16 in accordance with the specifications of the test device 3 in order to carry out a respective test process and to detect the electrical reaction of the test object using the remaining contact elements 16.
  • the computing unit 17 uses the sensor device 20 to monitor the area around the test execution.
  • a temperature prevailing in the contact head 11 and / or on the test object 2 is monitored and, in particular, compared with a predetermined limit value. If the limit value is exceeded, it is recognized that there is a risk of overheating of the test object 2 and / or of the contact head 11. If this is recognized by the computing unit 17, it deactivates the test process or at least temporarily interrupts it in order to allow the test object 2 and / or the contact head 11 to cool down.
  • the test item and / or the contact head 11 is monitored for a change in light / brightness by means of the light sensor 23.
  • the brightness can change, for example, in that one of the contact elements 16 overheats and begins to glow. This can be detected easily and promptly by the light sensor 23. If the computer unit 17 detects that a limit value for the brightness is exceeded, the test process is also interrupted or deactivated in order to prevent overheating or permanent damage to the contact head 11 and / or the test object 2.
  • the field sensor 24 which in particular monitors an electromagnetic field of the contact head and / or of the test object 2. If the detected field value exceeds a predeterminable limit value, the test process is aborted or at least temporarily interrupted by the computing unit 17.
  • the sensor device 20 also has an acceleration sensor, by means of which, for example, vibrations on the contact head 11 and / or test object 2 are detected. If, for example, vibrations occur that exceed a predeterminable limit value, the test process is interrupted by the computing unit 17 in order to avoid an incorrect measurement.
  • Contact processes of the test card 1 are particularly preferably counted with the aid of the acceleration sensor.
  • an acceleration profile detected by the acceleration sensor is monitored for the occurrence of typical accelerations that indicate the implementation of a contacting process. Accelerating is for example, the acceleration of the feed of the test card to the test item or the acceleration or vibration that occurs when the test item hits the test card or the contact elements.
  • the actuator 21 is designed as a valve actuator that is assigned to a media valve 27 that is designed to supply a media flow to the contact head 11 and / or to the test item 2.
  • the media valve 27 is designed as a coolant valve through which a cooling gas or a cooling liquid can be conducted into the contact head 11 or onto the test object 2.
  • the computing unit 17 activates the actuator 21 in the event that an excessive temperature of the contact head 11 is detected in order to avoid overheating of the contact head 11 although the test process is still being carried out, or to achieve rapid cooling around the interruption time to keep the test process as short as possible.
  • the limit values for the respective measurement are preferably stored in the memory 19 of the computing unit 17.
  • program data that can be executed by the microprocessor 18 in order to carry out the above-mentioned processes are also stored in the memory, which for this purpose is designed in particular as a non-volatile memory.
  • the test card in particular arranged on the circuit board 6, optionally integrated into the arithmetic unit 17, has at least one analog-digital converter 29, by means of which the signals provided by the sensors and / or contact elements 16 are digitized for further processing will. This enables the acquired signals to be processed by the processing unit and forwarded to the test device 3 with little effort and in real time.
  • the computing unit 17 preferably also has a communication device 28 which is used for communication with the test device.
  • the communication device 28 optionally also includes the plug device 26, in which case wired communication with the test device is achieved.
  • the communication device 28 has a radio device, which is designed in particular as a WLAN device or Bluetooth device, in order to enable wireless communication with the test device.
  • the communication device 28 is particularly preferably designed to connect the test card 1 to a signal BUS, so that the communication device 28 as Signal BUS device is formed.
  • the test device 1 is also connected to the signal BUS.
  • the processing unit 17 If, for example, the processing unit 17 detects that an overload situation has occurred due to overheating and an excessive magnetic field, which indicates that the test object 2 and / or the contact head 11 are damaged, the processing unit 17 reports this to the test device in order to to deactivate affected test card 1 permanently and to signal an exchange request.
  • test device 3 represents the central control and execution of the test processes and collects the data obtained from the test processes. Because the data have already been digitized by the computing unit 17 of the respective test card 1, the data expenditure for the test device 3 is relatively low.
  • test card 1 is thus offered which is inherently intelligent and can influence and monitor the implementation of a test process. This results in an advantageous handling of the test card 1 and an advantageous integration into the structure of the test system 30, in particular with the central test device 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfkarte (1) zum elektrischen Testen elektrischer/elektronischer Prüflinge (2), wie beispielsweise Solarzellen, Wafer oder Leiterplatten, mit einem Kontaktkopf (11), der zumindest eine Halteeinrichtung aufweist, an welcher zumindest ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement (16) zum Kontaktieren des Prüflings (2) gehalten ist, sowie eine Leiterplatte (6), die elektrisch mit dem zumindest einen Kontaktelement (16) und mit einer Prüfeinrichtung (3) zum Durchführen eines Tests zumindest signaltechnisch verbunden oder verbindbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Prüfkarte (1) zumindest eine Recheneinheit (17) aufweist, die mit zumindest einem Sensor (20, 22-24) und/oder Aktuator (21) der Prüfkarte (1) elektrisch verbunden ist.

Description

BESCHREIBUNG
Prüfkarte zum elektrischen Testen elektrischer/elektronischer Prüflinge, Prüfsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfkarte zum elektrischen Testen elektrischer/elektronischer Prüflinge, wie beispielsweise Solarzellen, Wafer oder Leiterplatten, mit einem Kontaktkopf, der zumindest eine Halteeinrichtung aufweist, an welcher zumindest ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement zum Kontaktieren des Prüflings gehalten ist, sowie eine Leiterplatte, die elektrisch mit dem zumindest einen Kontaktelement und mit einer Prüfeinrichtung zum Durchführen eines Tests zumindest signaltechnisch verbunden oder verbindbar ist.
Um die Funktionsfähigkeit elektrischer/elektronischer Prüflinge, also von Prüflingen, die elektrische und/oder elektronische Komponenten aufweisen, zu testen, ist es bekannt, den Prüfling gezielt mit einem elektrischen Strom oder einer elektrischen Spannung zu beaufschlagen und die elektrische Reaktion des Prüflings darauf zu erfassen, um in Abhängigkeit der erfassten Reaktion die Funktionsfähigkeit des Prüflings festzustellen. Um eine Vielzahl von Prüflingen in kurzer Zeit zu testen, werden diese an elektrisch leitfähigen Kontaktstellen durch den Kontaktkopf berührungskontaktiert. Dazu weist der Kontaktkopf häufig eine Vielzahl von Kontaktelementen auf, die zur Berührungskontaktierung der Kontaktstellen ausgebildet sind. Häufig sind die Kontaktelemente dabei derart ausgebildet oder gelagert, dass sie individuell bei der Berührungskontaktierung zurückweichen können, sodass ein Kontaktieren aller Berührungskontaktstellen sicher gewährleistet ist. Auf der von den die Kontaktstellen berührenden Kontaktspitzen der Kontaktelemente abgewandten Seite sind die Kontaktelemente mit einer Leiterplatte elektrisch verbunden. Dazu sind beispielsweise die der Leiterplatte zugewandten Enden mit der Leiterplatte an elektrischen Kontaktstellen verschweißt oder verlötet oder die Leiterplatte wird wie der Prüfling nur berührungskontaktiert. Es kann also eine dauerhafte oder eine nur zeitweise elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und den Kontaktelementen oder dem zumindest einen Kontaktelement bestehen. Durch die Leiterplatte werden die Signale der Kontaktelemente zusammengeführt beziehungsweise an eine Prüfeinrichtung weitergeleitet, welche den jeweiligen Test durchführt und dazu einige der Kontaktelemente mit einer elektrischen Spannung oder dem elektrischen Strom beaufschlagt und andere Kontaktelemente auf deren Reaktion auf die Beaufschlagung überwacht. Die Verbindung zu der Prüfeinrichtung erfolgt in der Regel kabelgebunden, wodurch bei einem Austausch des Kontaktkopfs oder der ganzen Prüfkarte eine erneute Verkabelung vorgenommen werden muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Prüfkarte zu schaffen, die eine verbesserte Handhabung sowie eine verbesserte Testdurchführung gewährleistet.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Prüfkarte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese hat den Vorteil, dass bereits in der Prüfkarte beziehungsweise durch die Prüfkarte selbst Signale ausgewertet oder auch erzeugt werden können, wodurch die Signalverbindung zur Prüfeinrichtung weniger stark beansprucht wird, was beispielsweise zu einer verringerten Anzahl von Kontaktstellen zwischen Prüfkarte und Prüfeinrichtung führt, wodurch die Handhabung des Kontaktkopf oder der Prüfkarte, insbesondere bei einem Austausch oder bei der Montage oder Demontage stark vereinfacht wird. Darüber hinaus macht es die erfindungsgemäße Prüfkarte möglich, dass im Betrieb, also während der Durchführung eines Tests, der Test selbst überwacht wird, ohne dass in die Funktion des Tests beziehungsweise in die Testdurchführung selbst eingegriffen werden muss. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Prüfkarte zumindest eine insbesondere auf der Leiterplatte angeordnete Recheneinheit aufweist, die mit zumindest einem insbesondere auf der Leiterplatte angeordneten Sensor und/oder Aktuator elektrisch verbunden oder verbindbar ist. Insbesondere mittels des Sensors ist die Durchführung des Tests überwachbar, beispielsweise indem der Prüfling selbst überwacht wird. Mittels des Aktuators ist es möglich, der Testdurchführung eine weitere Komponente hinzuzugeben, wodurch der Test beeinflusst oder, je nach Umfeldbedingungen, möglich gemacht wird. Dadurch, dass der Sensor und/oder Aktuator direkt mit der Recheneinheit verbunden oder verbindbar sind, welche sich optional auf der Leiterplatte selbst befindet, ist hier eine einfache und in den Kontaktkopf integrierte Ansteuerung beziehungsweise Auswertung von Sensordaten und/oder Aktuatorvorgängen möglich, die insbesondere unabhängig von der Prüfeinrichtung erfolgt. Es wird somit eine Art intelligente Prüfkarte geboten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Recheneinheit zumindest einen Mikroprozessor auf. Der Mikroprozessor ist dazu geeignet, insbesondere von den Kontaktelementen erfasste Signale zu empfangen und auszuwerten und/oder an die Prüfeinrichtung in geeigneter Form weiterzuleiten. Außerdem ist der Mikroprozessor in Abhängigkeit seiner Programmierung außerdem dazu geeignet, den Sensor und/oder Aktuator anzusteuern beziehungsweise auszuwerten, und dadurch eigenständig die Testdurchführung zu überwachen. Vorzugsweise weist die Recheneinheit zumindest einen Datenspeicher auf, in welchem beispielsweise durch den Sensor erfasste Daten und/oder in Abhängigkeit von dem durch das zumindest eine Kontaktelement erfasste Signal gewonnenen Daten gespeichert oder zwischengespeichert werden können, und/oder in welchem ein von der Recheneinheit ausführbares Programm hinterlegt ist, das beispielsweise zur Überwachung der Testdurchführung mittels des Sensors und/oder Aktuators dient. Der Datenspeicher ist gemäß einer ersten Ausführungsform in den Mikroprozessor integriert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Datenspeicher bevorzugt separat von dem Mikroprozessor ausgebildet und mit diesem signaltechnisch beziehungsweise elektrisch verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die Recheneinheit und/oder der Sensor zumindest einen Analog-Digital-Wandler auf. Mittels des Analog-Digital- Wandlers wird beispielsweise das von dem Sensor bereitgestellte Ausgangssignal digitalisiert, sodass durch den Kontaktkopf nicht die Rohdaten des oder der Sensoren an die Prüfeinrichtung weitergeleitet werden, sondern bereits vorverarbeitete, insbesondere digitalisierte Daten, sodass die Leistungsanforderung an die Verbindung zur Prüfeinrichtung gering ausfällt. Darüber hinaus ist durch die digitalisierten Daten eine Zeitersparnis bei der Signalübertragung gewährleistet, wodurch auch eine berührungskontaktfreie Datenübermittlungseinrichtung beziehungsweise Kommunikationseinrichtung zum Einsatz kommen können. Dadurch kann beispielsweise auf eine aufwendige Verkabelung des Kontaktkopfs mit der Prüfeinrichtung zumindest teilweise verzichtet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Recheneinheit zumindest eine Kommunikationseinrichtung zur signaltechnischen Verbindung mit der Prüfeinrichtung auf. Über diese Kommunikationsverbindung erfolgt der Austausch von Daten zwischen der Prüfeinrichtung und der Prüfkarte. Insbesondere ist die Kommunikationseinrichtung dazu ausgebildet, die von der Recheneinheit mithilfe des zumindest einen Sensors und/oder des Aktuators erfassten Daten an die Prüfeinrichtung zu senden. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, einen Statusreport in zeitlich regelmäßigen Abständen an die Prüfeinrichtung mittels der Kommunikationseinrichtung zu senden. Die Kommunikationseinrichtung ist somit insbesondere zur Übertragung digitaler Signale beziehungsweise Daten ausgebildet.
Bevorzugt ist die Kommunikationseinrichtung eine Funkeinrichtung, die also drahtlos mit der Prüfeinrichtung kommuniziert. Dazu ist die Kommunikationseinrichtung insbesondere als WLAN-Einrichtung oder Bluetooth-Einrichtung ausgebildet, die jeweils zumindest zum Senden von Daten, bevorzugt aber auch zum Empfangen von Daten ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kommunikationseinrichtung als Signal-B US -Einrichtung ausgebildet. Durch die Signal-BUS- Einrichtung ist ein vorteilhafter Datentransport zu der Prüfeinrichtung aber auch von der Prüfeinrichtung gewährleistet. Insbesondere ist es durch den Signal-BUS möglich, mehrere entsprechende Kommunikationseinrichtungen oder Prüfkarten mit entsprechenden Kommunikationseinrichtungen an einen Signal-BUS anzuschließen, um die Kommunikation der Prüfeinrichtung mit einer Vielzahl entsprechender Prüfkarten zu gewährleisten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Sensor als Umfeldsensor ausgebildet. Hierdurch dient der eine Sensor zum Erfassen von Werten aus der Umwelt beziehungsweise dem Umfeld der Prüfkarte, insbesondere des Kontaktkopfs oder des Prüflings, die insbesondere einen Aufschluss über eine erfolgreiche Testdurchführung geben können.
So ist der Umfeldsensor insbesondere als Temperatursensor, Feuchtigkeitssensor, Feldsensor oder Lichtsensor ausgebildet. Damit ist es möglich, mittels des Umfeldsensors eine Temperatur, einen Feuchtigkeitswert, einen Feldwert, insbesondere den Wert eines magnetischen oder elektrischen Felds, eines Schwerefelds und/oder einen Helligkeitswert zu erfassen. Mittels des Temperatursensors ist beispielsweise eine Temperatur des Prüflings und/oder des Kontaktkopfs überwachbar, um beispielsweise ein Überhitzen des Kontaktkopfs oder des Prüflings zu erkennen, sodass beispielsweise rechtzeitig vor dem Auftreten einer Überhitzung Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden können. Mittels des Feuchtigkeitssensors ist beispielsweise die Umgebungsluft auf ihren Feuchtigkeitsgehalt prüfbar, sodass ein Testvorgang beispielsweise abgebrochen werden kann, wenn ein zu hoher Feuchtigkeitsgehalt erkannt wird.
Durch den Feldsensor sind beispielsweise magnetische Felder oder auf den Prüfling wirkende Schwerefelder, die dauerhaft vorliegen oder bei dem Beaufschlagen des Prüflings mit einer elektrischen Spannung und/oder einem elektrischen Strom entstehen können, erfassbar. Auch können elektrische oder magnetische Felder des Kontaktkopfs durch den Umfeldsensor überwacht werden. Mittels des Lichtsensors ist es beispielsweise möglich, die Helligkeit in dem und/oder an dem Kontaktkopf oder in dessen Umgebung zu überwachen. Für den Fall, dass beispielsweise die Kontaktelemente anfangen zu glühen, aufgrund einer überhöhten elektrischen Belastung, nimmt die Helligkeit in dem Prüfkopf zu, was durch den Lichtsensor ermittelbar ist. So kann in Abhängigkeit von einer erfassten Helligkeit ein Testvorgang abgebrochen werden, um Schäden zu vermeiden.
Mittels eines optionalen Beschleunigungssensors sind insbesondere Vibrationen erfassbar, die während des Prüfvorgangs an dem Prüfling und/oder dem Kontaktkopf auftreten. Besonders bevorzugt ist der Beschleunigungssensor dazu ausgebildet oder wird dazu verwendet, einen Kontaktiervorgang eines Prüflings mit dem Kontaktkopf beziehungsweise der Prüfkarte zu erfassen. Dazu wird beispielsweise ein vom Beschleunigungssensor erfasster Beschleunigungsverlauf auf das Auftreten eines hohen Impulses überwacht, der typischerweise beim Zustellen des Prüflings und/oder des Kontaktkopfs zur Berührungskontaktierung des Prüflings auftritt. Vorzugsweise sind Referenzverläufe der Beschleunigung in einem nicht flüchtigen Speicher, insbesondere der Recheneinheit, hinterlegt, um durch einen einfachen Vergleich des erfassten Beschleunigungsverlaufs mit dem Referenzverlauf auf das Auftreten einer Kontaktierung zu erkennen. Dadurch ist es mittels des Beschleunigungssensors möglich, die Anzahl der Kontaktiervorgänge der Prüfkarte zu überwachen, um beispielsweise einen rechtzeitigen Austausch oder eine rechtzeitige Wartung der Prüfkarte bei Erreichen einer vorgegebenen Maximalanzahl von Kontaktierung svorgängen durchzuführen.
Der Umfeldsensor weist bevorzugt eine Kamera, insbesondere eine Infrarotkamera auf. Mittels der Kamera ist per Bildauswertung eine Erfassung des Prüflings und/oder des Kontaktkopf auf einfache Art und Weise möglich. Insbesondere mithilfe einer Infrarotkamera sind Temperaturfelder an dem Kontaktkopf und/oder dem Prüfling ermittelbar und auswertbar.
Insbesondere ist der zumindest eine Sensor als dem Prüfling zugewandter Prüfsensor ausgebildet. Damit dient der Sensor zur Überwachung des Prüflings selbst.
Alternativ ist der zumindest eine Sensor bevorzugt als dem Kontaktkopf zugewandter Überwachungssensor ausgebildet beziehungsweise angeordnet. Der Überwachungssensor dient somit der Überwachung des Kontaktkopfs. Dabei sind der Überwachungssensor und/oder der Prüfsensor insbesondere wie zuvor beschrieben als Umfeldsensoren ausgebildet. Vorzugsweise ist der jeweilige Sensor als berührungsfrei arbeitender Sensor ausgebildet, um einen direkten Kontakt mit dem zu prüfenden Objekt zu vermeiden. Alternativ kann zumindest einer der Sensoren aber auch als berührender Sensor ausgebildet sein, der beispielsweise durch ein Kontaktelement den Prüfling und/oder den Kontaktkopf, insbesondere ein Kontaktelement, kontaktiert, um beispielsweise dessen Temperatur zu überwachen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist als Prüfsensor ein Infrarotsensor zur Temperaturerfassung, ein Kamerasensor zur Erfassung einer Ausrichtung des Prüflings relativ zu dem Kontaktkopf und/oder ein Abstandssensor vorhanden. Durch den Abstandssensor und den Kamerasensor ist beispielsweise jeweils eine Ausrichtung des Prüflings zu dem Kontaktkopf erfassbar. So kann beispielsweise festgestellt werden, ob der Prüfling korrekt zu dem Kontaktkopf oder andersherum ausgerichtet ist. Dies wiederum gibt die Möglichkeit, die Positionierung nach zu justieren oder zu korrigieren, sodass ein Prüfvorgang korrekt durchgeführt werden kann. Entsprechend wertet die Recheneinheit die Signale des Prüfsensors aus und meldet, falls die erfasste Ausrichtung des Prüflings zu dem Kontaktkopf nicht einer erwarteten oder tolerierten Ausrichtung entspricht, einen Fehler der Ausrichtung, sodass der Prüfvorgang nicht durchgeführt wird. Die Recheneinheit ist bevorzugt dazu ausgebildet, in diesem Fall dann stattdessen eine Nachjustierung entsprechend der erfassten Ausrichtung vorzunehmen oder zu regeln.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, ein durch den Magnetfeldsensor erfasstes magnetisches Feld mit einem vorgebbaren Grenzwert zu vergleichen, um eine Überstromsituation zu erkennen. Während eines Prüfvorgangs entstehen aufgrund der beaufschlagten Spannung und/oder des beaufschlagten Stroms in dem Prüfling Magnetfelder, die von dem Magnetfeldsensor erfasst werden können. Wird beispielsweise ermittelt, dass ein erfasstes Magnetfeld einen vorgebbaren Grenzwert für Magnetfelder überschritten wird, so wird eine Überstromsituation der Recheneinheit erkannt und in Folge dessen insbesondere der Testvorgang abgebrochen oder zumindest zeitweise unterbrochen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, eine von dem Fichtsensor erfasste Helligkeit im oder an dem Kontaktkopf zu erfassen und mit einem vorgebbaren Helligkeitsgrenzwert zu vergleichen, um ein durch Überhitzung bewirktes Glühen eines Kontaktelements zu erfassen. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist es durch das Überwachen der Helligkeit im Kontaktkopf möglich, ein durch Überhitzung oder Überlastung bewirktes Glühen eines Kontaktelements zu erfassen und einen Prüfvorgang entsprechend abzubrechen, um eine Beschädigung des Kontaktelements oder des Prüflings zu vermeiden. Weiterhin ist die Recheneinheit bevorzugt dazu ausgebildet, die von dem Infrarotsensor erfasste Temperatur des Prüflings mit einer Grenztemperatur zu vergleichen, um eine Überhitzung oder drohende Überhitzung des Prüflings zu erkennen. Auch hierdurch ergeben sich die zuvor bereits erwähnten Vorteile. Insbesondere werden die Grenzwerte in Abhängigkeit von dem durchzuführenden Testvorgang und dem zu prüfenden Prüfling gewählt, um eine individuelle Beurteilung der Prüfsituation zu ermöglichen. So können auch in kurzer Zeit unterschiedliche Prüflinge nacheinander durch die Prüfkarte vorteilhaft geprüft werden.
Weiterhin ist die Recheneinheit bevorzugt dazu ausgebildet, bei Erfassung der Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts eine Sicherheitsmaßnahme einzuleiten beziehungsweise auszulösen. So wird durch die Prüfkarte selbst bereits eine Sicherheitsmaßnahme eingeleitet beziehungsweise ausgelöst, welche die Prüfkarte, insbesondere den Kontaktkopf, und/oder den Prüfling vor einer Beschädigung durch den Testvorgang schützt.
Insbesondere ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, als Sicherheitsmaßnahme ein Warnsignal an die Prüfeinrichtung zu senden. Dadurch wird die Prüfeinrichtung über einen vorliegenden Fehler oder zumindest das Überschreiten eines Grenzwertes informiert, sodas s gegebenenfalls durch die Prüfeinrichtung eine Gegenmaßnahme eingeleitet, der Test abgebrochen oder ein angepasster Test durchgeführt wird. Optional ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, die Prüfkarte zu deaktivieren oder die nicht mehr weitere mögliche Verwendung an die Prüfeinrichtung zu melden, sodass beim darauffolgenden Prüfvorgang dieser Prüfkarte kein Prüfling mehr zugeführt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, als Sicherheitsmaßnahme den Kontaktkopf zu deaktivieren oder einen aktuellen Testvorgang zumindest zeitweise zu unterbrechen. Es ergeben sich dadurch die bereits genannten Vorteile.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Kontaktkopf bevorzugt eine Vielzahl von Kontaktelementen, insbesondere Kontaktstift, Federkontaktstiften, Biegestiften oder -nadeln oder Knickkontakte aufweist. Dadurch erlaubt der Kontaktkopf das gleichzeitige Kontaktieren einer Vielzahl von Kontaktstellen des Prüflings.
Vorzugsweise ist als Aktuator zumindest ein pneumatischer, hydraulischer oder elektromagnetischer oder elektromotorischer Aktuator vorhanden. Vorzugsweise ist der Aktuator dazu ausgebildet, Vibrationen in dem Kontaktkopf zu erzeugen, durch welche beispielsweise ein sicheres Kontaktieren der Kontaktstellen des Prüflings durch die vielen Kontaktelemente gewährleistet wird. So wird durch das Vibrieren beispielsweise erreicht, dass die beweglichen oder verlagerbaren Kontaktelemente sicher in Anlagekontakt mit der jeweiligen Kontaktstelle gelangen. Auch ist es durch eine seitlich wirkende Vibration möglich, dass durch die Kontaktelemente eine Seitwärtsbewegung auf der jeweiligen Kontaktstelle ausgeführt wird, wodurch das Kontaktelement die jeweilige Kontaktstelle ankratzt, wodurch eine verbesserte elektrische Verbindung zwischen Kontaktelement und Kontaktstelle bewirkt wird.
Zumindest ein Aktuator ist bevorzugt als Stellaktuator ausgebildet, der zum Einstellen eines Medienstroms, beispielsweise eines Luftstroms, Kühlmittelstroms, Schutzgasstroms oder dergleichen, ausgebildet ist. Weist der Kontaktkopf oder die Prüfkarte beispielsweise eine oder mehrere Ventile auf, mittels welcher es möglich ist, einen Medienstrom auf dem Prüfling und/oder den Kontaktkopf zu leiten, so dient der Aktuator dazu, diesen Medienstrom zu steuern. Insbesondere wird der Aktuator durch die Recheneinheit angesteuert, sodass beispielsweise auch bei Überschreiten eines der vorgebbaren Grenzwerte die Recheneinheit dazu in der Lage ist, durch das Ansteuem des Aktuators beispielsweise ein Kühlmittel auf eine zur Überhitzung drohenden Stelle leiten zu können, um das Überhitzen zu vermeiden und gleichzeitig den Testvorgang zu Ende führen zu können. Besonders bevorzugt ist dabei der Stellaktuator dazu ausgebildet, einen Medienstrom auch zu lenken, also dessen Richtung zu variieren, um beispielsweise den Medienstrom einer einen Grenzwert überschreitenden Stelle zuzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Leiterplatte zumindest eine Steckereinrichtung zum Kontaktieren der Prüfeinrichtung auf. Durch die Steckereinrichtung ist beispielsweise der elektrische Kontakt zu der Prüfeinrichtung, insbesondere zu einer Versorgungsspannung der Prüfeinrichtung, gewährleistet. Ist die Kommunikationseinrichtung nicht als Funkeinrichtung ausgebildet, so kann durch die Steckeinrichtung außerdem auch die Kommunikation mit der Prüfeinrichtung stattfinden.
Das erfindungsgemäße Prüfsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 23 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Prüfkarte aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
Insbesondere ist die Prüfeinrichtung dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von den von der Prüfkarte bereitgestellten Informationen einen Testvorgang durchzuführen, zu unterbrechen, abzubrechen oder Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten, welche des Beenden des Prüfvorgangs gewährleisten, wie beispielsweise das aktive Kühlen einer zu überhitzen drohenden Stelle des Prüflings und/oder Kontaktkopfs.
Die Prüfeinrichtung weist bevorzugt eine Kommunikationseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, mit der Kommunikationseinrichtung der Prüfkarte zu kommunizieren. Insbesondere ist die Kommunikationseinrichtung der Prüfeinrichtung ebenfalls als Funkeinrichtung ausgebildet, um eine berührungslose Kommunikation beziehungsweise Datenübertragung zu der Prüfkarte und zurück zu ermöglichen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 eine Prüfkarte zur elektrischen Prüfung eines Prüflings in einer schematischen
Seitenansicht und
Figur 2 die Prüfkarte in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Seitenansicht den grundsätzlichen Aufbau einer vorteilhaften Prüfkarte 1, die zur elektrischen Prüfung eines Prüflings 2 dient, der beispielsweise als Wafer, Leiterplatte oder Solarzelle ausgebildet ist. Der Prüflings 2 liegt auf einer Prüfling saufnahme 4 auf. Der Prüflingsaufnahme 4 und/oder der Prüfkarte 1 sind Aktuatoren zugeordnet, die dazu dienen, Prüfkarte 1 und Prüfling 2 zur Kontaktierung aufeinander zuzubewegen und voneinander wegzubewegen und optional auch dazu, den Prüfling 2 relativ zu der Prüfkarte 1 auszurichten.
Die Prüfkarte 1 weist eine elektrische Anschlussvorrichtung 5 auf, die eine elektrische Verbindung zu einer insbesondere zentralen Prüfeinrichtung 3 herstellt, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Prüfung des Prüflings 2 durchzuführen. Die Anschlussvorrichtung 5 weist dazu eine Leiterplatte 6 auf, welche auf einer dem Prüfling 2 zugewandten Seite 7 eine Vielzahl von Kontaktstellen 8 in Form von Kontaktflächen oder -plättchen aufweist. Insbesondere sind die Kontaktstellen 8 matrixförmig auf der Seite 7 verteilt angeordnet. Die Kontaktstellen 8 sind elektrisch leitfähig ausgebildet und durch eine geeignete elektrische Verbindung mittels Leiterbahnen der Leiterplatte 6 mit der Anschlussvorrichtung 5 verbunden.
Die Leiterplatte 6 ist beispielsweise als Kontaktabstandstransformer 9 ausgebildet oder weist einen solchen, jedoch separat ausgebildeten Kontaktabstandstransformer 9 auf, der den Abstand der Kontaktstellen 8 zueinander in Richtung der Anschlussvorrichtung 5 vergrößert, um eine einfache elektrische Kontaktierung zu gewährleisten. Dazu weist der Kontaktabstandstransformer 9 auf der von der Seite 7 abgewandten Seite bevorzugt weitere Kontaktelemente auf, die mit jeweils einer der Kontaktstellen 8 elektrisch verbunden sind und einen größeren Abstand zueinander aufweisen als die Kontaktstellen 8 zueinander. Derartige Kontaktabstandstransformer sind grundsätzlich bekannt, sodass an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen werden soll. Der Kontaktabstandstransformer 9 ist beispielsweise an einer Stützeinrichtung 10 angeordnet, welche wiederum die elektrische Verbindung zur Prüfeinrichtung herstellt.
Der Anschlussvorrichtung 5 ist eine Kontaktanordnung 11 zugeordnet, die als Kontaktkopf 12 ausgebildet ist. Der Kontaktkopf 12 weist zwei parallel zueinander beabstandet angeordnete Führung splatten 13, 14 auf, die jeweils eine Vielzahl von Führungsöffnungen 15 aufweisen, die vorliegend als Führung sbohrungen ausgebildet und parallel zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere sind die Führungsbohrungen entsprechend der Anordnung der Kontaktstellen 8 in den Führungsplatten 13, 14 ausgebildet. Zumindest einige der Führungsöffnungen 15 sind jeweils von einem stiftförmigen oder nadelförmigen Kontaktelement 16 durchsetzt. Die Kontaktelemente 16 sind beispielsweise als Kontaktnadeln oder Federkontaktstifte ausgebildet. Jedes Kontaktelement 16 durchsetzt dabei eine Führungsöffnung 15 der jeweiligen Führungsplatte 13, 14, sodass jedes Kontaktelement 16 durch beide Führungsplatten 13, 14 geführt und gehalten ist. Handelt es sich bei den Kontaktelementen 16 um Kontaktnadeln, so sind diese insbesondere längsverschieblich in den Führungsöffnungen 15 gelagert und elastisch verformbar ausgebildet, um bei Berührung skontaktierung des Prüflings 2 aufgrund der wirkenden Axialkräfte seitlich (radial) ausfedern zu können. Durch die Führungsplatten 13, 14 werden die Kontaktelemente 16 parallel zueinander ausgerichtet und optimal in Bezug auf die zu kontaktierenden elektrisch leitfähigen Elemente des Prüflings 2 ausgerichtet, um eine Berührungskontaktierung aller gewünschten Kontaktstellen des Prüflings 2 durch die Kontaktelemente zu gewährleisten.
Die elektrische Prüfung des Prüflings 2 wird dann mittels der Kontaktelemente 16 als elektrische Leiter durchgeführt. Die Kontaktelemente 16 berührungskontaktieren sowohl die Kontaktstellen 8 der Leiterplatte 6 als auch die Kontaktstellen des Prüflings 2 und stellen dadurch die elektrische Verbindung zwischen Prüfling 2 und Anschlussvorrichtung 5 her. Optional sind die Kontaktelemente 16 an ihrer der Anschlussvorrichtung 5 zugewandten Seite fest mit der Anschlussvorrichtung 5, insbesondere der Leiterplatte 6 verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt. Auf der Leiterplatte 6 ist außerdem eine Recheneinheit 17 angeordnet, die insbesondere einen Mikroprozessor 18 und einen Datenspeicher 19 aufweist. Die Recheneinheit 17 ist mit zumindest einem auf der Leiterplatte 6 angeordneten Sensor 20 sowie mit einem Aktuator 21 elektrisch insbesondere mittels der Leiterplatte 6 verbunden. Die Recheneinheit 17, der Sensor 20 und der Aktuator 21 sind dabei vorteilhafterweise auf der von dem Kontaktkopf 11 abgewandten Seite der Leiterplatte 6 angeordnet. Die Stützvorrichtung 10 weist dazu zweckmäßigerweise entsprechende Aussparungen oder eine Gesamtaussparung auf, wie in Figur 1 durch gestrichelte Linien dargestellt.
Der Sensor 20 ist insbesondere als Temperatursensor 22 ausgebildet, der einen Temperaturfühler aufweist, der durch die Leiterplatte 6 hindurch in den Bereich des Kontaktkopfs 11 ragt, um eine Temperatur in dem Kontaktkopf 11 zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich weist die Sensoreinrichtung 20 einen Lichtsensor 23 auf, der ebenfalls einen dem Kontaktkopf 11 zugewandten Lichtfühler aufweist, um eine Helligkeit in dem Kontaktkopf 11 zu überwachen.
Weiterhin weist die Sensoreinrichtung 20 optional einen Umfeldsensor 24, insbesondere Magnetfeldsensor, auf, der ein Magnetfeld in dem Kontaktkopf 11 und/oder ein Magnetfeld des Prüflings 2 überwacht. Dazu reicht ein Fühler des Magnetfeldsensors 23 entweder bis in den Kontaktkopf 11 oder durch den Kontaktkopf 11 hindurch bis zu dem Prüfling 2. Entsprechendes gilt für den Fühler des Temperatursensors 22, der entweder in den Kontaktkopf 11 hineinragt, wie in Figur 1 durch eine durchgezogene Linie gezeigt, oder bis zu dem Prüfling 2 durch den Kontaktkopf 11 hindurch, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet.
Figur 2 zeigt die Prüfkarte 1 in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei zeigt Figur 2 außerdem einen Halter 25, der die Prüfkarte 1 trägt. Auf der vom Kontaktkopf 11 abgewandten Seite weist die Leiterplatte 6 außerdem eine Anschluss-Steckervorrichtung 26 zum einfachen Kontaktieren der Prüfeinrichtung 3 auf. Die Steckervorrichtung 26 weist weniger Kontakte auf als Kontaktelemente 16 vorhanden sind. Das bedeutet, dass die der Prüfeinrichtung 3 zur Verfügung gestellten Daten nicht als Rohdaten von den Kontaktelementen 16 weitergeleitet werden. Vielmehr ist die Recheneinheit 17 dazu ausgebildet, die Messwerte der Kontaktelemente 16 zu erfassen und zu digitalisieren und der Prüfeinrichtung 3 digitalisiert zuzuführen. Durch die Steckkontaktvorrichtung 26 wird insbesondere eine elektrische Verbindung zu einer Spannungsversorgung der Prüfeinrichtung 3 gewährleistet, sodass die Kontaktelemente 16 oder ausgewählte Kontaktelemente 16 mit einer elektrischen Spannung oder einem elektrischen Strom zur Durchführung eines Testvorgangs an dem jeweiligen Prüfling 2 beaufschlagt werden können. Insbesondere ist die Recheneinheit 17 dazu ausgebildet, die Kontaktelemente 16 entsprechend den Vorgaben der Prüfeinrichtung 3 mit einem Strom oder einer Spannung zu beaufschlagen, um einen jeweiligen Testvorgang durchzuführen, und die elektrische Reaktion des Prüflings mittels der verbleibenden Kontaktelemente 16 zu erfassen.
Gleichzeitig überwacht die Recheneinheit 17 mittels der Sensoreinrichtung 20 das Umfeld der Testdurchführung. Mittels des Temperatursensors 22 wird insbesondere eine im Kontaktkopf 11 und/oder an dem Prüfling 2 herrschende Temperatur überwacht und insbesondere mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Wird der Grenzwert überschritten, wird darauf erkannt, dass eine Überhitzung des Prüflings 2 und/oder des Kontaktkopfs 11 droht. Wird dies durch die Recheneinheit 17 erkannt, so deaktiviert sie den Prüfvorgang oder unterbricht ihn zumindest zeitweise, um ein Abkühlen des Prüflings 2 und/oder des Kontaktkopfs 11 zu ermöglichen.
Mittels des Lichtsensors 23 wird der Prüfling und/oder der Kontaktkopf 11 auf eine Lichtveränderung/Helligkeitsveränderung überwacht. Die Helligkeit kann sich beispielsweise dadurch ändern, dass eines der Kontaktelemente 16 überhitzt und zu glühen beginnt. Durch den Lichtsensor 23 ist dies einfach und zeitnah erfassbar. Wird das Überschreiten eines Grenzwerts für die Helligkeit durch die Recheneinheit 17 erkannt, so wird ebenfalls der Testvorgang unterbrochen oder deaktiviert, um eine Überhitzung oder dauerhafte Beschädigung des Kontaktkopfs 11 und/oder des Prüflings 2 zu verhindern.
Entsprechendes gilt für den Feldsensor 24, der insbesondere ein elektromagnetisches Feld des Kontaktkopfs und/oder des Prüflings 2 überwacht. Überschreitet der erfasste Feldwert einen vorgebbaren Grenzwert, so wird durch die Recheneinheit 17 der Testvorgang abgebrochen oder zumindest zeitweise unterbrochen.
Optional weist die Sensoreinrichtung 20 außerdem einen Beschleunigungssensor auf, mittels dessen beispielsweise Vibrationen am Kontaktkopf 11 und/oder Prüfling 2 erfasst werden. Treten beispielsweise Vibrationen auf, die einen vorgebbaren Grenzwert überschreiten, so wird der Testvorgang durch die Recheneinheit 17 unterbrochen, um eine Fehlmessung zu vermeiden. Besonders bevorzugt werden mithilfe des Beschleunigungssensors Kontaktierungsvorgänge der Prüfkarte 1 gezählt. Dazu wird beispielsweise ein von dem Beschleunigungssensor erfasster Beschleunigungsverlauf auf das Auftreten typischer Beschleunigungen überwacht, die auf das Durchführen eines Kontaktiervorgangs hindeuten. Bei dem Beschleunigen handelt es sich beispielsweise um die Zuführbeschleunigung der Prüfkarte zu dem Prüfling oder die Beschleunigung oder Vibration, die auftritt, wenn der Prüfling auf die Prüfkarte beziehungsweise die Kontaktelemente trifft.
Mittels des Aktuators 21 ist es der Recheneinheit 17 möglich, den Testvorgang zu beeinflussen. Beispielsweise ist der Aktuator 21 als Ventilaktuator ausgebildet, der einem Medienventil 27 zugeordnet ist, welches dazu ausgebildet ist, einen Medienstrom dem Kontaktkopf 11 und/oder dem Prüfling 2 zuzuführen. Insbesondere ist das Medienventil 27 als Kühlmittelventil ausgebildet, durch welches ein Kühlgas oder eine Kühlflüssigkeit in den Kontaktkopf 11 oder auf den Prüfling 2 geleitet werden kann. So aktiviert die Recheneinheit 17 beispielsweise den Aktuator 21 in dem Fall, dass eine überhöhte Temperatur des Kontaktkopfs 11 erfasst wird, um ein Überhitzen des Kontaktkopfs 11 zu vermeiden, obwohl der Testvorgang weiter durchgeführt wird, oder um ein schnelles Abkühlen zu erreichen, um die Unterbrechungszeit des Testvorgangs möglichst kurz zu halten.
Die Grenzwerte für die jeweilige Messung sind bevorzugt in dem Speicher 19 der Recheneinheit 17 hinterlegt. Insbesondere ist in dem Speicher, der hierzu insbesondere als nicht- flüchtiger Speicher ausgebildet ist, auch Programmdaten hinterlegt, die von dem Mikroprozessor 18 ausführbar sind, um die oben genannten Vorgänge durchzuführen. Zum Zwecke einer verbesserten Testdurchführung weist die Prüfkarte, insbesondere auf der Leiterplatte 6 angeordnet, gegebenenfalls in die Recheneinheit 17 integriert, zumindest einen Analog-Digital- Wandler 29 auf, mittels dessen die von den Sensoren und/oder Kontaktelementen 16 bereitgestellten Signale zur weiteren Verarbeitung digitalisiert werden. Dadurch ist eine Verarbeitung der erfassten Signale durch die Recheneinheit sowie eine Weiterleitung an die Prüfeinrichtung 3 mit geringem Aufwand und zeitnah ermöglicht.
Bevorzugt weist die Recheneinheit 17 außerdem eine Kommunikationseinrichtung 28 auf, die zur Kommunikation mit der Prüfeinrichtung dient. Die Kommunikationseinrichtung 28 umfasst optional auch die Steckervorrichtung 26, wobei dann eine kabelgebundene Kommunikation mit der Prüfeinrichtung erreicht ist. Alternativ oder zusätzlich weist die Kommunikationseinrichtung 28 eine Funkeinrichtung auf, die insbesondere als WLAN-Einrichtung oder Bluetooth- Einrichtung ausgebildet ist, um eine drahtlose Kommunikation mit der Prüfeinrichtung zu ermöglichen. Dadurch ist ein geringer Verkabelungsaufwand bei der Montage der Prüfkarte 1 ermöglicht. Besonders bevorzugt ist die Kommunikationseinrichtung 28 dazu ausgebildet, die Prüfkarte 1 an einen Signal-BUS anzuschließen, sodass die Kommunikationseinrichtung 28 als Signal-BUS-Einrichtung ausgebildet ist. Insbesondere ist die Prüfeinrichtung 1 ebenfalls an den Signal-BUS angeschlossen. Durch das Verwenden des Signal-BUS und/oder der drahtlosen Verbindung ist es möglich, eine Vielzahl von Prüfkarten 1 mit der Prüfeinrichtung zu verbinden, bei nur geringem Verkabelungsaufwand und einfacher Montage und Demontage, sodass eine Prüfkarte 1 auch einfach austauchbar ist.
Erkennt beispielsweise die Recheneinheit 17, dass eine Überlastsituation aufgrund einer Überhitzung und eines zu großen magnetischen Feldes aufgetreten ist, die darauf hinweist, dass der Prüfling 2 und/oder der Kontaktkopf 11 beschädigt sind, so meldet die Recheneinheit 17 dies an die Prüfeinrichtung, um die betroffene Prüfkarte 1 dauerhaft zu deaktivieren und einen Austauschwunsch zu signalisieren.
Sind mehrere Prüfkarten 1 mit der Prüfeinrichtung 3 verbunden, ergibt sich ein vorteilhaftes Prüfsystem 30, das eine Vielzahl von Prüfkarten 1 aufweist, die jeweils mit der Prüfeinrichtung verbunden sind. Die Prüfeinrichtung 3 stellt die zentrale Kontrolle und Ausführung der Testvorgänge dar und sammelt die von den Testvorgängen gewonnen Daten. Weil die Daten durch die Recheneinheit 17 der jeweiligen Prüfkarte 1 bereits digitalisiert wurden, fällt der Datenaufwand für die Prüfeinrichtung 3 verhältnismäßig gering aus.
Es wird somit eine Prüfkarte 1 geboten, die in sich intelligent ist und die Durchführung eines Testvorgangs beeinflussen und überwachen kann. Dadurch ergibt sich ein vorteilhaftes Handling der Prüfkarte 1 sowie eine vorteilhafte Integration in die Struktur des Prüfsystems 30, insbesondere mit der zentralen Prüfeinrichtung 3.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Prüfkarte (1) zum elektrischen Testen elektrischer/elektronischer Prüflinge (2), wie beispielsweise Solarzellen, Wafer oder Leiterplatten, mit einem Kontaktkopf (11), der zumindest eine Halteeinrichtung aufweist, an welcher zumindest ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement (16) zum Kontaktieren des Prüflings (2) gehalten ist, sowie eine Leiterplatte (6), die elektrisch mit dem zumindest einen Kontaktelement (16) und mit einer Prüfeinrichtung (3) zum Durchführen eines Tests zumindest signaltechnisch verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkarte (1) zumindest eine Recheneinheit (17) aufweist, die mit zumindest einem Sensor (20,22-24) und/oder Aktuator (21) der Prüfkarte (1) elektrisch verbunden ist.
2. Prüfkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit auf der Leiterplatte (6) oder an der Halteeinrichtung angeordnet ist.
3. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20,22-24) und/oder der Aktuator (21) auf der Leiterplatte (6), an der Halteeinrichtung oder an dem Kontaktkopf (11) angeordnet sind.
4. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) zumindest einen Mikroprozessor (18) aufweist.
5. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) zumindest einen Datenspeicher (19) aufweist.
6. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) und/oder der Sensor (20,22-24) zumindest einen Analog-Digital-Wandler (29) insbesondere zum Digitalisieren von von dem Sensor (20,22-24) bereitgestellter Signale aufweist.
7. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) zumindest eine Kommunikationseinrichtung (28) zur signaltechnischen Verbindung mit der Prüfeinrichtung (3) aufweist.
8. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (28) eine Funkeinrichtung, insbesondere WLAN- oder Bluetooth- Einrichtung ist.
9. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (28) eine Signal-BUS-Einrichtung ist.
10. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor als Umfeldsensor (24) ausgebildet ist.
11. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeldsensor ein Temperatursensor (22), Feuchtigkeits sensor, Feldsensor (27) oder Lichtsensor ist.
12. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor als Beschleunigungssensor ausgebildet ist.
13. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfeldsensor eine Kamera, insbesondere Infrarotkamera, aufweist.
14. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor als dem Prüfling (2) zugewandter Prüfsensor ausgebildet ist.
15. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfsensor ein Infrarotsensor zur Temperaturerfassung, ein Kamerasensor zur Erfassung einer Ausrichtung des Prüflings relativ zum Kontaktkopf (11) oder ein Abstandssensor ist.
16. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) dazu ausgebildet ist, ein durch den Magnetfeldsensor erfasstes magnetisches Feld mit einem vorgebbaren Grenzwert zu vergleichen, um eine Überstromsituation zu erkennen.
17. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) dazu ausgebildet ist, eine von dem Lichtsensor erfasste Helligkeit im oder am Kontaktkopf (11) zu erfassen und mit einem vorgebbaren Helligkeitsgrenzwert zu vergleichen, um ein durch Überhitzung bewirktes Glühen des Kontaktelements (16) zu erfassen.
18. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) dazu ausgebildet ist, die von dem Infrarotsensor erfasste Temperatur des Prüflings (2) mit einer Grenztemperatur zu vergleichen, um eine Überhitzung oder drohende Überhitzung des Prüflings (2) zu erkennen.
19. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) dazu ausgebildet ist, bei Erfassung der Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts eine Sicherheitsmaßnahme einzuleiten.
20. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) dazu ausgebildet ist, als Sicherheitsmaßnahme ein Warnsignal an die Prüfeinrichtung zu senden.
21. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (17) dazu ausgebildet ist, als Sicherheitsmaßnahme den Kontaktkopf (11) zu deaktivieren oder einen aktuellen Testvorgang zumindest zeitweise zu unterbrechen.
22. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkopf (11) bevorzugt eine Vielzahl von Kontaktelementen (16), insbesondere Kontaktstiften, Federkontaktstiften, Biegestiften oder -Nadeln, oder Knickkontakte aufweist.
23. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator (21) zumindest ein pneumatischer, hydraulischer oder elektromagnetischer oder elektromotorischer Aktuator, insbesondere zum Erzeugen einer Soll-Vibration, ausgebildet ist.
24. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (21) als Stellaktuator zum Einstellen eines Medienstroms, insbesondere Luftstroms, Kühlmittelstroms, Schutzgasstroms oder dergleichen ausgebildet ist.
25. Prüfkarte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (6) zumindest eine Steckereinrichtung (26) zum elektrischen Kontaktieren der Prüfeinrichtung (3) aufweist.
26. Prüfsystem (30) zum elektrischen Testen elektrischer/elektronischer Prüflinge (2), insbesondere Solarzellen, Wafer oder Leiterplatten, mit einer zentralen Prüfeinrichtung (3) zum Steuern und Auswerten der Prüfvorgänge und mit einem mit zumindest einer Prüfkarte (1) zur elektrischen Kontaktierung zumindest eines Prüflings (2), gekennzeichnet durch die Ausbildung der Prüfkarte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25.
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