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4-2012

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Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion - Fertigungstechnik, Materialien und Qualitätsmanagement

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Innovative, kompakte Lösung für das Temperaturcycling In der Entwicklung, Qualitätsüberwachung und -sicherung sowie in der Fertigung ist die Prüfung von Elektronik aller Art bei unterschiedlich schnell wechselnden Temperaturzyklen ein sehr wichtiger und somit häufig vorkommender Test. Universelle Adapterplatte des FlexTC auf einem Board Dieses aktive Temperaturcycling findet sowohl an Halbleitern als auch Baugruppen und Boardclustern statt, beispielsweise bei Fehler- bzw. Defektanalyse, Charakterisierung, Debugging sowie bei diversen Optimierungen. Dabei soll die Prüfung in der Regel in relativ kurzer Zeit extrem weite Temperaturbereiche durchlaufen. Das jetzt in Europa erstmalig vorgestellte System FlexTC von Mechanical Devices (exklusiv im Vertrieb von ATEip/München) ist einzigartig in seiner Art und überdeckt den Temperaturbereich von - 55 bis +250 °C mit einer Toleranz von nur 0,2 K. Das ist die derzeit beste Genauigkeit bezüglich T case für solch ein kompaktes System. Der im Temperaturkopf integrierte Meßsensor gibt dabei zur Überwachung und Steuerung seine Werte kontinuierlich über den Ethernet-Anschluss an die Control Unit aus. Einer der weit herausragenden Vorteile dieser kostengünstigen Einfache Montage des Device Plungers im Temperierkopf Lösung für präzises und hochreproduzierbares Temperaturcycling, die nur etwa ein Drittel der Investition für sonst übliche konventionelle Airstreamer verlangt, ist das Überstreichen dieser weiten Temperaturspanne ohne jedwede Kühlflüssigkeit oder verwirbelter Luft. Kühlflüssigkeit (Flüssigstickstoff) kann bekanntlich eine lästige Quelle unerwünschter Störungen sein, weil hier zum einen das Handling kritisch ist und eventuelle Lecks durchaus in der Versorgungsleitung auftreten und Bauteile oder teures Prüfequipment beschädigen können. Der praktisch überall einsetzbare FlexTC misst 420 x 320 x 220 mm 3 benötigt lediglich einen üblichen Netzanschluss sowie saubere und trockene Luft oder normales, ungekühltes Stickstoffgas zum Durchspülen (Purging) des Temperierkopfs. Diese geringen Anforderungen, der einfache Betrieb sowie die niedrige Investition stellen für Anwender die nöti- 20 4/2012

Qualitätssicherung Der leistungsfähige FlexTC misst nur 420 x 320 x 220 mm gen minimalen Betriebskosten in den Testumgebungen sicher. Zusammen mit der kompakten Bauweise und dem vergleichsweise geringen Gewicht von nur 11 kg ist der komplikationslose Einsatz sowohl unter höchst unterschiedlichen Labormessbedingungen als auch für den direkten Anschluss an Komponentenhandler in der Fertigung und Qualitätssicherung sichergestellt. Für eine Vielzahl von Bauteilgehäusen, wie BGA, PBGA, LGA, QFN, QFP, CSP, WLCSP, Bare Die, DIL, SOP und viele andere DUT-Packages, sind zu raschen und komplikationslosen Anwendung komplette Anschlusskits verfügbar. Grundsätzlich lassen sich mit dem FlexTC alle gesockelten und ungesockelten Komponenten sowie Baugruppen in einem bestens gesteuerten Temperaturcycling prüfen. Die mit dem FlexTC hohe erreichbare Temperaturtransiente ermöglicht dabei eine typische Abkühlungsperiode im Bereich von +25 auf -40 °C (65 K) innerhalb von nur 2 min. Auch die hierbei wichtige Settling-Zeit ist die kürzeste am Markt erreichbare. Somit sind sowohl kurze Temperier- als auch Messzeiten sichergestellt 4/2012 bzw. in automatisierten Systemen ein vergleichsweise kurzer Testzyklus. Die Bildung von Reif oder Tau ist außerdem zuverlässig durch exakt gesteuertes, aktives Durchspülen bzw. Heizen des Temperierkopfs ausgeschlossen. Es handelt sich zudem am Markt um das einzige kompakte System seiner Art – und erfüllt damit genau die Anforderungen dieser Anwender – dass genügend Kühlleistung aufbringt, um selbst Hochleistungskomponenten mit hoher Abgabe von Verlustleistungswärme zuverlässig herunterzukühlen und dann diese Temperatur während der Messzyklen lange genug exakt zu halten. Das aktive Temperaturcycling vom tiefen Minus- bis zum oberen Plusbereich erfolgt einfach über einen direkten thermischen und elektrischen Kontakt vom Temperierkopf (Device Plunger) zum Prüfobjekt (DUT), wobei dieser einfach auf der Oberseite der Komponente aufgeschraubt wird. Dieser Plunger ist per kurzer Verbindung an die kompakte Steuereinheit des FlexTC zur Überwachung und Steuerung des Temperierzyklus´ angeschlossen. Dabei entsteht keine laute Geräuschkulisse, denn die geringe Schallemission am Arbeitsplatz ist mit nur 40 dBA (entspricht Flüstern) spezifiziert. Dazu trägt auch noch bei, dass die Lüfter im Gerät per Steuerung exakt überwacht und gesteuert werden. Um Kondensation und Reifbildung zu verhindern, stehen spezielle Abdeckungen zur Verfügung. Der Thermosensor im Device Plunger kontrolliert mit 30 Messungen/s Genauigkeit und Konstanz der Temperierung direkt an der Oberseite der DUT. Damit ist die beste Temperaturperformance und ihre exakte Kontrolle sichergestellt. Der FlexTC bringt nur 11 kg auf die Waage Die Kühlleistung ist natürlich abhängig von der thermischen Last. Beispielsweise werden bei 21 W -45 °C am Device Plunger (T case ) garantiert, bei 85 W noch -10 °C. Das sind erstklassige Temperierwerte. Der gesamte Aufbau ist absolut ESD-sicher. Kalibrationen und Justier-Prozeduren lassen sich rasch und problemlos vornehmen. Die Bedienung erfolgt einfach, intuitiv und in logischer Abfolge über einen übersichtlichen Touch-Screen (7 Zoll). Eingestellt werden die Temperaturdaten (auch voreingestellte Werte), An- und Abstiegsflanken, Verweilzeit (Soak), Zykluszeit und Loop/Schleife, die dann alle im Gerät gespeichert werden. Temperaturflanken mit einer maximal 50 K/min können generiert werden. Integriert sind ein Temperatur-Datenlogger sowie zur Implementation in automatisierte Systeme eine Ethernet- Schnittstelle (TCP/IP). Darüber lässt sich auch eine unkomplizierte Steuerung des Systems vornehmen, und zwar aus sehr unterschiedlichen Software- Umgebungen heraus. Der FlexTC ist qualifiziert für die Integration in automatisierte Systeme mit IEC-Bus/GPIB und USB-Schnittstelle. ATEip Automatic Test Equipment www.ATEip.de 21

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel