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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf das Prüfen von mit elektrischen Zuleitungen
versehenen Gehäusen
(Gehäusen
mit Zuleitungen) gerichtet.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektronische
Systeme oder Bauelemente, die in Form von integrierten Schaltungen
vorliegen können,
sind häufig
in Gehäusen
untergebracht, die elektrische Zuleitungen aufweisen, die den Anschluss
des Gehäuseinhalts
an andere Schaltkreise erlauben. Derartige Gehäuse sind häufig aus Keramik hergestellt,
und in diesem Fall sind die leitfähigen Zuleitungen mit dem Gehäuse hartverlötet.
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In
einigen Fällen
werden leere Keramikgehäuse
ohne Elektronik darin einem Hersteller zur Verfügung gestellt, der sie mit
Elektronik füllt
und das vervollständigte
Gehäuse
verkauft. In anderen Fällen können die
Gehäuse
von dem Hersteller gefüllt
werden. In beiden Fällen
ist es wünschenswert,
die Anhaftung der Zuleitungen an dem Gehäuse zu prüfen, um sicherzustellen, dass
die Zuleitungen während des
Einbaus des Gehäuses
oder während
des Betriebs keine Leerlaufschaltung erzeugen.
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Ein
Verfahren nach dem Stand der Technik zum Prüfen derartiger Gehäuse umfasste
die Zugbelastung der Zuleitungen bis zum Versagen, das heißt eine
zerstörende
Prüfung.
Eine bestimmte Anzahl von Gehäusen
in jedem Fertigungslos würde
auf diese Weise getestet, und wenn eine vorbestimmte Schwellenanzahl
versagte, würde
das gesamte Fertigungslos zurückgewiesen.
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Ein
Problem bei dem Stand der Technik liegt darin, dass viele gute Gehäuse, die
verwendet werden könnten,
zurückgewiesen
und ausgeschieden werden. Dies ist kostenaufwändig und verursacht Produktionsverzögerungen,
da Ersatzgehäuse
zur Verfügung
gestellt werden müssen.
Wenn beispielsweise ein Elektronikhersteller von einem Lieferanten mit
leeren Gehäusen
beliefert wird und ein gesamtes Fertigungslos zurückgewiesen
wird, muss er auf Ersatzgehäuse
warten, bevor er diese Gehäuse
mit Elektronikmodulen füllen
kann und seine Verkaufs- oder Lieferverpflichtungen erfüllen kann.
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Daher
ist es wünschenswert,
ein zerstörungsfreies
Verfahren zu schaffen, mit dem jedes Gehäuse geprüft werden kann. Auf diese Weise
werden nur fehlerhafte Gehäuse
ausgeschieden und Gehäuse,
die die Prüfung
bestehen, werden verwendet.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
zerstörungsfreien
Prüfen von
Gehäusen
mit Zuleitungen zu schaffen.
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Gemäß der Erfindung
wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß der Definition
in Anspruch 1 gelöst.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
besser verständlich.
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1 und 2 zeigen
ein Beispiel eines Gehäuses
mit Zuleitungen.
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3, 4 und 6 zeigen
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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5 und 7 zeigen
eine Ausführungsform
der praktischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Detaillierte Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
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In 1 ist
eine Draufsicht eines Beispiels eines Gehäuses 2 mit Zuleitungen
gezeigt. In der Figur sind Zuleitungen 4, 5, 6, 7 und 8 sowie
entgegengesetzte Zuleitungen 4A, 5A, 6A, 7A und 8A mit
dem Gehäuse
verbunden. Beispielsweise ist die Zuleitung 4 mit dem Gehäuse im Bereich 22 verbunden,
wohingegen die Zuleitung 5 mit dem Gehäuse im Bereich 24 verbunden
ist. Die Zuleitungen 4 und 5 können mit jeweiligen Leitern 25 und 26 in
den Bereichen 23 und 24 (gelegentlich als Kontaktflecken
bezeichnet) durch ein beliebiges bekanntes Verfahren verbunden sein,
wie zum Beispiel Löten,
Schweißen,
Hartlöten etc.
Obgleich Keramik in breitem Umfang als Material für die Gehäuse verwendet
wird, schließt
die Erfindung auch aus anderen Materialien hergestellte Gehäuse ein.
Die jeweiligen Zuleitungen dienen in Abhängigkeit von den speziellen
Elektronikmodulen in dem Gehäuse
unterschiedlichen Funktionen. Als Beispiel könnten im Fall einer Kommunikationsschaltung die
Zuleitungen 4, 4A und 8, 8A Leistungszuleitungen
sein, während
die Zuleitungen 6, 6A Signalzuleitungen sein könnten. Ferner
kann gegebenenfalls das Gehäuse 2 durch
eine Abdeckung 10 geöffnet und
geschlossen werden, so dass nach der hier beschriebenen Prüfung der
Hohlraum des Gehäuses durch
einen Elektronikhersteller mit der Schaltung gefüllt und anschließend verschlossen
werden kann. Das Gehäuse
kann wie gezeigt Befestigungszungen 14 und 16 aufweisen,
die jeweils mit einer Befestigungsöffnung 18 beziehungsweise 20 versehen
sind.
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2 ist
eine Schnittansicht des Gehäuses, die
Wände 11 und 12 zeigt,
die zusammen mit den zu den Wänden 11 und 12 senkrechten
Wänden
(nicht dargestellt) einen Hohlraum 3 bilden.
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In Übereinstimmung
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein Gehäuse
mit Zuleitungen zerstörungsfrei
auf die Anhaftung der Zuleitungen geprüft, indem das Gehäuse und
ein Abschnitt einer Zuleitung in einer jeweiligen stationären Position
gehalten werden, an die Zuleitung nahe an einem Bereich, in dem
sie mit dem Gehäuse
verbunden ist, eine Kraft angelegt wird und der Widerstand der Zuleitung
gegen die Kraft gemessen wird.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird
eine Halteeinrichtung zum Halten des Gehäuses und der Zuleitungen in
jeweiligen stationären
Positionen verwendet. Verschiedene Umsetzungen einer Halteeinrichtung
zum stationären
Halten des Gehäuses
und der Zuleitungen sind möglich
und fallen unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung. Eine bevorzugte
Ausführungsform
einer derartigen Einrichtung ist jedoch in 3, 4 und 6 gezeigt.
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Die
dargestellte Ausführungsform
dient zum Prüfen
eines nicht gefüllten
Gehäuses,
das heißt dass
das Gehäuse
dann, wenn es die Prüfung
besteht, mit einem oder mehreren Elektronikmodulen gefüllt wird.
Somit hat, wie die Schnittansicht in 3 zeigt,
das Gehäuse 2 einen
zentralen Hohlraum 3, in den ein Arm 30 der Halteeinrichtung
hineinragt. Dies ist der zentrale Hohlraum, der nach der Prüfung mit Elektronik
gefüllt
und anschließend
abgedeckt wird. Die Halteeinrichtung besteht aus einem ersten und einem
zweiten Halteelement 32 und 34, die zumindest
teilweise voneinander getrennt werden können, um das Laden und Entladen
von Gehäusen
zu ermöglichen,
und die relativ zueinander schließbar sind, um so ein Gehäuse und
Zuleitungen in jeweiligen feststehenden Positionen dazwischen zu
halten.
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Das
Halteelement 32 besteht aus Armen 30, 38 und 40 und
einem die Arme verbindenden Querelement 42. Jeder Arm endet
in einem diskreten Bereich, der nachgiebiges Material, wie zum Beispiel ein
Gummikissen aufweist, das durch Bezugszeichen 43, 44 und 46 bezeichnet
ist. In ähnlicher
Weise besteht das Halteelement 34 aus Armen 52, 54 und 56,
die durch ein Querelement 58 verbunden sind, wobei Kissen 60, 62 und 64 aus
nachgiebigem Material am Ende jedes Armes vorhanden sind.
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Das
Halteelement 32 hat einen mit Gewinde versehenen Vorsprung 66 und 68 an
den jeweiligen Enden, während
das Halteelement 34 ähnliche
mit Gewinde versehene Vorsprünge 70 und 72 aufweist. Eine
Klemmschraube 74 ist durch die Vorsprünge 66 und 70 eingeschraubt.
Die Klemmschraube hat an ihrem Ende eine Mutter 75 sowie
eine zusammendrückbare
Einrichtung, wie zum Beispiel eine Feder 76, sowie einen
Keil 77 zwischen der Feder und dem durch die Unterseite
des Vorsprungs 66 gebildeten Widerlager. Die Mutter 75 wird
festgezogen, um die beiden Halteelement relativ zueinander zu schließen, um
so das Gehäuse
und die Zuleitungen dazwischen zu halten. Eine ähnliche Klemmschraube 79 und
die zugehörigen
Bauteile sind am anderen Ende vorhanden.
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Wie 3 zeigt,
würde zum
Einsetzen eines Gehäuses
und der Zuleitungen in die Vorrichtung die Klemmschraube 74 und 79 gelöst, so dass
die Halteelemente getrennt werden. Auf Wunsch könnte ein E-Clip oder ein ähnliches
mechanisches Bauteil in die Vorsprünge 70 und 72 eingesetzt
sein, um zu verhindern, dass sich die beiden Halteelemente voneinander
lösen.
In der dargestellten Ausführungsform sind
die Zuleitungen in ihren Endbereichen zwischen den Armen 40 und 56 und 38 und 52 gehalten.
Wie vorstehend erwähnt
kann die Halteeinrichtung unterschiedliche Formen annehmen und könnte beispielsweise
so angeordnet sein, dass sie jeweils nur eine einzelne Zuleitung
an Stelle von einander entgegengesetzten Zuleitungen hält oder
dass sie die Zuleitungen näher
an dem Gehäuse
erfasst. Nachdem die Prüfung
durchgeführt
wurde, werden die Halteelemente getrennt, um das Entnehmen des Gehäuses oder
eine Neupositionierung desselben zu erlauben.
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4 ist
eine Ansicht der Vorrichtung aus 3 in der
Ebene der Zuleitungen. In der dargestellten Ausführungsform können alle
Zuleitungen gleichzeitig zwischen Halteelementen gehalten sein.
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In 5 ist
die Position der Halteeinrichtung aus 3 umgekehrt
(von oben nach unten gedreht) und an der Zuleitung 4A zieht
ein Zugelement 80 in einem Bereich nahe an der Stelle,
an der die Zuleitung mit dem Gehäuse
verbunden ist, während
verhindert wird, dass die gesamte Anordnung sich nach oben bewegt,
wie durch einen Kraftpfeil 82 angegeben. Alternativ kann
die Zuleitung gedrückt
werden, beispielsweise indem die Halteeinrichtung aus ihrer in 3 gezeigten
Position nicht umgedreht wird und von oben auf die Zuleitung gedrückt wird.
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6 ist
eine Draufsicht der Vorrichtung und zeigt Fenster 96 und 98,
durch die ein Druck- oder Zugelement eingeführt werden kann, um jede der mehreren
Zuleitungen zu prüfen,
die gleichzeitig von den Halteelementen gehalten werden.
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7 stellt
die praktische Umsetzung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
dar. Die in den vorangehenden Figuren gezeigte Vorrichtung ist in
eine Standard-Halbleiterzuleitungs-Zugmaschine 89 eingebaut,
wie etwa eine BT2400 von Dage Precision Industries, Fremont, Kalifornien.
Eine derartige Maschine 89 umfasst mechanische Einrichtungen,
um die Bewegung der Halteeinrichtung während des Zuleitungs-Zugbetriebs
zu verhindern, wie durch Kraftpfeile 90 in 7 angedeutet.
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Die
Maschine ist ferner mit einem Zugelement 91 versehen, das
an einem Ende einen Haken 92 zum Eingriff mit der Zuleitung 4 aufweist.
Das andere Ende des Zugelements ist mit einer Kraftmesseinrichtung 94 verbunden,
die den Widerstand der Zuleitung gegen die Zugkraft misst. Der Unterschied des
Widerstands zwischen einer gut an dem Gehäuse anhaftenden Zuleitung und
einer mangelhaft anhaftenden kann beträchtlich sein. So zeigte bei
einem Typ eines geprüften
Gehäuses
eine gut anhaftende Zuleitung einen Widerstand von einem oder zwei Pfund,
während
eine mangelhaft anhaftende Zuleitung einen Widerstand von nur wenigen
Unzen zeigte. Ein Gehäuse
mit einer mangelhaft anhaftenden Zuleitung würde ausgeschieden.
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Während bei
der dargestellten Umsetzung der Erfindung das Laden und Entladen
der Gehäuse manuell
erfolgt, können
ein derartiger Vorgang sowie das Ziehen oder Drücken der Zuleitungen und das Ablesen
des Instruments vollständig
automatisiert werden, so dass es von einer roboterartigen Maschine
durchgeführt
wird. In einer derartigen Vorrichtung könnte ein Solenoid oder eine
Pneumatikeinrichtung verwendet werden, um die Schließkraft der
Halteelemente aufrecht zu erhalten. Auf diese Weise kann die Prüfung in
der Art und Weise einer automatischen Montagestraße mit den
daraus resultierenden Einsparungen hinsichtlich der Kosten für Handarbeit durchgeführt werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann auch verwendet werden, um Gehäuse ohne Hohlräume (das
heißt
mit Zuleitung versehene Substrate) zu prüfen, und der Begriff "Gehäuse" in seiner Verwendung
hierin soll Substrate sowie Gehäuse
mit Hohlräumen
einschließen.
Die geprüften
Gehäuse
können
Zuleitungen an einer beliebigen Anzahl von Seiten aufweisen, die
jede Form, Größe und Anzahl
haben können.
Der spezielle Aufbau der Halteeinrichtung wird so konstruiert, dass
er der Konfiguration des zu prüfenden
Gehäuses
entspricht.
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Somit
wurde eine Vorrichtung für
die zerstörungsfreie
Prüfung
von Gehäusen
mit Zuleitungen beschrieben. Während
die Erfindung in Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen
erläutert wurde,
versteht es sich, dass für
den Durchschnittsfachmann Variationen vorstellbar sind und dass
die abzudeckende Erfindung in den hier beigefügten Patentansprüchen definiert
ist.