Was sind Prüfvorrichtungen?

Bei jedem Labortest muss die Reproduktion von Standardbedingungen gewährleistet sein, um konsistente und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. 

Prüfvorrichtungen sind jene Werkzeuge, die die Stabilität der zu prüfenden Probe gewährleisten, und wie wir sehen werden, handelt es sich dabei um eine sehr breite Kategorie von Objekten.

Mechanische Prüfvorrichtungen und andere.

Selbst die Beschreibung von Objekten ist im Vergleich zum Testen von Vorrichtungen reduktionistisch

Der Begriff Testvorrichtungen ist in der Informatik . Er beschreibt eine bestimmte Art von Software und/oder eine Reihe von Verfahren, die dazu dienen, ein Computersystem unter genau definierten Startbedingungen zu testen.

Bei Produkt- und Materialprüfungen ist eine Prüfvorrichtung ein physisches Objekt , das die Prüfprobe innerhalb des Prüfbereichs physisch fixiert.

Selbst bei mechanischen Prüfvorrichtungen gibt es bemerkenswerte Unterschiede, die von der Konstruktion und dem Zweck der jeweiligen Vorrichtung abhängen.

Führe extreme Tests durch

Entdecken Sie die neue Serie von Klimakammern für kontrollierte Klimatests.
Erfahren Sie mehr.

Vorrichtungen für mechanische Prüfungen, Biegevorrichtungen und Klimavorrichtungen.

Ein großer Teil der Testvorrichtungen besteht aus mechanischen Prüfvorrichtungen und Biegevorrichtungen.

Dies sind wesentliche Komponenten für die Universalprüfmaschinen, die wir in diesem kürzlich erschienenen Artikel. 

Hierbei handelt es sich um klammerartige Vorrichtungen , die Proben während der Prüfung fixieren. Dazu gehören 3-Punkt- und 4-Punkt-Biegevorrichtungen sowie verschiedene Arten von Keilklemmen, von denen einige so konstruiert sind, dass sie sehr hohen Temperaturen standhalten und in Klimakammern für bestimmte Klimatests eingesetzt werden können.

Ein weiterer Berührungspunkt zwischen Prüfvorrichtungen und Klimatests betrifft die Elektronik und insbesondere Burn-in- Tests.

Ein konkretes Beispiel: Prüfvorrichtungen beim Einbrennen

Der Burn-in-Test ist eine Phase im Testverfahren für elektronische Leiterplatten. Dabei werden alle Bauteile auf der Leiterplatte durch klimatische Belastung kurzgeschlossen . Die Testtemperatur muss sorgfältig kontrolliert werden, um die Chips nicht zu beschädigen, aber gleichzeitig hoch genug zu sein, um spezifische Bedingungen zu simulieren.

Wir haben dies in diesem Artikel ausführlich behandelt

Um diese Art von Test optimal durchzuführen, muss die elektronische Platine auf speziellen Halterungen, d. h. Testvorrichtungen, platziert werden, die hohen Temperaturen standhalten und die Platine auf die richtige Weise stützen.

Sie finden nicht den perfekten Raum für Ihre Proben?

Gestalten Sie Ihre Umgebung direkt online, ganz nach Ihren individuellen Bedürfnissen.
Erfahren Sie mehr.

Die FDM-Umweltkammer

Für die Durchführung von Extremklimatests an elektronischen Platinen wird eine Klimakammer benötigt. 

Die FDM-Klimakammer verfügt über einen Temperaturbereich von -70°C bis +180°C und kann mit Prüfvorrichtungen verschiedener Größen ausgestattet werden, um eine breite Palette von Klimatests an Produkten und Materialien durchzuführen.

Dank des innovativen Controllers stillFaceist die Verwendung einer FDM-Umgebungskamera einfach und intuitiv und garantiert zudem die Zuverlässigkeit der Ergebnisse.

Bei weiteren Fragen zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.

Benötigen Sie ein Angebot oder haben Sie Fragen zum Produkt?

Kontaktieren
Sie uns für weitere Informationen zu diesem Produkt.

Referenzstandards

• IPC-9252 – Anforderungen an die elektrische Prüfung unbestückter Leiterplatten. Standard für Prüfvorrichtungen für unbestückte Leiterplatten (Nagelbett-, Flying-Probe-Prüfvorrichtungen).
• IPC-7095 — Implementierung des Design- und Montageprozesses für BGAs, einschließlich der Kriterien für die Vorrichtung zum Testen von BGA-Komponenten.
• IPC-2221 — Allgemeiner Standard für Leiterplattendesign, Verweise auf das Testpad-Design für Vorrichtungen.
• IEEE 1149.1 (JTAG/Boundary Scan) — Standard Test Access Port, komplementär zur ICT-Vorrichtung.
• IEC 61340-5-1 — Elektrostatik – Schutz elektronischer Geräte vor elektrostatischen Phänomenen, anwendbar auf ESD-sichere Vorrichtungen.
• ISO 9001 — Qualitätssystem einschließlich Management von Prüfgeräten und -vorrichtungen.
• ASTM F2459 — Standardverfahren zur Bewertung von Prüfvorrichtungen für beschleunigte Zuverlässigkeitsprüfungen.

Autoritative Quellen

• IPC – Association of Connecting Electronics Industries. Amerikanische Organisation, die IPC-Standards für die Prüfung von Leiterplatten und Baugruppen veröffentlicht.
• IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers. IEEE-Standard 1149.1 JTAG/Boundary Scan.
• IEC – Internationale Elektrotechnische Kommission. IEC 61340-Norm für ESD-Schutzmaßnahmen an Leuchten.
• SMTA – Surface Mount Technology Association. Technische Ressourcen und bewährte Verfahren zum Testen von Vorrichtungen in der Montage.

Häufig gestellte Fragen zu Prüfvorrichtungen

Was ist eine Prüfvorrichtung und welche Arten gibt es?

Eine Prüfvorrichtung ist ein kundenspezifischer Testaufbau, der das Prüfobjekt (DUT) mechanisch und elektrisch mit dem Messgerät verbindet. Haupttypen: (1) Nagelbettprüfvorrichtung mit federbelasteter Sonde (Prüfabstand 0,8–2,54 mm, Strom 0,5–3 A/Pin, Spitzendurchmesser 0,5–1,8 mm) für die Prüfung von Leiterplatten im eingebauten Zustand; (2) Doppelseitige Klappvorrichtung für die Prüfung von BGA-/komplexen Leiterplatten; (3) Kantenstecker-Prüfvorrichtung für Modultests mit Fingerkontakten; (4) Prüfvorrichtungen für Klimakammern mit Temperaturen von -55 °C bis +150 °C aus Torlon, PEEK oder Vespel; (5) HF-/Mikrowellen-Prüfvorrichtungen mit für das Prüfobjekt bis 40 GHz kalibrierten Wellenleitern; (6) Burn-in-Sockel für Langzeit-Zuverlässigkeitstests (ZIF, LGA, BGA). Kundenspezifische Designs benötigen 4–12 Wochen Entwicklungszeit inklusive metrologischer Validierung.

Wie entwirft man eine Prüfvorrichtung für Klimakammern?

Klimakammervorrichtungen (typischerweise -55 bis +150 °C) erfordern: thermisch stabile Materialien (PEEK Tg 143 °C, Torlon 4203 Tg 275 °C, Vespel SP-1 Dauerbetrieb 300 °C); Au-plattierte Hartgold-Sonden (Kontaktwiderstand < 20 mΩ, mechanische Zyklen > 10⁶); hermetisch abgedichtete Kabelverschraubungen zum Schutz vor Feuchtigkeit (typischerweise Schutzart IP65); Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Vorrichtung und Leiterplatte (Al CTE 23 ppm/K, G10 FR-4 14-17 ppm/K, Invar 1,2 ppm/K) mit spannungsabsorbierenden mechanischen Gleitlagern; Begrenzung der thermischen Masse zur Reduzierung der Ausgleichszeit (< 20 min für eine 1 kg schwere Vorrichtung). Für die elektrischen Verbindungen werden PTFE- (Einsatztemperaturbereich: -200/+260 °C) oder Silikondrähte (Einsatztemperaturbereich: -60/+180 °C) mit einem Durchmesser von 24-30 AWG für Signale und 18-22 AWG für Stromversorgungen ≥ 1 A verwendet.

Welche Maßtoleranzen sind bei einer Vorrichtung kritisch?

Zu den kritischen Toleranzen gehören: Positionierung des Messfühlers ± 0,05 mm relativ zum CAD-Raster; Ebenheit der Kontaktfläche ≤ 0,025 mm über die gesamte Vorrichtungsfläche (vermeidet Differenzkontakt); Kompression des Messfühlers innerhalb von ± 10 % der Nennkraft (typischerweise 85–150 g für Standardmessfühler); Ausrichtung des Prüflings auf Zentrierführungen mit einer Toleranz von ± 0,1 mm. Maßprüfung auf einer Koordinatenmessmaschine (KMM) der Genauigkeitsklasse U₁ ≤ 1,5 + L/400 μm gemäß ISO 10360-2. Für HF-/Mikrowellenanwendungen reduziert sich die Toleranz auf ± 10 μm durch den Einsatz präzisionsgefertigter Flansche und die Kontrolle des Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) der gesamten Kette (Vorrichtung + Prüfling + Messfühler). Die Nachbearbeitung umfasst das abschließende Läppen und die Ausrichtungsstifte aus geschliffenem Stahl H6.

Wie qualifiziert man eine Leuchte gemäß IPC-9252?

Die Qualifizierung umfasst: (1) ige Durchgangsprüfung mit einem 4-Leiter-Kelvin-Tester, R < 100 mΩ; (2) Isolationsprüfung zwischen benachbarten Sonden R > 100 MΩ bei 100 VDC gemäß IPC-TM-650 Methode 2.5.17; (3) elektrische Kartierung mit Übersprechen < -40 dB bei 1 MHz für digitale Vorrichtungen, -60 dB bei 100 MHz für analoge Vorrichtungen; (4) ESD-Prüfung für ESD-sichere Vorrichtungen (Oberflächenwiderstand 10⁶-10⁹ Ω/□, Entladezeit < 2 s gemäß IEC 61340-5-1); (5) Zyklenlebensdauertest mit 100.000 mechanischen Betätigungen und Überprüfung der Degradation (Kontaktdegradation < 5%); (6) Thermische Qualifizierung für Klimaeinrichtungen mit einem Temperaturzyklus von -55 °C bis +125 °C über 500 Zyklen (MIL-STD-883 Methode 1010, Bedingung B). Die Dokumentation umfasst eine PFMEA mit einer Schweregrad-Auftretenserkennungsrate (SOCD) von ≤ 100 für jede kritische Sonde.