Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung von

Bauteilanschlüssen mindestens zweier nichtlinearer Bauteile auf einer Leiterplatte.

In der industriellen Messtechnik, insb. in der Automatisierungs- und

Prozesssteuerungstechnik, werden regelmäßig Feldgeräte eingesetzt, die im Prozessablauf Prozessvariablen mittels Sensoren ermitteln oder Stellgrößen mittels Aktoren einstellen.

Zu den Feldgeräten zählen z.B. Durchfluss-, Füllstands-, Druck- oder

Differenzdruck-, Temperaturmessgeräte, sowie Stellantriebe. Sie sind in der Regel dezentral in unmittelbarer Nähe der zu messenden oder zu steuernden Prozesskomponente angeordnet und liefern ein Messsignal, das dem

Messwert der erfassten Prozessvariablen entspricht. Die Messsignale der Feldgeräte werden an eine übergeordnete Einheit, z.B. eine zentrale

Steuereinheit, wie z.B. eine Warte oder ein Prozessleitsystem, weitergeleitet. In der Regel erfolgt die gesamte Prozessteuerung über die übergeordnete Einheit, welche die Messsignale der einzelnen Messgeräte empfängt und auswertet und in Abhängigkeit von deren Auswertung Steuerungssignale für die Aktoren erzeugt, die den Prozessablauf steuern. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Durchfluss durch einen Rohrleitungsabschnitt mittels eines steuerbaren Ventils in Abhängigkeit von einem gemessenen Durchfluss eingestellt werden.

Ein einwandfreies und reibungsloses Arbeiten der Feldgeräte ist für die Sicherheit der Anwendungen, in denen sie eingesetzt werden, von großer Bedeutung. Entsprechend wird die Funktionsfähigkeit von Feldgeräten während und nach ihrer Produktion genau überprüft, und auftretende Fehler werden durch entsprechende Fehlermeldungen, z.B. in Form einer Warnung oder eines Alarms, angezeigt. Hierzu existieren heute Vorrichtungen zur Durchführung von

Diagnoseverfahren. Diese sind in der Lage, anhand von im Feldgerät zur Verfügung stehenden Eingangsgrößen das Auftreten bestimmter Fehler oder Zustände des Feldgeräts zu diagnostizieren. Hierzu werden die

Eingangsgrößen anhand von im Feldgerät fest implementierten

Auswerteverfahren analysiert, und es wird das Eintreten von für den Fehler oder den Zustand charakteristischen Überwachungskriterien überwacht. Tritt ein solches Überwachungskriterium ein, gibt das Feldgerät den zugeordneten Diagnose-Wert aus.

Eine typische Eingangsgröße, die den Zustand des Feldgeräts verändert, ist die elektrische Spannung, welche an Kontaktanschlüsse des Feldgeräts oder genauer gesagt an Kontaktanschlüsse der Leiterplatte des Feldgeräts angelegt wird. Je nachdem wie groß der elektrische Strom bei einer bestimmten Spannung ist, kann der Zustand des Feldgeräts diagnostiziert werden. Ist zum Beispiel ein elektrisches Bauteil nicht korrekt angeschlossen, dann fließt bei einer bestimmten elektrischen Spannung ein geringerer elektrischer Strom als bei einem korrekten Anschluss des Bauteils. Die meisten Bauteile eines Feldgeräts sind jedoch nichtlineare Bauteile, die parallel geschaltet sind. Bei nichtlinearen Bauteilen besteht ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung und dem elektrischen Strom, der durch das Bauteil fließt. Folglich ist ein zu geringer Strom nicht zwangsläufig ein Indiz dafür, dass ein Bauteil nicht korrekt angeschlossen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überprüfung von Bauteilanschlüssen mindestens zweier parallel geschalteter nichtlinearer Bauteile auf einer Leiterplatte anzugeben. Die Aufgabe wird durch den Gegenstad der Erfindung gelöst. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überprüfung von Bauteilanschlüssen mindestens zweier nichtlinearer Bauteile auf einer Leiterplatte, wobei die mindestens zwei nichtlinearen Bauteile parallel geschaltet sind,

umfassend die Verfahrensschritte, Anlegen einer elektrischen Spannung an Kontaktanschlüsse der Leiterplatte, so dass ein elektrischer Strom durch die an die Leiterplatte angeschlossenen nichtlinearen Bauteile fließt und die an die Leiterplatte angeschlossenen nichtlinearen Bauteile durch den elektrischen Strom erwärmt werden,

Ermitteln jeweils eines Temperaturunterschieds der mindestens zwei nichtlinearen Bauteile zur Umgebung,

Generieren einer Fehlermeldung, dass eines der mindestens zwei

nichtlinearen Bauteile einen fehlerhaften Bauteilanschluss aufweist, wenn der Temperaturunterschied mindestens einem der nichtlinearen Bauteile zur Umgebung unter einem vorbestimmten ersten Wert liegt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der

Temperaturanstieg, der aufgrund des Stromflusses durch die Bauteile hervorgerufen wird, zur Beurteilung des korrekten Anschlusses herangezogen wird. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da die Temperatur des Bauteils von außen messbar ist, der elektrische Strom durch das Bauteil jedoch nicht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird eine Meldung generiert, dass eines der mindestens zwei nichtlinearen Bauteile einen fehlerfreien

Bauteilanschluss aufweist, wenn der Temperaturunterschied des mindestens einen nichtlinearen Bauteils zur Umgebung über einem vorbestimmten zweiten Wert liegt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird eine zweite Meldung generiert, dass eines der mindestens zwei nichtlinearen Bauteile eine in Sperrrichtung gepolten Bauteilanschluss aufweist, wenn der Temperaturunterschied des mindestens einen nichtlinearen Bauteils zur Umgebung zwischen dem ersten vorbestimmten Wert und dem zweiten vorbestimmten Wert liegt. Ist eines der mindestens zwei Bauteile dermaßen gepolt, dass der Strom in Sperrrichtung fließt, dann erwärmt sich dieses Bauteil aufgrund des geringen Sperrstroms nur sehr wenig. Folglich liegt der Temperaturunterschied zur Umgebung zwischen Null und der Temperatur eines in Durchlassrichtung gepolten Bauteils. Somit kann ein in Sperrrichtung gepoltes Bauteil auf diese Weise identifiziert werden.

Gemäß einer günstigen Weiterbildung wird eine vierte Meldung über die Qualität der Bauteilanschlüsse der an die Leiterplatte angeschlossenen nichtlinearen Bauteile aufgrund ihres Temperaturunterschieds zur Umgebung generiert. Je besser die Qualität der Kontaktanschlüsse eines Bauteils ist, desto größer ist der Strom, der durch dieses Bauteil fließt. Folglich kann von der Stromstärke des Stromes, der durch ein Bauteil fließt, auf die Qualität der Kontaktanschlüsse dieses Bauteils geschlossen werden.

Gemäß einer günstigen Variante wird eine automatische optische Inspektion (AOI) der mindestens zwei nichtlinearen Bauteile durchgeführt. Bei der automatisch optischen Inspektion (englisch automated optical inspection, AOI) handelt es sich um Bildverarbeitungsverfahren, die Fehler finden und melden können.

Gemäß einer günstigen Variante wird ein In-Circuit-Test (ICT) der mindestens zwei nichtlinearen Bauteile durchgeführt, um die Kennlinienwerte der mindestens zwei nichtlinearen Bauteile zu ermitteln. Beim In-Circuit-Test (engl, electrical circuit, ICT) wird die bestückte Leiterplatte, nachdem sie auf bzw. in einen speziellen Prüfadapter gelegt wurde, auf Fehler in der

Leiterbahnführung (wie Kurzschlüsse oder Unterbrechungen), Lötfehler und Bauteilefehler geprüft. Das ICT-Testsystem kann analoge Parameter von Bauteilen (Widerstand, Kapazität, Induktivität usw.) mit verschiedenen

Messverfahren (wie z. B. Zweidraht-, Vierdrahtmessung usw.) ausmessen.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls durch eine Vorrichtung gelöst, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Trägernadel mit einer Nadelspitze, die auf einen der mindestens zwei nichtlinearen Bauteile platzierbar ist, wobei die Nadelspitze einen Temperatursensor aufweist, der die Temperatur mindestens eines der nichtlinearen Bauteile ermittelt, auf dem die Nadelspitze der mindestens einen Trägernadel platziert ist. Die erfindungsgemäße Vornchtung ist besonders gut geeignet, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung umfasst die Trägernadel zumindest ein erstes Teilstück und ein zweites Teilstück, wobei das erste Teilstück gegen das zweite Teilstück verschiebbar gelagert ist, und wobei zwischen dem ersten Teilstück und dem zweiten Teilstück ein Federelement angeordnet ist, so dass bei einem Kontakt zwischen der Trägernadel und einem der mindestens zwei nichtlinearen Bauteile das erste Teilstück gegen das zweite Teilstück geschoben ist und das Federelement gestaucht ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Trägernadel immer optimalen Kontakt zum Bauteil aufweist.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung ist die Trägernadel als

Teleskopantenne ausgestaltet, und die Teilstücke der Teleskopantenne sind gegeneinander federnd gelagert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Trägernadel immer optimalen Kontakt zum Bauteil aufweist.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung ist der Temperatursensor als ein Thermoelement ausgestaltet. Thermoelemente sind platzsparend und sehr präzise Temperatursensoren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Trägernadeln, wobei der Abstand zwischen den mindestens zwei Trägernadeln an den Abstand zwischen den mindestens zwei nichtlinearen Bauteilen angepasst ist. Auf diese Weise können die Temperaturen mehrerer Bauteile gleichzeitig gemessen werden.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine Skizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer

Trägernadel, Fig. 2: eine Schaltanordnung zweier parallel geschalteter Dioden, und Fig. 3: eine Schaltanordnung zweier parallel geschalteter Z-Dioden.

Fig. 1 zeigt eine Skizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 1 zum

Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung 1 1 umfasst ein Testadapter 12, an dem eine Trägernadel 6 angeordnet ist. Die

Trägernadel 6 umfasst ein erstes Teilstück 9 und ein zweites Teilstück 10, wobei das erste Teilstück 9 hohlzylinderförmig und das zweite Teilstück 10 zylinderförmig ausgestaltet ist. Das erste Teilstück 9 weist einen größeren Durchmesser auf als das zweite Teilstück 10, so dass das zweite Teilstück 10 in das erste Teilstück 9 hineinschiebbar ist. Ist das zweite Teilstück 10 in das erste Teilstück 9 hineingeschoben, dann ist das zweite Teilstück 10 in dem ersten Teilstück 9 verschiebbar gelagert. Zwischen dem ersten Teilstück 9 und dem zweiten Teilstück 10 besteht eine kraftschlüssige Verbindung, so dass das zweite Teilstück 10 nicht komplett aus dem ersten Teilstück 9

herausgeschoben werden kann. Innerhalb des ersten Teilstücks 9 ist ein Federelement angeordnet ist, welches das erste Teilstück 9 und das zweite Teilstück 10 bis zu einem Anschlag auseinander drückt. Auf diese Weise weist die Trägernadel 6 eine maximale Länge auf. An einer Nadelspitze 7 der Trägernadel 6 ist der Temperatursensor 8 angeordnet, wobei der Temperatursensor 8 bevorzugt als ein

Thermoelement ausgestaltet ist.

Die Nadelspitze 7 der Trägernadel 6 wird mit dem Temperatursensor 8 voran auf einer Oberfläche eines nichtlinearen Bauteils 2 platziert, so dass der Temperatursensor 8 die Temperatur des Bauteils 2 ermittelt. Das Bauteil 2 ist mittels zweier Bauteilanschlüsse 1 an einer Leiterplatte 3 angeschlossen. Die Leiterplatte 3 weist einen positiven Anschluss 4 und einen negativen

Anschluss 5 auf, so dass bei einem Anlegen einer elektrischen Spannung an den positiven und negativen Anschluss 4, 5 ein elektrischer Strom durch das Bauteil 2 fließt, falls die Bauteilanschlüsse 1 fehlerfrei sind. Der elektrische Strom erhöht die Temperatur des Bauteils 2, was von dem Temperatursensor 8 der Trägernadel 6 gemessen werden kann.

Ist eines der Bauteilanschlüsse 1 fehlerhaft, dann fließt kein elektrischer Strom durch den Bauteil 2 und das Bauteil 2 erwärmt sich nicht. Liegt der

Temperaturunterschied zwischen dem Bauteil 2 und der Umgebung unter einem ersten vorbestimmten Wert, dann wird eine Fehlermeldung erzeugt. Liegt der Temperaturunterschied zwischen dem Bauteil 2 und der Umgebung über einem zweiten vorbestimmten Wert, wird eine Meldung generiert, dass der Bauteil 2 einen fehlerhaften Bauteilanschluss 1 aufweist. Liegt der

Temperaturunterschied zwischen dem Bauteil 2 und der Umgebung zwischen dem ersten und zweiten Wert, dann wird eine Meldung generiert, dass der Bauteil 2 eine in Sperrrichtung gepolten Bauteilanschluss 1 aufweist. Fig. 2 zeigt eine Schaltanordnung zweier parallel geschalteter Dioden 13, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens dahingehend überprüft werden können, ob die Kathoden und Anoden der jeweiligen Dioden 13 korrekt angeschlossen sind. Fig. 3 zeigt eine Schaltanordnung zweier parallel geschalteter Z-Dioden 14, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens dahingehend überprüft werden können, ob die Kathoden und Anoden der jeweiligen Z-Dioden 14 korrekt angeschlossen sind. Alternativ kann der Testadapter 12 zwei Trägernadeln 6 aufweisen, die den gleichen Abstand aufweisen wie die beiden Dioden 13 entsprechend Fig. 2 oder die beiden Z-Dioden 14 entsprechend Fig. 3 auf der Leiterplatte. Mit solch einem Testadapter können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die beiden Dioden 13 bzw. die beiden Z-Dioden 14 gleichzeitig überprüft werden. Bezugszeichenliste

Bauteilanschluss

Bauteil

Leiterplatte

Positiver Anschluss

Negativer Anschluss

Trägernadel

Nadelspitze

Temperatursensor

Erstes Teilstück der Trägernadel

Zweites Teilstück der Trägernadel

Vorrichtung

Testadapter

Diode

Z-Diode