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.