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Der Mainframe AVR-EB steht stellvertretend für eine ganze Serie hochspezialisierter Pulser
Oszillogramm Photo-Triac-Test: +600V Puls an einem Fairchild MOC3052M mit unterschiedlich steilen Spannungsanstiegen, dU/dt. Der Breakdown beginnt ungefähr bei dU/dt = 590 V/µs.
AVR-TRR-DIPFP: für die Aufnahme von DIP-Packages und Flatpacks nach MIL mit bis zu 16 Anschlüssen
Test-jig-Kontakt für die Aufnahme von Dioden mit geraden axialen Anschlüssen
Test-jig-Kontakt für die Kontaktierung von Dioden im SQ-MELF Gehäuse

Mehr als 36 Jahre Erfahrung ergeben ein sehr breites Spektrum an Laserpulstreibern, Funktionsgeneratoren und Halbleitertestern. Der kanadische Anbieter von Stromversorgungslösungen Avtech Electrosystems hat denn auch einiges zu bieten: Das Portfolio reicht da von Allzweck- und Hochleistungs-Impuls-Generatoren über Laserdioden-Treiber, Verstärker und spezielles Zubehör in Form von Kabeln bis hin zu adaptierten Sockeln für spezifische Lasten. Ein Spezialgebiet sind die Geräte und das Zubehör speziell für eine Reihe von Halbleitertests. „Einerseits gibt es Tests, die die zugesicherten Bauteil-Spezifikationen überprüfen“, erläutert Heiko Seel, zuständig für Halbleiter-Tester und Pulsgeneratoren bei Schulz-Electronic. Er hat dabei die Testmethoden im Blick wie Reverse-Recovery-Time-Tests gemäß MIL-STD-750C Method 4031, Forward-Recovery-Voltage-and-Time-Tests gemäß MIL-STD-750C Method 4026, Transistor-Switching-Time-Tests gemäß MIL-S-19500und Phototriac-dU/dt-Tests. „Andererseits dienen anderweitige Tests dem Nachweis der Festigkeit gegenüber bestimmten Stressfaktoren“, fährt er fort und verweist dabei auf den Optocoupler-common-mode transient immunity-Test (CMTI).

Nur die besten kommen zum Zuge

Sämtliche Teststrategien unterliegen steigenden Anforderungen an vermehrter Zuverlässigkeit und Qualifizierung von Halbleiterbauelementen. Daher sei es kein Wunder, wenn einige Industriebranchen sehr hohe Maßstäbe ansetzten, argumentiert der Experte: „Aus guten Gründen haben wir sehr strenge Auflagen im Bereich der Luftfahrt, Raumfahrt, des Militärs und der Medizintechnik. Meist geht es um die Sicherheit der Menschen, die mit den Systemen umgehen, aber auch, wie etwa bei der Raumfahrt, um den Schutz der hohen Investitionen.“ Halbleiterbauelemente, die in einem Satelliten verbaut sind, müssen unter extremsten Bedingungen über Jahre zuverlässig arbeiten. Hier muss jedes einzelne Bauteil zunächst strenge Prüfungen überstehen, bevor es in einer Schaltung verbaut wird.

Die Prüfungen sind zumeist in MIL-Standards festgelegt, allen voran gemäß MIL-STD-750E und MIL-PRF-19500. Sie definieren unter anderem die Normen zum Test von Halbleiterbauelementen und sind mit ihren zahlreichen Ergänzungen die Grundlage zahlreicher Bauteiltests in den sämtlichen Branchen. Am wichtigsten sind die physikalischen und elektrischen Tests. Darüber hinaus wird die Widerstandsfähigkeit der Bauteile gegenüber Effekten äußerer Umwelteinflüsse getestet. Zu den Komponenten, die auf diese Weise qualifiziert werden, zählen Transistoren, Dioden, Photo-Triacs, Optokoppler, Gleichrichter und andere Halbleiter.

Solcherlei Tests prüfen die Einhaltung der Bauteil-Spezifikationen und stellen sicher, dass das Bauteil seine elektrischen und physikalischen Spezifikationen unter allen zulässigen Betriebsbedingungen einhält. Oft definieren die Abnehmer eigene Prüfbedingungen, beispielsweise hinsichtlich Temperaturen oder Strahlenbelastung. Außerdem werden die Bauteile zum Beispiel hohen Spannungs-Spikes oder schnellen Transienten ausgesetzt, um ihre Robustheit nachzuweisen.

Sicherer Anschluss jeglicher Bauform

Die Tests laufen in der Entwicklung oder auch produktionsbegleitend. In der Regel werden die Prüflinge nach Stichprobenplänen ausgewählt. Für Sonderanwendungen, wie die Raumfahrt muss jedes Bauteil auf den Prüfsockel, bevor es verbaut wird. Um die Tests reproduzierbar und verlässlich durchführen zu können, ist spezielles Equipment nötig. Für den Einsatz eignen sich weniger Laborgeräte mit ihren vielen Funktionen, sondern spezielle Geräte, die genau auf die geforderte Prüfung zugeschnitten sind. Solche Hersteller und Anbieter sind indes rar gesät: Einer davon ist das kanadische Unternehmen Avtech Electrosystems, das in Deutschland, Österreich und der Schweiz durch den Stromversorgungsanbieter Schulz-Electronic vertreten ist.

Die Testanordnungen sind elektrisch sehr sensibel, eine falsche Auslegung der Zuleitung kann bereits das Messergebnis verfälschen, da Flanken und Amplituden der Testpulse strengen Grenzen und geringen zulässigen Toleranzen unterworfen sind. Eine Herausforderung für die Prüfingenieure sind die verschiedenen Bauformen der Halbleiter. Jede von ihnen stellt andere Anforderungen an die Kontaktierung. Hier liegt eine besondere Stärke von Avtech, die eine große Auswahl an spezialisierten „Test-Jigs“ genannten Bauteilaufnahmen im Programm haben. Beim Design der Test-Jigs wurde technisch besonderes Augenmerk darauf gelegt, dass die parasitären Induktivitäten minimiert werden, gleichzeitig aber auch eine bequeme und anwendersichere Bedienung möglich ist.

Den Pulser gibt es in der Regel mit einem von mehreren standardisierten Test-Jigs. Es ist eine große Auswahl von Standard-Sockeln und Anschlüssen erhältlich, um den Prüfling zu kontaktieren. Zum Beispiel zur Aufnahme zweibeiniger TO-220AC-Gehäuse und der meisten axialen Bauformen, ob gerade oder gebogen, zur Aufnahme von MELFs, SQ-MELFs, DIPs oder DO-Packages, usw. Avtech steht im ständigen Kontakt zur Halbleiterindustrie und ist daher am Puls der Neuentwicklung von Packages. „Sonderlösungen lassen sich daher jederzeit herstellen“, versichert Heiko Seel.

Geräte für Halbleitertests

Der Pulser der Reihe AVR-EB eignet sich sowohl für Reverse- als auch für Forward-Recovery-Time-Tests gemäß MIL-STD-750E Method 4031.4 Test Conditions A/B1-B4/D und MIL-STD-750E Method 4026.3. Eine Variante des Geräts, das AVR-EB2A-B, dient dem Test von sehr schnellen Dioden mit niedrigem Schaltstrom. Die Strompulse eignen sich für Tests gemäß MIL-STD-750E Method 4031.4 Test Condition A. Auf Wunsch liefert der Hersteller auch Systeme für den Test gemäß Condition B oder Condition D.

Hingegen ist die AVR-CD1-Serie auf Reverse-Recovery-Tests gemäß MIL-STD-750E Method 4031.4 Conditions D1-D6 ausgelegt. Das Gerät produziert Strompulse mit einstellbarer Steilheit von 20 bis 200 A/µs.

Die Geräte der Serie AVR-D2 sind MIL-PRF-19500-Waveform-Generatoren mit einer max. Ausgangsspannung von 30 V, Pulsbreiten von 0.2 bis 20 µs und Anstiegszeiten von 1.5 ns. Diese Serie ist speziell für die Durchführung von MIL-PRF-19500-konformen Switching-Time-Tests entwickelt worden, ist aber auch sehr gut geeignet als Hochgeschwindigkeits-Pulsgenerator im mittleren Spannungsbereich.

Das Modell AVR-DV1 hingegen ist ein Testsystem, um Pulse mit einstellbaren Flanken von bis zu 2 kV/µs zu generieren, wie sie bei Photo-Triac-dU/dt-Tests nötig sind. Das AVR-DV1 erzeugt einen präzise einstellbaren Puls mit einer Länge von 500 ns bis zu 200 µs und einer Amplitude von bis zu ±1000 V.

Die Geräte der AVRQ-Serie produzieren wohldefinierte einstellbare Hochspannungs-Flanken zur Prüfung der CMTI (common-mode transient immunity), etwa von Optokopplern.

Alle Geräte sind mit GPIB- und RS232-Interfaces ausgestattet. Das erlaubt ihre Einbindung in übergeordnete Systeme und die Erfassung der Messergebnisse zur zentralen Archivierung. Dieses ist unerlässlich, da die Prüfvorschriften oft eine lückenlose, rückverfolgbare Dokumentation aller gemessenen Werte vorschreiben. Die zentrale Dokumentation versetzt den Hersteller auch die Lage, jederzeit die Einhaltung zutreffender Normen nachweisen zu können. Auch dient sie der Ursachenforschung und Qualitätssicherung.

Im Schulterschluss

Die Fachleute von Schulz-Electronic bilden für Avtech die Schnittstelle zum Kunden. Sie beraten diese nicht nur bei der Auswahl des für die jeweilige Anwendung geeignete Geräts und der Bauteilaufnahmen, sondern sie nehmen auch Wünsche der Kunden auf und vermitteln sie dem Partner in Kanada. „Avtech liefert auch Sonderlösungen zu erschwinglichen Konditionen nach Kundenspezifikation“, erläutert Heiko Seel. Die Partnerschaft besteht bereits seit 2005. Mit Avtech bietet der Distributor mehr als 500 verschiedene Standardgeräte zur Puls- und Flankenerzeugung an. Aufgrund der guten Zusammenarbeit und der hohen Flexibilität von Avtech sei man in der Lage, Sondergeräte mit kundespezifischen Anpassungen zu liefern. „Mehr als ein Viertel unserer Kunden hat davon bereits Gebrauch gemacht. Diese große Individualität, exakt zugeschnitten auf die Anforderungen des Kunden, ist eine unserer großen Stärken, auch bei den weiteren Produkten und Leistungen von Schulz-Electronic.“

Halle B2, Stand 325

Halbleiter-Testsysteme

Die hohe Flexibilität der Avtech-Geräte ermöglicht es häufig, einen für eine spezifische Applikation wichtigen Parameter entsprechend zu optimieren. Schulz-Electronic ist seit 2005 Avtec-Partner für hoch spezialisierte Elektronik. Weil man stets ein offenes Ohr für weitergehende Kundenanforderungen hat, entstehen ofmals anspruchsvolle Lösungen, die zu schnellen und flexiblen Testsystemen führen. Avtech liefert neben Laserpulstreibern und Pulsverstärkern auch Funktionsgeneratoren und ist Hersteller von Recovery-Time- und anderen Halbleiter-Test-Equipments.