Test- und Prüfgeräte

Was versteht man in der Halbleitertechnik unter Prüf- und Messgeräten?

Die Prüfung der Qualität und Integrität von elektronischen Anlagen und Geräten ist im Bereich Halbleitertechnik ausgesprochen wichtig. Umwelt- und Qualitätsprüfungen gewährleisten die ordnungsgemäße Funktion der jeweiligen Geräte, bevor sie in den regulären Gebrauch übergehen. Mit Hilfe regelmäßiger Tests über die gesamte Lebensdauer von Halbleitern und anderen Produkten können Probleme erkannt werden, noch bevor sie vollständig auftreten. Manche Prüfungen beinhalten Simulationen: Dabei wird das jeweilige Gerät in Situationen gebracht, die den späteren Anwendungsbedingungen sehr ähnlich sind. Eine weitere Prüfungsmethode ist die althergebrachte Burn-in-Methode (auch: Einbrennen). Dabei wird die Temperatur bis zu einem vorzeitigen Ausfall des Geräts erhöht; so können die Belastungsgrenzen des jeweiligen Geräts aufgezeigt werden.

Moderne Prüf- und Messgeräte für elektronische Schaltungen und Halbleiter sind wesentlich robuster als ihre Vorgänger von vor einigen Jahrzehnten. Moderne Technologie gestaltet es erheblich leichter, Anlagen und Geräte aller Art zu prüfen und Messungen durchzuführen.

Welche Mess- und Prüfgeräte stehen heutzutage zur Verfügung?

• Luft-, Gas- und Strömungsmessgeräte – für die Messung von Luft, Gasen und Strömungen sind zahlreiche verschiedene Messgeräte erhältlich. Zu den geläufigsten Messgeräten zählen Anemometer, Gasdetektoren und -Messgeräte, sowie Messgeräte mit digitalen Anzeigen, Sonden und vieles mehr. Manche dieser Geräte sind in der Lage, Durchflussraten von Gasen in Halbleitern zu messen. Andere wiederum, wie zum Beispiel optische Partikelzähler und Kondensationspartikelzähler zählen Partikel. Sie können sehr präzise Messergebnisse liefern, während andere Geräte mitunter die Qualität der Luft bestimmen können.
• Kalibratoren – damit elektronische Komponenten ordnungsgemäß funktionieren können, müssen alle integrierten Teile im Einklang zusammenarbeiten. Kalibration kann helfen, dieses Ziel zu erreichen. Kalibratoren sind in vielen verschiedenen Varianten erhältlich, darunter in Form von Schleifenkalibratoren und Multifunktionskalibratoren. Sie können Spannungen messen und Ströme simulieren. Zudem verfügen die meisten Kalibratoren heutzutage über anwenderfreundliche Bedienelemente und gut ablesbare Anzeigen. Multifunktionsoptionen bieten Messungen für Thermoelemente, Widerstände, RTDs und vieles mehr an.
• Messdatenerfassung und Datenlogger – mit diesen Werkzeugen können Sie mehr als Daten von Halbleitern und elektronischem Equipment auszulesen. Messdatenerfassung und Datenlogger ermöglichen Ihnen, Daten und Informationen zu sammeln und aufzuzeichnen. Chart Controller können Ihre Daten zudem in vielen verschiedenen Formen aufzeichnen, mitunter auch visuell und grafisch. Ebenso erhältlich sind Logikanalysatoren, die Sie bei Design und Entwicklung von Schaltungen sowie bei der Fehlersuche unterstützen.
• Kabel- und Netzwerktester – zu den verschiedenen Arten von Kabel- und Netzwerktestern zählen unter anderem Geräte für Lichtwellenleiter, LAN-Prüfungen, Leitungsüberwachungen, Prüfungen von Telekommunikationsgeräten, Wireless-Prüfungen, sowie für Tests von Video-, Daten- und Voice-Leitungen. Die Tester stellen die Anschlüsse in einer Vielzahl verschiedenster Kabel und Leitungen sicher. Dabei können sie die vorgesehenen Anschlüsse prüfen und sicherstellen, dass keinerlei unbeabsichtigte Verbindungen bestehen, die zum Ausfall der gesamten Einheit führen könnten.
• Installationstester und Zubehör – bei der Installation elektronischen Equipments sind Prüfungen an verschiedenen Ebenen unabdingbar; somit wird sichergestellt, dass alle Geräte und Anlagen wie vorgesehen funktionieren. Zu den verschiedenen Arten von Prüfgeräten zählen Erdungsprüfgeräte und Kits, Isolationsprüfer, Schleifenimpedanzprüfer und RCD-Tester. Kombinierte Schleifenimpedanz- und RCD-Prüfer sind ebenso erhältlich. Ebenfalls stehen Zubehörartikel wie Prüfkabel und isolierte Clips für die verschiedensten Prüfgeräte zur Verfügung.
• Elektrische Prüfgeräte – Elektrische Prüfgeräte beinhalten zahlreiche verschiedene Geräte – nicht zuletzt aufgrund der Vielfalt an unterschiedlichen Geräten und Anlagen, die Prüfungen erfordern. Zu den am häufigsten verwendeten Prüfgeräten zählen Kabeldetektoren und Sicherungssucher, sowie Zangenmessgeräte, Durchgangsprüfer, Netzsteckdosenprüfer, Phasenprüfer, Analysatoren von Netzspannungsstörungen, Phasendrehungsprüfgeräte, Kabelprüfgeräte und Spannungs- und Durchgangsprüfer als Einheit und als Set. Behilflich sind diese Geräte bei der Messung diverser Fehler, darunter Störungen in Kabeln, Stromstärke und ähnliches.
• Bauelementeprüfgeräte – die Prüfung elektronischer Bauelemente ist ein wesentlicher Bestandteil der Entwicklung und Herstellung elektronischer Geräte. Das richtige Equipment für diese Prüfungen ist erforderlich, da hiermit die Prüfung der vielen verschiedenen Komponenten schneller und leichter gestaltet wird. Multimeter werden sehr häufig für solche Prüfungen eingesetzt. Weitere Tools und Geräte zur Prüfung elektronischer Bauelemente umfassen Bauelemente- und IC-Tester, sowie Dekaden, LCR-Messgeräte und ESD-Prüfgeräte. LCR-Messgeräte prüfen Induktivität, Kapazität und Widerstand einer Komponenten. ESD-Prüfgeräte untersuchen Komponenten auf elektrostatische Entladungen.
• Umweltmessgeräte – Umweltmessgeräte stehen in vielen verschiedenen Varianten zur Verfügung. Die Einsatzbedingungen diverser Komponenten und Geräte zu kennen, kann sich als sehr wichtig erweisen, da manche Komponenten für ordnungsgemäße Funktion oftmals besondere Bedingungen erfordern. Barometer und Wetterstationen, Thermo-Hygrometer und Feuchtigkeitsmesser sind nur ein paar der heutzutage häufig verwendeten Umweltmessgeräte. Diese Geräte können Größen wie Temperatur und Feuchtigkeit messen. Manche Geräte sind auch für Anwendungen im Außenbereich geeignet.
• Laborzubehör – Artikel, die unter den Oberbegriff Laborzubehör fallen, sind in großer Menge vorhanden. Die jeweiligen Tools und Geräte messen eine ganze Reihe an Kenngrößen. Zu den am häufigsten in Laboren gefundenen Messgeräten zählen Messflaschen, Messzylinder, Materialspender, Pipetten, Messbecher, Rührer, Wärmeplatten, Messschaufeln und Ultraschall-Reiniger. Auch alle anderen Prüfgeräte in Labors können – unabhängig davon, was sie prüfen und messen – aus technischer Sicht als Laborzubehör bezeichnet werden.
• Nivelliergeräte und Winkelmesser – Werkzeuge dieser Art helfen, Winkel zu messen und die Ausrichtung einer Ebene zu bestimmen. Dabei können sie mitunter sehr simpel gestaltet sein, zum Beispiel in Form eines erweiterten Schlosserwinkels. Sie können jedoch auch sehr komplex realisiert werden, wie zum Beispiel bei Laser-basierten und optischen Nivelliergeräten. Weitere Nivellier- und Winkelmessgeräte sind unter anderem Winkelmesser, Wasserwaagen, Zentriergeräte und Neigungsmesser.
• Licht- und Strahlungsmessung – die Messung von Licht und Strahlung erfordert besonderes Equipment. Ein Gauss- bzw. Teslameter, besser bekannt als Magnetometer, misst die Richtung und die Stärke eines Magnetfelds. Ein Lichtmesser misst die Intensität von Licht. UV-Messgeräte messen die Stärke ultravioletten Lichts. Zu weiteren Messgeräten aus dieser Kategorie zählen Solar-Messgeräte, sowie Mikrowellen- und Emissions-Detektoren.
• Linear-Messwerkzeuge – mit Linear-Messwerkzeugen können Linien gemessen werden. Je nach dem, was gemessen werden soll, können diese Geräte jedoch auch wesentlich komplexer ausfallen. Für lineare Messungen stehen viele verschiedene Tools zur Verfügung. Zu den am häufigsten verwendeten Messgeräten dieser Art zählen Messschieber, Fühlerlehren, Höhenmessgeräte, Mikrometer, Lineale, Maßbänder, Radius- und Konturlehren und Abstandmesser.
• Flüssigkeitsanalysegeräte – Flüssigkeitsanalysegeräte können verschiedenen Faktoren von Flüssigkeiten messen. Manche können zum Beispiel Leitfähigkeit und Temperatur messen. Ein Hydrometer kann die Dichte von Flüssigkeiten bestimmen, auch bekannt als spezifische Dichte. Refraktometer können den sogenannten Brechungsindex messen: Dieser beschreibt, wie sich Licht in verschiedenen Medien – darunter Flüssigkeiten – verhält. Zu weiteren Flüssigkeitsanalysegeräten zählen unter anderem pH-Messer und Wasseranalyse-Messgeräte, sowie passende Sets und Kalibratoren.
• Optische Inspektion – Geräte und Tools zur optischen Inspektion können in vielen verschiedenen Bereichen hilfreich sein. Eines der am weitesten verbreiteten Tools – das zudem auch viele Labors verwenden – ist das Mikroskop. Ein Mikroskop mit all seinem Zubehör wird in den verschiedensten Anwendungen eingesetzt; dabei handelt es sich lediglich um ein Tool von vielen. Arbeitsplatzlupen, die Sie an einem Arbeitsbereich anbringen können, erleichtern Ihnen die Arbeit an Schaltkreisen, Lötstellen und vielem mehr. Tragbare Lupen dienen demselben Zweck.
• Multimeter – dieses Instrument ist im Bereich Elektronik ausgesprochen hilfreich. Ein Multimeter kann eine ganze Reihe verschiedenster Parameter messen, darunter elektrischer Strom, Spannung und Widerstand. Diese Geräte können Messungen über mehrere Wertebereiche hinweg durchführen und werden heutzutage sehr oft verwendet. Erhältlich sind Multimeter in zahlreichen Varianten, zum Beispiel in analoger und in digitaler Form. Zudem sind Zubehörartikel wie Prüfleitungen, Anwendungsadapter, Klemmzangen und sogar Gehäuse und Halterungen verfügbar.
• Oszilloskope – diese Instrumente sind vor allen Dingen zur Überwachung von Änderungen einer Signalspannung hilfreich. Neben der Spannung können sie auch die Zeit und die Frequenz eines elektrischen Signals messen. Oszilloskope zeigen hierfür Werte an einem Display an; ein solcher Display ist häufig als Röhrenmonitor realisiert. Anhand dieser Messungen kann die Sicherheit von elektronischen Geräten und Laborarbeiten gewährleistet werden. Oszilloskope zeigen Wellenformen auf einer x- und einer y-Achse an. Eingesetzt werden sie in vielen verschiedenen Bereichen, darunter Maschinenbau und Telekommunikation.
• Gerätetester – diese Geräte sind für einen Prüfprozess im Vereinigten Königreich sowie in Irland, Neuseeland und Australien vorgesehen. Die Prüfung tragbarer Geräte gewährleistet, dass sämtliche elektrischen Geräte einer Prüfung auf sichere und ordnungsgemäße Funktion unterzogen worden sind. Gerätetester sind in vielen verschiedenen Ausführungen erhältlich, darunter als simple pass/fail PAT-Tester sowie in Form etwas komplexerer Geräte zur Messung von Erdungswiderständen, Isolationswiderständen und ähnlichem. Ebenso verfügbar sind automatisierte Tester.
• Netzqualitäts- und Leistungsmessgeräte – Tools aus dieser Kategorie können Leistungen messen und überwachen. Dabei misst ein Leistungsmesser, wieviel elektrischen Strom ein Gerät oder eine Komponente verbraucht. Energieüberwachungsgeräte können die Menge verbrauchten Stroms in Echtzeit messen. Netzqualität-Analysegeräte messen die elektrischen Stromsignale um zu bestimmen, inwiefern das jeweilige Gerät diesen Strom verarbeiten kann.
• Druckmessgeräte – Druckmessgeräte können den Druck in vielen verschiedenen Geräten messen und kalibrieren. Zu den am häufigsten verwendeten Formen zählen Druckkalibratoren, Druckpumpen, Manometer und digitale Druckmesser. Analoge Druckmesser sind ebenfalls erhältlich.
• HF-Prüfgeräte – Hochfrequenz-Prüfgeräte gewährleisten, dass die Hochfrequenzeinheit in elektrischen Geräten ordnungsgemäß funktioniert. Für eine HF-Prüfung sind zahlreiche verschiedene Komponenten erforderlich, darunter spezielle Leistungsmesser, Kabel, Adapter, Verstärker, Detektoren, Ersatzlasten und Schalter.
• Rotationsprüfgeräte – häufig verwendete Rotationsprüfgeräte sind unter anderem Stroboskope und Tachometer. Ein Stroboskop eignet sich zur Messung von Instrumenten und zur Bestimmung ihrer Sollwerte – darunter auch die Anzahl an Umdrehungen pro Minute. Hierfür verwendet ein Stroboskop Lichtimpulse. Ein Tachometer hingegen misst die Geschwindigkeit eines Motors oder einer ähnlichen Maschine. Dabei misst es die Drehgeschwindigkeit einer Scheibe bzw. einer Welle.
• Signalgeneratoren und Spektrumanalysatoren – ein Signalgenerator, manchmal auch Funktions- oder Pitchgenerator genannt, erzeugt elektronische Signale. Diese Signale können wiederholt oder einzeln auftreten. Hilfreich sind solche Generatoren im Bereich Elektronik vor allen Dingen zur Entwicklung, Prüfung und Fehlerbehebung. Ein Signalanalysator hingegen nimmt die Informationen eines elektrischen Signals auf und analysiert daraufhin dieses Signal. Zu wichtigen Tools dieser Kategorie gehören Funktionsgeneratoren, Frequenzzähler, Spektrumanalysatoren, sowie Wellenformgeneratoren und TV- und Video-Testgeräte.
• Schallpegel- und Vibrationsmessgeräte – eine ganze Reihe an verschiedenen Geräten kann Schallpegel und Vibrationen messen. Ein Schallpegelmessgerät misst den Schalldruckpegel. Schallpegelkalibriergeräte bzw. Akustik-Kalibratoren können dazu beitragen, dass sich diese Pegel nicht verändern. Vibrationsmessgeräte hingegen messen die elektrischen Signale von Vibrationssensoren oder bestimmten elektronischen Geräte.
• Temperaturmessgeräte – Temperaturmessgeräte können im Bereich Elektronik eine sehr wichtige Rolle spielen, da sichergestellt werden muss, dass sämtliche Komponenten ordnungsgemäß funktionieren und die Geräte nicht zu heiß werden. Zu häufig verwendeten Messgeräten dieser Kategorie zählen digitale Thermometer, Rundskalen-Thermometer, IR-Thermometer, Sonden, Kalibriergeräte und Wärmebildkameras.
• Prüfspitzen, Prüfklemmen und Messbuchsen – angesichts der Vielzahl an Elektronik-und Prüfgeräten ist auf dem heutigen Markt eine ganze Reihe verschiedenster Prüfsteckverbinder erhältlich. Hierzu zählen gesicherte und herkömmliche Abgreifklemmen, Prüfspitzen, Hakenklemmen sowie Kelvinzangen und Minitestklemmen. All diese Komponenten sind in verschiedensten Größen erhältlich.
• Messleitungen – Messleitungen sind die Prüfsonden elektronischer Prüfgeräte. Dabei wird die Leitung faktisch mit dem zu prüfenden Gerät verbunden. Messleitungen sind in einer Vielzahl verschiedener Konfigurationen, Arten und Größen erhältlich.
• Waagen und Kraftmessgeräte – ein Kraftmessgerät ist ein Instrument zur Messung einer Zug- bzw. Druckkraft. Kraftmessgeräte können die Stärke von Drähten messen, die Kraft einer Lötstelle zwischen zwei Elektroden bestimmen und vieles mehr. Waagen beinhalten Skalen verschiedenster Designs und Größen. Für präzises Ablesen der Messwerte verfügen akkurate Waagen heutzutage über digitale Anzeigen.
• Prüf- und Inspektionswerkzeuge – die Überprüfung eines gesamten Arbeitsraumes erfordert eine Menge verschiedenster Mess- und Prüfgeräte. Zu den hier verwendeten Tools und Geräten zählen unter anderem Endoskope, Inspektionsspiegel und -Sonden, Lecksuchsprays und Signierfarbe.