DE102006038035A1 - Device and method for monitoring a board equipped with electronic components - Google Patents

Abstract

The device has a printed circuit board (PCB) (30) with a surface (31), which is fitted with electronic components, where the board has another surface (32) that is turned away from the surface (31). A laminar photo-detector (1) has a light sensitive surface, which is arranged at a distance to the surfaces (31, 32) of the circuit board, where the light sensitive surface is turned towards the corresponding surface of the circuit board. The photo-detector receives light in an infrared area during the operation of the components, where the light is emitted due to heating of the components. An independent claim is also included for a method for monitoring a printed circuit board (PCB), which is fitted with electronic components.

Description

Translated fromGerman

DieErfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachungeiner mit elektronischen Bauelementen bestückten Platine.TheThe invention relates to an apparatus and a method for monitoringa board equipped with electronic components.

Elektrischeoder elektronische Geräteweisen in der Regel mit elektronischen Bauelementen bestückte Platinenauf. Die Bauelemente bilden z.B. eine oder mehrere elektronischeSchaltungen oder Teilschaltungen. Ein defektes elektronisches Bauteil kanndie Platine lokal unzulässighoch erwärmen, wodurchauch weitere elektronische Bauteile beschädigt werden können unddas elektrische oder elektronische Gerät ausfallen kann.electricalor electronic devicesusually have printed circuit boards equipped with electronic componentson. The components form e.g. one or more electronicCircuits or subcircuits. A defective electronic component canthe board locally inadmissiblewarming up, causingAlso other electronic components can be damaged andthe electrical or electronic device may fail.

Wirdein defektes Bauteil bzw. eine Überhitzungnicht rechtzeitig entdeckt, so kann dies zu einer Beschädigung dergesamten mit Bauelementen bestücktenPlatine führen,weshalb es sein kann, dass die gesamte mit Bauelementen bestückte Platineersetzt werden muss.Becomesa defective component or overheatingNot discovered in time, this can damage theentire equipped with componentsLead board,why it may be that the entire board equipped with componentsmust be replaced.

Während derProduktentwicklung oder im Fehlerfall kann von der mit den BauelementenbestücktenPlatine ein Infrarotbild mittels einer Infrarotkamera erzeugt werden,dessen Analyse auf eine unzulässigeErwärmungder Platine bzw. der Bauelemente der Platine schließen lässt. EineInfrarotkamera ist aber aus Kosten- und Platzgründen in der Regel ungeeignet,die mit den Bauelementen bestückte Platinewährenddes Betriebs zu überwachen.Dies ist insbesondere dann ungünstig,wenn die bestückte Platinein einem sicherheitsrelevanten Bereich, z.B. in einem Kernkraftwerk,eingesetzt wird.During theProduct development or, in the event of a fault, can be done by using the componentsstockedBoard an infrared image can be generated by means of an infrared camera,whose analysis was inadmissiblewarmingclose the board or the components of the board. AInfrared camera is usually unsuitable for cost and space reasons,the board equipped with the componentswhileto monitor the operation.This is particularly unfavorableif the assembled boardin a safety-relevant area, e.g. in a nuclear power plant,is used.

DieAufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtungbzw. ein Verfahren anzugeben, mit deren bzw. dessen Hilfe es möglich ist, eineim Betrieb befindliche und mit elektronischen Bauelementen bestückte Platinerelativ einfach zu überwachen.TheObject of the present invention is therefore an apparatusor to specify a method by means of which it is possible to use ain operation and equipped with electronic components boardrelatively easy to monitor.

DieAufgabe der Erfindung wird gelöstdurch eine Vorrichtung zur Überwachungeiner mit elektronischen Bauelementen bestückten Platine, aufweisend:

• – einePlatine mit einer mit elektronischen Bauelementen bestückten erstenPlatinenoberflächeund einer der ersten Platinenoberfläche abgewandten zweiten Platinenoberfläche, und
• – wenigstenseinen flächenhaftenFotodetektor mit einer zur ersten und/oder zur zweiten Platinenoberfläche beabstandetangeordneten lichtempfindlichen Fläche, die zur entsprechenden Platinenoberfläche derPlatine zugewandt ist.

The object of the invention is achieved by a device for monitoring a printed circuit board equipped with electronic components, comprising:

• A board having a first board surface equipped with electronic components and a second board surface facing away from the first board surface, and
• At least one areal photodetector having a photosensitive area arranged at a distance from the first and / or the second board surface and facing the corresponding board surface of the board.

DiePlatine weist die beiden Platinenoberflächen auf, von denen wenigstenseine mit den elektronischen Bauelementen bestückt ist. Elektronische Bauelementesind z.B. Widerstände,Kondensatoren, Spulen, Transistoren oder integrierte Schaltkreise undbilden z.B. eine elektronische Schaltung oder Teilschaltung. Dieerfindungsgemäße Vorrichtung umfasstferner den wenigstens einen flächenhaften Fotodetektor,der beabstandet von einer der beiden Platinenoberflächen angeordnetist. Der Fotodetektor weist eine lichtempfindliche Fläche auf,die zur entsprechenden Platinenoberfläche ausgerichtet ist.TheBoard has the two board surfaces, of which at leastone is equipped with the electronic components. Electronic Componentsare e.g. resistors,Capacitors, coils, transistors or integrated circuits andform e.g. an electronic circuit or subcircuit. TheDevice according to the invention comprisesthe at least one planar photodetector,spaced from one of the two board surfacesis. The photodetector has a photosensitive surface,which is aligned with the corresponding board surface.

DerFotodetektor wandelt auf seiner lichtempfindlichen Fläche auftreffendesLicht in elektrische Signale um, die z.B. mit einer Auslesvorrichtung ausgelesenwerden können.Die ausgelesenen Signale ergeben einen Bilddatensatz, der einemBild der auftreffenden Lichtverteilung entspricht. Da die lichtempfindlicheFlächedes Fotodetektors erfindungsgemäß zu einerder Platinenoberflächender bestücktenPlatine ausgerichtet ist, ist der entstehende Bilddatensatz einemBild dieser Platinenoberflächezugeordnet. Ein defektes Bauelement kann dann z.B. durch eine Auswertungdieses Bilddatensatzes erkannt werden.Of thePhotodetector converts incident on its photosensitive surfaceConvert light into electrical signals, e.g. read out with a read-out devicecan be.The signals read out result in an image data set that corresponds to aImage corresponds to the incident light distribution. Because the photosensitiveareathe photodetector according to the invention to athe board surfacesthe stockedBoard is aligned, the resulting image data set is oneImage of this board surfaceassigned. A defective component can then be used e.g. through an evaluationthis image data set to be recognized.

DerFotodetektor ist gemäß einerAusführungsformder erfindungsgemäßen Vorrichtungein organischer Fotodetektor. Diese können im Vergleich zu anorganischenFotodetektoren auch relativ großflächig relativpreisgünstighergestellt werden, wodurch die Größe des Fotodetektors relativeinfach an die Größe der entsprechendenPlatine angepasst werden kann.Of thePhotodetector is according to aembodimentthe device according to the inventionan organic photodetector. These can be compared to inorganic onesPhotodetectors also relatively large relativeinexpensiveare produced, reducing the size of the photodetector relativeeasy on the size of the correspondingBoard can be customized.

ImBetrieb der bestücktenPlatine erwärmen sichdie elektronischen Bauteile. Insbesondere ein defektes Bauteil erwärmt sichbesonders stark, wodurch sich eine bestimmte Temperaturverteilungder Platinenoberflächeergibt. Diese Temperaturverteilung kann der Fotodetektor aufnehmen,wenn er gemäß einerVariante der erfindungsgemäßen VorrichtungLicht im infraroten Bereich aufnehmen kann. Handelt es sich beidem Fotodetektor um einen organischen Fotodetektor, so ist der Fotodetektorfür infrarotesLicht empfindlich, wenn z.B. Carbon Nanotubes oder anderer Nanopartikelals Absorberkomponente im organischen Halbleitermaterial anstelle oderzusätzlichzum üblichenPCBM verwendet werden. Ein weiteres Beispiel eines geeigneten Materialssind Infrarot absorbierende, halbleitende Polymere.in theOperation of the assembledBoard warm upthe electronic components. In particular, a defective component heats upespecially strong, resulting in a certain temperature distributionthe board surfaceresults. This temperature distribution can be recorded by the photodetector,if he according to oneVariant of the device according to the inventionCan absorb light in the infrared range. Is it correct?the photodetector around an organic photodetector, so is the photodetectorfor infraredLight sensitive when e.g. Carbon nanotubes or other nanoparticlesas absorber component in the organic semiconductor material instead of oradditionallyto the usualPCBM can be used. Another example of a suitable materialare infrared absorbing semiconducting polymers.

DiePlatine kann einseitig oder beidseitig mit den elektronischen Bauteilenbestücktsein. Bei einer einseitig bestücktenPlatine kann die lichtempfindliche Fläche des flächenhaften Fotodetektors zurbestücktenoder zur unbestücktenPlatinenoberfläche hinausgerichtet sein. Bei beidseitig bestückten Platinen kann insbesonderejeweils ein flächenhafterFotodetektor verwendet werden, von denen der eine Fotodetektor beabstandetzur ersten und der zweite Fotodetektor beabstandet zur zweiten Platinenoberfläche angeordnetist, wobei die jeweiligen lichtempfindlichen Flächen zu den entsprechendenPlatinenoberflächenhin ausgerichtet sind.The board can be equipped on one or both sides with the electronic components. In the case of a single-sided printed circuit board, the light-sensitive surface of the planar photodetector can be aligned with the populated or unpopulated printed circuit board surface. In the case of boards equipped on both sides, in particular a planar photodetector can be used in each case, of which the one photodetector is at a distance from the first and the second Photodetector is arranged spaced from the second board surface, wherein the respective photosensitive surfaces are aligned with the corresponding board surfaces out.

Damitdie gesamte Platine überwachtwerden kann, entspricht gemäß einerAusführungsform dererfindungsgemäßen Vorrichtungdie lichtempfindliche Flächedes flächenhaftenFotodetektors wenigsten derjenigen Platinenoberfläche, zuder die lichtempfindliche Flächezugewandt ist.In order tomonitors the entire boardcan be, corresponds to oneEmbodiment ofDevice according to the inventionthe photosensitive surfaceof the arealPhotodetector least of those board surface, toothe photosensitive surfaceis facing.

NachVarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtungumfasst der flächenhafteFotodetektor genau ein lichtempfindliches Element mit der lichtempfindlichenFlächeoder eine Mehrzahl von flächenhaft nebeneinanderangeordneten lichtempfindlichen Elementen, deren lichtempfindlichenFlächendie lichtempfindliche Flächedes flächenhaftenFotodetektors ergeben. Das lichtempfindliche Element ist z.B. eine Fotodiode,insbesondere eine organische Fotodiode. Die Mehrzahl von lichtempfindlichenElementen könneninsbesondere eine strukturierte erste Elektrode, eine unstrukturierteoder strukturierte zweite Elektrode und eine zwischen den beidenElektroden angeordnete strukturierte oder unstrukturierte fotoaktive Halbleiterschichtaufweisen. Die fotoaktive Halbleiterschicht kann insbesondere eineorganische fotoaktive Halbleiterschicht sein.ToVariants of the device according to the inventionincludes the arealPhotodetector exactly one photosensitive element with the photosensitiveareaor a plurality of areal adjacentarranged photosensitive elements whose photosensitivesurfacesthe photosensitive surfaceof the arealPhotodetector result. The photosensitive element is e.g. a photodiode,in particular an organic photodiode. The majority of photosensitiveElements canin particular a structured first electrode, an unstructuredor structured second electrode and one between the twoElectrodes arranged structured or unstructured photoactive semiconductor layerexhibit. The photoactive semiconductor layer can in particular abe organic photoactive semiconductor layer.

Umfasstder Fotodetektor die Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen,dann ist der entstehende Bilddatensatz einem Bild der entsprechenden Platinenoberfläche zugeordnetund es ist möglich, eindefektes Bauelement aufgrund der Analyse des Bilddatensatzes oderdes entsprechenden Bildes zu erkennen. Insbesondere mit Hilfe vonorganischen Fotodioden ist es möglich,relativ großflächige strukturierteoder unstrukturierte Fotodioden herzustellen. Es ist auch möglich, dieseFotodetektoren bei Bedarf flexibel und relativ dünn auszuführen. Je nach Anwendungsfallkönnendie lichtempfindlichen Flächen dereinzelnen lichtempfindlichen Elemente von etwa 100 × 100 μm2 bis zueinigen Tausend cm² betragen. Die Ansteuerungder einzelnen lichtempfindlichen Elemente kann beispielsweise miteiner Aktiv- oder einer Passiv-Matrix-Ansteuerung oder auch durch einfachesVerdrahten der einzelnen lichtempfindlichen Elemente erfolgen, wenndiese groß genug sind.If the photodetector comprises the plurality of photosensitive elements, then the resulting image data set is associated with an image of the corresponding board surface and it is possible to detect a defective component due to the analysis of the image data set or the corresponding image. In particular, with the help of organic photodiodes, it is possible to produce relatively large-area structured or unstructured photodiodes. It is also possible to make these photodetectors flexible and relatively thin when needed. Depending on the application, the photosensitive areas of the individual photosensitive elements can be from about 100 × 100 μm² to a few thousand cm² . The control of the individual photosensitive elements can be done, for example, with an active or a passive matrix control or by simply wiring the individual photosensitive elements, if they are large enough.

DerBilddatensatz kann z.B., wie es nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungvorgesehen ist, mit einer Auswertevorrichtung automatisch ausgewertetwerden, die aufgrund der Auswertung eine unzulässig hohe Erwärmung erkenntund gegebenenfalls ein Warnsignal erzeugt.Of theImage data set may, for example, as it according to an embodiment of the device according to the inventionis provided, automatically evaluated with an evaluation devicewhich detects an inadmissibly high level of heating due to the evaluationand optionally generates a warning signal.

Dieerfindungsgemäße Vorrichtungist insbesondere dafürvorgesehen, kontinuierlich Bilddatensätze zu erzeugen, die in einemZwischenspeicher zwischengespeichert werden können. Erkennt die Auswertevorrichtungein defektes Bauelement, z.B. indem sie aufgrund der Analyse derBilddatensätze eineunzulässighohe Erwärmungder Platine erkennt, dann kann bzw. können insbesondere der Bilddatensatzoder die Bilddatensätzedirekt vor dem Erkennen der unzulässig hohen Erwärmung oderdes defekten Bauelementes gespeichert werden, was wiederum einenachträglicheAnalyse der bestückten Platineerleichtern kann.Theinventive deviceis in particular for thatprovided to continuously generate image data sets in oneCaching can be cached. Detects the evaluation devicea defective component, e.g. by analyzing them based on the analysisImage records oneinadmissiblehigh warmingthe board recognizes, then can or can in particular the image data setor the image recordsjust before detecting the inadmissibly high temperature orthe defective component are stored, which in turn asubsequentAnalysis of the assembled boardcan facilitate.

Weistder Fotodetektor dagegen nur ein lichtempfindliches Element auf,das insbesondere fürinfrarotes Licht empfindlich ist, dann ist es zwar nicht möglich, dieWärmeverteilungder Platinenoberfläche aufzunehmen.Ein solcher Fotodetektor ist jedoch ausreichend, eine unzulässige Erwärmung derPlatine zu erkennen, wodurch gegebenenfalls ein Warnsignal abgegebenwerden kann.hasthe photodetector, on the other hand, has only one photosensitive element,that in particular forinfrared light is sensitive, then it is not possible, theheat distributionto record the board surface.However, such a photodetector is sufficient, an inadmissible heating of theDetect board, which optionally issued a warning signalcan be.

EinVorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtungist es, dass der verwendete Fotodetektor keine Optik, wie dies beiInfrarotkameras üblichist, aufweist, und daher relativ klein ausführbar ist. Somit ist es nichtnur möglich,den Fotodetektor relativ klein auszuführen, sondern auch relativnahe an der Platinenoberflächeanzuordnen. Je nach Ausführungsformdes Fotodetektors wird dieser beispielsweise im Millimeter oderZentimeterbereich beabstandet zur Platinenoberfläche angeordnet.OneAdvantage of the device according to the inventionit is that the photodetector used no optics, as withInfrared cameras usualis, has, and therefore is relatively small executable. So it is notonly possible,make the photodetector relatively small, but also relativelyclose to the board surfaceto arrange. Depending on the embodimentthe photodetector this example in millimeters orZentimeterbereich spaced from the board surface arranged.

Dader Fotodetektor mit einer relativ geringen Bauhöhe ausgeführt werden kann, kann dieser zusammenmit der bestücktenPlatine relativ platzsparend insbesondere zur kontinuierlichen Fehlerüberwachungder im Betrieb befindlichen bestückten Platineverwendet werden. Ist die bestücktePlatine in einem elektrischen oder elektronischen Gerät eingebaut,dann benötigteine solche erfindungsgemäße Kombinationaus bestückterPlatine und Fotodetektor nur geringfügig mehr Platz als die bestückte Platine ohneFotodetektor. Das Gehäusedes elektronischen bzw. elektrischen Gerätes braucht daher bei der Verwendungder erfindungsgemäßen Kombination wenn,dann nur geringfügigvergrößert werden.Therethe photodetector can be performed with a relatively low height, this can be togetherwith the stockedBoard relatively space-saving, in particular for continuous error monitoringthe assembled printed circuit board in operationbe used. Is the stockedBoard installed in an electrical or electronic device,then neededsuch a combination according to the inventionfrom stockedBoard and photodetector only slightly more space than the assembled board withoutPhotodetector. The housingof the electronic or electrical device therefore needs in usethe combination according to the invention,then only slightlybe enlarged.

DieErfindung wird auch gelöstdurch ein Verfahren zur Überwachungeiner mit elektronischen Bauelementen bestückten Platine, aufweisend folgendeVerfahrensschritte:

• – Erzeugen einer Serie vonBilddatensätzen,die einer Serie von Bildern einer Platinenoberfläche einer mit BauelementenbestücktenPlatine zugeordnet ist, wobei die Bilddatensätze mit einer Vorrichtung erzeugtwerden, die einen flächenhaften Fotodetektormit einer lichtempfindlichen Fläche, einedem Fotodetektor nachgeschaltete Auslesevorrichtung, die die vomFotodetektor erzeugten Signale ausließt, und eine der Auslesevorrichtung nachgeschalteteVerarbeitungsvorrichtung, die aus den ausgelesenen Signalen dieBilddatensätzeerzeugt, aufweist und der flächenhafteFotodetektor zur Platinenoberflächederart beabstandet angeordnet ist, dass seine lichtempfindlicheFlächezur Platinenoberflächezugewandt ist,
• – Analysierender Wärmeentwicklungder Platinenoberflächedurch Auswerten der einzelnen Bilddatensätze der Serie von Bilddatensätzen und
• – Erzeugeneines Warnsignals, wenn das Auswerten der Serie von Bilddatensätzen ergibt,dass die Platinenoberflächeeinen vorgegebenen Temperaturwert erreicht.

The invention is also achieved by a method for monitoring a printed circuit board equipped with electronic components, comprising the following method steps:

• Generating a series of image data sets associated with a series of images of a board surface of a component-mounted board, the image data sets being generated by a device comprising a planar photodetector having a photosensitive surface, a read-out device connected downstream of the photodetector, and the photodetector generated signals and one of the readout device downstream processing device, which generates the image data sets from the read-out signals, and the planar photodetector is arranged at a distance from the board surface such that its photosensitive surface faces the circuit board surface,
• - Analyzing the heat development of the board surface by evaluating the individual image data sets of the series of image data sets and
• Generating a warning signal when the evaluation of the series of image data records reveals that the board surface reaches a predetermined temperature value.

DerflächenhafteFotodetektor ist bevorzugt derart ausgeführt, dass er im Betrieb derelektronischen Bauelemente durch deren Erwärmung abgegebenes Licht iminfraroten Bereich aufnimmt.Of thearealPhotodetector is preferably designed such that it is in operation of theElectronic components by heating emitted light in theinfrared area absorbs.

DerflächenhafteFotodetektor kann genau ein lichtempfindliches Element mit der lichtempfindlichenFlächeoder eine Mehrzahl von flächenhaftnebeneinander angeordneten lichtempfindlichen Elementen aufweisen,deren lichtempfindlichen Flächen dielichtempfindliche Flächedes flächenhaftenFotodetektors ergeben.Of thearealPhotodetector can be exactly one photosensitive element with the photosensitiveareaor a plurality of arealhave juxtaposed photosensitive elements,their photosensitive surfaces thephotosensitive surfaceof the arealPhotodetector result.

DieMehrzahl von lichtempfindlichen Elementen können eine strukturierte ersteElektrode, eine unstrukturierte oder strukturierte zweite Elektrodeund ein zwischen den beiden Elektroden angeordnete strukturierteoder unstrukturierte fotoaktive Halbleiterschicht aufweisen.ThePlurality of photosensitive elements may be a structured firstElectrode, an unstructured or structured second electrodeand a structured disposed between the two electrodesor unstructured photoactive semiconductor layer.

Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in den beiliegenden schematischen Zeichnungenexemplarisch dargestellt. Es zeigen:embodimentsThe invention are described in the attached schematic drawingsexemplified. Show it:

1 einenFotodetektor, 1 a photodetector,

2 eineDraufsicht des Fotodetektors der1, 2 a top view of the photodetector of 1 .

3 einemit Bauelementen bestücktePlatine, 3 a circuit board equipped with components,

4 eineKombination aus dem Fotodetektor der1 und dermit Bauelementen bestückten Platineder3, 4 a combination of the photodetector of 1 and the circuit board equipped with components 3 .

5 einFlussdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 5 a flow chart for illustrating the method according to the invention,

6 eineweitere Kombination aus dem Fotodetektor der1 und dermit Bauelementen bestücktenPlatine der3 und 6 another combination of the photodetector of 1 and the circuit board equipped with components 3 and

7 eineKombination aus einer weiteren mit Bauelementen bestückten Platineund zweier Fotodetektoren der1. 7 a combination of another equipped with components board and two photodetectors of 1 ,

Die1 zeigteinen Fotodetektor1 in teilweise geschnittener Darstellung.Der Fotodetektor1 weist eine strukturierte Anode2 undeine entsprechend der Anode2 strukturierte Kathode3 auf.Die Anode2, die auf einem Substrat6 aufgetragenist, ist beispielsweise aus ITO oder aus Metall und die Kathode3 istbeispielsweise aus Ca/Ag, Al oder ITO. Auf der Anode2 istim Falle des vorliegenden Ausführungsbeispielseine entsprechend der Kathode3 und der Anode2 strukturierteorganische Lochtransportschicht4 aufgetragen, auf dersich wiederum eine entsprechend der Kathode3 und der Anode2 strukturierteorganische fotoaktive Halbleiterschicht5 befindet. Dieorganische Halbleiterschicht5 umfasst im Falle des vorliegendenAusführungsbeispielsCarbon Nanotubes als Absorberkomponente, sodass der Fotodetektor1 empfindlichfür infrarotesLicht ist. Die organische Halbleiterschicht5 kann auchbeispielsweise eine so genannte "BulkHeterojunction" sein,z.B. realisiert als Blend aus einem lochtransportierenden Polythiophenund einem elektronentransportierenden Fulleren-Derivat.The 1 shows a photodetector 1 in partially cut representation. The photodetector 1 has a structured anode 2 and one corresponding to the anode 2 structured cathode 3 on. The anode 2 on a substrate 6 is applied, for example, ITO or metal and the cathode 3 is for example Ca / Ag, Al or ITO. On the anode 2 is in the case of the present embodiment, a corresponding to the cathode 3 and the anode 2 structured organic hole transport layer 4 applied, in turn, one corresponding to the cathode 3 and the anode 2 structured organic photoactive semiconductor layer 5 located. The organic semiconductor layer 5 In the case of the present exemplary embodiment, carbon nanotube as absorber component, so that the photodetector 1 is sensitive to infrared light. The organic semiconductor layer 5 may also be, for example, a so-called "bulk heterojunction", eg realized as a blend of a hole-transporting polythiophene and an electron-transporting fullerene derivative.

Umden Fotodetektor1 zu schützen, ist dieser in nicht dargestellterWeise verkapselt. Die Verkapselung ist derart ausgeführt, dassdiese fürinfrarotes Licht zumindest teilweise transparent ist.To the photodetector 1 to protect, this is encapsulated in a manner not shown. The encapsulation is designed such that it is at least partially transparent to infrared light.

DieAnode2, die Kathode3, die Lochtransportschicht4 unddie Halbleiterschicht5 sind im Falle des vorliegendenAusführungsbeispielsmatrixförmig strukturiertund ergeben daher eine matrixförmigangeordnete Mehrzahl von infrarotlichtempfindlichen Elementen. EineDraufsicht des Fotodetektors1 ist in der2 gezeigt,die die Strukturierung der Kathode3 zeigt.The anode 2 , the cathode 3 , the hole transport layer 4 and the semiconductor layer 5 In the case of the present exemplary embodiment, they are structured in the form of a matrix and therefore produce a matrix-like arranged plurality of infrared-sensitive elements. A top view of the photodetector 1 is in the 2 shown the structuring of the cathode 3 shows.

TrifftLicht und insbesondere Infrarotlicht auf die Kathode3 auf,so bildet sich in bekannter Weise eine Ladungsverteilung innerhalbdes Fotodetektors1 bzw. innerhalb der einzelnen infrarotlichtempfindlichenElemente. Die von dem Fotodetektor1 abgewandte Seite derKathode3 ist somit die lichtempfind liche Fläche desFotodetektors1. Die Ladungsverteilungen der einzelneninfrarotlichtempfindlichen Elemente können im Falle des vorliegendenAusführungsbeispielsmit im Substrat6 matrixförmig angeordneten, mit derAnode2 verbundenen und nicht weiter dargestellten Transistorenausgelesen werden.Meets light and especially infrared light on the cathode 3 a charge distribution within the photodetector is formed in a known manner 1 or within the individual infrared-sensitive elements. The from the photodetector 1 opposite side of the cathode 3 is thus the lichtempfind Liche surface of the photodetector 1 , The charge distributions of the individual infrared-sensitive elements in the case of the present embodiment in the substrate 6 arranged in a matrix, with the anode 2 connected and not shown transistors are read out.

Für das Auslesenist der Fotodetektor1 mit einer in der4 gezeigtenAuslesevorrichtung7 verbunden, die die Transistoren desSubstrats6 in allgemein bekannter Weise ansteuert. Ausden ausgelesenen Ladungsverteilungen kann wiederum eine mit derAuslesevorrichtung7 verbundene Verarbeitungsvorrichtung8 einenBilddatensatz erzeugen, der einem der auf die Kathode3 auftreffendeInfrarotlichtverteilung zugeordnetem Bild entspricht.For reading out is the photodetector 1 with one in the 4 shown reading device 7 connected to the transistors of the substrate 6 in generally known manner. From the read charge distributions can turn one with the read-out device 7 connected processing device 8th Create an image data set, one of the on the cathode 3 incident infrared light distribution associated image corresponds.

Die3 zeigteine Platine30 mit einer ersten Platinenoberflache31 undeiner zweiten Platinenoberfläche32.Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispielsist die Platine30 einseitig auf ihrer ersten Platinenoberfläche31 mitBauelementen33 bestückt.The 3 shows a board 30 with a first board surface 31 and a second board surface 32 , In the case of the present embodiment, the board is 30 one-sided on its first board surface 31 with components 33 stocked.

Die4 zeigtdie mit den Bauelementen33 bestückte Platine30 undden Fotodetektor1, der in einem Abstand d von wenigenMillimetern zur Platinenoberfläche31 derPlatine30 angeordnet ist. Die Kathode3, alsodie infrarotlichtempfindliche Fläche desFotodetektors1 ist dabei zur ersten Platinenoberfläche31 hingewandt,sodass die mit dem Fotodetektor1 aufgenommenen Bilddatensätze Infrarotbildernder ersten Platinenoberfläche31 zugeordnet sind.Außerdemist die infrarotlichtempfindliche Fläche des Fotodetektors1,also die flächenhafteAusdehnung der Kathode3 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispielsderart gewählt,dass sie der ersten Platinenoberfläche31 entspricht.The 4 shows the with the components 33 equipped circuit board 30 and the photodetector 1 at a distance d of a few millimeters to the surface of the board 31 the board 30 is arranged. The cathode 3 , ie the infrared-sensitive surface of the photodetector 1 is the first board surface 31 turned around so that with the photodetector 1 recorded image data sets infrared images of the first board surface 31 assigned. In addition, the infrared photosensitive surface of the photodetector 1 So the areal extent of the cathode 3 in the case of the present embodiment selected such that they are the first board surface 31 equivalent.

ImFalle des vorliegenden Ausführungsbeispielsist die Auslesevorrichtung7 derart ausgeführt, dasssie kontinuierlich den Fotodetektor1 ausliest. Dadurcherzeugt die Verarbeitungsvorrichtung8 eine Serie von Bilddatensätzen, dieim Falle des vorliegenden Ausführungsbeispielseiner der Verarbeitungsvorrichtung8 nachgeschalteten Auswertevorrichtung9 zugeführt werden.Auf der Auswertevorrichtung9 läuft ein Rechnerprogramm, dasdie einzelnen Bilddatensätzeanalysiert und erkennt, wenn ein Bilddatensatz auf das Erreicheneiner vorgegebenen Temperatur der Platine30 schließen lässt. Wird dasErreichen der vorgegebenen Temperatur erkannt, dann gibt im Falledes vorliegenden Ausführungsbeispielsdie Auswertevorrichtung9 ein Warnsignal ab, das z.B. optischoder akustisch wiedergegeben wird.In the case of the present embodiment, the read-out device 7 executed such that it continuously the photodetector 1 reads. This produces the processing device 8th a series of image data sets, which in the case of the present embodiment, one of the processing device 8th downstream evaluation device 9 be supplied. On the evaluation device 9 runs a computer program that analyzes the individual image data sets and detects when an image data set to the achievement of a predetermined temperature of the board 30 close. If the reaching of the predetermined temperature detected, then in the case of the present embodiment, the evaluation device 9 a warning signal, which is reproduced eg visually or acoustically.

ImFalle des vorliegenden Ausführungsbeispielsweist die Auswertevorrichtung9 einen Speicher10 auf.Erkennt die Auswertevorrichtung9 das Erreichen der vorgegebenenTemperatur, dann werden im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels dieletzten zehn Bilddatensätzevor dem Erkennen des Erreichens der vorgegebenen Temperatur im Speicher10 gespeichert.In the case of the present embodiment, the evaluation device 9 a memory 10 on. Detects the evaluation device 9 the reaching of the predetermined temperature, then in the case of the present embodiment, the last ten image data sets before detecting the achievement of the predetermined temperature in the memory 10 saved.

Die5 zeigtein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des beschriebenen Verfahrenszur Überwachungder bestücktenPlatine30. Zunächst wirdmittels des Fotodetektors1, der Auslesevorrichtung7 undder Verarbeitungsvorrichtung8 die Serie von Bilddatensätzen erzeugt,die den Infrarotbildern der Platinenoberfläche31 zugeordnetsind (Schritt S1).The 5 shows a flowchart for illustrating the described method for monitoring the assembled board 30 , First, by means of the photodetector 1 , the reader 7 and the processing device 8th generates the series of image data sets that match the infrared images of the board surface 31 are assigned (step S1).

DieBilddatensätzewerden anschließendmit dem auf der Auswertevorrichtung9 laufenden Rechnerprogrammwie obenstehend beschrieben ausgewertet (Schritt S2).The image data sets are then used with the on the evaluation device 9 running computer program as described above evaluated (step S2).

Ergibtdiese Auswertung, dass die Platinenoberfläche31 den vorgegebenenTemperaturwert erreicht, dann wird das Warnsignal erzeugt (SchritteS3 und S4). Außerdemwerden die letzen zehn Bilddatensätze vor dem Erkennen des Erreichensdes vorgegebenen Temperaturwertes im Speicher10 gespeichert(Schritt S4).This evaluation reveals that the board surface 31 reaches the predetermined temperature value, then the warning signal is generated (steps S3 and S4). In addition, the last ten image data sets become in memory before the detection of reaching the predetermined temperature value 10 stored (step S4).

ImFalle des beschriebenen Ausführungsbeispielsist der Fotodetektor1 derart ausgerichtet, dass er Bildervon der be stücktenPlatinenoberfläche31 aufnimmt.Die6 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der der Fotodetektor1 derartim Abstand d von der unbestückten,d.h. zweiten Platinenoberfläche32 derPlatine30 angeordnet ist und daher Bilder von der unbestückten Platineoberfläche32 aufnimmt.In the case of the described embodiment, the photodetector 1 aligned so that it images of the piepled board surface 31 receives. The 6 shows an alternative embodiment in which the photodetector 1 so at a distance d from the unpopulated, ie second board surface 32 the board 30 is arranged and therefore images of the bare board surface 32 receives.

Beimbeschriebenen Fotodetektor1 sind die Anode2,die Kathode3, die Lochtransportschicht4 unddie Halbleiterschicht5 strukturiert. Andere Ausführungsformeneines Fotodetektors sind ebenfalls möglich. So kann der Fotodetektor1 beispielsweise auchderart ausgeführtsein, dass die Lochtransportschicht4, die Halbleiterschicht5 und/oderdie Kathode3 unstrukturiert sind. Es ist auch möglich, dasszusätzlichauch die Anode2 unstrukturiert ausgeführt ist, wodurch ein Fotodetektormit nur einem lichtempfindlichen Elemente entsteht. Es sind auchAusführungsformenohne Lochtransportschicht4 denkbar.In the described photodetector 1 are the anode 2 , the cathode 3 , the hole transport layer 4 and the semiconductor layer 5 structured. Other embodiments of a photodetector are also possible. So can the photodetector 1 for example, be designed such that the hole transport layer 4 , the semiconductor layer 5 and / or the cathode 3 are unstructured. It is also possible that in addition also the anode 2 is made unstructured, creating a photodetector with only one photosensitive elements. There are also embodiments without hole transport layer 4 conceivable.

DerFotodetektor1 ist ein organischer Fotodetektor. Obwohldies eine bevorzugte Ausführungsformist, kann als Fotodetektor auch ein anorganischer Fotodetektor verwendetwerden.The photodetector 1 is an organic photodetector. Although this is a preferred embodiment, an inorganic photodetector may also be used as the photodetector.

Diebeschriebene und in der3 gezeigte Platine30 isteinseitig mit den elektronischen Bauelementen33 bestückt. Wirdeine beidseitig bestückte Platine,wie z.B. eine in der7 gezeigte mit Bauelementenbeidseitig bestücktePlatine70 verwendet, dann ist es insbesondere auch möglich, zweiFotodetektoren1 derart beabstandet an die bestückte Platine70 anzuordnen,dass der eine der beiden Fotodetektoren1 auf die eineder beiden Platinenoberflächender Platine70 und der andere Fotodetektor1 aufdie andere Platinenoberflächender Platine70 ausgerichtet ist.The described and in the 3 shown board 30 is one-sided with the electronic components 33 stocked. Is a double-sided board, such as one in the 7 shown with components on both sides populated board 70 In particular, it is also possible to use two photodetectors 1 so spaced to the assembled board 70 arrange that one of the two photodetectors 1 on the one of the two board surfaces of the board 70 and the other photodetector 1 on the other board surfaces of the board 70 is aligned.

Claims (16)

Translated fromGerman

Vorrichtung zur Überwachung einer mit elektronischenBauelementen bestücktenPlatine, aufweisend: – einePlatine (30,70) mit einer mit elektronischen Bauelementen(33) bestücktenersten Platinenoberfläche(31) und einer der ersten Platinenoberfläche (31)abgewandten zweiten Platinenoberfläche (32), und – wenigstenseinen flächenhaftenFotodetektor (1) mit einer zur ersten und/oder zur zweitenPlatinenoberfläche(31,32) beabstandet angeordneten lichtempfindlichenFläche,die zur entsprechenden Platinenoberfläche (31,32)der Platine (30,70) zugewandt ist.Device for monitoring a printed circuit board equipped with electronic components, comprising: a circuit board ( 30 . 70 ) with one with electronic components ( 33 ) equipped first board surface ( 31 ) and one of the first board surface ( 31 ) facing away from the second board surface ( 32 ), and - at least one planar photodetector ( 1 ) with one to the first and / or the second board surface ( 31 . 32 ) arranged spaced photosensitive surface to the corresponding board surface ( 31 . 32 ) of the board ( 30 . 70 ) is facing.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der flächenhafteFotodetektor (1) im Betrieb der elektronischen Bauelemente(33) durch deren Erwärmungabgegebenes Licht im infraroten Bereich aufnimmt.Device according to claim 1, characterized in that the areal photodetector ( 1 ) in the operation of the electronic components ( 33 ) by emitting heat emitted light in the infrared range.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet,dass die lichtempfindliche Fläche desflächenhaftenFotodetektors (1) wenigsten derjenigen Platinenoberflächen (31,32)entspricht, zu der die lichtempfindliche Fläche zugewandt ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the photosensitive surface of the planar photodetector ( 1 ) at least one of the board surfaces ( 31 . 32 ) to which the photosensitive surface faces.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass der flächenhafteFotodetektor (1) genau ein lichtempfindliches Element mitder lichtempfindlichen Flächeoder eine Mehrzahl von flächenhaftnebeneinander angeordneten lichtempfindlichen Elementen aufweist,deren lichtempfindlichen Flächendie lichtempfindliche Flächedes flächenhaftenFotodetektors (1) ergeben.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the areal photodetector ( 1 ) has exactly one light-sensitive element with the light-sensitive surface or a plurality of surface-active photosensitive elements whose light-sensitive surfaces comprise the photosensitive surface of the planar photodetector (US Pat. 1 ).Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dassdie Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen eine strukturierteerste Elektrode (2), eine unstrukturierte oder strukturiertezweite Elektrode (3) und eine zwischen den beiden Elektroden(2,3) angeordnete strukturierte oder unstrukturiertefotoaktive Halbleiterschicht (5) aufweisen.Device according to Claim 4, characterized in that the plurality of photosensitive elements comprise a structured first electrode ( 2 ), an unstructured or structured second electrode ( 3 ) and one between the two electrodes ( 2 . 3 ) structured or unstructured photoactive semiconductor layer ( 5 ) exhibit.Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,dass das lichtempfindliche Element eine organische Fotodiode ist.Apparatus according to claim 4 or 5, characterizedthe photosensitive element is an organic photodiode.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnetdurch eine dem Fotodetektor (1) nachgeschaltete Auslesevorrichtung(7), die die vom Fotodetektor (1) erzeugten Signaleausließt.Device according to one of claims 1 to 6, characterized by a photodetector ( 1 ) downstream readout device ( 7 ), which the photodetector ( 1 ) omits generated signals.Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durcheine der Auslesevorrichtung (7) nachgeschaltete Verarbeitungsvorrichtung(8), die aus den ausgelesenen Signalen einen den Signalenzugeordneten Bilddatensatz erzeugt.Apparatus according to claim 7, characterized by a read-out device ( 7 ) downstream processing device ( 8th ), which generates an image data set assigned to the signals from the signals read out.Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durcheine der Verarbeitungsvorrichtung (8) nachgeschaltete Auswertevorrichtung(9), die den Bilddatensatz auf eine vorgegebene Wärmeentwicklungder Bauelemente (33) auswertet und ein Warnsignal beimErreichen einer vorgegebenen Temperatur erzeugt.Device according to claim 8, characterized by one of the processing devices ( 8th ) downstream evaluation device ( 9 ), which converts the image data set to a predetermined heat development of the components ( 33 ) and generates a warning signal when reaching a predetermined temperature.Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Vorrichtung kontinuierlich Bilddatensätze erzeugt und einen Speicher(10) zum Zwischenspeichern der Bilddatensätze aufweist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the device continuously generates image data records and a memory ( 10 ) for temporarily storing the image data sets.Verfahren zur Überwachungeiner mit elektronischen Bauelementen bestückten Platine, aufweisend folgendeVerfahrensschritte: – Erzeugeneiner Serie von Bilddatensätzen,die einer Serie von Bildern einer Platinenoberfläche (31,32)einer mit Bauelementen (33) bestückten Platine (30,70)zugeordnet ist, wobei die Bilddatensätze mit einer Vorrichtung erzeugtwerden, die einen flächenhaftenFotodetektor (1) mit einer lichtempfindlichen Fläche, einedem Fotodetektor (1) nachgeschaltete Auslesevorrichtung(7), die die vom Fotodetektor (1) erzeugten Signaleausließt,und eine der Auslesevorrichtung (7) nachgeschaltete Verarbeitungsvorrichtung(8), die aus den ausgelesenen Signalen die Bilddatensätze erzeugt,aufweist und der flächenhafte Fotodetektor(1) zur Platinenoberfläche(31,32) derart beabstandet angeordnet ist, dassseine lichtempfindliche Flächezur Platinenoberfläche(31,32) zugewandt ist, – Analysieren der Wärmeentwicklungder Platinenoberfläche(31,32) durch Auswerten der einzelnen Bilddatensätze derSerie von Bilddatensätzenund – Erzeugeneines Warnsignals, wenn das Auswerten der Serie von Bilddatensätzen ergibt,dass die Platinenoberfläche(31,32) einen vorgegebenen Temperaturwert erreicht.Method for monitoring a printed circuit board equipped with electronic components, comprising the following method steps: generating a series of image data records which are a series of images of a board surface ( 31 . 32 ) one with components ( 33 ) equipped board ( 30 . 70 ), wherein the image data sets are generated with a device which comprises a planar photodetector ( 1 ) with a photosensitive surface, a photodetector ( 1 ) downstream readout device ( 7 ), which the photodetector ( 1 ) and one of the readout devices ( 7 ) downstream processing device ( 8th ), which generates the image data records from the read-out signals, and the areal photodetector ( 1 ) to the board surface ( 31 . 32 ) is arranged so spaced that its photosensitive surface to the board surface ( 31 . 32 ), - analyzing the heat development of the board surface ( 31 . 32 ) by evaluating the individual image data sets of the series of image data records and - generating a warning signal when the evaluation of the series of image data records reveals that the board surface ( 31 . 32 ) reaches a predetermined temperature value.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass der flächenhafteFotodetektor (1) im Betrieb der elektronischen Bauelemente(33) durch deren Erwärmungabgegebenes Licht im infraroten Bereich aufnimmt.A method according to claim 11, characterized in that the areal photodetector ( 1 ) in the operation of the electronic components ( 33 ) by emitting heat emitted light in the infrared range.Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,dass der flächenhafteFotodetektor (1) genau ein lichtempfindliches Element mit derlichtempfindlichen Flächeoder eine Mehrzahl von flächenhaftnebeneinander angeordneten lichtempfindlichen Elementen aufweist,deren lichtempfindlichen Flächendie lichtempfindliche Flächedes flächenhaftenFotodetektors (1) ergeben.A method according to claim 11 or 12, characterized in that the areal photodetector ( 1 ) has exactly one light-sensitive element with the light-sensitive surface or a plurality of surface-active photosensitive elements whose light-sensitive surfaces comprise the photosensitive surface of the planar photodetector (US Pat. 1 ).Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dassdie Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen eine strukturierteerste Elektrode (2), eine unstrukturierte oder strukturiertezweite Elektrode (3) und eine zwischen den beiden Elektroden(2,3) angeordnete strukturierte oder unstrukturiertefotoaktive Halbleiterschicht (5) aufweisen.A method according to claim 13, characterized in that the plurality of photosensitive elements comprise a structured first electrode ( 2 ), an unstructured or structured second electrode ( 3 ) and one between the two electrodes ( 2 . 3 ) structured or unstructured photoactive semiconductor layer ( 5 ) exhibit.Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnetdurch Zwischenspeichern (10) der Bilddatensätze in einemZwischenspeicher.Method according to one of Claims 11 to 14, characterized by buffering ( 10 ) of the image data sets in a cache.Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnetdurch Auslesen des flächenhaftenFotodetektors (1) mittels einer Aktiv-Matrix-Ansteuerung,einer Passiv-Matrix-Ansteuerung und/oder durch einfaches Verdrahten.Method according to one of claims 11 to 15, characterized by reading the areal photodetector ( 1 ) by means of an active matrix drive, a passive matrix drive and / or by simple wiring.