DE10002099A1 - Sonde mit verteilten Widerständen und Verfahren - Google Patents

Sonde mit verteilten Widerständen und Verfahren

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DE10002099A1
DE10002099A1 DE2000102099 DE10002099A DE10002099A1 DE 10002099 A1 DE10002099 A1 DE 10002099A1 DE 2000102099 DE2000102099 DE 2000102099 DE 10002099 A DE10002099 A DE 10002099A DE 10002099 A1 DE10002099 A1 DE 10002099A1
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probe
resistor
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DE2000102099
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Steven D Draving
John C Kerley
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    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06772High frequency probes

Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Prüfen von Zielanschlußbereichen in einem dichten Anschlußbereichsarray, während eine Verzerrung eines Signals auf den Anschlußbereichen, die geprüft werden, aufgrund der Sondenlast auf den Zielanschlußbereichen minimiert wird, und ein Betrag eines Übersprechens zwischen Störleitern in dem dichten Anschlußbereichsarray und der Sondenspitze minimiert wird. Eine Sondenspitzenanordnung umfaßt einen Anschlußbereich, die in einem dichten Anschlußbereichsarray angeordnet ist, und einen ersten Sondenspitzen-Widerstand mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende mit dem Anschlußbereich gekoppelt ist. Der erste Sondenspitzen-Widerstand ist direkt benachbart zu dem Anschlußbereich positioniert, so nahe, wie es die Herstellungsverfahren ermöglichen. Die Sondenspitzenanordnung umfaßt ferner eine Zugriffsübertragungsleitung, die mit dem zweiten Ende des ersten Sondenspitzen-Widerstands gekoppelt ist und sich aus dem dichten Anschlußbereichsarray heraus zu einem zweiten Sondenspitzen-Widerstand erstreckt. Der zweite Sondenspitzen-Widerstand kann wiederum mit einem elektrischen Leiter gekoppelt sein, der wiederum mit einem Logikanalysator oder einem Oszilloskop gekoppelt ist, um das Signal auf dem jeweiligen Anschlußbereich des Anschlußbereichsarrays zu testen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Sy­ stem und ein Verfahren zum Testen des Betriebs von inte­ grierten und anderen Schaltungen, und spezieller bezieht sich dieselbe auf ein System und ein Verfahren zum Testen von Schaltungen durch das Prüfen dichter Anschlußbereichsar­ rays.

Bei der vorliegenden Erfindung können Vorrichtungen und Ver­ fahren verwendet werden, wie sie in den beiden deutschen Pa­ tentanmeldungen der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung "System und Verfahren zum Prüfen dichter Anschlußbereichsar­ rays" und "Verfahren zum Aufbau einer Zwischenschalteinrich­ tung zum Prüfen dichter Anschlußbereichsarrays", die den gleichen Anmeldetag wie die vorliegende Anmeldung aufweisen, beschrieben sind, verwendet werden.

Integrierte Schaltungen, beispielsweise Prozessoren oder an­ dere gleichartige Vorrichtungen, sind bei zunehmend größeren Geschwindigkeiten betreibbar, um eine stets zunehmende An­ zahl von Operationen pro Sekunde durchzuführen. Viele dieser integrierten Schaltungen werden auf gedruckten Schaltungs­ platinen oder anderen ähnlichen Strukturen plaziert und sind in einer elektrischen Verbindung mit vielen verschiedenen elektrischen Komponenten oder anderen integrierten Schaltun­ gen, die sich auf der gleichen gedruckten Schaltungsplatine befinden. Um die Kommunikation zwischen den integrierten Schaltungen und den mehreren anderen elektronischen Kompo­ nenten zu erleichtern, kontaktiert die integrierte Schaltung elektrische Leiter auf einer gedruckten Schaltungsplatine durch Anschlußbereiche (bzw. Anschlußflächen), die häufig in einem dichten Gitter oder Array auf der gedruckten Schal­ tungsplatine angeordnet sind.

Häufig ist es notwendig, den Betrieb derartiger neuer inte­ grierter Schaltungen zu testen, nachdem dieselben herge­ stellt wurden, entweder um Prototypen zu testen, oder um Probleme zu diagnostizieren, die bei den integrierten Schal­ tungen auftreten. Insbesondere wird oder werden allgemein eine oder mehrere der Anschlußbereiche in dem Array, in das die integrierte Schaltung eingebracht ist, geprüft, um auf das Signal auf derselben oder denselben zuzugreifen, so daß das Signal zu einem Logikanalysator oder einem Oszilloskop übertragen werden kann. Die Tatsache, daß die Anschlußstifte der integrierten Schaltungen und die entsprechenden An­ schlußbereiche auf der gedruckten Schaltungsplatine in einem dichten Array angeordnet sind, macht es schwierig, ein sol­ ches Testen im Licht des hochfrequenten Betriebs derartiger integrierter Schaltungen zu erreichen.

Um dies weiter zu erläutern, umfaßt eine typische gedruckte Schaltungsplatine mehrere Gruppen von Signalleitern, die zwischen verschiedenen Komponenten auf der Platine verlau­ fen. Wenn ein Sondenleiter mit einem der Anschlußbereiche verbunden ist, stellt eine sehr kleine Kapazität zwischen dem Sondenleiter und den Signalleitern in der Größenordnung von Picofarad eine unerwünschte Lastimpedanz auf den An­ schlußbereichen dar. Insbesondere bei geringen Frequenzen ist diese Impedanz annehmbar hoch. Jedoch wird bei sehr ho­ hen Signalfrequenzen in der Größenordnung von Hunderten von Megahertz die Impedanz, die durch eine solche Kapazität ge­ boten wird, abfallen, was eine äußere Belastung auf den Lei­ tern zwischen den integrierten Schaltungen zur Folge hat.

Zusätzlich kann eine ähnliche geringe Kapazität zwischen dem Sondenleiter und den verbleibenden Anschlußbereichen, oder Störleitern, in dem Anschlußbereichsarray existieren. Bei hohen Frequenzen stellen diese Kapazitäten eine geringe Im­ pedanz dar, was ein Übersprechen zwischen den Störanschluß­ bereichen und dem Sondenleiter zur Folge hat.

Diese äußere Belastung und das Übersprechen hat eine Verzer­ rung des Signals auf den Anschlußstiften der integrierten Schaltung zur Folge, die einen Fehler hinsichtlich der Da­ ten, die durch die übertragenen Signale dargestellt werden, zur Folge hat. Folglich ist die Fähigkeit, die integrierte Schaltung zu testen, durch die Verwendung der Sonde selbst gestört.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren zu schaffen, um Verzerrungen und ein Überspre­ chen beim Prüfen eines dichten Anschlußbereichsarrays zu mi­ nimieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Sondenspitzenanordnung nach Anspruch 1, eine Zwischenschalteinrichtung nach Anspruch 4 und ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft ein System und ein Verfah­ ren zum Prüfen von Zielanschlußbereichen in einem dichten Anschlußbereichsarray, während erstens eine Verzerrung eines Zielsignals auf den geprüften Anschlußbereichen aufgrund der Sondenbelastung auf den Zielanschlußbereichen minimiert wird, und zweitens eine Verzerrung des Sondenausgangssignals aufgrund eines Übersprechens zwischen der Sondenspitze und Störleitern in dem dichten Anschlußbereichsarray minimiert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Sondenspitzen­ anordnung vorgesehen, die einen Anschlußbereich hat, der in einem dichten Anschlußbereichsarray angeordnet ist, und ei­ nen ersten Sondenspitzen-Widerstand aufweist, der ein erstes und ein zweites Ende (Anschluß) besitzt, wobei das erste En­ de mit dem Anschlußbereich gekoppelt ist. Der erste Sonden­ spitzen-Widerstand ist direkt benachbart zu dem Anschlußbe­ reich positioniert, so nahe wie es die Herstellungsverfahren ermöglichen.

Die Sondenspitzenanordnung umfaßt ferner eine Zugriffsüber­ tragungsleitung, die mit dem zweiten Ende des ersten Sonden­ spitzen-Widerstands gekoppelt ist und sich aus dem dichten Anschlußbereichsarray heraus zu einem zweiten Sondenspit­ zen-Widerstand erstreckt. Der zweite Sondenspitzen-Wider­ stand ist wiederum mit einem elektrischen Verbinder gekop­ pelt, der wiederum mit einem Logikanalysator oder einem Os­ zilloskop gekoppelt ist, um das Signal auf dem jeweiligen Anschlußbereich des Anschlußbereichsarrays zu testen. Das dichte Anschlußbereichsarray kann ein Kugelgitterarray, ein Anschlußstiftgitterarray, ein Array von Durchgangslöchern auf einer gedruckten Schaltungsplatine, eine Anzahl von eng ausgerichteten Leitern auf einer gedruckten Schaltungsplati­ ne oder ein Multi-Chip-Modul sein.

Die vorliegende Erfindung kann als ein Verfahren zum Prüfen eines Anschlußbereichs in einem dichten Anschlußbereichsar­ ray schaffend betrachtet werden. Diesbezüglich kann das Ver­ fahren durch folgende Schritte breit zusammengefaßt werden. Vorsehen eines ersten Endes eines ersten Sondenspitzen-Wi­ derstands an einem Anschlußbereich in dem dichten Anschluß­ bereichsarray, wobei der erste Sondenspitzen-Widerstand di­ rekt benachbart zu dem Anschlußbereich ist; Vorsehen einer Zugriffsübertragungsleitung, die mit einem zweiten Ende des ersten Sondenspitzen-Widerstands gekoppelt ist und sich aus dem dichten Anschlußbereichsarray heraus erstreckt; Vorsehen eines zweiten Sondenspitzen-Widerstands, der mit der Zu­ griffsübertragungsleitung außerhalb des dichten Anschlußbe­ reichsarrays gekoppelt ist; Koppeln eines externen Analyse­ geräts mit dem zweiten Sondenspitzen-Widerstand; und Analy­ sieren eines Signals, das von dem Anschlußbereich erhalten wird, unter Verwendung des externen Analysegeräts.

Die vorliegende Erfindung besitzt zahlreiche Vorteile, von denen einige lediglich als Beispiele nachfolgend umrissen werden. Beispielsweise reduziert die Verwendung der ersten und der zweiten Sondenspitzen-Widerstände die beiläufige Belastung der Zielanschlußbereiche durch das Isolieren der Zielanschlußbereiche von dem Sondenschaltungsaufbau, während gleichzeitig die Wirkung eines Übersprechens von nahegelege­ nen Störleitern in den Sondenschaltungsaufbau verringert wird. Zusätzlich besitzt die vorliegende Erfindung einen einfachen Entwurf, ist benutzerfreundlich, robust und zuver­ lässig im Betrieb, effizient im Betrieb und ohne weiteres für eine kommerzielle Massenproduktion implementierbar.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es sei angemerkt, daß die Komponen­ ten in den Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsge­ recht dargestellt sind, wobei die Betonung statt dessen da­ rauf liegt, die Grundsätze der vorliegenden Erfindung klar zu veranschaulichen. Überdies sind in den mehreren Zeichnun­ gen entsprechende Teile jeweils durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Sondensystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Sondenspitzen­ anordnung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 einen Graphen einer Signaleingabe, die an die Son­ denspitzenanordnungen der Fig. 2, 5 und 7 angelegt wird;

Fig. 4A einen Graphen einer Zielsignalausgabe, wenn die Si­ gnaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenanord­ nung von Fig. 2 an einen Zielleiter angelegt wird;

Fig. 4B einen Graphen einer Sondenspitzenausgabe, wenn die Signaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenan­ ordnung von Fig. 2 an einen Zielleiter angelegt wird;

Fig. 4C einen Graphen einer Zielsignalausgabe, wenn die Si­ gnaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenanord­ nung von Fig. 2 an einen Störleiter angelegt wird;

Fig. 4D einen Graphen einer Sondenspitzenausgabe, wenn die Signaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenan­ ordnung von Fig. 2 an einen Störleiter angelegt wird;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Sonden­ spitzenanordnung;

Fig. 6A einen Graphen einer Zielsignalausgabe, wenn die Si­ gnaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenanord­ nung von Fig. 5 an einen Zielleiter angelegt wird;

Fig. 6B einen Graphen einer Sondenspitzenausgabe, wenn die Signaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenan­ ordnung von Fig. 5 an einen Zielleiter angelegt wird;

Fig. 6C einen Graphen einer Zielsignalausgabe, wenn die Si­ gnaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenanord­ nung von Fig. 5 an einen Störleiter angelegt wird;

Fig. 6D einen Graphen einer Sondenspitzenausgabe, wenn die Signaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenan­ ordnung von Fig. 5 an einen Störleiter angelegt wird;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Sondenspitzen­ anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 8A einen Graphen einer Zielsignalausgabe, wenn die Signaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenan­ ordnung von Fig. 5 an einen Zielleiter angelegt wird;

Fig. 8B einen Graphen einer Sondenspitzenausgabe, wenn die Signaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenan­ ordnung von Fig. 5 an einen Zielleiter angelegt wird;

Fig. 8C einen Graphen einer Zielsignalausgabe, wenn die Signaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenan­ ordnung von Fig. 5 an einen Störleiter angelegt wird; und

Fig. 8D einen Graphen einer Sondenspitzenausgabe, wenn die Signaleingabe von Fig. 3 bei der Sondenspitzenan­ ordnung von Fig. 5 an einem Störleiter angelegt wird.

In Fig. 1, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine Drauf­ sicht eines Anschlußbereichsarray-Prüfsystems 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Anschlußbereichsarray-Prüfsystem 50 umfaßt ein dichtes An­ schlußbereichsarray 100, das ein Gitter von Anschlußberei­ chen 103 aufweist, die leitfähige Löcher sind, die sich durch eine gedruckte Schaltungsplatine 104 oder ein anderes gleichartiges Bauglied mit flacher Oberfläche erstrecken. Die Anschlußbereiche 103 sind allgemein geeignet, um die An­ schlußstifte einer integrierten Schaltung oder eines anderen elektronischen Elements aufzunehmen. Darüberhinaus kann das dichte Anschlußbereichsarray 100 ein Kugelgitterarray, ein Anschlußstiftgitterarray, ein Array von Durchgangslöchern auf einer gedruckten Schaltungsplatine, eine Anzahl von eng ausgerichteten Leitern auf einer gedruckten Schaltungsplati­ ne oder ein Multi-Chip-Modul sein. Das dichte Anschlußbe­ reichsarray 100 umfaßt ferner eine Anzahl von ersten Sonden­ spitzen-Widerständen 106, die ein erstes Ende 109 und ein zweites Ende 113 aufweisen. Das erste Ende 109 jedes Sonden­ spitzen-Widerstands 106 ist mit einem jeweiligen Anschlußbe­ reich 103 elektrisch gekoppelt, wobei eine vorbestimmte Kop­ pellänge 116 zwischen den ersten Enden 109 der ersten Son­ denspitzen-Widerstände 106 und den jeweiligen Anschlußberei­ chen 103 gebildet ist. Die vorbestimmte Koppellänge 116 ist so kurz wie möglich, derart, daß die ersten Sondenspitzen- Widerstände 108 direkt benachbart zu den Anschlußbereichen 103 sind, was allgemein so kurz ist, wie es die Herstel­ lungsverfahren ermöglichen. Es sei bemerkt, daß die obersten Anschlußbereiche 103 mit einem externen Sondenspitzen-Wider­ stand 119 gekoppelt sind, wie dargestellt ist.

Das dichte Anschlußbereichsarray 100 umfaßt ferner eine An­ zahl von Übertragungsleitungen 123a, 123b, 123c und 123d. Die Übertragungsleitungen 123a bis 123d sind von den zweiten Enden 113 der ersten Sondenspitzen-Widerstände 106 aus dem dichten Anschlußbereichsarray 100 zu einer Anzahl von zwei­ ten Sondenspitzen-Widerständen 126 geführt. Die zweiten Son­ denspitzen-Widerstände 126 besitzen ein erstes Ende 129 und ein zweites Ende 133. Die Übertragungsleitungen 123a bis 123d sind mit dem ersten Ende 129 des zweiten Sondenspit­ zen-Widerstands 126 gekoppelt. Die zweiten Enden 133 der zweiten Sondenspitzen-Widerstände 126 sind mit einem Verbin­ der 136 elektrisch gekoppelt, der wiederum mit einem Logik­ analysator 139 oder einem Oszilloskop (nicht gezeigt) über ein Kabel 143 elektrisch gekoppelt ist. Obwohl die Übertra­ gungsleitungen 123a bis 123d das dichte Anschlußbereichsar­ ray 100 auf eine allgemein gleichmäßige Art und Weise ver­ lassend gezeigt sind, ist es möglich, daß die Übertragungs­ leitungen 123a bis 123d einen beliebigen speziellen Weg in einer beliebigen geeigneten Richtung aus dem dichten An­ schlußbereichsarray 100 heraus, basierend auf verschiedenen Betrachtungen, folgen. Beispielsweise kann es bevorzugt sein, die Länge der Übertragungsleitungen 123a bis 123d zu minimieren, um eine Störung bei hohen Frequenzen zu begren­ zen. Überdies können Herstellungsbegrenzungen die tatsächli­ chen Verläufe, die aus dem dichten Anschlußbereichsarray 100 heraus verwendet werden, diktieren. Ferner kann die Plazie­ rung der Anschlußbereiche 103 die möglichen Austrittsverläu­ fe für einen speziellen Anschlußbereich 103 aus dem dichten Anschlußbereichsarray 100 heraus begrenzen. Obwohl die Über­ tragungsleitungen 123a bis 123d nur auf der Oberseite der gedruckten Schaltungsplatine 104 gezeigt sind, ist es darü­ berhinaus möglich, daß die Übertragungsleitungen 123a bis 123d unter Verwendung von Durchgangslöchern, die die Über­ tragungsleitungen 123a bis 123d durch die gedruckte Schal­ tungsplatine 104 führen, auf jeder Seite der gedruckten Schaltungsplatine 104 oder einer Kombination derselben pla­ ziert sind.

Die Funktionalität des dichten Anschlußbereichsarrays 100 lautet wie folgt. Eine integrierte Schaltung, beispielsweise ein Prozessor, kann mehrere Anschlußstifte aufweisen, die allgemein in jedem Anschlußbereich 103 in dem Anschlußbe­ reichsarray 100 untergebracht sind. Die Anschlußbereiche 103 sind ferner mit anderen integrierten Schaltungen und ver­ schiedenen Komponenten auf der gedruckten Schaltungsplatine 104 elektrisch gekoppelt. Signale breiten sich während des Betriebs der Gesamtschaltung auf der gedruckten Schaltungs­ platine 104 zwischen der integrierten Schaltung, die an dem Anschlußbereichsarray 100 angebracht ist, und anderen Kompo­ nenten aus.

Die ersten Sondenspitzen-Widerstände 106, die Übertragungs­ leitungen 123a bis 123d und die zweiten Sondenspitzen-Wider­ stände 126 werden verwendet, um auf die Signale, die auf den Anschlußbereichen 103 des dichten Anschlußbereichsarrays 100 ausgebreitet werden, zuzugreifen, um den Betrieb der inte­ grierten Schaltung, die an dem dichten Anschlußbereichsarray 100 angebracht ist, zu testen. Es sei bemerkt, daß die er­ sten und die zweiten Sondenspitzen-Widerstände 106 und 126 "Sondenspitzen"-Widerstände genannt werden, da dieselben an der Spitze eines Objekts angeordnet sind, das als eine Sonde betrachtet wird, die auf jeden der Anschlußbereiche 103 an­ gewendet wird. Speziell wird ein Signal, das auf den An­ schlußbereichen 103 ausgebreitet wird, auch durch die ersten Sondenspitzen-Widerstände 106, entlang der Übertragungslei­ tungen 123a bis 123d und durch die zweiten Sondenspitzen-Wi­ derstände 126 zu dem Logikanalysegerät 139 oder einem ande­ ren ähnlichen Diagnosegerät übertragen. Die Plazierung der ersten Sondenspitzen-Widerstände 106 mit den ersten Enden 109 derselben so nahe wie möglich an den Anschlußbereichen 103 reduziert die Belastung der Anschlußbereiche 103, die andernfalls stattfinden würde, wenn kein Sondenspitzen-Wi­ derstand 106 die Übertragungsleitungen 123a bis 123d mit den jeweiligen Anschlußbereichen 103 in dem dichten Anschlußbe­ reichsarray 100 koppeln würde. Das gleiche gilt bezüglich der äußeren Sondenspitzen-Widerstände 119, bei denen die elektrische Kopplung mit dem Verbinder 139 die Belastung der jeweiligen Anschlußbereiche 103, mit denen die externen Son­ denspitzen-Widerstände 119 gekoppelt sind, bewirken kann. Zusätzlich sind die zweiten Sondenspitzen-Widerstände 126 an einem Punkt außerhalb des dichten Anschlußbereichsarrays 100 mit den Übertragungsleitungen 123a bis 123d gekoppelt, um die Wirkungen eines Übersprechens zwischen Anschlußbereichen 103 und den Übertragungsleitungen 123a bis 123d aufgrund ei­ ner Kapazität zwischen einem beliebigen der Anschlußbereiche 103 und einer Übertragungsleitung 123a bis 123d, die in der Nähe des jeweiligen Anschlußbereichs 103 geführt wird, zu reduzieren. Diese Anschlußbereiche 103, die in der Nähe der Übertragungsleitungen 123a bis 123d sind, werden Störleiter genannt, wie hierin erläutert wird. Diese Konzepte er­ schließen sich aus der weiteren Erklärung.

Um diese Konzepte weitergehend zu erläutern, wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine vereinfachte schematische Darstel­ lung einer Sondenspitzenanordnung 300 gemäß dem Stand der Technik ist. Die Sondenspitzenanordnung 300 umfaßt einen Zielleiter 303, einen Störleiter 306 und eine Sondenspitze 309. Der Ziel- und der Stör-Leiter 303 und 306 bestehen tat­ sächlich aus einem Anschlußstift von einer integrierten Schaltung, einem Anschlußbereich 103, in den die Anschluß­ stifte eingebracht sind, und den gedruckten Schaltungsplati­ nenbahnen, Treiberelementen und Abschlußwiderständen, die mit den Anschlußbereichen 103 gekoppelt sind. Der Ziel- und der Stör-Leiter 303 und 306 umfassen eine erste und eine zweite Übertragungsleitung 313 und 316 und einen Leiterab­ schlußwiderstand RCT von näherungsweise 50 Ohm. Bei dem Zielleiter 303 koppeln die erste und die zweite Übertra­ gungsleitung 313 und 316 einen Zielknoten 319 mit einem Zielausgangsknoten 323, von dem ein Zielausgangssignal 324 erhalten werden kann. Zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsleitung 313 und 316 des Zielleiters 303 befindet sich ein Kontaktknoten 326. Bei dem Störleiter 306 koppeln die erste und die zweite Übertragungsleitung 313 und 316 ei­ nen Störknoten 329 mit einem Störausgangsknoten 333. Zwi­ schen der ersten und der zweiten Übertragungsleitung 313 und 316 des Störleiters 306 befindet sich ein Störkontaktknoten 336. Die erste und die zweite Übertragungsleitung 313 und 316 besitzen beide eine charakteristische Impedanz Z0 = 50 Ohm mit einer Ausbreitungsverzögerung Td = 1 Nanosekunde, wobei diese Parameter von Fachleuten verstanden werden und nicht detailliert erklärt werden müssen.

Die Sondenspitze 309 umfaßt den Kontaktknoten 326, eine er­ ste Sondenübertragungsleitung 339, eine zweite Sondenüber­ tragungsleitung 343, einen externen Sondenspitzen-Widerstand RE und eine externe Sondenübertragungsleitung 346. Die erste Sondenübertragungsleitung 339 koppelt den Kontaktknoten 326 mit einem Zwischenknoten 349, während die zweite Sondenüber­ tragungsleitung 343 den Zwischenknoten 349 mit dem externen Sondenspitzen-Widerstand RE koppelt. Der externe Sondenspit­ zen-Widerstand RE ist über die externe Sondenübertragungs­ leitung 346 mit einem Sondenspitzen-Ausgangsknoten 351 ge­ koppelt. Ein Sondenspitzenausgangssignal 352 wird von dem Sondenspitzen-Ausgangsknoten 351 erhalten. Der Sondenspit­ zen-Ausgangsknoten 351 ist mit einem Sondenabschluß-Wider­ stand RPT von näherungsweise 75 Ohm gekoppelt, der an die charakteristische Impedanz der externen Sondenübertragungs­ leitung 346 anpaßt. Ein Koppelkondensator 353 koppelt den Störkontaktknoten 336 mit dem Zwischenknoten 349. Der Kop­ pelkondensator 353 ist tatsächlich eine parasitäre Kapazi­ tät, die aufgrund der Tatsache existiert, daß der Störleiter 306 in nächster Nähe zu der Sondenspitze 309 ist.

Die erste Sondenübertragungsleitung 339 und die zweite Son­ denübertragungsleitung 343 besitzen eine charakteristische Impedanz von näherungsweise 75 Ohm und eine Ausbreitungsver­ zögerung von näherungsweise 50 Pikosekunden. Die externe Sondenübertragungsleitung 346 besitzt eine charakteristische Impedanz von näherungsweise 75 Ohm und eine Ausbreitungsver­ zögerung von näherungsweise 5 Nanosekunden. Der externe Son­ denspitzen-Widerstand RE kann einen Widerstandswert von nä­ herungsweise 675 Ohm aufweisen, während der Koppelkondensa­ tor 353 einen Wert von näherungsweise 0,3 Pikofarad aufwei­ sen kann. Es ist jedoch klar, daß die oben genannten Nähe­ rungswerte für die charakteristischen Impedanzen, Ausbrei­ tungsverzögerungen und Widerstände, die hierin offenbart sind, lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung der vorlie­ genden Erfindung verwendet sind, wobei dieselben variieren können, da diese Werte anwendungsspezifisch sind.

Während des Betriebs der Sondenspitzenanordnung 300 wird ei­ ne Spannungsquelle V mit einer Null-Quellenimpedanz sowohl an den Zielknoten 319 als auch den Störknoten 329 angelegt. Die Signaleingabe kann auch von einem anderen Punkt entlang des Ziel- und des Stör-Leiters 303 und 306 stammen, obwohl zu Zwecken der folgenden Erklärung die Signaleingabe 356, die von der Spannungsquelle V stammt, an den Ziel- und den Stör-Knoten 319 und 329 angelegt wird, wie in dem folgenden Text erläutert wird. Es sei bemerkt, daß der Störleiter 306 darstellend für die Mehrzahl von Störleitern oder anderen Leitern ist, die sich in nächster Nähe zu der Sondenspitze 309 befinden könnten.

Die Sondenanordnung 300 liefert eine Darstellung der Bela­ stung der Zielleiter 303, die die Anschlußbereiche 103 (Fig. 1) aufweisen, die aufgrund des Aufbringens der Sondenspitze 309 auf den Zielleiter 303 in dem dichten Anschlußbereichs­ array 100 (Fig. 1) auftritt. Wenn die Sondenspitze auf den Kontaktknoten 326 angewendet wird, fügen speziell die erste und die zweite Sondenübertragungsleitung 339 und 343 eine Kapazität zu dem Zielleiter 303 aufgrund der Nähe der Son­ denspitze 309 zu jeglicher Masseebene (nicht gezeigt) oder einem anderen leitfähigen Weg, wie es beispielsweise mit dem Störleiter 306 der Fall ist, hinzu. Bei hohen Frequenzen sind die Impedanz des Kondensators 353 und die Kapazität der Übertragungsleitung 339 und 343 sehr gering, was eine Bela­ stung auf dem Zielleiter 303 zur Folge hat, was eine Verzer­ rung der Signaleingabe 356 zur Folge hat, während sich die­ selbe durch den Zielleiter 303 bewegt.

Die Sondenanordnung 300 liefert ferner eine Darstellung der Wirkungen eines Übersprechens zwischen dem Störleiter 303 und der Sondenspitze 309. Speziell wird bei hohen Frequenzen die Signaleingabe 356, die an den Störknoten 329 angelegt wird, durch den Kondensator 353 auf die Sondenspitze 309 übertragen, was ein Übersprechen zur Folge hat, das die Si­ gnale, die zu dem Logikanalysator 139 oder einem anderen Analysegerät geliefert werden, verzerren kann.

In Fig. 3, auf die nun Bezug genommen wird, ist ein Graph der Signaleingabe 356 gezeigt, die an entweder den Ziel­ knoten 319 oder den Störknoten 329 angelegt wird, um die verschiedenen Signalausgaben zu bestimmen, wie sie in dem folgenden Text erläutert werden. Fig. 4A zeigt einen Graph der Zielsignalausgabe 324t an dem Zielausgangsknoten 323 (Fig. 2), während Fig. 4B die Sondenspitzenausgabe 353t an dem Sondenspitzen-Ausgangsknoten 351 zeigt, wenn die Signal­ eingabe 356 an den Zielknoten 319 angelegt wird, während der Störknoten 329 konstant auf 0 Volt gehalten ist. Wie zu se­ hen ist, hat die Belastung des Zielleiters 303 aufgrund der Sondenspitze 309 eine Verzerrung des Signalverlaufs vergli­ chen mit der gezeigten Signaleingabe 356 zur Folge. Zusätz­ lich zeigt Fig. 4C einen Graphen der Zielsignalausgabe 324a und Fig. 4D der Sondenspitzenausgabe 352a, die die Folge von dem Anlegen der Signaleingabe 356 an den Störknoten 306, während der Zielknoten 319 konstant auf 0 Volt gehalten ist, aufgrund eines Übersprechens sind, wie vorher erläutert wur­ de. Die resultierende Zielsignalausgabe 324a und die Sonden­ spitzenausgabe 352a addieren sich direkt auf die gewünschten Signale, die an beiden Punkten gefragt sind, was eine Ver­ zerrung zur Folge hat.

In Fig. 5, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine weitere mögliche Sondenspitzenanordnung 400 gezeigt. Die Sondenspit­ zenanordnung 400 unterscheidet sich von der Sondenspitzenan­ ordnung 300 (Fig. 2) dahingehend, daß ein einzelner Sonden­ spitzen-Widerstand RST zwischen den Kontaktknoten 326 und die erste Sondenübertragungsleitung 339 eingefügt ist, und dahingehend, daß eine einzelne Sondenübertragungsleitung 403 die zweite Sondenübertragungsleitung 343 (Fig. 2), den ex­ ternen Sondenspitzen-Widerstand RE (Fig. 2) und die externe Sondenübertragungsleitung 346 (Fig. 2), die eine Sondenspit­ ze 406 bilden, ersetzt. Die Sondenspitze 406 besitzt eine Zielsignalausgabe 409 an dem Zielausgangsknoten 323 und eine entsprechende Sondenspitzenausgabe 413 an dem Sondenspitzen­ ausgangsknoten 351. Der Widerstandswert des einzelnen Son­ denspitzen-Widerstands RST beträgt näherungsweise 675 Ohm, obwohl abhängig von der speziellen Anwendung andere Wider­ standswerte verwendet werden können. Die einzelne Sonden­ übertragungsleitung 403 besitzt eine charakteristische Impe­ danz von näherungsweise 75 Ohm und eine Ausbreitungsverzöge­ rung von näherungsweise 5,05 Nanosekunden. Wiederum sind diese Werte hierin offenbart, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen und können abhängig von der speziellen Anwendung signifikant variieren.

In Fig. 6A ist ein Diagramm der Zielsignalausgabe 409t ge­ zeigt, die die Folge des Anlegens der Signaleingabe 356 (Fig. 3) an den Zielknoten 319 (Fig. 5) ist. Folglich ist zu sehen, daß der einzelne Sondenspitzen-Widerstand RST die Be­ lastung des Zielleiters 303 reduziert, oder den Zielleiter 303 von der kapazitiven Belastung der Sondenspitze 406 iso­ liert, obwohl es unvermeidlich ist, daß eine bestimmte Ver­ zerrung auftreten kann. In Fig. 6B ist die entsprechende Sondenspitzenausgabe 413t gezeigt, wobei sich zeigt, daß die Isolierung, die durch den einzelnen Sondenspitzen-Widerstand RST geliefert wird, eine geringere Verzerrung der Sonden­ spitzenausgabe 413t zur Folge hat.

In Fig. 6C, auf die nun Bezug genommen wird, ist die Zielsi­ gnalausgabe 409a gezeigt, die auf das Anlegen der Signalein­ gabe 356 (Fig. 3) an den Störknoten 329 (Fig. 5) hin auf­ tritt. Wie erwartet ist die Größe der Zielsignalausgabe 409a aufgrund der offensichtlichen Barriere, die durch den ein­ zelnen Sondenspitzen-Widerstand RST geliefert wird, minimal. Bezugnehmend auf Fig. 6D ist jedoch eine signifikante ent­ sprechende Sondensignalausgabe 413a zu sehen. Folglich hat die Plazierung des einzelnen Sondenspitzenwiderstands RST eine Sondensignalausgabe 413a oder ein Übersprechen zur Fol­ ge, das jegliches erwünschte Signal, das man zur Analyse un­ ter Verwendung der Sondenspitzenanordnung 400 erhalten möch­ ten, stören wird. Die Verzerrung aufgrund des Übersprechens ist aufgrund der Tatsache, daß der Übersprechanteil der Son­ densignalausgabe 413a nicht durch den einzelnen Sondenspit­ zen-Widerstand RST gedämpft wird, ausgeprägt, so daß ein Si­ gnal an dem Kontaktknoten 326, das an dem Sondenspitzenaus­ gang 413 erfaßt wird, verglichen mit dem Übersprechen klei­ ner ist, was eine signifikante Signalverzerrung zur Folge hat.

In Fig. 7, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine ver­ teilte Sondenspitzenanordnung 500 gemäß einem Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die verteilte Sondenspitzenanordnung 500 umfaßt einen Zielleiter 303 und einen Störleiter 306 ähnlich der Sondenspitzenanordnungen 300 (Fig. 2) und 400 (Fig. 5), die vorher erläutert wurden. Jedoch umfaßt die verteilte Sondenspitzenanordnung 500 eine verteilte Sondenspitze 503 mit einem ersten Sondenwiderstand RT1, der mit dem Kontaktknoten 326 und einer ersten Sonden­ übertragungsleitung 506 gekoppelt ist. Die erste Sondenüber­ tragungsleitung 506 koppelt den ersten Sondenwiderstand RT1 mit dem Zwischenknoten 349. Eine zweite Sondenübertragungs­ leitung 509 koppelt den Zwischenknoten 349 mit einem zweiten Sondenwiderstand RT2. Eine Signalausgabe 513 der verteilten Sonde wird von einem Ausgangsknoten 514 der verteilten Sonde erhalten, der über eine dritte Sondenübertragungsleitung 516 mit dem zweiten Sondenwiderstand RT2 gekoppelt ist. Ferner wird eine Zielsignalausgabe 519 an dem Zielausgangsknoten 323 erhalten.

Die Werte des ersten und des zweiten Sondenwiderstands RT1 und RT2 sind näherungsweise gleich 200 Ohm bzw. 475 Ohm. Die erste und die zweite Sondenübertragungsleitung 506 und 509 besitzen eine charakteristische Impedanz von näherungsweise 75 Ohm mit einer Ausbreitungsverzögerung von näherungsweise 50 Pikosekunden, wobei die dritte Sondenübertragungsleitung 516 eine näherungsweise charakteristische Impedanz von 75 Ohm mit einer näherungsweisen Ausbreitungsverzögerung von 5 Nanosekunden besitzt. Der Sondenabschlußwiderstand RPT be­ sitzt einen Widerstandswert von näherungsweise 75 Ohm. Wie vorher erwähnt wurde, sind die obigen Parameter ausgewählt, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen, und können abhängig von der speziellen Anwendung variieren.

In Fig. 8A, auf die nun Bezug genommen wird, ist ein Graph der Zielsignalausgabe 519t gezeigt, die die Folge des Anle­ gens der Signaleingabe 356 (Fig. 3) an den Zielknoten 319 (Fig. 7) ist. Wie zu sehen ist, reduziert der erste Sonden­ widerstand RT1 die Belastung des Zielleiters 303 aufgrund der minimalen Verzerrung, der derselbe unterliegt, signifi­ kant. In Fig. 8B, auf die nun Bezug genommen wird, ist ein entsprechender Graph der Sondenspitzenausgabe 513t gezeigt, der ebenfalls eine reduzierte Verzerrung aufgrund einer mi­ nimierten Belastung des Zielleiters 303 zeigt. Ferner sind in den Fig. 8C und 8D die Zielsignalausgabe 519a und die Sondenspitzenausgabe 513a gezeigt, die das Ergebnis des An­ legens der Signaleingabe 356 (Fig. 3) an den Störknoten 329 (Fig. 7) sind. Sowohl die Zielsignalausgabe 519a als auch die Sondenspitzenausgabe 513a sind minimal, was eine verrin­ gerte Verzerrung aufgrund eines Übersprechens zeigt.

Zurückkehrend zu Fig. 7 sind die Widerstandswerte der ersten und der zweiten Sondenwiderstände RT1 und RT2 im Licht einer Gruppe von Faktoren spezifiziert. Zunächst sollte der Ge­ samtserienwiderstand, der durch die Kombination des ersten und des zweiten Sondenwiderstands RT1 und RT2 geboten wird, nicht zu hoch sein, so daß die Größe der Signaleingabe 356 an dem Ausgang 513 der verteilten Sondenspitze unter einen erfaßbaren Pegel verringert würde. Ferner sollte der Gesamt­ serienwiderstand nicht so hoch sein, um die signifikanten Hochfrequenzkomponenten des Eingangssignals herauszufiltern. Andererseits sollten diese Widerstandswerte nicht zu gering sein, so daß sie eine unerwünschte Belastung des Zielleiters 303 zur Folge hätten. Zu weiteren Faktoren, die zu berück­ sichtigen sind, gehört die annehmbare Signalverzerrung, die sowohl auf dem Zielleiter 303 (Fig. 2) als auch in dem Si­ gnal, das durch das logische Analysegerät 139 (Fig. 1) emp­ fangen wird, erlaubt ist. Somit kann man die tatsächlichen Werte unter Verwendung eines iterativen Verfahrens unter Be­ rücksichtigung dieser Faktoren bestimmen.

Die tatsächlichen Widerstandswerte des ersten und des zwei­ ten Sondenwiderstands RT1 und RT2 können ferner von anderen Faktoren abhängen, beispielsweise der speziellen Dichte des dichten Anschlußbereichsarrays 100 (Fig. 1). speziell kann ein dichteres Array größeren Übersprechproblemen unterlie­ gen, im Gegensatz zu weniger dichten Arrays. Ferner sind Leiter 303 und 306 mit einer geringeren charakteristischen Impedanz weniger empfindlich für eine Sondenbelastung. Folg­ lich können die Werte des ersten und des zweiten Sondenwi­ derstands RT1 und RT2 abhängig von der spezifischen Anwen­ dung variieren.

Claims (9)

1. Sondenspitzenanordnung (500), um eine Sondenbelastung und ein Übersprechen in einem dichten Anschlußbereichs­ array (100) zu minimieren, mit folgenden Merkmalen:
einem Anschlußbereich (103), der in einem dichten An­ schlußbereichsarray (100) angeordnet ist;
einem ersten Sondenspitzen-Widerstand (106) mit einem ersten Ende (109), das mit dem Anschlußbereich (103) ge­ koppelt ist, wobei der erste Sondenspitzen-Widerstand (106) benachbart zu dem Anschlußbereich (103) ist;
einer Zugriffsübertragungsleitung (123), die mit einem zweiten Ende (113) des ersten Sondenspitzenwiderstands (106) gekoppelt ist und sich aus dem dichten Anschlußbe­ reichsarray (100) heraus erstreckt; und
einem zweiten Sondenspitzen-Widerstand (126), der außer­ halb des dichten Anschlußbereichsarrays (100) angeordnet ist und mit der Zugriffsübertragungsleitung (123) gekop­ pelt ist.
2. Sondenspitzenanordnung (500) nach Anspruch 1, die ferner zumindest einen Störleiter (306) aufweist, der in näch­ ster Nähe zu der Zugriffsübertragungsleitung (123) ange­ ordnet ist, wobei eine vordefinierte Kapazität zwischen dem Störleiter (306) und der Zugriffsübertragungsleitung (123) erzeugt ist.
3. Sondenspitzenanordnung (500) nach Anspruch 2, bei der der erste Sondenspitzen-Widerstand (106) einen ersten Widerstandswert aufweist, und der zweite Sondenspitzen- Widerstand (126) einen zweiten Widerstandswert aufweist, wobei der erste Widerstandswert und der zweite Wider­ standswert vorbestimmt sind, um einen Betrag eines Über­ sprechens zwischen dem Störleiter (306) und der Zu­ griffsübertragungsleitung (123) zu minimieren, und um einen Betrag einer Leiterbelastung auf dem Anschlußbe­ reich (103) zu minimieren.
4. Zwischenschalteinrichtung mit folgenden Merkmalen:
einem dichten Anschlußbereichsarray (100), das für eine Kopplung zwischen dem dichten Anschlußbereichsarray (100) und einer integrierten Schaltung konfiguriert ist;
einer Mehrzahl von ersten Sondenspitzen-Widerständen (106), wobei jeder der ersten Sondenspitzen-Widerstände (106) ein erstes Ende (109) aufweist, das mit einem An­ schlußbereich (103) in dem dichten Anschlußbereichsarray (100) gekoppelt ist, wobei die ersten Sondenspitzen-Wi­ derstände (106) benachbart zu jeweiligen Anschlußberei­ chen (103) sind;
einer Mehrzahl von Zugriffsübertragungsleitungen (123), wobei jede der Zugriffsübertragungsleitungen (123) mit einem zweiten Ende (113) von einem der ersten Sonden­ spitzen-Widerstände (106) gekoppelt ist und sich aus dem dichten Anschlußbereichsarray (100) heraus erstreckt; und
einer Mehrzahl von zweiten Sondenspitzen-Widerständen (126), die außerhalb des dichten Anschlußbereichsarrays (100) angeordnet sind, wobei jeder zweite Sondenspit­ zen-Widerstand (126) mit einer der Zugriffsübertragungs­ leitungen (123) gekoppelt ist.
5. Zwischenschalteinrichtung nach Anspruch 4, die ferner zumindest einen Störleiter (306) aufweist, der in näch­ ster Nähe zu zumindest einer der Zugriffsübertragungs­ leitungen (123) angeordnet ist, wobei eine vordefinierte Kapazität zwischen dem Störleiter (306) und der jeweili­ gen Zugriffsübertragungsleitung (123) erzeugt ist.
6. Zwischenschalteinrichtung nach Anspruch 5, bei der die ersten Sondenspitzen-Widerstände (106) einen ersten Wi­ derstandswert aufweisen, und die zweiten Sondenspitzen- Widerstände (126) einen zweiten Widerstandswert aufwei­ sen, wobei der erste Widerstandswert und der zweite Wi­ derstandswert vorbestimmt sind, um einen Betrag eines Übersprechens zwischen dem Störleiter (306) und der je­ weiligen Zugriffsübertragungsleitung (123) zu minimie­ ren, und um einen Betrag einer Leiterbelastung auf den jeweiligen Anschlußbereichen (103) zu minimieren.
7. Verfahren zum Prüfen eines Anschlußbereichs (103) in ei­ nem dichten Anschlußbereichsarray (100), mit folgenden Schritten:
Vorsehen eines ersten Anschlusses (109) eines ersten Sondenspitzen-Widerstands (106) an einem Anschlußbereich (103) in einem dichten Anschlußbereichsarray (100), wo­ bei der erste Sondenspitzen-Widerstand (106) direkt be­ nachbart zu dem Anschlußbereich (103) ist;
Vorsehen einer Zugriffsübertragungsleitung (123), die mit einem zweiten Ende (113) des ersten Sondenspitzen- Widerstands (106) gekoppelt ist und sich aus dem dichten Anschlußbereichsarray (100) heraus erstreckt;
Vorsehen eines zweiten Sondenspitzen-Widerstands (126), der mit der Zugriffsübertragungsleitung (123) außerhalb des dichten Anschlußbereichsarrays (100) gekoppelt ist;
Koppeln einer externen Analysevorrichtung (139) mit dem zweiten Sondenspitzen-Widerstand (126); und
Analysieren eines Signals, das von dem Anschlußbereich (103) erhalten wird, unter Verwendung der externen Ana­ lysevorrichtung (139).
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Vor­ sehens eines ersten Anschlusses (109) des ersten Sonden­ spitzen-Widerstands (106) ferner den Schritt des Vorse­ hens einer Koppellänge zwischen dem ersten Sondenspit­ zen-Widerstand (106) und dem Anschlußbereich (103) auf­ weist, die geringer ist als ein Abstand zwischen dem An­ schlußbereich (103) und einem nächstliegenden Störleiter (306) in dem dichten Anschlußbereichsarray (100).
9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner den Schritt des Vorsehens eines ersten Widerstandswerts für den ersten Sondenspitzen-Widerstand (106) und eines zweiten Wider­ standswerts für den zweiten Sondenspitzen-Widerstand (126) aufweist, wobei der erste Widerstandswert und der zweite Widerstandswert vorbestimmt sind, um einen Betrag eines Übersprechens zwischen dem Störleiter (306) und der Zugriffsübertragungsleitung (123) zu minimieren, und um einen Betrag einer Leiterbelastung auf den Abschluß­ bereich (103) zu minimieren.
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