DE10137128A1

DE10137128A1 - Testvorrichtung zum Testen von Testobjekten und Verfahren zum Übermitteln eines Testsignals

Info

Publication number: DE10137128A1
Application number: DE10137128A
Authority: DE
Inventors: Andreas Logisch
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: DE10137128B4; US20030030427A1; US6759854B2

Abstract

Eine Testvorrichtung umfaßt einen Eingang zum Empfangen eines Testsignals von einer Testsignalquelle, wobei mit dem Eingang eine Signalleitung (16) mit einem vordefinierten Wellenwiderstand verbindbar ist. Die Testvorrichtung (10) umfaßt ferner eine Verzweigungseinrichtung (20) mit einem ersten und einer Mehrzahl von zweiten Anschlüssen, wobei der erste Anschluß mit dem Eingang (12) verbunden ist. Die Testvorrichtung umfaßt ferner eine Anzahl von Verteilungsleitungen (22a, 22b), wobei jede Verteilungsleitung eingangsseitig mit einem der Mehrzahl von zweiten Anschlüssen der Verzweigungseinrichtung (20) verbunden ist, und wobei an jede Verteilungsleitung ausgangsseitig eines der Testobjekte (24a, 24b) anschließbar ist, wobei jede Verteilungsleitung (22a, 22b) einen Wellenwiderstand aufweist, der im wesentlichen gleich dem Produkt des vordefinierten Wellenwiderstands der Signalleitung (16) und der Anzahl von Verteilungsleitungen (22a, 22b) ist. Damit ist im Verzweigungspunkt eine Signalanpassung gegeben, so daß keine Amplituden- oder Signalanstiegszeit-Verfälschungen der Anregungssignale an den Eingängen der Testobjekte auftreten.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Testen von Testobjekten und insbesondere auf das gleichzeitige Testen einer Mehrzahl von Testobjekten.

Fig. 2 zeigt ein typisches Schema eines Testaufbaus zum Testen eines Testobjekts (DUT), das beispielsweise eine integrierte Schaltung sein kann. Der Aufbau besteht aus einem Testsystem 200 mit einem Ausgang 210 für ein Testsignal. Das Testsignal wird mittels einer Signalleitung 220 zu einem Eingang 230 eines Testobjekts (DUT; DUT = Device Under Test), das beispielsweise eine integrierte Schaltung sein kann, übertragen. Ansprechend auf das über die Signalleitung 220 übertragene Testsignal des Testsystems 200 liefert das Testobjekt an einem Ausgang 214 ein Ergebnissignal, das entweder mit dem Testsystem 200 oder mit einem anderen Analysegerät (in Fig. 2 nicht gezeigt) aufgenommen werden kann.

Nachteilig an dem in Fig. 2 dargestellten System ist die Tatsache, daß immer nur ein einziges Testobjekt 250 gemessen werden kann. Dies führt dazu, daß, wenn ein hoher Durchsatz gewünscht wird, entweder viele Testsysteme angeschafft werden müssen, die teuer sind, oder daß die Testzeit verkürzt werden muß, was die Testqualität beeinträchtigen kann.

Fig. 3 zeigt eine bekannte Möglichkeit, um bei gleicher Anzahl von Testsystemen den Testdurchsatz zu erhöhen. Das Testsystem 200 ist mit seinem Testsignalausgang 210 wieder mit der Signalleitung 220 gekoppelt, wobei die Signalleitung 220 z. B. einen Wellenwiderstand von 50 Ω hat. Die Signalleitung 220 ist nun jedoch nicht, wie in Fig. 2, direkt mit einem Eingang eines Testobjekts gekoppelt, sondern ist mit einer ersten Leitung 300 gekoppelt. Um den Durchsatz zu erhöhen, werden nun zwei Testobjekte (DUT1 und DUT2) an die Leitung 300 angeschlossen. Wie es in Fig. 3 gezeigt wird, wird eine sogenannte L-Konfiguration verwendet, derart, daß das Testobjekt DUT1 direkt mit der Leitung 300 verbunden ist, während entweder kurz vor einem Eingang 310 des Testobjekts DUT1 oder unmittelbar an dem Eingang 310 des Testobjekts DUT1 eine zweite Leitung 320 angebracht wird, mit der ein Eingang 330 des zweiten Testobjekts DUT2 elektrisch verbunden ist.

Das in Fig. 3 gezeigte Konzept kann prinzipiell für eine beliebige Anzahl von Testobjekten (DUT1 . . . DUTn) erweitert werden. Das Signal eines Testerkanals wird somit an zwei oder mehr zu testende Bausteine geführt, um bei beschränkter Kanalzahl des Testsystems möglichst viele Bausteine auf einmal zu testen.

Nachteilig an dem in Fig. 3 gezeigten System ist jedoch die Tatsache, daß die Signalanstiegszeit eines Testsignals verschlechtert wird. Dies ist aufgrund der Reflexionen eines Signals am Eingang 330 des DUT2 der Fall. Typischerweise sind zu testende Eingänge einer integrierten Schaltung hochohmig. Dies bedeutet, daß eine sich auf der ersten Leitung 300 ausbreitende Welle, die durch einen Pfeil 350a bezeichnet ist, von dem Eingang 310 des Testobjekts 1 nichts merkt, sondern sich entlang der zweiten Leitung 330 ausbreitet, da sowohl die erste Leitung als auch die zweite Leitung beide einen Wellenwiderstand von 50 Ω haben. Die Ausbreitung der Welle entlang der zweiten Leitung 320 ist durch einen Pfeil 350b dargestellt. Am Eingang 330 des Testobjekts ist jedoch die an die Signalleitung angepasste 50-Ω-Leitung 320 zu Ende. Dies bedeutet, daß an dem hochohmigen Eingang 330 des zweiten Testobjekts eine Totalreflexion der Welle auftritt, wie es durch einen Pfeil 350c dargestellt ist. Die total reflektierte Welle überlagert sich auf der ersten Leitung 300 der hinlaufenden Welle. Die rücklaufende, d. h. total reflektierte Welle auf der Leitung 300 ist durch einen Pfeil 350d symbolisch dargestellt.

Hinsichtlich der Spannungsamplitude am Eingang des ersten Testobjekts hat dies folgende Auswirkungen. Zunächst, wenn die Welle 350a zum Testobjekt 1 hinläuft, liegt die halbe programmierte Amplitude am Testobjekt 1 an. Wenn dann die von dem Eingang 330 des zweiten Testobjekts reflektierte Welle 350c wieder den Eingang des Testobjekts 310 erreicht, überlagern sich hin- und rücklaufende Welle, so daß die Amplitude am Eingang des ersten Testobjekts den programmierten Wert erreicht. Der Zeitverlauf des Signals, das an dem Eingang 310 des ersten Testobjekts anliegt, entspricht somit einer Treppenkurve. Aufgrund der halben Amplitude der hinlaufenden Welle, die noch nicht mit der total reflektierten Welle überlagert ist, treten am Eingang des Testobjekts 310 unerwünschte Zustände auf, da sich die Amplitude der hinlaufenden Welle in der Nähe der Schaltschwelle des Testobjekts befindet. Erst wenn sich die total reflektierte Welle an dem Eingang 310 befindet, wird die volle programmierte Amplitude erreicht. Diese Treppenkurve führt unmittelbar zu unerwünschten Ergebnissen des ersten Testobjekts DUT1, d. h. das DUT1 wird unter Umständen als fehlerhaft erfaßt, obwohl es in Ordnung ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Treppenkurve nur dann bei einer bestimmten zeitlichen Auflösung sichtbar ist, wenn die Teilleitung 320 eine bestimmte Länge hat. Bei kleineren Längen "verschleift" die Treppenkurve zu einer flacheren ansteigenden Flanke.

Bei der in Fig. 3 gezeigten sogenannten L-Shared-Lösung treten somit erhebliche Signalverfälschungen hinsichtlich der Amplitude und der Anstiegszeit an den Bauelementeingängen auf, die ein Testen mit definierten Signalverläufen erschweren oder gar unmöglich machen bzw. typischerweise zu einer viel zu hohen Zahl von Fail-Ereignissen führen, obgleich dies Testobjekte korrekt funktionieren und eigentlich ein "Pass" "verdient" hätten.

Um diese Reflexionsprobleme zu vermeiden, könnte auch an den Einsatz eines passiven Widerstandsnetzwerks gedacht werden. Dieser reduziert jedoch die Spannungsamplitude und schränkt damit den verwendbaren Amplitudenbereich des Testers ein. Außerdem wird durch den zwangsweise nötigen Anschluß an eine Signalmasse eine Leckstrom-Messung (Leakage) an den Eingängen von Testobjekten unmöglich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Testvorrichtung sowie ein Verfahren zum Übermitteln eines Testsignal zu Testobjekten zu schaffen, die zu genaueren Testergebnisse führen und insbesondere genauere Aussagen darüber liefern, ob ein Testobjekt in Ordnung ist oder fehlerhaft ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Testvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder durch ein Verfahren zum Übermitteln eines Testsignals zu Testobjekten nach Patentanspruch 8 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Erhöhung des Durchsatzes einerseits mehrere Testobjekte an ein Testsystem angeschlossen werden müssen, und daß andererseits an dem Verzweigungspunkt, an dem das Testsignal des Testsystems in mehrere Testsignale zu den mehreren Testobjekten aufgespaltet wird, eine Anpassung vorgenommen werden muß, um keine Reflexionsprobleme herbeizuführen. Die erfindungsgemäße Testvorrichtung umfaßt einen Eingang zum Empfangen eines Testsignals von einer Testsignalquelle, wobei mit dem Eingang eine Signalleitung mit einem vordefinierten Wellenwiderstand verbindbar ist, eine Verzweigungseinrichtung mit einem ersten und einer Mehrzahl von zweiten Anschlüssen, wobei der erste Anschluß mit dem Eingang verbunden ist, und eine Anzahl von Verteilungsleitungen, wobei jede Verteilungsleitung eingangsseitig mit einem der Mehrzahl von zweiten Anschlüssen verbunden ist, und wobei an jede Verteilungsleitung ausgangsseitig eines der Testobjekte anschließbar ist. Erfindungsgemäß weist jede Verteilungsleitung einen Wellenwiderstand auf, der im wesentlichen gleich dem Produkt des vordefinierten Wellenwiderstands und der Anzahl von Verteilungsleitungen ist.

Damit wird sichergestellt, daß an dem Verzweigungspunkt eine Anpassung vorliegt, so daß ein Testsignal an dem Verzweigungspunkt nicht reflektiert wird und ohne Reflexionsverluste die Testobjekte erreicht. Außerdem wird durch die Anpassung im Verzweigungspunkt sichergestellt, daß von dem Meßobjekten zurück reflektierte Signale nicht am Verzweigungspunkt reflektiert werden und erneut in die Meßobjekte kommen, was eine Treppenkurve des Anregungssignals bewirken würde. Statt dessen wird ein von den Testobjekten zurück reflektiertes Signal unmittelbar zurück in das Testsystem reflektiert und dort vom Innenwiderstand absorbiert, ohne die Messung zu beeinträchtigen.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, daß keine Amplituden- oder Anstiegszeit-Verfälschungen aufgrund des Testaufbaus für eine Mehrzahl von Testobjekten stattfinden. Dies führt wiederum dazu, daß keine Testobjekte als fehlerhaft erkannt werden, die eigentlich in Ordnung sind, wie es bei der bekannten L-Shared-Lösung hingegen der Fall ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Beispiels für eine erfindungsgemäße Testvorrichtung;
Fig. 2 ein bekannter Testaufbau zum Messen eines einzigen Testobjekts;
Fig. 3 ein bekannter Testaufbau zum Messen einer Mehrzahl von Testobjekten mit der L-Shared-Anordnung;
Fig. 4 einen Vergleich der Signalanstiegszeiten des ersten und des zweiten Testobjekts für die bekannte Anordnung nach Fig. 3;
Fig. 5 eine graphische Darstellung zum Veranschaulichen der Anstiegszeit für das in Fig. 2 gezeigte System zum Testen eines einzigen Testobjekts zur Vergleichszwecken; und
Fig. 6 eine gemeinsame Darstellung der Signalverläufe an den Eingängen der beiden Testobjekte für die erfindungsgemäße Testvorrichtung.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Testvorrichtung 10, die in Fig. 1 auch mit Kontakt-Platine für zwei Bausteine bezeichnet ist. Die Testvorrichtung 10 umfaßt einen Eingang 12 zum Empfangen eines Testsignals von einer Testsignalquelle 14, die in Fig. 1 auch mit Testsystem bezeichnet ist. Der Eingang 12 ist mit einer Signalleitung 16 verbindbar. Die Signalleitung 16, die bei dem in Fig. 1 gezeigten System eine Koaxial-Leitung ist, hat einen vordefinierten Wellenwiderstand von 50 Ω. Um Anpassung zu erreichen, hat auch das Testsystem 14 einen Innenwiderstand 18 von 50 Ω. Die erfindungsgemäße Testvorrichtung 10 umfaßt ferner eine Verzweigungseinrichtung 20, die auch mit Punkt A (Pkt A) bezeichnet ist. Die Verzweigungseinrichtung 20 hat einen ersten Anschluß und allgemein eine Mehrzahl von zweiten Anschlüssen, wobei der erste Anschluß mit dem Eingang 12 der Testvorrichtung verbunden ist. Die erfindungsgemäße Testvorrichtung umfaßt ferner eine Anzahl von Verteilungsleitungen 22a, 22b, wobei die Signalleitungen eingangsseitig jeweils mit einem Anschluß der Mehrzahl von zweiten Anschlüssen der Verzweigungseinrichtung 20 verbunden sind, während ausgangsseitig an den jeweiligen Verteilungsleitungen Testobjekte 24a (DUT1) bzw. 24b (DUT2) anschließbar sind. Erfindungsgemäß hat jede Verteilungsleitung einen Wellenwiderstand, der im wesentlichen gleich dem Produkt des vordefinierten Wellenwiderstands, d. h. von 50 Ω bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel, und der insgesamten Anzahl von Verteilungsleitungen 22a, 22b, d. h. bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Faktor 2, ist.
Dadurch, daß die Wellenwiderstände der Verteilungsleitungen 22a, 22b aufgrund der Parallelschaltung der Verteilungsleitungen zusammen gleich dem Wellenwiderstand der Signalleitung 16 sind, ist im Punkt A, d. h. an der Verzweigungseinrichtung 20, Signalanpassung gegeben. Die Signalaufspaltung des Testsignals auf der Signalleitung 16 in die einzelnen Signale auf den Verteilungsleitungen erfolgt somit ohne Amplituden- und Anstiegszeitverfälschungen. Erfindungsgemäß wird die Signalleitung 16 bei gleichzeitiger Erhöhung des Wellenwiderstands der Verteilungsleitungen in mehrere Verteilungsleitungen aufgespalten.
Obgleich in Fig. 1 lediglich aus Übersichtlichkeitsgründen der Fall für zwei Meßobjekte 24a, 24b dargestellt worden ist, sei darauf hingewiesen, daß die Wellenwiderstandsanpassung erfindungsgemäß auch für mehrere Meßobjekte hergestellt werden kann, indem der Wellenwiderstand einer Verteilungsleitung gleich dem n-fachen des Wellenwiderstands der Signalleitung 16 eingestellt wird, wenn n Testobjekte getestet werden sollen bzw. wenn n Verteilungsleitungen vorhanden sind.
Dann finden keine Signalverfälschungen der Amplitude oder Anstiegszeit an den Eingängen der Testobjekte statt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die Verteilungsleitungen 22a, 22b gleich lang gewählt, um Zeitverschiebungen zwischen den Eingängen zu vermeiden.
Werden beispielsweise vier Verteilungsleitungen für das gleichzeitige Testen von vier Testobjekten vorgesehen, so wird der Wellenwiderstand einer Verteilungsleitung auf 200 Ω eingestellt, wenn der Wellenwiderstand der Signalleitung 50 Ω ist. Alternativ kann ein Testsystem mit einem Innenwiderstand von 25 Ω und eine Signalleitung mit einem Wellenwiderstand von 25 Ω verwendet werden. Dann müssen die Verteilungsleitungen zum Testen von vier Testobjekten lediglich 100 Ω haben. Wenn der Wellenwiderstand der Verteilungsleitungen auf 200 Ω eingestellt wird, können bereits acht Testobjekte gleichzeitig getestet werden, ohne daß Amplituden- und Signalanstiegszeit-Verfälschungen auftreten.
Im nachfolgenden wird auf die Fig. 4, 5 und 6 eingegangen. Bei allen Figuren ist entlang der Abszisse die Zeit t aufgetragen, während entlang der Ordinate eine Spannung U dargestellt ist. Fig. 5 zeigt die Signalanstiegszeit eines bestimmten Testsystems unmittelbar am Eingang des Testobjekts für den in Fig. 2 gezeigten Fall. Die Auswertung des Diagramms von Fig. 5 ergibt, daß das Testsystem Signalflanken mit einer Anstiegszeit von 1,17 ns liefert.
Fig. 4 zeigt übereinandergelegt die beiden Anstiegszeiten, die sich für den in Fig. 3 gezeigten bekannten Fall ergeben. Während am DUT2 von Fig. 3 eine Anstiegszeit von 1,25 ns ermittelt werden kann, beträgt die Anstiegszeit beim DUT1 aufgrund der in der Beschreibungseinleitung ausgeführten "Treppenfunktionserscheinung" bereits 1,7 ns, was einem Anstieg der Anstiegszeit von rund 36% bezüglich der Anstiegszeit des Meßobjekts 2 entspricht. Diese erhebliche Erhöhung der Anstiegszeit, d. h. erhebliche Abflachung der Signalflanke, die allein aufgrund der in Fig. 3 gezeigten L-förmigen Testvorrichtung zustande kommt, führt unmittelbar zu Fehlerkennungen des Testsystems, dahingehend, daß ein DUT1 als fehlerhaft detektiert wird, obgleich es in Ordnung ist.
Fig. 6 zeigt dagegen den Vergleich der Anstiegszeiten der beiden Meßtestobjekte DUT1 und DUT2 für den in Fig. 1 gezeigten Fall. Die Auswertung des Diagramms ergibt, daß am Eingang des DUT1 eine Anstiegszeit von 1,226 ns vorliegt, während am Eingang des DUT2 eine Anstiegszeit von 1,175 ns vorliegt. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Testvorrichtung dazu führt, daß die Differenz der beiden Anstiegszeiten im Bereich von < 5% bezüglich der kleineren Anstiegszeit des zweiten Testobjekts liegt, was dazu führt, daß Fehlerfassungsvorgänge hinsichtlich des Testobjekts 1 deutlich seltener oder überhaupt nicht mehr auftreten. Ferner sei darauf hingewiesen, daß ein Vergleich von Fig. 6 mit Fig. 5 ergibt, daß die erfindungsgemäße Aufspaltung der Signalleitung in eine Mehrzahl von Verteilungsleitungen mit höherem Wellenwiderstand nicht zu einem signifikanten Anstieg der Anstiegszeit führt, da die Anstiegszeiten für die erfindungsgemäße Testvorrichtung von Fig. 6 in der Größenordnung der Anstiegszeit für den Fall des Messens eines einzigen Testobjekts liegen.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden die Verteilungsleitungen auf der Kontakt-Platine 10 als Streifenleitungen realisiert, derart, daß die Verzweigungseinrichtung einen Übergang von einer Koaxialleitung auf Streifenleitungen implementiert, wenn die Signalleitung als Koaxialleitung ausgeführt ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Bezugszeichenliste 10 Testvorrichtung
12 Eingang der Testvorrichtung
14 Testsignalquelle
16 Signalleitung
18 Innenwiderstand des Testsystems
20 Verzweigungseinrichtung
22a erste Verteilungsleitung
22b zweite Verteilungsleitung
24a erstes Testobjekt
24b zweites Testobjekt
200 Testsystem
210 Ausgang des Testsystems
220 Signalleitung
230 Eingang des Testobjekts
240 Ausgang des Testobjekts
250 Testobjekt
300 erste Teilleitung
310 Eingang des ersten Testobjekts
320 zweite Teilleitung
330 Eingang des zweiten Testobjekts
350a hinlaufende Welle auf der ersten Teilleitung
350b hinlaufende Welle auf der zweiten Teilleitung
350c rücklaufende Welle auf der zweiten Teilleitung
350d rücklaufende Welle auf der ersten Teilleitung

Claims

1. Testvorrichtung (10) zum Testen von Testobjekten, mit folgenden Merkmalen:
einem Eingang (12) zum Empfangen eines Testsignals von einer Testsignalquelle (14), wobei mit dem Eingang (12) eine Signalleitung (16) mit einem vordefinierten Wellenwiderstand verbindbar ist;
einer Verzweigungseinrichtung (20) mit einem ersten und einer Mehrzahl von zweiten Anschlüssen, wobei der erste Anschluß mit dem Eingang (12) verbunden ist; und
einer Anzahl von Verteilungsleitungen (22a, 22b), wobei jede Verteilungsleitung der Anzahl von Verteilungsleitungen eingangsseitig mit einem der Mehrzahl von zweiten Anschlüssen verbunden ist, und wobei an jede Verteilungsleitung ausgangsseitig eines der Testobjekte (24a, 24b) anschließbar ist, wobei jede Verteilungsleitung (22a, 22b) einen Wellenwiderstand aufweist, der im wesentlichen gleich dem Produkt des vordefinierten Wellenwiderstands und der Anzahl der Verteilungsleitungen ist.

2. Testvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Eingang (12) ausgebildet ist, um ein Koaxialkabel als Signalleitung (16) anschließen zu können.

3. Testvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Verteilungsleitungen (22a, 22b) Streifenleitungen sind.

4. Testvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als eine Kontakt-Platine ausgeführt ist.

5. Testvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verteilungsleitungen (22a, 22b) alle gleich lang sind.

6. Testvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der vordefinierte Wellenwiderstand der Signalleitung (16) 50 Ω oder kleiner ist.

7. Testvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Eingänge der Testobjekte (24a, 24b), die an die Verteilungsleitungen (22a, 22b) anschließbar sind, hochohmig sind.

8. Verfahren zum Übermitteln eines Testsignals zu Testobjekten (24a, 24b), mit folgenden Schritten:
Empfangen eines Testsignals von einer Signalleitung (16) mit einem vordefinierten Wellenwiderstand;
Verzweigen des Testsignals in eine Anzahl von Verzweigungssignalen;
Übertragen der Verzweigungssignale über eine Anzahl von Verteilungsleitungen (22a, 22b), wobei jede Verteilungsleitung (22a, 22b) einen Wellenwiderstand aufweist, der im wesentlichen gleich dem Produkt des vordefinierten Wellenwiderstands und der Anzahl von Verteilungsleitungen (22a, 22b) ist.