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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung mit einer Messfunktion und eine Schaltungsanordnung mit einer solchen integrierten Schaltung.
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Ein Nachweis korrekt verbundener Bonddrähte in beispielsweise einer integrierten Schaltung (IC) innerhalb eines Gehäuses der integrierten Schaltung ist häufig ein wichtiger Bestandteil einer Qualitätskontrolle von integrierten Schaltungen.
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Hierfür werden im Stand der Technik unterschiedliche Nachweismethoden genutzt. Allgemein kann ein Bonddraht beispielsweise durch direkte Messung elektrischer Parameter über einen Anschluss am Gehäuse der integrierten Schaltung nachgewiesen werden. Hierfür sind Gleichstrom- und/oder Gleichspannungsmessungen oft ausreichend. Diese Methode erfordert allerdings, dass ein direkter Zugriff auf zu überprüfende Bonddrähte von außerhalb der integrierten Schaltung möglich ist.
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Insbesondere bei Multi-Chip-Modulen mit internen Bondverdrahtungen ist dies aber nicht immer gewährleistet. Für den Nachweis einer korrekten Anbindung von Mehrfachbondverdrahtungen oder Bonddrähten, die gehäuseintern kapazitive Lasten verbinden, sind entsprechend abweichende Methoden erforderlich. Als Nachweismethode lässt sich hier beispielsweise eine Röntgenbildgebung einsetzen, welche i. d. R. mit hohen Kosten verbunden ist und nicht mit jeder Art von integrierter Schaltung anwendbar ist (da hierdurch Speicherinhalte in EEPROMs und/oder Flash-Speichern verändert oder gelöscht werden können).
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Bei dem Nachweis von Bonddrähten, die gehäuseinterne kapazitive Lasten anbinden, kommen beispielsweise Methoden zum Einsatz, welche durch eine Messung eines dynamischen Verhaltens oder durch eine Erfassung von transferierten Ladungen Rückschlüsse auf das Vorhandensein bzw. auf die korrekte Anbindung der Bonddrähte schließen lassen.
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Zudem ist es bekannt, Dummy-Bonddrähte im Umfeld regulärer Bonddrähte (also Bonddrähte, welche zur eigentlichen funktionalen Anbindung zwischen Schaltungsteilen verwendet werden) anzuordnen, um kapazitive Einkopplungen von Störungen in die regulären Bonddrähte abzuschirmen und/oder um eine symmetrische parasitäre kapazitive Umgebung für die regulären Bonddrähte herzustellen, sodass in etwa betragsgleiche parasitäre Koppelkapazitäten bezüglich der Umgebung vorliegen.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine integrierte Schaltung mit einer Messfunktion vorgeschlagen, wobei die integrierte Schaltung ein Gehäuse, eine Vielzahl von Anschlüssen (auch „pins“ genannt), eine Funktionsschaltung (d. h., eine Schaltung, welche eine oder mehrere Funktionen der integrierten Schaltung realisiert), eine Impedanz und eine Messschaltung aufweist. Es ist möglich, dass sich die Funktionsschaltung aus einer Mehrzahl von Einzelschaltungen zusammensetzt, welche beispielsweise als separate Chips ausgebildet sind (z. B. in einem Multi-Chip-Modul) und in der integrierten Schaltung beispielsweise mittels Bonddrähten elektrisch untereinander verbunden sind.
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Die Messschaltung setzt sich wenigstens aus einer Umschalteinheit, einer Referenzimpedanz und einer Oszillatorschaltung, welche beispielsweise als RLC-Schwingkreis oder davon abweichend ausgebildet ist, zusammen.
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Die Funktionsschaltung, die Impedanz und die Messschaltung sind gemeinsam durch das Gehäuse gekapselt.
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Wenigstens ein Teil der Anschlüsse der integrierten Schaltung ist für eine elektrische Kontaktierung der Funktionsschaltung und der Messschaltung von außerhalb der integrierten Schaltung vorgesehen. D. h., dass ein Teil der Anschlüsse, welche weder zur Kontaktierung der Funktionsschaltung noch zur Kontaktierung der Messschaltung dient, funktionslose Anschlüsse (z. B. im Inneren der integrierten Schaltung nicht kontaktierte Anschlüsse) oder Anschlüsse sein können, welche mit anderen Bestandteilen der integrierten Schaltung verbunden sein können. Die Anschlüsse sind beispielsweise als Anschlüsse eines Anschlussrahmens (engl. „lead-frame“), als Ball-Grid-Array oder davon abweichend ausgebildet und an einer Außenseite des Gehäuses der integrierten Schaltung zugänglich.
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Die Oszillatorschaltung ist eingerichtet, mittels der Umschalteinheit abwechselnd mit der Impedanz und mit der Referenzimpedanz verbunden zu werden, ein erstes Signal mit einer von der Impedanz beeinflussten ersten Frequenz zu erzeugen, wenn die Oszillatorschaltung mit der Impedanz verbunden ist und ein zweites Signal mit einer von der Referenzimpedanz beeinflussten zweiten Frequenz zu erzeugen, wenn die Oszillatorschaltung mit der Referenzimpedanz verbunden ist.
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Vorteilhaft sind die Impedanz und die Referenzimpedanz derart ausgelegt, dass deren Einflüsse jeweils hinreichend groß sind, um eine intrinsische Frequenz des Oszillators (d. h., eine Eigenfrequenz des Oszillators) für eine Messung der Impedanz und der Referenzimpedanz hinreichend deutlich zu verändern. Entsprechend kann es in bestimmten Fällen sinnvoll sein, die Impedanz und die Referenzimpedanz mit höheren Werten auszubilden, als dies für die eigentliche Funktion der Impedanz in der integrierten Schaltung erforderlich wäre, sodass der Einfluss der Impedanz auf die Frequenz des Oszillators entsprechend hoch ist. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, die Oszillatorschaltung in Abhängigkeit einer vorgegebenen und evtl. nicht größer als erforderlich auslegbaren Impedanz zu dimensionieren, um einen für eine Messung ausreichenden Einfluss der Impedanz auf die Oszillatorfrequenz sicherzustellen.
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Die integrierte Schaltung ist zudem eingerichtet, das durch die Messschaltung erzeugte erste Signal und das durch die Messschaltung erzeugte zweite Signal und/oder eine auf Basis des ersten Signals und des zweiten Signals ermittelte Information über einen Zustand der Impedanz über vordefinierte Anschlüsse der Vielzahl von Anschlüssen nach außen auszugeben. Mit anderen Worten ist es möglich, einen Ausgang der Oszillatorschaltung, über welchen das erste Signal und das zweite Signal ausgegeben werden, direkt oder indirekt mit den vordefinierten Anschlüssen der integrierten Schaltung zu verbinden, sodass die jeweiligen Signale von einer externen Auswerteschaltung empfangbar und auswertbar sind, um einen Zustand der Impedanz zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich ist es wie vorstehend beschrieben möglich, dass die ersten und zweiten Signale innerhalb der integrierten Schaltung selbst ausgewertet werden, um die Information über den Zustand der Impedanz zu bestimmen, wobei sich der Zustand über einen Abgleich des ersten Signals mit dem zweiten Signal ermitteln lässt. Über vordefinierte Anschlüsse lässt sich entsprechend ein Ergebnis und/oder ein Zwischenergebnis der internen Auswertung der Signale nach außen bereitstellen.
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Eine solchermaßen intern und/oder extern ermittelte Information über den Zustand der Impedanz, repräsentiert beispielsweise eine fehlerhafte Kontaktierung, eine nicht vorhandene Kontaktierung oder ein Nichtvorhandensein der Impedanz innerhalb der integrierten Schaltung. Darüber hinaus sind weitere Fehlerzustände der Impedanz denkbar, welche mittels der Messschaltung ermittelbar sind.
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Die erfindungsgemäße integrierte Schaltung bietet u. a. den Vorteil, dass von außerhalb der integrierten Schaltung herkömmlicherweise nicht zugängliche Impedanzen oder von Impedanzen abweichende Komponenten der integrierten Schaltung gemessen werden können, sodass eine korrekte Funktion der gesamten integrierten Schaltung sichergestellt werden kann.
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Eine solche Messung der Impedanz lässt sich besonders vorteilhaft im Anschluss an ein Kapseln der integrierten Schaltung mittels des Gehäuses (welches beispielsweise aus einem spritzgepressten Kunststoff o. ä. ausgebildet ist) ausführen, um eine Funktionsfähigkeit der integrierten Schaltung während bzw. nach der Herstellung der integrierten Schaltung sicherzustellen. Dieser Anwendungsfall ist häufig besonders relevant, da insbesondere durch einen Spritzpressvorgang zur Gehäuseausbildung Beschädigungen innerhalb der integrierten Schaltung, insbesondere von Bonddrähten, auftreten können.
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Alternativ oder zusätzlich lässt sich eine solche Messung auch vor einer Montage der integrierten Schaltung auf einer Leiterplatte usw. und/oder während eines Produktiveinsatzes der integrierten Schaltung in einem fertiggestellten Produkt vorteilhaft durchführen.
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Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen integrierten Schaltung ergibt sich dadurch, dass für die Bestimmung des Zustandes der Impedanz kein präzises externes Referenzsignal zu erzeugen ist, auf dessen Basis ein Messsignal der Messschaltung bewertet wird, falls abweichend von der erfindungsgemäßen integrierten Schaltungsanordnung keine interne Referenzimpedanz und keine Umschalteinheit vorhanden sind.
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Zudem entfällt weitgehend oder vollständig die Notwendigkeit, vordefinierte Randbedingungen (z. B. Temperaturbedingungen) bei der Messung der Impedanz herzustellen, da in der erfindungsgemäßen integrierten Schaltung eine Zustandsbestimmung der Impedanz auf Basis einer Differenzbildung zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal bestimmbar ist. Da die hierbei zugrundeliegende Impedanz und die Referenzimpedanz im Wesentlichen denselben Einflussgrößen unterliegen (Temperatur, Fertigungstoleranzen von Bestandteilen der Impedanz und der Referenzimpedanz, usw.) ermöglicht die erfindungsgemäße integrierte Schaltung eines besonders zuverlässige Bestimmung des Zustandes der Impedanz.
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Es versteht sich zudem, dass die erfindungsgemäße integrierte Schaltung für eine Messung unterschiedlicher Impedanzen ausgebildet sein kann, indem beispielsweise eine Vielzahl von Messschaltungen vorgesehen ist und/oder indem die Umschalteinheit derart ausgebildet ist, dass sie eingerichtet ist, zwischen unterschiedlichen Impedanzen und Referenzimpedanzen umzuschalten, um unterschiedliche Impedanzen und Referenzimpedanzen jeweils mit einer einzelnen oder mit einer Vielzahl von Messschaltungen zu verbinden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Impedanz und/oder die Referenzimpedanz ein Bonddraht, insbesondere ein Dummy-Bonddraht und/oder eine Kontaktfläche (engl. auch als „pad“ bezeichnet) und/oder eine Kapazität und/oder ein linearer Widerstand und/oder ein nichtlinearer Widerstand und/oder eine Induktivität. Als Dummy-Bonddraht kommen insbesondere Bonddrähte in Frage, welche dafür vorgesehen sind, innerhalb der integrierten Schaltung kapazitive Einkopplungen von Störungen (z. B. in regulär genutzte Bonddrähte der integrierten Schaltung) abzuschirmen und/oder um eine symmetrische parasitäre kapazitive Umgebung für solche regulären Bonddrähte herzustellen, sodass in etwa betragsgleiche parasitäre Koppelkapazitäten bezüglich einer Umgebung sichergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass sich die Impedanz und/oder die Referenzimpedanz aus einer Vielzahl von Einzelimpedanzen zusammensetzt, wobei die Einzelimpedanzen beispielweise parasitäre Impedanzen und/oder Impedanzen diskreter Bauelemente (z. B. Dioden von integrierten ESD-Schutzschaltungen usw.) sind. Ferner ist es denkbar, dass die Oszillatorschaltung als Ringoszillator ausgebildet ist und/oder dass das erste Signal und das zweite Signal analoge und/oder digitale und/oder vorverarbeitete Signale sind. Eine hierfür erforderliche Vorverarbeitungslogik und/oder eine Analog-/Digitalwandlung ist vorteilhaft ebenfalls in die integrierte Schaltung integriert.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Funktionsschaltung innerhalb eines Chips (z. B. innerhalb eines ASICs, usw.) ausgebildet, der im Gehäuse der integrierten Schaltung integriert ist. Besonders vorteilhaft ist die Messschaltung darüber hinaus zumindest teilweise unterhalb einer elektrischen Kontaktfläche des Chips ausgebildet ist, sodass durch die Integration der erfindungsgemäßen Messschaltung keine oder nur ein geringer Teil einer aktiven Chip-Fläche für die Messschaltung vorgesehen werden muss.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die integrierte Schaltung eingerichtet, das durch die Messschaltung erzeugte erste Signal und das zweite Signal miteinander abzugleichen, um auf Basis einer Höhe einer Abweichung zwischen den jeweiligen Frequenzen der Signale einen Zustand der Impedanz zu ermitteln. Wie vorstehend bereits erwähnt, bietet die erfindungsgemäße integrierte Schaltung in diesem Zusammenhang den besonderen Vorteil, dass eine Bewertung des Zustandes der Impedanz auf Basis einer Differenzbetrachtung der jeweiligen Frequenzen der jeweiligen Signale durchführbar ist. Vorzugsweise wird ein Wert der Abweichung der jeweiligen Frequenzen voneinander mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen, welcher bei einer Überschreitung auf einen Fehlerzustand der Impedanz schließen lässt. Darüber hinaus ist es zudem möglich, den Wert der Abweichung mit einer Vielzahl vordefinierter Schwellenwerte abzugleichen, welche beispielsweise jeweils unterschiedliche Degradierungszustände der Impedanz repräsentieren.
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Die Referenzimpedanz weist beispielsweise Eigenschaften auf, die mit Eigenschaften der Impedanz in einem Fehlerzustand korrespondieren. Mit anderen Worten ist die Referenzimpedanz in diesem Fall derart ausgelegt, dass die Messschaltung ein zweites Signal erzeugt, dessen Frequenz im Wesentlichen einer Frequenz des ersten Signals entspricht, wenn die Impedanz einen vordefinierten Fehlerzustand aufweist. In einem beispielhaften Fall, in dem mittels der Messschaltung eine als Dummy-Bonddraht der integrierten Schaltung ausgebildete Impedanz zu überprüfen ist, ist es beispielsweise möglich, die Referenzimpedanz auf einen durch die Impedanz bereitgestellten Kapazitätswert festzulegen, welcher vorliegt, wenn der Dummy-Bonddraht nicht korrekt kontaktiert oder unterbrochen ist. Hierdurch lässt sich beispielsweise ein konkret zu betrachtender Fehlerfall der Impedanz gezielt überprüfen. Alternativ ist es möglich, dass die Referenzimpedanz Eigenschaften aufweist, welche mit einem fehlerfreien Zustand der Impedanz korrespondieren. Mit anderen Worten entspricht ein Wert der Referenzimpedanz in diesem Fall einem Erwartungswert für die Impedanz, welcher vorliegt, wenn die Impedanz keinen Fehler aufweist. Auf diese Weise lässt sich auf Basis der Referenzimpedanz dementsprechend ein Gutzustand der Impedanz von grundsätzlich beliebig ausgeprägten Fehlerzuständen der Impedanz unterscheiden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die Impedanz dazu vorgesehen ist, einen die Funktionsschaltung aufweisenden ersten Chip (z. B. einen ASIC) und einen von der Funktionsschaltung abweichenden zweiten Chip (z. B. einen Isolator-Chip) der integrierten Schaltung über jeweilige Kontaktflächen der jeweiligen Chips zu verbinden. Vorzugsweise ist die Impedanz in diesem Fall als Bonddraht bzw. als Dummy-Bonddraht ausgebildet.
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Besonders vorteilhaft ist die Messschaltung eingerichtet, mittels eines Aktivierungssignals aktiviert und deaktiviert zu werden. Alternativ oder zusätzlich ist die Umschalteinheit eingerichtet, auf Basis eines empfangenen Umschaltsignals zwischen der Impedanz und der Referenzimpedanz umzuschalten. Das Aktivierungssignal und/oder das Umschaltsignal lassen sich innerhalb der integrierten Schaltung und/oder außerhalb der integrierten Schaltung erzeugen. Es ist beispielsweise denkbar, dass die integrierte Schaltung auf Basis einer integrierten Logik eingerichtet ist, einen Prüfbetrieb der integrierten Schaltung automatisch zu detektieren, um im Ansprechen darauf das Aktivierungssignal intern an die Messschaltung auszugeben. Zudem ist es denkbar, das Umschaltsignal bei einer Aktivierung der integrierten Schaltung und/oder bei einer Erkennung eines Prüfbetriebs der integrierten Schaltung periodisch bereitzustellen, um wiederkehrend zwischen der Erzeugung des ersten Signals und des zweiten Signals umzuschalten. Eine externe Aktivierung und/oder Umschaltung lässt sich beispielsweise mittels einer Prüfvorrichtung für die integrierte Schaltung durchführen, welche eingerichtet ist, ein Aktivierungssignal und/oder ein Umschaltsignal zu erzeugen und über entsprechende Anschlüsse der integrierten Schaltung der Messschaltung zur Verfügung stellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt die externe Kontaktierung der Funktionsschaltung und der Messschaltung über voneinander abweichende Anschlüsse oder über zumindest teilweise gemeinsam genutzte Anschlüsse der integrierten Schaltung. Letzteres lässt sich beispielsweise durch Integration eines Multiplexers (z. B. mittels eines Zeit-, Frequenz-, Phasen-, oder Code-Multiplexers) in der integrierten Schaltung erreichen, sodass die in der Messschaltung erzeugten Signale über Anschlüsse der integrierten Schaltung ausgegeben werden können, welche eigentlich für die externe Kontaktierung der Funktionsschaltung vorgesehen sind. Auf diese Weise lassen sich entsprechend Anschlüsse an der integrierten Schaltung einsparen.
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Vorteilhaft ist die Referenzimpedanz eine erste Referenzimpedanz, während die Messschaltung wenigstens eine von der ersten Referenzimpedanz abweichende zweite Referenzimpedanz aufweist. Hierbei weist die erste Referenzimpedanz Eigenschaften auf, welche mit einem ersten Fehlerzustand der Impedanz korrespondieren, während die zweite Referenzimpedanz Eigenschaften aufweist, welche mit einem vom ersten Fehlerzustand abweichenden zweiten Fehlerzustand der Impedanz korrespondieren. Solch ein erster Fehlerzustand entspricht beispielsweise einem Zustand eines Dummy-Bonddrahtes, welcher einen ersten Chip und einen zweiten Chip verbindet, bei welchem der Dummy-Bonddraht nur mit demjenigen der beiden Chips fehlerfrei kontaktiert ist, in dem die erfindungsgemäße Messschaltung integriert ist. Der zweite Fehlerzustand entspricht beispielsweise einem Zustand eines solchen Dummy-Bonddrahtes, bei dem der Dummy-Bonddraht keine korrekte elektrische Kontaktierung mit demjenigen Chip aufweist, in dem die Messschaltung integriert ist. Mit anderen Worten ist es mittels dieser Ausgestaltung der Erfindung möglich, unterschiedliche Fehlerzustände der Impedanz konkret zu unterscheiden. Zudem ist es möglich, weitere Referenzimpedanzen vorzusehen und mittels der Umschalteinheit mit der Oszillatorschaltung zu verbinden, um mehr als zwei abweichende Fehlerzustände der Impedanz zu unterscheiden. Die Messschaltung ist in vorgennannten Fällen eingerichtet, zu jeder vorhandenen Referenzimpedanz ein spezifisches Messsignal (z. B. ein erstes Signal, ein zweites Signal, ein drittes Signal, usw.) zu erzeugen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, welche eine integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bzw. nach vorstehender Beschreibung aufweist, wobei die Schaltungsanordnung eingerichtet ist, die Messschaltung der integrierten Schaltung über vordefinierte Anschlüsse der Vielzahl von Anschlüssen der integrierten Schaltung zu aktivieren (z. B. während eines Herstellungsvorgangs der integrierten Schaltung und/oder wiederkehrend und/oder ereignisbasiert während eines Produktiveinsatzes der integrierten Schaltung) und zu deaktivieren. Alternativ oder zusätzlich ist die Schaltungsanordnung eingerichtet, das durch die integrierte Schaltung ausgegebene erste Signal und das zweite Signal miteinander abzugleichen, um auf Basis einer Höhe einer Abweichung zwischen den jeweiligen Frequenzen der Signale einen Zustand der Impedanz zu ermitteln. Weiter alternativ oder zusätzlich ist die Schaltungsanordnung eingerichtet, die auf Basis des ersten Signals und des zweiten Signals durch die integrierte Schaltung ermittelte Information über den Zustand der Impedanz zu empfangen und zu verwenden. Eine Verwendung erfolgt beispielsweise in einer Logik der Schaltungsanordnung, welche auf Basis eines ermittelten Fehlerzustandes der Impedanz beispielsweise einen Notlaufmodus in einer die integrierte Schaltung einsetzenden Komponente aktiviert und/oder eine hiervon abweichende Fehlerbehandlungsmaßnahme ausführt. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen integrierten Schaltung;
- 2 beispielhafte Signalverläufe einer erfindungsgemäßen Messschaltung der erfindungsgemäßen integrierten Schaltung; und
- 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen integrierten Schaltung. Die integrierte Schaltung weist innerhalb eines in 3 gezeigten Gehäuses 10 einen ersten Chip 80 und einen (nicht gezeigten) zweiten Chip auf, welche über einen Isolations-Chip 86 elektrisch miteinander verbunden sind.
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Die elektrische Verbindung der jeweiligen Chips 80, 86 erfolgt hier über Bonddrähte 60 und über Dummy-Bonddrähte 65, welche jeweilige Kontaktflächen 70 der jeweiligen Chips 80, 86 miteinander verbinden.
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Der erste Chip 80, welcher hier als ASIC ausgebildet ist, verfügt über eine Funktionsschaltung 30, die als Empfangseinheit für eine Datenkommunikation zwischen dem ersten Chip 80 und dem zweiten Chip dient. Es sei darauf hingewiesen, dass der erste Chip 80 weitere Funktionsschaltungen mit identischen und/oder unterschiedlichen Funktionen aufweisen kann (z. B. eine Sendeeinheit und/oder eine Logikschaltung usw.).
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Des Weiteren verfügt der erste Chip 80 über eine Messschaltung 50, welche eine Umschalteinheit 52, eine Referenzimpedanz 54 und einen Ringoszillator 56 aufweist.
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Die Messschaltung 50 ist eingerichtet, eine Impedanz 40, welche sich aus dem Dummy-Bonddraht 65, mit dem Dummy-Bonddraht 65 verbundenen Kontaktflächen 40 und zwei Dioden zusammensetzt, zu messen, um evtl. Fehlkontaktierungen des Dummy-Bonddrahtes 65 zu identifizieren.
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Der Ringoszillator 56 ist eingerichtet, mittels der Umschalteinheit 52 abwechselnd mit der Impedanz 40 und mit der Referenzimpedanz 54 verbunden zu werden. Hierfür wird über einen Umschaltanschluss 26 einer Vielzahl von Anschlüssen 20 der integrierten Schaltung, welche für eine externe Kontaktierung der Messschaltung 50 und der Funktionsschaltung 30 vorgesehen sind, ein Umschaltsignal von einer (nicht gezeigten) externen Testvorrichtung eingespeist.
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Der Ringoszillator 56 ist auf dieser Basis eingerichtet, ein erstes Signal mit einer von der Impedanz 40 beeinflussten ersten Frequenz zu erzeugen, wenn der Ringoszillator 56 mit der Impedanz 40 verbunden ist und ein zweites Signal mit einer von der Referenzimpedanz 54 beeinflussten zweiten Frequenz zu erzeugen, wenn der Ringoszillator 56 mit der Referenzimpedanz 54 verbunden ist.
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Die Referenzimpedanz 54 ist derart ausgelegt, dass ihr Einfluss auf den Ringoszillator 56 im Wesentlichen einem Einfluss der Impedanz 40 auf den Ringoszillator 56 entspricht, wenn die Impedanz 40 keinen Kontaktierungsfehler aufweist. Eine Kapazität der Impedanz 40 ist hierzu mittels einer Referenzkapazität C der Referenzimpedanz 54 nachgebildet, zudem weist die Referenzimpedanz 54 ebenfalls zwei Dioden auf, um die Eigenschaften der Impedanz präzise nachzubilden.
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Die Testvorrichtung ist eingerichtet das erste Signal und das zweite Signal, über einen Ausgangsanschluss 22 der Vielzahl von Anschlüssen 20 der integrierten Schaltung zu empfangen.
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Auf Basis einer Höhe einer Abweichung einer Frequenz des ersten Signals und einer Frequenz des zweiten Signals ist die Testvorrichtung eingerichtet, einen Zustand der integrierten Schaltung zu ermitteln. Die Testvorrichtung ist beispielsweise eine Testvorrichtung einer Produktionslinie der integrierten Schaltung, welche eingerichtet ist, die integrierte Schaltung nach Abschluss der Herstellung auf eine fehlerfreie Kontaktierung integrierter Dummy-Bonddrähte 65 hin zu untersuchen.
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Hierfür ist zusätzlich ein Aktivierungsanschluss 24 der Messschaltung 50 vorgesehen, über welchen der Ringoszillator 56 während eines Testbetriebs der integrierten Schaltung über die Testvorrichtung aktivierbar ist.
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Vorteilhaft ist die Messschaltung im Wesentlichen vollständig unterhalb der mit dem Dummy-Bonddraht 65 verbundenen Kontaktfläche 70 angeordnet, um keine aktive Fläche des ersten Chips 80 zu beanspruchen. Dies ist in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit abweichend dargestellt.
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Eine Grundstruktur des Ringoszillators 56 basiert im Wesentlichen auf einer aus dem Stand der Technik bekannten Schaltung, welche hier jedoch erfindungsgemäße erweitert ist, um eine Abhängigkeit einer Oszillatorfrequenz von den elektrischen Parametern der invertierenden Stufen des Ringoszillators möglichst gering zu halten und um eine hinreichend genaue Vergleichsmöglichkeit zwischen einer Messung der Impedanz und der Referenzimpedanz zu ermöglichen.
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Hierfür ist ein Widerstand R so bemessen, dass die Zeitkonstante am Knoten k0 kaum von der Impedanz eines Inverterausgangs am Knoten k3 abhängt und deutlich größer ist als eine Durchlaufzeit durch den Ring.
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Ein invertierender Schmitt-Trigger 90 am Knoten k0 mit seiner Eingangshysterese und die Transistoren S1 und S2 sorgen dafür, dass ein Signal am Knoten k0 den gesamten Spannungsbereich VSS (negative Spannungsversorgung) bis VDD (positive Spannungsversorgung) durchlaufen muss. Die Transistoren S1, S2 dienen als Schalter, die den Knoten k0 entweder auf VDD oder VSS ziehen, sobald eine Spannung am Knoten k0 eine in 2 gezeigte obere Schwelle TH1 des Schmitt-Triggers 90 überschreitet oder eine in 2 gezeigte untere Schwelle TH2 des Schmitt-Triggers 90 unterschreitet.
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Eine ungerade Anzahl von Invertern zwischen den Knoten k1 und k2 sorgt für einen hinreichenden Zeitversatz, sodass ein erstes Steuersignal VG1 und ein zweites Steuersignal VG2 für die jeweiligen Transistoren S1, S2 zuverlässig erzeugt werden.
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Die Ausgabe des Ringoszillators 56 am Ausgangsanschluss 22 ist dementsprechend eine zeitversetzte Version des Signals am Knoten k1 (d. h., des Ausgangs des Schmitt-Triggers 90). Eine in 2 gezeigte Schwingungsdauer T des Ringoszillators 56 wird überwiegend durch die kapazitiven Beiträge am Knoten k0 und durch die Größe des Widerstandes R bestimmt.
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2 zeigt beispielhafte Signalverläufe einer erfindungsgemäßen Messschaltung 50 der erfindungsgemäßen integrierten Schaltung. Die hier gezeigten Signalverläufe korrespondieren mit der in 1 gezeigten Messschaltung 50, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf diese verweisen wird. Neben den Spannungsverläufen an den jeweiligen Knoten k0, k1, k2 des in 1 gezeigten Ringoszillators 56 sind die Spanungsschwellenwerte TH1, TH2, die Versorgungsspannungspotentiale VDD, VSS, die Spannungsverläufe der Steuersignale VG1, VG2 und der Spannungsverlauf des Ausgangssignals am Ausgangsanschluss 22 gezeigt.
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Zudem ist die Schwingungsdauer T des Ringoszillators gekennzeichnet.
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3 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, wobei die Schaltungsanordnung eine erfindungsgemäße integrierte Schaltung 10 und eine Auswerteinheit 100 einer Testvorrichtung aufweist.
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Ein Gehäuse 10 der integrierten Schaltung kapselt eine Funktionsschaltung 30 und eine Messschaltung 50, wobei jeweilige Bonddrähte 60 zur elektrischen Verbindung von Komponenten der Funktionsschaltung 30 und jeweilige Dummy-Bonddrähte 65 zur Reduzierung von Störeinkopplungen hier nicht gezeigt sind. Dies gilt auch für jeweilige elektrische Verbindungen zwischen der Funktionsschaltung 30 und der Messschaltung 50 mit jeweiligen Anschlüssen 20 der integrierten Schaltung, die hier ebenfalls nicht gezeigt sind.
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Die Auswerteeinheit 100 ist mit einem der Anschlüsse 20 der integrierten Schaltung verbunden, welcher mit einem Massepotential M der Schaltungsanordnung verbunden ist.
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Die Auswerteeinheit 100 ist zudem über einen weiteren Anschluss 20 der integrierten Schaltung, welcher sowohl als Aktivierungsanschluss 24 einer in 1 gezeigten Oszillatorschaltung 56 der Messschaltung 50, als auch als Umschaltanschluss 25 einer in 1 gezeigten Umschalteinheit 52 der Messschaltung 50 dient, mit der integrierten Schaltung verbunden.
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Ferner ist die Auswerteeinheit 100 mit einem Ausgangsanschluss 22 der Messschaltung 50 verbunden, um durch die Messschaltung erzeugte Signale zu empfangen.
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Mittels dieser elektrischen Anbindung der Auswerteeinheit 100 an die integrierte Schaltung ist die Auswerteeinheit 100 eingerichtet, die integrierte Schaltung anzusteuern und auf Basis der empfangenen Signale eine fehlerfreie und eine fehlerbehaftete Kontaktierung von Dummy-Bonddrähten 65 der integrierten Schaltung zu ermitteln.
