DE10320622A1

DE10320622A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen korrekter Spurbreiten für eine gedruckte Schaltungsplatine einer drahtlosen Testhalterung

Info

Publication number: DE10320622A1
Application number: DE10320622A
Authority: DE
Inventors: Cherif Loveland Ahrikencheikh; Philip N. Ft. Collins King
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-01-29
Also published as: US20040010388A1

Abstract

Es wird eine Technik zum Minimieren der Fläche, die durch Spuren auf Drahtlose-Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatinen eines Gedruckte-Schaltungsplatine-Testers eingenommen wird, auf einer Pro-Spur-Basis präsentiert, die gewährleistet, daß ein maximaler Spurwirkwiderstand und/oder korrekte Stromzufuhranforderungen für Tests, die unter Verwendung der Spuren durchgeführt werden sollen, erfüllt werden. Eine gemäß der Erfindung implementierte gedruckte Schaltungsplatine umfaßt eine Mehrzahl von leitfähigen Kontaktflächen und eine Mehrzahl von Spuren, von denen jede zumindest zwei der leitfähigen Kontaktflächen leitfähig verbindet. Zumindest zwei der Spuren können jeweils unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, die vorbestimmt sind, um zu ermöglichen, daß ausreichend Strom durch dieselben fließt, um Bauelemente, die mit den leitfähigen Kontaktflächen verbindbar sind, zu treiben. Die Querschnittsfläche jeder Spur wird auf der Basis der minimalen ausreichenden Strommenge, die über die Spur geliefert werden muß, des maximal zulässigen Wirkwiderstands der Spur, der Spurlänge und des charakteristischen Wirkwiderstands des Spurmaterials berechnet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Testen von gedruckten Schaltungsplatinen und insbesondere auf eine Technik zum Minimieren der Fläche, die durch Spuren auf gedruckten Schaltungsplatinen einer drahtlosen Halterung eingenommen wird, auf einer Pro-Spur-Basis, wobei ferner ordnungsgemäße Spurwirkwiderstandsanforderungen für Tests, die unter Verwendung der Spuren durchgeführt werden sollen, gewährleistet werden.

Gedruckte-Schaltung-Anordnungen (PCAs – printed circuit assemblies) müssen nach der Herstellung getestet werden. Ein Testen der unbestückten gedruckten Schaltungsplatine, ohne an derselben befestigte Komponenten und Bauelemente, wird durchgeführt, um die Kontinuität der Spuren zwischen Kontaktflächen auf der Platine zu testen. Ein Testen von bestückten Platinen wird durchgeführt, nachdem manche oder alle elektrischen Komponenten und Bauelemente befestigt wurden, und wird durchgeführt, um zu verifizieren, daß alle benötigten elektrischen Verbindungen ordnungsgemäß abgeschlossen wurden. Ein Testen von bestückten Platinen wird ferner durchgeführt, um zu verifizieren, daß die Leistung der Bestückungskompuonenten innerhalb der Spezifikation liegt.

Ein Testen von Gedruckte-Schaltung-Anordnungen erfordert komplexe Testerressourcen. Die Testerhaurdware muß in der Lage sein, leitfähige Kontaktflächen, Durchkountaktierungen und Spuren auf der zu testenden Platine zu prüfen. Ein Testen bestückter Platinen umfaßt analoge und digitale Tests, beispielsweise Tests in bezug auf elektrische Verbindbarkeit, Spannung, Wirkwiderstand, Kapazität, Indukti vität, Schaltungsfunktion, Bauelementfunktion, Polarität, Vektortesten, vektorloses Testen und Schaltungsfunktionstesten.

1 veranschaulicht ein Testsystem 1. Das Testsystem 1 umfaßt einen Tester 2, eine Halterung 3 und eine DUT-Befestigung (DUT = device under test, zu testendes Bauelement) 25. Der Tester 2 umfaßt eine Mehrzahl von Testschnittstellenstiften 9, die in einem Array entlang der Oberseite des Testers 2 angeordnet sind. Der Tester 2 umfaßt eine Testerhardware 5, die unter der Steuerung einer Steuerung 6 arbeitet. Die Steuerung 6 kann durch eine Testersoftware 7, die in dem Tester 2 selbst ausgeführt werden kann, oder entfernt über eine standardmäßige Kommunikationsschnittstelle gesteuert werden. Eine Funktion der Steuerung 6 besteht darin, die Hardware 5 zu konfigurieren, elektrische Verbindungen zwischen Meßschaltungen in dem Tester und jedem der Testschnittstellenstifte 9 herzustellen oder nicht herzustellen. Hierzu ist jeder Testschnittstellenstift 9 durch ein Relais 4 mit der Testerhardware verbindbar oder von derselben isoliert. Durch ein Schließen des Relais kann ein elektrischer Kontakt mit einem jeweiligen Testschnittstellenstift 9 hergestellt werden; umgekehrt kann der Stift 9 durch ein Öffnen des Relais 4 von der Testhardware isoliert werden.

Auf dem Tester und über dem Feld von Testerschnittstellenstiften 9 ist die Testhalterung 3 angebracht. Die Halterung 3 umfaßt einen Halterungs-PCB-Adapter 10 (PCB = printed circuit board = gedruckte Schaltungsplatine) und einen Halterungsrahmen 20.

Der Halterungs-PCB-Adapter 10 weist eine obere Adapterplatte 11 und eine Adapterführungsplatte 13 auf, die zusammen durch Seitenwände 12 getragen werden. Der Adapter 10 umfaßt eine Mehrzahl von schwebenden Festkörpersonden 14, die durch präzise ausgerichtete Löcher in der Führungsplatte 13 und der oberen Platte 11 eingeführt sind. Die Führungsplat te 13 gewährleistet eine präzise vertikale Ausrichtung der schwebenden Festkörpersonden 14.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der Adapter 10 ferner eine gedruckte Sondenfeld-Schrumpf-PCB 15, die verwendet wird, um das relativ größere Feld von Testerschnittstellenstiften 9 des Testers 2 in ein relativ kleineres Sondenfeld der zu testenden gedruckten Schaltungsplatine zu übersetzen. Insbesondere weist die Sondenfeld-Schrumpf-PCB 15 bei diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Stiften 17 auf, die an einem Ende mit den oberen Spitzen von bestimmten Testerschnittstellenstiften 9 des Testers verbunden sind und an dem anderen Ende mit leitfähigen Spuren auf der Sondenfeld-Schrumpf-PCB 15 verbunden sind, die zu leitfähigen Kontaktflächen auf der Oberseite der Sondenfeld-Schrumpf-PCB 15 routen bzw. weiterzuleiten. Der Adapter umfaßt eine Mehrzahl von mit einem Ende versehenen bzw. einseitigen Federsonden 16, deren untere Spitzen mit den leitfähigen Kontaktflächen auf der Oberseite der Sondenfeld-Schrumpf-PCB 15 elektrisch in Kontakt stehen. Die einseitigen Federsonden 16 sind ebenfalls durch präzise ausgerichtete Löcher in der Führungsplatte 13 und der oberen Platte 11 eingeführt.

Der Halterungs-PCB-Adapter 10 ist über dem Feld von Testerschnittstellenstiften 9 derart angebracht, daß die unteren Spitzen der schwebenden Festkörpersonden 14 und die unteren Spitzen der Sondenfeld-Schrumpf-PCB-Stifte 17 mit den oberen Spitzen von entsprechenden Testerschnittstellenstiften 9 des Testers 2 ausgerichtet sind und in einen elektrischen Kontakt mit denselben treten, wie gezeigt ist.

Auf der oberen Platte 11 des Adapters 10 ist eine Halterungs-PCB 8 derart angebracht, daß die oberen Spitzen der schwebenden Festkörpersonden 14 und die oberen Spitzen der einseitigen Federsonden 16 mit leitfähigen Kontaktflächen auf der Unterseite der Halterungs-PCB 8 ausgerichtet sind und in einen elektrischen Kontakt mit denselben treten. Die leitfähigen Kontaktflächen auf der Unterseite der Halterungs-PCB 8 sind durch Spuren und Durchkontaktierungen und möglicherweise durch mehrere dazwischenliegende leitfähige Schichten der PCB 8 mit leitfähigen Kontaktflächen auf der Oberseite der Halterungs-PCB 8 elektrisch verbunden.

Der Halterungsrahmen 20 umfaßt eine obere Platte 21 und eine Führungsplatte 23, die durch Seitenwände 22 getragen werden, sowie eine Ausrichtungsplatte 24. Die Halterung 10 umfaßt eine Mehrzahl von mit zwei Enden versehenen bzw. zweiseitigen Federsonden 18, die durch präzise ausgerichtete Löcher in der oberen Platte 21, der Führungsplatte 23 und der Ausrichtungsplatte 24 eingeführt sind. Abstandshalter 19a aus Kunststoff und/oder Halteschrauben 19b halten die Adapterstifte jeweils davon ab, die Halterungs-PCB 8 nach oben zu schieben, und halten die Halterungs-PCB 8 davon ab, sich durchzubiegen, wenn die Anordnung während eines Tests einer zu testenden PCB 26 vakuumkomprimiert wird.

Der Rahmen 20 ist über dem Halterungsadapter 10 angebracht, wobei die unteren Spitzen der doppelseitigen Federsonden 18 präzise auf leitfähige Kontaktflächen auf der Oberseite der Halterungs-PCB 8 ausgerichtet sind, um einen elektrischen Kontakt zu gewährleisten.

Die DUT-Befestigung 25 umfaßt eine Trageplatte 28, die durch Schaum- oder Federdichtungen 29b auf der Oberseite der oberen Rahmenplatte 21 angebracht ist. Ferner sind auf der Oberseite der Trageplatte 28 Schaum- oder Federdichtungen 29a angebracht, um zu ermöglichen, daß ein DUT 26, beispielsweise eine gedruckte Schaltungsplatine, an derselben angebracht wird. Die gedruckte Schaltungsplatine 26 kann bestückt sein, wobei sie eine oder mehrere an derselben befestigten elektrischen Komponenten 27 umfassen kann, oder sie kann eine unbestückte Platine sein.

Wenn ein DUT 26 getestet werden soll, drücken die Testerschnittstellenstifte 9 auf die Halterungs-PCB 8 an ihren unteren leitfähigen Kontaktflächen (indirekt durch den Halterungsadapter 10) nach oben. Gleichzeitig drücken die unteren Spitzen der doppelseitigen Sonden 18 gegen die Halterungs-PCB 8 nach unten gegen ihre oberen leitfähigen Kontaktflächen. Die oberen Spitzen der doppelseitigen Sonden 18 drücken gegen die unteren leitfähigen Kontaktflächen des DUT 26. Während eines Tests des DUT 26 leitet die Testsoftware 7 die Steuerung 6, um die Testerhardware 5 zu konfigurieren, Verbindungen zwischen bestimmten interessierenden Testerschnittstellenstiften 9 und Meßschaltungen in der Testerhardware 5 herzustellen. Die Testerhardware 5 kann dann gemäß einer Softwareanweisung Messungen des zu testenden Bauelements oder der zu testenden Kontaktfläche durchführen.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine (Halterungs-PCB) 8. Die Qualität von Signalen, die auf der Halterungs-PCB 8 weitergeleitet werden, wird durch einen Sonde-und-Stift-Kontakt an den leitfähigen Kontaktflächen auf gegenüberliegenden Seiten der Platine 8 sowie durch den charakteristischen Wirkwiderstand der PCB-Spuren beeinflußt.

Beim Durchführen analoger Messungen ist die Schwierigkeit bei den Spuren tatsächlich der charakteristische Wirkwiderstand jeder der Spuren, die bei den Messungen der analogen Komponenten verwendet werden. Die Wirkung des Wirkwiderstands der Spur auf den Fehler des tatsächlichen gemessenen Wirkwiderstandwertes einer zu testenden analogen Komponente hängt von den proportionalen Werten des Spurwirkwiderstands und dem erwarteten Wirkwiderstandswert der zu testenden Komponente ab. Falls der Spurwirkwiderstand relativ zu dem erwarteten Wirkwiderstandswert der zu testenden Komponente relativ groß ist, ist der Meßfehler groß. Falls der Spurwirkwiderstand relativ zu dem erwarteten Wirkwiderstandswert der zu testenden Komponente relativ klein ist, ist der Meßfehler dagegen klein. Falls beispielsweise der Spurwirkwiderstand 2 Ohm beträgt, die zu jedem Ende der zu testenden Komponente, deren erwarteter Wirkwiderstandswert 10 Ohm beträgt, hinzugefügt wird, ist der Meßfehler relativ zu dem tatsächlichen gemessenen Wert sehr groß. Falls jedoch derselbe Spurwirkwiderstand von 2 Ohm zu jedem Ende einer zu testenden Komponente, deren erwarteter Wert 10 KOhm beträgt, hinzugefügt wird, ist der Meßfehler relativ zu dem tatsächlichen gemessenen Wert unbedeutend.

Eine Lösung des Problems, daß eine Spur in bezug auf den erwarteten gemessenen Wirkwiderstand einen hohen proportionalen Wirkwiderstand aufweist, besteht darin, die Querschnittsfläche der Spur zu erhöhen, um eine ausreichende Stromzufuhr zu der zu testenden Komponente sicherzustellen.

Im Gegensatz zu einem Testen von analogen Komponenten, die auf einer zu testenden gedruckten Schaltungsplatine angebracht sind und die allgemein durch sehr niedrige Stromzufuhranforderungen gekennzeichnet sind, sind die Stromzufuhranforderungen allgemein beträchtlich höher (z. B. in der Größenordnung von 1 bis 10 Amps), wenn die zu testende Komponente eine Leistungsversorgung ist. In diesem Fall ist der Parameter von Bedeutung allgemein nicht der Spurwirkwiderstand, sondern vielmehr der Grad der Stromfähigkeit der Spur als Funktion des Spannungsabfalls zwischen der Meßschaltung und der zu testenden Stromversorgung. Wiederum besteht eine Lösung, ausreichende Stromzufuhranforderungen an die testende Spur zu gewährleisten, darin, eine ausreichend große Querschnittsfläche der Spuren, die die Leistungsversorgung testen, zu gewährleisten.

Beim Testen von digitalen Komponenten ist der Serienwirkwiderstand der Parameter von Bedeutung. Allgemein sind zum Durchführen des Tests ein minimaler Strom (z. B. in der Größenordnung von Zehntel-Ampere) mit einem maximal akzeptablen Spannungsverlust zwischen der Meßschaltung und der zu testenden digitalen Komponente (z. B. in der Größenord nung von Zehntel-Volt) erforderlich. Diese Parameter diktieren den Widerstand, der für Spuren, die die zu testende digitale Komponente testen, maximal zulässig ist. Bei einem digitalen Übersteuerungstesten ist der Minimalstrom viel höher (z. B. in der Größenordnung von 0,75 Amps), der maximal akzeptable Spannungsverlust zwischen der Meßschaltung und der zu testenden digitalen Komponente bleibt jedoch gleich. Wiederum wird der testenden Spur somit eine Anforderung eines maximal zulässigen Wirkwiderstands auferlegt.

Bei jedem Typ des oben erwähnten Testens können die Anforderungen der testenden Spur in bezug auf Spurwirkwiderstand und/oder Stromzufuhr durch ein Verwenden von Spuren einer ausreichenden Querschnittsfläche sichergestellt werden. Ein Erhöhen der Querschnittsfläche der Halterungsspuren erhöht jedoch die durch die Spuren auf der Halterungs-PCB eingenommene Fläche. Dies kann wiederum zu Erfordernissen zusätzlicher PCB-Schichten führen, was die Halterungs-PCB teurer und komplizierter macht. Die Anzahl der Schichten kann durch ein Minimieren der Fläche, die durch die Spuren und ihre Durchkontaktierungen eingenommen wird, verringert werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gedruckte Schaltungsplatinen, ein Verfahren sowie ein computerlesbares Speichermedium zu schaffen, die ein Minimieren der Fläche, die durch Spuren und Durchkontaktierungen einer Halterungs-PCB eingenommen wird, ermöglichen, ohne die Qualität der Signale auf hierauf befindlichen negativ zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird durch gedruckte Schaltungsplatinen gemäß den Ansprüchen 1 oder 9, durch ein Verfahren gemäß Anspruch 13 sowie durch ein computerlesbares Speichermedium gemäß Anspruch 17 gelöst.

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zum automatischen Minimieren der Fläche, die durch die Spuren einer Testhalterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine eingenommen wird, auf einer Pro-Spur-Basis, das ordnungsgemäße Stromzufuhranforderungen für Test, die unter Verwendung der Spuren durchgeführt werden sollen, gewährleistet. Eine gemäß der Erfindung implementierte gedruckte Schaltungsplatine umfaßt eine Mehrzahl von leitfähigen Kontaktflächen und eine Mehrzahl von Spuren. Jede Spur verbindet auf leitfähige Weise zumindest zwei leitfähige Kontaktflächen der Testhalterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine. Zumindest zwei der Spuren weisen unterschiedliche jeweilige Querschnittsflächen auf, die vorbestimmt sind, um einen maximalen Spurwirkwiderstand aufzuweisen und/oder einen ausreichenden Stromfluß durch dieselben zu ermöglichen, um Bauelemente, die mit den leitfähigen Kontaktflächen verbindbar sind, zu testen. Die Querschnittsfläche jeder Spur wird auf der Basis der minimalen ausreichenden Strommenge, die durch die Spur zugeführt werden muß, des maximal erlaubten Wirkwiderstands der Spur, der Spurlänge und des charakteristischen Wirkwiderstands des Spurmaterials berechnet. Bei einem Ausführungsbeispiel wird bei einer gegebenen feststehenden Spurdicke insbesondere die minimale ausreichende Breite jeder Spur der Halterungs-PCB auf der Basis der Spurwiderstandsfähigkeitsanforderungen oder Stromzufuhranforderungen der Spur für Tests, die unter Verwendung der Spur durchzuführen sind, berechnet. Durch ein adaptives Anwenden der für jede Spur erforderlichen minimalen ausreichenden Breite auf einer Pro-Spur-Basis wird Tests zum Zweck eines ordnungsgemäßen Testverhaltens eine ausreichende Stromzufuhr garantiert, während es ermöglicht wird, die gesamte Spurfläche zu minimieren, um die Anzahl und die Kosten der PCB-Schichten zu minimieren. Man beachte, daß die erforderliche Breite oft eine Funktion der Spurlänge ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente benennen, näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Gedruckte-Schaltungsplatine-Testsystems;
2A eine Unteransicht eines Abschnittes einer gemäß der Erfindung implementierten Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine;
2B eine Draufsicht des Abschnitts der Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine der 2A;
2C eine transparente Draufsicht der Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine der 2A und 2B, die den Weg der Spuren auf jeder leitfähigen Schicht veranschaulicht;
3 ein Blockdiagramm eines Systems zum Berechnen der minimalen ausreichenden Spurbreiten für jedes Netz in einer gemäß der Erfindung implementierten Halterungs-PCB;
4 ein Betriebsflußdiagramm, das das Verfahren der Erfindung veranschaulicht;
5A eine Blockdiagrammansicht eines gemäß der Erfindung implementierten Gedruckte-Schaltungsplatine-Testsystems;
5B eine Unteransicht eines Abschnitts der gemäß der Erfindung implementierten und in 5A gezeigten Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine;
5C eine Draufsicht des Abschnitts der Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine der 5B;
5D eine transparente Draufsicht der Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine der 5B und 5C, die den Weg der Spuren auf jeder leitfähigen Schicht veranschaulicht;
6A ein schematisches Blockdiagramm einer einfachen Analogtestvorrichtung, die verwendet wird, um die Gleichungen zum Berechnen der minimalen ausreichenden Spurquerschnittsfläche für eine Spur, die verwendet wird, um einen analogen Test durchzuführen, abzuleiten;
6B ein schematisches Blockdiagramm der Analogtestvorrichtung der 6A, das das Problem einer parallelen parasitären Impedanz veranschaulicht;
6C ein schematisches Blockdiagramm der Analogtestvorrichtung der 6A, das eine Abschirmtechnik veranschaulicht;
7 ein Flußdiagramm, das ein Verfahren 120 zum Berechnen der minimalen ausreichenden Spurbreite eines Netzes veranschaulicht, das verwendet wird, um einen analogen Test durchzuführen;
8A einen Abschnitt einer beispielhaften Testspezifikationsdatei, der das Format der Datei veranschaulicht;
8B einen Abschnitt einer beispielhaften Testspezifikationsdatei;
8C einen Abschnitt einer beispielhaften Ausgabedatei, die durch den Spurminimierungsrechner der Erfindung erzeugt wird, der das Format der Datei veranschaulicht;
8D einen Abschnitt einer beispielhaften Ausgabedatei, die durch den Spurminimierungsrechner der Erfindung erzeugt wird;
9A eine Ansicht eines Abschnitts der ersten leitfähigen Schicht einer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung implementierten gedruckten Schaltungsplatine;
9B eine Ansicht eines Abschnitts der zweiten leitfähigen Schicht der gedruckten Schaltungsplatine der 9A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9C eine Ansicht eines Abschnitts der dritten leitfähigen Schicht der gedruckten Schaltungsplatine der 9A und 9B gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
9D eine transparente Draufsicht der Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine der 9A, 9B und 9C, die den Weg der Spuren auf jeder leitfähigen Schicht veranschaulicht.
Ein neuartiges Verfahren zum automatischen Minimieren der durch die Spuren der Halterungs-PCB eingenommenen Fläche auf einer Pro-Spur-Basis wird im folgenden ausführlich beschrieben. Obwohl die Erfindung in bezug auf spezifische veranschaulichende Ausführungsbeispiele beschrieben wird, versteht es sich, daß die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft sind und daß der Schutzumfang der Erfindung hierdurch nicht eingeschränkt werden soll.
Unter Bezugnahme auf die Erfindung veranschaulichen 2A, 2B und 2C eine gemäß den Prinzipien der Erfindung implementierte Halterungs-PCB 30. Wie darin gezeigt ist, umfaßt die Halterungs-PCB 30 eine Mehrzahl von leitfähigen Spuren 34a – 34d, die zwischen leitfähigen Kontaktflächen 32a – 32d und Durchkontaktierungen 36a – 36d auf einer ersten Seite 30a der Platine 30 verbunden sind, die mit leitfähigen Kontaktflächen 38a – 38d auf der gegenüberliegenden Seite 30b der Halterungs-PCB 30 verbunden sind. Wie gezeigt ist, variieren die Spuren 34a – 34d in Bezug auf ihre Breite w_a bis w_d, um die minimale ausreichende Breite der Spur zu ermöglichen und gleichzeitig die maximalen Spurwirkwiderstandsanforderungen zu erfüllen und/oder trotzdem eine ausreichende Stromzufuhr zu gewährleisten, um ein genaues Testen zu unterstützen.
Insbesondere zeigt 2A die Unterseitenansicht des Abschnitts der PCB 30. Bei diesem Beispiel weist die Unterseite 30a der PCB 30 eine leitfähige Kontaktfläche 32a auf, die durch eine leitfähige Spur 34a, die durch eine erste Breite w_a definiert ist, mit einer Durchkontaktierung 36a leitfähig verbunden ist. Die Unterseite 30a der PCB 30 umfaßt eine leitfähige Kontaktfläche 32b, die durch eine leitfähige Spur 34b, die durch eine zweite, andere Breite w_b definiert ist, mit einer Durchkontaktierung 36b leitfähig verbunden ist, eine leitfähige Kontaktfläche 32c, die durch eine leitfähige Spur 34c, die durch eine dritte, andere Breite w_c definiert ist, mit einer Durchkontaktierung 36c leitfähig verbunden ist, und eine leitfähige Kontaktfläche 32d, die durch eine leitfähige Spur 34d, die durch eine vierte, andere Breite w_d definiert ist, mit einer Durchkontaktierung 36d leitfähig verbunden ist.
2B zeigt die Draufsicht des Abschnitts der PCB 30 der 2C. Bei diesem Beispiel sind die Durchkontaktierungen 36a – 36d jeweils durch eine dazwischenliegende dielektrische Schicht der Platine 30 mit der Oberseite 30b der PCB 30 verbunden. Die Oberseite 30b der PCB 30 weist somit eine leitfähige Durchkontaktierung 36a von der Unterseite 30a der PCB 30 auf, die durch die Fortsetzung der leitfähigen Spur 34a, die durch die erste Breite w_a definiert ist, mit einer leitfähigen Kontaktfläche 38a leitfähig verbunden ist. Die Oberseite 30b der PCB 30 umfaßt ferner eine leitfähige Durchkontaktierung 36b von der Unterseite 30a der PCB 30, die durch die Fortsetzung der durch die Breite w_b definierten leitfähigen Spur 34b mit einer leitfähigen Kontaktfläche 38b leitfähig verbunden ist, eine leitfähige Durchkontaktierung 36c von der Oberseite 30a der PCB 30, die durch die Fortsetzung der durch die Breite w_c definierten leitfähigen Spur 34c mit einer leitfähigen Kontaktfläche 38c leitfähig verbunden ist, und eine leitfähige Durchkontaktierung 36d von der Oberseite 30a der PCB 30, die durch die Fortsetzung der durch die Breite w_d definierten leitfähigen Spur 34d mit einer leitfähigen Kontaktfläche 38d leitfähig verbunden ist.
2C ist eine transparente Draufsicht der PCB 30 der 2A und 2B, die den Weg der Spuren auf jeder leitfähigen Schicht 30a, 30b veranschaulicht.
Wie veranschaulicht ist, weist jede der leitfähigen Spuren 34a, 34b, 34c, 34d eine unterschiedliche Breite w_a, w_b, w_c, w_d auf, die gemäß den Prinzipien der Erfindung so berechnet sind, daß sie eine im wesentlichen minimale ausreichende Breite aufweisen, um maximale Spurwirkwiderstandsanforderungen zu erfüllen und/oder zu testenden Bauelementen ausreichend Strom zu liefern, damit Tests an den zu testenden Bauelementen unter Verwendung jeder Spur ordnungsgemäß durchgeführt werden können.
Der Einfachheit halber geht das veranschaulichende Beispiel der Halterungs-PCB 30 der 2A, 2B und 2C lediglich von zwei leitfähigen Leitwegschichten aus (nämlich der unteren freiliegenden leitfähigen Schicht 30a und der oberen freiliegenden leitfähigen Schicht 30b). Jedoch werden Fachleute erkennen, daß die Halterungs-PCB eine beliebige Anzahl von dazwischenliegenden leitfähigen Schichten umfassen kann, durch die Signale zwischen der oberen und der unteren freiliegenden Schicht 30a und 30b geroutet werden können.
3 ist ein Blockdiagramm eines Systems 40 zum Bestimmen der minimalen ausreichenden Spurbreite für jedes Netz einer Halterungs-PCB auf einer Pro-Netz-Basis. Wie gezeigt ist, umfaßt das System 40 eine Testgeneratorsoftware 42, die eine Platinenbeschreibung 41 der physischen Positionen, Parameter und Charakteristika jeder der Bauelementekontaktflächen und Netze auf der zu testenden Platine empfängt. Mittels der Platinenbeschreibung 41 bestimmt die Testgeneratorsoftware 42 einen Satz von Tests, die ausgeführt werden sollen, und einen Satz von Netzen auf der Drahtlose-Testhalterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine, die verwendet werden, um die Tests durchzuführen, und erzeugt einen Satz von Testspezifikationen 43. Unter anderen Testaufbauparametern umfassen die Testspezifikationen 43 die Stromanforderungen zum Durchführen des Tests und/oder den maximalen Wirkwiderstand jeder Spur, die beim Durchführen der Tests verwendet wird. Ein Spurminimierungskalkulator 44 berechnet die Querschnittsfläche oder Breite und/oder Dicke jeder Spur auf der Basis der maximalen Wirkwiderstands- und/oder Stromzufuhranforderungen der Spur, um die Fläche, die die Spur auf der gedruckten Schaltungsplatine einnimmt, zu minimieren. Bei dem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel ist die Länge der Spur vordefiniert und die Dicke der Spur feststehend; dementsprechend berechnet der Spurminimierungskalkulator 44 die im wesentlichen minimale Spurbreite für jede Spur, die noch eine Stromzufuhr über die Spur gewährleistet, die ausreichend ist, um die dem Netz zugeordneten Tests durchzuführen.
Um die minimale ausreichende Breite für eine gegebene Spur zu bestimmen, müssen alle Bauelemente, die für einen Test durch die Spur stimuliert werden, in Betracht gezogen werden. Diese Bauelemente können verschiedene Arten von Tests erfordern, beispielsweise nur digitale Tests, nur analoge Tests oder beide Arten von Tests, die unterschiedliche Strommengen erfordern. Ferner erfordern manche digitale Tests bestimmter Bauelemente eine „Übersteuerung" anderer Bauelemente in ihrer Nähe, und somit muß diesen anderen Bauelementen ausreichend Strom zugeführt werden.
4 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen der minimalen ausreichenden Spurbreite für jedes Netz einer Drahtlose-Halterungs-PCB auf einer Pro-Netz-Basis gemäß der Erfindung. Wie gezeigt ist, wird für jedes Netz auf der Halterungs-PCB die minimale ausreichende Spurbreite des Netzes für jeden möglichen Test berechnet, der unter Verwendung der Spur ausgeführt wird. Die größte der berechneten minimalen ausreichenden Spurbreiten wird als die Spurbreite ausgewählt, um für jeden Test einen ausreichenden Strom sicherzustellen. Insbesondere beginnt das Verfahren 100 damit, ein erstes Netz 101/102 auszuwählen. Das Verfahren bestimmt, ob ein analoger Test durchgeführt werden soll 103, und falls dies der Fall ist, berechnet 104 es eine minimale Spurbreite, die erforderlich ist, um an dem ausgewählten Netz einen ausreichenden Strom bereitzustellen, um den analogen Test durchzuführen. Anschließend bestimmt das Verfahren optional, ob ein digitaler Test durchzuführen ist 105, und falls dies der Fall ist, berechnet 106 es eine minimale Spurbreite, die erforderlich ist, um an dem ausgewählten Netz einen ausreichenden Strom bereitzustellen, um den digitalen Test durchzuführen. Anschließend bestimmt das Verfahren optional, ob ein Übersteuerungstest durchgeführt werden soll 107, und falls dies der Fall ist, berechnet 108 es eine minimale Spurbreite, die erforderlich ist, um an dem ausgewählten Netz einen ausreichenden Strom bereitzustellen, um den Übersteuerungstest durchzuführen. Nachdem alle minimalen Spurbreiten für jeden unter Verwendung der Spur durchzuführenden Test berechnet sind, wird die größte der berechneten minimalen Spurbreiten für das ausgewählte Netz als die Spurbreite für das ausgewählte Netz ausgewählt 109. Schritte 101 – 109 werden für jedes verbleibende nichtverarbeitete Netz wiederholt.
5A ist eine Blockdiagrammansicht eines gemäß der Erfindung implementierten Testsystems 200. Wie gezeigt ist, ist das Testsystem 200 aufgebaut, um verbunden zu sein, um einen Widerstand 201 an einer zu testenden Platine bzw. Testplatine 211 zu testen. Die Testplatine 211 ist an einer Testhalterung 214 angebracht, die eine Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine 215 umfaßt. Die Testerhardware umfaßt eine Pin-Karte 212 und eine Meßhardware 250, die Stimulusquellen 252, eine Meßoperationsverstärkerschaltung (MOA-Schaltung, MOA = measuring operational amplifier = Meßoperationsverstärker) 254 und Ansprechdetektoren 256 aufweist. Eine Steuerung 260 verwaltet jeden schaltungsinternen Test durch ein Schließen der ordnungsgemäßen Testkopfrelais 213a, 213b, um die zu testende Vorrichtung 201 mit der MOA-Schaltung 254 zu verbinden. Die Meßhardware 250 umfaßt eine Stimulusquelle 252, die konfiguriert sein kann, um mit einer Stromquelle, Spannungsquelle, Wechselstrom- oder Gleichstromquelle als Quelleneingang in die MOA-Schaltung 254 verbunden zu sein. Die Meßhardware 250 umfaßt ferner eine Ansprechdetektorschaltung 256, die konfiguriert sein kann, um analoge oder digitale Signale zu erfassen. Wenn die Stimulusquelle 252 an die MOA-Schaltung 254 angelegt ist, mißt der Ansprechdetektor 256 die Ausgabe der MOA-Schaltung 254 und sendet die Ergebnisse zur Auswertung an die Steuerung 260. Je nach den Ergebnissen sendet die Steuerung 260 an das Testprogramm entweder eine „Bestanden"- oder eine „Durchgefallen"-Bedingung zurück.
6A ist ein schematisches Blockdiagramm einer einfachen Analogtestvorrichtung 50, die die MOA-Schaltung 259 der Meßhardware 250 implementiert. Die Analogtestvorrichtung 50 bestimmt den Wirkwiderstandswert R_X des getesteten analogen Bauelements 52 (z. B. Widerstand, Kondensator, Induktor, Diode, Transistor, Sicherung, Potentiometer usw.), indem sie ein Referenzbauelement 57 verwendet, das einen bekannten Wirkwiderstandswert R_REF und gemessene Spannungs- und Detektorspannungen V_S 51 und V_O 56 aufweist. Wie veranschaulicht ist, umfaßt die Analogtestvorrichtung 50 einen Operationsverstärker 55, der einen positiven Eingang 54, der mit einer Schaltungsmasse verbunden ist, einen negati ven Eingang 53, der zwischen den Ausgang des zu testenden Bauelements 52 und ein Ende eines bekannten Referenzrückkopplungswirkwiderstands R_REF 57 geschaltet ist, und einen Ausgang V_O aufweist, der auf einer Ausgangsleitung 56 genommen ist und mit dem zweiten Ende des bekannten Rückkopplungswirkwiderstands R_REF 57 verbunden ist.
Da die Eingangsimpedanz eines Operationsverstärkers 55 charakteristisch sehr hoch ist, fließt ein Großteil des Stroms, der durch das zu testende Bauelement fließt, durch den Referenzwirkwiderstand R_REF 57. Der Wirkwiderstandswert R_X des zu testenden Bauelements kann somit wie folgt berechnet werden: RX = RREF · VS/-VO (Formel 1)
In der Praxis kann das zu testende Bauelement 52 je nach der Schaltungstopologie der Platine einen oder mehrere parallele Wege um dasselbe aufweisen. In diesen Situationen kann die Impedanz dieser parallelen parasitären Wege Fehler bewirken, da sie nicht in der obigen Formel enthalten sind. 6B ist ein schematisches Blockdiagramm der einfachen Analogtestschaltung 50, das das Problem des parasitären Wirkwiderstands veranschaulicht. Wie gezeigt ist, ist ein paralleler Parasitärer-Wirkwiderstand-Weg Z 58 parallel zu dem zu testenden Bauelement 52.
Das in 6B gezeigte Problem wird unter Verwendung einer Technik, die als „Abschirmen" bezeichnet wird, umgangen. Eine Analogtestvorrichtung, die die Abschirmtechnik veranschaulicht, ist in 6C gezeigt. Bei dieser Vorrichtung ist der Parallelimpedanzweg durch einen Abschirmbus G 61 unterbrochen. Durch ein Verbinden des G-Busses 61 auf die gezeigte Weise wird der Strom, der andernfalls sowohl durch Z_sg als auch Z_ig fließen würde, vernachlässigbar. Wenn der nicht-invertierende Eingang 54 zu dem Operationsverstärker 55 wie in 5C gezeigt geerdet ist, wird der invertierende Eingang 53 aufgrund von Charakteristika des Operati onsverstärkers 55 zu einer virtuellen Masse. Dies setzt ferner die I-Bus-Verbindung 53 auf virtuelle Masse. Wenn sich der G-Bus 61 ebenfalls auf Massepotential befindet, existiert über Z_ig kein Potentialunterschied, und kein Strom fließt durch den parallelen Weg um R_X herum und durch den Rückkopplungsweg R_REF. Die angelegte Spannung V_S auf der Leitung 51 liefert Strom an Z_sg; jedoch beeinflußt dieser Strom nicht die Messung, solange die Ausgangsimpedanz der angelegten Spannung V_S im Vergleich zu Z_sg sehr niedrig ist. Da ein oder mehrere parallele Wege um das zu testende Bauelement 52 herum vorliegen können, können ferner auch eine oder mehrere G-Bus-Verbindungen vorliegen. Solange die obigen Bedingungen erfüllt sind, fließt demgemäß im wesentlichen derselbe Strom durch R_X und R_REF, was wieder die Anwendung der Formel (1) ermöglicht.
In der Praxis darf der Wert R_X des zu testenden Bauelements 52 von einem Nennwert innerhalb eines Toleranzbereichs abweichen. Die Platinentestsoftware 262 (siehe 5A) kehrt zu einem „BESTANDEN"-Status für das zu testende Bauelement 52 zurück, falls der unter Verwendung der Formel (1) berechnete Wert R_X innerhalb dieser Toleranzen liegt, und kehrt andernfalls zu einem „DURCHGEFALLEN"-Status zurück. Dementsprechend muß der zum Testen des Bauelements gelieferte Strom Bauelementwerte innerhalb des gesamten Toleranzbereichs handhaben oder muß hoch genug sein (größer als ein gewisser Minimalwert), um die höchste zulässige Impedanz zu handhaben. Da ein Teil dieses Stroms an einen Fluß durch den Parasitärer-Weg-Abschnitt Z_sg verlorengehen wird, muß der erforderliche Stimulusstrom ferner höher sein, um diesen Verlust auszugleichen.
Die Spuren, durch die der erforderliche Strom zugeführt wird, müssen wiederum dick genug sein, um dessen erforderlichen Minimalwert aufzunehmen. Angesichts des maximal zulässigen Impedanzwerts R_X = R_MAX des zu testenden Bauelements 52 und der Impedanz Z_sg des parasitären Weges wird der minimale erforderliche Strom i_min durch folgendes wiedergegeben: imin = Vs/RMAX + VS/Zsg (Formel 2)
Der Wirkwiderstand der Spur R_SPUR beruht auf folgendem:

1. Für einen analogen Test beinhaltet das zulässige Testfehlerbudget (wie es durch die Testersoftware, beispielsweise IPG 259 der 5A, analysiert wird) in bezug auf I_MIN (mehr oder weniger) einen zulässigen Spannungsabfall in der Schaltung geteilt durch RSPUR• Die durch die Testeranalysesoftware berechnete zulässige Fehlerimpedanz führt direkt zu einem Maximalwert für R_SPUR.
2. Für einen digitalen Test/Übersteuerungstest kommt R_SPUR von dem zulässigen Spannungsabfall für den Typ des Bauelements/der Familie und den normalen Betriebsspannungspegeln des Bauelements, kombiniert mit dem erwarteten Strom des schlimmsten Falles.
3. Für Leistungsspuren kann R_SPUR auf der Basis des tatsächlichen erwarteten Leistungsversorgungsstroms für die DUT-Platine oder des maximalen Stroms, den die Systemleistungsversorgung liefern kann, berechnet werden. Dieser Strom führt in Kombination mit dem akzeptablen Leistungsversorgungsspannungsabfall zu einem Maximalwert für R_SPUR.

Der Wirkwiderstand eines Leiters mit einer Länge (L), einer Querschnittsfläche (A) und einem spezifischen Volumenwiderstand (?) wird durch folgendes wiedergegeben:
was zu
führt.
Wenn wir dies auf einen spezifischen Aufbau einer gedruckten Schaltungsplatine anwenden, können wir anhand von Quadraten (Spursegmenten mit gleicher Länge und Breite) arbeiten, um die Berechnungen zu vereinfachen. Beispielsweise ist der Gesamtwirkwiderstand R_SPUR einer Kupferspur von 28 Gramm (1 Unze), die einen Wirkwiderstand von 0,49 mOhm/Quadrat aufweist, zu der folgenden Anzahl von Quadraten äquivalent: nQuadrate = RSPUR/0,00049 (Formel 5)
Falls diese Spur eine Länge l aufweist, beträgt ihre entsprechende Breite: w = l/nQuadrate (Formel 6)
7 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren 120 zum Berechnen der minimalen ausreichenden Spurbreite eines Netzes veranschaulicht, das zum Durchführen eines analogen Tests verwendet wird. Wie darin veranschaulicht ist, umfaßt das Verfahren einen ersten Schritt 121 eines Erhaltens der Stromanforderungen, der Spurlänge, der Spurwiderstaundsfähigkeit und des zulässigen Fehlerbudgets der Spur. Diese Parameter können auf der Basis anderer bekannter Parameter berechnet werden oder sie können einfach bekannte gegebene Werte sein. Das Verfahren 120 umfaßt den zweiten Schritt 122 des Bestimmens des maximalen Wirkwiderstands R_MAX der Spur. Wiederum kann der maximale Wirkwiderstand R_MAX auf der Basis der Stromanforderungen, der Spurlänge, der Spurwiderstandsfähigkeit und des zulässigen Fehlerbudgets, die bei Schritt 121 erhalten wurden, berechnet werden oder kann einfach ein bekannter gegebener Wert sein. Das Verfahren 120 umfaßt den dritten Schritt des Berechnens der minimalen Querschnittsfläche der Spur auf der Basis der Spurlänge, der Spurwiderstandsfähigkeit und des maximalen Wirkwiderstands der Spur R_MAX. Falls die Dicke ein bekannter feststehender Wert ist, kann die Berechnung darauf reduziert werden, die minimale ausreichende Breite der Spur zu ermitteln.
Digitale Tests erfordern in der Regel, daß ein minimaler Strom von 0,1 A durch die Spur zugeführt wird. Der akzeptable Spannungsverlust (Spannungsabfall) zwischen dem Tester und dem DUT liegt in der Regel in der Größenordnung von 0,2 V. Dies bedeutet, daß der maximale Wirkwiderstand der Spur wie folgt lautet: RSPUR = 0,2/0,1 = 2 Ohm (Formel 7)
Unter Verwendung der Formel 5 für eine Kupferspur von 28 Gramm (1 Unze), die einen Widerstand von 0,49 mOhm/Quadrat aufweist, gilt: nQuadrate = 2/0,00049 = 4082 (Formel 8)
Falls die Spur eine Länge l = 20" aufweist, führt die Formel 6 zu einer Breite von: w = 20/4082 = 0,0049 Zoll (0,01245 cm) (Formel 9)
Diese Zahlen dienen lediglich der Veranschaulichung. Fachleute werden erkennen, daß die Ergebnisse von den tatsächlichen Werten der Stromanforderungen für den Test bzw. die Tests, von der angelegten Spannung, der Spurwiderstandsfähigkeit und der Spurlänge abhängen.
Für/In bezug auf digitale Übersteuerungstests erfordert ein Übersteuern, daß eine größere Strommenge zugeführt wird als bei regulären digitalen Tests, ein typischer Wert kann beispielsweise 0,75 A betragen. Der akzeptable Spannungsverlust (Spannungsabfall) zwischen dem Tester und dem DUT liegt in der Regel in der Größenordnung von 0,2 V. Dies bedeutet, daß der maximale Wirkwiderstand der Spur wie folgt lautet: RSPUR = 0,2/0,75 = 0,267 Ohm (Formel 10)
Unter Verwendung der Formel 5 für eine Kupferspur von 28 Gramm, die einen Wirkwiderstandswert von 0,49 mOhm/Quadrat aufweist, gilt: nQuadrate = 0,267/0,00049 = 545 (Formel 11)
Falls die Spur eine Länge l= 20'' aufweist, führt die Formel 6 zu einer Breite von: w = 20/545 = 0,0367 Zoll (0,0932 cm) (Formel 12)
Wiederum dienen diese Zahlen lediglich der Veranschaulichung. Fachleute werden erkennen, daß die Ergebnisse von den tatsächlichen Werten der Stromanforderungen für den Test bzw. die Tests, von der angelegten Spannung, der Spurwiderstandsfähigkeit und der Spurlänge abhängen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5A ist der Tester 210 bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine als „Board Consultant 258'' bezeichnte Agilent-3070-Betriebstestersoftware zum Einrichten einer Platinenbeschreibung einer zu testenden Platine 201, ein integrierter Programmgenerator (IPG – integrated program generator) 259 zum Bestimmen der geeigneten Tests, die für jedes Bauelement durchgeführt werden sollen, und zum Erzeugen der Tests, der Spurminimierungskalkulator 261 der Erfindung und verschiedene durch den IPG 259 erzeugte Platinentests 262. Man wird erkennen, daß jegliches der Softwaremodule durch einen Testerprozessor oder alternativ an einem entfernten Computersystem ausgeführt werden kann, das nach Bedarf unter Verwendung standardmäßiger Kommunikationsprotokolle mit dem Tester 210 kommuniziert.
5B, 5C und 5D veranschaulichen einen Abschnitt einer beispielhaften PCB 215, die zum Testen einer zu testenden Platine 211 verwendet wird. Der gezeigte Abschnitt ist der Abschnitt der PCB 215, der die Spur 221 zum Testen des Widerstands R_X 201 auf der zu testenden Platine 211 der 5A implementiert. Wie in 5B, 5C und 5D veranschaulicht ist, weist das Netz 221 die Metallspur auf, die eine leitfähige Kontaktfläche 222a mit einer Durchkontaktierung 222c auf der Unterseite 215a der PCB 215 und die Durchkontaktierung 222c mit einer leitfähigen Kontaktfläche 223a auf der Oberseite 215b der PCB 215 verbindet. Die zu bestimmende Spurbreite ist als w_x gezeigt.
Bei dem Beispiel der 5B, 5C und 5D entspricht die Position bestimmter Testerschnittstellenstifte 218 den Positionen der unteren leitfähigen Kontaktfläche 222a, der Spurecke 222b, der Durchkontaktierung 222c und der oberen leitfähigen Kontaktfläche 223a. Der Zweckmäßigkeit halber identifizieren Markierungen P1, P2, P3 und P4 die Positionen der unteren leitfähigen Kontaktfläche 222a, der Spurecke 222b, der Durchkontaktierung 222c bzw. der oberen leitfähigen Kontaktfläche 223a. Die x- und y-Koordinaten der durch die Markierungen P1, P2, P3 und P4 identifizierten Positionen sind der Testersoftware (z. B. IPG 259 der 5A) bekannt. Dementsprechend können die Positionsdaten der Punkte P1, P2, P3 und P4 durch den Spurminimierungskalkulator 262 verwendet werden, um die Länge der betrachteten Spur 221 zu berechnen. Beispielsweise ist die Länge der Spur 221 die Entfernung zwischen P1 und P2 plus die Entfernung zwischen P2 und P3 plus die Entfernung zwischen P3 und P4.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5A ist während eines tatsächlichen Testens des Widerstands R_X 201 lediglich der Stift 218a, der an einer Position P1 an dem fernen Ende der Spur 221 positioniert ist (siehe 5B – 5D) tatsächlich mit der leitfähigen Kontaktfläche 222a auf der Unterseite 215a der PCB 215 elektrisch verbunden. Dies wird durch ein Schließen des Relais 213a (5A), das dem an Position P1 befindlichen Testerstift 218a zugeordnet ist, bewerkstelligt. Das ferne Ende der Spur 221 an der Position P4 ist mit dem ersten Ende des Widerstands R_X 201a elektrisch verbunden. Dementsprechend bildet die Spur 221 die Leitung 51 bei der Operationsverstärkerschaltung der 6C.
Man wird erkennen, daß das zweite Ende des Widerstands 201b mit dem I-Bus-Eingang 53 des Operationsverstärkers 55 der 6C unter Verwendung einer anderen Spur (nicht gezeigt) verbunden ist.
Vor dem Test erzeugt der integrierte Programmgenerator IPG 259 (5A) eine Testspezifikationsdatei 270, die Tests für jede Spur enthält, einschließlich des maximalen Wirkwiderstands für die Spur. Die Parameter in dieser Datei können verwendet werden, um die minimale Spurbreite oder Querschnittsfläche für eine gegebene Spur zu berechnen.
8A veranschaulicht das Format eines Abschnitts 300 einer beispielhaften Testspezifikationsdatei 270, die durch den IPG 259 erzeugt wird. Wie veranschaulicht ist, erzeugt der IPG 259, um ein Bauelement, ein Netz oder eine Kontaktfläche auf der zu testenden Platine 211 zu testen, eine Testaussage, die eine Verbindungsaussage 310 und eine Meßaussage 320 enthält. Die Verbindungsaussage 310 identifiziert die leitfähigen Kontaktflächen auf der Unterseite der Testhalterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine 215, die durch die Testerschnittstellenstifte 218 geprüft werden sollten, und bewirkt, daß der Tester 210 die entsprechenden Relais 213 (die eine/keine elektrische Verbindung zwischen den Testerschnittstellenstiften 218 und dem MOA 254 in dem Tester herstellen) zu schließen/öffnen. Die Verbindungsaussage 310 spezifiziert ferner die Verbindungen, die für jeden des S-Busses 51, I-Busses 53, G-Busses 61 und den nicht-invertierenden Eingang 54 des Operationsverstärkers 55 in der MOA-Schaltung 50 (6C), die die MOA-Schaltung 254 des Testers 210 implementiert, hergestellt werden sollen.
Die Meßaussage 320 definiert den Bauelementnamen, den Bauelementtyp, den erwarteten Meßwert, die Toleranz, Testgrenzen, Meßoptionen und MOA-Schaltungsparameter, wie beispielsweise die minimale und maximale Admittanz Y_si, Y_sg, Y_ig des Bauelements und Impedanzen des parasitären parallelen Wegs.
8B veranschaulicht den Abschnitt 300 einer beispielhaften Testspezifikationsdatei 270, die einem Testen des Widerstands R_X 201 der 5 zugeordnet ist. Wie gezeigt ist, spezifiziert die Verbindungsaussage 310 bei diesem Beispiel ein Verbinden des S-Busses mit einer Quellenspannung QUELLE, des I-Busses mit einem Knoten RX_IN, der an der Position P1 auf der Halterungs-PCB 215 befindlich definiert ist, und des G-Busses mit Masse.
Die Meßaussage 320 spezifiziert, daß der Nennwert des Widerstands R_X 75 Ohm mit einer Toleranz von +/- 1% beträgt. Für dieses Beispiel hat die Testsystemanalysesoftware bestimmt, daß der maximal akzeptable Spurwirkwiderstand (R_SP _UR) für die S-Bus-Verbindung 0,12 Ohm beträgt. Angenommen, daß die Spur eine 28-g-Kupferspur mit einem Wirkwiderstand von 0,49 mOhm/Quadrat ist und daß der Spurminimierungskalkulator 262 die Länge l der Spur, die P1 mit P2, P2 mit P3 und P3 mit P4 verbindet, 21,8 cm (8,6 Zoll) beträgt, kann die Formel (5) angewendet werden, um die Anzahl von Quadraten wie folgt zu ermitteln: nQuadrate = RSPUR/0,00049 = 0,12/0,00049 = 245
Da die Spurlänge l 21,8 cm (8,6 Zoll) beträgt, sollte bei einem Anwenden der Formel (6) die Breite der Spur bei diesem Beispiel folgendes betragen: w = l/nQuadrate = 21,8/245 = 0,089 cm (0, 035 Zoll) (Formel 12)
8C veranschaulicht das Format eines beispielhaften Abschnitts 330 einer Ausgabedatei, die durch den Spurminimierungskalkulator 261 erzeugt 330 wird. Wie veranschaulicht ist, spezifiziert die Ausgabedatei, daß eine Spurbreite <Spur_Breite> einem Spurnamen <Spur_Name> zugeordnet wird. Der Spurleitweg wird durch PCB-Positionen <Erste_Spur_Stift>, <Nächste_Spur_Stift1>, ..., <Nächste_Spur_StiftN> und <Letzte_Spur_Stift> definiert.
8D veranschaulicht den beispielhaften Abschnitt 300 der Ausgabedatei, die durch den Spurminimierungskalkulator 261 auf der Basis der Eingabedatei 300 der 8B erzeugt wird. Der Abschnitt der gezeigten Ausgabedatei ist ein Teilstück der Datei, das der Spur RX_IN_SPUR zugeordnet ist, die mit dem ersten Ende 201a des Widerstands RX 201 auf der zu testenden Platine 211 verbunden ist. Wie gezeigt ist, enthält die Ausgabedatei bei diesem Beispiel die Spurdefinition „CUSTOMTRACE_35mils", die der Spur mit dem Namen RX_IN_SPUR zugewiesen ist. Die Software bestimmt, daß CUSTOMTRACE_35mils 0,089 cm (0,035 Zoll) (oder 35 Millizoll) breit ist. Die PCB-Positionen der Spur sind als P1, P2, P3 und P4 angegeben.
9A – 9D veranschaulichen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer gemäß den Prinzipien der Erfindung implementierten Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine 400. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Spuren 430a, 430d einer ersten Dicke auf Schichten 401 und 403 implementiert, während Spuren 430b, 430c, die durch eine zweite Dicke, die größer ist als die erste, charakterisiert sind, auf einer Schicht 402 implementiert sind. Die Spuren 430b, 430c, die einen geringeren Wirkwiderstand erfordern, sind vorzugsweise auf der Schicht 402 implementiert, während Spuren, die einen höheren Wirkwiderstand erlauben, 430a, 430d, auf den Schichten 401 und 403 implementiert sind.
Die oben beschriebene Erfindung stellt in mehrerer Hinsicht eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar. Erstens wird die Querschnittsfläche jeder Spur auf einer Pro-Spur-Basis bestimmt, um sicherzustellen, daß Stromzufuhranforderungen erfüllt sind. Zweitens wird die Querschnittsfläche jeder Spur vorzugsweise auf eine im wesentlichen minimale Querschnittsfläche minimiert, die immer noch die Stromzufuhranforderungen jeder Spur erfüllt. Durch ein Minimieren der Querschnittsfläche jeder Spur auf einer Pro-Spur-Basis werden die Größe und die Anzahl von Schichten der Halterungs-Gedruckte-Schaltungsplatine verringert.

Claims

Gedruckte Schaltungsplatine (30) für eine Testhalterung eines Gedruckte-Schaltungsanordnung-Testers, die folgende Merkmale aufweist: eine erste Spur (34a – 34d), die durch eine Erste-Spur-Querschnittsfläche (w_a – w_d) gekennzeichnet ist, wobei die erste Spur eine erste leitfähige Kontaktfläche (32a – 32d und 38a – 38d) auf einer ersten Seite der gedruckten Schaltungsplatine (30) mit einer ersten leitfähigen Kontaktfläche auf einer gegenüberliegenden Seite der gedruckten Schaltungsplatine (30) verbindet; eine zweite Spur, die durch eine Zweite-Spur-Querschnittsfläche gekennzeichnet ist, wobei die zweite Spur eine zweite leitfähige Kontaktfläche auf der ersten Seite der gedruckten Schaltungsplatine (30) mit einer zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf der gegenüberliegenden Seite der gedruckten Schaltungsplatine (30) verbindet; wobei sich die Erste-Spur-Querschnittsfläche von der Zweite-Spur-Querschnittsfläche unterscheidet.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß Anspruch 1, bei der: die erste Spur durch eine feststehende Spurdicke und eine erste Spurbreite gekennzeichnet ist; und die zweite Spur durch die feststehende Spurdicke und eine zweite Spurbreite gekennzeichnet ist; wobei sich die erste Spurbreite von der zweiten Spurbreite unterscheidet.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der: die erste Spur auf einer ersten Gedruckte-Schaltungsplatine-Schicht implementiert ist; und die zweite Spur auf einer zweiten Gedruckte-Schaltungsplatine-Schicht implementiert ist.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der: die erste Spur durch einen ersten Wirkwiderstand gekennzeichnet ist, der geringer als ein oder gleich einem ersten maximal zulässigen Wirkwiderstand ist, der der ersten Spur zugeordnet ist; und die zweite Spur durch einen zweiten Wirkwiderstand gekennzeichnet ist, der geringer als ein oder gleich einem zweiten maximal zulässigen Wirkwiderstand ist, der der zweiten Spur zugeordnet ist, wobei sich der zweite Wirkwiderstand von dem ersten Wirkwiderstand unterscheidet.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß Anspruch 4, bei der: die erste Querschnittsfläche eine im wesentlichen minimale Querschnittsfläche ist, die die erste Spur mit dem ersten maximal zulässigen Wirkwiderstand kennzeichnet; und die zweite Querschnittsfläche eine im wesentlichen minimale Querschnittsfläche ist, die die zweite Spur mit dem zweiten maximal zulässigen Wirkwiderstand kennzeichnet.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der: die erste Querschnittsfläche eine im wesentlichen minimale Querschnittsfläche ist, die eine ausreichende Stromzufuhr zu einem ersten Knoten einer zu testenden Platine, die an der Testhalterung angebracht ist, ermöglicht, wenn der Gedruckte-Schaltungsplatine-Tester mit der ersten leitfähigen Kontaktfläche auf der ersten Seite der gedruckten Schaltungsplatine elektrisch verbunden ist und der erste Knoten mit der ersten leitfähigen Kontaktfläche auf der gegenüberliegenden Seite der gedruckten Schaltungsplatine (30) elektrisch verbunden ist; und die zweite Querschnittsfläche eine im wesentlichen minimale Querschnittsfläche ist, die eine ausreichende Stromzufuhr zu einem zweiten Knoten der zu testenden Platine, die an der Testhalterung angebracht ist, ermöglicht, wenn der Gedruckte-Schaltungsplatine-Tester mit der zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf der ersten Seite der gedruckten Schaltungsplatine elektrisch verbunden ist und der zweite Knoten mit der zweiten leitfähigen Kontaktfläche auf der gegenüberliegenden Seite der gedruckten Schaltungsplatine (30) elektrisch verbunden ist.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die eine unbestückte Platine ist, die nicht mit elektrischen Bauelementen oder Komponenten bestückt ist.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die eine bestückte Platine ist, die mit zumindest einem elektrischen Bauelement oder einer elektrischen Komponente bestückt ist.
Gedruckte Schaltungsplatine (30), die folgende Merkmale aufweist: eine Mehrzahl von leitfähigen Kontaktflächen (32a – 32d und 38a – 38d); und eine Mehrzahl von Spuren (34a – 34d), von denen jede mit zumindest zwei der leitfähigen Kontaktflächen leitfähig verbunden ist, wobei zumindest zwei der Spuren jeweils eine unterschiedliche Querschnittsfläche (w_a – w_d) aufweisen, die vorbestimmt ist, um eine maximale Spurwirkwiderstandsanforderung zu erfüllen, die der Spur zugeordnet ist, und/oder um zu ermöglichen, daß ausreichend Strom durch dieselbe fließt, um Vorrichtungen (201), die mit den leitfähigen Kontaktflächen verbindbar sind, zu testen.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß Anspruch 9, bei der: die zumindest zwei Spuren (34a – 34d), die jeweils unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, durch identische Spurdicken, aber unterschiedliche Spurbreiten (w_a – w_d) gekennzeichnet sind.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß Anspruch 9 oder 10, die eine unbestückte Platine ist, die nicht mit elektrischen Bauelementen oder Komponenten bestückt ist.
Gedruckte Schaltungsplatine (30) gemäß Anspruch 10, die eine bestückte Platine ist, die mit zumindest einem elektrischen Bauelement oder einer elektrischen Komponente bestückt ist.
Verfahren zum Bestimmen einer im wesentlichen minimalen ausreichenden Spurquerschnittsfläche für jede Spur einer gedruckten Schaltungsplatine (30) auf einer Pro-Spur-Basis, das folgende Schritte aufweist: Auswählen (102) einer nicht verarbeiteten Spur; Erhalten (121, 122) einer minimalen ausreichenden Strommenge, die die ausgewählte Spur liefern muß, und/oder eines maximalen Spurwirkwiderstands, durch den die ausgewählte Spur gekennzeichnet werden kann; Erhalten (121) einer Leitweg-Länge der ausgewählten Spur; und Berechnen (123) einer Querschnittsfläche der Spur auf der Basis der Leitweg-Länge und der minimalen ausreichenden Strommenge und/oder des maximalen Spurwirkwiderstands.
Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem der Berechnungsschritt folgenden Schritt umfaßt: Berechnen (123) einer im wesentlichen minimalen ausreichenden Querschnittsfläche der Spur, um die minimale ausreichende Strommenge und/oder den maximalen Spurwirkwiderstand zu liefern.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, das folgende Schritte aufweist: Erhalten einer Dicke der ausgewählten Spur; und Berechnen einer Spurbreite der Spur auf der Basis der minimalen ausreichenden Strommenge und/oder des maximalen Spurwirkwiderstands, der Leitweg-Länge und der Spurdicke.
Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem der Berechnungsschritt folgenden Schritt umfaßt: Berechnen einer im wesentlichen minimalen ausreichenden Spurbreite, um die minimale ausreichende Strommenge und/oder den maximalen Spurwirkwiderstand zu liefern.
Computerlesbares Speichermedium, das auf faßbare Weise Programmanweisungen verkörpert, die ein Verfahren zum Bestimmen einer im wesentlichen minimalen ausreichenden Querschnittsfläche für jede Spur einer gedruckten Schaltungsplatine (30) auf einer Pro-Spur-Basis implementieren, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Auswählen (102) einer nicht verarbeiteten Spur; Erhalten (121, 122) einer minimalen ausreichenden Strommenge, die die ausgewählte Spur liefern muß, und/oder eines maximalen Spurwirkwiderstands, durch den die ausgewählte Spur gekennzeichnet werden kann; Erhalten (121) einer Leitweg-Länge der ausgewählten Spur; und Berechnen (123) einer Querschnittsfläche der Spur auf der Basis der Leitweg-Länge und der minimalen ausreichenden Strommenge und/oder des maximalen Spurwirkwiderstands.
Computerlesbares Speichermedium gemäß Anspruch 17, wobei der Berechnungsschritt folgenden Schritt umfaßt: Berechnen (123) einer im wesentlichen minimalen ausreichenden Querschnittsfläche der Spur, um die minimale ausreichende Strommenge und/oder den maximalen Spurwirkwiderstand zu liefern.
Computerlesbares Speichermedium gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erhalten einer Dicke der ausgewählten Spur; und Berechnen einer Spurbreite der Spur auf der Basis der minimalen ausreichenden Strommenge und/oder des maximalen Spurwirkwiderstands, der Leitweg-Länge und der Spurdicke.
Computerlesbares Speichermedium gemäß Anspruch 19, wobei der Berechnungsschritt folgenden Schritt umfaßt: Berechnen einer im wesentlichen minimalen ausreichenden Spurbreite, um die minimale ausreichende Strommenge und/oder den maximalen Spurwirkwiderstand zu liefern.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, das ferner einen Schritt des Erhaltens (121) eines charakteristischen Wirkwiderstands des Materials, das verwendet wird, um die Spur zu implementieren, aufweist, der bei der Berechnung der Querschnittsfläche berücksichtigt wird.
Computerlesbares Speichermedium gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem das Verfahren ferner einen Schritt des Erhaltens (121) eines charakteristischen Wirkwiderstands des Materials, das verwendet wird, um die Spur zu implementieren, aufweist, der bei der Berechnung der Querschnittsfläche berücksichtigt wird.