DE2534502C3 - Individuell prüfbarer, integrierter Baustein - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein'.n integrierten Baustein gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Digitale Schaltwerke oder Schaltnetze werden derzeit verwiegend mit integrierten Bausteinen realisiert. Größere Schaltungskomplexe dieser Art, wie sie beispielsweise iri Datenverarbeitungsanlagen vorköm· men, werden zwecks besserer Handhabung in einzelne Baugruppen, insbesondere sogenannte steckbare Flachbaugruppen mit gedruckten (geätzten) Leiterbahnen aufgeteilt.

In solchen Schaltungskomplexen gegebenenfalls auftretende Fehler können zumeist durch systematisches Auswechseln Vöfi Baugruppen ziemlich rasch eingegrenzt und beseitigt Werden, sofern nicht schon die besondere Art des Fehlers auf eine bestimmte Baugruppe hindeutet Wesentlich schwieriger ist jedoch die Ermittlung des defekten Bausteins innerhalb der Baugruppe. Nur selten läßt sich aus der Art des auftretenden Fehlers unmittelbar auf den defekten Baustein schließen. Obgleich Lötvorrichtungen zur Verfügung stehen die das Auslöten von Bausteinen aus gedruckten Schaltungen ohne nennenswerte Schwierigkeiten ermöglichen, ist das Auswechseln einzelner

to Bausteine auf bloßen Verdacht hin, kein praktisch gangbarer Weg zur schließlichen Beseitigung des Fehlers.

In der Auslegeschrift 30 03 060 ist ein Verfahren der Prüfung von einzelnen Grundschaltungen auf einem Typ beschrieben, der in integrierter Großschaltung (LSI) aufgebaut ist. Dabei sollen die einzelnen Schaltkreise voneinander durch Schalter die über Spannungen auf- und zugemacht werden können, voneinander zum Zwecke der Messung abgetrennt

2u werden. Dies geschieht dadurch, daß die Schalter in den Leiterbahnen, die die einzelnen Schaltkreise miteinander verbinden, angeordnet sind. Mit diesem Verfahren ist jedoch die Oberprüfung einzelner Bausteine nicht möglich, sondern es können nur einzelne Grundschaltungen innerhalb eines Bausteins überprüft werden.

In der IC-Technik ist es außerdem bereits üblich und bekannt, zwei Eingangsanschlüsse über zwei Dioden, die auf einen gemeinsamen Ausgangsanschluß führen, zu entkoppeln. Aus der DE-OS 20 25 864 ist es außerdem bekannt, eine Einzelprüfung von Bausteinen, die auf einer mit gedruckten Leitern versehenen Platte angeordnet sind, durchzuführen. Bei dieser Anordnung werden die Ein- und Ausgänge der übrigen Bausteine auf Bezugspotential gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, integrierte Bausteine derart auszubilden, daß sie mit Hilfe geeigneter Prüfschaltungen, die über Prüfklemmen lötfrei an die Anschlußfahnen der Bausteine anschließbar sind, auch dann individuell prüfoar sind, wenn sie zusammen mit anderen Bausteinen in einer Baugruppe eingelötet sind. Dabei sollen weder die Prüfergebnisse für den zu prüfenden Baustein durch die Verbindungen mit anderen, vielleicht sogar defekten Bausteinen verfälscht noch andere Bausteine zerstört werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 je einen Baustein mit einem durch ein Schaltsignal steuerbaren Schalter in Bipolartechnik,

Fig. 3 einen Baustein mit einem durch ein Schaltsignal steuerbaren Schalter in MOS-Tec'inik.

F i g. 4 einen Baustein mit zwei durch Dioden entkoppelten Anschlüssen für die Versorgungsspannung.

Es empfiehlt sich, die zum alleinigen Inbetriebsetzen des jeweiligen Prüflings gemäß der Erfindung vorgesehenen Schalteinrichtungen auf dem gleichen Halbleiter^ chip zu integrieren, wie die übrigen Verknüpfungs- oder Speichergiieder des Bausteins. Es liegt dann nahe, für beide Teile auch dieselbe Halbleitertechnik zu verwenden. In wenigen Ausnahmefällen könnte eine Abweichung von dieser Regel allein Vom technischen Standpunkt her sinnvoll sein, doch würde dies nach dem heutigen Stand der Halbleilertechnik jedenfalls eine erhebliche Verteuerung zur Folge haben.

Die F i g. 1 zeigt einen integrierten Baustein B mit den Anschlußfahnen 1 bis 16. Der Baustein B möge willkürlich 4 NAND-Verknüpfungsglieder enthalten, die durch die gängigen Schaltsymbole dargestellt sind. Entgegen der üblichen Gepflogenheit sind hier an die Schaltsymbole auch die Masseleitung Φ und die Leitung für die Zuführung der Versorgungsspannung herangeführt. Zur Unterscheidung von der an der Anschlußfahne 16 des Bausteins B anliegenden Versorgungsspannung t/s sind die bausteininterne Versorgungsspannung bzw. die zu ihrer Verteilung dienenden Leitungen mit Us bezeichnet Zwischen der Anschlußfahne 16 und der internen Versorgungsspannungsleitung Us ist die Kollektor-Emitterstrecke eines npn-Transistors 7*1 eingefügt. An der Anschlußfahne 1 liegt das Schaltsignal SH für die Steuerung des Transistors 7*1 an. Ein Spannungsteiler aus den Widerständen R1 und R 2 sorgt für die Einhaltung der optimalen Steuerspannungen für den Transistor Tl. Be: der in Fig. 1 dargestellten Anordnung des Transistorf 7*1 ist vorausgesetzt, daß die Versorgungsspannung Us positiv gegenüber Masse ist und daß die Verknüpfung- bzw. Speicherglieder des Bausteins in Bipolartechnik unter Verwendung von Transistoren des npn-Leitungstyps aufgebaut sind. Es könnte sich gelegentlich als Nachteil erweisen, daß bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung für die Durchschaltung oder Sperrung der Versorgungsspannung Us der hohe Pegel des Schaltsignals SH etwas höher als die Versorgungsspannung Us liegen muß. Das kann durch die Anordnung zusätzlicher Transistoren vermieden werden. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt die F i g. 2. Auf dieses Schaltungsbeispiel soll hier nicht näher eingegangen werden, da es praktisch vollkommen bekannten Schaltungsausführungen gleicht (vergl. Baustein SN 7404 und ähnliche).

Für den normalen Betrieb einer Baugruppe, die mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Bausteinen bestückt ist, wird der Binärwert des Schaltsignals so festgelegt, daß die Versorgungsspannung Us in allen Bausteinen intern durchgeschaltet wird.

Die Zuführung des Schaltsignals SHzu den einzelnen Bausteinen erfolgt über einzeln auftrennbare Verbindungen. Zur Prüfung eines einzelnen Bausteins wird an alle Bausteine mit Ausnahme des zu prüfenden das Sperrpotential des Schaltsignals angelegt. Zu diesem Zweck wird die Verbindung zwischen der Anschlußfahne für die Zuführung des Schaltsignals an den zu prüfenden Baustein und der zentralen Leitung für das Schaltsignal aufgetrennt. Ober die Prüfklemme, weiche auf den zu prüfenden Baustein aufgesetzt wird und ihn mit einer geeigneten Prüfschaltung verbindet, wird gleichzeitig ein Schaltsignal angelegt, welches die Durchschaltung de- Versorgungsspannung Us nur auf diesem Baustein bewirkt. Die Anschaltung der integrierten Bausteine an die zentrale Leitung für das Schaltsignal kann über eine Lötbrücke oder einen Miniaturstecker erfolgen.

Eine weitere Möglichkeit zur alleinigen Anschaltung des zu prüfenden Bausteins an die Versorgungsspannung Us besteht darin, den Eingangskreis des elektronischen Schalters so auszubilden, daß er eine ODER-Funktion durchführt Während der Prüfung eines einzelnen Bausteins wird das zentrale Schaltsignal SH auf Sperrung gesetzt, während dem zu prüfenden Baustein über einen weiteren Anschluß mittels der Prüfklemme ein Ersatzschaltsignal SH' zugeführt wird, welches die Sperrung der Versorgungsspannung für diesen Baustein wieder aufhebt

Einen ebenfalls durch ein Sehaltsignal steuerbaren Schalter für die Anwendung in Bausteinen mit MOS-Transistoren zeigt die F i ρ 1 Der Schalter besteht aus den Feldeffekttransistoren T2 und 7*3 sowie den dazu komplementären Transistoren 7*4 und 7*5. Beim hohen Pegel des Schaltsignals SH werden die Transistoren 7*2 und 7*3 leitend, die Transistoren 74 und 7*5 sperren. Die an der Anschlußfahne 16 des integrierten Bausteins B anliegende Versorgungsspannung Vdd wird auf die bausteininterne Versorgungsspannungsleitung. Vdd durchgeschaltet. Beim niederen Pegel des Schaltsignals SH kehren sich die Verhältnisse um.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit für das Anlegen der Versorgungsspannung allein an den zu prüfenden Baustein, während alle anderen Bausteine auf der Baugruppe keine Versorgungsspannung erhalten, besteht darin, an jedem Baustein zwei Anschlußfahnen für die Zuführung der Versorgungsspannung vorzusehen und die Anschlußfahnen über zwei Anordnungen mit Ventilwirkung mit der internen Versorgungsspannungsleitung zu verbinden. In diesem Fall wird die eine Anschlußfahne fest mit der zentralen Leitung für die Zuführung der Versorgungsspannung der Baugruppe verbunden. Die andere Anschlußfahne bleibt frei. Zur Prüfung eines Bausteins wird die zentrale Versorgungsspannung für alle Bausteine der Baugruppe weggenommen und die Versorgungsspannung für d«n zu prüfenden Baustein mit Hilfe der Prüfklemme an die andere Anschlußfahne angelegt Die Ventilwirkung der zwischen die Anschlußfahnen und die interne Versorgungsspannungsleitung eingefügten Anordnungen verhindert eine Rückwirkung auf die zentrale Versorgungsspannungsleitung de' Baugruppe.

Im einfachsten Fall werden die Anordnungen mi: Ventilwirkung durch Dioden D 1 und D 2 gebildet, wie ir de, F. g. 4 dargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Integrierter Baustein, der innerhalb eines Kollektivs von in einer Baugruppe eingelöteten integrierten Bausteinen, deren Ein- und Ausgänge bei Abschaltung der Versorgungsspannung hochohmig sind, mit Hilfe einer Prüfschaltung, die durch eine auf den Baustein aufsetzbare Prüfklemme mit den Anschlußfahnen des Bausteins verbunden wird, durch mindestens einen in der Baugruppe angeordneten elektronischen Schalter individuell prüfbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter (Torschaltung) zwischen einer Anschlußfahne, an der die Versorgungsspannung (Us, Vdd) anliegt und einer im Inneren des Bausteins liegenden Versorgungsspannungsleitung liegt und daß der elektronische Schalter zur Durchschaltung oder Sperrung der Versorgungsspannung durch ein an einer weiteren Anschlußfahne anlegbares Schaltsignal (SH) betätigbar ist.

2. Integrierter Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektronischen Schalter ein Verknüpfungsglied mit ODER-Funktion vorgeschaltet ist, derart, daß der elektronische Schalter durch das erste Schaltsignal (SH) oder durch ein zweites, mit Hilfe der Prüfklemme zuführbares Schaltsignal (S//y durchlässig steuerbar ist.

3. Mit integrierten Bausteinen nach Anspruch 1 bestückte Baugruppe, dadurch gekennzeichnet, daß das Sehaltsi_ö,ial (SH)den betreffenden Anschlußfahnen der Bausteine über -inzeln auftrennbare Verbindungen zugeführt wird.

4. Integrierter Baustein nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schalter aus zwei steuerbaren Schalteinrichtungen (Du Dt) mit Ventilwirkung zur rückwirkungsfreien Durchschaltung der Versorgungsspannung besteht, der zwischen der bausteininternen Versorgungsspannungsleitung (Us') einerseits und einer ersten (16) bzw. zweiten (15) Anschlußfahne des Bausteins für die wahlweise Zuführung der Versorgungsspannur,^ andererseits liegt und durch Anlegen der äußeren Versorgungsspannung durchlässig schaltbar ist.

5. Mit integrierten Bausteinen nach Anspruch 4 bestückte Baugruppe, dadurch gekennzeichnet, daß alle ersten Anschlußfahnen gemeinsam mit einer äußeren Versorgungsspannungsleitung (Potentialebene) bene) verbunden sind und alle zweiten Anschlußfahnen frei bleiben.