DE3335373A1

DE3335373A1 - Einbrennapparatur fuer halbleiterbauelemente

Info

Publication number: DE3335373A1
Application number: DE3335373A
Authority: DE
Inventors: Daniel Paul Jones
Original assignee: Reliability Inc
Current assignee: Reliability Inc
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1984-03-29
Also published as: GB2129570B; GB8326157D0; JPS5989431A; GB2129570A; US4507544A

Description

JJ Ji) j /j

Einbrennapparatur für Halbleiterbauelemente

Die Erfindung betrifft eine Einbrennapparatur zum Aussondern fehlerhafter Halbleiterchips. Die Erfindung betrifft speziell eine solche Verbesserung der Einbrennapparatur, die den ordnungsgemäßen Betrieb der Apparatur sicherstellt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das überwachen von elektrischen Signalen, die die Halbleiterchips betreiben, um zu verifizieren, daß die die elektrischen Signale erzeugenden Takt-Treiberschaltungen sowie die elektrischen Verbindungen zwischen den Takt-Treiberschaltungen und den Halbleiterchips richtig arbeiten.

Es sind sog. Einbrennapparaturen (englisch: burn-in apparatus) bekannt, in denen die DIL-Gehäuse (zweireihige Steckgehäuse) oder die zu testenden Bauelemente in als Einbrennplatinen bezeichnete (gedruckte Schaltungs-)Platinen eingesetzt werden, welche anschließend in die Vorderseite einer Mutterplatine eingesteckt werden, die sich in einer (rückwärtigen) Tafel befindet, welche den rückwärtigen Teil einer hohlen Rückwand eines Ofens (einer Einbrennkammer) bildet, in der eine gesteuerte Temperatur aufrechterhalten wird. In die Rückseite der Mutterplatine werden auf der hinteren Seite der Tafel mehrere Taktplatinen, von denen jede zum Beispiel an mehrere Einbrennplatinen anzuschließen ist, eingesteckt, wobei es wünschenswert ist, daß sich die Taktplatinen so nahe wie möglich bei den Einbrennplatinen befinden, um elektrische Störungen und Signalverschlechterungen zu vermeiden.

Bisher wurden die Takt-Treibersignale dadurch überwacht, daß die Ausgangssignale jeder Treiber-Ausgangsleitung mit der von dem Taktgeber kommenden Eingangsleitung verglichen wurden. Durch diese Maßnahme erzielt man einen angemessenen Schutz bezüglich eines Fehlers in der Takt-Treiberschaltung,

ORIGINAL INSPEGIED COPY

•Τ-·

nicht jedoch bezüglich einer fehlerhaften elektrischen Verbindung zwischen der Takt-Treiberschaltung und den Einbrennplatinen. Um einen Fehler der elektrischen Verbindungen festzustellen, zum Beispiel einen Fehler in den Platinenkanten-Verbindern oder anderen schnell-steckbaren und schnelllösbaren Verbindern zwischen verschiedenen Einbrennplatinen und der Rückseite der Mutterplatine in der Rückwand, sowie bei Verbindern an der Vorderseite der Mutterplatine, die die Taktplatinen mit der Mutterplatine verbinden, ist es notwendig, die Takt-Treibersignale jeder Einbrennplatine zu überwachen, und die entsprechenden Überwachungsleitungen müssen durch die Rückwand hindurch über weitere schnellsteckbare und schnell-lösbare Verbinder zu der außerhalb der Einbrennkammer befindlichen Uberwachungsapparatur zurückgeführt werden. Die zusätzlichen Verbindungen und Überwachungsund Detektorexnrichtungen, die für eine solche Einbrennplatinenüberwachung notwendig sind, verteuern die Anordnung in einem kaum zu vertretenden Maß. Die derzeit bekannten Vorrichtungen und Verfahren zürn Betreiben der Halbleiterchips stellen keine Mittel dar, die einen nur relativ geringen Aufwand erfordern und sicherstellen, daß sämtliche Halbleiterchips tatsächlich betrieben werden.

Erfindungsgemäß sind an die Takt-Treiberleitungen jeder Einbrennplatine zwei Dioden-Gatterschaltungen angeschlossen, das heißt UND-Glieder positiver und negativer Logik, was dasselbe ist wie ODER-Glieder negativer bzw. positiver Logig oder ein UND-Glied oder ein ODER-Glied gleicher Logik. Der Eingang jedes Verknüpfungsglieds ist an jede der Takt-Treiberleitungen einer Einbrennplatine angeschlossen, und die Ausgangs- oder Überwachungsleitung ist über schnell-steckbare und schnell-lösbare Verbinder auf der Vorderseite der Mutterplatine an eine Überwachungsplatine angeschlossen, die ebenfalls über schnell-steckbare und schnell-trennbare Verbinder an die Mutterplatine auf der Rückseite der Rück-

COPY

333b373

■!■

wand angeschlossen ist. Hierdurch reduziert sich die Anzahl der durch die Rückwand hindurchlaufenden überwachungsleitungen von einer Leimung pro Takt-Treiberleitung (es können einige Zehn, zum Beispiel 22 Treiberleitungen vorhanden sein) pro Einbrennplatine auf nur eine Leitung pro Verknüpfungsglied, was bei einem oder zwei Verknüpfungsgliedern pro Platine nicht mehr als zwei Leitungen pro Einbrennplatine ausmacht.

Die Taktsignale sind so programmiert, daß sie sämtlich gleichzeitig einen gleichen hohen und/oder ebenfalls einen gleichen niedrigen Pegel einmal während eines Betriebszyklus annehmen. " Zu solchen Zeitpunkten werden Signale an einen Detektor gesendet, der feststellt, ob das Signal, welches zum Beispiel als Spannung, Pegel oder als andere Größe ansteht, korrekt ist. Ist das Signal nicht korrekt, so wird angenommen, daß ein Takt oder eine Verbindung fehlerhaft ist.

Um die Auswirkungen von Einschwingvorgängen, zum Beispiel von überschwingern, Nebensprechen oder Signaldämpfung auszuschalten, kann eine Temperaturkompensation für die Verknüpfungsschaltungen vorgesehen und dafür Sorge getragen werden, daß die überwachungssignal lange genug andauern. Halbleiter-Verknüpfungsglieder werden Vakuumröhren gegenüber bevorzugt, da letztere teuer und sperrig sind. Dioden-Verknüpfungsglieder sind gegenüber Transistoren zu bevorzugen, da letztere mit höherer Wahrscheinlichkeit fehlerhaft sind.

Durch die Erfindung lassen sich die Anzahl der von jeder Einbrennplatine kommenden uberwachungsleitungen, die Anzahl von vorder- und rückseitigen Verbindern auf der Mutterplatine und die Anzahl von Detektorschaltungen um mindestens den Faktor zehn reduzieren.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

COPY

Fig.1 bis 3 eine Vorder-, bzw.Seiten- bzw. Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Einbrennapparatur,

Fig.4 eine Teil-Vorderansicht der in der Apparatur gemäß Fig.1 enthaltenen Einbrennkammer ohne die Kammertüren,

Fig.5 eine Horizontal-Schnittansicht in der Ebene 5-5 in Fig.4,

Fig.6 eine Rückansicht entsprechend der Ebene 6-6 in Fig.5,

Fig.7 eine horizontale Teil-Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie 7-7 in Fig.6,

Fig.8 eine vergrößerte Teil-Vorderansicht entsprechend der Linie 8-8 in Fig.5,

Fig.9 eine vergrößerte horizontale Teil-Schnittansicht des in Fig.5 eingekreisten Teils der Apparatur,

Fig.10 eine teilweise vertikal geschnittene Ansicht entsprechend der Linie 10-10 in Fig.5,

Fig.11 eine Schaltungsskizze einer Kombination von erfindungsgemäßen Elementen zum Aussenden von Taktsignalen über Mehrfachleitungen von einer außerhalb einer Einbrennkammer befindlichen Taktplatine zu innerhalb der Kammer befindlichen Einbrennplatinen, wobei die Taktsignalleitungen auf jeder der Einbrennplatinen UND-verknüpft sind, um für jede Einbrennplatine ein Paar von Überwachungsleitungen zu schaffen, und wobei die Überwachungsleitungen zu einer Überwachungsplatine außerhalb der Kammer geführt sind,

COPY

Fig. 12 einen Ausschnitt aus der Skizze gemäß Fig.11,

Fig. 13 eine Fig.12 ähnliche Skizze einer modifizierten
Temperaturkompensation,

Fig. 14 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform,

die modifiziert wurde, um die Auswirkungen von überschwingern und Nebensprechen zu beseitigen,

Fig. 15 eine Fig.14 ähnliche Ansicht einer Ausfuhrungsform,

die modifiziert wurde, um Fehler in der Dioden-Gatterschaltung zu erfassen,

Fig. 16 eine Fig.12 ähnliche Ansicht einer modifizierten Ausführung einer Einzel-Leitungs-Überwachung mit speziellen Überwachungssignalen, die in dem Takt-Ausgangs-.signal gemäß der Darstellung enthalten sind,

Fig. 17 eine schematische Schaltungsskizze einer Detektorschaltung, die mit der einfachen Diodengatter-Leitungs anzapfschaltung gemäß Fig.12 dazu verwendet wird, ein
Umschalten der überwachungsleitung festzustellen,

Fig. 18 eine Schaltungsskizze eines Detektor-Zusatzgeräts,

das an die Eingänge der in Fig. 17 gezeigten Schaltung anschließbar ,ist, wobei die modifizierte Ausführungsform den Zweck hat, nur auf solche Überwachungsimpulse anzusprechen, die länger andauern als eine wahrscheinliche Störung in der Anordnung gemäß Fig.14, und die
zusammen mit der temperaturkompensierten Diodengatter-Leitungsanzapfschaltung gemäß Fig.13 verwendet wird,
um eine pegelempfindliche Detektorschaltung zu erhalten, und

^C0PY ORIGINAL INSPECTED

Fig. 19 eine Schaltungsskizze einer modifizierten Ausführungsform der in Fig.12 gezeigten Diodengatter-Leitungsanzapfschaltung für die Einbrennplatinen und der in Fig.17 gezeigten Detektorschaltung, wobei sich diese modifizierte Ausführungsform zur Verwendung mit einem Takt-Treiber eignet, der das in Fig.16 gezeigte Überwachungsintervall-Muster aufweist.

Allgemeine Erläuterung des Einbrennsystems

Halbleiterbauelemente werden in Massenproduktion hergestellt und als Teile elektrischer Schaltungen in hochentwickelten, komplexen und teuren Anlagen eingesetzt. So wie viele andere in Massenproduktion hergestellte Artikel treten auch in Halbleiter-Bauelementen Fehler auf. In vielen Fällen treten diese Fehler innerhalb der ersten tausend Betriebsstunden auf. Die Komplexität der Anlage, in der solche Halbleiter-Bauelemente eingesetzt sind, macht ein solches Auftreten von Fehlern nach der Montage der Bauelemente besonders problematisch. Wenn die Anlage beispielsweise das Stadium der Endprüfung erreicht, bevor fehlerhafte Halbleiter-Bauelemente festgestellt werden,¹ so ist zum Prüfen und Reparieren der Anlage nicht nur ein hoher Ausbildungs- und Wissensstand der mit diesen Arbeiten befaßten Personen erforderlich, sondern es sind auch beträchtliche Kosten in Kauf zu nehmen. Noch gravierender ist es, wenn sich das Gerät bereits im Einsatz befindet und notwendige Reparaturen vom Wartungspersonal vorgenommen werden müssen. Die hierdurch entstehenden Kosten können so hoch sein, daß von einem wirtschaftlichen Einsatz des Geräts nicht mehr gesprochen werden kann. Demzufolge verlangen die Hersteller elektronischer Anlagen eine sich ständig erhöhende Produktqualität und Zuverlässigkeit bei käuflich erhältlichen Halbleiter-Bauelementen.

^C0PY ORIGINAL INSPECTED

3 3537 3

Die Qualität und Zuverlässigkeit lassen sich, wesentlich durch Ermitteln solcher Halbleiter-Bauelemente erhöhen, die mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit innerhalb der ersten Betriebsstunden vor dem Einbau der Bauelemente in elektronische Geräte versagen. Eins der wirksamsten Verfahren zum Erkennen solcher Bauelemente ist das sog. "Einbrennen" (englisch: burn-in). Nach der Einbrenn-Methode werden Halbleiter-Bauelemente vor ihrem Einbau in Geräte innerhalb ihrer mechanischen und elektrischen Belastbarkeitsgrenzen belastet, wodurch solche Halbleiter-Bauelemente erkannt werden, die mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit in einem fertigen Gerät alsbald versagen würden.

Das Einbrennen, das man auch als künstliches Altern bezeichnen kann,'geschieht folgendermaßen: Auf einer oder mehrerai gedruckten Schaltungsplatinen wird eine große Anzahl von Halbleiter-Bauelementen angeordnet. Die so mit Bauelementen bestückten Einbrennplatinen werden in einer Kammer untergebracht, in der die Umgebung, insbesondere die Temperatur, steuerbar ist. Jedes Halbleiter-Bauelement auf jeder Platine wird derart mit Gleichspannung vorgespannt, daß so viele Halbleiter-Übergänge wie möglich in Sperrichtung, manchmal auch in Durchlaßrichtung ' vorgespannt werden, und jedes Halbleiter-Bauelement wird mit maximal vorgesehenen Traktfrequenzen aktiv getaktet, wobei dieses Anlegen von Gleich-Vorspannungen, Taktsignalen und Lasten etwa gleichzeitig für jedes Halbleiter-Bauelement erfolgt. Nachdem die Bauelemente eine gewisse Zeit lang den Umweltbedingungen innerhalb der Kammer sowie den Vorspannungen, den Taktsignalen und den Belastungen ausgesetzt wurden, werden die Platinen aus der Kammer entnommen. Anschließend werden die Halbleiter-Bauelemente von den Platinen abgenommen.

ORIGINAL INSPECTED ^COpY

-/13

Danach können die Halbleiter-Bauelemente bei Raumtemperatur hinsichtlich kritischer Gleichstromparameter geprüft werden, beispielsweise in bezug auf Eingangsströme und Schwellenwerte, Ausgangsspannungen und Ausgangsströme; im Fall von digitalen Bauelementen kann ein Funktionstest durchgeführt werden, um die Funktionsfähigkeit des Bauelements nach Maßgabe der Wertetabelle zu verifizieren. Auf diese Weise werden die während des Einbrennvorgangs ausfallenden Bauelemente erfaßt und können aus den fehlerfreien Bauelementen ausgesondert werden. Da diejenigen Halbleiter-Bauelemente, die den Einbrennvorgang schadlos überstanden haben, beträchtlichen Belastungen widerstanden haben, sind solche Bauelemente durch ein hohes Maß an Zuverlässigkeit gekenn-, zeichnet und können in komplizierten Anlagen mit der berechtigten Annahme montiert werden, daß sie nicht frühzeitig versagen.

Während des Einbrennvorgangs ist es üblicherweise wünschenswert, die Umgebung innerhalb der Einbrennkammer auf einer sehr hohen Temperatur, häufig über 150° C, zu halten, und den Temperaturgradienten innerhalb der gesamten Einbrennkammer annähernd auf dem Wert Null zu halten. Angesichts derartiger hoher Temperaturen wird die Kammer üblicherweise mit einem inerten Gas, zum Beispiel N„, gesätttigt, um das Oxidieren von IC-Leitungen so gering wie möglich zu halten.

Da außerdem derartig hohe Temperaturen möglicherweise die Lebensdauer von zum Anlegen der Gleich-Vorspannungen, Taktsignale und/oder Belastungen an die Bauelemente verwendeten Stromversorgungen und Schaltungsteile (Takt-Bauelemente) verkürzen und/oder die Bauelemente beschädigen, während die Halbleiter-Bauelemente dem Einbrenn-Prozeß ausgesetzt werden, befinden sich die Stromversorgungen und Takt-Bauelemente üblicherweise außerhalb der Kammer, beispielsweise auf Taktgeber-Platinen.

COPY

Erfindungsgemäß ist jede Einbrennplatine mit einer UND-Schaltung versehen, deren Eingänge an die von der die Ein-'brennplatine speisenden Taktplatine kommenden Leitungen angeschlossen sind, und deren Ausgangsleitungen zu einer außerhalb der Einbrennkammer vorgesehenen überwachungsplatine zurückgeführt sind.

Gemäß Fig.1 bis 4 enthält eine Einbrennapparatur 20 einen geschweißten Stahlrahmen, der teilweise von Stahltafeln umschlossen ist, und ein Instrumenten- und Stromversorgungsgehäuse 12, eine Einbrennkammer 10 und einen rückwärtigen Taktgeber- und (Jberwachungsplatinen-Schrank 34 aufweist.

Einbrennkammer

Eine Kammer 11 ist auf sechs Seiten von einer Wand 13 umgeben. Die Wand 13 besteht vorzugsweise aus einem etwa 2,5 cm dicken Marinit-Isoliermaterial. Der vordere Teil der Wand 13 besitzt Zugriffsöffnungen 15 und 17,die durch Türen 19 bzw. 21 verschlossen werden können, so daß bei geschlossenen Türen 19 und 21 die Kammer 11 von der äußeren Kammerumgebung praktisch thermisch isoliert ist.

Die Kammer 11 ist durch eine sich etwa vertikal durch die Kammer erstreckende Mittelkammerwand 50 in einen linken Abschnitt 46 und einen rechten Abschnitt 48 unterteilt. Die Wand 50 durchsetzt die Kammer 11 in deren gesamter Tiefe, wobei die Oberseite der Wand 50 von der Oberseite der Kammer 11 unter Bildung eines oberen Durchlasses 58 und die Unterseite der Wand 50 zur Bildung eines unteren Durchlasses 56 vom Boden der Kammer 11 beabstandet ist.

Die Kammer 11 enthält außerdem eine Heizung 24 zum Aufheizen des Inneren der Kammer 11, und einen Luftbeweger 26, mit dem

COPY

ORIGINAL INSPECTED

- 1-θ— -Α 6 ■

Luft durch die Kammer 11 zirkuliert wird, um einen sich in engen Grenzen haltenden Temperaturgradienten selbst in einer beladenen Kammer aufrecht zu erhalten, d.h. in einer Kammer, die vollständig mit einzubrennenden Bauelementen gefüllt ist.

Verbindungs-Platinenträger

Die Kammer 10 enthält außerdem Verbindungs-Platinenträger 27, 29 und 31, die an einem rückwärtigen Abschnitt 33 der Kammerwand 13 befestigt sind und sich durch den Abschnitt hindurch erstrecken. Die Platinenträger 27, 29 und 31 halten erstens die Einbrennplatinen in einer festen Lage innerhalb der Kammer 11, so daß sie untereinander und von der Kammerwand 13 sowie der Mittelkammerwand 11 beabstandet sind, um einen Luftstrom zwischen ihnen zu ermöglichen, sie halten zweitens eine oder mehrere Taktplatinen sowie Uberwachungsplatinen in einer festen Stellung in dem rückwärtigen Abschnitt 34 hinter und außerhalb der Kammer 11, und sie stellen drittens eine Verbindungseinrichtung dar zum elektrischen Verbinden der Einbrennplatinen, der Taktplatinen, der Uberwachungsplatinen und der Stromversorgungseinrichtungen, wobei letztere Teil des später noch zu beschreibenden Instrumentierungs- und Stromversorgungsabschnitts 12 sind. Die Platinenträger 27, 29 und 31 sind identisch ausgebildet und belegen in vertikal voneinander beabstandeter Anordnung etwa die beiden unteren Drittel der Kammer 11.

Gemäß Fig.5 enthält jeder Verbindungs-Platinenträger einen Hohlraum 101, der sich durch den rückwärtigen Abschnitt der Kammerwand 13 quer über die gesamte horizontale Breite des Abschnitts 33 erstreckt. Der Hohlraum 101 ist auf der Rückseite durch Abdeckungen 105 und 107 sowie die Mittelkammerwand 50 und auf den Seiten durch Seitenwände 35 und

COPY

37 begrenzt.

Eine Hohlraumunterlage 103 enthält eine Rückplatte 121, Mutterplatineneinheiten 123 und 125 und Busstangeneinheiten 127 bis 133 (Fig.6). Die Rückplatte 121 bedeckt den gesamten rückwärtigen Abschnitt des Hohlraums 101 und ist an Trägern 109 und 111 auf den Seiten sowie an der Außenoberfläche des rückwärtigen Abschnitts 33 der Kammerwand 13 entlang der oberen und unteren Seite festgemacht.

Die Fig.6 bis 10 lassen rechteckige Verbinder-Zugriffsöffnungen 136 erkennen, die sich durch etwa die obere Hälfte der Rückplatte 121 auf jeder Seite der Mittelwand 55 vertikal erstrecken, außerdem Netzanschluß-Zugriffsöffnungen 141 bis 146, die sich durch die Rückplatte 121 unterhalb der Verbinder-Zugriff söffnung 136 erstrecken.

Mutterplatinen

Bei jeder der Mutterplatinen 123 und 125 handelt es sich um eine Platte aus starrem, hitzebeständigem Material wie z.B. Glasfaser. Jede Platte ist derart an der Rückplatte 121 befestigt, daß die Verbinder-Zugriffsöffnung 136 etwa abgedeckt ist. Auf jeder Mutterplatine sind ein Uberwachungsplatinen-Verbinder 149, Einbrennplatinen-Verbinder 151 bis 156, eine Taktplatinen-Verbindung 159 und eine Stickstoffdüse 161 montiert.

Einbrennplatinen-Verbinder

Vorzugsweise handelt es sich bei den Einbrennplatinen-Verbindern 151 bis 156 um Kantenverbinder für gedruckte Schaltungen, die untereinander identisch ausgebildet und derart

COPY ORIGINAL INSPECTED

/Tl·

montiert sind, daß der auf die Einbrennplatine passende Abschnitt in Richtung auf die Vorderseite des Hohlraums 101/ nicht jedoch durch diesen hindurch, weist, wobei sich die Verbindungslaschen oder -anschlüsse durch die Mutterplatine derart hindurch erstrecken, daß sie auf deren Rückseite etwas freiliegen. Die Einbrennplatinen-Verbinder 151 bis 156 sind vertikal orientiert und mit den Netzanschluß-Zugriffsöffnungen 151 bis 156 der Rückplatte 121 entsprechend ausgerichtet. Die Einbrennplatinen-Verbinder sind zueinander, derart orientiert, daß die entsprechenden Anschlüsse der Verbinder entlang einer etwa horizontalen Linie angeordnet sind. Jede Mutterplatine enthält außerdem etwa horizontal angeordnete gedruckte Leiterstreifen 163, die auf ihrer Rückseite durch Ätzen gebildet sind, um die entsprechenden Anschlüsse jedes der Einbrennplatinen-Verbinders 151 bis 156 miteinander zu verbinden, d.h. nach Maßgabe bei Kantenverbindern für gedruckte Schaltungen üblichen Anschlußzuordnungen, damit sämtliche A-Anschlüsse der Einbrennplatinen-Verbinder 151 bis 156 untereinander verbunden sind, sämtliche B-Anschlüsse der Verbinder 151 bis 156 untereinander verbunden sind, und so fort. Zur richtigen elektrischen Verbindung ist derjenige Abschnitt der Anschlüsse oder Laschen der Verbinder 151 bis 156, der aus der rückwärtigen Oberfläche der Mutterplatine herausragt, mit dem entsprechenden gedruckten Leiterstreifen verlötet.

Überwachungsplatinen- und Taktplatinen-Verbinder

Bei dem Überwachungsplatinen-Verbinder_V14 9 und dem Taktplatinen-Verbinder 159 handelt es sich um Kantenverbinder für gedruckte Schaltungen, die genauso ausgebildet sind wie die Verbinder 151 und 156. Sie sind auf der Mutterplatine 123 derart montiert, daß der zur Überwachungsplatine oder zur Taktplatine passende Abschnitt von der Rück-

COPY

vjuu ;

- 1-3-

- -IiI

seite der Mutterplatine, d.h. von der Kammer 11 fortweist, und daß die Verbindungslaschen oder -anschlüsse der Verbinder 149 und 159 sich wenigstens teilweise durch die Mutterplatine hindurch erstrecken. Die Überwachungs- und Taktplatinen-Verbinder 149 bzw. 159 sind vertikal orientiert und so zwischen Einbrennplatinen-Verbindern 153, 154 angeordnet, daß die Anschlüsse oder Lötfahnen der Verbinder 149 und 159 elektrisch an die gedruckten Leiterstreifen 163 angeschlossen werden können, daß der Anschluß A des Taktplatinen-Verbinders 159 an den dem Anschluß A der Einbrennplatinen-Verbinder 151 bis 156 entsprechenden Streifen angeschlossen wird, der Anschluß B des Taktplatinen-Verbinders 159 an den dem Anschluß B der Einbrennplatinen-Verbinder 151 bis 156 entsprechenden Streifen angeschlossen wird, und so weiter. Hierdurch werden die Anschlüsse X und Y des Überwachungsplatinen-Verbinders 149 an die entsprechenden Anschlüsse X und Y der Einbrennplatinen-Verbinder 151 bis angeschlossen.

StickstoffVersorgung

über die Stickstoffdüse 161 wird der Hohlraum 101 mit Stickstoff versorgt. Sie enthält einen Körper 165, durch den sich ein Durchgang 167 und ein Rohranschlußteil 169, der ein Stück eines flexiblen Rohres aufnimmt und sicher hält, erstrecken. Der Rohranschlußteil 169 erstreckt sich von der rückwärtigen Oberfläche der Platine 169 aus. Der Körper 165 durchsetzt die Platine 169 derart, daß, wenn an den Teil 169 eine Stickstoffquelle angeschlossen ist, das Stickstoff durch den Durchgang 167 hindurch in den Hohlraum 101 strömt. ^x-

^C0PY . ORIGINAL INSPECTED

- TA—

BusStangen

Jede der Busstangeneinheiten 127 bis 133 enthält eine längliche Stange 171 aus elektrisch leitendem Material, die sich etwa horizontal von einem Punkt zwischen der Kante der Rückplatte 121 neben dem rechten Abschnitt der Kammerwand 13 und der dieser Kante am nächsten liegenden Netzanschluß-Zugriffsöffnung, quer über die Rückplatte 121 zu dem Instrumentierungsund Stromversorgungsabschnitt 12 der Kammer 11 hin erstreckt. Die Stangen 171 der·Busstangeneinheiten 127 bis 133 sind voneinander vertikal beabstandet, wobei jede Stange 171 über jede Netzanschluß-Zugriffsöffnung der Rückplatte 121 läuft. Jede Stange 171 ist an der Rückplatte 121 durch mehrere Maschinenschrauben 173 befestigt, die in den Stangen und der Rückplatte 121 gebildete Durchlaßöffnungen durchsetzen und in der Rückplatte mittels einer Nut 125 festgemacht sind, wie man am besten aus Fig.7 ersieht.

Jede der Busstangeneinheiten 127 bis 133 enthält außerdem mehrere an der Stange 171 der betreffenden Busstangeneinheit befestigte Clips 177, die sich durch eine Netzanschlußclip-Zugriffsöffnung in den Hohlraum 101 hinein erstrecken. Für jede Öffnung, über die die Stange 171 hinwegläuft, ist ein Clip 177 vorgesehen. Die Clips 177 sind derart ausgestaltet, daß sie sich zur Aufnahme einer gedruckten Schaltungsplatine eignen, beispielsweise einer Einbrennplatine 179, die in Fig.7 gezeigt ist. Der betreffende Clip 177 schafft eine elektrische Verbindung mit auf einer der Oberflächen der Platine ausgebildeten gedruckten Leiterschleifen. Jeder Clip 177 ist elektrisch mittels Schraube und Mutter 181, 183 an eine Stange 171 angeschlossen. Jeder Clip 177 sollte derart orientiert sein, daß eine als gedruckte Schaltung ausgebildete Einbrennplatine gleichzeitig von dem Clip aufgenommen werden kann und der Einbrennplatinen-Verbinder direkt oberhalb der Netzanschlußclip-Zugriffsöffnung,

COPY

- T5--■tt.

durch die sich der Clip hindurch erstreckt, positioniert ist. Für jede Stange 171 gibt es einen entsprechenden Clip 177, der sich in den Hohlraum 101 direkt unter jedem Einbrennplatinen-Verbinder erstreckt. Somit kann also eine in irgendeinem der Einbrennplatinen-Verbinder aufgenommene gedruckte Einbrenn-Schaltungsplatine gleichzeitig elektrisch mit jeder der Stangen 171 verbunden werden.

Dichtungen

Gemäß Fig.5 enthält jede der Hohlraumabdeckungen 105 und 107 eine Rückplatte 191, eine Dichtung 193 und eine Niederhalteplatte 195. Die Rückplatte 191 ist von mehreren Schlitzen 199 durchsetzt, von denen jeder mit einem Einbrennplatinen-Verbinder der Mutterplatine 123 und 125 ausgerichtet ist. Jeder Schlitz 199 erstreckt sich vertikal von einem Punkt, der oberhalb der Oberseite der Aufnahme derartiger Einbrennplatinen-Verbinder mit Abstand angeordnet ist, zu einem Punkt, der unterhalb der untersten Stange 171 der Busstangeneinheiten 127 bis 133, d.h. der Busstangeneinheit 133 mit Abstand angeordnet ist.

Die Dichtung 193 liegt der Vorderseite der Rückplatte 191 gegenüber und bedeckt sämtliche Schlitze 199 vollständig. Die Dichtung 193 enthält mehrere Schlitze 201, von denen jeder mit einem der Schlitze bzw. Spalte 199 der Rückplatte 191 ausgerichtet ist und sich etwa über die gesamte Länge eines solchen Spalts 199 erstreckt. Die Dichtung 193 besteht aus flexiblem Material, welches ermöglicht, daß eine gedruckte Schaltungsplatine durch einen Schlitz hindurchtreten kann, während dennoch ein im wesentlichen luftdichter Abschluß bezüglich einer derart eingeführten Schaltungsplatine aufrecht erhalten wird.

COPY

Die Niederhalteplatte 195 legt die Dichtung 193 auf der Rückplatte 191 fest und enthält mehrere sie durchsetzende Spalte 203, von denen jeder im wesentlichen die gleiche Gestalt hat wie die Spalte 199, und die jeweils mit einem der Spalte 199 ausgerichtet sind, um einen Schlitz 201 freizugeben.

Einbrennplatinen

Eine in Fig.10 dargestellte Einbrennplatine 221 besitzt an der Kante ausgebildete Verbindungsstreifen 223, die durch Ätzen gebildet sind und an einen Platinenkanten-Verbinder angepaßt sind, Stromversorgungs-Anschlußstreifen 225, die entlang derselben Kante geätzt sind wie die Verbindungsstreifen 223, und Stromversorgungsstangen 227, die in der Nachbarschaft der Streifen 225 angeordnet sind. Die Platine 221 paßt in einen Einbrennplatinen-Verbinder und in die Clips, die sich durch die betreffenden Netzanschluß-Zugriffsöffnungen direkt unterhalb eines solchen Einbrennplatinen-Verbinders erstrecken. Die die Leiterstreifen 223 und 225 sowie die Stangen 227 aufweisende Kante der Platine 221 wird durch den Schlitz der Dichtung 193. oder die mit dem betreffenden Ein-. brennplatinen-Verbinder ausgerichtete Dichtung 2 09 soweit eingeschoben, bis die Teile festen Sitz haben. Als Folge davon befindet sich die die Streifen 223 und 225 sowie die Stangen 227 aufweisende Kante der Platine 221 praktisch innerhalb des Hohlraums 101, während der Rest der Platine 221 sich innerhalb der Kammer 11 befindet.

v.

Wie man insbesondere aus den Fig.10 und 16 ersieht, sind auf jeder Einbrennplatine 221 mehrere zu testende Bauelemente 261 montiert, wobei deren Anschlüsse über gedruckte Leiterbahnen der Platine mit den Kantenanschlüssen 223 in Verbindung stehen. Außerdem ist auf der Einbrennplatine eine

-u-

Diodengatterschaltung 26 3 montiert, die jede der über die Anschlüsse 223 zu den Bauelementen führenden Taktsignalleitungen 264 anzapft. Die Diodengatterschaltung 263 ist an mehrere Eingangsleitungen 265 angeschlossen, wobei jeweils eine Eingangsleitung für jede Taktsignalleitung 264 vorgesehen ist. Eine oder zwei Ausgangsleitungen 266, die überwachungsleitungen 41 und 4 2 bilden, werden durch die Rückwand der Kammer 11 über einen oder zwei der Kantenanschlüsse 223 zurückgeführt.

Taktplatinen und Uberwachungsplatinen

In ähnlicher Weise läßt sich jede Taktplatine 229 und jede Überwachungsplatine 236 mit Kantenverbindungsstreifen 231 auf einfache Weise in einen Taktplatinen- oder Überwachungsplatinen-Verbinder einsetzen, indem die Platine in den Verbinder eingeschoben wird. Wenn eine Taktplatine oder eine Uberwachungsplatine fest in dem betreffenden Verbinder einer speziellen Mutterplatine sitzt, ist sie über Streifen 163 mit jeder in einen der Einbrennplatinen-Verbinder dieser Mutterplatine eingesetzten Einbrennplatine verbunden.

Für jeweils fünf oder für jeweils zehn Einbrennplatinen kann eine Taktplatine vorgesehen sein, und pro Einbrennkammer können größenordnungsmäßig fünf oder zehn Taktplatinen vorgesehen sein. Auf jeder Taktplatine 229 befindet sich eine Takt-Treiberschaltung 266, die mehrere gleichzeitige Folgen von Signalen erzeugt, die über mehrere Leitungen 267 an Kantenanschlußstreifen 261 geführt werden, um über gedruckte Leiter auf der Mutterplatine 123 an die Kantenanschlüsse 223 der Einbrennplatine zu gelangen. ^v-

Auf jeder Überwachungsplatine 230 befinden sich mehrere Detektorschaltungen 268, die akustisch oder visuell wahr-

^r COPY QRIOINAL INSPECTED

nehmbare Anzeigesignale erzeugen oder in anderer Weise die Bedienungsperson darauf hinweisen, daß korrekte Taktsignale die Einbrennplatine nicht zu erreichen vermögen. Es ist eine Detektorschaltung 268 für jede Einbrennplatine 221 vorgesehen. Jede Detektorschaltung enthält ein oder zwei Uberwachungsleitungen (#1 and #2) 269, die mit Kantenanschlüssen 270 in Verbindung stehen. Letztere stehen, wenn sie in die Mutterplatine 123 eingesteckt sind, in Verbindung mit der auf der Mutterplatine ausgebildeten gedruckten Schaltung und über diese mit der Diodengatterschaltung 263 einer der Einbrennplatinen, und zwar über einen oder mehrere der Platinenkantenanschlüsse 223.

Kühl-Verbinderhohlraum

Die Dichtung der Hohlraumabdeckung stellt eine Abdichtung gegenüber einem nennenswerten Luftstrom zwischen der Kammer 11 und dem von der Hohlraumabdeckung abgedeckten Hohlraum dar, und zwar unabhängig davon, ob durch einen der Schlitze der Dichtung eine oder mehrere Einbrennplatinen eingesetzt sind. Demzufolge stellt die Dichtung eine thermische Abdichtung zwischen der Kammer 11 und dem Hohlraum dar, so daß die Temperatur innerhalb des Hohlraums niedriger ist als die innerhalb der Kammer 11. Durch Ausströmen gasförmigen Stickstoffs durch die Düsen auf einer Mutterplatine eines Verbindungs-Platinenträgers wird die Temperatur des einer solchen Mutterplatine benachbarten Hohlraums beträchtlich unter der Temperatur in der Kammer 11 gehalten. Außerdem ist die Atmosphäre in dem Hohlraum in der Nachbarschaft dieser Mutterplatine in hohem Maße inert, da der Stickstoff eine hohe Konzentration aufweist. Folge einer derart niedrigen Temperatur und der inerten Atmosphäre ist eine Herabsetzung der abträglichen Beeinflussung der Einbrennplatinen-Verbinder der betreffenden Mutterplatine, verglichen mit einer solchen nachteiligen Beeinflus-

r⁵ copy

3 3 3 i> 3 Ί 3

Λ r\

VV

sung, die erfolgte, falls die Einbrennplatinen-Verbinder direkt innerhalb der Kammer 11 angeordnet wären.

Rückschrank

Der rückwärtige Schrank 34 bedeckt die Außenseiten der Verbindungs-Platinenträger 27, 29 und 31 sowie die Taktplatinen und überwachungsplatinen, die in den betreffenden Verbindern dieser Träger eingepaßt sind. Der rückwärtige Schrank 34 enthält vorzugsweise auf seiner Rückseite Türen, die den Zugriff zu den Taktplatinen und den Uberwachungsplatinen sowie zu den Verbindungs-Platinenträgern gestatten, falls eine Reparatur oder Einstellung notwendig sein sollte. Der Schrank 34 kann außerdem Fächer enthalten, wie zum Beispiel das in Fig.4 angedeutete Fach 255. Diese Fächer sind an dem Rahmen der Kammer 11 befestigt und erstrecken sich horizontal von der Außenseite des rückwärtigen Abschnitts 33 der Kammerwand 13 aus in der Nachbarschaft der Verbindungs-Platinenträger 27, 29 und 31. Die Fächer sind derart angeordnet, daß sie die in den betreffenden Verbindern dieser Platinenträger sitzenden Taktplatinen und Überwachungsplatinen abstützen.

Instrumentierung und Spannungsversorgung

Innerhalb des Instrumentierungs- und Spannungsversorgungsgehäuses 12 der Kammer 11 befindet sich eine auf einem Gestell montierte Einrichtung zum Steuern der Umgebungsbedingungen innerhalb der Kammer 11 und zum Einspeisen und Steuern der Zufuhr elektrischer Energie zu der Taktplatine, den Einbrennplatinen und den Überwachungsplatinen.

Die auf einem Gestell montierte Einrichtung enthält vorzugsweise eine UmgebungsSteuereinheit 300 mit einer Temperatur-

■IS-

■Job301, welche die Leistungszufuhr zu der Heizung 24 steuert, einem Temperatüraufnehmer 303 zum Aufzeichnen der in der Kammer 11 herrschenden Temperatur in Abhängigkeit der Zeit, einem Ofentemperatur-Steuermikroschalter, der von dem Temperatursensor des Aufnehmers zum Abschalten der Heizung 24 aktiviert wird, wenn die in der Kammer 11 herrschende Temperatur einen vorbestimmten Wert überschreitet, einen Luftstromschalter zum Überwachen des Luftstroms innerhalb der Kammer 11 und zum Ausschalten ("Abwerfen") der Heizung 24, wenn der Luftstromdurchsatz unter einen vorbestimmten Wert abfällt, mit Anzeigen 309 für die Betriebszustandsanzeige der Apparatur, z.B. zum Anzeigen der Betriebszustände "Bereitschaft" (bereit für den Durchlauf eines Einbrennvorgangs), "Betrieb" (Einbrennvorgang läuft) und "Abwerfen" (ausgeschaltetes Gerät), mit Steuerschaltern 311 zum Starten und Stoppen eines Durchlaufs und zum Ändern der Antriebsgeschwindigkeit des Luftbewegers 26, und mit einem Netz-Trennschalter zum Abschalten der Zufuhr elektrischer Energie zu der Apparatur, wenn diese übermäßig viel Strom zieht.

Die auf dem Gestell montierte Einrichtung enthält außerdem eine Spannungsversorgungseinheit 321 mit Spannungsquellen 232 zum Bereitstellen einer Gleichspannung für die Einbrennplatinen, die Taktplatinen und die Überwachungsplatinen, wobei die Spannungsversorgungen vorzugsweise in der Lage sind, Spannungen mit mehreren unterschiedlichen Spannungspegeln zu liefern. Die Ausgänge der Spannungsversorgungen 323 liegen an den Stangen 131 der Busstangeneinheiten 127 bis 133, wobei die augenblicklich jeder Stange zugeführte Spannung nach Maßgabe des Aufbaus der Einbrennplatinen, der Taktplatinen und der Überwachungsplatinen, die gerade verwendet werden, variiert. Die Spannungsversorgungseinheit 321 kann außerdem eine Spannungsversorgungs-Zeitsteuereinrichtung

333b373

325 aufweisen, mit der die Ablauffolge und Zeit gesteuert Wird, mit der die speziellen Gleichspannungspegel an die Spannungsversorgungen 323 gegeben werden.

Die Zufuhr einer Wechselspannung sowohl zu der Umgebungssteuereinheit 300 als auch zu der Spannungsversorgungseinheit 321 kann durch einen Satz von Steuerrelais gesteuert werden.

Diodengatterschaltung - erste Ausführungsform

Fig.12 zeigt eine erste Ausführungsform der in den Fig.10 und 16 gezeigten Diodengatterschaltung 263. Wie man sieht, umfassen die Taktleitungen 264 im einzelnen die Taktleitungen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L und N. Von diesen Taktleitungen ist jede über eine von parallelen Leitungen 401 an eine Festkörper-(Halbleiter-)Diode 403 und eine ähnliche, jedoch in Sperrichtung geschaltete Diode 405 angeschlossen. Die Kathoden der Dioden 403 sind mit einer Leitung 407 (Überwachungsleitung #1) zusammengeschaltet, während die Anoden der Dioden 405 über eine Leitung 409 (Überwachungsleitung #2) zusammengeschaltet sind. Die Überwachungsleitungen #1 und #2 (in der Zeichnung mit ML1 bzw. ML2 bezeichnet) stehen über die Mutterplatine 123 in der Rückplatte der Kammer 10 über die Platinenkantenverbinder 223 und 231 in Verbindung mit Bestimmungsschaltungen 268 auf der Überwachungsplatine 230.

Man erkennt, daß die Dioden 403 ein UND-Glied negativer Logik (ein ODER-Glied positiver Logik) bilden und daß die Dioden 405 ein UND-Glied positiver Logik bilden. Man kann also sagen, daß die Taktleitungen durch ihre UND-Verknüpfung angezapft sind, und zwar einmal für die überwachungsleitung #1, und einmal für die überwachungsleitung #2.

COPY

- 2-2-—

Die Uberwachungsleitung #1 ist außerdem über einen Hochziehwiderstand 411 (z.B. 10 kOhm) in Verbindung mit einer Spannungsquelle, die eine negative Spannung (z.B. - 5V) abgibt. Die Uberwachungsleitung §2 steht außerdem über einen Hochziehwiderstand 413 (z.B. 10 kOhm) mit einer Spannungsquelle in Verbindung, die eine positive Spannung (z.B. + 8V) abgibt.

Die Uberwachungsleitung #1 nimmt nur dann niedrigen Pegel an, wenn sämtliche Taktleitungen einen niedrigen Pegel annehmen. Weiterhin nimmt sie den größten niedrigen Pegel von verschiedenen Taktleitungen an, abzüglich Vf (Vf ist die Dioden-Durchlaß spannung) . In ähnlicher Weise nimmt die Uberwachungsleitung §2 den niedrigsten hohen Pegel zuzüglich Vf an, und zwar nur dann, wenn sämtliche Taktleitungen hohen Pegel aufweisen.

Die obigen Verhältnisse führen zu der ersten Einschränkung hinsichtlich der Anwendbarkeit dieser Ausführungsform der Erfindung. Während der Erzeugung der Taktsignalmuster durch die Takt-Treiberplatine muß es einen Zeitpunkt geben, an dem sämtliche Leitungen hohes Potential haben und einen anderen Zeitpunkt, bei dem sämtliche Leitungen niedriges Potential haben. Allerdings besitzen praktisch sämtliche in käuflich erwerbbaren Einbrennapparaturen erzeugten Muster Zeitabschnitte, in denen sämtliche Leitungen hohen Pegel haben, und Zeitabschnitte, in denen sämtliche Leitungen niedrigen Pegel haben.

Eine zweite Grenzwertbedingung, die erfüllt sein muß, wenn offene Taktleitungen erkannt werden sollen, ist die, daß eine Schaltung so ausgelegt ist, daß offene Leitungen einen hohen oder einen niedrigen Pegelzustand annehmen und nicht zwischen diesen Zuständen schwimmen. Viele Bauelemente, beispielsweise TTL (Transistor-Transistor-Logik-)Bauelemente,

COPY

J 3 6 S J V J

ziehen eine offene Leitung auf hohen Pegel und benötigen somit keine zusätzlichen schaltungstechnischen Maßnahmen. In diesem Fall würde der Fehler auf der Uberwachungsleitung #1, die einen niedrigen Pegel annehmen soll, erkannt. Bei Verwendung von MOS-Bauelementen wird durch das Hinzufügen von Hochziehwiderständen an den Taktleitungen auf der Einbrennplatine sichergestellt, daß eine offene Leitung einen solchen Pegel annimmt, der hoch genug ist, um eine Fehlererkennung zu bewirken. Der Hochziehwiderstand sollte kleiner sein als die Überwachungsleitungs-Widerstände 411 und 413, jedoch im Hinblick auf die Minimierung der auf den Treiber einwirkenden Last so groß wie möglich.

In Anbetracht der oben erläuterten Umstände lassen sich folgende Grenzbedingungen aufstellen:

1. Sämtliche Leitungen müssen zu irgendeiner Zeit während des Taktmusters gleichzeitig hohen Pegel annehmen und zu irgendeinem Zeitpunkt des Taktmusters gleichzeitig niedrigen Pegel annehmen.

2. Eine offene Leitung muß einen hohen oder einen niedrigen Pegel annehmen und darf nicht zwischen diesen Pegeln schwimmen..

Zum Aufbau der beiden logischen Gatter werden Dioden eingesetzt, da sie in hartem Umgebungsmilieu innerhalb der Einbrennkammer günstigere Eigenschaften besitzen. Im Idealfall sollte die verwendete Diode einen möglichst kleinen Wert von Vf, eine minimale Speicherkapazität (und somit eine sehr geringe Sperr-Erholungszeit) und eine hohe Stabilität von Vf in einem großen Temperaturbereich besitzen. Diese Eigenschaften verbessern die Genauigkeit der Erkennungsvorrichtung. Schottkydioden erfüllen die obigen Kriterien am besten. Sie sind jedoch teuer und würden die Einbrennplatine beträchtlich

ΓΏΡΥ

ORIGINAL INSPECTED

verteuern, da sie viele Taktleitungen besitzen. Obschon sich viele Dioden für die Erfindung eignen,
schaltdioden vom Typ 1N 4448 sehr gut.

viele Dioden für die Erfindung eignen, eignen sich Rechner-

Diodengatterschaltung - zweite Ausführungsform

Die Temperatur in der Einbrennkammer kann von der Bedienungsperson ausgewählt werden. Die in Fig.12 gezeigte Diodengatterschaltung erzeugt Uberwachungsleitungs-Signalpegel, die sich mit der ausgewählten Einbrennkammer-Temperatur nach Maßgabe der in Vf eingehenden Temperatur abhängigen Schwankungen
ändern.

Die Skizze in Fig.13 zeigt eine Schaltung, die Schwankungen von Vf aufgrund von UmgebungstemperaturSchwankungen beseitigt. Durch Vorspannen des gemeinsamen Busses für jede Uberwachungsleitung und Einfügen von Dioden D1 und D2 liegen die Pegel
der Signale auf den Uberwachungsleitungen #1 und #2 an der
Detektorschaltung sehr nahe bei den Pegeln auf den Taktleitungen. Wenn nun das Potential auf sämtlichen Taktleitungen hochgeht, ist das Potential auf dem gemeinsamen Bus für die Uberwachungsleitung #2 um Vf höher als der niedrigste Pegel auf irgendeiner der Taktleitungen, jedoch ist das Potential auf der Überwachungsleitung #2 um Vf niedriger als auf dem
gemeinsamen Bus oder hat etwa den gleichen Pegel wie die auf dem niedrigsten Potential liegende Taktleitung. Dieser Aufbau begrenzt Spannungsschwankungen zwischen den Taktleitungen und den Uberwachungsleitungen (Vf) auf von Diode zu
Diode unterschiedliche Schwankungen von Vf, die bei Zimmertemperatur eine Normabweichung von weniger als 2OmV und
einen Bereich von weniger als 9OmV haben. Ohne die Dioden
D1 und D2 leisten die Dioden einen Fehlerbeitrag von bis
zu 20OmV aufgrund von Temperaturschwankungen, zuzüglich
eines Fehlers von 9OmV aufgrund von sich von Diode zu Diode

BAD ORIGINAL COPY

ändernden Schwankungen von Vf. Die Werte der Uberwachungsleitungswiderstände 421 und 4 23 sollten so gewählt werden, daß der Durchlaßstrom If in der Kompensationsdiode (DI oder D2) und den Gatterdioden 411 und 413 ausgeglichen wird, wenn die Taktleitungen ihre Erkennungszustände angenommen haben. Mit der in Fig.18 dargestellten Spannungsausgleichsschaltung kann man.einen Uberwachungsleitungs-Spannungspegel innerhalb von 5OmV des niedrigsten Pegels der Taktleitung erwarten, ohne daß eine nennenswerte Beeinträchtigung der Anstiegs- und Abfallzeiten oder eine Schwingungsdämpfung eintritt.

Dritte Ausführungsform

Fig.14 zeigt eine Schaltung, mit der die Auswirkungen von Uberschwingern und Nebensprechen beseitigt werden, so daß das überwachen der Pegelerkennung wirksam eingesetzt werden kann. Hierzu wird ein ein langsames Ansprechverhalten aufweisender Pegeldetektor 551 eingesetzt.

Die meisten Uberschwinger und Nebensprechstörungen besitzen eine Dauer von weniger als 100 ns. Durch Begrenzen der Ansprechzeit der Pegeldetektorschaltung auf mehr als 100 ns lassen sich die meisten Auswirkungen von Nebensprechen und Uberschwingern eliminieren. Ein Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß einige (allerdings sehr wenige) Einbrennsysteme minimale Impulsbreiten von 100 ns aufweisen und bei solchen Systemen eine langsamere Pegelerfassung nicht durchzuführen wäre. Mit langsameren Taktsignalen jedoch,z.B. mit Impulsdauern von 400 bis 500 ns für hohe und niedrige Pegel lassen sich Pegelkomparatoren einsetzen, die große Ansprechzeiten besitzen, so daß ein Ansprechen auf Nebensprechen oder Uberschwinger ausgeschaltet wird. Die obige Beschränkung ist anwendbar auf jeden Typ der Einbrennplatinenüberwachung,

COPY

- 26—

nicht nur auf. eine Diodengatter-Uberwachung, wie sie oben erläutert wurde.

Fehlerarten

Im folgenden wird eine Aufstellung der verschiedenen Fehlertypen gegeben, die überwacht werden sollten. Gleichzeitig werden die mit den oben beschriebenen Ausführungsformen erzielbaren Ergebnisse angegeben:

1. Taktsignal-Fehlerarten:

A. Offene Leitung: Mit Hochziehwiderständen (im Bereich zwischen 1 bis 3 kOhm) oder mit Bauelementen zum internen Hochziehen beendet eine der beiden Überwachungsleitungen das Umschalten.

B. Eine Leitung steht mit einer anderen Leitung in Verbindung: Nicht erkennbar.

C. Eine Leitung steht mit der Spannungsversorgung oder Schaltungsmasse in Verbindung: Eine der Überwachungsleitungen beendet das Umschalten.

2. Überwachungsbauteil-Fehlerarten:

A. Diodenfehler, offen: Nicht erkennbar.

B. Diodenfehler, Kurzschluß: Nicht erkennbar.

C. Diode D1 oder D2 (Fig.18) offen: Eine der Überwachungsleitungen hört mit dem Umschalten auf.

COPY

D. Diode D1 oder D2 kurzgeschlossen: Nicht erkennbar . '-\

Der Taktsignalfehler 1B. wird mit derzeit in Gebrauch befindlichen Mehrfachleitungsdetektoren überwacht, indem auf den Taktplatinen spezielle Schaltungen vorgesehen werden. Vergleiche hierzu Fig.12.

Vierte Ausführungsform

Die Uberwachungsbauelement-Fehlerarten 2A und 2B sind erkennbar,, falls - wie in Fig.15 gezeigt ist - direkt an die Takt-Treiberausgänge ähnliche Dioden- und Gatternetzwerke 471 angeschlossen werden und die Ausgangssignale auf den Überwachungsleitungen verglichen werden. Eine derartige Anordnung könnte zu einer Race-Bedingung führen, da entlang den beiden Wegen zu dem Komparator 475 unterschiedliche übertragungsverzögerungen existieren. Sind die minimalen Impulszeiten nicht länger als diejenigen Verzögerungen, die in dem längsten Übertragungsweg existieren, so entstehen keine Probleme. Sind die minimalen Impulszeiten kürzer, könnte eine Verzögerungsschaltung 479 verwendet werden, um die Race-Bedingung zu beseitigen.

Fünfte Ausführungsform

Zum Beseitigen der Beschränkungen hinsichtlich des langsamen Ansprechverhaltens der Schaltung nach Fig.14 werden sämtliche Signale periodisch einmal während des Musters für einige 100ns auf niedrigen und dann auf hohen Pegel gezogen. Wenn das Taktmuster periodisch unterbrochen wird und über die Taktleitungen ein Überwachungsmuster variabler Länge gesendet wird,

COPY

wie in Fig.16 dargestellt ist, lassen sich sämtliche Fehlerarten mit Ausnahme des Fehlers 2D erfass« eine der Uberwachungsleitungen benötigt.

arten mit Ausnahme des Fehlers 2D erfassen, und es wird nur

Wird z.B. die Uberwachungsleitung #2 (Fig.18) verwendet, so zieht das Uberwachungsmuster 481 sämtliche Leitungen lange genug auf hohen Pegel, damit die Einschwingvorgänge abklingen und das Lesen einer Spannung der Leitung mit dem niedrigsten hohen Pegel erfolgen kann. Jede Leitung würde dann individuell einen niedrigen Pegel annehmen, so daß eine Spannung gelesen werden könnte. Dieses Verfahren würde eine Überwachungsleitung und die Notwendigkeit einer negativen Vorspannung überflüssig machen und würde stets sämtliche Fehlerarten mit Ausnahme des Fehlers gemäß 2D erkennen. Der Fehlertyp 2D würde in all denjenigen Fällen erkannt werden, in denen nicht die unwahrscheinliche Situation vorliegt, daß Vf der Gatedioden eine ausreichend große Spannungsversetzung hervorruft, um den Fehler zu verdecken. Bei geeigneter Implementierung würde das Überwachungsmusterverfahren unabhängige Überwachungsschaltungen überflüssig machen, wie sie derzeit zum Verifizieren der richtigen Takte eingesetzt werden.

Schaltung der Uberwachungsplatine Detektor A

Jede der verschiedenen Diodengatterschaltungen zum Anzapfen der Einbrennplatinen-Taktleitungen·und zum Erzeugen eines Überwachungssignals benötigt einen komplementären Typ von Detektorschaltung auf der Überwachungsplatine.

Wenn die Taktsignalleitungen auf der Einbrennplatine nur bezüglich des Umschaltens (Kippens) überwacht werden müssen, d.h. das Vorhandensein oder das NichtVorhandensein hoher und

COPY

3 3 3 b 3 7 3

2-θ— *

niedriger Signalpegel in geeigneten Zeitabschnitten festgestellt werden muß, kann die in Fig.12 gezeigte Einbrennplatinen-Diodengatter schaltung mit den 1k0hm betragenden Hochziehwiderständen an jeder Leitung (siehe Fig.13) an die in Fig.17 gezeigte Uberwachungsplatinen-Detektorschaltung A angeschlossen werden. Wie aus Fig.17 hervorgeht, sind die beiden Überwachungsleitungen #1 und #2 jeweils an den S -

Anschluß eines Latch 801 bzw. 803 vom Typ LS249 angeschlossen. Der R-Anschluß jedes Latch ist über einen Negator 805 des Typs 7404 an einen Oszillator 807 angeschlossen, dessen Periodendauer größer ist als die Taktmusterperxodendauer. Das Anschließen der Überwachungsleitung #2 an das Latch 803 erfolgt über einen Negator 809 vom Typ 7404, da die Signale auf dieser Leitung umgekehrte Polarität haben wie die auf der Überwachungsleitung #1. Die Q-Anschlüsse vom Latch 801 und 803 sind an ein NAND-Glied 811 angeschlossen. Das Ausgangssignal des NAND-Glieds und das des Oszillators 807 gelangen an den D- bzw. den Takteingang eines Flipflops 813. Der Q-Ausgang des Flipflops 813 ist an einen Alarmgeber angeschlossen.

Die Überwachungsleitungen werden stabilisiert durch Spannungs-Klemmdioden 815, 817, 819, 821 sowie Hochziehwiderstände und 825. . '

Detektor B

Die in Fig.13 gezeigte temperaturkompensierte Diodengatterschaltung gibt den Pegel der Takt-Treibersignale mit einer Genauigkeit wider, die ausreicht, um fehlerhafte Taktsignalpegel erkennen zu können. Die in Fig.13 dargestellte Diodengatter schaltung kann auf jeder Einbrennplatine mit einem 1K-Ohm-Hochziehwiderstand erweitert werden. Eine Detektorschaltung für die temperaturkompensierte Diodengatterschal-

^r copy

tung gemäß Fig.13 erhält man, indem man die in Fig.18 gezeigte elektrische Schaltung an die überwachungsleitungseingänge der in Fig.17 gezeigten Schaltung anschließt. Man sieht, daß diese Modifizierung in erster Linie durch das Hinzufügen von Komparatoren 831 und 833 erreicht wird, wobei der Komparator 833 so angeordnet ist, daß der in Fig.17 gezeigte Negator 807 nicht benötigt wird. Der Detektor B ist eine Ausführungsform des in Fig.17 schematisch dargestellten Detektors mit langsamem Ansprechverhalten.

Detektor C

Wenn in den Taktsignalfolgen ein spezielles Uberwachungsmuster vorgesehe'n ist, wie es zum Beispiel in Fig. 16 gezeigt ist, läßt sich eine Detektorschaltung verwenden, wie sie in Fig.19 dargestellt ist. Es sei daran erinnert, daß diese Ausführungsform der Erfindung nur eine Uberwachungsleitung benötigt.

Wie Fig.19 zeigt, ist die von der Einbrennplatine kommende Überwachungsleitung an einem ersten Komparator 841 angeschlossen, dessen Ausgang an dem Lastanschluß eines Zählers 843 liegt. Parallel dazu ist die Uberwachungsleitung an einen zweiten Komparator 845 angeschlossen, dessen Ausgang an dem Freigabeanschluß (enable) des Zählers 843 liegt. Die Anschlüsse ABCD des Zählers sind an (nicht gezeigte) DIL-Gehäuse-Schalter angeschlossen, die für die Anzahl von verwendeten Taktleitungen eingestellt sind. Die Schalter sind sämtlichen Detektorschaltungen gemeinsam (eine Detektorschaltung pro Einbrennplatine). Der Zähler-Ubertraganschluß steht in Verbindung mit dem D-Eingang eines Flipflops 847. Der Q-Ausgang des Flipflops 847 steht in Verbindung mit einer geeigneten Anzeigeschaltung.

Copy

- -34—

Die Breite der Impulspause des Überwachungsmusters (PW in Fig.16) hängt davon ab, wie schnell der Komparator anzusprechen vermag. Ist die Impulspause 1,5 Mikrosekunden lang, so kann man billige Vierfach-Komparatoren vom Typ LM 339 verwenden.

Der Detektor C arbeitet wie folgt: Wenn sämtliche Takt-Treiberleitungen hohes Potential haben und ein Strobe-Signal vorhanden ist, wird der Zähler 843 mit einem Zählerstand, der dem Höchstzählerstand entspricht, abzüglich der Anzahl von überwachten Taktleitungen geladen. Wenn eine (oder mehrere) der Takt-Treiberleitungen niedriges Potential hat und das Strobe-Signal vorhanden ist, erhöht der Zähler den Zählerstand. Ist die korrekte Anzahl von niedrigen Pegeln gezählt, wird an das Flipflop 847 ein Übertragsignal gesendet. Erzeugt eine oder erzeugen mehrere der Takt-Treiberleitungen kein Zählsignal für den Zähler 843, so wird niemals ein Übertragsignal an das Flipflop 847 übertragen. Bei geeigneter Ausgestaltung des Überwachungsmusters läßt sich praktisch jedes Bauteil von dem Takt-Hauptoszillator über die Treiber, die Rückplatte und die Einbrennplatinen im Hinblick auf einen Einzelfehler und die meisten Mehrfachfehler prüfen.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, so viel Information wie möglich von den auf einer Einbrennplatine befindlichen Taktleitungen auf so wenig Rückkehrleitungen wie möglich zu geben. Dies geschieht durch eine Dioden-ÜND-Verknüpfung der Taktleitungen für eine oder zwei Rückkehrleitungen. Bei geeigneter Ausgestaltung hat die Dioden-UND-Gatter-Überwachung keine Nachteile im Vergleich zu anderen Überwachungssystemen und besitzt den Vorteil, weniger als 1/10 des Hardware-Aufwands im Vergleich zum Stand der Technik zu benötigen.

Claims

KAIX)R-K)AiNKEH SCHMriT-NlLSON^niiSCI? ΙΪΛΤΚΝΤΛΝλΝΛΙΤΚ ' .. . - κι κιηί-λν ΐΜΊ-Λΐ vrn«\ias 29.September 1983 u.Z.: K 20 751S/6de-ba Reliability, Inc. of Texas Houston, Texas, V.St.A. Einbrennapparatur für Halbleiterbauelemente Beanspruchte Priorität: 29.September 1982, V.St.A., Nr. 426 767 Ansprüche

1.S Einbrennapparatur, mit einem Taktgeber, der elektrische Signale zum Betreiben von Halbleiter-Bauelementen aufweist, gekennzeichnet durch eine überwachungseinrichtung, die ein Abweichen der Signale von einer Norm erfaßt und eine Diodengattereinrichtung, die die Taktsignale an die Überwachungseinrichtung anlegt.

2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umgebungssteuereinrichtung vorgesehen ist zum Regulieren der auf die Bauelemente einwirkenden Umgebungsbedingungen und daß die Diodengattereinrichtung, der Taktgeber und die Überwachungseinrichtung außerhalb der Umgebungssteuereinrichtung vorgesehen sind.

COPY

3. Einbrennapparatur, gekennzeichnet durch eine eine Wand aufweisende Einbrennkammer, eine elektrische Verbinder sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite der Wand aufweisende Einrichtung zum übertragen elektrischer Energie durch die Wand, Einbrennplatinen, die lösbar an einen der elektrischen Verbinder auf der Innenseite der Wand angeschlossen sind, Taktplatinen, die lösbar an die Verbinder auf der Außenseite der Wand angeschlossen sind, Überwachungsplatinen, die lösbar an einen der elektrischen Verbinder auf der Außenseite der Wand angeschlossen sind, und eine Diodengattereinrichtung auf den Einbrennplatinen, wobei die Apparatur Mittel aufweist, die veranlassen, daß die Taktplatinen elektrische Signale an die auf den Einbrennplatinen befindlichen Bauelemente gibt, um sie zu betreiben, und daß die Diodengattereinrichtung Überwachungssignale, die eine Funktion der Taktsignale sind, an eine den Überwachungsplatinen zugeordnete Detektoreinrichtung liefert.

4. Einbrennapparatur, gekennzeichnet durch eine Einbrennkammer mit einer Wand, die das Innere der Kammer von dem Äußeren der Kammer trennt, in der Kammer angeordnete Einbrennplatinen, von denen jede mehrere elektrische Bauelemente zum Einbrennen trägt und einen Takt-Treibereingang aufweist, Takttreiberplatinen, die außerhalb der Kammer angeordnet sind und von denen jede Einrichtungen trägt, mit denen elektrische Signale geliefert werden, die alle periodisch niedrigen Pegel und alle periodisch hohen Pegel annehmen, eine in der Wand vorgesehene Verbindereinrichtung, die jede der Takt-Treiberplatinen mit mindestens einer der Einbrennplatinen elektrisch verbindet, ein UND-Glied positiver Logik, dessen Eingänge jeweils an jeden der Takt-Treibereingänge mindestens einer der Einbrennplatinen angeschlossen sind, ein UND-Glied negativer Logik, dessen Eingänge jeweils an einen der Takt-Treibereingänge angeschlossen sind, und eine Detektoreinrichtung, die elektrisch an die Ausgänge der UND-Glieder

COPY

angeschlossen ist;.

5. Apparatur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die UNP-Glieder innerhalb der Kammer angeordnet sind, daß die Detektoreinrichtung außerhalb der Kammer angeordnet ist, daß sich eine zweite Verbindereinrichtung durch die Wand hindurch erstreckt und die UND-Glieder mit der Detektoreinrichtung elektrisch verbindet, und daß die erstgenannte Verbindereinrichtung und die zweite Verbindereinrichtung schnellsteckbare und schnell-lösbare Verbinder sind.

6. Verfahren zum Einbrennen von Halbleiter-Bauelementen, bei dem auf jeder einer Mehrzahl von Taktleitungen wiederholt Betriebssignalfolgen erzeugt und durch die Wand einer Einbrennkammer zu prüfenden Bauelementen zugeführt werden, die parallel auf in der Kammer befindlichen Einbrennplatinen montiert sind, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Die Betriebssignalfolgen auf jeder Taktleitung werden periodisch unterbrochen, und jede Taktleitung wird gleichzeitig mit einem Überwachungssignalmuster gespeist,

die Taktleitungen auf den Einbrennplatinen werden mit Dioden-UND-Gatterschaltungen angezapft, die in der Lage sind, eine Folge von Impulsen - einen Impuls für jede Leitung - zu erzeugen, wenn die Taktsignale ordnungsgemäß fungieren,

die Ausgangssignale der UND-Gatterschaltung werden durch die Kammerwand hindurch einem Zähler zugeführt,

die Impulse werden gezählt, und

es erfolgt eine Anzeige, wenn der Zählerstand nicht korrekt ist.

COPY

J O OU 0 /O

7. Einbrennplatine, gekennzeichric?t durch mehrere Taktleitungen, mehrere schnell-verbindbare und schnell-lösbare Verbindereinrichtungen, die an jede der Taktleitungen angeschlossen sind und zum Anschließen an mehrere zu prüfende Bauelemente ausgelegt sind, eine Dioden-UND-Gatterschaltung mit mehreren Dioden, von denen jeweils eine an jeweils eine sämtlicher Taktleitungen angeschlossen ist, und einen zweiten Satz von mehreren schnellverbindbaren und schnell-lösbaren Verbindereinrichtungen, die an die Ausgänge der UND-Gatterschaltung angeschlossen sind.

8. Einbrennplatine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine-Temperaturkompensations-Diodenschaltung, die bezüglich des Ausgangs der UND-Gatterschaltung in Reihe geschaltet ist, und eine Widerstands-Vorspannschaltung, die in der Nähe der Temperaturkompensations-Diodenschaltung an den Ausgang der UND-Gatterschaltung angeschlossen ist.

9. Einbrennplatine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die UND-Gatterschaltung eine' UND-Gatterschaltung positiver Logik enthält, die an jede Taktleitung angeschlossen ist, und eine UND-Gatterschaltung negativer Logik enthält, die an jede Taktleitung angeschlossen ist.

10. Einbrennapparatur, gekennzeichnet durch

eine Einbrennkammer, außerhalb derer ein Taktgeber vorgesehen ist zum Erzeugen von Betriebssignalen auf mehreren eine Wand der Einbrennkammer durchsetzenden Leitungen, die an in der Einbrennkammer befindliche, zu prüfende Bauelemente angeschlossen sind,

eine innerhalb der Kammer vorgesehene erste UND-Gatterschaltung, die eingangsseitig an die Taktleitungen angeschlossen

COPY ORIGINAL INSPECTED

ist, und deren Ausgangsleitungen eine Wand der Einbrennkammer durchsetzen,

eine außerhalb der Kammer vorgesehene zweite UND-Gatterschaltung, die ähnlich ausgebildet ist wie die erste UND-Gatterschaltung und eingangsseitig an die Betriebssignalleitungen angeschlossen ist und

eine an den Ausgang der ersten und der zweiten UND-Gatterschaltung angeschlossene Vergleichereinrichtung zum Überwachen der Betriebssignalleitungen bezüglich richtiger Signale.

11. Überwachungseinrichtung für Einbrennplatinen-Taktsignale in einer Einbrennkammerapparatur, dadurch gekennzeichnet , daß auf den Einbrennplatinen in der Einbrennkammer Dioden vorgesehen sind, die an die Taktsignalleitungen zur Bildung einer UND-Verknüpfung angeschlossen sind, daß außerhalb der Einbrennkammer eine Detektoreinrichtung vorgesehen ist, die durch eine Wand der Einbrennkammer an die Dioden angeschlossen ist, und daß die Detektoreinrichtung eine minimale Ansprechzeit aufweist, die größer ist als die Dauer der zu erwartenden Einschwingvorgänge, zum Beispiel Uberschwinger, der am Ausgang der Dioden-UND-Verknüpfung auftretenden Signale.

copy