DE3788076T2 - Schaltungsprüfer. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schaltungsprüfer und insbesondere auf Schaltungsprüfer für die Ausführung eines Tests an einer digitalen Komponente, die in einer Schaltung verdrahtet ist.
• Bei der Produktion von elektrischen Schaltungen wie solchen, die erzeugt werden mittels Montage von Komponenten auf einer Karte, welche ein Verdrahtungsmuster trägt, ist es vorteilhaft, die fertigen Schaltungen zu testen. Es besteht ein Bedarf für eine Hochgeschwindigkeitsprüfung, und dies hat zu automatischen Testeinrichtungen geführt (ATE) für die Beurteilung einer Karte. Zunehmend gibt es einen Trend in Richtung Einrichtungen, welche nicht nur den Gesamtbetrieb der Karte testen durch Anlegen von Signalen an ihre externen Eingänge und Beurteilung der externen Ausgänge relativ zu dem erwarteten Ausgang, sondern des Verhaltens von einzelnen Komponenten durch Anlegen von Eingängen direkt an diese und Beurteilung von Ausgängen direkt von diesen. Zu diesem Zweck ist ein Anschluß an interne Schaltungsknoten erforderlich und können erzielt werden beispielsweise durch die Anwendung eines "Nagelbettgestells", das eine Mehrzahl von Stiften aufweist, mit denen man an verschiedenen Positionen Verdrahtungsknoten auf der Karte kontaktieren kann. Mit einem solchen Gestell können Eingänge direkt Komponenteneingängen zugeführt werden und Ausgänge direkt von Komponentenausgängen abgenommen werden zum Vereinfachen des Testens der betreffenden Komponente durch Anlegen eines vorbestimmten Prüfmusters von Eingängen und Abschätzung des Ausgangs, soweit hinreichend für vollständiges Prüfen der Komponente.
• Wegen des Vorhandenseins von Komponentenverdrahtungen ist leider das Anlegen von Eingängen häufig in Konflikt mit dem bevorzugten Zustand eines Eingangs dank seiner Ankopplung an einen stromaufliegenden Ausgang. Um demgemäß die interessierende Komponente zu testen, kann es erforderlich sein, einen stromaufliegenden Komponentenausgang zu übersteuern. Tatsächlich involviert dies das Erzwingen eines Rückwärtsstromes durch die stromaufliegende Komponente zum Oberwinden von deren bevorzugtem Zustand, und dies kann Komponentenschäden hervorrufen durch verschiedene Mechanismen einschließlich der direkten Sperrschichtüberhitzung oder, wo mehrere Ausgänge einer einzigen Komponente gleichzeitig im gleichen Sinne übersteuert werden, durch exzessiven Verdrahtungsstromfluß in der Leistungsversorgungsleitung infolge des kumulativen Effektes der übersteuernden Ströme, die sich in der Versorgungsleitung aufsummieren. Welcher Mechanismus auch immer, es ist im allgemeinen jedoch die höchste Temperatur, die erreicht wird, welche die Schwere der Beschädigung bestimmt.
• Da Temperatur nicht direkt gemessen werden kann, kann ein theoretisches Modell verwendet werden, um eine Vorhersage des Temperaturanstiegs zu berechnen. Demgemäß wurden Erhitzungsmodelle entwickelt, die eine Funktion des Übersteuerungsstroms und der Zeit sind. Da der Strom abgeschätzt werden kann und die Prüfdauer bekannt ist, kann der Temperaturanstieg von übersteuerten Komponenten abgeschätzt werden. Eine absolute zulässige Maximalkomponententemperatur wird durch den Komponentenhersteller spezifiziert, so daß unter Anwendung des abgeschätzten Temperaturanstiegs eine maximal zulässige anfängliche Komponententemperatur spezifiziert werden kann.
• Wenn dieses anfängliche Maximum oberhalb der gegenwärtigen Temperatur der Komponente liegt, ist natürlich der Test zu lang und kann nicht mit Sicherheit ausgeführt werden. Unter solchen Umständen muß man die Komponente abkühlen lassen, zumindest bis zu der maximalen Anfangstemperatur, bevor der Test beginnen kann, was bedeutet, daß der Beginn des Tests verzögert werden muß. Eine solche Verzögerung kann manchmal erzielt werden durch Planen der Prüfungen derart, daß eine bestimmte Komponente nicht wiederholt übersteuert wird, doch dies kann häufig nicht vermieden werden, beispielsweise wenn ein Komponenten-Entsperreingang aufrechterhalten werden muß während des gesamten Testmusters einer Komponente. Eine unter solchen Umständen gewählte Lösung besteht darin, ein "Prüftastverhältnis" vorzusehen, wobei eine inaktive Abkühlperiode ein fester Bruchteil der variablen Prüfzeit ist, welche nach einem Test erzwungen wird. Mit dem Erfordernis des vergrößerten Prüfdurchsatzes kann diese Lösung einen zunehmend unakzeptablen Zeitverbrauch bei dem ATE-Betrieb mit sich bringen und man sucht nach anderen Ansätzen.
• Eine alternative Lösung, beispielsweise offenbart in EP-A-0 128 774, besteht darin, das variable Verzögerungsintervall nicht als eine Funktion des auszuführenden Tests zu spezifizieren, sondern als eine Funktion der Komponente, und die Zeit, die diese benötigt, um zu der maximalen anfänglichen Starttemperatur für den Test abzukühlen. Dieser Ansatz führt zur Einfügung eines Verzögerungsintervalls vor jedem Test. Da leider die Temperatur der Komponente zu Beginn des Verzögerungsintervalls eine unbekannte ist, muß eine Annahme getroffen werden. Die einzige Annahme, die mit Sicherheit gemacht werden kann, ist, daß die Komponente von ihrer maximal zulässigen Temperatur vor jedem Test ausgehend abkühlen muß. Dieses Regime weist immer noch eine Anzahl von Problemen auf, obwohl in den meisten Fällen die Gesamtzeit, erforderlich für einen bedingungslos sicheren Komponententestablauf, der auszuführen ist, herabgesetzt wird. In den meisten Fällen wird die Komponente nämlich nicht ihre maximal zulässige Temperatur als ein Resultat des vorhergehenden Tests erreichen und ein längeres Warteintervall als erforderlich wäre infolgedessen zu spezifizieren. Ein besonders ernsthafter Nachteil dieses Regimes besteht darin, daß ein Abkühlwarteintervall vor einem Test selbst dann erzwungen wird, wenn die übersteuerte Komponente bereits unter der maximalen Anfangsstarttemperatur für diesen Test ist, wenn nämlich überhaupt keine Verzögerung erforderlich wäre.
• Gegenwärtige ATE ist so ausgelegt, daß in zwei grundsätzlichen Modus gearbeitet wird, einem Testspezifikationsmodus und einem Testausführungsmodus.
• In dem Testspezifikationsmodus wird ATE mit Schaltungstopographie und Komponentenanordnungen geladen. Als nächstes muß das Testmuster für das Prüfen jeder einzelnen Komponente spezifiziert werden. Normalerweise werden diese in ATE-Datenbänken gehalten und stehen als Bibliotheksroutinen zur Verfügung, um als Block in die Prüfspezifikation eingefügt zu werden. Gelegentlich trifft man auf Komponenten, die in der Bibliothek nicht enthalten sind, doch kann normalerweise ein ATE-Modus eingegeben werden, der es zuläßt, ein Komponententestmuster für eine unbekannte Komponente zu etablieren. Einmal etabliert ist es so, als wäre das Testmuster der Bibliothek entnommen, von der es nun einen Teil bilden kann.
• Das ATE ist auch programmiert zum Beurteilen der Notwendigkeit für das Plazieren von Wächtersignalen oder eine Bedienungsperson aufzufordern, diese Beurteilung vorzunehmen, welche Wächtersignale solche sind, die ausschließlich angelegt werden, um unerwünschte Komponenten-Wechselwirkungen zu verhindern.
• In vielen Maschinen kann, wenn einmal ein Test wie oben spezifiziert worden ist, der Testausführungsmodus eingegeben werden für mehrfache Wiederholung an zu prüfenden Karten. Bei einigen Maschinen ist jedoch noch ein weiterer Modus verfügbar, der eine bestimmte Analyse auszuführen ermöglicht bezüglich des spezifizierten Tests zum Lokalisieren potentiell zerstörerischer Prüfungen, was im wesentlichen das Identifizieren von Tests involviert, bei denen Ausgänge übersteuert werden und entweder Tastverhältnisse oder Prätestverzögerungen erzwungen werden, wie oben beschrieben.
• Aus der vorstehenden kurzen Beschreibung entnimmt man eine Anzahl von Merkmalen von ATE nach dem Stand der Technik. Insbesondere ist zu berücksichtigen, daß ein Gesamttest spezifiziert wird vor der Ausführung des Tests, basierend auf komponentenbezogenen abgespeicherten Daten. Diese Daten können selbst abgeleitet sein von vorheriger Analyse, basierend auf Erhitzungs- und Abkühlmodellen oder auf Analysen, die während der Testspezifikation ausgeführt wurden, doch können bei der Testspezifikation in jedem Falle nur Daten verwendet werden, die als generell komponentenindexierte Daten gespeichert werden können. Man erkennt, daß solche Maschinen natürlicherweise dazu neigen, in die Testspezifikation Abkühlverzögerungen aufzunehmen, vorausgesetzt, daß Zugang zu den Bibliotheksdaten von Komponenten als solchen, die nicht geprüft werden, ermöglicht wird, da die Abkühlzeit vom absoluten Maximum, bevor ein Ausgang übersteuert werden darf, ohne weiteres als ein Komponentenparameter abgespeichert werden kann.
• Man erkennt, daß der Ansatz der Vorangehenden Abkühlung wahrscheinlich das Optimum repräsentiert, das man mit ATE nach dem Stand der Technik erreichen kann. Die Vorliegende Erfindung involviert eine grundsätzliche Untersuchung des Betriebes von ATE und seinen Beschränkungen
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Schaltungsprüfer für das Testen von kartenmontierten elektronischen Komponenten in der Schaltung:
• Mittel für das Anlegen von Testsignalen an die Schaltung;
• Mittel für den Empfang von Reaktionssignalen von der Schaltung;
• Mittel für das Anlegen eines Musters von Testsignalen, die für das Testen einer Komponente und das Abschätzen der Reaktion genügen;
• Mittel für das Identifizieren von Testmustern, welche die Ausgänge anderer Komponenten übersteuern;
• Mittel für das Durchsetzen einer Maximumtestdauer, um sicherzustellen, daß eine solche andere Komponente nicht durch Aufheizen beschädigt wird;
• Mittel für das Identifizieren von Testmustern, bei denen eine Komponente wiederholt übersteuert wird;
• Mittel für das Etablieren einer Testparameterliste für das Testen;
• Mittel für das Etablieren eines Abkühlintervalls von der Test- Parameterliste, das einzulegen ist, bevor der nächste Obersteuerungstest sicher ausgeführt werden kann; und
• Mittel für das Verzögern eines solchen Tests um zumindest ein solches Intervall, dadurch gekennzeichnet, daß
• der Wert mindestens eines der Parameter in der Testparameterliste eine Messung ist, abgeleitet von einer Karte der Bauart, die zu prüfen ist, und/oder der Wert von zumindest einem der anderen Parameter in der Testparameterliste eine Messung ist, abgeleitet von der gerade zu prüfenden Karte, und/oder eine Messung ist, abgeleitet von einem aktuellen Test, und einer der gemessenen abgeleiteten Parameter eine Testdauer ist.
• Man erkennt, daß die vorliegende Erfindung eine grundsätzliche Abkehr von ATE nach dem Stand der Technik repräsentiert, da ihre Konfiguration es ermöglicht, sowohl kartenspezifische Daten während der Testspezifikation oder dem eigentlichen Test anzuwenden als auch die Anwendung von Testwechselwirkungen beim Etablieren des Abkühlintervalls mittels einer Parameterliste für jeden Test ermöglicht.
• Vorteilhafterweise ist ein erster Parameter eine Messung, abgeleitet von entweder einer vorher getesteten Karte oder einer Karte, von der bekannt ist, daß sie in Ordnung ist, oder eine historische Ableitung von solchen Karten, oder vorzugsweise von einer gerade geprüften Karte. Dies ermöglicht Abkühlintervalle zu spezifizieren für die konfigurierten Komponenten und zeigt eine deutliche Verbesserung in der Verkürzung der Abkühlintervalle im Vergleich mit ATE nach dem Stand der Technik, wo Intervalle auf Werten des schlimmsten angenommenen Falles für isolierte Komponenten basieren. Demgemäß wird beispielsweise die aktuelle Dauer eines Abkühlintervalls nicht genau vorher für einen Test spezifiziert, sondern wird abhängig gemacht von den aktuellen Tests, die bei fortlaufendem Prüfen ausgeführt werden. Eine bevorzugte Realisierung dieses Merkmals besteht darin, mehrere Abkühlintervalle zu spezifizieren, von denen ein abweichendes in dem Fall ausgewählt werden kann, daß ein kurzer Test auszuführen ist, ein normaler Test, ein langer Test oder ein Test maximaler Dauer.
• Zusätzlich oder alternativ kann ein Parameter die aktuell in einem Test angewandte Übersteuerungsspannung sein, welche selbst ausgewählt werden kann auf Basis von vorhergehenden Messungen.
• Zusätzlich oder alternativ kann ein gemessener Parameter ein Übersteuerungsstrom sein, der bei der zu prüfenden oder einer typischen Schaltungskarte gemessen wird.
• Man wird nun erkennen, daß abweichend von ATE nach dem Stand der Technik, wo die Testspezifikation alle Abkühlintervalldauern vor dem eigentlichen Test festlegt, in einigen Formen der vorliegenden Erfindung die Dauer variieren kann zwischen Tests bei Karten desselben Typs.
• Damit die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gewürdigt werden können, werden nachstehend einige Ausführungsformen, die nur als Beispiel zu verstehen sind, unter Bezugnahme auf die beigefügten diagrammartigen Zeichnungen erläutert, von denen:
• Fig. 1 einen Teil einer zu prüfenden Schaltung repräsentiert, und
• Fig. 2 bis 5 Komponenten-Temperatur/Zeitverläufe repräsentieren.
• In einem Teil einer mittels ATE zu prüfenden Schaltung (Fig. 1) sind Ausgänge von D-Flip-Flops, welche eine Komponente 10 bilden, mit NICHTUND-Gattereingängen verbunden, welche eine Komponente 11 bilden. Das Verbindungsmuster zwischen den Komponenten ist deutlich gezeigt und besteht aus Komponentenstiften, die diagrammartig im Umriß angedeutet sind (wie Stift 12 der Komponente 10) sowie Schaltungsbahnen der gedruckten Schaltungskarte, die ausgezogen gezeigt sind, wie Bahn 14. Die Komponente 10 wird von Fachleuten als Transistor-Transistor-Logikkomponente erkannt, die die Bezeichnung 7474 aufweist, und die Komponente 11 ist eine Komponente mit der Bezeichnung 7400. Es versteht sich, daß es auch Leistungszufuhrleitungsanschlüsse zu beiden Komponenten gibt, die jedoch aus Gründen der Klarheit in der Figur weggelassen sind.
• Die D-Flip-Flops der Komponente 10 besitzen jeweils einen Takteingang (CA, CB), einen Dateneingang (DA, DB) und einen zwischengespeicherten Ausgang (QA, QB) Zusätzlich sind die Flip-Flops mit einem Setzeingang (PREA, PREB), der es ermöglicht, den entsprechenden Datenausgang hochzusetzen, und einem Rücksetzeingang (CLRA, CLRB) versehen, der es ermöglicht, den Datenausgang auf niedrig rückzusetzen. Bezüglich der PRE- und CLR-Eingänge ist die Wahrheitstabelle für jede Komponente:
• wobei X einen unbestimmten Zustand für einen direkt angelegten Eingang andeutet.
• Jedes NICHTUND-Gatter (GA, GB) der Komponente 11 hat zwei Eingänge (I1A) I2A, (I1B, I2B) und einen Ausgang (A, B), wie auch Leistungszufuhrkorrekturen (nicht dargestellt). Die Eingans-/Ausgangswahrheitstabelle für jedes Gatter ist:
• Für einen gemäß Fig. 1 aufgebauten Schaltkreis können die Ausgänge (A, B) der NICHTUND-Komponente spezifiziert werden zu:
• wofür die Wahrheitstabelle gilt:
• und wobei die drei rechten Spalten den Betrieb des NICHTUND-Gatters GB der Komponente 11 repräsentieren.
• Um den Betrieb des Gatters GB der Komponente 11 zu testen, muß es erregt werden über seine gesamte Wahrheitstabelle hinweg. Aus der obigen Wahrheitstabelle kann man erkennen, daß drei der vier möglichen Eingangskombinationen direkt erprobt werden können unter Verwendung nur der PRE- und CLR-Flip-Flop-Eingänge. Demgemäß wird im ATE ein Nagelkontakt hergestellt mit den Treibernägeln 15, 16 zu den Leiterbahnen 14, 17 der Karte, so daß die erforderlichen PRE- und CLR-Eingänge etabliert werden können. Der letzte verbleibende Eingangszustand (1, 1) kann nicht allein durch die Eingänge zu PRE und CLR etabliert werden. Ein Niedrigeingang für I2B kann etabliert werden durch Anlegen von PRE = 1 und CLR = 0 über die Nägel 15 beziehungsweise 16. Da jedoch diese Eingangskombination zu A= 1 führt, kann dann ein Niedrigeingang nicht angelegt werden an I2B mit der Ausnahme der Übersteuerung des Ausganges von NICHTUND-Gatter GA über Treibernagel 18 zum überwinden des sonst hochliegenden Ausgangs A von Gatter GA. übersteuern des Ausgangs GA bringt alle begleitenden Gefahren der Komponentenübersteuerung mit sich, wie hier und anderswo beschrieben.
• In der Testspezifikation kann der folgende Plan für das Testen des Gatters GB spezifiziert werden. In dem Plan ist festgehalten, daß zwischen jedem Test die Flip-Flop-Eingänge zu ihren inaktiven Zuständen zurückgeführt werden durch Anlegen von PRE=1 und CLR=1: SCHRITT ANSTEUERUNG PRE ZUSTÄNDE CLR A GUT ZUSTAND RÜCKSETZEN TEST
• In der obigen Tabelle wird der Eingang A angelegt über den übersteuernden Nagel 18. Z deutet an, daß der Nagel im hochimpedanten Zustand ist oder abgetrennt ist, und φ, daß ein übersteuernder Eingang angelegt wird. Die Zeitlage, die Wirkungen und die Gefahren des übersteuernden Ausgangs A werden nun in größeren Einzelheiten betrachtet.
• Kurve 20 (Fig. 2) stellt die Temperatur der Komponente 11 dar, wenn der Ausgang A übersteuert wird zwischen der Temperaturachse T (21) als Ordinate und der Zeitachse τ (22) als Abszisse. Die Komponente wird erhitzt, ausgehend von einer anfänglichen oder Umgebungstemperatur Tamb während der Dauer des Übersteuerungstests τtest bis zum Erreichen einer Temperatur Ttest (22). Nimmt man als Beispiel den ungünstigsten Fall an, so ist der nächste spezifizierte Test so, daß er ebenfalls den Ausgang A der Komponente 11 übersteuert und erfordert eine Dauer von τtest next. Da das Aufheizprofil der Komponente bekannt ist dank einem Aufheizmodell, kann eine Temperatur T next spezifiziert werden, welche die höchste Temperatur ist, bei der der nächste Test begonnen werden kann, ohne daß die Temperatur Tmax übersteigt, welche die absolute zulässige Maximaltemperatur der Komponente 11 ist. Basierend auf der Kenntnis eines Abkühlmodells für die Komponente 11 kann eine Periode τcool berechnet werden, welche die Periode ist, die erforderlich ist, daß die Komponente auf Tnext abkühlen kann. Der nächste Test, wenn er direkt danach ausgeführt wird, würde bewirken, daß die Komponente 11 ihren absoluten Maximalwert 23 nach der Testperiode τtest next erreicht.
• Mit jedem Test ist eine Periode τmax verbunden, welche die Maximalperiode repräsentiert, während der ein Test durchgeführt werden kann, ohne die absolute Maximaltemperatur der Komponente zu übersteigen. Bei ATE ist es die Praxis, daß diese Zeit abgeschätzt wird und Maßnahmen für den Test getroffen werden, daß er unterbrochen wird, bevor diese Periode überstiegen wird, beispielsweise mittels eines Unterbrechungszeitgebers, der mit einem τmax repräsentierenden Zählstand geladen wird, welcher abwärtsgezählt wird während des Tests zum unterbrechen des Tests, sobald ein Übertrag auftritt. Würde die Komponente 11 Tmax erreichen, dann wäre eine Periode τcool max erforderlich für das Abkühlen vor der Ausführung eines nachfolgenden Tests.
• Eine Kurve 30 (Fig. 3) zeigt die typische Aufzeichnung der Temperatur über der Zeit für drei aufeinanderfolgende übersteuernde Tests, die von ATE ausgeführt wird, ausgelegt gemäß der vorliegenden Erfindung. Während der ersten Testperiode τ&sub1; erreicht die Komponente eine Temperatur 31, ausgehend von einer Starttemperatur T start. Im ATE wird eine Testparameterliste gehalten für den Test, welcher einen gemessenen Parameter der Testdauer τ&sub1; enthält, gewonnen von einer vorher getesteten Karte. Ferner ist eine erreichte Endtemperatur 31 aufgenommen, und die Maximaltemperatur, bei der der nächste Test begonnen werden darf, Tn2.
• Da die erreichte Temperatur 31 unter Tn2 liegt, kann unmittelbar der zweite Test begonnen werden, und die Komponente heizt sich zu einer Temperatur 32 am Ende dieses Test auf, der eine Dauer von τ&sub2; hat. Die Testparameterliste für diesen Test enthält die gemessene Periode τ&sub2;, wie auch die maximale sichere Testtemperatur für den dritten Test Tn3.
• Da die erreichte Temperatur 32 über Tn3 liegt, ist Abkühlung erforderlich und eine Verzögerung des Intervalls τcool 2, berechnet gemäß einem Komponenten-Abkühlmodell, das die Abkühlung auf Tn3 erzwingt, bevor der Test beginnt. Nach dem dritten Test, der während einer Periode τ&sub3; dauert, erreicht die Komponente ihr absolutes Maximum bei 33.
• Damit die Vorteile der vorliegenden Erfindung besser gewürdigt werden, wird das Verhalten des gerade beschriebenen ATE verglichen mit dem Verhalten von ATE nach dem Stand der Technik.
• Bei ATE nach dem Stand der Technik wird nicht eine Parameterliste für jeden Test gehalten und deshalb kann die Temperatur, die während eines Tests erreicht wird, nicht benutzt werden, um die Notwendigkeit für Abkühlung abzuschätzen und die Dauer irgendeiner erforderlichen Verzögerung. Demgemäß muß, wie vorbeschrieben, eine Temperaturannahme getroffen werden, und die einzige, bedingungslos sichere Annahme besteht darin, daß eine Komponente ihre absolute Maximaltemperatur erreichen wird bei Beendigung jedes Tests. Diese Annahme erfordert deshalb das Einfügen einer maximalen Abkühlzeit (τcoolmax). Da diese Annahme nicht auf Information beruht, die aus vorherigen oder früheren Tests abgeleitet ist, muß eine maximale Abkühlverzögerung erzwungen werden vor jedem Übersteuerungstest. Wenn dasselbe Beispiel gewählt wird wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, erreicht in einem ersten Test eine Komponente eine Temperatur 41 (Fig. 4) während eines Testintervalls τ&sub1;. Bevor der zweite Test durchgeführt wird, läßt man die Komponente abkühlen während einer Periode τcoolmax bis zu einer Temperatur 42. Diese Abkühlperiode (τcoolmax) ist diejenige, die hinreichend gewesen wäre, um die Komponente von ihrer absoluten Maximaltemperatur 43 bis zu einer sicheren Starttemperatur 44 abkühlen zu lassen. Der zweite Test läuft während eines Intervalls τ&sub2; ab und hebt die Temperatur der Komponente auf eine Temperatur 45. Wiederum wird, bevor ein dritter Test ausgeführt werden kann, eine Abkühlverzögerung von τcoolmax erzwungen. Aus der resultierenden Kurve 40 kann man entnehmen, daß die Prüfkomponente unnötig abgekühlt wird.
• Man kann unmittelbar erkennen, daß die vorliegende Erfindung die Zeit, erforderlich für die Ausführung der drei Tests, um eine Periode 't' verringert hat, die von erheblicher Länge ist und eine deutliche Verbesserung des Durchsatzes ergibt. Die Verbesserung ergibt sich dank:
• i) Eliminierung unnötiger Abkühlintervalle;
• ii) Herabsetzung der Abkühlintervalle auf jene, die erforderlich sind für die erreichte Temperatur, und
• iii) Betrieb der Komponente in Richtung ihres oberen Grenzwertes ihres Betriebstemperaturbereichs, wo die Abkühlprofile steiler sind und demgemäß eine gegebene Temperatur schneller abfällt.
• Die Verbesserung wird ermöglicht durch die Spezifikation eines Temperaturparameters für jeden Test, was es ermöglicht, optimierte Abkühlverzögerungen zu erzwingen. Die Temperaturparameter können abgeleitet werden durch Verwendung eines Komponenten-Aufheizmodells in der Testspezifikation oder vorzugsweise an Ort und Stelle während des Tests, so daß ein Wert zur Verfügung steht für den laufenden Wert der Komponententemperatur, welcher transferiert werden kann oder aufrechterhalten werden kann als Testparameterlistenwert. Demgemäß basiert die erzwungene Abkühlverzögerung auf einer repräsentativen Komponententemperatur, erreicht am Ende eines Test, anstatt auf einer Versagens- oder Prozentsatzverzögerung (Tastverhältnis), wie im ATE nach dem Stand der Technik.
• Man realisiert, daß die Komponententemperatur nur genau berechnet werden kann, wenn die aktuelle Starttemperatur bekannt ist. Wo eine aktuelle Umgebungstemperaturmessung nicht ausgeführt werden kann, kann ein angenommener Umgebungswert verwendet werden. Beispielsweise kann nur vor dem ersten Test ein maximales Abkühlintervall (τcoolmax) erzwungen werden, das hinreicht, um die Komponente von ihrer absoluten Maximaltemperatur aus abzukühlen. Generell wird dies die Komponente auf eine Temperatur deutlich unter der abkühlen, die erforderlich ist, um den ersten Test mit Sicherheit auszuführen. Wenn jedoch diese höhere Temperatur verwendet wird als eine erste angenommene Testparameter- Starttemperatur, werden alle nachfolgenden Temperaturen tatsächlich niedriger sein als berechnet und alle Komponenten können sicher getestet werden. Demgemäß wird für einen Test, ausgehend von einer Temperatur 34 (Fig. 3), das aktuelle Temperaturprofil so verlaufen können, wie mit Linie 35 angedeutet, während die Testparameter das höhere angenommene Profil 36 reflektieren. Es versteht sich, daß selbst dann, wenn diese anfängliche Überschätzung der Starttemperatur zu einer Abkühlverzögerung führt, die länger ist als eigentlich erforderlich, zeigt sich immer noch eine merkbare Prüfzeitverbesserung gegenüber dem Stand der Technik mit ihren wiederholten Annahmen des ungünstigsten Falles.
• Bei einer Testspezifikation für eine Schaltung, die beispielsweise ausschließlich kombinatorische Logik enthält, kann eine Abkühlverzögerung, abgeleitet von einer anderen Karte, angemessen sein, da keine signifikante Unterschiedlichkeit zwischen den Karten zu erwarten ist. Wenn jedoch Komponenten mit variierender Beruhigungszeit, beispielsweise ein nicht voreinstellbarer Zähler, der vor dem Prüfen auf Null getaktet werden muß, in einem zu prüfenden Schaltkreis enthalten sind, werden Parameter vorzugsweise auf Messungen basiert, die an der gerade der Prüfung unterliegenden Karte ausgeführt werden.
• In einer Schaltungsanordnung langsamer Komponenten ähnlich jener, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 betrachtet wurde, kann unter der Annahme, daß ein Flip-Flop mit Ausgang QB der Komponente 10 langsam zu löschen ist nach Anlegen eines Eingangs CLR=0 ein Test (für Gatter B der Komponente 11) wie folgt ablaufen: TESTSCHRIFT ANGELEGTE SIGNALE BEDINGUNG FÜR GUTBEFUND ERWARTETE ZEIT TATSÄCHLICHE ZEIT Vorbereiten PRE CLR A
• Der Testschritt wird für gut befunden, wenn der erwartete B-Ausgang über Nagel 19 (Fig. 1) gemessen wird oder wenn ein Übergang zu dem erwarteten Pegel eintritt (wie in Testschritten 3 und 4). Da die D-Flip-Flip- Komponente langsam zu löschen ist, überschreiten die CLEAR-Tests 3 und 4 die erwartete Zeit. Test 3 sollte kein Problem darstellen, doch ist Test 4 ein Übersteuerungstest, der problematisch sein kann, da diesem Test ein anderer Übersteuerungstest folgt, wie bereits beschrieben.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die tatsächliche Laufzeit des Tests 20 us als ein Testparameter eingegeben und in einem Erhitzungsmodell verwendet zum Erlangen einer erreichten Komponententemperatur. Danach wird ein Abkühlmodell überprüft zum Erzwingen einer Abkühlverzögerung von dieser erreichten Temperatur bis zu der sicheren Temperatur für den Beginn des nächsten Tests.
• In ATE ist es oft bevorzugt, sowenig Berechnung wie möglich während eines laufenden Tests auszuführen und soviel Arbeitsbelastung als möglich zu einer externen Berechnung zu überführen während der Testspezifikationsphase. Die vorliegende Erfindung kann auf diese Weise angewandt werden für beispielsweise die Berechnung von Abkühlverzögerungen, die zu erzwingen sind, falls bestimmte Testlaufzeiten in der Praxis festgestellt werden. Dann ist alles, was on-line noch erforderlich ist, eine Laufzeitmessung, Vergleich und Intervallauswahl.
• In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird für jeden relevanten Übersteuerungstest eine vorausgesagte Dauer als ein Testparameter abgespeichert. Diese Dauer kann berechnet werden, auf einer Musterkarte gemessen werden oder abgeleitet werden durch Mittelwertbildung der Dauern der tatsächlich ausgeführten Tests an mehreren Karten. Basierend auf dieser vorausgesagten Dauer wird ein Erhitzungsmodell überprüft zum Bestimmen einer erreichten Temperatur und ein Abkühlmodell überprüft zum Bestimmen der Abkühlverzögerung, die erforderlich ist, bevor ein nächster Übersteuerungstest mit Sicherheit begonnen werden kann. Diese vorausgesagte Abkühlverzögerung wird in dem Anlagenspeicher abgespeichert. Zusätzlich berechnet wird die Abkühlzeit von der absoluten zulässigen Maximal-Komponententemperatur Tcoolmax.
• Während des Testens einer zu prüfenden Komponente wird die Testzeit abgefragt. Wenn die tatsächliche Testzeit kürzer als oder gleich der vorausgesagten Testzeit ist, dann wird die vorausgesagte Abkühlverzögerung erzwungen vor dem nächsten Übersteuerungstest. Sollte jedoch die tatsächliche Testdauer die vorausgesagte Dauer übersteigen, wird τcoolmax erzwungen. Demgemäß kann man erkennen, daß die Vorteile der vorliegenden Erfindung ohne erhebliche Rechenbelastung während der Prüfung erreicht werden können und mit Messung des einzelnen Parameters der Prüfzeit.
• Für einen Temperaturverlauf 50 eines typischen Komponententests (Fig. 5) bewirkt ein erster Test einen Temperaturanstieg auf eine Temperatur 51. Da die erreichte Temperatur oberhalb der sicheren Starttemperatur für einen nächsten Test τn2 liegt, ist eine Abkühlverzögerung erforderlich. Zugeordnet dem Test ist eine vorausgesagte Testdauer τ1p. Da die tatsächliche Testdauer τ&sub1; kleiner ist als vorhergesagt, wird eine Abkühlverzögerung τcool p eingefügt vor dem nächsten Test. Die Dauer τcool p ist hinreichend, daß die Komponente von einer Temperatur 52 auf τn2 abkühlen kann, die Temperatur also, bei der der zweite Test sicher begonnen werden kann. Man erkennt, daß die gerade getestete Komponente tatsächlich auf eine Temperatur 53 abkühlen wird, die unter Tn2 liegt. Ein zweiter Test wird begonnen, der eine Erwärmung auf eine Temperatur 54 während eines Testintervalls τ&sub2; bewirkt. Da T&sub2; das vorhergesagte Intervall τ2p für den zweiten Test übersteigt, wird eine Abkühlverzögerung τcoolmax erzwungen, die hinreicht, um die Komponente von der absoluten Maximaltemperatur auf eine Temperatur Tn3 abzukühlen, jene, bei der ein dritter Test sicher begonnen werden kann. Da nämlich die Komponente nicht an ihrer absolut maximal zulässigen Temperatur nach dem zweiten Test war, wird eine niedrigere Temperatur 55 erreicht.
• Obwohl es die Erwärmung ist, die tatsächlich Beschädigungen an einer Komponente hervorrufen kann, ist festzuhalten aus den vorangehenden Komponenten-Erwärmungsmodellen, daß der Erwärmungseffekt mit der Übersteuerungsspannung zunimmt. Dies kann mit Vorteil in die Testparameterliste aufgenommen werden für Tests, die gemäß er vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. Die Übersteuerungsspannung kann ein aktueller Wert sein, gemessen während eines Tests, oder ein Wert, der in einer Testdefinition spezifiziert ist. Da die Erfindung Mittel vorsieht für die Optimierung der Abkühlverzögerung, basierend auf der tatsächlichen Übersteuerungsspannung, kann die angelegte Spannung selbst gewählt werden, um für einen bestimmten Test geeignet zu sein, was es ermöglicht, die angelegte Spannung herabzusetzen (und damit weniger Komponenten-Wärmebelastung) im Vergleich mit ATE nach dem Stand der Technik.
• In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Testparameterliste eine Übersteuerungsspannung, die für jeden Test zu verwenden ist zusammen mit einer entsprechenden Abkühlverzögerung. Diese Parameter werden abgeleitet während der Testdefinitionsphase, beispielsweise wie folgt.
• Der Prüfplan wird bezüglich eines Übersteuerungstests inspiziert, und mit einer als gut bekannten Karte in der Einrichtung wird ein Bestätigungstest eines Übersteuerungstests ausgeführt unter Anlegen der vollen Übersteuerungsspannung. Der Test wird dann wiederholt mit der angelegten Übersteuerungsspannung um 10% reduziert. Wenn der Test immer noch bestanden wird, wird der Test wieder wiederholt mit einer 10%igen Herabsetzung der Übersteuerungsspannung und so weiter, bis ein Versagen erfolgt, woraufhin der niedrigste Wert der Übersteuerungsspannung, der einen erfolgreichen Test ergab, in die Testparameterliste als diejenige Übersteuerungsspannung eingegeben wird, die anzuwenden ist, wenn der betreffende Test an aus der Produktion stammenden Schaltungskarten ausgeführt wird. Man erkennt, daß die Übersteuerungsbelastung, die während des Tests angewandt wird, dadurch herabgesetzt wird im Vergleich mit demselben Test, wenn die volle Übersteuerungsspannung angelegt wurde.
• Bei Tests, für die eine Abkühlverzögerung erforderlich ist, wird der spezifizierte herabgesetzte Wert der Übersteuerung angewandt, wenn das Erwärmungsmodell überprüft wird zum Definieren des erforderlichen Intervalls. Demgemäß führt die Erfindung nicht nur zu einer niedrigeren Übersteuerungsbelastung, sondern auch zu einer kürzeren Gesamttestzeit. Bei ATE gemäß der vorliegenden Erfindung werden die herabgesetzten Übersteuerungsspannungen und, wo zutreffend, Abkühlverzögerungen als Parameter für jeden Test gehalten. Im Betrieb kann die Mehrzahl von Karten erfolgreich mit den herabgesetzten Werten geprüft werden. Es kann jedoch eine Minorität von zu überprüfenden Karten vorliegen, welche den Test mit verringerter Spannung nicht bestehen. ATE kann in der Testdefinition so programmiert werden, daß Übersteuerungstests mit voller Übersteuerungsspannung im Falle eines Versagens wiederholt werden. Nach einem solchen Wiederholungstest ist ein Abkühlintervall voller Länge erforderlich, und auf diese Weise wird die Abkühlverzögerung entsprechend dem Anlegen der vollen Übersteuerungsspannung als ein zusätzlicher Testparameter gehalten zur Anwendung im Falle eines wiederholten Tests. In alternativen Ausführungsformen kann eine Mehrzahl von Abkühlintervallen entsprechend verschiedenen Übersteuerungsspannungen als Testparameter gespeichert werden. Demgemäß wird im Falle eines Versagens bei reduzierter Übersteuerung der Test wiederholt mit einer erhöhten Übersteuerungsspannung (und entsprechender Verzögerung wo anwendbar), bis entweder ein Test erfolgreich durchgeführt wird oder die volle Übersteuerungsspannung erreicht wird, wonach festgehalten wird, daß der Test nicht bestanden wurde.
• In ATE, bei denen Rechenrecourcen zur Verfügung stehen während des tatsächlichen Prüfens, kann die Übersteuerungsspannung, die für irgendeinen bestimmten Test angewandt wird, als eine laufende beste Schätzung betrachtet werden, und ein Histogramm vorhergehender Testergebnisse kann verwendet werden, um die Schätzung zu verbessern. Typischerweise wird ein Algorithmus, der schnell der niedrigsten angelegten Spannung zustrebt, bei der ein erfolgreicher Test erhalten wird, in den meisten Fällen bevorzugt, so daß sowohl unerwünschte Komponentenbelastung als auch unerwünschte Testwiederholungen vermieden werden. In solchen ATE können entsprechende Abkühlintervalle, wo sie erforderlich sind, während des Prüfens berechnet werden oder ein geeigneter Intervallwert ausgewählt werden aus einer Parametertabelle, die in der Testspezifikationsphase definiert wurde, während gleichwohl für verschiedene Werte das Erwärmungsmodell überprüft wird.
• Ein anderer Parameter, der gemessen werden kann, um die Auswahl optimierter Abkühlintervalle zu beeinflussen, ist der Übersteuerungsstrom. Für jeden Übersteuerungstest kann der tatsächliche eingespeiste oder abgeführte Strom gemessen werden, alternativ kann eine repräsentative Messung gewonnen werden von einer als gut bekannten Karte während der Testdefinition, oder ein Mittelwert solcher Messungen für einen integrierten Schaltkreis, bei welchem mehrere Komponenten gleichzeitig übersteuert werden, wird sich die Summe der einzelnen Komponentenübersteuerungsströme in einer Leistungszufuhrleitung aufsummieren. Es ist bekannt, daß die Anschlußdrahtüberhitzung ein möglicher Grund für das Versagen sein kann, und ein Drahterwärmungsmodell kann überprüft werden, um sichere Abkühlverzögerungen für verschiedene mögliche Ströme zu etablieren. Da Ströme, die zu oder von einer Leistungsversorgungsschiene fließen, nicht für eine einzelne Komponente gemessen werden können, kann leider ein optimales Abkühlintervall nicht ausgewählt werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch werden die Übersteuerungsströme der einzelnen Komponenten getrennt gemessen, und ein aufsummierter Wert wird bei den Berechnungen angewandt. Wiederum können diese Werte gemessen werden für die gerade geprüfte Karte und ein angemessenes Intervall ausgewählt werden aus früher berechneten Werten. Die einzelnen Werte können erlangt werden dank anderer Übersteuerungstests, wo einzelne Komponenten allein untersucht werden, oder ein spezieller Übersteuerungsmeßtest kann in den Prüfplan aufgenommen werden.

Claims (8)

1. Ein Elektronik-Schaltungsprüfer für das Testen von kartenmontierten elektronischen Komponenten in der Schaltung, welcher Prüfer umfaßt:

Mittel für das Anlegen von Testsignalen an die Schaltung;

Mittel für den Empfang von Reaktionssignalen von der Schaltung;

Mittel für das Anlegen eines Musters von Testsignalen, die für das Testen einer Komponente und das Abschätzen der Reaktion genügen;

Mittel für das Identifizieren von Testmustern, welche die Ausgänge anderer Komponenten übersteuern;

Mittel für das Durchsetzen einer Maximumtestdauer, um sicherzustellen, daß eine solche andere Komponente nicht durch Aufheizen beschädigt wird;

Mittel für das Identifizieren von Testmustern, bei denen eine Komponente wiederholt übersteuert wird;

Mittel für das Etablieren einer Testparameterliste für das Testen;

Mittel für das Etablieren eines Abkühlintervalls von der Testparameterliste, das einzulegen ist, bevor der nächste Übersteuerungstest sicher ausgeführt werden kann; und

Mittel für das Verzögern eines solchen Tests um zumindest ein solches Intervall, dadurch gekennzeichnet, daß

der Wert mindestens eines der Parameter in der Testparameterliste eine Messung ist, abgeleitet von einer Karte der Bauart, die zu prüfen ist, und/oder der Wert von zumindest einem der anderen Parameter in der Testparameterliste eine Messung ist, abgeleitet von der gerade zu prüfenden Karte, und/oder eine Messung ist, abgeleitet von einem aktuellen Test, und einer der gemessenen abgeleiteten Parameter eine Testdauer ist.

2. Schaltungsprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für das Etablieren eines Abkühlintervalls Mittel umfassen für die Auswahl zwischen zumindest einem ersten Abkühlintervall und einem zweiten Abkühlintervall unterschiedlicher Dauer.

3. Ein Schaltungsprüfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Abkühlintervall ein vorhergesagtes Abkühlintervall ist und gewählt wird immer dann, wenn eine Testdauer geringer ist oder gleich einer vorhergesagten Testdauer, und das zweite Abkühlintervall jenes Intervall ist, welches die übersteuerte Komponente zum Abkühlen von ihrer absoluten Maximaltemperatur auf eine für den nächsten Übersteuerungstest akzeptable Temperatur erfordert.

4. Schaltungsprüfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemessener Parameter die Übersteuerungsspannung ist.

5. Schaltungsprüfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfer Mittel umfaßt für das Etablieren der Übersteuerungsspannung durch Herabsetzen der Spannung auf einer als gut bekannten Karte, bis ein Testfehler eintritt, und Auswählen der niedrigsten, den Test bestehenden Spannung.

6. Schaltungsprüfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfer Mittel umfaßt für das im Falle eines Versagens eines aktuellen Tests erfolgende Anlegen einer erhöhten Übersteuerungsspannung in einem Wiederholungstest.

7. Schaltungsprüfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemessener Parameter Übersteuerungsstrom ist.

8. Schaltungsprüfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfer Mittel umfaßt für das Berechnen, für die Testparameterliste, der Summe einzelner Ausgangsübersteuerungsströme für eine Komponente.