DE4402230C1

DE4402230C1 - Verfahren zum Testen, ob Anschlußstifte einer integrierten Schaltung in eine gedruckte Schaltung elektrisch leitend eingelötet sind und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4402230C1
Application number: DE4402230A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl Ing Roesler
Original assignee: GFP GES fur PRUEFTECHNIK MBH
Current assignee: GFP GES fur PRUEFTECHNIK MBH
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: WO1995020766A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen, ob Anschlußstifte einer integrierten Schaltung in eine gedruckte Schaltung elektrisch leitend eingelötet sind nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Moderne elektrische und elektronische Vorrichtungen enthalten Schaltungsanordnungen, bei denen diskrete und integrierte Schaltungen in Form einer gedruckten Schaltung in eine Schaltungsplatine eingelötet sind, die Leiterbahnen zur Verbindung bestimmter Anschlüsse der diskreten Bauelemente und integrierten Schaltungen miteinander enthält. Wenn bei der Verlötung eine einzige sogenannte kalte Lötstelle entsteht, also eine mangelhafte Verbindung zwischen dem Anschluß und der zugehörigen Leiterbahn so wird die gesamte Schaltungsanordnung unbrauchbar. Andererseits muß eine gedruckte Schaltung daraufhin geprüft werden, ob korrekte Lötstellen vorliegen. Insbesondere bei integrierten Schaltungen ist die herkömmliche Durchgangsprüfung nicht anwendbar. Dies trifft vor allem für solche integrierten Schaltungen zu, die nach Kundenspezifikationen hergestellt sind und deren innerer Schaltungsaufbau dem Prüfenden im allgemeinen nicht bekannt ist.

Aus der EP 0 560 484 A2 ist es bekannt, selektiv den Anschlußstiften bzw. den zugehörigen Lötstellen ein Schwingungssignal von einem Oszillator zuzuführen und über eine berührungsfreie, insbesondere kapazitive Ankopplung an der Oberseite der integrierten Schaltung ein Ausgangssignal herauszuführen. Dieses herausgeführte Ausgangssignal wird daraufhin untersucht, ob es das Schwingungssignal in wesentlichem Umfang enthält. Ist dies der Fall, so wird auf eine korrekte Lötstelle geschlossen. Ist dies jedoch nicht der Fall, so wird darauf geschlossen, daß die Lötstelle nicht korrekt ist und wird eine entsprechende Mitteilung an den Prüfenden gegeben. Diese Vorgehensweise ist jedoch ziemlich aufwendig. Insbesondere bedarf es einer sehr ausgeprägten Schwingung des Oszillators und einer hochempfindlichen Schaltungsanordnung, um das ausgekoppelte Signal mit Sicherheit diskriminieren zu können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren bzw. eine dieses durchführende Schaltungsanordnung derart weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln eine sichere Prüfung möglich ist.

Die Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren, bzw. die im Anspruch 4 angegebene Schaltungsanordnung gelöst.

Die Erfindung wir durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß es ausreicht, ein sinusförmiges Signal der Lötstelle zuzuführen und das ausgekoppelte Signal daraufhin zu untersuchen, ob es in der Lage ist, einen nicht selbständig schwingenden Oszillator zur Resonanz zu bringen, dessen Resonanzfrequenz mit der Frequenz des der Lötstelle zugeführten Signals im wesentlichen, zumindest innerhalb einer Bandbreite, übereinstimmt.

Dies bedeutet, daß weder hohe Genauigkeit an die Schwingungsfrequenz des das der Lötstelle zugeführte Schwingungssignal erzeugenden Funktionsgenerators, noch extreme Schmalbandigkeit, noch Genauigkeit bei der Resonanzfrequenz des ausgangsseitigen Oszillators erforderlich sind. Vielmehr können relativ kostengünstige Funktionsgeneratoren und Oszillatoren verwendet werden. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise erreicht zuverlässige Ergebnisse auch dann, wenn durch die berührungslose Kopplung ein verrauschtes Signal ausgekoppelt wird, solange die Rauschkomponenten nicht dem bei korrekter Lötstelle übertragenen Signal vom Funktionsgenerator entsprechen.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer Schaltungsanordnung zum Prüfen gedruckter Schaltungen gemäß der Erfindung

Fig. 2a und 2b Abschätzung über die Zuordnung zwischen Resonanzfrequenz und Frequenz des Signals vom Funktionsgenerator.

Eine zu prüfende Schaltungsanordnung 1 ist lediglich schematisch dargestellt und besteht aus einer gedruckten Schaltung 2, in die in an sich üblicher Weise eine integrierte Schaltung 3 (IC) über Anschlußstifte 4 eingelötet ist. Dabei ist wesentlich, daß die einzelnen Lötstellen 5 eine elektrisch leitende Verbindung zu der (nicht dargestellten) zugehörigen Leiterbahn auf der gedruckten Schaltung 2 herstellen.

Gemäß der Erfindung erzeugt ein Funktionsgenerator 6 ein Schwingungssignal, insbesondere ein Sinussignal bestimmter Frequnez f₆. Dieses Schwingungssignal wird über eine Wähleinrichtung 7 einer bestimmten Lötstelle 5 zugeführt. Diese Zuführung kann beispielsweise über einen mit der Lötstelle 5 in Verbindung zu bringenden Kontaktgeber erfolgen, der Kontaktgeber (nicht dargestellt) kann aber auch an einer Leiterbahn oder Anschlußbahnen zu den Leiterbahnen der gedruckten Schaltung 2 angedrückt werden.

Ein Sensor 8, der beispielsweise eine kupferbeschichtete Platte 9 enthält, wird auf die Oberseite 10 der integrierten Schaltung 3 aufgelegt. Die Kupferplatte 9 des Sensors 8 ist mit einem nur gedämpft schwingenden Oszillator 11 verbunden, der eine Resonanzfrequenz f₁₁ besitzt, die der Schwingungsfrequenz des Funktionsgenerators 6 im wesentlichen gleich ist. Der Oszillator 11 ist dabei so ausgelegt, daß er ohne Anregung von außen nicht selbst schwingt. Durch das Schwingungssignal mit der Frequenz f₆ vom Funktionsgenerator 6 wird bei korrekter Lötstelle 5 in der integrierten Schaltung 3 ein schwingendes resultierendes elektrisches Feld erzeugt, das durch den Sensor 8 berührungsfrei ausgekoppelt wird. Bei korrekter Lötstelle 5 enthält also das von der integrierten Schaltung 3 erzeugte elektrische Feld eine ausgeprägte Signalkomponente mit der Frequenz f₆. Diese wird wie erwähnt dem Oszillator 11 zugeführt. Liegt die Signalkomponente mit der Frequenz f₆ in ausgeprägter Form vor, so wird der Oszillator 11 zur Schwingung angeregt. Mittels einer schematisch dargestellten Detektoranordnung 12 wird festgestellt, ob der Oszillator 11 zu einer Resonanzschwingung veranlaßt worden ist oder nicht. Ist ersteres der Fall, so enthielt das berührungsfreie ausgekoppelte Signal die ausgeprägte Signalkomponente mit der Frequnez f₆, welche auftritt, wenn die Lötstelle 5 in Ordnung ist. Liegt jedoch eine kalte Lötstelle vor, so enthält das vom Sensor 8 berührungsfrei ausgekoppelte Signal die ausgeprägte Signalkomponente mit der Frequenz f₆ nicht, weshalb auch der Oszillator 11 nicht zur Schwingung auf seiner Resonanzfrequenz angeregt wird. Die Detektoranordnung 12 stellt dann keine Resonanzschwingung fest und schließt daraus auf das Vorliegen einer nicht korrekten Lötstelle 5, also auf eine kalte Lötstelle (oder einen sonstigen Fehler).

Mit der gleichen Schaltungsanordnung wird dieser Vorgang für jede der Lötstellen 5 selektiv mit Hilfe des Wählers 7 wiederholt.

Die Detektoranordnung 12 kann dabei eine Signalgabe machen, ein Protokoll schreiben oder dgl. Mitteilungen an den Prüfenden geben.

Wesentlich dabei ist, daß das Signal von dem berührungsfrei auskoppelnden Sensor 8 lediglich die Signalkomponente mit der Frequenz f₆ in ausgeprägter Form enthalten muß, jedoch im übrigen verrauscht, sogar sehr stark verrauscht sein kann. Der Oszillator 11 wird trotzdem eine vergleichsweise rauscharme ausgeprägte Schwingung hoher Verstärkung auf seiner Resonanzfrequenz f₁₁ durchführen.

Es ist zwar vorteilhaft, wenn die Frequenz f₆ möglichst genau mit der Resonanzfrequenz f₁₁ des Oszillators 11 zusammenfällt. Jedoch ist eine allzuhohe Genauigkeit in der Übereinstimmung nicht notwendig. Vielmehr wird der Oszillator 11 auch dann zu einer Schwingung auf der Resonanzfrequenz f₁₁ angeregt, wenn die vom Sensor 8 berührungsfrei ausgekoppelte Schwingung aufgrund der ausgeprägten Schwingung des Funktionsgenerators 6 mit der Frequenz f₆ innerhalb einer bestimmten Bandbreite liegt. Dies beruht auf den Frequenz- Kennlinien üblicher Oszillatoren. Die Fig. 2a und 2b zeigen übliche Kennlinien, einmal (Fig. 2a) eine schmalbandige Kennlinie und zum anderen (Fig. 2b) eine breitbandige Kennlinie. Im ersteren Fall darf die Abweichung des vom Sensor 8 ausgekoppelten ausgeprägten Schwingungssignals sinnvoll maximale lediglich ± 10 kHz von der Resonanzfrequenz (f₁₁ = 170 kHz) besitzen, während im letzten Fall sogar eine Abweichung der Frequenz f₆ von ± 40 kHz von der Resonanzfrequenz (f₁₁′ = 100 kHz) betragen kann. Im ersteren Fall sind zwar die Anforderungen an die Genauigkeit der Abstimmung von Funktionsgenerator 6 und Oszillator 11 höher, jedoch ist auch die Sicherheit größer, d. h., das auf dem Signal mit der Frequenz f₆ beruhende ausgeprägte Signal im vom Sensor 8 ausgekoppelten Signal muß sich nicht so ausgeprägt von üblichen Rauschsignalen unterscheiden wie im letzten Fall. Dies kann von Bedeutung sein, wenn Grenzwerte hinsichtlich des durch das Signal mit der Frequenz f₆ angeregtem elektrischen Feldes in der integrierten Schaltung 3 zu berücksichtigen sind.

Beim Ausführungsbeispiel ist eine berührungsfreie kapazitive Kopplung mittels der kupferbeschichteten Platte 9 des Sensors 8 erläutert. Grundsätzlich kann jedoch jede andere Form einer berührungslosen Kopplung verwendet werden, beispielsweise auch eine induktive Kopplung (nicht im einzelnen dargestellt). Wesentlich ist, daß die Reaktion der integrierten Schaltung 3 aufgrund des zugeführten Signals mit der Frequenz f₆ in Form eines berührungsfrei auskoppelbaren Signals erfaßt werden kann, die eine ausschließlich bei korrekter Lötstelle 5 auftretende ausgeprägte Signalkomponente enthält, die in der Lage ist, den Oszillator 11 zu einer Resonanzschwingung mit der Frequenz f₁₁ anzuregen.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise eignet sich insbesondere beim Testen, ob die Anschlußstifte einer integrierten Schaltung, deren interner Schaltungsaufbau nicht bekannt ist, korrekt in eine gedruckte Schaltung 2 eingelötet sind.

Claims

1. Verfahren zum Testen, ob Anschlußstifte (4) einer integrierten Schaltung (3) in eine gedruckte Schaltung (2) elektrisch leitend eingelötet sind, bei dem ein Schwingungssignal vorgegebener Frequenz selektiv der Lötstelle (5) mindestens eines der Anschlußstifte (4) aufgeprägt wird und bei dem ein durch berührungsfreie Kopplung von der integrierten Schaltung erhaltenes Signal einer Auswerteschaltung zugeführt wird, wobei bei Vorliegen eines Signals mit vorgegebener Schwingungseigenschaften auf eine korrekte Lötstelle (5) bei dem Anschlußstift (4) geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lötstelle (5) bzw. dem Anschlußstift (4) ein sinusförmiges Signal vorgegebener Frequenz (f₆) zugeführt wird,
daß das über die berührungsfreie Kopplung von der integrierten Schaltung (3) erhaltene Signal einem nicht selbst schwingenden Oszillator (11) mit ausgeprägter Resonanzfrequenz (f₁₁) zugeführt wird,
daß die vorgegebene Frequenz (f₆) des sinusförmigen Signals und die ausgeprägte Resonanzfrequenz (f₁₁) so bestimmt sind, daß bei korrekter Lötstelle (5) bei dem Anschlußstift (4) der Oszillator (11) zu Resonanzschwingungen angeregt wird,
und
daß die aus einer Detektorschaltung (12) bestehende Auswerteschaltung erfaßt, ob dieser Zustand vorliegt oder nicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz (f₆) des sinusförmigen Signals und die Resonanzfrequenz (f₁₁) möglichst genau innerhalb einer Bandbreite beiderseits der Resonanzfrequenz (f₁₁) des Oszillators (11) übereinstimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine induktive oder kapazitive Kopplung.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Funktionsgenerator (6), dessen sinusförmiges Ausgangssignal über einen Wähler (7) selektiv an mindestens eine Lötstelle (5) eines Anschlußstifts (4) einer in eine gedruckte Schaltung (2) eingelöteten integrierten Schaltung (3) anlegbar ist, einen Sensor (8), der an der dem eingelöteten Anschlußstift (4) abgewandten Oberseite (10) der integrierten Schaltung (3) anlegbar ist zum berührungsfreien Auskoppeln von von der integrierten Schaltung (3) erhaltenen Signalen, einen nicht selbst schwingenden Oszillator (11) mit ausgeprägter Resonanzfrequenz (f₁₁), der das von der integrierten Schaltung (3) berührungsfrei ausgekoppelte Signal empfängt, wobei die Resonanzfrequenz (f₁₁) des Oszillators (11) und die Frequenz (f₆) des sinusförmigen Ausgangssignals des Funktionsgenerators (6) möglichst genau übereinstimmen, und eine aus einer Detektoranordnung (12) bestehende Auswerteschaltung, die bei durch das von der integrierten Schaltung (3) ausgekoppelte Signal angeregter Schwingung des Oszillators (11) auf dessen Resonanzfrequenz (f₁₁) auf das Vorliegen eines korrekt eingelöteten Anschlußstiftes (4) schließt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (8) eine kupferbeschichtete Platte (9) aufweist, die auf die Oberseite (10) der integrierten Schaltung (3) auflegbar ist.