-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen integrierte Halbleiterschaltungsbauelemente und
insbesondere eine Schaltung innerhalb eines integrierten Schaltungsbauelements
zum Prüfen
der Durchgängigkeit
der Eingangs- und Ausgangsstifte des Bauelements.
-
STAND DER TECHNIK
-
In
den letzten Jahren hat die Dichte von integrierten Halbleiterschaltungsbauelementen
sowohl hinsichtlich einer Steigerung der Speichergrößen und der
Logikkomplexität
als auch einer Verringerung der Bauelementgehäusegrößen beträchtlich zugenommen. Dies hat
dazu geführt,
dass integrierte Schaltungsbauelemente kleinere Rastermaße und höhere Anschlussleitungszahlen
aufweisen. Ein resultierendes Problem aus diesem Trend zu Bauelementen
mit hoher Dichte hin besteht darin, dass es schwieriger ist, sicherzustellen,
dass alle Stifte (Eingang und Ausgang) des Bauelements einen festen
Kontakt im Sockel oder in der Leiterplatte vorsehen, in welchem/welcher
das Bauelement programmiert und geprüft werden soll. Wenn die Bauelementstifte
keinen festen Kontakt im Prüfsockel
oder in der Prüfleiterplatte
vorsehen, dann könnte
das anschließende Prüfen und
Programmieren des Bauelements fehlerhafte Prüfergebnisse liefern, die später zum
Ausfall des Bauelements führen
könnten.
-
Das
US-Patent Nr. 5 983 377, Knotts, offenbart ein System und eine Schaltung
zur Stiftfehlerprüfung.
Das System umfasst ein externes Prüfgerät und eine Schaltung, die zur
Prüfung
ausgelegt ist. Das externe Prüfgerät wird mit
Stiften der Schaltung gekoppelt und ist dazu ausgelegt, Prüfdaten in
die Schaltung einzugeben. Das externe Prüfgerät ist auch dazu ausgelegt,
Durchgängigkeitsdaten
von der Schaltung zu empfangen und Stiftfehler aus einem Vergleich
der Prüfdaten
mit den Durchgängigkeitsdaten
festzustellen. Die Schaltung umfasst eine Vielzahl von Abtastzellen,
die kettenartig gekoppelt sind. Wenn Eingangsstifte geprüft werden,
legt das externe Prüfgerät ein Prüfmuster
an die Eingangsstifte an, speichert ein Durchgängigkeitsmuster in den Abtastzellen,
die elektromechanisch mit den Eingangsstiften gekoppelt sind, tastet
das Durchgängigkeitsmuster
seriell aus der Schaltung ab, und vergleicht das Durchgängigkeitsmuster
mit dem Prüfmuster.
Wenn die Ausgangsstifte geprüft
werden, tastet das externe Prüfgerät ein Prüfmuster
seriell in die Abtastzellen ein, die mit den Ausgangsstiften gekoppelt
sind, und vergleicht das an den Ausgangsstiften erzeugte Durchgängigkeitsmuster
mit dem Prüfmuster.
Es wäre
bevorzugt, sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangsstifte gleichzeitig
prüfen
zu können.
Es wäre
auch bevorzugt, wahlweise das IC-Bauelement so konfigurieren zu
können,
dass es sich in einer Prüfbetriebsart
sowie in seiner normalen Betriebsart befindet, ohne den Bedarf für eine spezialisierte
externe Prüfschaltungsanordnung.
-
Das
US-Patent Nr. 4 825 414, Kawata et al., offenbart ein integriertes
Halbleiterschaltungsbauelement mit einer normalen Betriebsart und
einer Prüfbetriebsart
zum Prüfen
von internen Speicherblöcken des
Bauelements. Kawata et al. erörtert
jedoch nicht das Prüfen
der Durchgängigkeit
der Eingangs- und Ausgangsstifte des Bauelements.
-
Die
europäische
Patentanmeldung
EP
0 852 354 A1 und die japanische Patentanmeldung 10-177501
A beschreiben eine Schaltungsstruktur, die eine Boundary-Scan-Sequenz
vorsieht, wie im IEEE Standard P1149.1-1990 definiert. Sie umfasst Kontaktstellenschalter,
die in einer Abtastkette verbunden sind. Diese Kontaktstellenschalter
empfangen serielle Prüfsignale
von einem Prüfzugriffsanschluss
(TAP) und leiten diese weiter. Zusätzlich dazu, dass jeder Kontaktstellenschalter
ein Puffer ist, weist er auch eine Erfassungs-Verschiebungs-Aktualisierungs-
(CSU) Abtastzelle und eine Steuerschaltung (CRI) auf, die die Boundary-Scan-Funktion ausführen. Prüfsignale
werden durch digitale Abtastzellen (DSC), die mit dem TAP über ein
Paar von Abtastwegen verbunden sind, gesandt oder empfangen, um
das Verschieben zu und von den DSCs zu ermöglichen. Dieses raffinierte
Prüfsystem
mit seiner Abtastkette einer zweckorientierten Schaltung ist unnötig komplex
für eine
einfache Bauelement-Sockel- oder Bauelement-Platinen-Durchgangsprüfung.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein integriertes Schaltungsbauelement
mit einer Eingangs-/Ausgangs-Durchgangsprüfbetriebsartschaltung bereitzustellen,
die verwendet werden kann, um eine Bauelement-Buchsen- oder Bauelement-Platinen-Durchgängigkeit
zum Prüfen
und Programmieren sicherzustellen.
-
Die
Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Spezielle Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
obige Aufgabe wurde durch eine Durchgangsprüfbetriebsartschaltung in einem
integrierten Schaltungsbauelement mit einem Mittel zum Umschalten
zwischen einer Durchgangsprüfbetriebsart und
einer normalen Betriebsart erzielt, wobei die Prüfbetriebsart dadurch gekennzeichnet
ist, dass ein oder mehrere Eingangsstifte mit einem oder mehreren
Ausgangsstiften in direkter elektrischer Verbindung stehen, um zu
ermöglichen,
dass die Stifte des Chipgehäuses
und des Chipsockels oder der Leiterplatte auf Durchgängigkeit
geprüft
werden. In der normalen Betriebsart wird der Betrieb des Chips durch die
Prüfbetriebsartschaltung
nicht beeinflusst.
-
In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden die normalen Eingangs- und Ausgangspuffer mit
einem Multiplexer dazwischen verwendet. Der Multiplexer verbindet
den Eingangspuffer mit dem Ausgangspuffer, wenn die Prüfbetriebsart
aktiviert ist. Signale, die von einem Eingangstift durch den Eingangspuffer
laufen, laufen dann gerade weiter zum Ausgangspuffer und zu einem
Ausgangsstift. In der normalen Betriebsart wird diese direkte Verbindung nicht
hergestellt und der Ausgangspuffer empfängt Signale vielmehr von den
anderen Teilen des Bauelements als direkt vom Eingangspuffer.
-
Die
Prüfbetriebsartschaltung
der vorliegenden Erfindung ermöglicht,
dass alle Stifte auf einen festen Kontakt im Programmiersockel oder
in der Programmierleiterplatte zweckmäßig geprüft werden, bevor der Programmierzyklus
eingeleitet wird. Die Prüfsignale
können
an die Eingangsstifte angelegt werden und dann können die an den Ausgangsstiften erzeugten
Signale geprüft
werden, um festzustellen, ob ein korrekter Kontakt hergestellt wurde.
Die Prüfbetriebsartschaltung
ist innerhalb des Bauelements enthalten, so dass keine spezielle
externe Schaltung erforderlich ist, um das Bauelement zum Prüfen zu konfigurieren.
Die Prüfbetriebsartschaltung
kann auf dem Chip durch einen Softwarebefehl oder ein ähnliches
Mittel aktiviert werden.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist ein Blockdiagramm
eines Ausführungsbeispiels
der Prüfbetriebsartschaltung
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist ein Schaltungsebenen-Blockdiagramm
einer weiteren Prüfbetriebsartschaltung
zur Erläuterung.
-
3–5 sind
Blockdiagramme anderer alternativer Ausführungsbeispiele der Prüfbetriebsartschaltung
der vorliegenden Erfindung.
-
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
-
Mit
Bezug auf 1 ist ein
Ausführungsbeispiel
der Prüfbetriebsartschaltung
der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dem integrierten Schaltungsbauelement
sind die Eingangsstifte und Ausgangsstifte mit Kontaktstellen verbunden,
die auf einer Oberfläche
des Bauelements angeordnet sind. In der Schaltung 20 von 1 befindet sich mindestens eine
Eingangskontaktstelle 22 und mindestens eine Ausgangskontaktstelle 32.
Die Eingangskontaktstellen sind mit einem normalen Eingangspuffer 24 verbunden,
während
die Ausgangskontaktstelle 32 mit dem Ausgang des normalen
Ausgangspuffers 34 verbunden ist. Ein Multiplexer 28 ist
zwischen den normalen Eingangspuffer 24 und den normalen
Ausgangspuffer 34 geschaltet. Der Multiplexer 28 empfängt ein
erstes Dateneingangssignal 25 vom Ausgang des normalen
Eingangspuffers 24 und empfängt ein zweites Dateneingangssignal 27 von
einer anderen Logik innerhalb des integrierten Schaltungsbauelements.
Das Ausgangssignal 23 des normalen Eingangspuffers 24 kann
auch zu anderen Logiksignalen 39 innerhalb des integrierten
Schaltungsbauelements weiterlaufen. Der Ausgang 29 des
Multiplexers 28 ist mit dem Eingang des normalen Ausgangspuffers 34 verbunden.
Ein Prüffreigabesignal 31 ist als
Datenansteuerleitung für
den Multiplexer implementiert. Das Prüffreigabesignal 31 kann
auf dem Chip durch Eingeben von Softwarebefehlen oder durch ein
anderes äquivalentes
Mittel aktiviert werden.
-
Wenn
sich das Prüffreigabesignal
in einem ersten Zustand befindet, wählt der Multiplexer 28 den Dateneingang 25,
der mit dem Ausgang des normalen Eingangspuffers 24 verbunden
ist, aus. Dies stellt eine direkte elektrische Verbindung zwischen
dem normalen Eingangspuffer 24 und dem normalen Ausgangspuffer 34 bereit
und stellt folglich eine direkte elektrische Verbindung zwischen
dem Eingangsstift 22 und dem Ausgangsstift 32 bereit.
Unter dieser Bedingung würde
das IC-Bauelement in der Durchgangsprüfbetriebsart arbeiten. In der
Prüfbetriebsart können Signale
an den Eingangsstift angelegt werden, was ermöglicht, dass die Signale an
den Ausgangsstiften 32 ausgewertet werden, um festzustellen,
ob eine Durchgängigkeit
der Stifte mit dem Bauelementsockel oder der Leiterplatte besteht.
Wenn das am Stift empfangene Ausgangssignal 33 anders ist
als das erwartete Ausgangssignal, dann würde dies darauf hindeuten,
dass zwischen den Stiften und dem Sockel oder der Leiterplatte ein
mechanisches Kontaktproblem vorhanden sein kann.
-
Wenn
sich das Prüffreigabesignal 31 in
einem zweiten Zustand befindet, ist der ausgewählte Eingang des Multiplexers
der Eingang 27, der Signale von der anderen Logikschaltung 39 im
IC-Bauelement empfangen hat. Der andere Dateneingang 25 wird
nicht ausgewählt,
so dass folglich der Betrieb des Chips vom normalen Eingangspuffer 24 zur
anderen chipinternen Logik 39 und dann von der anderen
Logik 39 zurück
durch den Multiplexer 28 zum normalen Ausgangspuffer 34 und
dann zum Ausgangsstift 32 verläuft. Mit anderen Worten, das
Bauelement arbeitet in der normalen Betriebsart und es besteht keine
direkte Verbindung zwischen dem Eingangsstift 22 und dem
Ausgangsstift 32.
-
Mit
Bezug auf 2 ist eine
weitere Prüfbetriebsartschaltung
für Erläuterungszwecke
gezeigt. Die Schaltung 40 dieses Ausführungsbeispiels umfasst ein
Paar von festgelegten Prüfbetriebsartpuffern,
einschließlich
eines Prüfbetriebsart-Eingangspuffers 44 und
eines Prüfbetriebsart-Ausgangspuffers 46.
Die Prüfbetriebsartpuffer 44, 46 sind
zum normalen Eingangspuffer 24 und zum normalen Ausgangspuffer 34 parallel
geschaltet. Wie in 2 gezeigt,
empfängt
der normale Eingangspuffer 24 ein Signal 21 vom
Eingangsstift 22 und das Ausgangssignal des Puffers 23 wird
zu anderen Logikschaltungen 39 im Bauelement geliefert.
Von der anderen Logikschaltung 39 wird das resultierende
Signal 27 in den normalen Ausgangspuffer 34 eingegeben
und das Ausgangssignal 33 des Ausgangspuffers 34 wird am
Ausgangsstift 32 bereitgestellt. Jeder der Prüfbetriebsartpuffer 44 und 46 umfasst
ein Prüffreigabesignal 41,
das auf dem Chip durch einen Softwarebefehl oder durch ein anderes äquivalentes
Mittel erzeugt wird. Wenn sich das Prüffreigabesignal 41 in
einem ersten Zustand befindet, werden die Prüfbetriebsartpuffer 44, 46 aktiviert,
wobei eine direkte Prüfverbindung
zwischen dem Eingangsstift 22 und dem Ausgangsstift 32 vorgesehen
wird. Wenn sich das Prüffreigabesignal 41 in
einem zweiten Zustand befindet, werden die Prüfbetriebsartpuffer 44, 46 deaktiviert
und das integrierte Schaltungsbauelement arbeitet in der normalen
Betriebsart.
-
Mit
Bezug auf die Prüfbetriebsartpuffer 44, 46 können diese
Puffer auf eine Anzahl von verschiedenen Weisen ausgelegt werden.
In dem in 2 gezeigten
Beispiel ist der Prüfbetriebsart-Ausgangspuffer
eine Pufferschaltung mit drei Ausgangszuständen. Das Eingangssignal 43 tritt
in den Prüfbetriebsart-Eingangspuffer
als Eingangssignal in ein NICHT-ODER-Gatter 70 ein. Das
zweite Eingangssignal in das NICHT-ODER-Gatter 70 ist das
Prüffreigabesignal 41.
Das Ausgangssignal 45 des NICHT-ODER-Gatters 70 wird
durch einen Inverter 71 invertiert und das Ausgangssignal 47 des
Inverters 71 läuft
zum Prüfbetriebsart-Ausgangspuffer 46 weiter.
Das Ausgangssignal 47 des Prüfbetriebsart-Eingangspuffers 44 wird
als erstes Eingangssignal zu einem NICHT-UND-Gatter 72 geliefert.
Das Prüffreigabesignal 41 wird
auch als Eingangssignal zum Prüfbetriebsart-Ausgangspuffer 46 geliefert.
Ein NICHT-ODER-Gatter 75 empfängt ein erstes Eingangssignal 49 vom
Ausgang 47 des Prüfbetriebsart-Eingangspuffers 44 und
empfing ein zweites Eingangssignal 55, das das Prüffreigabesignal
ist, nachdem es vom Inverter 74 invertiert wurde. Das invertierte
Prüffreigabesignal 53 wird
durch den Inverter 73 wieder invertiert und das Ausgangssignal 57 des Inverters
wird als Eingangssignal zum NICHT-UND-Gatter 72 geliefert.
Das Ausgangssignal 61 des NICHT-UND-Gatters 72 wird
zum Gate eines P-Kanal-FET 76 geliefert, während das
Ausgangssignal 59 des NICHT-ODER-Gatters 75 zum
Gate eines N-Kanal-FET 77 geliefert wird. Das Ausgangssignal 63 des
P-Kanal-FET 76 und des N-Kanal-FET 77 wird zur
Ausgangskontaktstelle 32 geliefert.
-
Viele
Varianten der in 1 und 2 gezeigten Prüfbetriebsartschaltungen
können
entworfen werden. Mit Bezug auf 3 wird
nur ein Prüfbetriebsart-Ausgangspuffer 46 implementiert,
anstatt sowohl einen Prüfbetriebsart-Eingangspuffer
als auch einen Prüfbetriebsart-Ausgangspuffer
zu verwenden. Im Ausführungsbeispiel
von 3 ist der Prüfbetriebsart- Ausgangspuffer 46 zum
normalen Ausgangspuffer 34 parallel und arbeitet ansonsten,
wie vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben
wurde. 4 zeigt einen
Fall, in dem mehr Ausgangsstifte als Eingangsstifte auf dem Chip
vorhanden sind. In diesem Fall können
einige der Eingangsstifte Paare mit mehr als einem Ausgangsstift
bilden. Im Ausführungsbeispiel 60 von 4 sind eine Vielzahl von
Ausgangspuffern 34, 134, 234 mit einer
Vielzahl von Ausgangsstiften 32, 132, 232 verbunden.
wahlweise kann ein Multiplexer 28 zwischen dem Eingangspuffer 24 und der
Vielzahl von Ausgangspuffern angeordnet werden, um selektiv Signale
von einem Eingangsstift zu einem der angeschlossenen Ausgangspuffer
zu prüfen.
Die Schaltung 80 von 5 zeigt
eine Variation der Schaltung 60 von 4, wobei eine Vielzahl von Eingangsstiften
miteinander verbunden sind und zu einem einzelnen Ausgangsstift
geführt
sind. In diesem Fall wählt
der Multiplexer 227 aus, welches Signal von den Eingangsstiften
zum Ausgangspuffer läuft.
-
Die
vorstehend beschriebenen Prüfbetriebsartschaltungen
sind beispielhaft und es gibt viele Wege zum Konstruieren der in
der vorliegenden Erfindung beanspruchten Prüfbetriebsartschaltungen. Der
Hauptzweck der Prüfbetriebsartschaltung
besteht darin, eine Möglichkeit
bereitzustellen, dass die Eingangsstifte und Ausgangsstifte in Eingangs/Ausgangs-Paaren
ausgebildet sind, um die Durchgängigkeit
der Stifte im Bauelementsockel oder in der Leiterplatte zu prüfen, ohne
den normalen Betrieb eines Chips zu beeinflussen.