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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Testen von Mehrprozessorcomputersystemen und
insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen eines
Testens von doppelseitigen Kugelrasterarrayvorrichtungen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das
Grundproblem eines Sondentestens von doppelseitigen Kugelrasterarray-(BGA-)Vorrichtungen
besteht darin, dass die doppelseitige Vorrichtungsimplementierung
an der Prozessorplatine einen Zugriff auf die kritischen Punkte
der Platine, die ein Überwachen
erfordern, durch ein Oszilloskop oder andere Testvorrichtung verhindert.
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Eine
bekannte frühere
Lösung
für ein
Einzeleinheittesten oder ein Fehlerbeseitigungstesten besteht darin,
die Schaltungsplatine durch ein Entfernen von SRAMs oder anderer
Chips auf einer Seite der Platine teilweise zu entleeren. Dies ermöglicht einen
Zugriff auf die Testpunkte, aber da die Platine nur teilweise funktionsfähig ist,
liefern die Daten von den Tests an der Platine keine wirklichkeitsgetreue
und genaue Darstellung der Operationen der Platine. Somit ist es
bei Vorrichtungen, die BGA-befestigt sind und nur einseitig sind,
möglich,
einfach zu den Rückseitendurchgangslöchern zu
gehen und diese Durchgangslöcher
zu sondieren, um die Schaltung zu überwachen. Bei BGA-Vorrichtungen, die
doppelseitig sind, d. h, die Oberseiten- und Unterseitenchipentitäten aufweisen,
gibt es jedoch keine bekannte Möglichkeit,
diesen Platinentyp zu sondieren, während seine volle Funktionalität aufrechterhalten
wird.
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Eine
weitere bekannte frühere
Lösung
ist auf ein Mehreinheitentesten oder ein Vollproduktionstesten gerichtet,
und diese Lösung
besteht darin, Testpunkte an der Platine zu installieren. Diese
Testpunkte würden
der Schaltung jedoch Stichleitungen hinzufügen, die wiederum Reflexionen
in den Schaltungen hervorrufen. In Anbetracht der Anzahl der BGA-Entitäten an der
Platine und der großen
Anzahl von Abtastpunkten für
jede Entität,
wäre die
Gesamtanzahl von Abtastpunkten untragbar. Die Reflexion, die sich aus
der großen
Anzahl von Stichleitungen ergibt, verursacht eine Verschlechterung
bei den Signalen. Außerdem
verursachen die Testpunkte zusätzliche
Kosten und Komplexität
bei der Herstellung der Platinen.
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Die
EP 0 520 841 A beschreibt
einen Prozess zum Verbessern eines Einbrennens von zusammengesetzten
Flip-Chip-Halbleitervorrichtungen,
der ein gleichzeitiges Einbrennen einer Mehrzahl von Vorrichtungen
ermöglicht
ohne die Notwendigkeit einzelner Testanschlüsse. In einer Form umfasst
der Prozess ein Bereitstellen eines Zwischenelementsubstratmaterials,
das eine Mehrzahl von Chipaufnahmebereichen aufweist, die als Zwischenelemente dargestellt
sind. Eine Mehrzahl von Leiterbahnen an dem Zwischenelementsubstratmaterial
ist elektrisch mit einer Mehrzahl von elektrischen Durchgangslöchern gekoppelt,
die sich von einer ersten Oberfläche des
Zwischenelementsubstratmaterials zu einer zweiten Oberfläche erstrecken.
Ein Halbleiterchip ist in jedem der Chipaufnahmebereiche, d. h.
an jedem Zwischenelement, derart positioniert, dass der Chip elektrisch
mit der Mehrzahl von Durchgangslöchern gekoppelt
ist. Die Halbleiterchips werden eingebrannt, indem das Zwischenelementsubstratmaterial vorbestimmten
Belastungen unterzogen wird. Das Zwischenelementsubstratmaterial
wird vereinzelt, um die Chipaufnahmebereiche zu trennen und eine Mehrzahl
von zusammengesetzten Flip-Chip-Halbleitervorrichtungen zu bilden.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu
schaffen, die ein Fehlerbeseitigungstesten ermöglicht, ohne die Platinen entleeren
zu müssen,
und die auch für
ein Produktionstesten verwendet werden könnte, ohne die Reflexionen
bei der Platinenschaltung zu verursachen und ohne Entwurfsänderungen
an der Platine einzuführen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Testadaptermodul gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
oben genannten und andere Notwendigkeiten werden durch ein Verfahren
und ein System erfüllt,
das eine gedruckte Schaltungsplatine oder PCB-Kartenbahnen verwendet,
die zwischen Durchgangslöchern
und dem äußeren Umfang
verlaufen. Die Testplatine wird während der Vorrichtungsherstellungsstufe
eingeführt,
oder nachdem ein Fehler zu Fehlerbeseitigungszwecken erfasst worden
ist, die Karte wird so eingeführt,
dass dieselbe zwischen der BGA-Hauptplatine und zumindest einer
der oberflächenbefestigten
Schichten positioniert ist. Die Bahnen auf der Testplatine kontaktieren
bestimmte Abschnitte der Hauptplatine, wodurch Signale von diesem
kontaktierten Abschnitt zu der Kante der Testplatine ausgedehnt
werden. Dies erlaubt dann einen Oszilloskopsondenzugriff auf den äußeren Umfang der
Testplatine, die, falls gewünscht,
etwas breiter konzipiert sein könnte
als die BGA-Hauptplatine.
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BGA-Kugeln
(normalerweise Löt-)
sind an beiden Seiten des Moduls platziert und befestigen die Vorrichtung
(wie zum Beispiel ein SRAM) an dem Modul und das Modul an der Hauptplatine.
Da keine Entleerung von Teilen notwendig ist, ist die Hauptplatine
voll funktionsfähig
und das Testen liefert genaue Testergebnisse zur Fehlerbeseitigungsanalyse.
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Das
Modul kann in den Anordnungsherstellungsprozess eingegliedert sein.
Dies würde
entweder eine Zufallsstichprobenuntersuchung oder ein Volllostesten
der Hauptplatinen durch eine automatische Testausrüstung ermöglichen.
Dies ist besonders nützlich
bei der Anfangsplatinenproduktion und wenn Aufrüstungen oder Modifizierungen
an der Platine vorgenommen werden. Wenn die Testphase abgeschlossen
ist, muss nur der Endanordnungsprozess modifiziert werden, d. h.
das Modul wird nicht mehr installiert. Bei früheren Systemen, bei denen Stichleitungen
verwendet wurden, machte die Entfernung dieser Stichleitungen Veränderungen
des Platinenentwurfs erforderlich.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist die PCB-Testplatine unter Verwendung einer Matrix von Durchgangslöchern hergestellt,
wobei die Kantendurchgangslöcher
in der Mitte durchgeschnitten sind, um eine Testsonde besser aufzunehmen.
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Ein
technischer Vorteil der Erfindung liegt darin, eine PCB-Karte als
einen Oszilloskopsondenadapter zu verwenden, um einen Testzugriff
auf die Durchgangslöcher
der doppelseitigen BGA-Platine zu ermöglichen.
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Ein
weiterer technischer Vorteil der Erfindung liegt in der Verwendung
von Drahtbahnen, um unterschiedliche Durchgangslöcher zu Testpunkten, die im
Inneren der Hauptplatine angeordnet sind, von den Testpunkten an
der Peripherie des Testmoduls zu kontaktieren.
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Ein
weiterer technischer Vorteil der Erfindung liegt in der Verwendung
von zwei Modulen in einer Über-und-Unteranordnung, um
die Gesamtanzahl von Durchgangslöchern,
die getestet werden, zu erhöhen.
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Ein
weiterer technischer Vorteil der Erfindung darin, halbe Durchgangslöcher als
die Testpunkte zu verwenden, um die Effizienz des Testzyklus zu
erhöhen.
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Das
Vorhergehende hat die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden
Erfindung ziemlich grob umrissen, damit die folgende detaillierte
Beschreibung der Erfindung besser verstanden werden kann. Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden beschrieben,
die den Gegenstand der Ansprüche
der Erfindung bilden. Für
Fachleute ist zu erkennen, dass das Konzept und das spezifische
Ausführungsbeispiel,
die offenbart sind, ohne Weiteres als eine Basis zum Modifizieren
oder Entwerfen anderer Strukturen zum Durchführen der gleichen Zwecke der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Für Fachleute ist außerdem zu
erkennen, dass derartige äquivalente
Konstruktionen nicht von der Erfindung abweichen, wie dieselbe in
den beigefügten
Ansprüchen dargelegt
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und der Vorteile derselben wird nun Bezug
genommen auf die folgenden Beschreibungen zusammengenommen mit den
beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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1A eine
auseinander gezogene Ansicht der Anordnung des erfindungsgemäßen Moduls
an einer BGA-Platine;
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1B,
die 1A ähnlich
ist, eine Über-und-Unteranordnung des
erfindungsgemäßen Moduls;
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2 eine
Karte mit neun erfindungsgemäßen Modulen,
jedes mit einer unterschiedlichen Drahtbahn zum Testen unterschiedlicher
Punkte von Funktionen der BGA-Platine und der BGA-Vorrichtung;
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3 das
Ausschnittsmuster, das verwendet wird, um die neun erfindungsgemäßen Module von 2 zu
schneiden;
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4 ein
erfindungsgemäßes Ausschnittsmodul
mit halben Durchgangslöchern
an den Kanten zur Verwendung als Testpunkte;
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5A die
typischen Abmessungen eines Modulinnendurchgangsloches; und
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5B die
verbesserten Abmessungen eines Modulkantendurchgangsloches.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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1A zeigt
eine auseinander gezogene Ansicht einer BGA-Platine mit dem erfindungsgemäßen Modul.
Die Anordnung bildet eine Schichtanordnung, die ein Oberseiten-BGA 101,
bei dem es sich um eine SRAM-Vorrichtung oder eine andere oberflächenbefestigte
Vorrichtung handeln kann, eine PCB-Platine 102 und ein Unterseiten-BGA 102 aufweist.
BGA-Kugeln 104 sind
Lötkugeln,
die die Vorrichtungen sowohl aneinander befestigen als auch die
Vorrichtungen elektrisch miteinander verbinden. Ein Oszilloskopsondenadapter 105 ist
zwischen dem Oberseiten-BGA 101 und der PCB-Platine 102 eingeführt. Der
Adapter 105 kann durch einen Techniker eingeführt werden
als Teil einer Fehlerbeseitigungsoperation zum Analysieren eines
Problems bei einer spezifischen Platine, oder der Adapter 105 kann durch
eine Maschine als Teil der Anordnungsoperation zum Produktionslauftesten
eingeführt
werden. In beiden Fällen
können
alle, einige oder nur eine der oberflächenbefestigten Vorrichtungen
mit einem Modul ausgestattet sein.
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Der
Schichtstapel, der in 1A gezeigt ist, definiert den
Bedarf an dem erfindungsgemäßen Oszilloskopsondenadaptermodul.
Wäre der
Stapel eine einseitige Platine, d. h. wäre das BGA-Teil 103 nicht angebracht,
dann würde
die Sonde nicht benötigt,
die Rückseitendurchgangslöcher könnten sondiert
werden. Sind die doppelseitigen oberen und unteren BGA-Teile 101, 103 an
einer einzigen BGA-Platine 102 befestigt, besteht kein
Sondenzugriff auf die Durchgangslöcher. Der Oszilloskopsondenadapter 105 passt
zwischen die Platine 102 und das BGA-Teil 101 und
ermöglicht
einen Sondenzugriff auf die Durchgangslöcher. Die Durchgangslöcher in
der Platine 102 sind sowohl dem Oberseitenteil 101 als
auch dem Unterseitenteil 103 gemeinsam, was bedeutet, dass
die Durchgangslöcher
das obere Teil und das untere Teil durch die PCB-Platine 102 elektrisch
verbinden.
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2 zeigt
eine Produktionskarte, die neun Adapter aufweist, jeder zum Testen
einer unterschiedlichen Mitteldurchgangslochanordnung, und zeigt
die obere Vorlage, die das Metall definiert, das auf der blanken
Karte aufgebracht ist, die die unterschiedlichen Oszilloskopsondenadaptermodule
bildet. Wie es in 2 gezeigt ist, sind Peripherietestpunkte 204 die
Sondenzugriffspunkte, die durch Metallbahnverdrahtung 206 mit
Mitteldurchgangslöchern 205 verbunden
sind. Die Mitteldurchgangslöcher
verbinden die BGA-Teile
durch die PCB-Platine 102 miteinander. Es gibt 48 Peripherietestpunkte
und 119 Mitteldurchgangslöcher. Somit gibt es mehr Durchgangslöcher, die
ein Testen benötigen
können, als
verfügbare
Testpunkte. Eine Lösung
für dieses Problem
ist in 1B gezeigt. Die Anordnung von 1B ähnelt derjenigen
von 1A, umfasst jedoch ein zweites Adaptermodul 106,
das zwischen dem Unterseiten-BGA-Teil 103 und der PCB-Platine 102 angeordnet
ist. Dies verdoppelt die Anzahl von verfügbaren Testpunkten, d, h. der
untere Adapter 106 kann andere Mitteldurchgangslöcher testen
als der obere Adapter 105.
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Abhängig von
dem Typ von Vorrichtungen, die an der Platine 102 befestigt
sind, kann es sein, dass die Leistungsanordnung, der Signaltyp,
die Durchgangslochanordnung und -dichte, die Signalverknüpfung oder
-reflexion von Belang sind. Da es sich bei jeder Drahtbahn 206 im
Wesentlichen um eine kleine Stichleitung handelt, kann das Vorhandensein zahlreicher
Stichleitungen in einigen Situationen Signalverknüpfung oder
-reflexionen verursachen. Somit ermöglicht ein Verwenden eines
Adaptermoduls mit weniger Bahndrähten,
wie zum Beispiel eines Moduls 201, ein Testen einer spezifischen Funktion
ohne Signalprobleme. Ansonsten kann ein Modul mit zahlreichen Drähten, wie
zum Beispiel Modul 202, verwendet werden, das ein Testen
einer Mehrzahl von Funktionen ermöglicht. Beim Betrieb kann die
Sondenplatine für
jede Testphase unterschiedlich sein und kann in jeder beliebigen
gewünschten
Reihenfolge verwendet werden.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung ist die Bildung eines Satzes von
Testanschlussflächen 402 (4),
von denen jede eine kleine Schale bildet, um das Ende einer Oszilloskopsonde
aufzufangen. Die Schale erleichtert und beschleunigt es, die Sonde
mit dem Testpunkt auszurichten. Die Schale wird gebildet, indem
ein Peripheriedurchgangsloch in der Mitte durchgeschnitten wird. 3 zeigt
ein Schnittmuster 301 zum Durchführen der Peripheriedurchgangslochschnitte
in der Adaptermodulproduktionskarte von 2. Ein Legen
der Modulkarte 200 von 2 über das
Musterdiagramm 300 von 3 zeigt
ein Verfahren zum Schneiden in einer Weise, dass die Schnitte durch
die Mitte der Peripheriedurchgangslöcher 204 und 207 gehen,
wodurch halbe Durchgangslöcher
gebildet werden.
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4 zeigt
ein fertiggestelltes Adaptermodul, das von der Produktionskarte
getrennt ist, wobei die Peripherietestpunkte halbe Durchgangslöcher 402 aufweisen.
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Das
Modul leistet bei manuellen Testoperationen, die ein Signal an ausgewählten Punkten
an der Hauptplatine oder an dem befestigten Modul testen könnten. Der
Adapter ermöglicht
das individuelle Überwachen
von Signalen mit einem Hochfrequenzoszilloskop zu Fehlerbeseitigungszwecken.
Das Modul ist um 0,5 mm (zwanzig (20) tausendstel Zoll) breiter
als die Vorrichtung, die dasselbe bedient. Würde das Modul breiter hergestellt
werden, würde die
Heißluftausrüstung die
Kugeln für
das Kugelrasterarray nicht ordnungsgemäß löten. Der Grund dafür liegt
darin, dass die zusätzliche
Breite dazu neigen würde,
die Temperatur der Heißluft
zu verringern, was ein schlechtes Aufschmelzen der Lötkugeln
in der Mitte der Vorrichtung zur Folge hat. Wird das Modul nur etwas
größer als
die Vorrichtung, die dasselbe testet, hergestellt, ermöglicht dies
der automatischen Testmaschine einen leichteren Zugriff auf die Testpunkte,
während
weiterhin ein ordnungsgemäßer Lötmittelfluss
ermöglicht
ist. Das Modul kann für automatische
Tests zu einer größeren Breite
erweitert werden, dies würde
jedoch entsprechende Veränderungen
der Einstellung der Heißluftausrüstung erfordern.
Das Modul kann von der Schaltungsplatine entfernt werden, wenn das
Testen abgeschlossen ist, oder die Platine kann versandt werden,
wobei das Testmodul an seiner Stelle gelassen wird.
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5A zeigt
ein Innendurchgangsloch 403, das normalerweise einen Durchmesser
von etwa 0,2 mm (0,008'') aufweist, und 5B zeigt
ein Umfangsdurchgangsloch, das einen Durchmesser von etwa 0,3 mm
(0,012'') aufweist. Die Dicke
des Testmoduls beträgt
normalerweise 0,8 mm (0,032''). Bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
sind die Durchgangslöcher
fest plattiert, um elektrische Signale zu leiten, und weisen Anschlussflächen 501, 502, 503, 504 an
der oberen und unteren Oberfläche
auf, um sowohl mit der Hauptplatine als auch mit einer befestigten
Vorrichtung in Kontakt zu stehen. Es sei darauf hingewiesen, dass,
falls das Durchgangsloch zu groß ist,
Lötmittel
während
Lötmittelaufschmelzoperationen
dochtmäßig durch
die Kapillare fließt,
die durch das Durchgangsloch gebildet ist.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile im Detail beschrieben
wurden, wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Veränderungen, Substitutionen
und Abänderungen
hier vorgenommen werden können,
ohne von der Erfindung abzuweichen, wie dieselbe durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist. Zum Beispiel kann das Gedruckte-Drahtplatine- Testmodul aus jedem
beliebigen Material hergestellt sein, und die Signalkonnektivität bzw. -verbindungsstruktur
muss nicht Draht oder Kupfer sein, sondern es könnte sich dabei um Lichtdurchlässe handeln
oder den Durchlass jedes beliebigen Typs von zu messendem Signal.
Auch könnten bei
gestapelten oder geschichteten Vorrichtungen mehrere Testmodule
verwendet werden, falls gewünscht,
eines zwischen jeder Schicht von Vorrichtungen.