JP4080550B2 - 接続テスト方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路内の信号経路をテストする方法であって、この方法が、前記信号経路の端子にテスト信号を供給するステップを具える方法に関するものである。また、本発明は、その方法を実施するテスト可能な回路及び集積回路に関するものである。
プリント回路基板やマルチチップモジュールのような集積回路（ＩＣ）アセンブリのＩＣに接続した信号経路をテストするに当たり、インサーキット技術が広く用いられている。電子部品の小型化の傾向のために、このアプローチは容易でなくなりつつある。好適なアプローチは、テストモードで信号経路をテストする専用のテストハードウェアを具える特定のＩＣを使用することである。ＩＣのデジタル部間に接続部を設けたデジタル信号経路に対して、そのようなアプローチの特に有効な例は、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ．１１４９．１によって規定したような境界走査アプローチである。境界走査アプローチでは、そのような信号経路の一方の端部の第１のＩＣピンをハイレベル又はローレベルにするとともに、信号経路の他方の端部の第２のＩＣピンを検知する。デジタルアセンブリではデジタル信号経路が通常平坦な（ｐｌａｉｎ）ワイヤであるので、両端の信号が同一である必要がある。このようにして、開接続及びショート接続のような信号経路の欠陥を容易に検出することができる。
しかしながら、アナログ信号経路は、フィルタのようなアナログ回路を具える場合がある。例えば高域通過フィルタの入力部を直流電圧レベルで駆動しても必ずしもその出力ピン上での捕獲時に同一電圧にならないので、境界走査アプローチをそのような信号経路に用いることができない。そのような信号のテスト方法は、国際特許出願公開明細書９７／１４９７４号（米国特許明細書０８／７３４，００９号に対応する代理人の整理番号ＰＨＮ１５．５２７）に記載されている。既知の方法によれば、時間変動テスト信号を信号経路の入力部に発生させ、それに対して、信号経路の出力部に結合したテストポイントでは、応答信号が検出される。信号経路中の欠陥を、このように応答信号の時間的な動作に基づいて検出することができる。
本発明の目的は、一般に既知の方法に比べて適用されうる冒頭で説明した方法を提供することである。このために、本発明による方法は、前記テスト信号によって前記信号経路を特徴づける結果を前記端子に発生させ、前記応答信号が、前記信号経路を特徴づける結果に対応する。したがって、テスト信号を信号経路の端子に供給することによってその信号経路を特徴づける結果を同一端子に発生させるということを利用する。応答信号の形態を有するこの結果を評価することができる。
本発明は、テストすべき信号経路の一方の端子しかテストに利用できないときに特に有用である。これは、例えば、ＩＣピンと給電ライン例えばアース線との間の減結合キャパシタンスとして広く用いられる素子に当てはまる。ＩＣ内からそのようなキャパシタンスの存在をテストする際、キャパシタンスをＩＣピンを経てしかアクセスすることができない。既知の方法が信号経路の入力部と出力部の両方を必要とするので、既知の方法をそのようなアナログ信号経路をテストするのに用いることができない。別の例は、境界走査アプローチ又は上記方法に従うテストハードウェアを設けないＩＣ又は他の装置をテストすべき信号経路の一方の端部に接続した場合である。いずれの場合も、信号経路を本発明の方法によってテストすることができる。
応答信号はテスト信号に完全に又は部分的に一致することができる。また、テスト信号及び応答信号を別個の信号としてもよい。これは、例えば、キャパシタンスやインダクタンスのような信号経路の無効成分にエネルギーが蓄積されているときに、第１段階でテスト信号を供給して、エネルギーを信号経路に注入し、第２段階で端子を通じてエネルギーを放出して、応答信号を形成する場合に当てはまる。いずれにしても、テストすべき信号経路の一方の端子のみをアクセス可能にすればよい。
評価、したがってテストの結果を、予測される応答を有する応答信号が信号経路上に発生したか否かを表す２値とすることができる。これに関して、レベル検出法を，例えば、ある時間間隔内の応答信号が所定のレベルに到達したか否か又は所定の瞬時の応答信号が所定のレベルを有するか否かを検出するのに用いることができる。また、評価の結果を、抵抗やキャパシタンスや到達した電圧レベルのような回路パラメータに関する信号経路の更に包括的な適正とする。
所定の場合において、上記レベル検出法を用いるとともに応答信号が所定のレベルに到達したか否かを検出することは実際的ではない。例えば、応答信号が微弱な場合、これは更に正確な検出法を必要とする。本発明による方法の一例において、前記評価ステップが、前記応答信号の積分形態を有する二次信号を取り出すステップと、前記二次信号のレベルをしきい値と比較するステップとを具える。所定の瞬時での二次信号の値において信号経路の特徴が累積するので、この信号を、更に信頼性のある信号経路の表示とすることができ、したがって、レベル検出法を用いるのに更に適切な信号とすることができる。本発明のこの態様は、放電キャパシタンスによって発生した信号のような小さくかつ減少する応答信号に対して特に有効である。積分によって、正の勾配を有する二次信号を発生させ、二次信号の振幅はキャパシタンスの目安となる。しかしながら、二次信号が応答信号の正確な積分形態となる必要がある。所定の瞬時における二次信号の値を以前の間隔内の応答信号の値に関連させるのに十分である。したがって、二次信号は、応答信号の積分形態を具える。
好適には、本発明による方法をＩＣアセンブリの信号経路のテストに適用し、この場合、上記回路をＩＣアセンブリとし、上記信号経路をそのＩＣの外部とし、上記端子をＩＣピンとする。
本発明のこれら及び他の態様を、後に説明する実施の形態を参照して明らかにする。
図面中、
図１は、本発明による回路の線形図である。
図２は、本発明による回路に発生するある信号を示す。
図３は、本発明の方法によってテストすることができる他の信号経路を示す。
図１は、本発明による回路１００の線形図である。回路１００は、回路１００の通常モードで信号経路１１２を信号経路１１４に接続する端子１１０を有する。信号経路１１４は、端子１１０を個別のキャパシタンス１９５を通じて接地する。端子１１０を、信号経路１１４が確立されたか否かすなわちキャパシタンス１９５が存在するか否かをテストモードにおいてテストするために信号経路１１６を通じてテスト回路１２０にも接続する。通常モードとテストモードとの間の切替を行う手段、例えば、信号経路１１２と信号経路１１６とのうちのいずれかを端子１１０に接続するスイッチを、明瞭のために図から除外する。
テスト回路を、切替機構１２２、主に抵抗特性を有するインピーダンス１２４、積分器１３０及び検出器１４０によって構成する。さらに、２個のデジタル境界走査セル１５０，１５２が、監視及び制御用に含まれる。
テスト回路の第１モードにおいて、切替機構１２２は端子１１０をＶ＋に接続し、これによって、テスト信号を端子に供給し、キャパシタンス１９５を充電する。次いで、第２モードにおいて、切替機構１２２は端子１１０をインピーダンス１２４を介してＶ−に接続し、これによってキャパシタンス１９５を放電して、端子１１０上に応答信号を確立する。応答信号は、降下ＲＣ曲線の形態を有し、そのしゅん度はキャパシタンスの値を表す。応答信号が積分器１３０に供給され、その積分器は、応答信号の積分形態を具える二次信号を検出器１４０に供給する。その二次信号は、応答信号の形状によって決定される最大値を有する。この最大値が検出器のしきい値を超える場合、検出器の出力が変化する。検出可能なキャパシタンス１９５の最大値は、インピーダンス１２４の値、積分器１９５の積分動作及び検出器１４０のしきい値に依存する。
図２において、曲線２１０，２２０は、特に、キャパシタンス１９５が低い値の場合に回路１００に生じる第１の応答信号及び第１の二次信号を表す。曲線２１２，２２２は、特に、キャパシタンス１９５の値が高い値の場合の第２の応答信号及び第２の二次信号を表す。さらに、図２は、検出器１４０のしきい値をライン２３０として示す。この場合、第２の二次信号２２２によって検出器１４０の出力を変化させることは明らかである。
二次信号２２０，２２２が対応する応答信号２１０，２１２の正確な積分形態である場合、二次信号２２０，２２２は、減衰する勾配を有する曲線ではなく上昇ＲＣ曲線となる。しかしながら、この場合、積分器１３０が非常に簡単な構成を有し、それが正確な積分を行わずに近似的な積分を行うと仮定する。また、Ｖ−及びアースを所定の回路では同一とする。しかしながら、これは回路又はテスト方法の変更を必要としない。
検出器の出力部を、境界走査セル１５０の入力部に接続する。このようにして、テストの結果をシフティングによって容易に利用することができる。図１のテスト回路は制御信号１６２及び１６４も有し、それらを、境界走査セル１５２及び１５０の各出力によって発生させる。制御信号１６２は切替機構１２２を制御し、それに対して、制御信号１６４は検出器１４０をリセットして、パルスの検出の準備を行う。制御信号１６２及び１６４を境界走査セルによって発生させることは、テスト回路を容易に外部から制御できるという利点を有する。
図１の回路によって、端子１１０とアースとの間の短絡や信号経路１１４の開路のような信号経路１１４の製造欠陥を検出することができる。そのような欠陥の場合、端子１１０とアースとの間に小さい寄生容量が存在する。したがって、テスト回路１２０で検出できるキャパシタンス１９５の最小値を、少なくとも端子１１０とアースとの間の寄生容量のあり得る最大値に選定する必要がある。
図１において、キャパシタンス１９５を個別部品とする。また、キャパシタンス１９５に寄生容量が存在するおそれがあり、それに対して、テストは、寄生容量が予め設定された値を超えるか否かを検出することを目的とすることは明らかである。そのようなテストは、寄生容量の値に反映されるように、２ノード間例えば２個のＩＣピン間に平坦なワイヤが存在するか否かのテストに用いることができる。当然、そのようなテストに対して、ワイヤの一方の側のノードがアナログ回路に属するかデジタル回路に属するかは関係ない。
少しの変更によって、回路１００は、信号経路１１４と異なる信号経路、例えば、キャパシタンスを介してアースの代わりにＶ＋に接続する信号経路の全範囲をテストすることができる。後者の場合において、第１モードにおいてキャパシタンスが放電され、第２モードにおいてキャパシタンスが充電され、これによって応答信号を発生させる。他のテスト可能な信号経路を、例えば、インダクタンスを通じて接地する信号経路とする。この場合、本発明による回路は、例えば、第１ステップでインダクタンスにエネルギーを蓄積し、第２ステップでインダクタンスからエネルギーを放出し、テスト回路１２０を、電流の代わりに電圧を検知できるように変形する。適切な変形によって、端子１１０に接続した任意の種類の信号経路をテストすることができる。インピーダンス１２４を、重大な応答信号を端子１１０に発生させるように選定することができる。ある信号経路に対して、インピーダンス１２４を省略することができる。
これまで、所定のレベルが二次信号中で検出されたか否かを表す２値の結果となっていた。本文において、信号経路のテストは、全測定によって信号経路を特徴づけることも意味する。これに関して、これまで説明した方法を、例えば、複数の相違するインピーダンス１２４又は複数の相違するしきい値の検出器１４０によって繰り返し実行することができる。次の実行の各々は、信号経路１１４のｎビット特性例えばキャパシタンス１９５のｎビット値に別のビットを追加することができる。
回路１００を、ライン１９０によって２個の部分に分割する。これは、本発明の特に重要なアプリケーションを明瞭にする役割を果たし、回路１００のライン１９０の右側の部分をＩＣとし、端子１１０をＩＣピンとし、回路１００のライン１９０の左側の部分はＩＣの環境を表す。本発明の本実施の形態において特に、端子１１０だけでなく複数の端子に対して同一テスト回路１２０を使用するのが有利である。複数のＩＣピン間でテスト回路を共用することによって、テストハードウェアによって占有される領域の面積を減少させることができる。適切なチャネルによって、単一テスト回路が複数の個別のＩＣの端子と組み合わせて用いられ、要求される領域を更に減少させることができる。
図３は、本発明による方法によってテストすることができる他の信号経路を示す。信号経路は入力端子３１０から出力端子３２０に及び、端子３１０，３２０を、抵抗３３０及びキャパシタンス３４０を具える高域通過フィルタ回路３００の一部とする。本発明による方法を用いてそのような信号経路をテストすることを説明するために、回路３００を信号経路１１０を置き換えたものと仮定した図１を参照する。これに関して、入力端子３１０を端子１１０に接続し、出力端子３２０を別の回路の入力部に接続し、その回路に、大抵の市販のＩＣに適用される上記既知の方法を実行するハードウェアを設ける。したがって、この信号経路をテストする際に既知の方法を用いることができない。
しかしながら、出力端子３２０をＶ＋やＶ−のような少なくとも近似的に直流のレベルに保持する場合、本発明の上記実施の形態を、この種の信号経路に対して完全に従わせることができる。既に説明したようにして切替機構１２２を動作させることによって、降下ＲＣ曲線の形態の応答信号も得られ、そのしゅん度は、値すなわちキャパシタンスの電荷量の存在の情報を有する。インピーダンス１２４は、既に存在する抵抗３３０に関して必要とされない。
本発明を主にＩＣアセンブリの信号経路に関して説明したが、本発明を、回路内の任意の種類の信号経路のテストに適用することができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。本発明を、複数の個別の素子を具えるハードウェア及び適切にプログラムされたコンピュータによって実現することができる。複数の手段を列挙する装置クレームにおいて、これら手段の幾つかを、ハードウェアの同一アイテムによって実施することができる。

Claims (8)

1. 集積回路の端子から前記集積回路外部の接続部への信号経路であり、エネルギーを蓄える素子を具える前記信号経路をテストする方法であって、この方法が、
   前記信号経路の端子にテスト信号を供給し、前記素子に蓄えられたエネルギー量を第一量から第二量に変化させるステップと、
   前記素子に対し、蓄えられたエネルギー量を前記第二量から前記第一量へ変化させることで前記端子上に応答信号を形成させるステップと、
   前記端子上の前記応答信号を評価するステップとを具えることを特徴とする方法。
2. 前記応答信号を評価するステップが、
   前記応答信号の積分形態を有する二次信号を取り出すステップと、
   前記二次信号のレベルをしきい値と比較するステップとを具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 端子と
   前記端子を集積回路外部の接続部に接続する信号経路であり、エネルギーを蓄える素子を具える前記信号経路と、
   前記端子に接続するテスト回路とを具える集積回路において、
   前記テスト回路が、
   前記端子にテスト信号を供給し、
   前記テスト信号によって前記素子に蓄えられたエネルギー量を第一量から第二量に変化させ、
   さらに前記素子に対し、蓄えられたエネルギー量を前記第二量から前記第一量へ変化させることで前記端子上に応答信号を形成させるように構成された発生手段と、
   前記応答信号を前記端子上で評価する評価手段とを具えることを特徴とする集積回路。
4. 集積回路と、前記集積回路の外側にあり、エネルギーを蓄える素子を具える前記信号経路とを具え、前記集積回路が、
   前記外部信号経路に接続する端子と、
   前記端子に接続するテスト回路とを具える、集積回路アセンブリにおいて、
   前記テスト回路が、
   前記端子にテスト信号を供給し、
   前記テスト信号によって前記素子に蓄えられたエネルギー量を第一量から第二量に変化させ、
   さらに前記素子に対し、蓄えられたエネルギー量を前記第二量から前記第一量へ変化させることで前記端子上に応答信号を形成させるように構成された発生手段と、
   前記応答信号を前記端子上で評価する評価手段とを具えることを特徴とする集積回路アセンブリ。
5. 前記発生手段が、前記テスト回路の第１モードにおいて前記テスト信号を前記端子に供給するとともに前記テスト回路の第２モードにおいて前記端子上の前記応答信号を確立する切替機構を具え、前記テスト回路が、前記切替機構を制御する制御手段を更に具えることを特徴とする請求項４記載の集積回路アセンブリ。
6. 前記評価手段が、
   前記応答信号の積分形態を具える二次信号を取り出す積分回路と、
   前記二次信号のレベルをしきい値と比較する検出回路とを更に具えることを特徴とする請求項４又は５記載の集積回路アセンブリ。
7. 前記検出回路の出力部を境界走査セルの入力部に接続したことを特徴とする請求項６記載の集積回路アセンブリ。
8. 前記制御手段が境界走査セルを有し、前記切替機構が、前記境界走査セルの出力によって制御されることを特徴とする請求項５記載の集積回路アセンブリ。

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