JP5443921B2 - 自動試験装置セルフ試験 - Google Patents

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Description

本発明は、一般に、電子システムのための試験装置に関し、より詳細には、自動試験装置のためのセルフ試験アダプタ(STA)に関するが、それに限定されない。
自動試験装置(ATE)は、自動車環境、航空宇宙環境、海洋環境、その他の環境に組み込まれているシステムなど、電子システムおよびデバイスに対して試験を実行するのに使用される自動化デバイスを示す。航空機産業など、多くの産業においては、ATEは、航空機システムおよびデバイスの診断や予測など、価値のある診断機能を実行する。
ATEデバイスは、プリント回路板(PCB)、集積回路(IC)および他の関連する電子コンポーネントまたはモジュールなど電子デバイスを、迅速かつ効率的に試験するために使用可能である。ATEデバイスは、コンピュータもしくはコンピューティング環境、専用コントローラまたはさらにリレー制御によっても制御可能である。
ATEシステムまたはリソースは、その動作モードや測定が、コンピュータによって制御され、解析されるデジタルマルチメータ(DMM)のように単純であっても、非常に精巧なフライングプローブテスタなど、複雑な電子システム内で自動的に試験し、障害を診断することのできる多数の複雑な試験計器を含むシステムのように複雑であってもよい。ATEシステムは、単純なコンポーネント(抵抗器、コンデンサおよびインダクタ)から、IC、PCBや、複雑な、完全に組み立てられた電子システムまで、広範囲な電子デバイスおよびシステムを試験するために使用される。
ATEは、電子製造産業において、電子コンポーネントやシステムの製造後の試験に広く使用される。ATEはまた、民間や軍用の航空機上のアビオニクスシステムの試験にも使用される。ATEシステムはまた、今日の自動車における電子モジュールの試験にも使用される。
ATEシステムは、一般に、被試験デバイス(DUT)を物理的に配置する自動化配置ツールとインターフェースし、それにより、DUTは、装置によって測定可能および試験可能になる。過去40年にわたって、ATEは、エレクトロニクス用途に特化したシステムから、電子装置を組み込んだ、多くの産業における広範囲な用途に成長してきた。多くの場合において、ATEデバイスは、DMMまたは他の装置など、ATEリソースを収納するステーションに組み込まれている。
自動試験ステーションが製品を試験するのに使用される前に、自動試験ステーションリソースを機能的に妥当性検証する必要がある。生産または開発の自動試験ステーションセルフ試験は、試験ステーション刺激リソースおよび測定リソースが機能的に妥当性検証されていると決定する自動化プロセスである。この妥当性検証プロセスは、被試験デバイス(DUT)を試験する前に必要であり、それにより、顧客に対して機能しない製品を納品すること、または動作する製品を不合格とすることを含む不必要な危険に製造業者をさらす可能性のある誤った試験結果を少なくする。
セルフ試験アダプタ(STA)は、インストールされている測定計器リソースを使用して、刺激計器または測定リソースを確認することによって、機能的に計器の妥当性検証プロセスを自動化する特注インターフェースユニットである。一例が、測定するために電源電圧リソースをDMMリソースに切り替えるのに使用される自動試験ステーション切替えリソースである。このステーションリソースへの依存は、普通なら必要とされないであろうセルフ試験アダプタのための専用リソースであるために、自動試験ステーション設計のコストを増大させる可能性がある。
個々の技術者による特注セルフ試験アダプタの製造は、同一のセルフ試験アダプタ設計間の製造変動を招く可能性がある。変動は、ワイヤ長、コネクタへのワイヤ圧着、接点のはんだ付け、およびワイヤのルーティングの不統一を含み、その不統一は不統一な経路抵抗を招き、同一のセルフ試験アダプタ設計からの試験結果が変動することになる。
計器リソース変更に対処するためのセルフ試験アダプタに対する修正または追加は、技術的リソースの消費、予期せぬエラーの導入およびスケジュールの延長によって、コストを増大させる。既存のセルフ試験アダプタ設計にリソース修正を追加するための技術的労力が必要とされることがあり得る。というのは、他の計器リソースが設計段階では明らかでない可能性のある修正の結果として影響を受けないことを確認するからである。STAの実際の修正は、ワイヤを前後に動かすことによって生じるワイヤ破損などの電気的な保全性を損なう可能性がある。結果として、これらの修正は、コスト、遅延を増大させ、得られる試験データに誤差をもたらす可能性がある。場合によっては、技術的設計、製造、および今日の複雑かつ特有なSTA設計を得るコストは、STAを実装しないという判断に影響を及ぼす可能性があり、さらに危険性を増大させる。
ATEステーションリソースを独立して妥当性検証する能力を有し、さらには、ユーザが修正しやすいように十分構成可能なモジュール型の、スケーラブルな、かつジェネリックなSTA設計の必要性がある。さらには、本発明の他の望ましい機能および特徴は、添付の図面および本発明のこの背景と併せ読めば、本発明の次の詳細な説明ならびに添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
したがって、前述したことに鑑みて、1つの実施形態においては、ほんの一例として、自動試験装置(ATE)のためのセルフ試験アダプタ(STA)が提供される。STAは、筺体を含む。バックプレーンが、筺体によって収納される。デュアルデータバスが、バックプレーン内に一体化される。少なくとも1つのSTAカードモジュールが、バックプレーンに挿入される。少なくとも1つのSTAカードモジュールは、ATEステーション受け部と相互接続するためのポートを有する。少なくとも1つのSTAカードモジュールは、デュアルデータバスを通じて追加のSTAカードモジュールとインターフェースするように適合されているジェネリックな領域と、少なくとも1つのATEステーションリソースのセルフ試験に適合されているリソース特有の領域とを含む。
追加の実施形態においては、やはりほんの一例として、自動化試験装置(ATE)をセルフ試験するためのシステムが提供される。システムは、データバスを含む。複数のセルフ試験アダプタ(STA)モジュールのそれぞれは、データバスを通じて通信する。複数のSTAモジュールのそれぞれは、複数のSTAモジュール間で通信するためのフロントエンド回路と、ATEリソースの試験機能を実行するためのリソース回路とを含む。
さらに別の実施形態においては、やはりほんの一例として、自動試験装置(ATE)のためのセルフ試験アダプタ(STA)を製造する方法が提供される。筺体が用意される。筺体によって収納されるバックプレーンが用意される。バックプレーン内に一体化されるデュアルデータバスが用意される。少なくとも1つのSTAカードモジュールが、バックプレーン内に挿入するために用意される。少なくとも1つのSTAカードモジュールは、ATEステーション受け部と相互接続するためのポートを有する。少なくとも1つのSTAカードモジュールは、デュアルデータバスを通じて追加のSTAカードモジュールとインターフェースするように適合されているジェネリックな領域と、少なくとも1つのATEステーションリソースのセルフ試験のために適合されているリソース特有の領域とを含む。
以下、本発明を以下の図面と共に説明することにし、同様の数詞は同様の要素を示す。
例示的な自動試験装置(ATE)ステーションと、セルフ試験アダプタ(STA)とを示す図である。 一体化バックプレーンを含むセルフ試験アダプタ(STA)筺体を示す図である。 少なくとも1つのSTAモジュールを組み込んだSTAカードを示す図である。 図3に示されているSTAカードと図2に示されているバックプレーンとの間の相互接続を示す図である。 ブラケット上に取り付けられているいくつかのSTAアダプタカードを示す図である。 バックプレーンと通信し、バックプレーンとの間で通信する複数のSTAモジュールを示すブロック図である。 例示的なSTAカード構成を示す図である。 例示的なSTAカード構成を示すブロック図である。
本発明の以下の詳細な説明は、事実上例示に過ぎず、本発明を、または本発明の用途および使用を限定するものではない。さらには、本発明の先行する背景または本発明の以下の詳細な説明で提示されているいずれの理論にも制約されるものではない。
以下の説明および特許請求する主題は、自動試験装置(ATE)ステーションリソースのためのジェネリックな、モジュール型の、かつスケーラブルなセルフ試験アダプタ(STA)の例示的な実施形態を示す。例示的な実施形態は、商用ATEステーションリソースを独立して妥当性検証し、さらには、異なるATEステーション構成(異なるリソースの組合せまたは異なる数のリソース)についてユーザが修正しやすいように構成可能である。
例示的な実施形態に見られるモジュール型設計の手法は、技術的労力を削減し、標準的な制御ソフトウェアのアーキテクチャを使用し、ステーションリソースを独立して試験するための共通方法を提供する。初期設計時間は、1つまたは複数のSTAモジュールを収納するセルフ試験アダプタの筺体内に含まれている実証済みかつ完全な機構を設計技術者に提供することによって短縮される。セルフ試験アダプタモジュールは、リソース信号をデュアルデータバスバックプレーンにルーティングし、このバックプレーンは、それぞれのリソースを個別に機能的に試験するために、試験ステーションの刺激リソースを測定リソースにマッピングする。
STAモジュールは、モジュール機能を制御するための共通構造を用いて、かつソフトウェアの再使用を高め、セルフ試験アダプタリソースモジュールにおける信頼を高めるために標準的な識別法を用いて設計されている。この方法は、他の試験リソースに影響を及ぼすことなく、モジュールが任意の順番および量で組合せ可能であるため、セルフ試験アダプタの再設計の必要をなくする。
1つの実施形態においては、STAモジュールは、セルフ試験リソースモジュールおよびデュアルデータバスバックプレーンのための特注プリント回路板内に組み込まれている。これらは、カードのフォームファクタを取ることができ、本明細書においてはSTAカードモジュールと呼ばれることになる。STAカードモジュールのそれぞれは、個々のリソースに応じて、信号負荷、通信ループバック、モジュール活動化、モジュール識別、およびいくつかのパラメトリック試験に関係する機能を含むように設計可能である。
STAモジュール/STAカードモジュールはそれぞれ、信号をデュアルデータバスバックプレーンにルーティングして、他の共有リソースに対する共通の計器または経路を使用することが可能である。デュアルデータバスバックプレーンは、すべてのモジュールにわたるように、およびハーフハイトのSTAモジュールを試験するための方法を提供するために2重の同一バスを設けるように適合可能である。デュアルデータバスバックプレーンのコネクタは、ATEステーション受け部インターフェースのマス相互接続ソリューションのコネクタ間隔から導き出される一定の間隔を有するように適合可能である。全体的な設計は、試験ステーションリソースをSTAモジュールに対合するマス相互接続ソリューションを使用する筺体内に収納可能である。それぞれのタイプのSTAモジュールのための特注ソフトウェアは、完全なパッケージをユーザに提供するために、機能およびモジュール識別を制御するように適合可能である。
次いで、図1は、前の説明の様々な態様および以下の特許請求する主題を実装することができる例示的な自動試験装置(ATE)のステーション10を示す。ステーション10は、ステーション10の様々なリソースの制御、監視、および記録を行うために、コンピュータワークステーション14、サーバ、または類似のコンピュータシステムを含む。様々なステーションリソース16および18は、ステーション10内に一体化され、コンピュータワークステーション14と通信するように適合されている。ステーションリソース16および18は、ユーザの必要性に応じて、実装によって異なることが可能である。例えば、リソース16および18は、前述したようなDMMか、電源か、または類似のリソースを含んでよい。
受け部20がステーション10と被試験デバイス(DUT)との間のインターフェースを提供し、それらの被試験デバイスは、通常、テーブル24上に配置され、ステーション10と相互接続される。しかし、示されている実施形態においては、セルフ試験アダプタ(STA)22が、受け部20と相互接続されている。STA22の機能と、内部コンポーネントと、アーキテクチャとは、さらに詳細に後述されることになる。STA22は、ステーション10内に実装される個々のリソースの試験を容易にするために特注製作されるいくつかのSTAモジュール/STAカードモジュールを含む。
図2を見てみると、例示的なSTA22がさらに詳細に示されている。STA22は、筺体24を含む。バックプレーン26は、筺体24内に収納される。バックプレーン26は、ATEステーション受け部のマス相互接続構成に合致するように間隔を有するいくつかのコネクタを含む。さらに説明されることになるように、デュアルデータバスがバックプレーン26内に一体化される。デュアルデータバスは、筺体24内に配置されているSTAモジュール間に相互接続性を提供する。
1つの実施形態においては、バックプレーン26は、PCBフォームファクタ内に一体化される複数層を含むことが可能である。グランドラインが、信号ノイズを抑えるために、バックプレーン26内に組込み可能である。抵抗を抑えるために、追加の銅を組み込むことなど、性能を引き上げるために他の設計特性を考慮に入れることが可能である。
いくつかのコネクタ28および30が、バックプレーン26内に一体化される。コネクタ28および30は、さらに説明されることになるように、STAモジュールとバックプレーン26との間のデータ接続性を提供する。ブラケット34が、示されているように、筺体24上に配列される。1つの実施形態においては、ブラケット34は、筺体24内に挿入され、かつバックプレーン26に接続されるいくつかのSTAカードに対して、取付けおよび構造支持を提供する。ブラケット34は、STAカードのそれぞれのコネクタ(複数可)が、ATE受け部20(図1)とその中でインターフェースするいくつかの等間隔のスロット36を含む。
図3は、筺体24(図2)内に挿入するための例示的なSTAカードモジュール40を示す。STAカードモジュール40は、図示するように、PCB内に組み込まれている少なくとも1つのSTAモジュール58を含む。STAモジュール58は、例えば、ICを含むことが可能である。示されているSTAモジュール58は、カード40を介してI/O信号を処理するためのリレーデバイス48およびラインドライバ50を含む。コネクタ42および44は、カード40とバックプレーン26/デュアルデータバス(図2)との間のI/Oの接続性を可能にする。コネクタ46は、カード40とATEステーション受け部20(図1)との間のI/Oの接続性を可能にする。
図4は、筺体24におけるSTAカードモジュール40とバックプレーン26との間の相互接続性を示す。この場合もまた、筺体24は、コネクタ28および30を有するバックプレーン26と、ブラケット34とを含む。リボン50が、カード40上のコネクタ42および44と、バックプレーン26上のコネクタ28および30との間のI/O接続性を提供する。
当業者なら理解するように、いくつかのカード40が、筺体24内に挿入可能であり、バックプレーン26を通じて相互接続可能である。カード40は、さらに説明されることになるように、リソースに特有の機能を実行するように構成可能である。したがって、リソースに特有のカードは、その機能を実行するように提供可能である。例えば、カード40がATEのDMMステーションリソースに対してセルフ試験機能を実行するように構成可能である一方、追加のカード40がATE電源リソースに対してセルフ試験機能を実行するように構成可能である。図5は、ブラケット34内に取り付けられているいくつかのこのようなカード40を示す。
図6は、(STAカードモジュール40などの)STAモジュール58と、デュアルデータバス62を組み込んだバックプレーン26(図2)と、ATEステーション受け部20との間の相互接続性のブロック図を示す。モジュール58は、コネクタ46を介して、受け部20から、およびその受け部にI/Oを供給する/処理する(この場合では、信号転送を示すための矢印として示されている)。同様に、モジュール58は、コネクタ50および52を介して、デュアルデータバス62を通じて追加のモジュール58から、およびそのモジュールにI/Oを供給する/処理する(この場合もやはり、矢印として示されている)。デュアルデータバス62は、各モジュール58間の全二重通信を可能にする。デュアルデータバスは、当業者なら理解するように、バックプレーン26(図2)内に一体化される。
図7は、具体的なATEステーションリソースについてのSTAカード40の例示的な構成を示す。この場合もやはり、カードを介してI/O転送するためのコネクタ42、44および46が示されている。1つの実施形態においては、コネクタ44は、デジタルI/Oを容易にする。STAカード40は、リソースに特有の領域64と、ジェネリックなフロントエンド領域66とに細分される。リソースに特有の領域64は、リレー部48を利用するリソースのために適合されている。したがって、いくつかのリレー部48は、STAカード40内に一体化される。他の実施形態においては、リソースに特有の領域64は、カード40介する信号転送のループバック機能を提供するループバック回路および/またはライントレース(図示せず)を含むことが可能である。
ジェネリックなフロントエンド領域66は、別のSTAカード40の別のジェネリックなフロントエンド領域66とインターフェースするように適合されている。ジェネリックなフロントエンド領域66は、各STAカード40間の通信が同じであることを確実にし、ソフトウェア開発および回路設計を削減する。1つの実施形態においては、STAカード40は、非コントローラカード40として適合可能であり、その場合、カード識別、スロット確認、機能制御などの機能と、入力回路(複数可)とが提供される。他の実施形態においては、STAカード40は、コントローラカード40として適合可能であり、その場合、追加の回路が、バス制御および他の制御機能のために提供される。
示されている実施形態においては、ジェネリックなフロントエンド領域66は、コンポーネント保護を提供するラインドライバ50、リレードライバ74からドライバリレー部48と、デジタルI/Oを抑えるためのシフトレジスタ76と、スロットID確認のためのコンパレータ78などとのコンポーネントを含む。ジェネリックなフロントエンド領域66はまた、カードの識別および見直しのためのレジスタバンク70と、ユーザ通知を提供するためのいくつかの機能的発光ダイオード(LED)68とを含む。
図8は、図7に示されているSTAカード40の構成80のブロック図を示す。やはり、コネクタ42および44は、バックプレーン26(図2)への信号接続性について示されている。示されているように、コネクタ44を介するラインドライバ50およびシフトレジスタ76までのデジタルI/Oが容易になる。示されている実施形態においては、スロットIDは、デュアルデータバス62(図6)上にハードコードされる。I/Oは、コネクタ42を介してコンパレータ78に供給され、シフトレジスタ76を介して供給される。I/Oは、リレードライバ74を介してラインドライバ50からカード特有の機能部に供給される。オンボード領域82がデジタルI/Oを容易にする。当業者は、ファームウェアおよびソフトウェアは、構成80によって示されている機能を駆動するように調整可能であることを理解するであろう。
当業者は、図1〜8に示されているハードウェアは、異なる場合があることを理解するであろう。例えば、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、コントローラなど、他の電子コンポーネントがまた、示されているハードウェアに加えて、またはそのハードウェアに代えて使用可能である。示されている例は、本発明に関してアーキテクチャ面での制限を示唆することを意味するものではない。
例えば、1つの実施形態においては、STAは、多段実装であることが可能である。第1の段は、受け部コネクタの第1の層とインターフェースすることが可能であり、第2の段は、受け部コネクタの第2の層とインターフェースすることが可能であり、その他も可能である。したがって、少なくとも2層を有する段になった筺体が企図される。バックプレーンは、当業者なら理解するように、1つの段または両方の段にわたることが可能である。他の実装は、一連の相互接続されたバックプレーンを、それぞれの段につき1つ、使用することが可能である。
この明細書中で説明されている機能的ユニットのうちのいくつかを、その実装の独立性をより具体的に強調するために、「モジュール」と呼んでいる。例えば、本明細書において、モジュールと呼ばれる機能は、特注VLSI回路もしくはゲートアレイ、論理チップなどの既製の半導体、トランジスタ、または他のディスクリートコンポーネントを含むハードウェア回路として、全体的にまたは部分的に実装可能である。モジュールはまた、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイロジックデバイス、プログラマブルロジックデバイスなどのプログラム可能なハードウェアデバイスに実装可能である。
モジュールはまた、様々なタイプのプロセッサによって実行するためのソフトウェアに実装可能である。実行可能コードの識別されたモジュールが、例えば、目的、手順、または機能として体系化可能である、例えば、コンピュータ命令の1つまたは複数の物理的もしくは論理的モジュールを含むことが可能である。にもかかわらず、識別されたモジュールの実行可能部は、物理的に、一緒に位置付けられる必要はなく、論理的に一緒に接合される場合、モジュールを含み、かつモジュールについて述べられている目的を達成する種々のロケーションに記憶された異種の命令を含むことが可能である。
実際には、実行可能コードのモジュールは、単一の命令または多数の命令であってよく、さらには、種々のプログラムの中でいくつかの異なるコードセグメント全体にわたって、およびいくつかのメモリデバイス全体にわたって、分配可能である。同様に、操作データは、任意の適切な形態で実施可能であり、任意の適切なタイプのデータ構造内で体系化可能である。操作データは、単一のデータセットとして収集可能であるか、または種々のメモリデバイス全体にわたることを含む種々のロケーション全体にわたって分配可能であり、少なくとも部分的に、単にシステムまたはネットワーク上の電子信号として存在可能である。
本明細書全体を通して、「one embodiment(1つの実施形態)」、「an embodiment(実施形態)」、または類似の用語に関する参照は、実施形態に関連して説明されている具体的な機能、構造、または特徴が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して、語句「in one embodiment(1つの実施形態において)」、「in an embodiment(実施形態において)」、および類似の用語が現れることは、同一の実施形態を全面的に示すことが可能であるが、必ずしもというわけではない。
さらには、本発明の説明されている機能、構造、または特徴は、1つまたは複数の実施形態において任意の適切なやり方で組合せ可能である。以下の説明においては、プログラミングの例、ソフトウェアモジュール、ユーザ選択、ネットワークトランザクション、データベースクエリ、データベース構造、ハードウェアモジュール、ハードウェア回路、ハードウェアチップなど、多数の具体的な詳細が、本発明の実施形態の完全な理解を可能にするために提供される。しかし、当業者は、本発明が、1つまたは複数の具体的な説明を含まずに、または他の方法、コンポーネント、材料などを含み、実行可能であることを理解するであろう。他の例においては、よく知られている構造、材料、または動作は、本発明の態様を曖昧にすることを避けるために、詳細に示されておらず、または説明されていない。
本発明の1つまたは複数の実施形態が詳細に示されてきたが、当業者は、それらの実施形態に対する修正形態および適応形態が、以下の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の範囲から逸脱することなく、なされることが可能であることを理解するであろう。
10 自動試験装置(ATE)ステーション
14 コンピュータワークステーション
16 ステーションリソース
18 ステーションリソース
20 受け部
22 セルフ試験アダプタ(STA)
24 テーブル
24 筺体
26 バックプレーン
28 コネクタ
30 コネクタ
34 ブラケット
36 スロット
40 STAカードモジュール
42 コネクタ
44 コネクタ
46 コネクタ
48 リレーデバイス
50 リボン
50 ラインドライバ
58 STAモジュール
62 デュアルデータバス
64 リソースに特有の領域
66 ジェネリックなフロントエンド領域
68 発光ダイオード(LED)
70 レジスタバンク
74 リレードライバ
76 シフトレジスタ
78 コンパレータ
80 構成
82 オンボード領域

Claims (3)

  1. 自動試験装置(ATE)のためのセルフ試験アダプタ(STA)(22)であって、
    筺体(24)と、
    前記筺体(24)によって収納されるバックプレーン(26)と、
    前記バックプレーン(26)内に一体化されるデュアルデータバス(62)と、
    前記バックプレーン(26)内に挿入するための少なくとも1つのSTAカードモジュール(40)であって、ATEステーション受け部(20)と相互接続するためのポートを有しており、前記デュアルデータバス(62)を通じて追加のSTAカードモジュール(40)とインターフェースするように適合されているジェネリックな領域と、少なくとも1つのATEステーションリソース(16、18)のセルフ試験のために適合されているリソース特有の領域(64)とを含む、少なくとも1つのSTAカードモジュール(40)と
    を備えるセルフ試験アダプタ。
  2. 自動化試験装置(ATE)をセルフ試験するためのシステムであって、
    データバス(62)と、
    それぞれが前記データバス(62)を通じて通信する複数のセルフ試験アダプタ(STA)モジュール(58)と
    を備え、前記複数のSTAモジュール(58)のそれぞれが、
    前記複数のSTAモジュール(58)間で通信するためのフロントエンド回路と、
    ATEリソースの試験機能を実行するためのリソース回路とを含む
    システム。
  3. 自動試験装置(ATE)のためのセルフ試験アダプタ(STA)(22)を製造する方法であって、
    筺体(24)を用意するステップと、
    前記筺体(24)によって収納されるバックプレーン(26)を用意するステップと、
    前記バックプレーン(26)内に一体化されるデュアルデータバス(62)を用意するステップと、
    前記バックプレーン(26)内に挿入するための少なくとも1つのSTAカードモジュール(40)を用意するステップであって、前記少なくとも1つのSTAカードモジュール(40)が、ATEステーション受け部(20)と相互接続するためのポートを有しており、前記少なくとも1つのSTAカードモジュール(40)が、前記デュアルデータバス(62)を通じて追加のSTAカードモジュール(40)とインターフェースするように適合されているジェネリックな領域と、少なくとも1つのATEステーションリソース(16、18)のセルフ試験のために適合されているリソース特有の領域(64)とを含む、ステップと
    を含む方法。
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