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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Testsysteme zum Testen
von zu testenden Schaltungseinheiten, und betrifft insbesondere
automatische Testeinrichtungen (ATE, Automatic Test Equipment),
die verwendet werden, um eine Produktqualität insbesondere in der Halbleiterindustrie
sicherzustellen.
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Spezifisch
betrifft die vorliegende Erfindung eine Testvorrichtung zum Testen
einer zu testenden Schaltungseinheit mit einer Sockeleinheit zum
Aufnehmen der zu testenden Schaltungseinheit und zur Kontaktierung
von Kontaktierungseinheiten der zu testenden Schaltungseinheit,
einem Testsystem zur Erzeugung von Solldaten, die der zu testenden Schaltungseinheit
zugeführt
werden, und zur Analyse von aus der zu testenden Schaltungseinheit
in Abhängigkeit
von den dieser zugeführten
Solldaten ausgegebenen Istdaten, und einem aus mehreren Leitungen
bestehenden Testerkanal zur elektrischen Verbindung des Testsystems
mit in der Sockeleinheit angebrachten Anschlussstiften zum Anschließen der zu
testenden Schaltungseinheit und zur Kommunikation von Solldaten
und Istdaten zwischen dem Testsystem und der zu testenden Schaltungseinheit.
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In
der Halbleiterindustrie wird normalerweise ein automatisches Testgerät (ATE,
Automatic Test Equipment) verwendet, um eine Produktqualität der hergestellten
Halbleitervorrichtungen bzw. der zu testenden Schaltungseinheiten
(DUT, Device Under Test) sicherzustellen. Obwohl die Qualität wie beispielsweise
das Betriebsverhalten hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit
des automatischen Testgeräts
kontinuierlich verbessert wird, ist es oft notwendig, eine externe
Verifikationseinrichtung wie beispielsweise ein Oszilloskop einzusetzen,
um die Form und das Zeitverhalten unterschiedlicher Signale, die
zu der zu testenden Schaltungseinheit gesendet werden oder von dieser
an das Testergerät
gesendet werden, zu analysieren bzw. zu verifizieren. Um derartige
Signale mit einem Oszilloskop als eine Verifikationseinheit zu analysieren,
ist es notwendig, das Oszilloskop bzw. den Tastkopf des Oszilloskops so
störungsfrei
und eng wie möglich
mit der zu testenden Schaltungseinheit (DUT) zu verbinden. In unzweckmäßiger Weise
ist die zu testende Schaltungseinheit bzw. sind deren Anschlussstifte
nach einem Einsetzen in einen Testsockel nicht bzw. nur schlecht zugänglich.
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Oft
ist es überhaupt
nicht möglich,
an Kontaktierungseinheiten (Anschluss-Pins) der zu testenden Schaltungseinheit
zu gelangen, wenn diese mechanisch an eine Sockeleinrichtung des
Testsystems geklemmt ist. Bei einem mechanischen Anklemmen sind
derartige Anschluss-Kissen (balls) bzw. Anschluss-Stifte (pins)
mit dem Tastkopf des Oszilloskops nicht zugänglich.
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Zur
Lösung
dieses Problems sind in dem Stand der Technik zahlreiche Testvorrichtungen
und -verfahren vorgeschlagen worden. Das Problem eines Antastens
unterschiedlicher Kontaktierungseinheiten einer zu testenden Schaltungseinheit
wird deswegen auf vielfältige
Weise behandelt, weil ein Testen der zu testenden Schaltungseinheit
oft von einem Verifizieren der in die zu testende Schaltungseinheit
eingehenden bzw. aus der zu testenden Schaltungseinheit ausgegebenen
Signale während des
Testens mit einem Testsystem durch eine externe (zusätzliche)
Verifikationseinrichtung wie beispielsweise ein Oszilloskop durchgeführt werden muss.
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1 zeigt eine herkömmliche
Testvorrichtung, bei welcher eine zu testende Schaltungseinheit DUT
mittels einer Testeinrichtung TE in einen Sockel S eingesetzt worden
ist. Die Kontaktierungseinheiten K der zu testenden Schaltungseinheit
DUT sind über einen
aus mehreren Leitungen bestehenden Testerkanal L1 und Anschlussstifte
A mit einem Testsystem (nicht gezeigt) verbunden. In nachteiliger
Weise müssen,
um diese Kontaktierungseinheiten K der zu testenden Schaltungseinheit
DUT mit einer externen Verifikationseinrichtung wie beispielsweise
einem Oszilloskop O über
einen Verifikationskanal L2 zu verbinden, Durchführungen D bzw. Löcher in
der Testeinrichtung vorgesehen werden. Ein Bereitstellen derartiger
Löcher
ist äußerst nachteilig,
da Veränderungen an
der Testeinrichtung nicht wünschenswert
sind. Ferner ist es unzweckmäßig, dass
eine sehr instabile Verbindung besteht, da der eingeführte Verifikationsdraht
L2 (Verifikationskanal) unterschiedliche Kontaktierungseinheiten
K der zu testenden Schaltungseinheit DUT (ausgerichtet senkrecht
zur Figurenebene) kurzschließen
könnte.
Ferner ist die elektrische Verbindung des aus mehreren Leitungen
bestehenden Testerkanals L2 mit einer Kontaktierungseinheit K unsicher,
da der Verifikationskanal L2 von der Kontaktierungseinheit K auf
einfache Weise abheben kann.
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Ein
weiterer Nachteil der in 1 gezeigten herkömmlichen
Testvorrichtung besteht darin, dass Hochgeschwindigkeitssignale
nicht gemessen werden können,
da diese eine sehr gute Masseverbindung erfordern, welche zusätzlich nahe
dem Signalpfad ausgelegt werden muss. Es ist deutlich erkennbar,
dass bei der in 1 gezeigten
herkömmlichen Testvorrichtung
die Verbindung des Verifikationskanals entfernt von einer Masseverbindung
ausgelegt werden muss, derart, dass Hochgeschwindigkeitssignale
nicht zuverlässig übertragen
werden können.
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Weiterhin
ist es unzweckmäßig, dass
sogenannte Kontaktkissengitter-Anschlussfelder (BGA, Ball Grid Arrays)
mit der in 1 gezeigten
Testvorrichtung nicht kontaktiert werden können, da derartige Kontaktierungskissen
(Kontaktierungseinheiten) unterhalb der zu testenden Schaltungseinheit
DUT angeordnet sind.
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Um
auch zu testende Schaltungseinheiten DUT, welche Ball Grit Arrays
aufweisen, mit herkömmlichen
Verfahren testen zu kön nen,
ist im Stand der Technik die in 2 gezeigte
Testvorrichtung vorgeschlagen worden, bei welcher sogenannte Testpunkte
TP in dem Sockel S, in welchen die zu testende Schaltungseinheit
DUT eingebracht wird, angeordnet sind. An diesen Testpunkten, die über den
Verifikationskanal L2 mit Anschlussstiften A der Sockeleinheit verbunden
sind, lassen sich externe Verifikationseinrichtungen wie beispielsweise
ein Oszilloskop O anschließen.
In nachteiliger Weise ergeben sich hier jedoch Leitungsverzweigungen,
d.h. ein Abzweigung der Verifikationskanäle L2 aus einem aus mehreren
Leitungen bestehenden Testerkanal L1, der die Anschlussstifte A
des Sockels S mit einem Testsystem TS verbindet.
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In
nachteiliger Weise kann ein Signal nicht nahe an einer Kontaktierungseinheit
K der zu testenden Schaltungseinheit DUT gemessen werden. Auf diese
Weise ist es unsicher, ob das Signal, das die zu testende Schaltungseinheit
erreicht bzw. das Signal, das aus der zu testenden Schaltungseinheit
DUT ausgegeben wird, das gleiche ist, wie das, welches über den
Verifikationskanal L2 gemessen wird. Ferner ist es unzweckmäßig, dass Übersprechen,
Reflektionen und andere Störungen
bei einer Abzweigung des Verifikationskanals L2 von dem aus mehreren
Leitungen bestehenden Testerkanal L1 auftreten können.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Testvorrichtung
zum Testen einer zu testenden Schaltungseinheit zu schaffen, bei
der Verifikationssignale störungsfrei
und zuverlässig
während
eines Testens der zu testenden Schaltungseinheit abgegriffen werden
können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Testvorrichtung zum Testen einer zu testenden Schaltungseinheit
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ferner
wird die Aufgabe durch ein in dem Patentanspruch 5 angegebenes Testverfahren
gelöst.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, eine Signalauskopplungseinheit
zur Auskopplung von Verifikationssignalen bei einem Testen der zu
testenden Schaltungseinheit in der Sockeleinheit, angeordnet zwischen
der zu testenden Schaltungseinheit und Anschlussstiften zum Anschließen der
zu testenden Schaltungseinheit bereitzustellen.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Testvorrichtung
besteht darin, dass Verifikationssignale ohne störende Reflektionen sicher und
zuverlässig abgezweigt
werden können.
Auf diese Weise ist ein effizientes, zuverlässiges und kontaktsicheres
Verifizieren bestimmter Signale, die der zu testenden Schaltungseinheit
zugeführt
werden bzw. die aus der zu testenden Schaltungseinheit ausgegeben
werden, möglich.
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Ferner
ist es ein Vorteil, dass gegenüber
der herkömmlichen
Sockelanordnung nur geringfügige Änderungen
ausgeführt
werden müssen.
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Gemäß einem
allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Testvorrichtung
zum Testen einer zu testenden Schaltungseinheit im Wesentlichen
auf:
- a) eine Sockeleinheit zum Aufnehmen der
zu testenden Schaltungseinheit und zur Kontaktierung von Kontaktierungseinheiten
der zu testenden Schaltungseinheit;
- b) ein Testsystem zur Erzeugung von Solldaten, die der zu testenden
Schaltungseinheit zugeführt werden,
und zur Analyse von aus der zu testenden Schaltungseinheit in Abhängigkeit
von den dieser zugeführter
Solldaten ausgegebenen Istdaten; und
- c) einen aus mehreren Leitungen bestehenden Testerkanal zur
elektrischen Verbindung des Testsystems mit in der Sockeleinheit
angebrachten Anschlussstiften zum Anschließen der zu testenden Schaltungseinheit
und zur Kommunikation von Solldaten und Istdaten zwischen dem Testsystem
und der zu testenden Schaltungseinheit, wobei die Testvorrichtung
ferner eine Signalauskopplungseinheit zur Auskopplung von Verifikationssignalen
bei einem Testen der zu testenden Schaltungseinheit aufweist, wobei
ferner die Signalauskopplungseinheit in der Sockeleinheit zwischen
der zu testenden Schaltungseinheit und den Anschlussstiften zum
Anschließen
der zu testenden Schaltungseinheit angeordnet ist.
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Das
erfindungsgemäße Testverfahren
zum Testen einer zu testenden Schaltungseinheit weist weiterhin
im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:
- a)
Aufnehmen der zu testenden Schaltungseinheit und Kontaktieren von
Kontaktierungseinheiten der zu testenden Schaltungseinheit mittels
einer Sockeleinheit;
- b) elektrisches Verbinden des Testsystems mit in der Sockeleinheit
angebrachten Anschlussstiften zum Anschließen der zu testenden Schaltungseinheit
an ein Testsystem und zum Kommunizieren von Solldaten und Istdaten
zwischen dem Testsystem und der zu testenden Schaltungseinheit mittels
eines aus mehreren Leitungen bestehenden Testerkanals;
- c) Erzeugen der Solldaten, die der zu testenden Schaltungseinheit
zugeführt
werden, mit dem Testsystem; und
- d) Analysieren der aus der zu testenden Schaltungseinheit in
Abhängigkeit
von den dieser zugeführten
Solldaten ausgegebenen Istdaten mit dem Testsystem, wobei Verifikationssignale
bei einem Testen der zu testenden Schaltungseinheit mittels einer
Signalauskopplungseinheit, die in der Sockeleinheit zwischen der
zu testenden Schaltungseinheit und den An schlussstiften zum Anschließen der
zu testenden Schaltungseinheit angeordnet ist, ausgekoppelt werden.
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In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des
jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Signalauskopplungseinheit,
die in der Sockeleinheit zwischen der zu testenden Schaltungseinheit
und den Anschlussstiften zum Anschließen der zu testenden Schaltungseinheit angeordnet
ist, als eine Signalentkopplungsschicht ausgelegt. Vorzugsweise
weist die Signalentkopplungsschicht die gleiche Fläche wie
die zu testende Schaltungseinheit auf.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind
die Verifikationssignale, die bei einem Testen der zu testenden Schaltungseinheit
mittels der Signalauskopplungseinheit ausgekoppelt werden, in einer
Verifikationseinrichtung verifizierbar. Die Verifikationsvorrichtung
kann in zweckmäßiger Weise
durch ein Oszilloskop ausgebildet sein.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden
die Verifikationssignale, die bei einem Testen der zu testenden
Schaltungseinheit mittels der Signalauskopplungseinheit ausgekoppelt
werden, in einer Verifikationseinrichtung verifiziert.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird
ein Anschließen
der Verifikationseinrichtung an die Signalauskopplungseinheit mittels
einer Steckverbindung automatisiert durchgeführt.
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Auf
diese Weise ermöglicht
es die vorliegende Erfindung, dass bei einem Testen von zu testenden
Schaltungseinheiten Verifi kationssignale über einen Verifikationskanal
sicher und effizient ausgekoppelt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
herkömmliche
Testvorrichtung zum Kontaktieren von zu testenden Schaltungseinheiten,
welche seitliche Kontaktierungseinheiten aufweisen;
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2 eine
weitere Testvorrichtung nach dem Stand der Technik zur Kontaktierung
von zu testenden Schaltungseinheiten, die Kontaktierungskissen an
der Unterseite der entsprechenden zu testenden Schaltungseinheit
aufweisen;
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3 einen
prinzipiellen Aufbau einer Sockeleinheit, auf welche die vorliegende
Erfindung angewandt wird;
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4 eine
erfindungsgemäße Sockeleinheit,
die eine Signalauskopplungseinheit aufweist, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Detailansicht der Signalauskopplungseinheit mit Kontaktierungseinheiten
der zu testenden Schaltungseinheit und einen Anschluss eines Verifikationskanals
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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6 die
in 4 gezeigte Anordnung, wobei zusätzlich eine
Steckverbindung für
ein automatisiertes Anschließen
einer Verifikationseinrichtung an die Signalauskopplungseinheit
bereitgestellt ist.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten oder Schritte.
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3 zeigt
eine Sockeleinheit 102, auf welche die vorliegende Erfindung
angewendet wird. Die Sockeleinheit 102 weist Anschlussstifte 104 auf,
welche Kontaktierungseinheiten 103 einer zu testenden Schaltungseinheit 101 andrückend kontaktieren.
Die Anschlussstifte 104 sind mit entsprechenden Leitungen
(Testerleitungen) eines aus mehreren Leitungen bestehenden Testerkanals 202 verbunden,
der zum elektrischen Verbinden der zu testenden Schaltungseinheit 101 mit
einem Testsystem 201 dient.
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Nach
einem elektrischen Verbinden des Testsystems 201 mit den
in der Sockeleinheit 102 angebrachten Anschlussstiften
104 zum Anschließen der
zu testenden Schaltungseinheit 101 können Solldaten 203 und
Istdaten 204 von dem Testsystem 201 und der zu
testenden Schaltungseinheit 101 über den aus mehreren Leitungen
bestehenden Testerkanal 202 ausgetauscht werden.
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Hierbei
werden mittels des Testsystems 201 die Solldaten 203 erzeugt
und zu der zu testenden Schaltungseinheit 101 ausgegeben.
Ferner erfolgt in dem Testsystem 201 ein Analysieren der
aus der zu testenden Schaltungseinheit 101 in Abhängigkeit
von den dieser zugeführten
Solldaten 203 ausgegebenen Istdaten 204.
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4 zeigt
nun ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung zum Auskoppeln von Verifikationssignalen 303 bei
einem Testen der zu testenden Schaltungseinheit 101 mittels
einer Signalauskopplungseinheit 401, die in der Sockeleinheit 102 zwischen
der zu testenden Schaltungseinheit 101 und den Anschlussstiften
104 zum Anschließen
der zu testenden Schaltungseinheit 101 angeordnet ist.
Die Verifikationssignale 303 werden einer Verifikationseinrichtung
zugeführt,
die beispielsweise als ein Elektronenstrahloszilloskop oder ein
Digitaloszilloskop ausgelegt ist. Die Signalauskopplungseinheit 401 kann
vorzugsweise als eine Signalentkopplungsschicht (Signal Decoupling
Layer) ausgelegt werden.
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Eine
derartige Signalentkopplungsschicht wird untenstehend unter Bezugnahme
auf 5 näher
erläutert
werden. Durch die Signalauskopplungseinheit 401, die auch
als eine gedruckte Schaltungsplatine ausgelegt werden kann, können sämtliche Anschlussstifte 104 mit
Kontaktierungseinheiten 103 der zu testenden Schaltungseinheit 101 gleichzeitig verbunden
werden. Ferner verbindet die Signalauskopplungseinheit 401 sämtliche
Anschlussstifte 104 elektrisch mit einem Verifikationskanal 302, über welchen
die Verifikationssignale 303 der Verifikationseinrichtung 301 zugeführt werden
können.
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5 zeigt
die Signalauskopplungseinheit 401 mit einem Teil der zu
testenden Schaltungseinheit 101 und zwei Kontaktierungseinheiten 103a, 103b in
größerem Detail.
Ferner ist ein Anschlussstift 104 gezeigt, welcher die
Signalauskopplungseinheit 401 an der Stelle einer elektrischen
Verbindung mit der als ein Datenpin ausgelegten Kontaktierungseinheit 103a kontaktiert.
Die neben dem Datenpin angeordnete, weitere Kontaktierungseinheit 103b ist
als ein Masseanschluss (Masse-Pin)
ausgelegt, welcher eine Masseschicht bzw. einen Masseanschluss 402 direkt
kontaktiert. Die Signalauskopplungseinheit 401 ist nun
derart ausgelegt, dass ein Abgreifwiderstand 304 bereitgestellt
ist, welcher mit dem Verifikationskanal 302 verbunden ist
und ein Verifikationssignal 303 ohne störende Reflektionen zu der externen
Verifikationseinrichtung 301 (in 5 nicht
gezeigt) auskoppeln kann.
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Um
Signalreflektionen auf nicht verbundenen Leitungen zu vermeiden,
sollten derartige Leitungen mit einem 50 Ω-Widerstand abgeschlossen sein. Die Abschirmung
des Signalkabels, welches den Verifikationskanal 302 zu
der Verifikationseinrichtung 301 ausbildet, sollte mit
den Masseanschlüssen 402 der
Signalauskopplungseinheit 401 und/oder den entspre chenden
Masse-Kontaktierungseinheiten 103b der zu testenden Schaltungseinheit
verbunden sein.
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Die
erfindungsgemäße Testvorrichtung
mit der Bereitstellung einer Signalauskopplungseinheit 401 weist
insbesondere den Vorteil auf, dass nur geringfügige Änderungen des Betriebsverhaltens
durch die Modifikation des herkömmlichen
Sockels erwartet werden. In vorteilhafter Weise sind Messungen mit sämtlichen
Standard-Sockeleinheiten möglich,
ohne größere Änderungen
an der Testvorrichtung auszuführen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass im Vergleich zu Sondenmessungen
zahlreiche Signale gleichzeitig ausgekoppelt werden können, weil
ein Entkoppeln direkt in dem Pfad der Signalauskopplungseinheit 401 zu
dem Verifikationskanal 302 durchgeführt wird. Prinzipiell können sämtliche
Signale, d.h. Solldaten 203, die der zu testenden Schaltungseinheit 101 zugeführt werden,
und Istdaten 204, die aus der zu testenden Schaltungseinheit 101 ausgegeben
werden, gleichzeitig in der Verifikationseinrichtung 301 getestet
werden.
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Ferner
ist es möglich,
Spannungsversorgungsleitungen, die mit der Signalauskopplungseinheit 401 verbunden
sind, zu überwachen,
um beispielsweise Spannungsabfälle
unter normalen Arbeitsbedingungen zu detektieren. Die Messungen können bei
hohen oder niedrigen Temperaturen ausgeführt werden, wobei es möglich ist,
die Vorrichtung in einer Temperaturkammer zu erwärmen oder zu kühlen.
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Die
elektrischen Verbindungen zwischen dem aus mehreren Leitungen bestehenden
Testerkanal 202 und der zu testenden Schaltungseinheit 101 einerseits
und dem Verifikationskanal 302 und der zu testenden Schaltungseinheit 101 andererseits
bleiben sicher erhalten, da eine thermische Ausdehnung im Vergleich
zu Testvorrichtungen nach dem Stand der Technik auf die Kontaktierung
einen geringeren Einfluss ausübt.
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6 zeigt
schließlich
die in 4 gezeigte Anordnung, erweitert um eine Steckverbindung
305, 306 zum automatischen Anschließen der Verifikationseinrichtung 301 an
die Signalauskopplungseinheit 401. Zu diesem Zweck können nacheinander
unterschiedliche zu testenden Schaltungseinheiten 101 mit
einer Verifikationseinrichtung 301 vermöge eines Robotersystems oder
eines programmierbaren HF-Muxer verbunden werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Signalentkopplungseinheit 401 dauerhaft
in die Sockeleinheit 102 eingebracht werden kann, um den
aus mehreren Leitungen bestehenden Testerkanal 202 mit der
zu testenden Schaltungseinheit 101 zu verbinden. Ferner
ist es möglich,
dass die Signalauskopplungseinheit 401 entfernbar in der
Sockeleinheit 102 angebracht ist und lediglich dann in
die Sockeleinheit 102 eingebracht wird, wenn Verifikationssignale 303 zu
einer Verifikationseinrichtung 301 über den Verifikationskanal 302 abgeleitet
werden sollen.
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Bezüglich der
in den 1 und 2 dargestellten, herkömmlichen
Testvorrichtung zum Testen von zu testenden Schaltungseinheiten
wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise
modifizierbar.
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Auch
ist die Erfindung nicht auf die genannten Anwendungsmöglichkeiten
beschränkt.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten oder Schritte.
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- 101
- Zu
testende Schaltungseinheit
- 102
- Sockeleinheit
- 103
- Kontaktierungseinheit
- 103a
-
- 103b
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- 104
- Anschlussstift
- 201
- Testsystem
- 202
- Testerkanal
- 203
- Solldaten
- 204
- Istdaten
- 301
- Verifikationseinrichtung
- 302
- Verifikationskanal
- 303
- Verifikationssignal
- 304
- Abgreifwiderstand
- 305
- Steckverbindung
- 306
-
- 401
- Signalauskopplungseinheit
- 402
- Masseanschluss