DE4315082C2

DE4315082C2 - Verbinderanordnung zum Testen eines integrierten Schaltungsbausteins

Info

Publication number: DE4315082C2
Application number: DE4315082A
Authority: DE
Inventors: David Q Taylor
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2013-05-07
Also published as: US5266059A; NL194248C; NL194248B; JPH06213963A; JP3207024B2; NL9300766A; DE4315082A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbinder anordnung zum Testen eines integrierten Schaltungsbausteins nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist oft schwierig, freien Zugriff auf einen integrierten Schaltungsbaustein zum Testen zu erlangen, nachdem er auf einer Leiterplatte eingebaut wurde. Es ist oft besonders schwierig, den Testgerätverbinder in der ordnungsgemäßen Ausrichtung an den integrierten Schaltungsbaustein anzubrin gen, unter der Voraussetzung von engen Platzbeschränkungen. Dieses Problem tritt ferner in Situationen auf, in denen die Leiterplatte in einer dreidimensionalen Anordnung mit ande ren Leiterplatten verbunden ist. Eine Lösung in der Vergan genheit war es, einen bekannten Verbinder mit einem langen, elastischen Kabel, das sich zu dem Testgerät erstreckt, zu benutzen. Dieser Ansatz war in einigen Fällen zufriedenstel lend, leidet aber an der grundlegenden Einschränkung, daß ausreichend Platz vorhanden sein muß, um den Verbinder mit der integrierten Schaltung in der ordnungsgemäßen Ausrich tung anzuschließen. Zusätzlich kann die Länge des Kabels zu einer übermäßigen Belastung der Ausgangsanschlußleitungen der integrierten Schaltung führen.

Eine Anzahl von Kontakt- und Meßfühlerarten wurde in der Vergangenheit zum Testen von integrierten Schaltungen er funden.

Die US 4,993,954 offenbart ein Bauelement zur Verbindung einer integrierten Schaltung und einer elektrischen Schal tung. Die gewünschten Verbindungen werden durch gestapelte, elektrisch isolierende Plättchen hergestellt. Jedes Plätt chen wird von einer Anzahl Leitungskanälen, entweder mit oder ohne Versatz, überquert.

Die US 4,975,638 offenbart eine Testmeßfühleranordnung zum Testen integrierter Schaltungen. Das Bauelement umfaßt ein Kontaktgabeteil, das aus einem elastischen Dünnschicht material gebildet ist, mit Meßfühlerkontakten, die auf der Unterseite in einer Struktur ausgebildet sind, die den Kontakten der integrierten Schaltung entsprechen.

Die US 4,837,622 und die US 4,757,256 offenbaren eine hochintegrierte Meßfühlerschaltungsplatte als Testgerät zum Kontaktieren und Testen undurchtrennter, hochintegrierter Schaltungschips, die auf einer Halbleiterscheibe ausgebildet sind. Die Meßfühlerschaltungsplatte benutzt ein Meßfühler- Array, der eine ringförmige Form hat, mit zwei Sätzen Draht meßfühlern, die in zwei überlappenden, konischen Strukturen angeordnet sind.

Die US 4,830,623 offenbart eine Verbinderanordnung zur elektrischen Verbindung eines ersten und eines zweiten Ar rays mit einer Art Kontaktinselkontaktierung.

Holsopple (Holsopple et al., "Increased Useable I/O Pins On a Substrate", IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 23, Nr. 7A, Dez. 1980 S. 2716, 2717) offenbart ein Bauelement, das die Anzahl der benutzbaren Eingabe/Ausgabe-Anschlußstifte eines Silizium chips, der auf einem oberen Substratbauelement montiert ist, erhöht. Das obere Substratbauelement ist durch ein Anschluß stifts-Array mit einem tieferliegenden Substratbauelement, das eine ähnliche Struktur der Anschlußstifte hat, verbun den. Ausgewählte Anschlußstifte werden durch Metallbahnen elektrisch verbunden.

Der bekannte Stand der Technik offenbart keine Verbinderan ordnung, die mit einem integrierten Schaltungsbaustein in jeder Ausrichtung einer Anzahl von möglichen Ausrichtungen angewendet werden kann, um sich Platz- und Zugriffsbeschrän kungen auf der Leiterplatte anzupassen, während die Reihen folge der Verbindungen von den Anschlußstiften der inte grierten Schaltung zu dem Testgerät erhalten bleibt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ver binderanordnung zu schaffen, die mit der integrierten Schal tung in irgendeiner Ausrichtung einer Mehrzahl von Ausrich tungen verbunden werden kann, um sich den Platz- und Zu griffsbeschränkungen, wie sie im allgemeinen auf Leiterplat ten angetroffen werden, anzupassen.

Diese Aufgabe ist durch eine Verbinderanordnung zum Tasten eines integrierten Schaltungsbausteins gemäß Anspruch 1 ge löst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß diese nicht an irgendeine besondere Art der Stiftanschluß anordnung des integrierten Schaltungsbausteines, der durch den Verbinder gehandhabt wird, gebunden ist. Z. B. kann eine 132 Anschlußstifte umfassende QFP- (quad flat pack = quadra tisches flaches Gehäuse) Verbinderanordnung irgendeine Art von QFP-Gehäusen mit 132 Anschlußstiften, unabhängig von der Stiftanschlußanordnung des Bauelementes, testen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach folgend unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Verbinderanordnung über einem zu testenden inte grierten Schaltungsbaustein;

Fig. 2 eine vereinfachte graphische Darstellung, die die Verbinderanordnung angeschlossen an eine integrier te Schaltung in der ersten von vier möglichen Aus richtungen zeigt;

Fig. 3 eine vereinfachte graphische Darstellung, die die Verbinderanordnung angeschlossen an eine integrier te Schaltung in der zweiten von vier möglichen Aus richtungen zeigt;

Fig. 4 eine vereinfachte graphische Darstellung, die die Verbinderanordnung angeschlossen an eine integrier te Schaltung in der dritten von vier möglichen Aus richtungen zeigt;

Fig. 5 eine vereinfachte graphische Darstellung, die die Verbinderanordnung angeschlossen an eine integrier te Schaltung in der vierten von vier möglichen Aus richtungen zeigt;

Fig. 6 ein Beispieldiagramm, das die Signalabbildung der Anschlußleitungen einer integrierten Schaltung auf die Kontakte des zweiten Verbinders zeigt;

Fig. 7 eine Draufsichtdarstellung der ersten Schicht der elastischen Schaltung, die den Verbinder für inte grierte Schaltungen und die Kontakte des zweiten Verbinders verbindet;

Fig. 8 eine Draufsichtdarstellung der zweiten Schicht der elastischen Schaltung, die den Verbinder für inte grierte Schaltungen und Kontakte des zweiten Ver binders verbindet;

Fig. 9 eine Draufsichtdarstellung der dritten Schicht der elastischen Schaltung, die den Verbinder für inte grierte Schaltungen mit den Kontakten des zweiten Verbinders verbindet;

Fig. 10 eine Draufsichtdarstellung der vierten Schicht der elastischen Schaltung, die den Verbinder für inte grierte Schaltungen und die Kontakte des zweiten Verbinders verbindet;

Fig. 11 eine Draufsichtdarstellung der ersten Schicht von Verbindungen der Kontakte auf einem Beispiel einer Übergangsplatine; und

Fig. 12 eine Draufsichtdarstellung der zweiten Schicht von Verbindungen der Kontakte auf einem Beispiel einer Übergangsplatine.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Darstellung. Die Verbinder anordnung 20 hat einen Verbinder 21 für integrierte Schaltungen, der über die Anschlußleitungen 12 der integrierten Schaltung 10, die getestet werden soll, angeschlossen wird. Die in Fig. 1 abgebildete integrierte Schaltung 10 ist ein bekannter, 132 Anschlußstifte umfassender integrierter QFP-Schaltungsbaustein. Der integrierte Schaltungsbaustein hat eine im wesentlichen quadratische Form mit 33 Anschlußleitungen, die sich von jeder seiner vier Kanten erstrecken. Der Verbinder 21 für integrierte Schaltungen hat einen entsprechenden Satz elektrischer Kontakte, die mit jeder der Anschlußleitungen 12 des integrierten Schaltungsbausteines 10 in Kontakt kommen, wenn der Verbinder 21 für integrierte Schaltungen über die integrierte Schaltung in irgendeiner von vier möglichen Ausrichtungen gesteckt wird. Ein Punkt oder andere sichtbare Zeiger 14 auf der oberen Oberfläche der integrierten Schaltung 10 geben die Position von Anschlußstift 1 an. Der Verbinder 21 für integrierte Schal tungen schließt sichtbare Zeiger 28, wie z. B. Kontroll markierungen, Farbkodierungen oder Bezugszahlen, ein, um anzuzeigen, welche der vier möglichen Ausrichtungen relativ zu dem Punkt 14 verwendet wurde.

Das gegenüberliegende Ende der Verbinderanordnung 20 schließt einen zweiten Verbinder 22 mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten 23 ein. Diese Kontakte 23 sind in einer symmetrischen Struktur um einen Mittelpunkt angeord net. Das in den Zeichnungen gezeigte bevorzugte Ausführungs beispiel benutzt z. B. ein 12 × 12 Gitter der Kontakte 23, um einen Standard-PGA- (pin grid array = Anschlußstiftgitter- Array) Anschluß für das Testgerät zu schaffen. Trotzdem kön nen andere symmetrische Strukturen verwendet werden. Die Struktur der Kontakte 23 auf dem zweiten Verbinder 22 ist in vier identisch geformte Gebiete unterteilt, die symmetrisch um den Mittelpunkt der Struktur angeordnet sind.

Der Verbinder 21 für integrierte Schaltungen und der zweite Verbinder 22 sind durch eine kurze elastische Schaltung oder ein kurzes elastisches Kabel 25 miteinander verbunden. Diese elastische Schaltung 25 hat eine Reihe von Leiterbahnen, die sich von jedem der Kontakte des Verbinders 21 für inte grierte Schaltungen zu den Kontakten 23 des zweiten Verbinders erstrecken. Bei dem bevorzugten Ausführungs beispiel wird die elastische Schaltung 25 durch Stapelung von vier getrennten Schichten 70, 80, 90 und 100, vergleiche Fig. 7 bis 10, gebildet. Die ersten Enden 71, 81, 91 und 101 dieser Schichten sind durch die Anschlußstifte in dem Verbinder 21 für integrierte Schaltungen ausgerichtet, um elektrischen Kontakt mit den Anschlußleitungen 12 der integrierten Schaltung 10 zu schaffen. Die zweiten Enden 74, 84, 94 und 104 der Schichten sind miteinander laminiert und durch Anschlußstifte in dem zweiten Verbinder verbunden, um elektrische Verbindungen mit ausgesuchten Kontakten 75, 85, 95 und 105 auf der oberen Oberfläche des zweiten Verbinders 22 zu schaffen. Jede Schicht 70, 80, 90 und 100 hat eine Mehrzahl von Leiterbahnen 73, 83, 93 und 103, die die Kontakte entlang einer Kante 72, 82, 92 und 102 der integrierten Schaltung 10 auf eines der vier Gebiete der Kontakte 23 auf dem zweiten Verbinder 22 abbilden, vergleiche Fig. 7 bis 10.

Ein Beispiel des sich ergebenden Verbindungsplanes ist in Fig. 6 gezeigt. Der obere Abschnitt von Fig. 6 zeigt das bekannte Numerierungsschema für einen 132 Anschlußstifte umfassenden integrierten QFP-Schaltungsbaustein. Der untere Abschnitt von Fig. 6 zeigt die entsprechende Anordnung der Kontakte 23 auf dem zweiten Verbinder 22. Es ist zu beach ten, daß jeder der 132 Anschlußstifte der integrierten Schaltung auf die 144 Kontakte 23 auf dem zweiten Verbinder 22 in einer symmetrischen Struktur um die Mitte des Gitters abgebildet wird (unbenutzte Kontakte, mit einem "X" ge kennzeichnet, liegen auf Masse). Diese Struktur kann als eine Art einer ungeraden Symmetrie beschrieben werden. Z.B. kann der Verbinder 21 für integrierte Schaltungen im Falle eines quadratischen integrierten Schaltungsbausteins in jeder der vier Ausrichtungen bezogen auf Anschlußstift 1 der integrierten Schaltung 10 angeschlossen werden (d. h. in einer Ausrichtung von 0°, 90°, 180° und 270°). Jede der vier möglichen Ausrichtungen sind in Fig. 2 bis 5 gezeigt. Die sich ergebende relative Reihenfolge der Kontakte 23 auf dem zweiten Verbinder 22 dreht sich entsprechend. Wenn der Verbinder 21 für integrierte Schaltungen z. B. an der integrierten Schaltung 10, wie in Fig. 1 gezeigt, angeschlossen ist, wird der Anschlußstift 1 auf die Kontakte 23 des zweiten Verbinders 22 abgebildet, vergleiche Fig. 6. Wird der Verbinder 21 für integrierte Schaltungen entgegen dem Uhrzeigersinn um 90° gedreht, wird der Anschlußstift 1 tatsächlich zum Anschlußstift 34 und wird entsprechend auf das Gitter der Kontakte 23 auf dem zweiten Verbinder 22 abgebildet. Genau so führen darauffolgende zusätzliche 90°- Drehungen zu einer tatsächlichen Verschiebung von Anschlußstift 1 auf Anschlußstift 67, dann auf Anschlußstift 100. In jedem Fall drehen sich die anderen Kontakte 23 auf dem zweiten Verbinder 22 entsprechend derart, daß ihre relative Reihenfolge in allen vier möglichen Ausrichtungen erhalten bleibt.

Das Testgerät wird durch eine Testgerätverbinderanordnung 40, vergleiche Fig. 1, angeschlossen. Bei einem Ausführungs beispiel hat der Testgerätverbinder 40 eine Struktur der Kontakte 42 (d. h. ein 12 × 12 Gitter), das es erlaubt, diesen direkt an den zweiten Verbinder 22 anzuschließen. Alternativ kann eine auswechselbare Übergangsplatine 30 zwi schengefügt werden, um eine übliche Schnittstelle zwischen dem zweiten Verbinder 22 und dem Testgerätverbinder 40, ver gleiche Fig. 1, zu schaffen.

Wie bei der Verbindung zwischen der integrierten Schaltung 10 und dem Verbinder 21 für integrierte Schaltungen ist es physikalisch möglich, den Testgerätverbinder 40 an den zweiten Verbinder 22 in jeder der vier möglichen Ausrich tungen anzuschließen. Jedoch sollte der Anwender beim Anschluß des Testgerätverbinders 40 und des zweiten Ver binders 22 die richtige Ausrichtung wählen, die zu einer korrekten Anordnung der elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlußstiften 12 der integrierten Schaltung und den Kontakten 45 des Testgerätes führt, vergleiche Fig. 2 bis 5. Die richtige Ausrichtung des Testgerätverbinders 40 wird auf einer 1 : 1 Grundlage durch die ausgewählte Ausrichtung des Verbinders 21 für integrierte Schaltungen bezogen auf die integrierte Schaltung 10 vorgegeben. Die Markierungen 29 auf dem zweiten Verbinder 22, vergleiche Fig. 1, schaffen ein einfaches Verfahren, um für den Anwender einen visuellen Zeiger für die korrekten Ausrichtung des Testgerätverbinders 40 zu schaffen. Fig. 2 bis 5 zeigen jede dieser vier Aus richtungskombinationen für den Verbinder 21 für integrierte Schaltungen und den Testgerätverbinder 40.

Fig. 11 und 12 stellen weitere Details eines Beispiels für eine Übergangsplatine 30 für einen Motorola-68020-Mikropro zessor bereit. Die untere Oberfläche der Übergangsplatine 30 hat ein 12 × 12 Gitter von Kontakten 31, um an das ent sprechende Gitter der Kontakte 23 auf der Oberseite des zweiten Verbinders 22 angeschlossen zu werden. Die obere Oberfläche hat eine Struktur der Kontakte 32, die in einem unvollständigen 13 × 13 Gitter angeordnet sind, um mit der bekannten Kontaktstruktur, wie sie von Testgeräten für den Motorola-68020-Prozessor benutzt wird, Eingriff zu nehmen. Ein Punkt oder andere visuelle Zeiger 35 helfen, sicherzustellen, daß die Übergangsplatine 30 an den Testgerätverbinder 40 mit der richtigen Ausrichtung angeschlossen wird. Die Übergangsplatte ist typischerweise als eine gedruckte mehrlagige Schaltungsplatine mit Signalleitungen 33 zur Verbindung von ausgewählten Kontakten 31 auf der unteren Oberfläche mit ausgewählten Kontakten 32 auf der oberen Fläche ausgeführt, um das gewünschte Schnittstellenprotokoll zu schaffen, wie z. B. in Fig. 11 und 12 zu sehen ist. Andere Schnittstellen können einfach durch Auswechseln der Übergangsplatine 30 angepaßt werden.

Claims

1. Verbinderanordnung (20) zum Testen eines integrierten Schaltungsbausteines (10) mit einer Mehrzahl von An schlußleitungen (12), gekennzeichnet durch,
einen ersten Verbinder (21) für integrierte Schaltungen der mindestens einige Anschlußleitungen (12) des integrierten Schaltungsbau steins (10) in irgendeiner einer Mehrzahl von möglichen Ausrichtungen bezüglich des integrierten Schaltungs bausteins (10) kontaktiert;
einen zweiten Verbinder (22) mit einem um einen Mittel punkt symmetrisch angeordneten Muster von elektrischen Kontaktflächen (23);
eine elastische Schaltung mit einer Mehrzahl von Lei terbahnen (73, 83, 93, 103) die zwischen Kontaktflächen des ersten Verbinders (21) und den Kontaktflächen (23) des zweiten Verbinders (22) verlaufen; und
eine Testgerätverbinderanordnung (40) mit einem Muster von elektrischen Kontaktflächen (42) zur Kontaktgabe mit dem Muster von Kontaktflächen (23) des zweiten Verbin ders (22) in irgendeiner einer Mehrzahl von möglichen Ausrichtungen bezüglich des Mittelpunkts derart, daß die Anschlußleitungen (12) der integrierten Schaltung unab hängig von der gewählten Ausrichtung des ersten Verbin ders (21) in der gleichen Reihenfolge mit den Kontakt flächen (42) des Testgerätverbinders (40) verbunden wer den können, indem bei der Kontaktgabe mit dem zweiten Verbinder (22) abhängig von der gewählten, auf die integrierte Schaltung bezogene Ausrichtung des ersten Verbinders (21) eine vorher festgelegte Ausrichtung der möglichen Ausrichtungen des Testgerätverbinders (40) bezüglich des zweiten Verbinders (22) ausgewählt wird.

2. Verbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der integrierte Schaltungsbaustein (10) eine im we sentlichen quadratische Form aufweist, wobei sich die Mehrzahl von Anschlußleitungen aus jeder seiner vier Kanten erstreckt.

3. Verbinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Kontaktflächen des ersten Verbinders (21) in je der von vier möglichen Ausrichtungen an die Anschlußlei tungen (12) des integrierten Schaltungsbausteins (10) angeschlossen werden können.

4. Verbinderanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Muster von elektrischen Kontaktflächen (23) des zweiten Verbinders in vier im wesentlichen identisch ge formte, symmetrisch um den Mittelpunkt angeordnete Be reiche unterteilt ist.

5. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen (12) des integrierten Schal tungsbausteins (10) für jede Kante folgerichtig mit den Kontaktflächen (23) des zweiten Verbinders (22) in einem der Bereiche verbunden werden.

6. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß das Muster von elektrischen Kontaktflächen (42) der Testgerätverbinderanordnung (40) in jeder von vier mög lichen Ausrichtungen mit dem Muster von elektrischen Kontaktflächen (23) des zweiten Verbinders (22) ange schlossen werden können.

7. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch
mindestens eine sichtbare Markierung (28, 29), um die richtige Ausrichtung der Testgerätverbinderanordnung (40) bei der Kontaktgabe mit dem zweiten Verbinder (22) abhängig von der ausgewählten Ausrichtung des ersten Verbinders (21) bei der Kontaktgabe mit dem integrierten Schaltungsbaustein (10) anzuzeigen.

8. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (23) des zweiten Verbinders (22) in einem quadratischen Gitter angeordnet sind.

9. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Testgerätverbinderanordnung (40) ein festes Mu ster der Kontaktflächen (42) aufweist und ferner eine auswechselbare Übergangsplatine (30) umfaßt, welche (30) aufweist:
eine erste Oberfläche mit einem ersten Satz Kontaktflä chen (31) zur Kontaktgabe mit den Kontaktflächen (23) des zweiten Verbinders (22);
eine zweite Oberfläche mit einem zweiten Satz Kontakt flächen (32) zur Kontaktgabe mit dem festen Muster der Kontaktflächen (42); und
eine Einrichtung (33), um elektrische Verbindungen zwi schen dem Satz von Kontaktflächen (31) auf der ersten Oberfläche und dem Satz von Kontaktflächen (32) auf der zweiten Oberfläche zu schaffen.

10. Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die elastische Schaltung (25) vier Schichten (70, 80, 90, 100) umfaßt, wobei jede Schicht Leiterbahnen (73, 83, 93, 103) aufweist, die die Anschlußleitungen entlang einer Kante des integrierten Schaltungsbausteins mit einem der Bereiche der Kontaktflächen des zweiten Verbinders (22) kontaktieren.