Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Testen von integrierten Schaltkreisen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum parallelen Testen von integrierten Schaltkreisen.
Der Produktionstest von integrierten Schaltkreisen stellt ei- nen wesentlichen Kostenfaktor bei der Herstellung solcher integrierter Schaltkreise dar. Um die bei dem Produktionstest von integrierten Schaltkreisen entstehenden Kosten zu optimieren, wird häufig versucht, die zur Verfügung stehenden Testanlagen bestmöglich auszulasten. Wenn der Testalgorithmus, mit dem die integrierten Schaltkreise getestet werden, auf eine minimale Testzeit optimiert ist, sind bei diesem Ansatz bereits alle Möglichkeiten zur Kostenreduktion ausgeschöpft.
Ein weiterer Ansatz zum Testen von integrierten Schaltkreisen besteht darin, mehrere integrierte Schaltkreise auf einem Tester zeitgleich zu überprüfen. Dafür ist es notwendig, die zum Einsatz kommenden Tester entsprechend umzurüsten, insbesondere das loadboard zur Aufnahme mehrerer integrierter Schaltkreise anzupassen. Unter einem loadboard wird dabei ein bei einem solchen Test verwendeter Sockel verstanden, der in der Lage ist ein oder mehrere zu testende integrierte Schaltkreise aufzunehmen. Bei derart durchgeführten Paralleltests von integrierten Schaltkreisen ist es bisher nicht möglich, die zu testenden integrierten Schaltkreise mit den gleichen Signalpegeln zu versorgen. Daher haben die Ergebnisse von derartigen Paralleltests von integrierten Schaltkreisen oft nur eine geringe Aussagekraft. Dies führt dazu, dass bei solchen Paralleltests
an sich fehlerfreie integrierte Schaltkreise aussortiert und fehlerhafte integrierte Schaltkreise für gut befunden werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit der/mit dem auf einfache Weise ein Paralleltest von integrierten Schaltkreises durchgeführt werden kann, der zuverlässige und aussagekräftige Testergebnisse liefert.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung zum Testen von in- tegrierten Schaltkreisen, insbesondere von dynamischen Analog- Digital-Wandlern/AD-Wandlern, sowie Sigma-Delta-Wandlern. Die vorliegende Erfindung ist dabei nicht auf den Test von solchen Wandlern limitiert, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo analoge Spannungen mit großer Genauigkeit benötigt werden.
Die erfindungsgemäße Testvorrichtung verfügt über einen gemeinsamen Präzisionssignalgenerator, der ein Testsignal, insbesondere eine analoge Rampenspannung oder einen sinusförmigen Spannungs- oder Stromverlauf generiert, und der über Anschlussleitungen mit insbesondere auf dem loadboard angeordneten Eingangskontakten für die zu testenden integrierten Schaltkreise verbunden ist. Des weiteren umfasst die Testvorrichtung wenigstens einen Referenzsignalgenerator, insbesonde- re eine Referenzspannungsquelle, der/die ein konstantes Referenzsignal, insbesondere einen Grenzspannungswert erzeugen kann. Das Referenzsignal stellt dabei einen Maximalwert oder einen Minimalwert dar, den das Testsignal über- oder unter-
schreiten soll. Der Referenzsignalgenerator ist dabei so ausgebildet, dass er eine sehr genaue Testsignalreferenz, insbesondere eine sehr genaue Spannungsreferenz zur Verfügung stellen kann. Abgesehen von der Anforderung der Amplitudengenauigkeit, sind die Anforderungen an den Referenzsignalgenerator nicht besonders groß, denn das Referenzsignal wird nur nahezu unbelastet betrieben und uss nur während eines üblicherweise einige hundert Millisekunden andauernden Messzyklus stabil sein.
Jeder Eingangskontakt verfügt über wenigstens eine nahe bei dem Eingangskontakt angeordnete Vergleichereinheit, die in einem Testmodus betrieben werden kann. In diesem Testmodus kann individuell für jeden zu testenden integrierten Schaltkreis festgestellt werden, - ob der Wert des Testsignals zu groß oder zu klein wird bzw. ob das Testsignal das Referenzsignal übersteigt oder unterschreitet. In diesem Fall kann der Präzisionssignalgenerator direkt von der betreffenden Vergleichereinheit ausgeschaltet werden.
Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird durch die Paral- lelisierung des Tests gewährleistet, dass n integrierte Schaltkreise zeitgleich getestet werden können. Dadurch reduziert sich die Gesamttestzeit um den Faktor n. Die Geräteaus- stattung des zum Einsatz kommenden Testers bleibt gleich. Lediglich das loadboard muss zur Aufnahme mehrerer integrierter Schaltkreise angepasst werden.
Die integrierten Schaltkreise werden von einem gemeinsamen Präzisionssignalgenerator mit dem gleichen Eingangssignal versorgt. Die digitalen Ausgänge der integrierten Schaltkreise werden hingegen separat ausgewertet.
Dadurch, dass die Vergleichereinheit jeweils direkt bei dem ihr zugeordneten Eingangskontakt angeordnet ist, ist sichergestellt, dass jeweils die direkt am integrierten Schaltkreis anliegenden Testsignale erfasst und betrachtet werden. Zwi- sehen dem Präzisionssignalgenerator und den Eingangskontakten werden die Testsignale nämlich über mehrere Boardebenen zu dem zu testenden integrierten Schaltkreis geführt. Jeder der Übergänge zwischen den Boardebenen weist einen Ohmschen Kontaktwiderstand auf. Durch mögliche Verschmutzung, Oxidation oder Ab- nutzung ist die exakte Kontrolle dieser Widerstände während des Produktionseinsatzes kaum zu gewährleisten. Schon bei kleinsten Strömen kann dies zu erheblichen Spannungsabfällen auf der Strecke von dem Präzisionssignalgenerator bis zu dem jeweiligen integrierten Schaltkreis führen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Testvorrichtung zwei Referenzsignalgeneratoren. Der erste Referenzsignalgenerator erzeugt dabei ein unteres Referenzsignal und der zweite Referenzsignalgenerator erzeugt ein oberes Re- ferenzsignal. Bei dieser Ausführungsform verfügt jeder Eingangskontakt über zwei Vergleichereinheiten, und zwar über eine erste Vergleichereinheit, die mit dem ersten Referenzsignalgenerator verbunden ist, und über eine zweite Vergleichereinheit, die mit dem zweiten Referenzsignalgenerator verbunden ist.
Dadurch wird gewährleistet, dass die integrierten Schaltkreise nur mit Testsignalen getestet werden, die innerhalb des durch das untere und das obere Referenzsignal aufgespannten Testin- tervalls angeordnet sind. Dadurch können die tatsächlich an den Eingangskontakten der integrierten Schaltkreise anliegenden Testsignalwerte zuverlässig kontrolliert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden vom Referenzsignalgenerator oder von den Referenzsignalgeneratoren jeweils zwei Leitungen, nämlich eine Kalibrierleitung und eine Referenzleitung an die Vergleichereinheit (en) herangeführt. Des weiteren umfasst jede Vergleichereinheit auch eine Kalibriereinheit, auf deren Steuereingang der Ausgang der Vergleichereinheit jeweils geführt ist. Die Kalibrierleitung und die Referenzleitung werden so eng wie möglich gemeinsam mit der Signalleitung geführt, so dass alle diese Leitungen die glei- chen externen Störungen erfahren. Die Vergleichereinheit kann auch in einem Kalibriermodus betrieben werden, bei dem die Schalteigenschaften der Vergleichereinheit, insbesondere der Offset/die Abweichung zum Nullwert und die Hysterese/das Nachwirken des Testsignals nach dem Abschalten eingestellt werden, indem die an der Kalibrier- und an der Referenzleitung der Kalibriereinheit anliegenden Signalwerte miteinander verglichen werden.
Die parallel zu testenden integrierten Schaltkreise können über verschiedene fertigungsbedingte interne Offsets verfügen. Dadurch, dass alle integrierten Schaltkreise an einen gemeinsamen Signalgenerator angeschlossen sind, können Offsetfehler auftreten, die einen guten integrierten Schaltkreis als fehlerhaft ausweisen und so zu einer Verringerung der Ausbeute führen. Durch das Justieren der Offsets im Kalibriermodus werden solche Offsetfehler sicher vermieden.
Durch den, insbesondere zu Testbeginn auszuführenden Kalibriermodus wird sichergestellt, dass die Vergleichereinheit ex- akt bei den gleichen Spannungen schaltet und dass der Präzisionssignalgenerator im Testmodus exakt beim Erreichen des Werts des Referenzsignals abgeschaltet wird.
Dafür ist zu gewährleisten, dass die Vergleichereinheit (en) über einen sehr hochohmigen Eingang verfügt/verfügen, so dass sichergestellt ist, dass über die Kalibrier- und über die Referenzleitung keine Ströme fließen und es somit auch bei grö- ßeren Kontaktwiderständen zu keinem Spannungsabfall auf diesen beiden Leitungen kommt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Referenzspannung unabhängig von der Qualität der Zuleitungsführung exakt am Eingang der Vergleichereinheit (en) anliegt.
Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird durch das Vorsehen dieses Kalibriermodus sichergestellt, dass alle parallel zu testenden integrierten Schaltkreise mit exakt den gleichen Spannungspegeln versorgt werden. Die tatsächlich an den Eingangskontakten des integrierten Schaltkreise anliegen- den Testwerte sind bekannt und über-/unterschreiten die durch die Referenzsignalgeneratoren erzeugten Referenzsignalwerte nicht. Dadurch kann die Genauigkeit und die Verlässlichkeit der Eingangssignale und damit der Testergebnisse deutlich erhöht werden.
Die Eingangspins der verschiedenen integrierten Schaltkreise liegen nämlich auf dem loadboard räumlich getrennt voneinander. Ohne einen solchen Kalibriermodus sind die tatsächlich an den Eingangskontakten anliegenden Eingangssignale, selbst wenn ein gemeinsamer Präzisionssignalgenerator vorhanden ist, bedingt durch die Leitungsführung, durch die Übergangswiderstände und durch die externen Störeinflüsse unterschiedlich und nicht mit dem erwarteten Testsignal identisch.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist/sind die Vergleichereinheit (en) zwischen dem Test- und dem Kalibriermodus hin- und herschaltbar, so dass der Kalibrier- und
der Testmodus hintereinander oder abwechselnd ausgeführt werden können.
Bei einer einfach herstellbaren Realisierungsform der erfin- dungsgemäßen Testvorrichtung umfasst jede Vergleichereinheit jeweils einen Komparator. Besonders einfach und kostengünstig ist es, wenn die Testvorrichtung je einen Komparator mit zwei Eingängen und mit einem Ausgang umfasst. Der erste Eingang jedes Komparators ist mit der Referenzleitung des betreffenden Referenzsignalgenerators verbunden, der zweite Eingang jedes Komparators ist auf die Kalibrierleitung des betreffenden Referenzsignalgenerators und auf die Anschlussleitung seines Eingangskontakts schaltbar. Der Ausgang jedes Komparators ist auf seine Kalibriereinheit und auf den Präzisionssignalgenera- tor schaltbar. Die Schalteigenschaften, insbesondere der Off- set und die Hysterese des Komparators sind dabei durch die Kalibriereinheit einstellbar.
Wenn des weiteren eine Entscheidungslogikeinheit vorgesehen ist, die mit den Vergleichereinheiten verbunden ist und die aus den Ausgangssignalen der Vergleichereinheiten Steuersignale für den Präzisionssignalgenerator erzeugen kann, können die Vergleichereinheiten oder die Komparatoren vor Beginn eines Testzyklus parallel kalibriert werden. Dadurch lässt sich eine weitere Beschleunigung des Tests erreichen.
Aufgrund externer Störungen oder durch den Einfluss der unterschiedlichen Signalwege ist es möglich, dass der Testmodus bei den unterschiedlichen integrierten Schaltkreisen zu leicht versetzten Zeitpunkten startet und endet. Um dies zu verhindern, wird der Auswertelogik des Testers das jeweils gültige Zeitfenster mitgeteilt. Dafür ist erfindungsgemäß je eine Validierungssignalleitung vorgesehen, die von jeder Vergleicher-
einheit zu der betreffenden Ausgangsleitung führt, die an dem Ausgangskontakt des zu testenden integrierten Schaltkreises ansetzt. Über diese Validierungssignalleitung wird ein Validierungssignal zu der jeweiligen Ausgangsleitung, insbesondere 5 zu einem hinter dem Ausgangskontakt angeordneten UND-Gatter geführt und dort mit dem digitalen Ausgang jedes integrierten Schaltkreises verknüpft.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Testvorrichtung .0 kann auf verschiedene Art und Weise realisiert werden. Die unterschiedlichen Ausprägungen der erfindungsgemäßen Testvor-' richtung unterscheiden sich dabei lediglich in der Partionie- rung bzw. in der Anordnung der einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Testvorrichtung. Je nach Verfügbarkeit von Schal- L5 tungsfläche auf den integrierten Schaltkreisen können einzelne oder sogar alle Elemente der beschriebenen Testvorrichtung als BIST-/Built-In-Self-Test-Schaltung in die integrierten Schaltkreise aufgenommen werden. Abhängig davon, wie viele Elemente der erfindungsgemäßen Testvorrichtung auf dem integrierten 10 Schaltkreis aufgenommen werden können, lassen sich unterschiedliche Kosteneinsparungen erzielen.
Die Erfindung betrifft auch einen integrierten Schaltkreis mit einer vorstehend beschriebenen Testvorrichtung. Dabei ist die
25 Testvorrichtung auf diesem integrierten Schaltkreis monolithisch integriert und zusätzlich zu der eigentlichen Schaltung des integrierten Schaltkreises ausgebildet. Dabei ist es möglich, den gemeinsamen Präzisionssignalgenerator durch lokale, in den integrierten Schaltkreisen ausgebildete digitale Sig- 0 nalquellen zu ersetzen. Diese On-Chip-Lösung ist besonders kostengünstig.
Bei dieser Realisierungsform der Testvorrichtung kann die gesamte Anordnung der beschriebenen Testvorrichtung mit dem Präzisionssignalgenerator, mit der Vergleichereinheit bzw. mit dem Komparator und mit der Kalibriereinheit sowie mit den Re- ferenzsignalgeneratoren auf dem integrierten Schaltkreis platziert werden. Hierfür ist jedoch Voraussetzung, dass die dafür benötigte zusätzliche Chipfläche zur Verfügung steht. Insbesondere bei integrierten Schaltkreisen, bei denen die Schaltfläche lediglich durch die Anzahl der aufzubringenden An- Schlusskontakte begrenzt ist, steht i.d.R. genügend Chipfläche zur Verfügung. Bei dieser Realisierungsform der Erfindung wird auf dem loadboard für jeden integrierten Schaltkreis zusätzlich ein Filter, insbesondere ein Tiefpassfilter, benötigt, der in der Lage ist, ein erzeugtes Testsignal in ein gewünsch- tes Analogsignal zu wandeln. Die Referenzspannungsquellen können bspw. durch hochstabile und temperaturkompensierte Band- Gaps realisiert werden. Diese Ausprägung der erfindungsgemäßen Testvorrichtung ist besonders kostenoptimal, zumal sie keinerlei spezielle Testereigenschaften mehr voraussetzt und beson- ders vielseitig anwendbar ist.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Testvorrichtung kann weiterhin auf einem loadboard zur Aufnahme wenigstens einer Nadelkarte zum Testen von integrierten Schaltkreis und/ oder mit wenigstens einem Testsockel zum Testen von integrierten Schaltkreis und/oder zum Anschluss eines handlers an einen Tester von integrierten Schaltkreisen ausgebildet sein. Dabei können sämtliche Elemente der vorstehend beschriebenen Testvorrichtung auf dem loadboard platziert werden.
Alternativ dazu ist es auch bei der Ausbildung der Testvorrichtung auf dem loadboard möglich, den zentralen Präzisionssignalgenerator des Testers durch lokal in die integrierten
Schaltkreise aufgenommene digitale Signalquellen zu ersetzen. Die Vergleichereinheiten bzw. die Komparatoren sind bei dieser Anordnung auf dem loadboard platziert und können die internen Präzisionssignalgeneratoren steuern. Dies setzt voraus, dass der integrierte Schaltkreis über ein externes Control Interface/über eine externe Kontrollschnittstelle verfügt, wie bpsw. über einen I2C-Bus . Bei vielen Mixed-Signal-Bausteinen ist dies der Fall. Diese eignen sich daher besonders für diese Lösung.
Die Erfindung betrifft ferner einen Tester zum Testen von integrierten Schaltkreisen, der über mehrere Instrumente zum Erzeugen von Signalen oder Datenströmen und über mehrere Mess- Sensoren, insbesondere für Ströme und Spannungen verfügt. Der Tester umfasst weiterhin ein oben beschriebenes loadboard und eine ebenfalls oben beschriebene Testvorrichtung. Dabei sind der Präzisionssignalgenerator und der/die Referenzsignalgenerator (en) auf dem Tester und die Vergleichereinheiten bzw. die Komparatoren mit den Kalibriereinheiten auf dem loadboard, je- weils benachbart zu den Eingangskontakten für die integrierten Schaltkreise angeordnet. Ein Tester mit einer derartig angeordneten Testvorrichtung kann eine beinahe beliebige Anzahl von integrierten Schaltkreisen parallel testen, wobei durch die erfindungsgemäße Testvorrichtung sichergestellt wird, dass die dabei erhaltenen Testergebnisse zuverlässig sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum parallelen Testen von mehreren integrierten Schaltkreisen. Dabei wird zunächst ein Tester mit einem bereits beschriebenen loadboard bereitgestellt. Dieses loadboard wird mit mehreren integrierten Schaltkreisen bestückt. Dabei liegen der Tester, das loadboard oder die integrierten Schaltkreise in einer der vorstehend beschriebenen Realisierungsformen vor und verfügen über
einen Präzisionssignalgenerator, wenigstens einen Referenzsignalgenerator und über je eine Vergleichereinheit bzw. über einen Komparator mit einer Kalibriereinheit für jeden integrierten Schaltkreis.
Der dann durchzuführende Testmodus wird wie folgt durchgeführt. Zunächst wird durch einen Präzisionssignalgenerator ein Testsignal erzeugt, das an die integrierten Schaltkreise angelegt wird. Dann wird wenigstens ein Referenzsignal durch den/ die Referenzsignalgenerator (en) erzeugt und an die Vergleichereinheiten angelegt. Die Testsignale und die Referenzsignale liegen insbesondere als Spannungen vor.
An den Eingängen der Vergleichereinheit liegen insbesondere die Referenzleitung des Refe'renzsignälgenerator's und die Signalleitung des Präzisionssignalgenerators an. Der Ausgang der Vergleichereinheiten ist insbesondere auf einen Steuereingang des Präzisionssignalgenerators geführt.
Nun werden das Testsignal und die jeweiligen Referenzsignale durch die Vergleichereinheiten miteinander verglichen. Mit Beginn der Messung startet der Präzisionssignalgenerator mit einem Testsignalwert Null und steigt linear mit der Zeit an. Wenn das Testsignal den Referenzwert erreicht, schaltet die betreffende Vergleichereinheit und schaltet den Präzisionssignalgenerator ab. Nun ist der Messvorgang abgeschlossen. Der Präzisionssignalgenerator kann für den nächsten Messzyklus zurückgesetzt werden.
Durch dieses Verfahren ist gewährleistet, dass die integrierten Schaltkreise mit Testsignalen beaufschlagt werden, die innerhalb eines gewünschten Intervalls liegen. Dadurch ergeben sich zuverlässige und verlässliche Testergebnisse.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des beschriebenen Verfahrens wird vor oder nach dem Durchführen des Testmodul ein Kalibriermodus durchgeführt. Bei diesem Kalibriermodus werden die Eingänge der Vergleichereinheiten jeweils mit der Kalibrierleitung und mit der Referenzleitung des betreffenden Referenzsignalgenerators verbunden. Dann werden die Schalteigenschaften der Vergleichereinheiten mittels der an den betreffenden Vergleichereinheiten anliegenden Signalwerte der Kalib- rierleitung und der Referenzleitung eingestellt. Dabei werden insbesondere der Offset und die Hysterese der Vergleichereinheit durch die Kalibrierungseinheit justiert, bis diese Vergleichereinheit exakt bei Spannungsgleichheit schaltet. Dadurch ist sichergestellt, dass das Referenzsignal unabhängig von der Qualität der Zuleitungsführung exakt am Eingang der
Vergleichereinheit anliegt. Durch Anwenden des Kalibriermodus können besonders genaue und zuverlässige Testergebnisse erzielt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer vorstehend beschriebenen Testvorrichtung sowie mit einem vorstehend beschriebenen integrierten Schaltkreis mit einer solchen Testvorrichtung, mit einem vorstehend beschriebenen loadboard mit einer solchen Testvorrichtung und mit einem vorstehend be- schriebenen Tester mit einer solchen Vorrichtung durchgeführt werden. Die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dementsprechend äußerst vielfältig.
Die Erfindung wird auch in einem Computerprogramm zum Ausfüh- ren des Verfahrens zum parallelen Testen von integrierten
Schaltkreisen verwirklicht. Das Computerprogramm enthält dabei Programmanweisungen, die ein Computersystem veranlassen, solche Testverfahren in einer vorstehend beschriebenen Ausfüh-
rungsform auszuführen. Dabei werden insbesondere die Verfahrensschritte des Testmodus und des Kalibriermodus mit einem Computersystem gesteuert oder auf einem Computersystem selbst durchgeführt. Das Computerprogramm gibt die Ergebnisse der ge- testeten integrierten Schaltkreise als digitale Datenfolgen oder in einer daraus generierten Darstellungsform auf einer Ausgabeeinheit aus, insbesondere auf einem Bildschirm oder auf einem Drucker, oder speichert diese Ergebnisdaten in einem Speicherbereich. Durch das erfindungsgemäße Computerprogramm können integrierte Schaltkreise schnell, effektiv und zuverlässig getestet werden, wobei sich durch die parallele Behandlung von mehreren Schaltkreisen eine deutliche Beschleunigung der Testlaufzeit ergibt.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogramm,, das auf einem Speichermedium, insbesondere in einem Computerspeicher oder in einem Direktzugriffsspeicher enthalten ist oder das auf einem elektrischen Trägersignal übertragen wird. Die Erfindung betrifft auch ein Trägermedium, insbesondere einen Da- tenträger, wie bspw. eine Diskette, ein Zip-Laufwerk, einen
Streamer, eine CD oder eine DVD, auf denen ein vorstehend beschriebenes Computerprogramm abgelegt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Computersystem, auf dem ein solches Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Download-Verfahren, bei dem ein solches Computerprogramm aus einem elektronischen Datennetz, wie bspw. aus dem Internet, auf einen an das Datennetz angeschlossenen Computer heruntergeladen wird.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Testeraufbaus,
Figur 2 zeigt eine erste Paralleltestdarstellung mit drei AD-Wandlern, Figur 3 zeigt einen ersten Testschaltplan für einen ersten AD-Wandler,
Figur 4 zeigt einen zweiten Testschaltplan für den ersten AD-Wandler,
Figur 5 zeigt einen Paralleltestschaltplan mit drei AD- Wandlern.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Testeraufbaus 1.
Der Testeraufbau 1 umfasst ein Steuercomputersystem 101, das über eine Netzwerkleitung 103 mit den in Figur 1 als "Rack Instruments" bezeichneten Signalgeneratoren und Messinstrumenten 102 und mit einem Messtisch 106 sowie über eine Steuerleitung 104 mit einem Tester 105 in Verbindung steht. Auf dem Mess- tisch 106 befindet sich eine Auflagefläche 107, die oft auch als Chuck bezeichnet wird. Auf dieser Auflagefläche 107 liegen in Figur 1 nicht gezeigte Halbleiterwafer mit zu testenden integrierten Schaltkreisen oder bereits separierte integrierte Schaltkreise auf. Diese werden von einem Sockel für gehäuste Bausteine bzw. von einer Nadelkarte 108 kontaktiert und über eine erste Zwischenebene 109, über eine zweite Zwischenebene 110, über eine dritte Zwischenebene 111 und über eine vierte Zwischenebene 112 und über Messdatenleitungen 114 mit einer Schaltmatrix 113 verbunden. Nicht dargestellt in Figur 1 ist ebenfalls ein loadboard, das für die Aufnahme eines oder mehrerer integrierter Schaltkreise vorgesehen ist.
Die Schaltmatrix 113 ist mittels Messdatenleitungen 114 mit dem Tester 105 und mit den Messinstrumenten 102 verbunden. Die Schaltmatrix 113 ist dabei so ausgebildet, dass sie die Signale der Messinstrumente 102 und die Eingangsdaten des Testers 105 über die Zwischenebenen 109 - 112 an bestimmte Anschlusskontakte der Nadelkarte 108 oder an bestimmte Anschlusskontakte des in Figur 1 nicht gezeigten loadboards leiten kann. Die Verbindungsleitungen des loadboards mit dem Tester 105 werden auch als "Testerkanäle" bezeichnet.
Bei dem Tester 105 handelt es sich um einen kostengünstigen, digital arbeitenden Tester, der mit optionalen Analogmessgeräten und Analoggeneratoren ausgestattet sein kann. Die hoch empfindlichen und hoch genau arbeitenden Messinstrumente 102 sind dabei in einem bestimmten Abstand zu dem Messtisch 106 und zu dem Tester 105 in einem separaten Messinstrumen- teschrank angeordnet.
Die Datenleitungen zwischen den Messinstrumenten 102 und den Anschlusskontakten der Nadelkarte 108 sowie des loadboards weisen eine Länge von bis zu 2 m auf. Durch diese lange Leitungsführung und durch die ohmschen Kontaktwiderstände der Übergänge zwischen den Zwischenebenen 109 - 112 ergeben sich Spannungsabfälle der durch die Messinstrumente 102 erzeugten Mess-Signale an den Testkontakten der Nadelkarte 108 und des loadboards.
Figur 2 zeigt eine erste Paralleltestdarstellung 2 mit drei AD-Wandlern.
Bei der ersten Paralleltestdarstellung 2 ist ein bei den Messinstrumenten 102 angeordneter Präzisionssignalgenerator 201 vorgesehen, der in der Lage ist, eine analoge Rampenspannung
zu generieren. Diese Rampenspannung wird über eine erste Testsignalleitung 202 an einen ersten Eingangskontakt 211, an einen zweiten Eingangskontakt 221 und an einen dritten Eingangskontakt 231 angelegt. Diese an den Eingangskontakten 211, 221 und 231 anliegende Rampenspannung wird von einem ersten AD- Wandler 21, von einem zweiten AD-Wandler 22 und von einem dritten AD-Wandler 23 verarbeitet. Die in Abhängigkeit der a- nalogen Rampenspannung von den AD-Wandlern 21 - 23 jeweils erzeugten digitalen Ausgabewerte werden von Ausgangskontakte 212, 222 und 232 an einen in Figur 2 nicht näher bezeichneten Speicherbereich des Testers 105 weitergeleitet. Die Eingangskontakte 211, 221 und 231 sowie die Ausgangskontakte 212, 222 und 232 sind auf dem loadboard angeordnet.
Anschließend werden die gemessenen Ausgangswerte mit den zu erwartenden Sollwerten vom Tester 105 verglichen, der daraufhin ein Fail- oder ein Pass-Signal ausgibt, das besagt, ob der betreffende AD-Wandler den Test bestanden hat oder nicht.
Um zu überprüfen, dass die von dem Präzisionssignalgenerator 201 abgegebene Spannung die AD-Wandler 21 - 23 erreicht, wird parallel mit der ersten Testsignalleitung 202 eine erste Referenzleitung 203 geführt, die den eingespeisten Spannungswert wieder zu dem Tester 105 zurückführt. Aus der Darstellung in Figur 2 wird deutlich, dass diese erste Referenzleitung 203 nur bis zu dem Verzweigungspunkt der ersten Testsignalleitung 202 führt und demnach nur die an diesem Verzweigungspunkt anliegende Testspannung, nicht aber die an den Eingangskontakten 211, 221 und 231 anliegende, tatsächliche Eingangsspannung an den Tester 105 zurückführen kann. Eine Verzweigung der ersten Referenzleitung 203 zu den Eingangskontakten 211, 221 und 231 ist auf herkömmlichen Testern noch nicht möglich.
Eine Überprüfung der Kontaktwiderstände zwischen den in Figur 1 gezeigten Zwischenebenen 109 - 112 wird bei der Einrichtung des loadboards mit Hilfe einer TDR-Messung/Time-Domain- Reflectometer-Messung einmalig durchgeführt.
Eine Voraussetzung, dass der gemäß der ersten Paralleltestdarstellung 2 durchgeführte Test verlässliche Testergebnisse liefert, liegt darin, dass die von dem Präzisionssignalgenerator 201 abgegebene Spannung unverändert an den Eingangskontak- ten 211, 221 und 231 anliegt. Dies ist jedoch in der Praxis nicht der Fall, zumal die Signalleitungen, insbesondere die erste Testsignalleitung 202, sehr lang sind und durch Kontaktwiderstände in der Leitungsführung i.d.R. ein beachtlicher Spannungsabfall gegeben ist. Die erste Testsignalleitung 202 führt nämlich, wie in Figur 1 zu sehen ist, von dem Tester 105 über die Messdatenleitungen 114, über die Schaltmatrix 113 und über die Zwischenebenen 109 - 112 bis zu den Eingangskontakten 211, 221 und 231 auf dem loadboard. Die erste Paralleltestdarstellung 2 ist daher stark vereinfacht und nur bedingt funkti- onsfähig.
Für die erste Paralleltestdarstellung 2 können gängige Tester verwendet werden. Lediglich das loadboard muss zur Aufnahme mehrerer AD-Wandler 21 - 23 angepasst werden.
Figur 3 zeigt einen ersten Testschaltplan 3 für den ersten AD- Wandler 21.
Der erste Testschaltplan 3 umfasst einen ersten Referenzsig- nalgenerator 301, der über eine lange zweite Testsignalleitung 306 und über mehrere Zwischenebenen 109 - 112 an den Eingangskontakt 211 des zu testenden ersten AD-Wandlers 21 auf dem loadboard geführt ist. Sehr nahe am ersten Eingangskontakt 211
liegt ein erster Komparator 302 mit einer ersten Kalibriereinheit 303. Die erste Kalibriereinheit 303 ist mit dem ersten Komparator 302 verbunden und steuert diesen. Die Messinstrumente 102 umfassen einen ersten Referenzsignalgenerator 301, an dem eine zweite Referenzleitung 307 sowie eine erste Kalibrierleitung 308 ansetzen. Die zweite Referenzleitung 307 führt auf den ersten Eingang des ersten Komparators 302. Die erste Kalibrierleitung 308 führt auf den zweiten Eingang des Komparators 302. Direkt vor dem zweiten Eingang des ersten Kompara- tors 302 ist ein erster Schalter 304 vorgesehen, der so ausgebildet ist, dass er den zweiten Eingang des ersten Komparators 302 entweder auf die erste Kalibrierleitung 308 oder auf die zweite Testsignalleitung 306 schalten kann. Am Ausgang des ersten Komparators 302 ist ein zweiter Schalter 305 angeord- net, der den Ausgang entweder" auf die Kalibriereinheit 303 oder auf eine mit dem Präzisionssignalgenerator 201 verbundene erste Abschaltleitung 309 schalten kann.
Die zweite Testsignalleitung 306, die zweite Referenzlei- tung 307 und die erste Kalibrierleitung 308 werden so eng wie möglich gemeinsam geführt, so dass alle drei Leitungen die gleichen externen Störungen erfahren. Die Schalterstellungen der Schalter 304 und 305 sind in Figur 3 mit den Buchstaben "T" für Testmodus und "K" für Kalibriermodus bezeichnet.
Der erste Referenzsignalgenerator 301 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf den Maximalwert des Spannungsverlaufs des Präzisionssignalgenerators 201 eingestellt.
Im Testmodus nehmen die Schalter 304 und 305 jeweils die
Schalterstellung "T" ein. Dabei liegen an den Eingängen des ersten Komparators 302 die Spannung des Präzisionssignalgenerators 302 und die Spannung des ersten Referenzsignalgenera-
tors 301. Der Ausgang des ersten Komparators 302 ist auf den Präzisionssignalgenerator 201 geführt. Mit Beginn des Testmodus generiert der Präzisionssignalgenerator 201 zunächst den Testspannungswert Null. Die generierten Testspannungswerte steigen danach linear mit der Zeit an. Wenn die Testspannung des Präzisionssignalgenerators 201 den Wert der Referenzspannung erreicht, schaltet der erste Komparator 302 und schaltet somit den Präzisionssignalgenerator 201 ab. Der Messvorgang ist abgeschlossen und der Präzisionssignalgenerator 201 kann für den nächsten Messzyklus zurückgesetzt werden.
Diese Verfahren funktioniert allerdings nur dann korrekt, wenn der erste Komparator 302 exakt bei gleichen Spannungen schaltet. Um dies sicherzustellen, muss der erste Komparator 302 vor dem beschriebenen Messvorgang zunächst kalibriert werden. Für diesen Kalibriermodus werden die Schalter 304 und 305 in die Schalterstellung „KλΛ gebracht. An den Eingängen des ersten Komparators 302 sind jetzt die erste Kalibrierleitung 308 und die zweite Referenzleitung 307 angeschlossen. Der Ausgang des ersten Komparators 302 führt auf den Steuereingang der ersten Kalibriereinheit 303.
Im Kalibriermodus justiert die erste Kalibriereinheit 303 automatisch den Offset und die Hysterese des ersten Kompara- tors 302, bis dieser exakt bei Spannungsgleichheit schaltet. Damit ist gewährleistet, dass im Testmodus der Präzisionssignalgenerator 201 exakt beim Erreichen der Referenzspannung des ersten Referenzsignalgenerators 301 abgeschaltet wird.
Figur 4 zeigt einen zweiten Testschaltplan 4 für den ersten AD-Wandler 21.
Bei dem zweiten Testschaltplan 4 ist das in Figur 3 beschriebene Kalibrierverfahren auf eine zweistufige Min-Max-Kali- brierung erweitert. Der zweite Testschaltplan 4 verfügt über einen zweiten Referenzsignalgenerator 401 zum Erzeugen einer maximalen Referenzspannung und über einen dritten Referenzsignalgenerator 411 zum Erzeugen einer minimalen Referenzspannung.
Dem zweiten Referenzsignalgenerator 401 sind ein zweiter Ko - parator 402 und eine zweite Kalibriereinheit 403 sowie ein dritter Schalter 404 und ein vierter Schalter 405 zugeordnet. Der Aufbau und der Anschluss dieser Elemente entspricht dem in Figur 3 beschriebenen Aufbau. Dem dritten Referenzsignalgenerator 411 ist ein dritter Komparator 412 und eine dritte Ka- libriereinheit 413 sowie ein fünfter Schalter 414 und ein sechster Schalter 415 zugeordnet. Der Aufbau und die Verschal- tung dieser Elemente entspricht ebenfalls dem in Figur 3 beschriebenen Aufbau.
Bei der Min-Max-Kalibrierung gemäß dem zweiten Testschaltplan 4 wird auch der Minimalwert der durch den Präzisionssignalgenerator 201 zu erzeugenden Spannung definiert, und zwar durch den dritten Referenzsignalgenerator 411. Bei dem zweiten Testschaltplan 4 sind fünf Leitungen direkt nebeneinander ge- führt, und zwar die dritte Testsignalleitung 409 mit der dritten Referenzleitung 406, mit der zweiten Kalibrierleitung 407, mit der vierten Referenzleitung 416 und mit der dritten Kalibrierleitung 417.
Im Testmodus mit der Schalterstellung "T" der Schalter 404, 405, 414 und 415 erfolgt durch den dritten Komparator 412 ständig eine Überprüfung, ob die an dem ersten Eingang des dritten Komparators 412 anliegende Spannung den an dem zweiten
Eingang des dritten Komparators 412 anliegenden minimalen Referenzspannungswert unterschreitet. Ist dies der Fall, so schaltet der dritte Komparator 412 und schaltet gleichzeitig den Präzisionssignalgenerator 201 ab. Analog dazu schaltet der zweite Komparator 402, falls der an seinem zweiten Eingang anliegende Spannungswert den maximalen Referenzspannungswert überschreitet .
Im Kalibriermodus mit der Schalterstellung "K" der Schalter 404, 405, 414 und 415 werden die Komparatoren 402 und 412 von ihren Kalibriereinheiten 403 und 413 jeweils so eingestellt, dass sie exakt bei Spannungsgleichheit schalten. Der Kalibriermodus wird üblicherweise vor dem Testmodus durchgeführt.
Figur 5 zeigt einen Paralleltestschaltplan 5 mit dem ersten
AD-Wandler 21, mit dem zweiten AD-Wandler 22 und mit dem dritten AD-Wandler 23.
Der Paralleltestschaltplan 5 beinhaltet, ebenso wie der zweite Testschaltplan 4, den Präzisionssignalgenerator 201, den zweiten Referenzsignalgenerator 401 und den dritten Referenzsignalgenerator 411. Der Übersichtlichkeit halber sind die in Figur 4 gezeigten Komparatoren 402 und 412 sowie die jeweils zugeordneten Kalibriereinheiten 403 und 413 und Schalter 404, 405, 414 und 415 in Figur 5 jeweils zu einer ersten Vergleichereinheit 501, zu einer zweiten Vergleichereinheit 511 und zu einer dritten Vergleichereinheit 521 zusammengefasst.
Wie in Figur 5 ersichtlich, werden die dritte Referenzleitung 406 und die zweite Kalibrierleitung 407 des zweiten Referenzsignalgenerators 401, sowie die vierte Referenzleitung 416 und die dritte Kalibrierleitung 417 des dritten Referenzsignalge-
nerators 411 jeweils verzweigt und auf die Vergleichereinheiten 501, 511 und 521 geführt.
Die vom Präzisionssignalgenerator 201 ausgehende dritte Test- signalleitung 409 ist ebenfalls verzweigt und sowohl auf die Eingangskontakte 211, 221 und 231 als auch auf die Vergleichereinheiten 501, 511 und 521 geführt.
Nach den Ausgangskontakten 212, 222 und 232 ist jeweils ein erstes UND-Gatter 505, ein zweites UND-Gatter 515 und ein drittes UND-Gatter 525 vorgesehen, mit deren ersten Eingang die Ausgangskontakte 212, 222 und 232 jeweils verbunden sind.
Von der ersten Vergleichereinheit 501 erstreckt sich eine ers- te Validierungssignalleitung 504 auf das erste UND-Gatter 505. Ebenso gehen von den Vergleichereinheiten 511 und 521 jeweils eine zweite und eine dritte Validierungssignalleitung 514 und 524 auf die UND-Gatter 515 und 525.
Ferner ist von dem Paralleltestschaltplan 5 eine Entscheidungslogikeinheit 531 umfasst, die ebenfalls auf dem loadboard angeordnet ist. Mittels Ausgangssignalleitungen 502, 503, 512, 513, 522 und 523 stehen die Vergleichereinheiten 501, 511 und 521 mit der Entscheidungslogikeinheit 531 in Verbindung. Die Entscheidungslogikeinheit 531 ist mittels einer Steuersignalleitung 532 mit dem Präzisionssignalgenerator 201 verbunden.
Jeder der AD-Wandler 21 - 23 verfügt an seinem Eingangskontakt 211, 221 und 231 über eine eigene Kalibriereinheit 501, 511 und 521, die mit fünf Leitungen versorgt wird, und zwar mit je einer Kalibrierleitung 406 und mit je einer Referenzleitung 407 für den Maximumspannungspegel, mit je einer Kalibrierleitung 417 und mit je einer Referenzleitung 416 für den Minimum-
spannungspegel sowie mit einer Testsignalleitung 409 für das analoge Rampensignal.
Vor Beginn jedes Testzyklus werden die Vergleichereinheiten 501, 511 und 521 parallel kalibriert. In diesem Kalibriermodus werden die Ausgangssignale der in den Vergleichereinheiten 501, 511 und 521 enthaltenen, in Figur 5 nicht extra gezeigten Kalibriereinheiten gemeinsam auf die Entscheidungslogikeinheit 531 geführt, die aus diesen Signalen die Steuersignale für den Präzisionssignalgenerator 201 ableitet. Das Ableiten dieser
Steuersignale ist dem Fachmann aus dem in dieser Patentschrift enthaltenen Informationen klar und braucht hier nicht näher erläutert werden.
Anschließend werden die AD-Wandler 21 - 23 im' Testmodus getestet. Falls von einem der Vergleichereinheiten 501, 511 und 521 außerhalb des zulässigen Intervalls liegende Testwerte festgestellt werden, so wird der Präzisionssignalgenerator 201 von der Entscheidungslogikeinheit 531 abgeschaltet.
Aufgrund externer Störungen oder durch den Einfluss der unterschiedlichen Signalwege ist es möglich, dass der Messvorgang bei den AD-Wandlern 21 - 23 zu leicht versetzten Zeiten startet und endet. Daher muss dem Tester 105 bzw. der auf dem Tes- ter 105 vorhandenen Auswertelogik das gültige Zeitfenster mitgeteilt werden. Dies geschieht durch ein Validierungssignal, das von den Vergleichereinheiten 501, 511 und 521 erzeugt und über die Validierungssignalleitungen 504, 514, 524 den UND- Gattern 505, 515 und 525 mitgeteilt wird.