DE2557621A1

DE2557621A1 - Elektrisches pruefsystem

Info

Publication number: DE2557621A1
Application number: DE19752557621
Authority: DE
Inventors: Ronald Bove; Eric M Hubacher
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-12-30
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1976-07-08
Also published as: FR2296854B1; CA1041225A; GB1498719A; JPS5178990A; FR2296854A1; DE2557621C2; IT1049489B; JPS5423226B2; US4038599A

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: FI 974 027

Elektrisches Prüfsystem

Wenn man die elektrischen Eigenschaften von Bauteilen und Pakkungsstrukturen wie integrierten Schaltungen und mehrschichtigen Keramiksubstraten erhalten will, müssen die Verbindungsleitungen vom Prüfgerät zum zu prüfenden Element oder der Struktur genau festgelegte elektrische Eigenschaften haben, um die Prüfsignale und -ergebnisse nicht zu verfälschen. Das ist besonders wichtig in Anbetracht der ständig zunehmenden Schaltgeschwindigkeiten und der Dichte der zu prüfenden Bauteile.

Außer den Schaltgeschwindigkeiten nimmt bei den integrierten Schaltungen auch die Anzahl und Dichte der Anschlußflächen zu den integrierten Schaltelementen und dem Packungssubstrat zu, und diese zunehmende Dichte diktiert eine größere Anzahl und Dichte von Anschlußflächen auf der integrierten Schaltung. Anzahl und Dichte der Anschlußflächen auf dem Substrat muß somit entsprechend erhöht werden. Mit zunehmender Schaltungsdichte und Geschwindigkeit der integrierten Schaltung nehmen auch die Leiterbahnen im Packungssubstrat zahlenmäßig und in der Dichte zu und ihre Länge muß reduziert werden oder darf wenigstens nicht vergrößert werden. Diese Faktoren stehen vom Gesichtspunkt der Fabrikation der Möglichkeit eines Kontaktiersystemes entgegen, ein akzeptables Minimum an Verzerrungen ein-

609828/021

1 . \ '■ ■, 2 1

zuhalten. Dadurch wird im Zuge des technischen Fortschritts die Prüfung integrierter Schaltelemente und verbindender Packungsstrukturen immer schwieriger. Die eine Lösung fordernden Prüfprobleme sind zahlreich und komplex. Dazu gehört die elektrische Kontaktierung einer räumlich dicht gepackten Gruppe von Anschlußflächen, bei der jede elektrische Verbindung eine im wesentlichen gleiche und minimale Impedanz besitzt. Beim Prüfen müssen die elektrischen Verbindungen zu den Anschlußflächen schnell und präzise hergestellt werden und die Anschlußflächen dürfen dadurch keiner übermäßigen mechanischen Spannung oder Beschädigung ausgesetzt werden.

Der größte Teil der elektrischen Verbindungsleitungen vom Prüfgerät zu dem zu prüfenden Element und zurück wird für die Abstands-Umsetzfunktion benutzt» Ihr Zweck besteht darin, eine große Anzahl elektrischer Leiter des Prüfgerätes aufzunehmen/ die räumlich angeordnet sind, und sie in eine Anordnung mit hoher Dichte umzusetzen, die ähnlich oder identisch ist dem dichten Muster der Eingangs/Ausgangsanschlußflächen des Gerätes. Da die Leiterbahnlänge vom Prüfgerät zu dem zu prüfenden Element hauptsächlich bestimmt wird durch den Abstandsumsetzer, ist, damit die elektrische Prüfung erfolgreich durchgeführt werden kann, es erforderlich, eine konstante Impedanz einzuhalten.

In dem US-Patent Nr. 3 731 191 vom 1. Mai 1973 wird eine Prüfschaltung mit mehreren Prüfsonden beschrieben, die insbesondere für die Herstellung elektrischer Verbindungen mit niedrigem Widerstand an Halbleiterbauelementen geeignet sind, deren elektrische Parameter auszuwerten sind.

Die beschriebene Kontaktanordnung enthält mehrere Sonden, die durch ein gemeinsames Lagergehäuse in einer festen Anordnung gehalten werden entsprechend dem Anschlußkontakt-Muster des Prüflings. Die Sonden bestehen im wesentlichen aus einzelnen rohrartigen Sondenführungen mit einzelnen Sondendrähten oder

FI 974 027

ß 0 9 8 2 8 / 0 2 U

dergleichen, die in den Sondenführungen entfernbar und zusammendrückbar enthalten sind. Die Fixierung der Sondenelemente in der gewünschten Anordnung ist vorgesehen durch ein Kapselgehäuse, das einen Trägerplattenteil des Trägergehäuses mit mehreren öffnungen enthält, die so angeordnet sind, daß sie dem Prüfkontaktmuster des Prüflings entsprechen. Ein Ende einer jeden rohrförmigen Sondenführung ist an der Lagerplatte innerhalb der Plattenöffnungen befestigt, während das andere Ende innerhalb des Gehäuses vorzugsweise an einer Druckplatte anliegend gegenüber den entfernten Enden der Sondenführungen gehalten wird. Die Sondendrähte sind so ausgelegt, daß sie, wenn sie voll in die Sondenführung eingeschoben sind, um einen genau festgelegten Betrag über das Ende der Gehäusehalteplatte hinausragen, während die entfernten Enden der Sondendrähte an der Druckplatte anliegen. Die rohrförmigen Sondenführungen bestehen aus einem hochgradig leitenden Material, während die Sondendrähte aus einem leitenden Material mit einem hohen Widerstand gegen Abrieb bestehen. Die elektrische Verbindung erfolgt durch Oberflächenkontakt der Sondendrähte innerhalb der Sondenführungen, die wiederum mit externen Steckerkarten oder dergleichen verbunden sind, die am Gehäuse befestigt sind und Vorkehrungen für den Anschluß an externe Prüfschaltungen oder dergleichen aufweisen.

Die Sondenführungen sind vorzugsweise zwischen ihren Enden im Gehäuse gebogen. Wenn also mit einem Prüfanschluß ein Kontakt hergestellt wird, so führt das federartige Verhalten der Sondendrähte, die in den Sondenführungen zusammendrückbar sind, und die Biegung zu einem elektrischen Kontakt sehr dicht am Berührungsende der Sondenführung. So befindet sich nur ein relativ kurzes Stück des Sondendrahtes mit hohem Widerstand im elektrischen Kreis, während die Sondenführung mit einer hohen Leitfähigkeit als elektrische Hauptverbindung zu den externen Schaltungen fungiert. Da die Sondendrähte und die Sondenführungen leiten, ist das Kontaktgerät und insbesondere die Lager-

FI 974 027

B09828/02U

ORIGINAL INSPECTED

platte und die Druckplatten aus dielektrischem Material hergestellt. Außerdem sind "iie Sondenführungen komplett im dielektrischen Material gekapselt, so daß lie Sondenelemente gegeneinander elektrisch isoliert sind und auch fest in ihrer Position gehalten werden.

Im US-Patent Nr. 3 306 801 wird ein Sondenkontaktgerät beschrieben, in dem die Sonden eine im wesentlichen konstante Kraft auf jade Anschlußfläche eines Halbleiterplättchens ausüben, ungeachtet der relativen Höhe der Anschlußflächen auf dem Halbleiterplättchen, solange diese innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegen, in dem die Sonden die Anschlußflächen erfassen können. Zu diesem Zweck beträgt die Länge der Sonden ein Vielfaches ihrer Querschnittsfläche, so daß jede Sonde für einen Träger gehalten werden kann, der sich über einem bestimmten Bereich durchbiegt, xvenn eine vorgegebene Kraft an dem die Anschluß fläche berührenden Ende aufgebracht wird, um die Sonde axial zu belasten, und so zu verhindern, daß irgend eine weitere, über die vorbestimmte Kraft hinausgehende Kraft auf die Anschlußfläche aufgebracht wird.

In dem US-Patent Nr. 3 806 800 ist beschrieben, wie die elektrisch leitenden Anschlußflächen auf einem Halbleiterplättchen oder die für technische Änderungen vorgesehenen Anschlußflächen auf einem mehrschichtigen Substrat elektronisch relativ zu den Sonden lokalisiert werden, die in einer vorgegebenen orthogonalen Ausrichtung so liegen, daß die jeweilige Sonde bestimmt wird, die mit jeder Anschlußfläche in Verbindung steht. Die elektrischen Eigenschaften einer jeden an die Anschlußflächen angeschlossenen Einheit wird dann sichergestellt durch wahlweise Steuerung des durch die Sonden zugeführten elektrischen Stromes.

In dem US-Patent Nr. 38 35 381 wird eine Sondenkarte zur Prüfung der Wirksamkeit und der Brauchbarkeit von Halbleiterelementen und Hybrid-Schaltungssubstraten vor dem Anschluß dieser Elemente und Substrate an Leitungen zur Verbindung mit anderen Bauteilen

FI 974 027

:"." >·-■<.·---* ORIGINAL INSPECTS

beschrieben. Die Prüfkarte enthält einfc einheitliche elektrisch leitende Sondengruppe einschließlich mehrerer, räumlich dicht nebeneinanderliegender leitender Sonden, die strahlenförmig so angeordnet sind, daß mehrere Kontaktspitzen mit gleichmäßiger Druck und einem Kontaktwiderstand auf die Anschlußflächen der Halbleiterelemente und Hybrid-Schaltunerssubsträte; gedrückt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zuarunde, ein elektrisches Prüfsyster. für das Prüfen einer Vielzahl von in dicht benachbarten Anschlußflächen endenden elektrischen Leiterzüaen anzugeben, das eine schnelle Prüfung der zahlreichen Leiterz^ae erlaubt.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem elektronischen Prüf sys barn der vorher genannten Art, das eine steuerbare- Kontakteinrichtunc zur Kontaktgabe mit ausgewählten Anschlußflachen aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kontakteinrichtung einen sogenannten Halbleiter-Abstandsumsetzer aufweist, der eine Vielzahl monolithisch integrierter Halbleitferschaltunae.n . eine deren Anzahl entsprechende Zahl von Sonden, die die monolithisch integrierten Schaltungen mit den Anschlußflachen des Prüflings verbinden sowie eine Vielzahl zeilen- und spaltenweise verlaufender elektrischer LFiterzüge enthält, über die jeweils zwei der monolithisch integrierten Schaltungen auswählbar sind zur elektrischen Verbindung der ihnen zugeordneten Sonden mit einem auf der* Prüf liner verlaufenden Leiterzug zwecks Bestimmung von dessen elektrischen Integrität.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anschließend näher beschrieben.

Es zeigt:

^Fig· 1 schematisch ein erfindungsgemäßes elektrisches

Prüfsystem zum Prüfen elektronischer Schaltungen,

Fi 974 027

R Π R R ? R / Π ? 1 /. oweWAL IHSPECTED

Packungssubstrate, integrierter Schaltelemente usw. Das System umfaßt die Verbindung zu einem Computer, einem Prüfgerät und einer Kontakteinrichtung für die zu prüfende Schaltung. Die Kontakteinrichtung ist schematisch im Schnitt gezeigt und enthält einen Halbleiter-Abs taridsumsetzer und eine Sondenanordnung.

Fig. 2 eine in der Technik der monolithisch hochinte

grierten Schaltungen hergestellte llogische Schaltung, die sich in der Siliciumscheibe des Abstandsumsetzers der Erfindung befindet,

Fig. 3 zv/ei in der Technik der monolithisch hochinte

grierten Schaltungen hergestellte logische Schaltungen einer Matrix-Anordnung im Halbleiter-Abstandsumsetzer der Erfindung, wobei die entsprechenden Prüfsonden Prüfpunkte auf der zu prüfenden Struktur berühren,

Fic. 4 schematisch eine weitere, in der Technik der

monolithisch hochintegrierten Schaltungen hergestellte Schaltung im Halbleiter-Abstandsumsetzer der Erfindung. Die Schaltung wird zum Wählen und Erregen einer Schaltungsanordnung der in den Fign. 2 und 3 beschriebenen Art unter Steuerung des Prüfsystemes verwendet.

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht eines repräsen

tativen Teiles der elektrischen Schnittstelle zwischen dem Halbleiter-Abstandsumsetzer und der Sondenanordnung der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Kontakteinrichtung 12 umfaßt den Halbleiter-Abstandsumsetzer 13 und eine Sondenanordnung 20. Die Sondenanordnung enthält mehrere Sonden 19, die in einer Gruppe oder einem Muster angeordnet sind, das dem Muster von Prüfpunkten

FI 974 027

609878/02U ORDINAL INSPECTED

- 7 oder Anschlußflächen 16a des Prüflings 16 entspricht.

Der Halter 22 für den Abstandsumsetzer kann aus Aluminium mit einem vertieften Teil hergestellt werden, indem der Abstandsumsetzer sitzt. Um den Abstandsumsetzer sicher in der Vertiefung zu halten, kann man einen Epoxidkleber verwenden. Die Sondenanordnung 20 ist am Halter 22 in geeigneter bekannter Weise, beispielsweise durch diametral angeordnete Maschinenschrauben oder eine passende Federverriegelung befestigt. Obwohl in der Zeichnung keine Einrichtung zum Sichern der Sondenanordnung 20 am Halter 22, die eine feste Auflage für den Abstandsumsetzer bildet, in der Zeichnung ausdrücklich dargestellt ist, muß die Befestigungseinrichtung für eine genaue Ausrichtung der Sondenanordnung und des Abstandsumsetzers sorgen. Eine geeignete Ausrichtvorrichtung sind genau gearbeiteta Dübel 17, die von der Sondenanordnung getragen werden und in ebenso genau gearbeitete Öffnungen 17a im Kalter 22 passen.

Die auf der unteren planaren Oberfläche des Halbleiter-Abstandsumsetzers getragenen Leitermuster 13a sind auch in einem Muster angeordnet, das dem Muster der Sonden 19 entspricht. Wenn sich also die Kontakteinrichtung 12 im zusammengefügten Zustand befindet, stellen die Leitermuster 13a entsprechenden elektrischen Kontakt mit den kugelförmigen Endteilen 19a der Sonden 19 her. An den Paßstellen der Sondenanordnung 20 mit dem Halbleiter-Abstandszusetzer 13 wird also eine große Anzahl dicht angeordneter elektrischer Verbindungen auf einer leicht trennbaren elektrischen Schnittstelle hergestellt.

Die leicht trennbare elektrische Schnittstelle zwischen der Sondenanordnung 20 und dem Abstandsumsetzer 13 umfaßt die elektrische Verbindung eines jeden Musters 13a des Abstandsumsetzers mit einem Endteil 19a der Sondenanordnung 20, wie es in Fig. dargestellt ist.

FI 974 027

R 0 9 R ? R / Π ^ 1 4 . ^mmAl ^INSPECTED

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles der oben erwähnten elektrischen Schnittstelle. Die Verbindung zwischen den Mustern 13a und den Sondenenden 19a muß, wie Fachleuten bekannt ist, einen sehr niedrigen ohmschen Widerstand haben und gute Abriebseigenschaften.

Wach Darstellung in Fig. 1 enthält das elektronische Prüfsystem einen Computer 14, ein Prüfgerät 15 und die Kontakteinrichtung 12. Der Computer 14 kommuniziert mit der Kontakteinrichtung und insbesondere mit dem Abstandsumsetzer 13 über die Leitungen Ll und mit dem Prüfgerät 15 über die Leitungen L2. Das Prüfgerät 15 kommuniziert mit der Kontakteinrichtung 12 und insbesondere dem Abstandsumsetzer 13 über die Leitungen L3 und mit dem Computersystem über die Leitungen L2. Der hier verwendete Ausdruck "Computer" bezeichnet allgemein ein Computersystem mit Eingabe/Ausgabeeinrichtungen, einem Speicher, einer Datenverarbeitungseinrichtung usw. Das Prüfgerät kann irgend ein bekanntes und verfügbares Prüfgerät sein. Das Computersystern kann beispielsweise ein zugeordneter Minicomputer oder ein anderer brauchbarer Computer sein.

Die Kontakteinrichtung für den Prüfling kann in einem Prüfsystem verwendet werden, das im wesentlichen aus einem Computersystem und einer geeigneten Schnittstellenschaltung besteht, die die Struktur der Kontakteinrichtung mit dem Computersystern verbindet.

Die praktische Durchführung der Erfindung ist nicht auf den Aufbau eines bestimmten elektronischen Prüfsystems zum Prüfen elektronischer Schaltungen beschränkt. Ein elektronisches Prüfsystem ist allgemein beschrieben in der OS 2 439 577 oder in der OS 2451 094.

In der US-Patentschrift Nr. 3 806 800 ist ein geeignetes Beispiel für das Prüfgerät 15 beschrieben.

FI 974 027

6 09828/02U

ORiGiNAL 1NSPECTE©

Das Prüfgerät liefert eine Folge von Prüfmustern an den Abstandsumsetzer. Der Computer erlaubt eine automatisch programmierbare Wahl von Prüfleitungen, um verschiedene Produktfamilien und Teilennummern zu erfassen. Außerdem sorgt der Computer für die Datensammlung, Tabellierung, Verarbeitung, usw.

Der Halbleiter-Abstandsumsetzer 13 besteht vorzugsweise aus einer Siliciumscheibe, die mehrere miteinander verbundene integrierte Schaltungen enthält. Der Halbleiter-Abstandsumsetζer hat auf der Halbleiterscheibe Kontakte zum Anschluß der Leitungen Ll und L2 und eine Gruppe von Leitungsmustern 13a zur elektrischen Verbindung mit den Sonden 19. Der Halbleiter-Abstandsumsetzer wird in der Technik der monolithisch hochintegrierten Schaltungen hergestellt.

Der in Fig. 4 im einzelnen gezeigte Halbleiter-Abstandsumsetzer enthält insgesamt 4 Decodierer, den Beaufschlagungsdecodierer X, den Beaufschlagungsdecodierer Y, den Abfragedecodierer X und den Abfragedecodierer Y. Jeder Decodierer kann ein zum Empfang von m EingangsSignalen und zur Wahl eines von 2 Ausgängen geeigneter binärer Decodierer sein. Die beiden Beaufschlagungsdecodierer bilden eine erste Matrix, die nachfolgend als Beaufschlagungsmatrix bezeichnet wird. Die beiden anderen Decodierer, nämlich der X-Abfragedecodierer und der Y-Abfragedecodierer bilden eine zweite Matrix, die nachfolgend als Abfragematrix bezeichnet wird. Die Abfragematrix und die Beaufschlagungsgmatrix sind in ihrer Dimension gleich. Das gewählte Ausgangssignal des X-Beaufschlagungsdecodierers weist einen hohen Pegel auf, das gewählte Ausgangssignal des Y-Beaufschlagungsdeocdierers ebenfalls; das gewählte Ausgangssignal des X-Abfragedecodierers weist einen niedrigen Pegel auf und das gewählte Ausgangssignal des Y-Abfragedecodierers gleichfalls. Die Operationen des Beaufschlagungs- und des zugehörigen Abfragedecodierers sind also komplementär.

FI 974 027

6Q9828/0?U ORIGINAL INSPECT»

25^621

Jeder der in Fig. 4 gezeigten vier Decodierer hat vier Eingänge und ermöglicht die Wahl eines von 16 Ausgängen. Die Entscheidung für in = 4 Eingängen, die die Auswahl eines von 16 möglichen Ausgängen gestatten, ist willkürlich und die Erfindung kann natürlich mit jedem beliebigen Wert für m praktiziert werden.

Die Ausgänge der Decodierer in Fig. 4 sind vorzugsweise diskrete Metal leitungen und die Ausgangs leitungen FXl bis FXl 6 des Beaufschlagungsdecodierers X und die Ausgangsleitungen SXl bis SXl 6 des Abfragedecodierers X können vorzugsweise in einer ersten Metallisierungsstufe hergestellt werden. Die Ausgangsleitungen FYl bis FY16 des Y-Beaufschlagungsdecodierers und die Ausgangsleitungen SYl bis SY16 des Y-Abfragedecodierers können vorzugsweise in einer zweiten Metallisierungsstufe hergestellt werden.

Die auf und in dem Halbleiterabstandsumsetzer erstellten Schaltungen umfassen mehrere logische Schaltkreise, von denen ein typischer in Fig. 2 gezeigt wird. Jeder logische Schaltkreis wird von der Abfragematrix und der Beaufschlagungsmatrix gesteuert und ist elektrisch mit einer diskreten Sonde 19 der Sondengruppe 20 verbunden.

Jeder logische Schaltkreis im Ausführungsbeispiel wird durch den in Fig. 2 gezeigten Schaltkreis repräsentiert und die Schaltung kann als die eines logischen Schaltkreises aus einer Matrix betrachtet werden, worin jeder mit der Beaufschlagungs- bzw. Abfragematrix einerseits und einer Sonde andererseits ,verbunden ist. Der repräsentative logische Schaltkreis in Fig. 2 ist darstellungegemäß mit dem Ausgang FXl des Beaufschlagungsdecodierers X, dem Ausgang FYl des Beaufschlagungsdecodierers Y, dem Ausgang SXl des Abfragedecodierers X und dem Ausgang SYl des Abfragedecodierers Y und über die elektrische Schnittstelle (13a und 19a in Fig. 1) mit einer diskreten Sonde 19 der Gruppe verbunden. Die Verbindung des logischen Kreises in Fig. 2 ist repräsentativ für die Verbindung eines jeden der zahlreichen logischen Schaltkreise im Ausführungsbeispiel. Die logischen

FI 974 027

609828/02U

ORIGINAL INSPECTED

j [- Γ - - 9 "j - 11 -

Schaltkreise können also als eine Matrix betrachtet werden, die selektiv mit der Beaufschlagungsmatrix, der Abfragematrix und der Sondenanordnung 20 verbunden ist. Die Basis des Transistors Tl eines jeden Schaltkreises der Matrix ist mit einem Ausgang des X-Beaufschlagungsdecodierers, die Basis des Transistors T2 mit einem Ausgang des Y-Beaufschlagungsdecodierers, die Basis des Transistors T7 mit einem Ausgangs des X-Abfragedecodierers, die Basis des Transistors T8 mit einem Ausgang des Y-Abfragedecodierers und der Kollektor des Transistors T5 zusammen mit der Basis des Transistors T6 mit einer diskreten Sonde 19 der Sondenanordnung 20 verbunden. Nach der schematischen Darstellung in Fig. 2 ist weiterhin der Kollektor des Transistors T9 einer jeden logischen Schaltung gemeinsam über den Widerstand R7 mit einem Referenzpotential (Erde) und einem gemeinsamen Ausgangsanschluß verbunden.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel kann also 256 Sonden haben, von denen jede diskret durch einen logischen Schaltkreis innerhalb der Matrix gesteuert wird. Die logische Arbeitsweise der in Fig. gezeigten Schaltung geht aus der nachfolgenden genaueren Erklärung des Verfahrens hervor, wie jeweils zwei gewählte Kreise der logischen Schaltkreismatrix dazu verwendet werden, die elektrische Integrität eines Leitungsmusters zwischen zwei Anschlußflächen auf einem zu prüfenden Schaltelement zu bestimmen.

In der nachfolgenden Tabelle Nr. 1 ist die wechselseitige Verbindung einer 16 χ 16 Beaufschlagungsmatrix, einer 16 χ 16 Abfragematrix, einer Matrix aus 256 logischen Schaltkreisen und einer Sondenanordnung mit 256 Sonden aufgeführt. Die Tabelle 1 stellt mit ihrem Inhalt und den speziellen Verbindungen jedoch keinerlei Einschränkung der Erfindung dar und dient nur der Illustration.

FI 974 027

6 0 9 8 2 8 / 0 2 1 A ORIGINAL IHSPECTED

TABELLE Mr. 1

Nummer des Ιο- Sondennum- Verbindungen der Be- Verbindungen der gischen Schalt- mer in Son- aufschlagungsmat'rix Abfragematrix mit kreise in der denanord- mit logischem Schalt- logischem Schalt-Matrix nung kreis kreis

SYl, SXl SYl, SX2 SYl, SY3 SYl, SX4

• ·

SYl, SX14

SYl, SX15

SYl, SX16

SY2, SXl

SY2, SX2

• ·

SY2, SX15

SY2, SXl6

SY3, SXl

SY3, SY2

• ·

SY3, SX15 SY3, SX16 SY4, SXl SY4, SX2

• ·

SY4, SX15

SY4, SX16

SY5, SXl

SY5, SY2

• ·

SY16, SX14 SYl6, SXl5 SY16, SX16

1	1	FXl,	FYl
2	2	FX2,	FYl
3	3	FX3,	FYl
4 •	4 ■	FX4, •	FYl •
14	* 14	• FXl 4	* , FYl
15	15	FX15	, FYl
16	16	FXl 6	, FYl
17	17	FXl,	FY2
18 •	18 *	FX2, •	FY2 •
* 31	• 31	FXl 5	, FY2
32	32	FXl 6	, FY2
33	33	FXl,	FY3
34 ■	34 •	FX2,	FY3 •
47	47	FXl 5	• , FY3
48	48	FXl 6	, FY3
49	49	FXl,	FY 4
50 •	50 *	FX2, •	FY4 •
63	63	* FXl 5	• , FY4
64	64	FXl 6	, FY4
65	65	FXl,	FY5
66 •	66 •	FX2, •	FY5 •
254	254	• FXl 4	W , FYl 6
255	255	FXl 5	, FYl 6
256	256	FXl 6	, FYl 6

FI 974 027

0 9 8 2 8/0214

INSPECTED

Jeder logische Schaltkreis der Matrix kann gewählt werden, um als Beaufschlagungskreis oder Abfragekrais zu dienen. Ein als Beaufschlagungskreis ausgewählter Kreis hat an jedem seiner Beaufschlagungseingänge FX und FY und an einem od«r beiden Abfrageeingängen SX und SY ein hohes Potential. Wenn ein logischer Schaltkreis als Abfragekreis gewählt wird, weisen entsprechend seine Abfrageeingänge SX und SY und einer oder beide Beaufschlagungseingänge FX und FY ein niedriges Potential auf. Aus Tabelle 1 ist beispielsweise zu ersehen, daß der Schaltkreis Hr. 17 für eine Beaufschlagungsfunktion ausgewählt ist, wenn die Beaufschlagungseingänge FXl und FX2 ein hohes Potential und einer oder beide Abfrageeingänge FXl und SX2 ebenfalls ein hohes Potential aufweisen. Entsprechend wird der logische Schaltkreis Nr. 33 für eine Abfragefunktion ausgewählt, wenn die Abfrageeingänge SY3 und SXl und einer oder beide Beaufschlagungseingänge FXl und FY3 ein niedriges Potential aufweisen. So kann jede der 256 logischen Schaltungen aus der Matrix durch die Beaufschlagungsmatrix für eine Beeiufschlagungs funktion ausgewählt v/erden. Ebenso kann jede dieser logischen Schaltungen durch die Abfragematrix für eine Abfragefunktion ausgewählt werden. Außer beim Prüfen der logischen Schaltung wird derselbe logische Schaltkreis der Matrix nicht gleichzeitig durch die Beaufschlagungsmatrix und die Abfragematrix gewählt.

Der die Beaufschlagungsoperation ausführende logische Schaltkreis ist üblicherweise ein anderer als der die Abfrageoperation durchführende monolithische logische Schaltkreis der Matrix.

Zu jedem der 256 logischen Kreise gehört eine diskrete Sonde der Sondenanordnung 20, die mit ihm verbunden ist. So kann jede Sonde 19 zur Durchführung einer Beaufschlagungsfunktion und jede andere Sonde zur Durchführung einer Abfrageoperation adressiert werden.

In Fig. 3 sind zwei logische Schaltkreise des in Fig. 2 gezeigten Typs dargestellt. Der obere logische Schaltkreis übernimmt in

FI 974 027

609828/021 U

ORIGINAL INSPECTED

diesem illustrativen Beispiel die Beaufschlagungsoperation. Die Beaufschlagungseingänge FX2 und FYl und wenigstens einer der Abfrageeingänge SX2 und SYl weisen einen hohen Pegel auf. Wenn ein hohes Potential an FX2 und FYl liegt, leiten die Transistoren Tl bzw. T3 und T3 und T4 v/erden nichtleitend gemacht und T5 leitend. Das Potential am Kollektor des leitenden Transistors T5 ist niedrig. Dieses niedrige Potential wird über die Sonde Nr. 2 (siehe Tabelle Nr. 1) der Sonden 19 an eine Anschlußfläche 16a des zu prüfenden Elementes oder der Halbleiterscheibe 16 angelegt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Der untere logische Kreis in dem illustrativen Beispiel der Fig.3 wurde zur Ausführung einer Abfrageoperation ausgewählt. Die Abfrageeingänge SXl6 und SX2 und mindestens einer der Beaufschlagungseingänge FXl6 und FY2 v/eisen einen niedrigen Pegel auf. Der Transistor T5, der für die Übernahme der Abfragefunktion gewählten logischen Schaltung, leitet nicht, da mindestens einer der Eingänge FX16 und FY2 einen niedrigen Pegel aufweist.

Aus der Fig. 3 und der vorhergehenden Beschreibung geht hervor, daß folgende Zustände existieren können. (1). Wenn die zu prüfende Leiterbahn nach Darstellung in Fig. 3 unterbrochen ist (oder einen sehr hohen Widerstand hat) weist die Basis des Transistors T6 in der Abfrageschaltung ein hohes Potential auf. Der gemeinsame, mit den Kollektoren der Transistoren T9 und über den Widerstand R7 mit Erde verbundene Ausgangsanschluß weist somit ein hohes Potential auf. (2.) Wenn die zu prüfende Leiterbahn nach Darstellung in Fig. 3 kurz geschlossen ist (oder einen sehr niedrigen Widerstand hat) weist die Basis des Transistors T6 in der Abfrageschaltung ein niedriges Potential auf. (Dasselbe Potential wie der Kollektor des leitenden Transistors T5 der Beaufschlagungsschaltung) . Der gemeinsame Ausgangsanschluß weist also ein niedriges Potential auf.

Wenn also der obere logische Schaltkreis in Fig. 3 als Beaufschlagungsschaltung und der untere als Abfrageschaltung gewählt

FI 974 027

609828/02U ORIGINAL INSPECTS»

werden, weist der gemeinsame Ausgangsanschluß ein niedriges Potential auf, wenn die zu prüfende Schaltungsbahn kurz geschlossen ist und er weist ein hohes Potential auf, wenn die zu prüfende Schaltungsbahn unterbrochen ist. Natürlich können die beiden in Fig. 3 gezeigten Schaltkreise auch für die jeweils entgegengesetzte Funktion gewählt werden.

Es gibt insgesamt vier Decodierer, von denen je zweie mit Beaufschlagungsdecodierer und die beiden anderen mit Abfragedecodierer bezeichnet sind. Jeder Decodierer ist ein binärer mit m Eingängen und (2^m) Ausgängen. Die Decodierer sind so angeordnet, daß sie zwei Matrizen bilden, eine Beaufschlagungsmatrix und eine Abfragematrix. Die Dimensionen X und Y der Beaufschlagungsmatrix sind gleich den entsprechenden Dimensionen der Abfragematrix. Metalle!tungen von jedem Ausgang der Decodierer laufen zu einer Matrix monolithischer Schaltkreise. Die Beaufschlagungs- und Abfrage-Decodieroperationen sind logisch entgegengesetzt, d.h., der ausgewählte Ausgang eines jeden Beaufschlagungsdecodierers weist hohes Potential auf, während der ausgewählte Ausgang eines jeden Abfragedecodierers ein niedriges Potential besitzt.

Den gemeinsamen Abmessungen der Beaufschlagungs- und Abfragematrizen entspricht eine Matrix monolithischer Schaltungen. Diese Schaltungen übernehmen die gewünschte, durch die Decodierer bestimmte Beaufschlagungs- oder Abfrageoperation. Da nur ein Ausgang eines jeden Beaufschlagungsdecodierers ein hohes Potential aufweisen kann, kann nur eine monolithische Schaltung in der Matrix zur Übernahme einer Beaufschlagungsfunktion zu einem gegebenen Zeitpunkt ausgewählt werden. Da in ähnlicher Weise nur ein Ausgang eines jeden Abfragedecodierers zu einem gegebenen Zeitpunkt einen niedrigen Pegel aufweisen kann, kann auch nur eine monolithische Schaltung in der Matrix zur Übernahme einer Abfragefunktion ausgewählt werden. Eine monolithische Schaltung wird zur Übernahme einer Beaufschlagungsfunktion ausgewählt, wenn beide Beaufschlagungseingänge FX und FY hohes Potential aufweisen. Sie wird zur Übernahme einer Abfragefunktion ausgewählt, wenn beide Abfrageeingänge SX und SY ein niedriges

FI 974 027

609828/02U ORiGINAL JNSPgCTED

Potential besitzen. Die Ausgänge der monolithischen Schaltung werden durch Metallisierungsniuster zusammencfe führt und mit einem Widerstand verbunden. Das Ausgangspotential am Widerstand ist niedrig, wenn und nur wenn ein Kurzschluß zwischen der als Beaufschlagungsschaltung gewählten monolithischen Schaltung und der als Abfrageschaltung gewählten monolithischen Schaltung besteht. Das Ausgangspotential am Widerstand, ist hoch, wenn und nur wenn eine Unterbrechung zwischen der zur Beaufschlagung gewählten und der zum Abfragen gewählten monolithischen Schaltung besteht.

FI 974 027

B09828/02U

ORIGINAL INSPECTED

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elektronisches Prüfsystorn für das Prüfen einer Vielzahl von in dicht benachbarten Anschlußflächen endenden elektrischen Leiterzügen mit einer steuerbaren Kontakteinrichtung zur Kontaktgabe mit ausgewählten Anschlußflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung (12; Fig. 1) einen sog. Halbleiter-Abstandsumsetzer (13) aufweist, der eine Vielzahl monolithisch integrierter HaIbleiterschaltungen, eine deren Anzahl entsprechende Zahl von Sonden (19) , die die monolithisch integrierten Schaltungen mit den Anschlußflächen des Prüflings verbinden sowie eine Vielzahl zeilen- und spaltenweise verlaufender elektrischer Leiterzüge enthält, über die jeweils zwei der monolithisch integrierten Schaltungen auswählbar sind zur elektrischen Verbindung der ihnen zugeordneten Sonden mit einem auf dem Prüfling verlaufenden Leiterzug zwecks Bestimmung von dessen elektrischer Integrität.

Elektronisches Prüfsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeilen- und spaltenweise verlaufenden elektrischen Leiterzüge die Ausgangsleitungen von 4 binären Decodierern mit je m Eingängen und 2^m Ausgangsleitungen sind, wobei jede der der Auswahl einer Sonde dienenden monolithisch integrierten Halbleiterschaltungen mit einer Ausgangsleitung jeder der 4 Decodierer verbunden ist.

Elektronisches Prüfsystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle der Sondenauswahl dienenden monolithisch integrierten Halbleiterschaltungen einen gemeinsamen Ausgang besitzen, an dem die Prüfergebnisse der nacheinander geprüften Leiterzüge erscheinen.

FI 974 027

6Q9828/07U

ORiGiNAL

Le

e r s e 11 e