JP2006126197A - 汎用テスト治具 - Google Patents

Abstract

【課題】電子デバイスをテストするためのテスタに用いられる改善されたテスト治具を提供する。
【解決手段】ベアプリント回路基板等の電子デバイス２０をテストするための汎用テスト治具３０は、複数のアドレス指定可能な接点２００を含む。接点２００の各々は、デバイス２０への電気的接続を生成することのできる導体２４０に接続されたスイッチ２１０を含む。デバイス２０上のターゲット２５０の測定を行うため、汎用テスト治具３０上の２つの接点２００ａ、２００ｂが、接点２００に対するデバイス２０上のターゲット２５０の位置に基づいて選択される。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に、電子デバイスをテストするためのテスタに関し、特に、テスタに使用されるテスト治具に関する。

プリント回路基板（ＰＣＢ）に部品が取り付けられる前に、ベア（はだか）ＰＣＢ上のテストパッド、ビア、トレース、およびめっきスルーホールの電気接続性と連続性がテストされる。ベアボードテスタによって行われる一般的な測定には、短絡、回路、およびインピーダンスまたは抵抗がある。ほとんどの従来のベアボードテスタは、「ネイルベッド」テスタか「浮動プローブ（flying probe）」テスタの２つのカテゴリのいずれかに入る。
「ネイルベッド」テスタは、２５０μｍ以上の線幅とスペース幅を有する低解像度ＰＣＢ上で使用される。「ネイルベッド」テスタは、ピン（ネイル）の通過を可能にする穴が空けられた一連のプラスチックシートを含むベアボード治具を利用する。テストする際、ＰＣＢがベアボード治具と直接接触した状態で配置される。治具上のピンが、ＰＣＢ上の様々なターゲット（例えば、テストパッド、ビア、トレース、スルーホール）をテスタの内部電子回路に接続する。「ネイルベッド」テスタは、ＰＣＢ上のすべてのターゲットをほとんど同時にテストできるが、テストされる独特な各ＰＣＢは異なる専用の治具を必要とする。

部品サイズが小型化したため、テスト治具のピン密度が高くなった。さらに、部品サイズの低下によって、テスト治具の設計と製造が複雑になった。ピンは、テスタのあらかじめ定められたグリッド上の点と一致しなければならず、またテスタグリッドと必ずしも位置が合わないＰＣＢ上の点に接続されなければならないので、ピンのいくつかはプラスチックシートに斜めに通されなければならない。その結果、テスト治具の作成コストが大幅に上昇する。

「浮動プローブ」テスタは、治具を必要としない汎用テスタである。「浮動プローブ」テスタは、ＰＣＢの多数のテスト点上に次々と位置決めされる少数のプローブを使用する。「浮動プローブ」テスタは、高解像度ＰＣＢをテストすることができるが、ＰＣＢ上のターゲットを順次テストする手法は、テスタの処理能力を低下させる。したがって、「浮動プローブ」テスタは、「ネイルベッド」テスタよりかなり時間がかかる。

本発明によれば、ベアプリント回路基板（ＰＣＢ）などの電子デバイスをテストするための、ＰＣＢを高速にテストすることができる汎用治具が提供される。汎用治具は、複数のアドレス指定可能な接点を含む。接点はそれぞれ、デバイスに電気接続することができる導体に接続されたスイッチを含む。デバイス上のターゲットを測定するために、接点に対するデバイス上のターゲットの位置に基づいて汎用治具上の接点のうちの２つが選択される。

さらに、本発明は、前述の特徴および利点の追加または代替として、他の特徴と利点を備えた実施形態を提供する。これらの特徴と利点の多くは、以下の図面を参照して後の詳細から明らかである。

本発明による実施形態は、ベアプリント回路基板（ＰＣＢ）などの電子デバイスをテストする汎用治具、テストシステム、および方法を提供する。汎用治具は、ＰＣＢを従来の「浮動プローブ」テスタによって達成可能なものよりも高速にテストすることができる。

図１は、本発明による例示的な実施形態による電子デバイスをテストするための汎用治具を含むテストアセンブリの上面斜視図である。テストアセンブリは、全体が参照番号１０で示され、第１の汎用治具３０と第２の汎用治具４０を含む。第１の汎用治具３０と第２の汎用治具４０の間に、ベアＰＣＢなどの電子デバイス２０が挟まれる。第１の汎用治具３０は、ＰＣＢ２０の一方の側と直接接触した状態で配置され、第２の汎用治具４０は、ＰＣＢ２０の他方の側と直接接触した状態で配置されている。

各汎用治具３０と４０は、ＰＣＢ２０上のターゲットに対して電気接続するために２次元グリッドパターンで配列された複数のランダムアドレス指定可能な接点５０を含む。例えば、ターゲットには、ＰＣＢ２０上のテストパッド、ビア、トレース、スルーホールがある。接点５０は、接点５０の均一に離間した行と列の直交アレイで配列されるように、図１に概略的に示されている。接点５０は、電子デバイス２０に向かうアレイを含む、基板から外方に突出する導体または金属ワイヤを含む。接点５０の密度は、ＰＣＢ２０上の各ターゲットが、第１の汎用治具３０と第２の汎用治具４０のどちらかにある少なくとも２つの接点５０と確実に接触できるように選択される。例えば、１つの実施形態において、各汎用治具３０と４０上の接点５０の中心間距離は、１０μｍピッチ以下である。

第１の汎用治具３０と第２の汎用治具４０がＰＣＢ２０と直接接触しているとき、ＰＣＢ２０上の各ターゲットは、ターゲット上のテスト点と最もよく位置が合った２つの接点５０を選択することによってテストされる。ＰＣＢ２０上のターゲットの電気接続状態をテストするために、ＰＣＢ２０上のターゲットをテストアセンブリ１０の外部のテスト機器（図示せず）に接続するように選択された接点５０からテスト点に電気信号が印加される。例えば、テスト機器には、コンピュータと周辺装置、ディジタル電圧計、電流源、デジタルロジックアナライザ、オシロスコープ、ネットワークアナライザ、カメラ、空気制御器、その他のそのようなテスト機器など、テストを実行または監視するために必要な任意の電子機器がある。

図２は、本発明による例示的な実施形態による汎用治具の接点の１つの構成を示す回路図である。接点２００ａと２００ｂは、ターゲット２５０をテストするための汎用治具内の特定の接点を表す。接点２００ａと２００ｂは、図１の汎用治具３０または４０における接点５０として実施することができる。接点２００ａは、スイッチ２１０と導体２４０を含む。スイッチ２１０は、ターゲット２５０上のテスト点２４５と接触している導体２４０に接続される。接点２００ｂは、スイッチ２１５と導体２６０を含む。スイッチ２１５は、ターゲット２５０上のテスト点２６５と接触している導体２６０に接続される。導体２４０と２６０は、ターゲット２５０に電気接続するように構成されたピン、金属ワイヤまたはプローブである。１つの実施形態において、スイッチ２１０と２１５は薄膜トランジスタである。

接点２００ａと２００ｂは、ゲートセレクタ２３０とデータセレクタ２２０によって選択される。スイッチ２１０と２１５のゲートは、ゲートセレクタ２３０に接続されており、スイッチ２１０と２１５のソースは、データセレクタ２２０に接続されている。ゲートセレクタ２３０とデータセレクタ２２０はそれぞれ、接点２００ａと２００ｂを外部テストエレクトロニクスに接続するためのさらに他のスイッチ（図示せず）を含む。例えば、ゲートセレクタ２３０は、スイッチ２１０と２１５のゲートを制御してスイッチ２１０と２１５をオンまたはオフする。データセレクタ２２０は、ゲートセレクタ２３０がスイッチ２１０と２１５を第１の状態すなわち「オン」状態にしたときに、接点２００ａと２００ｂを、電流源に接続してターゲット２５０に既知の電流を流し、電圧計に接続してターゲット２５０の端子間電圧を測定することができる。

図３は、図２に示したように構成された接点２００のアレイ３１０を含む汎用治具３００を示す回路図である。汎用治具３００は、図１のテストアセンブリ１０内に汎用治具３０または４０として実装することができる。アレイ３１０内の接点２００は、行３２０と列３３０で配列されている。各行３２０は、線３２５によってゲートセレクタ２３０に接続されている。各列３３０は、線３３５によってデータセレクタ２２０に接続されている。接点２００を選択するとき、ゲートセレクタ２３０が、接点２００に接続された線３２５で電子信号を送り、データセレクタ２２０が、接点２００に接続された線３３５で電子信号を送る。

図２を再び参照すると、ゲートセレクタ２３０とデータセレクタ２２０は、ベアＰＣＢなどの被測定デバイス上のターゲット２５０の測定を行うために２つの接点２００ａと２００ｂを選択する。ベアＰＣＢの代表的な測定は、ベアＰＣＢ上のトレース（ターゲット２５０）の抵抗を測定してトレースの電気接続性を判断することである。

図４Ａは、ＰＣＢ上のトレースの抵抗を測定するために使用することができる、図２に示した測定回路と類似の二端子測定回路を示す回路図である。図４Ａに示したように、ＤＵＴの抵抗Ｒｄｕｔを測定するために、電流源Ｉが、ＤＵＴの未知の抵抗Ｒｄｕｔに既知の電流Ｉｆｏｒｃｅを供給し流す。ＤＵＴ抵抗Ｒｄｕｔの端子間に現れる電圧Ｖｓｅｎｓｅが電圧計Ｖによって測定され、測定電圧Ｖｓｅｎｓｅを供給電流Ｉｆｏｒｃｅで割ることによってＤＵＴ抵抗Ｒｄｕｔが決定される。

しかしながら、図４Ａに示したように、電圧は、ＤＵＴ抵抗Ｒｄｕｔの端子間電圧だけでなく、接触抵抗Ｒ１およびＲ２の端子間電圧も測定される。例えば、図２に示した例を使用すると、スイッチ２１０と導体２４０が抵抗Ｒ１を追加し、スイッチ２１５と導体２６０が抵抗Ｒ２を追加する。スイッチ２１０と２１５および導体２４０と２６０の抵抗Ｒ１とＲ２が、ＤＵＴ（例えば、トレース）抵抗Ｒｄｕｔよりも大きいときは、図４Ａに示した二端子測定回路を使用してＲｄｕｔの正確な測定値を得ることは困難である。

したがって、図４Ｂに示したように、Ｒｄｕｔ測定の精度を高めるために、四端子測定回路を使用することができる。図４Ｂにおいて、電流源Ｉと電圧計Ｖは両方ともＤＵＴ抵抗Ｒｄｕｔに別々に接続されている。したがって、図４Ａと同じように、ＤＵＴ抵抗Ｒｄｕｔに既知の電流Ｉｆｏｒｃｅが供給される。しかしながら、ＤＵＴ抵抗Ｒｄｕｔの端子間電圧降下は、接触抵抗Ｒ３とＲ４の後で測定される。ディジタル電圧計は高インピーダンスなので、電圧計に流れる電流は最小になる。したがって、接触抵抗Ｒ５とＲ６の端子間電圧降下がないので、ＤＵＴ抵抗Ｒｄｕｔだけが測定される。その結果、ＤＵＴ抵抗Ｒｄｕｔは、ディジタル電圧計のＶｓｅｎｓｅが示す電圧と既知の電流Ｉｆｏｒｃｅの比と等しくなる。

図５は、本発明によるもう１つの例示的な実施形態による汎用治具の接点のもう１つの構成を示す回路図である。図５に示した接点構成は、図４Ｂに示した回路と類似の四端子測定回路を使用する。接点５００ａと５００ｂは、ターゲット５５０をテストするための汎用治具の特定の接点を表す。接点５００ａと５００ｂは、図１の汎用治具３０または４０では接点５０として実装することができる。

接点５００ａは、スイッチ５０５、スイッチ５１５、および導体５１８を含む。スイッチ５０５と５１５はそれぞれ、ターゲット５５０上のテスト点５４５と接触している導体５１８に別個に接続される。接点５００ｂは、スイッチ５１０、スイッチ５２０、および導体５２２を含む。スイッチ５１０と５２０はそれぞれ、ターゲット５５０上のテスト点５５５に接触している導体５２２に別個に接続される。導体５１８と５２２は、ターゲット５５０に対して電気接続するように構成されたピン、金属ワイヤまたはプローブである。１つの実施形態において、スイッチ５０５、５１０、５１５および５２０は、薄膜トランジスタである。

接点５００ａと５００ｂは、スイッチ５０５、５１０、５１５および５２０を第１の状態または「オン」状態にするように構成されたフォースセレクタ５４０、センスセレクタ５３０、およびゲートセレクタ５６０によって選択される。スイッチ５０５、５１０、５１５および５２０のゲートは、ゲートセレクタ５６０に接続されており、スイッチ５０５と５１０のソースは、フォースセレクタ５４０に接続されており、スイッチ５１５と５２０のドレインは、センスセレクタ５３０に接続されている。スイッチ５０５と５１０のドレインが、導体５１８と５２２にそれぞれ接続されており、スイッチ５１５と５２０のソースは、導体５１８と５２２にそれぞれ接続されている。

フォースセレクタ５４０、センスセレクタ５３０、およびゲートセレクタ５６０はそれぞれ、接点５００ａと５００ｂを外部テストエレクトロニクスに接続するための追加のスイッチ（図示せず）を含む。例えば、フォースセレクタ５４０は、接点５００ａと５００ｂをスイッチ５０５と５１０を介して電流源に接続してターゲット５５０に既知の電流を供給することができ、センスセレクタ５３０は、接点５００ａと５００ｂをスイッチ５１５と５２０を介して電圧計に接続してターゲット５５０の端子間電圧を測定することができる。ターゲット５５０を通る電流の方向は、電流源に対してフォースセレクタ５４０によって確立された接続Ｆ＋／Ｆ−によって決定される。同様に、ターゲット５５０の端子間電圧降下を適切に測定する電圧計への接続Ｓ＋／Ｓ−は、センスセレクタ５３０によって決定される。

図６Ａは、図５に示したように構成された接点５００のアレイ６１０を含む汎用治具６００を示す回路図である。汎用治具６００は、図１のテストアセンブリ１０内に汎用治具３０または４０として実装することができる。アレイ６１０内の接点６００は、行６２０と列６３０で配列されている。各行６２０は、線６４０を介してフォースセレクタ５４０に接続され、線６５０を介してセンスセレクタ５３０に接続されている。各列６３０は、線６６０を介してゲートセレクタ５６０に接続されている。接点５００を選択するために、フォースセレクタ５４０は、接点５００に接続された線６４０で電子信号を送り、センスセレクタ５３０は、接点５００に接続された線６５０で電子信号を送り、ゲートセレクタ５６０は、接点５００に接続された線６６０で電子信号を送る。

図６Ｂは、ベアＰＣＢなどの電子デバイス上のターゲットをテストするように構成された図６Ａの汎用治具を示す回路図である。ターゲット５５０は、接点５００ａと５００ｂの間に接続されている。接続点５００ａを選択するとき、フォースセレクタ５４０は、線６４０ａで電子信号を送って、接点５００ａをスイッチ５０５を介して外部電流源の端子Ｆ＋に接続し、センスセレクタ５３０は、線６５０ａで電子信号を送って、接続点５００ａをスイッチ５１５を介して外部電圧計の端子Ｓ＋に接続し、ゲートセレクタ５６０は、接点５００ａに接続された線６６０ａで電子信号を送ってスイッチ５０５と５１５を第１の状態にして電流源と電圧計への接続を完成させる。接点５００ｂを選択するとき、フォースセレクタ５４０は、線６４０ｂで電子信号を送って接点５００ｂをスイッチ５１０を介して外部電流源の端子Ｆ−に接続し、センスセレクタ５３０は、線６５０ｂで電子信号を送って接点５００ｂをスイッチ５２０を介して外部電圧計の端子Ｓ−に接続し、ゲートセレクタ５６０は、接点５００ａに接続された線６６０ｂで電子信号を送ってスイッチ５１０と５２０を第１の状態にして電流源と電圧計への接続を完成させる。

スイッチ５０５と５１０および導体５１８と５２２を介してターゲット５５０に既知の電流が供給される。ターゲット５５０の端子間電圧降下は、スイッチ５１５と５２０および導体５１８と５２２を介して測定される。ディジタル電圧計は高インピーダンスなので、電圧計に流れる電流は最小になる。したがって、スイッチ５１５と５２０には電圧降下がないので、ターゲット５５０の抵抗だけが測定される。その結果、ターゲット５５０の抵抗は、測定した電圧と既知の電流との比に等しくなる。図６Ｂに示したターゲット５５０への接続が、両方のテスト点がＰＣＢ／ＤＵＴの同じ側にある実施形態に当てはまることに注意されたい。しかしながら、ＰＣＢ／ＤＵＴが、ＰＣＢ／ＤＵＴの両側にテスト点を有するターゲット（例えば、トレースまたは機能（features））のテストを可能にする実施形態では、２つの汎用治具が使用され、ＰＣＢ／ＤＵＴが図１に示したように２つの汎用治具の間に「挟まれる」。

図７は、本発明による実施形態による汎用治具を実現するテストシステムを示すブロック図である。テストシステムは、参照番号７００で示され、電子デバイスをテストするソフトウェア７２０を実行するように動作可能なプロセッサ７１０を含む。プロセッサ７１０は、任意のタイプのマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックデバイス、ディジタル信号プロセッサ、または他の処理装置でよい。プロセッサ７１０は、メモリユニット７３０と入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット７４０に結合されている。入出力ユニット７４０は有線でも無線でもよい。表示装置７５０は、必要に応じて、テストシステム７００に結合され、テストシステム７００のオペレータにテスト結果を表示するように動作可能である。

本発明による１つの実施形態において、プロセッサ７１０は、ベアＰＣＢなどの特定の電子デバイスをテストするように汎用治具３０と４０を構成するソフトウェア７２０を実行するように動作可能である。プロセッサ７１０は、ＰＣＢ上のターゲットに対応するテスト点位置を表す入力データを取得し、テスト点位置を接点位置の記憶表現にマップして、テスト点位置の最も近くに位置合わされた汎用治具３０と４０上の接点を決定することができる。プロセッサ７１０は、さらに、テスト点位置のパターンを汎用治具３０と４０上の異なる最も近くに位置合わせされた接点にマップすることによって、テストする複数のターゲットを同時に識別することができる。テスト点位置のパターンを接点アレイ上にマップするために、アレイ内のそれぞれ個々の接点の状態（オンまたはオフ）が、マッピングにより選択される。例えば、パターンのテスト点によってカバーされる接点領域の１／２以上を有する接点を「オン」状態に選択することができる。その他の状況では、接点を「オフ」状態に選択することができる。

各時間間隔で１つまたは複数のターゲットをテストするための特定の接点を示すテスト情報が、プロセッサ７１０によってメモリユニット７３０に記憶される。プロセッサ７１０は、メモリユニット７３０および入出力ユニット７４０と通信して、各時間間隔ごとのテスト情報を含むテスト信号７６０をテストエレクトロニクス７８０に送る。テストエレクトロニクス７８０は、電流源、電圧計、他のそのようなテスト機器などの任意の他のテスト機器とともに、図２のセレクタ２２０および２３０や、図５のセレクタ５３０、５４０および５６０などの接点セレクタを含む。テストエレクトロニクス７８０は、プロセッサ７１０から受け取ったテスト信号７６０に基づいてＰＣＢ上のターゲットをテストするための汎用治具３０および４０上の接点を選択する。テストエレクトロニクス７８０が取得した測定値７７０は、次の処理および／または表示装置７５０上の表示のために、入出力ユニット７４０を介してプロセッサ７１０に送られる。

図８は、本発明によるさらに他の例示的な実施形態により電子デバイスをテストするための全体を参照番号８００で示した方法を示すフローチャートである。最初に、ステップ８０１に示したように、本発明による実施形態によるランダムアドレス指定可能な接点アレイを備えた汎用治具を提供する。ステップ８０２に示したように、汎用治具が、ＰＣＢをテストするためにベアＰＣＢなどの電子デバイスに接触した状態で配置される。ステップ８０３と８０４で、ＰＣＢ上のターゲットに対応するテスト点を決定しそのテスト点を汎用治具上の接点にマップする。

その後で、ステップ８０５〜８０７に示したように、ＰＣＢ上の特定のターゲットのテスト点に対応する汎用治具上の第１と第２の接点を選択し、第１と第２の選択された接点の間でターゲットの測定を行う。ステップ８０８に示したように、ＰＣＢ上にテストするさらに他のターゲットがある場合は、ステップ８０５〜８０７に示したように、そのターゲットと関連した汎用治具上の接点を選択して、そのターゲットの測定を行う。そうでない場合は、プロセスはステップ８０９で終了する。

本出願において示した革新的な概念は、幅広い用途にわたって修正し変更することができる。したがって、特許を取得する内容の範囲は、示した特定の例示的教示のいずれにも限定されず、添付の特許請求の範囲によって定義される。

本発明による例示的な実施形態による電子デバイスをテストするための汎用治具を含むテストアセンブリの上面斜視図である。 本発明による例示的な実施形態よる汎用治具の接点の１つの構成を示す回路図である。 図２に示したように構成された接点のアレイを含む汎用治具を示す回路図である。 二端子測定回路を示す回路図である。 四端子測定回路を示す回路図である。 本発明によるもう１つの例示的な実施形態による汎用治具の接点のもう１つの構成を示す回路図である。 図５に示したように構成された接点のアレイを含む汎用治具を示す回路図である。 電子デバイス上のターゲットをテストするように構成された図６Ａの汎用治具を示す回路図である。 本発明による実施形態による汎用治具を実装するテストシステムを示すブロック図である。 本発明によるさらに他の例示的な実施形態による電子デバイスをテストする方法を示すフローチャートである。

符号の説明

２０：電子デバイス
３０：汎用テスト治具
２００ａ、２００ｂ：接点
２１０、２１５：スイッチ
２２０：データセレクタ
２３０：ゲートセレクタ
２４０、２６０：導体
２５０：ターゲット

Claims (10)

1. 電子デバイスをテストするための汎用治具であって、
   複数のアドレス指定可能な接点を備え、
   前記接点の各々は、前記デバイスに電気的に接続することができる導体に接続されたスイッチを含み、
   前記接点のうちの２つは、前記デバイス上のターゲットを測定するための選択された接点であり、
   前記選択された接点の選択は、該接点に対する前記デバイス上の前記ターゲットの位置に基づいて構成可能である、
   汎用治具。
2. 前記複数のアドレス指定可能な接点が、行と列とを有するアレイに配列され、前記導体のうちの隣り合った導体間の間隔が、前記デバイス上の隣り合ったターゲット間の間隔よりも小さい、請求項１に記載の汎用治具。
3. 前記選択された接点のそれぞれの前記各スイッチが第１の状態にあるときに、前記ターゲットに電流が供給され、前記ターゲットの端子間電圧が測定される、請求項１に記載の汎用治具。
4. 前記汎用治具が、第１の汎用治具と第２の汎用治具とを含み、前記デバイスが、前記第１の汎用治具と前記第２の汎用治具との間に挟まれる、請求項１に記載の汎用治具。
5. 前記デバイスが、ベアプリント回路基板である、請求項１に記載の汎用治具。
6. 前記スイッチが、少なくとも１つの薄膜トランジスタを含む、請求項１に記載の汎用治具。
7. 前記選択された接点のそれぞれの前記スイッチが、前記第１のスイッチが第１の状態であるときに前記ターゲットに電流を供給する該第１のスイッチと、前記第２のスイッチが前記第１の状態であるときに前記ターゲットの端子間電圧を測定する該第２のスイッチと、を含む、請求項１に記載の汎用治具。
8. 電子デバイスをテストする方法であって、
   複数のアドレス指定可能な接点を含む汎用治具を提供するステップであって、前記接点の各々は、前記デバイスに電気的に接続することのできる導体に接続されたスイッチを含んでいる、ステップと、
   前記接点に対する前記デバイス上のターゲットの位置に基づいて、前記デバイス上の前記ターゲットを測定するための、前記接点のうちの２つを選択するステップと、
   含む、方法。
9. 前記選択された接点の各々における第１のスイッチを使用して前記ターゲットに電流を供給するステップと、
   前記選択された接点の各々における第２のスイッチを使用して前記ターゲットの端子間電圧を測定するステップと、
   をさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記選択するステップが、前記選択された接点を選択するために、前記デバイス上のターゲット位置を前記汎用治具上の接点位置にマッピングするステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

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