DE19701336A1 - Sondenanordnung mit einem Kugelrasterarray - Google Patents
Sondenanordnung mit einem KugelrasterarrayInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elek
tronische Testgeräte und insbesondere auf eine Testsondenan
ordnung zum elektrischen Verbinden eines Kugelrasterar
ray-Oberflächenbefestigungsgehäuses mit einem elektronischen
Meßgerät.
Das Kugelrasterarray (BGA, BGA = Ball Grid Array) ist
schnell zu dem bevorzugten Gehäuse auf dem Gebiet der Ober
flächenbefestigungstechnologie geworden. BGAs liefern viele
Vorteile gegenüber normalen Oberflächenbefestigungstechnolo
gien mit kleinen Zwischenräumen zwischen den Anschlußleitun
gen und gegenüber normalen Technologien mit Anschlußstiftra
sterarrays. Diese Vorteile umfassen reduzierte Plazierungs
probleme, da BGAs selbstzentrierend sind, reduzierte Hand
habungsprobleme, da keine zu beschädigenden Zuleitungen exi
stieren, ein niedrigeres Profil und eine höhere Verbindungs
dichte. Es existiert jedoch ein deutlicher Nachteil bei der
BGA-Technologie, nämlich der Mangel an etablierten BGA-Test
zubehörteilen und BGA-Testverfahren.
Elektronische Testgeräte (z. B. Oszilloskope, Logikanalysato
ren, Emulatoren) werden verwendet, um verschiedene elektri
sche Aspekte der ICs (IC = integrated circuit = integrierte
Schaltung), einschließlich der Spannungs- und Strom-Signal
verläufe, zu analysieren. Typischerweise sind auf einer be
stückten gedruckten Schaltungsplatine verschiedene elektri
sche Komponenten, einschließlich mehrerer IC-Gehäuse, dicht
gedrängt angeordnet. Aufgrund der engen Beabstandung der
Komponenten auf der Platine (d. h. aufgrund der hohen "Plati
nendichte") ist es häufig schwierig, die ICs mit dem Testge
rät elektrisch zu verbinden. Die BGAs verschlimmern ledig
lich dieses Problem, da keine "Zuleitungen" für einen Zu
griff zu Testzwecken existieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Sondenanordnung zum elektrischen Verbinden eines Kugelra
stergehäuses einer integrierten Schaltung mit Testgeräten zu
schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Sondenanordnung zum elektri
schen Verbinden eines Gehäuses einer integrierten Schaltung
mit einem Testgerät gemäß Anspruch 1 und durch eine Sonden
anordnung zum elektrischen Verbinden eines Gehäuses einer
integrierten Schaltung mit einem ersten und einem zweiten
Testgerät gemäß Anspruch 6 gelöst.
Die Sondenanordnung weist eine Kugelrastersonde auf, welche
BGA-Elemente (d. h. ICs, die unter Verwendung von Kugelra
sterarrays befestigt sind) mit Testgeräten elektrisch ver
bindet. Die Kugelrastersonde weist einen BGA-Sockel und ein
BGA-Kopfstück auf, die an gegenüberliegenden Seiten einer
mehrschichtigen Schaltungsplatine befestigt sind. Der
BGA-Sockel ist konfiguriert, um eine integrierte Schaltung, die
auf einem zweiten BGA-Kopfstück befestigt ist, aufzunehmen.
Nachdem die integrierte Schaltung mit der Kugelrastersonde
verbunden ist, wird die gesamte Anordnung daraufhin über ei
nen zweiten BGA-Sockel mit einer gedruckten Schaltungspla
tine verbunden. Außerdem ist eine Vorrichtung zum Verbinden
der Kugelrastersonde mit einem Testgerät vorgesehen. Die Ku
gelrastersonde versieht den Endanwender mit der Möglichkeit,
Signale von der integrierten Schaltung passiv zu überwachen,
sowie beispielsweise mit der Möglichkeit, Signale zum Si
gnalaufbereiten durch einen Emulgator zu unterbrechen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm der Sondenanordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ein detaillierteres Blockdiagramm der Sondenanord
nung.
Fig. 3 eine Explosionsansicht eines ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Sondenanordnung.
Fig. 4 eine Explosionsansicht eines zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Probenanordnung.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm der Sondenanordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung. Im allgemeinen ist die Sondenanord
nung zwischen einem integrierten Schaltungselement, das auf
einem Kugelrasterarray befestigt ist, und einer gedruckten
Schaltungsplatine angeordnet. Die Sondenanordnung ermöglicht
es einem Anwender, auf Signale zuzugreifen, die, wenn die
Konfiguration des Kugelrasterarrays gegeben ist, ansonsten
unzugänglich wären.
Bezugnehmend nun auf Fig. 1, ist eine Kugelrastersonde 120
zwischen einem BGA-Element 110 und einer gedruckten Schal
tungsplatine 130 angeordnet. Die Kugelrastersonde 120 ist
mit einem Testgerät 140 verbunden. Das Testgerät 140 kann
beispielsweise ein Oszilloskop sein. Obwohl Fig. 1 eine Ver
bindung mit lediglich einem Testgerät darstellt, beabsich
tigt die vorliegende Erfindung ein Verbinden des BGA-Ele
ments mit mehreren Testgeräten gleichzeitig, wie es im Nach
folgenden zu sehen sein wird. Andere Testgeräte, welche über
die Kugelrastersonde mit dem BGA-Element verbunden werden
können, umfassen Logikanalysatoren und Schaltungsemulgatoren.
Die Kugelrastersonde 120 ist konfiguriert, um es einem An
wender zu ermöglichen, das BGA-Element 110, das "angeschlos
sen" ist (d. h. das mit der gedruckten Schaltungsplatine 130
elektrisch gekoppelt ist), mit dem Testgerät 140 zu verbin
den, um das Überwachen von einzelnen Signalen oder die Un
terbrechung von einzelnen Signalen oder beides zu erleich
tern. Die einzelnen Signale sind dann für eine Test- oder
Signal-Aufbereitung verfügbar.
Fig. 2 zeigt ein detaillierteres Blockdiagramm der Sonden
anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Das BGA-Element
110 ist mit einer ersten und einer zweiten Lötmittelkugel
202, 203 dargestellt. Ferner ist die Kugelrastersonde 120
zwischen dem BGA-Element 110 und der gedruckten Schaltungs
platine (nicht gezeigt) angeordnet. Ein Merkmal der Kugelra
stersonde besteht darin, daß Signale von dem BGA-Element 110
entweder zu der gedruckten Schaltungsplatine durchgeführt
werden können, um ein passives Überwachen des Signals zu er
leichtern, oder darin, daß das Signal unterbrochen, durch
das Testgerät 140 geführt, verarbeitet, und dann zu dem Sy
stem, das sich im Test befindet, zurückgeleitet werden kann.
Die erste Lötmittelkugel 202 ist mit einer Datenleitung 210
verbunden. Die zweite Lötmittelkugel 203 ist mit einer Da
tenleitung 220 verbunden. Eine Datenleitung 212, die mit der
Leitung 210 verbunden ist, ermöglicht eine Signaldurchfüh
rung und erleichtert ein passives Signaltesten durch das
Testgerät 140. Die Datenleitung 220 ist mit dem Testgerät
140 verbunden, um eine Signalunterbrechung zu ermöglichen.
Nachdem das Signal aufbereitet ist, wird dasselbe beispiels
weise über eine Datenleitung 222 zu dem System zurückge
führt. Andere Konfigurationen sind möglich, ohne von dem Be
reich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
könnte das Signal, das von dem Weg an der Lötmittelkugel 202
ausgeht, für eine Signalaufbereitung unterbrochen werden,
während das Signal, das von dem Weg an der Lötmittelkugel
203 ausgeht, von dem Testgerät 140 passiv überwacht werden
könnte, während dasselbe zu dem System, das sich im Test be
findet, durchgeführt wird. Die Signalführung wird erreicht,
indem eine mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatine ver
wendet wird, wie es in Verbindung mit Fig. 3 erörtert wird.
Fig. 3 zeigt eine Explosionsansicht eines ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Sondenanordnung gemäß der vorlie
genden Erfindung. Die Kugelrastersonde 120 weist einen
BGA-Sockel 320 auf, der mit einer ersten Seite eines Verbin
dungselements 324 verbunden ist. Ein BGA-Kopfstück 326 ist
mit einer zweiten Seite des Verbindungselements 324 verbun
den. Das Verbindungselement 324 weist eine erste und eine
zweite leitende Anschlußflächenmatrix 322 auf, die angepaßt
ist, um den BGA-Sockel 320 bzw. das BGA-Kopfstück aufzuneh
men. Das Verbindungselement 324 ist konfiguriert, um die Ku
gelrastersonde 120 mit dem Testgerät (Gegenstand 140 in Fig.
1) zu verbinden.
Der BGA-Sockel 320 und das BGA-Kopfstück 326 sind vorzugs
weise an gegenüberliegenden Seiten einer mehrschichtigen ge
druckten Schaltungsplatine 323 mittels Lötmittel befestigt,
welche Signalwege aufweist, um die Signalführung zwischen
dem BGA-Element, dem Testgerät und der gedruckten Schal
tungsplatine zu erreichen. Anstelle der harten Platine könn
te auch eine flexible Schaltung mit einem Laminat verwendet
werden. Zusätzlich könnte eine Mischung aus einer harten
Platine und einer flexiblen Platine verwendet werden, um die
Kugelrastersonde 120 herzustellen.
Die Kugelrastersonde 120 ist angepaßt, um das BGA-Element
310 mit der gedruckten Schaltungsplatine 130 elektrisch zu
koppeln. Das BGA-Element 310 wird als erstes auf dem
BGA-Kopfstück 312 befestigt. Das BGA-Kopfstück 312 ist konfigu
riert, um mit dem BGA-Sockel 320 der Kugelrastersonde 120
verbunden zu werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbei
spiel sind sowohl das BGA-Kopfstück 312 als auch der
BGA-Sockel 320 mit einem 19 × 19-Array versehen. Andere Array
konfigurationen werden von der vorliegenden Erfindung in Be
tracht gezogen, einschließlich Arrays, welche beispielsweise
in der Mitte Leerstellen aufweisen, um eine Wärmedissipation
zu erreichen.
Ein BGA-Sockel 330 ist auf der gedruckten Schaltungsplatine
130 an der Anschlußflächenmatrix 340 Oberflächen-befestig
bar. Der BGA-Sockel 330 ist konfiguriert, um das BGA-Kopf
stück 326 der Kugelrastersonde 120 aufzunehmen. Bei einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die BGA-Kopfstücke 312,
326 und die BGA-Sockel 320, 330 von Methode Electronics,
Incorporated, 7447 West Wilson Avenue, Chicago, Illinois,
erhältlich. Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Sondenan
ordnung besteht darin, daß das BGA-Element 310, das mit dem
BGA-Kopfstück 312 gekoppelt ist, über den BGA-Sockel 330
direkt auf der gedruckten Schaltungsplatine 130 befestigt
werden kann, nachdem das Testen abgeschlossen ist. Diese
Verbindung kann ohne weiteres erreicht werden, indem das
BGA-Element aus der Kugelrastersonde 120 "ausgesteckt", die
Sonde 120 entfernt und das BGA-Element 310 in den Sockel 330
eingefügt wird.
Fig. 4 zeigt eine Explosionsansicht eines zweiten bevorzug
ten Ausführungsbeispiels der Sondenanordnung. Die Kugelra
stersonde 120 weist einen BGA-Sockel 420 und ein BGA-Kopf
stück 430 auf, die über Anschlußflächenmatrizen (nicht ge
zeigt) miteinander verbunden sind. Bei diesem Ausführungs
beispiel sind mehrere Verbindungselemente gezeigt. Ein er
ster Verbinder 472 weist eine zentrale Massefläche auf, die
von zwei Reihen von Signalkontakten umgeben ist. Der Verbin
der 472 ist auf der Kugelrastersonde 120 Oberflächen-befe
stigt, und derselbe ist konfiguriert, um ein Kabel 470 auf
zunehmen. Das Kabel 470 kann beispielsweise zu einem Logik
analysator geführt werden. Ein zweites Kabel 460 ist unter
Verwendung eines normalen Verbinders des Typs, der bei einem
RS-323-Verbindungstyp (RS = related standard = verbundene
Norm) verwendet wird, angeschlossen. Dieses zweite Kabel 460
kann zu einem weiteren Testgerät, wie z. B. einem Schaltungs
emulgator, geführt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungs
beispiel ist der Verbinder 472 ein Mictor-Verbinder mit an
gepaßter Impedanz, der von AMP, Incorporated, Harrisburg,
Pennsylvania, erhältlich ist.
Ein BGA-Element 410, das auf einem BGA-Kopfstück befestigt
ist, ist mit dem BGA-Sockel 420 verbunden. Die Sonde 120
wird dann mit der gedruckten Schaltungsplatine 450 verbun
den, indem das BGA-Kopfstück 430 in den BGA-Sockel 440 ein
gefügt wird, welcher auf der gedruckten Schaltungsplatine
450 Oberflächen-befestigt ist.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit dem be
vorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben
wurde, ist dieselbe nicht auf die spezielle gezeigte Struk
tur begrenzt. Beispielsweise kann eine aktive Schaltungsan
ordnung auf der Schaltungsplatine (Gegenstand 323 in Fig. 3)
befestigt werden, um einen Systemtest und eine Systememula
tion zu erleichtern.
Claims (6)
1. Sondenanordnung zum elektrischen Verbinden eines Gehäu
ses einer integrierten Schaltung (110, 310) mit einem
Testgerät (140), wobei das Gehäuse einer integrierten
Schaltung (110, 310) angepaßt ist, um ein Kugelraster
array (BGA) zu verwenden, wobei die Sondenanordnung fol
gende Merkmale aufweist:
eine Kugelrastersonde (120), die mit dem Gehäuse einer integrierten Schaltung (110, 310) elektrisch gekoppelt ist; und
einen ersten Kugelrasterarray-Sockel (330), der konfigu riert ist, um die Kugelrastersonde (120) aufzunehmen,
wobei der erste Kugelrasterarray-Sockel (330) angepaßt ist, um die integrierte Schaltung (110, 310) mit einer gedruckten Schaltungsplatine (130) elektrisch zu kop peln.
eine Kugelrastersonde (120), die mit dem Gehäuse einer integrierten Schaltung (110, 310) elektrisch gekoppelt ist; und
einen ersten Kugelrasterarray-Sockel (330), der konfigu riert ist, um die Kugelrastersonde (120) aufzunehmen,
wobei der erste Kugelrasterarray-Sockel (330) angepaßt ist, um die integrierte Schaltung (110, 310) mit einer gedruckten Schaltungsplatine (130) elektrisch zu kop peln.
2. Sondenanordnung gemäß Anspruch 1, bei der die Kugelra
stersonde (120) folgende Merkmale aufweist:
einen zweiten Kugelrasterarray-Sockel (320), der konfi guriert ist, um das Gehäuse einer integrierten Schaltung (110, 310) aufzunehmen;
ein Verbindungselement (324), das mit dem zweiten Kugel rasterarray-Sockel (320) verbunden ist, wobei das Ver bindungselement (324) mit dem Testgerät (140) elektrisch gekoppelt ist; und
ein erstes Kugelrasterarray-Kopfstück (326), das mit dem Verbindungselement (324) verbunden ist, wobei das erste Kugelrasterarray-Kopfstück (326) konfiguriert ist, um mit dem ersten Kugelrasterarray-Sockel (330) verbunden zu werden.
einen zweiten Kugelrasterarray-Sockel (320), der konfi guriert ist, um das Gehäuse einer integrierten Schaltung (110, 310) aufzunehmen;
ein Verbindungselement (324), das mit dem zweiten Kugel rasterarray-Sockel (320) verbunden ist, wobei das Ver bindungselement (324) mit dem Testgerät (140) elektrisch gekoppelt ist; und
ein erstes Kugelrasterarray-Kopfstück (326), das mit dem Verbindungselement (324) verbunden ist, wobei das erste Kugelrasterarray-Kopfstück (326) konfiguriert ist, um mit dem ersten Kugelrasterarray-Sockel (330) verbunden zu werden.
3. Sondenanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das Ge
häuse einer integrierten Schaltung (110, 310) auf einem
zweiten Kugelrasterarray-Kopfstück (312) befestigt ist,
wobei das zweite Kugelrasterarray-Kopfstück (312) konfi
guriert ist, um mit dem zweiten BGA-Sockel (320) verbun
den zu werden.
4. Sondenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei
der die Kugelrastersonde (120) konfiguriert ist, um Si
gnaldurchführungen und Signalunterbrechungen zu ermögli
chen.
5. Sondenanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei
der die Kugelrastersonde (120) ein zweites Verbindungs
element aufweist, wobei das zweite Verbindungselement
mit einem zweiten Testgerät elektrisch gekoppelt ist.
6. Sondenanordnung zum elektrischen Verbinden eines Gehäu
ses einer integrierten Schaltung (410) mit einem ersten
(140) und einem zweiten Testgerät, wobei das Gehäuse der
integrierten Schaltung (410) angepaßt ist, um ein Kugel
rasterarray (BGA) zu verwenden, wobei die Sondenanord
nung folgende Merkmale aufweist:
eine Kugelrastersonde (120), die mit dem Gehäuse der in tegrierten Schaltung (410) elektrisch gekoppelt ist, wo bei die Kugelrastersonde (120) einen ersten Kugelraster array-Sockel (420), der konfiguriert ist, um die inte grierte Schaltung (410) aufzunehmen, ein erstes Verbin dungselement, das mit dem ersten Testgerät (140) ver bunden ist, ein zweites Verbindungselement, das mit dem zweiten Testgerät verbunden ist, und ein erstes Kugel rasterarray-Kopfstück (430) aufweist; und
einen zweiten Kugelrasterarray-Sockel (440), der konfi guriert ist, um die Kugelrastersonde (120) aufzunehmen, wobei der zweite Kugelrasterarray-Sockel (440) auf der gedruckten Schaltungsplatine (450) befestigt ist, und derselbe angepaßt ist, um die integrierte Schaltung (410) mit der gedruckten Schaltungsplatine (450) über das erste Kugelrasterarray-Kopfstück (430) elektrisch zu koppeln.
eine Kugelrastersonde (120), die mit dem Gehäuse der in tegrierten Schaltung (410) elektrisch gekoppelt ist, wo bei die Kugelrastersonde (120) einen ersten Kugelraster array-Sockel (420), der konfiguriert ist, um die inte grierte Schaltung (410) aufzunehmen, ein erstes Verbin dungselement, das mit dem ersten Testgerät (140) ver bunden ist, ein zweites Verbindungselement, das mit dem zweiten Testgerät verbunden ist, und ein erstes Kugel rasterarray-Kopfstück (430) aufweist; und
einen zweiten Kugelrasterarray-Sockel (440), der konfi guriert ist, um die Kugelrastersonde (120) aufzunehmen, wobei der zweite Kugelrasterarray-Sockel (440) auf der gedruckten Schaltungsplatine (450) befestigt ist, und derselbe angepaßt ist, um die integrierte Schaltung (410) mit der gedruckten Schaltungsplatine (450) über das erste Kugelrasterarray-Kopfstück (430) elektrisch zu koppeln.
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