(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号線（２２,２６）および供給線（２４）を有する電気装置（１０）における電流リターン・パス完全性を判定する方法であって、前記電気装置（１０）は別の装置（４０）に接続されるかあるいは接続可能であり、前記供給線（２４）のうちの少なくとも１グループは相互に電気的に接続され、前記方法は、
ａ）確定された信号線（２６）上の、他の確定された信号線（２２）上の入力信号（１８）から生じた近端クロストーク信号の少なくとも１つの基準信号パターン（５０）を有するライブラリを提供するステップであって、前記電気装置（１０）と同一であってその有効性が別の方法で試験されている基準装置で前記ライブラリが作成されている前記ステ
ップと、
ｂ）前記電気装置（１０）の選択された信号線（２２）に所定の信号（１８）を印加するステップと、
ｃ）前記電気装置（１０）の少なくとも１つの別の信号線（２６）上の近端クロストーク信号（２０）を所定の時間窓の中で検出するステップと、
ｄ）前記近端クロストーク信号（２０）を前記ライブラリからの前記対応する基準信号パターン（５０）と比較するステップと、
ｅ）もし前記近端クロストーク信号（２０）と前記対応する基準信号パターン（５０）との間に偏差があるならば、
ｆ）前記電気装置（１０）において相互に接続された供給線（２４）のグループに少なくとも１つの開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）があるという情報を出すステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記電気装置はコネクタ・レセプタクル（１０）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記別の電気装置は印刷回路基板（４０）を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記選択された信号線（２２）は前記別の信号線（２６）の近隣にある、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｃ）ないしｆ）を他の別の信号線（２６）に対して繰り返し実行する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップｂ）ないしｆ）を別の選択された信号線（２６）に対して繰り返し実行する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記供給線（２４）は前記選択された信号線（２２）または前記別の信号線（２６）あるいはその両方の近隣にある、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記時間窓は前記信号線（２２,２６）の長さと前記所定の信号（１８）の伝播速度とに適合させられる、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記開口の位置は、前記近端クロストーク信号（２０）と前記対応する基準信号パターン（５０）との間に前記偏差が生じた時間に基づいて突き止められる、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記近端クロストーク信号（２０）と前記対応する基準信号パターン（５０）との間の前記偏差が所定値より大きければ前記開の前記情報が出される、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
デジタル・コンピュータ・システムの内部メモリにロード可能であり、前記コンピュータ上で動作させられたときに請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法を実行するためのソフトウェア・コード部分を含む、コンピュータ・プログラム。
【請求項１２】
コンピュータにより実行可能なプログラム命令を具体化したコンピュータ読み取り可能な媒体を含むコンピュータ・プログラム製品であって、前記具体化されたプログラム命令は請求項１１に記載のコンピュータ・プログラムを含む、コンピュータ・プログラム製品。
【請求項１３】
複数の信号線（２２,２６）および供給線（２４）を有する電気装置（１０）における電流リターン・パス完全性を判定するための試験装置であって、
確定された信号線（２６）上の、他の確定された信号線（２２）上の入力信号（１８）から生じた近端クロストーク信号の少なくとも１つの基準信号パターン（５０）を有するライブラリを提供する手段であって、前記電気装置（１０）と同一であってその有効性が別の方法で試験されている基準装置で前記ライブラリが作成されている前記手段と、
前記電気装置（１０）の選択された信号線（２２）に所定の信号（１８）を印加する手段と、
前記電気装置（１０）の少なくとも１つの別の信号線（２６）上の近端クロストーク信号（２０）を所定の時間窓の中で検出する手段と、
前記近端クロストーク信号（２０）を前記ライブラリからの前記対応する基準信号パターン（５０）と比較する手段と、
もし前記近端クロストーク信号（２０）と前記対応する基準信号パターン（５０）との間に偏差があるならば、前記電気装置（１０）において相互に接続された供給線（２４）のグループに少なくとも１つの開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）があるという情報を出す手段とを含む、試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の信号線および供給線を有する電気装置における電流リターン・パス完全性を判定する方法に関し、前記電気装置は別の装置に接続されているかあるいは接続可能である。特に、本発明は、複数の信号線および供給線を有するコネクタ・レセプタクルにおける電流リターン・パス完全性を判定する方法に関し、前記レセプタクルは印刷回路基板に接続されているかあるいは接続可能である。さらに、本発明は、上記方法を実行するための試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の信号線および供給線を有する電気装置は、普通、別の電気装置に接続される。例えば、前記電気装置はコネクタ・レセプタクルであり得、前記別の電気装置は印刷回路基板であり得る。コネクタ・レセプタクルは複数の半田付けジョイントにより印刷回路基板に接続される。例えばＶＤＤ線およびＧＮＤ（グランド）線など、少なくとも２タイプの供給線があり、ＶＤＤは集積回路の正供給電圧を表す。印刷回路基板上の回路又は装置が数個の電圧を必要とするならば、対応する数の異なる電圧線がある。例えば、集積回路は付加的な負電圧供給線ＶＳＳを必要とすることがある。
【０００３】
供給線、特にＶＤＤ線およびＧＮＤ線は、印刷回路基板において配電のために設けられる。同じタイプの供給線同士は互いに接続されるので、冗長供給線である。コネクタ・アセンブリの各冗長供給線は、半田付けジョイントにより印刷回路基板上の対応する供給トレースに接続される。前記半田付けジョイントに開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）があれば、接続は、同じタイプの他の供給線を介して維持される。直流電流が供給線に供給されるのであれば、単一の開口は供給線の電気的特性に何の影響も与えない。
【０００４】
しかし、高周波数の交流電流が供給線又は信号線に加えられと、半田付けジョイントの中の開口は電気装置全体の電気的特性の大幅な変化を生じさせる。供給線、例えばＶＤＤ線およびＧＮＤ線は、信号線に容量結合および誘導結合される。供給線は高周波数信号リターン・パスとして利用される。これらの信号リターン・パスのうちの１つ以上を解く（ｌｏｏｓｅ）と、付加的なインピーダンス・ミスマッチと信号対信号カップリングの増大が生じ、これらは高速システム性能および信頼性に深刻な影響を及ぼし得る。
【０００５】
従って、高速信号経路を、組み立て後に、なるべく正確に試験することが重要である。選択された場合には、これはテスト・ベンチ上で行われ得る。しかし、１０００より多い信号コネクタを有する大きなコネクタのオンライン組み立て検査が行われなければならないならば、深刻な問題がある。
【０００６】
知られている電気オンライン試験方法は、信号短絡および開口を電力間短絡と同様に検出することを可能にする。冗長ＶＤＤ接続およびＧＮＤ接続の場合、ＡＣ（交流電流）またはＤＣ（直流電流）あるいはその両方の抵抗測定によって１つ以上の開口を検出するのは非常に難しい。さらに、影響を受ける信号トレースを特定するためには、悪意ある信号リターン・パス開口の位置が知られなければならない。
【０００７】
さらに、或る場合には、例えばＸ線による、光学検査が手操作で可能である。しかし、前記光学検査は非常に難しくて時間がかかる。光学検査は、また、人的要素にも依存する。特に、数千の信号を有する大きくて複雑な構造のコネクタ・アセンブリは、製造プロセス中のオンライン試験方法を必要とする。
【０００８】
冗長ＶＤＤ開口またはＧＮＤ開口あるいはその両方の位置を電気的に突き止める自動試験のための既知方法は存在しない。従って、高速リンクおよびインターフェースの試験有効範囲は著しく露出される。これは、初期システム試験中の完全性問題および機能性問題に帰着し、従ってハードウェア・コストの増大およびシステム試験遅延に帰着する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、複数の信号線および供給線を有する電気装置において電流リターン・パス完全性を判定する有効な方法を提供することである。本発明の目的は、さらに、前記方法を実行するための試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上の目的は、独立請求項に展開されている方法により達成される。本発明のさらなる有利な実施態様が従属請求項に記載され、以下の記述において教示される。
【００１１】
本発明の中心的思想は、例えば冗長ＶＤＤ線またはＧＮＤ線などの冗長供給線における欠陥の位置を突き止めるために近端クロストーク信号（near end crosstalk signal）を使用することである。入力信号が信号線に印加され、少なくとも１つの隣接する信号線上の近端クロストーク信号が検出される。これらの信号線の近隣の冗長供給線に開口があれば、実際の近端クロストーク信号と基準信号パターンとの間に偏差がある。
【００１２】
基準信号パターンは、複数の信号線ペアのための基準信号パターンを有するライブラリから取り出されている。基準信号パターンは、先に別の方法により確実に試験された同じタイプの有効な基準装置で決定されている。
【００１３】
近端クロストーク信号は、電気装置、特にコネクタ・レセプタクル、内の試験済み信号線の長さに対応する時間窓の中で検出される。従って、コネクタ・レセプタクルの中のまたはその表面の欠陥だけが検出される。電気装置は、別の装置の特性から独立して試験され得る。コネクタ・レセプタクルは、印刷回路基板の特性から独立して試験され得る。
【００１４】
実際の近端クロストーク信号と基準信号パターンとの間の偏差は、欠陥があることを示す。前記偏差の特性は、欠陥の種類および所在を示す。リターン・パス開口は、隣接する信号線上に増大した近端クロストーク信号を生じさせる。近端クロストーク信号の時間領域の性質は、結合位置の正確な決定を可能にする。
【００１５】
抜かれたコネクタは、各信号ピンへのアクセスを可能にする。該方法は、試験装置によって自動的に実行され得る。検査される印刷回路基板上の半田付けジョイントまでの距離は約１０ｍｍの範囲内にある。
【００１６】
本発明の上記の、および付加的な目的、特徴および利点は、次の詳細な記述から明らかになる。
【００１７】
本発明の特徴と思われる新規で独創的な特徴は、添付されている請求項に記載されている。本発明自体およびその利点は、好ましい実施態様についての次の詳細な記述を添付図面と関連させて参照することにより最善に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好ましい実施態様に従う方法のために設けられた印刷回路基板上のコネクタ・レセプタクルの略図を示す。
【図２】本発明の好ましい実施態様に従う方法により検出されて基準信号パターンにより比較された出力信号を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、印刷回路基板４０上のコネクタ・レセプタクル１０の略図を示す。本発明の好ましい実施態様に従う方法は、印刷回路基板４０上のコネクタ・レセプタクル１０に用いられ得る。
【００２０】
コネクタ・レセプタクル１０は複数のピンを含む。第１ピン１２および第２ピン１６、また冗長ＧＮＤピン１４が図１に明示的に示されている。第１ピン１２および第２ピン１６は、コネクタ・レセプタクル１０をケーブルなどに結合させるために設けられている。ピンはコネクタ・レセプタクル１０の同じ側に配列されている。コネクタ・レセプタクル１０の内部に、複数の信号線および供給線がある。第１信号線２２、第２信号線２６およびＧＮＤ線２４が図１に明示的に示されている。例えば、コネクタ・レセプタクル１０は複数の同一のウェーファによって構築される。
【００２１】
コネクタ・レセプタクル１０は、複数の半田付けジョイントを介して印刷回路基板４０に接続される。第１半田付けジョイント３２、冗長ＧＮＤ半田付けジョイント３４、および第２半田付けジョイント３６が図１に明示的に示されている。半田付けジョイント３２,３４および３６は、例えばＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｍｏｕｎｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（表面実装技術））パッドとして提供され得る。第１信号線２２は第１ピン１２を第１半田付けジョイント３２に接続する。第２信号線２６は第２ピン１６を第２半田付けジョイント３６に接続する。ＧＮＤ信号線２４は冗長ＧＮＤピン１４を冗長ＧＮＤ半田付けジョイント３４に接続する。
【００２２】
印刷回路基板４０は、複数の信号トレースおよび供給トレースを含む。第１信号トレース４２、冗長ＧＮＤトレース４４および第２信号トレース４６が図１に明示的に示されている。第１信号トレース４２、冗長ＧＮＤトレース４４および第２信号トレース４６は、例えば、導体経路として提供され得る。第１信号トレース４２は第１半田付けジョイント３２に接続されている。冗長ＧＮＤトレース４４は、冗長ＧＮＤ半田付けジョイント３４に接続されている。第２信号トレース４６は第２半田付けジョイント３６に接続されている。
【００２３】
コネクタ・レセプタクル１０は、非常に多数のピン１２,１４および１６を含み得る。例えば、１０００より多いピンを有するコネクタ・アセンブリが知られている。従って、コネクタ・レセプタクル１０は前記多数の信号線２２および２６および供給線２４も含む。さらに、印刷回路基板４０は、その様な多数の半田付けジョイント３２,３４および３６、信号トレース４２および４６および供給トレース４４を含む。印刷回路基板４０は、例えばハイエンドのサーバの一部であり得る。
【００２４】
本発明に従う方法は、コネクタ・レセプタクル１０内の信号線２２および２６により転送される信号の品質の検査に配慮している。特に、前記方法は、コネクタ・レセプタクル１０内の隣接する供給線２４上の、また半田付けジョイント３４上の、開口を特定することを可能にする。
【００２５】
入力信号１８がコネクタ・レセプタクル１０の第１ピン１２に印加される。入力信号１８は、電圧ステップ、特に高速電圧ステップとして、提供される。入力信号１８は、第１ピン１２からコネクタ・レセプタクル１０を通り第１信号線２２を介して第１半田付けジョイント３２に伝播する。第１信号線２２は、供給線２４に、また第２信号線２６に、容量的にかつ誘導的に結合されている。結合の強さは、信号線２２および２６および供給線２４の間の幾何学的関係による。
【００２６】
信号線２２および２６および供給線２４の結合は、遠端クロストーク信号および近端クロストーク信号という結果をもたらす。遠端クロストーク信号は、信号経路に沿っての全ての部分的結合寄与の重ね合わせである。遠端クロストーク信号のパターンは、常に、１つの単独電圧ピークから成る。前記電圧ピークのサイズおよび符号は、誘導結合および容量結合のバランスによる。近端クロストーク信号は、時間的に分離されたこれらの部分的寄与を含む。従って、各々の単独部分的結合寄与の量は、分離され数量化され得る。冗長ＧＮＤ線２４または半田付けジョイント３４に開口があれば、近端クロストーク信号は変化させられる。
【００２７】
半田付けジョイント３４を除去することによって冗長ＧＮＤ線２４および冗長ＧＮＤトレース４４を分離すれば、冗長ＧＮＤ経路内の開口という結果がもたらされる。この開口は、変化させられた出力信号２０を生じさせる。この出力信号２０は近端クロストーク信号であり、これは、対応する基準信号パターンより少なくとも部分的に高い。例えば、出力信号２０は、半田付けジョイント３４における開口に起因して１ｍＶから３ｍＶに増大する。
【００２８】
出力信号２０は、基準出力信号の基準信号パターンと比較される。基準信号パターンは、有効な基準装置、すなわち同じタイプのコネクタ・レセプタクル、で検出されている。基準装置は、他の方法により先に試験されている。前記基準装置の基準信号パターンはライブラリに格納されている。
【００２９】
出力信号２０と基準出力信号との間の偏差は、隣接する信号経路内の開口に対応する。好ましい実施態様では、入力信号１８、出力信号２０および基準出力信号は、時間の関数としての対応する電圧である。
【００３０】
図２は、本発明の好ましい実施態様に従う方法からの出力信号２０と基準信号パターン５０とを概略的に示す。出力信号２０および基準信号パターン５０は、時間の関数としての電圧を示す。例えば、出力信号２０および基準信号パターン５０は、数値により表される。電圧および対応する時間は、テーブルにおいてペアとして配列され得る。
【００３１】
時間窓は、通例、約１００ｐｓの幅を有する。信号線２２および２６の長さは知られている。さらに、信号１８および２０の伝播速度も知られている。この情報があれば、出力信号２０と基準信号パターン５０との間の偏差が生じる時間によりＧＮＤ線２４内の開口の位置が突き止められ得る。
【００３２】
出力信号２０の時間窓は、信号線２２および２６の長さに対応する所定範囲の時間に制限されているので、コネクタ・レセプタクル１０は、前記コネクタ・レセプタクル１０に結合された印刷回路基板４０または別の電気装置の電気的特性とは無関係に試験され得る。この時間窓の中では、信号線２２および２６の近隣の供給線２６内の開口から生じるような偏差だけが検出され得る。
【００３３】
時間と周波数領域との間に直接的関係があるので、信号２０の全ての前記分析と、基準信号５０との比較とは周波数領域にも適用され得る。時間と周波数領域との間の関係は、例えば、フーリエ変換により説明される。
【００３４】
本発明に従う方法を実行するために制御可能な試験装置が提供される。その試験装置は、上記方法の自動的実行を可能にする。その試験装置は、コネクタ・レセプタクル１０に接続され得る試験ヘッドを含む。試験ヘッドは、コネクタ・レセプタクル１０のピン１２,１４および１６の全てに沿って順に移動する。試験装置は、各ピン１２,１４および１６において１つ以上の電圧ステップ１８を起こし、その結果としての、次の隣接する線の近端クロストーク信号を記録する。
【００３５】
その様な試験装置は約１００μＶの分解能を有する。出力信号２０と基準出力信号との間の偏差が所定値より大きければ、試験装置は、試験が成功しなかったことを表示する。出力信号２０と基準出力信号との間の偏差が前記所定値より小さければ、試験装置は、試験が成功したことを表示する。例えば、これらの結果は赤いＬＥＤおよび緑のＬＥＤにより、それぞれ表示され得る。
【００３６】
試験装置の単純なプロトタイプ・インプリメンテーションはＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  ＣＳＡ  ８０００通信信号分析装置を使用する。該ＣＳＡ８０００は、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ（時間領域反射計測））試験ヘッドを使用することを可能にする。このＴＤＲ試験ヘッドは、ロボット・アーム装置により制御される。ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）がＣＳＡ８０００とロボット・アームとを制御する。基準信号パターンのライブラリは、本発明に従う方法を実行している、ＰＣ上で実行されているコンピュータ・プログラムにより維持される。該コンピュータ・プログラムは、該ＰＣに接続されているコンピュータ・モニタ上に試験結果を表示する。
【００３７】
製造ラインで、代わりに特別に設計された産業ロボットが使用され得る。試験時間を短縮するために、複数の試験ヘッドを用いることにより試験が並列化され得る。例えば、同時に複数の試験ヘッドを制御するために産業ロボットは複数のロボット・アームを持つことができる。
【００３８】
本発明の方法の改変形は、印刷回路基板４０上の、またはコネクタ・レセプタクル１０に結合された他の電気装置上の開口を検出するために延長された時間窓を有するこの方法であろう。
【００３９】
さらに、本発明の方法は、電気クロストーク信号の挙動のシミュレーションを実行するために提供され得る。
【００４０】
本発明の方法は、他の試験方法と組み合わされ得る。特に、本発明の方法はディエンベッディング（ｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ）方法と組み合わされ得る。これは、長いワイヤを有するアセンブリの試験を可能にする。ディエンベッディング方法は、プリンテッド・サーキット・デザイン・マガジン（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｍａｇａｚｉｎｅ）２００２年４月号に掲載された“ＴＤＲ入門（ＴＤＲ  Ｐｒｉｍｅｒ）”アプリケーション・ノートに記載されている。このアプリケーション・ノートは、ディエンベッディング方法に関する刊行物への数個のさらなる言及を含んでいる。
【００４１】
本発明に従う方法は、ケーブル接続を試験するために使用され得る。さらに、本発明の方法は、印刷回路基板上の導体経路または他の結線あるいはその両方を試験するために使用され得る。
【００４２】
さらに、本発明の方法は任意の半田付けジョイントを試験するために使用され得る。特に、μｍ位の範囲内の半田付けジョイントが試験され得る。
【００４３】
一般的に、本発明の方法は、数本の線を有する任意の電気装置において信号の品質を試験するために使用され得る。
【００４４】
本発明は、本書に記載された方法の実行を可能にする全ての特徴を含むコンピュータ・プログラム製品に埋め込まれることもできる。さらに、コンピュータ・システムにロードされたとき、前記コンピュータ・プログラム製品はこれらの方法を実行することができる。
【００４５】
本発明の実施例が本書で添付図面と関連して記述されたけれども、本発明がこれらの実施態様そのものに限定されないこと、また本発明の範囲から逸脱すること無く当業者によってそれらに他の種々の変更および改変が成し遂げられ得ることが理解されるべきである。その様な変更および改変の全てが、添付されている請求項により定義される発明の範囲内に包含されるべく意図されている。
【符号の説明】
【００４６】
１０  コネクタ・レセプタクル
１２  第１ピン
１４  冗長ＧＮＤピン
１６  第２ピン
１８  入力信号
２０  出力信号、近端クロストーク信号
２２  第１信号線
２４  冗長ＧＮＤ線
２６  第２信号線
３２  第１半田付けジョイント
３４  冗長ＧＮＤ半田付けジョイント
３６  第２半田付けジョイント
４０  印刷回路基板
４２  第１信号トレース
４４  冗長ＧＮＤトレース
４６  第２信号トレース
５０  基準信号パターン
【図１】
0004639263.tif 000002
【図２】
0004639263.tif 000003