CN101750580A

CN101750580A - 集成电路中功能模块芯片的测试方法

Info

Publication number: CN101750580A
Application number: CN200810243119A
Authority: CN
Inventors: 吴佳欢
Original assignee: Hoya Microelectronics Suzhou Ltd
Current assignee: Hoya Microelectronics Suzhou Ltd
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2028-12-01
Also published as: CN101750580B

Abstract

本发明涉及一种集成电路中功能模块芯片的测试方法，特点是：找出需要保护的输入信号线和需要加强的输出信号线，区分端口的连接目标，给输入端口提供保护措施；给电源电路加上滤波电容，测试电气参数，对电源线和重要线路进行屏蔽保护；将模拟端口和数字端口进行远离配置，制作电路基板，使它们和测试仪器连接在一起；在不使用功能模块芯片的情况下，检查基板的制作和连接情况；使用功能模块芯片验证，对屏蔽保护线路的电位进行调整，将数字信号和模拟信号分开；在常温、极限温度下进行测试，判定功能模块芯片是否满足设计要求，并把数据作为新型集成电路开发时的参考。由此，能够提高功能模块芯片在测试时的抗干扰能力。

Description

集成电路中功能模块芯片的测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试方法，尤其涉及一种成电路中功能模块芯片的测试方法。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，集成电路的规模日益增大，功能集成度越来越高，功耗越来越低，这时模块化的设计方式被大量地使用。对于集成电路来说，设计时的仿真能够帮助设计师进行集成电路设计，但是要确切地了解设计出的产品的实际性能就必须对集成电路成品进行测试，用以评判模块是否满足设计要求。由于对集成电路成品进行测试时，只能判断集成电路成品是否满足设计要求，无法发现具体哪一个功能模块的哪一个部分没有满足设计要求。这就需要在模块的设计完成之后，把各个功能模块独立开来制作单独的芯片，在芯片中需要把每个模块的每个引脚单独测试的芯片，并模拟在实际生产中所遇到的情况进行专门的测试，以判断芯片是否满足设计要求。如果每个被测试的模块都能够满足设计要求，就可以把各个模块组合在一起，配合上必要的外围电路，成为可以进行试生产的芯片的了。如果功能模块的一些重要设计指标无法满足，就需要从分析测试结果入手，找到功能模块的不足之处，以便在设计时修改。

在对功能模块芯片进行测试主要包含两个部分：初期测试和极限条件测试。初期测试是对某个功能模块在基准条件下生产的芯片在室温情况下进行测试。极限条件测试是功能模块在基准条件下生产的芯片和模拟极限条件下生产的芯片在各个极限温度的情况下进行测试。在极限条件测试时，被测试的功能模块芯片需要在-40℃～125℃的条件下接受测试，而常用仪器的探头却无法承受如此严酷的环境，这就需要通过线缆引出信号线，与此同时外界环境的干扰信号就会由于电磁感应原理引入测试电路中。由于测试对象仅仅是一个集成电路中的功能模块，它对外界干扰信号的抑制能力相对比较弱，容易受到破坏；它的某些输出端口在设计中是用来给集成电路中的其他模块，以至于这些端口的驱动能力和抗干扰能力也比较弱，在测试设备上的检测数据与实际的误差比较大。由于以往的集成电路的集成度比较低，功耗和驱动能力比较大，上述干扰出现的概率都比较低，测试设备可以直接测试的功能模块芯片，在出现干扰无法测试的时候再加上抗干扰电路。而由于集成电路的集成度的提高，功耗和驱动能力的降低，被测试的功能模块芯片在测试过程中被干扰得机率越来越高，传统的做法无法适应了。

针对在测试功能模块芯片时遇到的问题，经过不断试验，找到了一种抗干扰的测试方法。可以减少因为干扰导致的功能模块芯片失效和修改电路板连接线所消耗的时间。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种集成电路中功能模块芯片的测试方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

集成电路中功能模块芯片的测试方法，其包括以下步骤：步骤①找出需要保护的输入信号线和需要加强的输出信号线；

步骤②区分端口的连接目标；

步骤③给输入端口提供保护措施；

步骤④给电源电路加上滤波电容，滤除高频和低频杂波；

步骤⑤逐步提高输出端口的输出能力，测试电气参数；比较测试仪器的输入端的输入阻抗和功能模块芯片的输出阻抗，提高功能模块芯片的输出能力。

步骤⑥对电源线和重要线路进行屏蔽保护；

步骤⑦将模拟端口和数字端口进行远离配置；

步骤⑧制作承载功能测试模块芯片的基板和与之紧密相关的控制电路基板，使它们和测试仪器连接在一起；

步骤⑨在不使用功能模块芯片的情况下，检查基板的制作和连接情况；

步骤⑩使用功能模块芯片验证其是否可以正常工作，以及验证各个端口的电气参数是否满足设计要求，如果达不到设计要求，则做必要的调整；

步骤

对芯片电源输入端口进行测量，对电源的输出电压进行必要的偏差补偿；

步骤

对屏蔽保护线路的电位进行调整，令基准电压，基准电流，输出反馈与芯片输出的信号尽量一致，不产生偏差；

步骤

将数字信号和模拟信号分开；

步骤在常温下进行初期测试，即对典型条件下生产的集成电路功能模块芯片进行测试；

步骤

在极限温度下进行极限温度测试，即模拟各种极限温度下生产的集成电路对其功能模块芯片进行测试；

步骤

综合测试得到的数据，与设计目标和仿真结果作比较，判定功能模块芯片是否满足设计要求，并把数据作为新型集成电路开发时的参考。

上述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其中：步骤①所述的需要保护的输入信号线和需要加强的输出信号线，通过功能模块芯片设计目标中的技术参数，输入和输出端口的连接对象进行寻找。

进一步地，上述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其中：步骤②中所述的区分端口是把功能模块芯片直接与外界连接的端口和功能模块芯片与其他功能模块芯片连接的端口区分开来。

更进一步地，上述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其中：步骤③所述的保护措施是在机械开关与功能模块芯片之间加上至少两个逻辑开关，用来滤除机械开关工作时的所形成的杂波。由此，减少误动作的机率，而且可以起到信号隔离作用防止受到外界静电放电(ESD)的破坏。

更进一步地，上述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其中：步骤⑤所述的电气参数，包括测试用万用表两个输入端的输入阻抗的电气参数，数字示波器的探头输入阻抗的电气参数，信号检测仪器输入端口的电气参数。

更进一步地，上述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其中：步骤⑦所述的远离配置，是将模拟端口在测试用基板的一侧，数字端口在测试用基板的另一侧。

更进一步地，上述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其中：步骤⑩所述的调整，为对步骤③～⑤的保护和补偿参数的调整。

更进一步地，上述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其中：步骤

所述的将数字信号和模拟信号分开的方式为将数字信号和模拟信号分为两组线路走向，且两组线路的间距至少10厘米。

更进一步地，上述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其中：步骤所述的常温取值范围是24.5～25.5℃。

再进一步地，上述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其中步骤

所述的极限温度取值范围是-40～125℃。

本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：通过一系列的针对性设计，可以能提高功能模块芯片在测试时抗干扰的能力，避免在测试过程中发现问题而重新制作测试基板，减少功能模块芯片损坏的可能。本发明具有实质性技术特点和显著的技术进步，其应用前景非常广阔。

附图说明

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。这些附图当中，

图1是电阻对通过三端子开关的电流进行限流的实施示意图；

图2是在开关和芯片之间加上一个逻辑开关的实施示意图；

图3是电压跟随器的构造示意图；

图4是模拟电路部分和数字电路部分分离供电的实施示意图；

图5是高精度万用表测取之回路示意图。

具体实施方式

如图1～5所示的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于包括以下步骤：首先，通过功能模块芯片设计目标中的技术参数，输入和输出端口的连接对象进行寻找出需要保护的输入信号线和需要加强的输出信号线；随后通过把功能模块芯片直接与外界连接的端口和功能模块芯片与其他功能模块芯片连接的端口区分开来，进行端口连接目标的区分。与此同时，给输入端口提供保护措施。具体来说，对于一些有两种以上不同电压的功能测试模块，给低电压信号端口加上保护，防止反电流和过高的电流对功能模块芯片破坏，降低芯片失效的概率。结合图1来看，由于要求获得一个低电压的ON/OFF信号，通过两个100KΩ的电阻对通过三端子开关的电流进行限流，防止对功能模块芯片冲击。通过两个二极管，防止在功能模块芯片的低电压信号输入端口出现过低和过高的电压，防止芯片受到破坏。由于二极管存在一定的阀值电压Vg约0.35V左右，所以电压的范围为：[VSS(Low)-Vg～VDD(ESD)+Vg]

对于切换功能模块芯片各个工作状态的开关，由于在测试中要被经常改变状态，本发明采用机械纽子开关，在状态改变的瞬间，很少能够完美地切换状态，使芯片的输入端口经常受到冲击，容易造成芯片的失效。因此，为解决这个问题，在开关和芯片之间加上一个逻辑开关，滤除机械开关工作时的所形成的杂波，减少误动作的机率，而且可以起到信号隔离作用防止受到外界静电放电(ESD)的破坏。

接着，给电源电路加上滤波电容，滤除高频和低频杂波。逐步提高输出端口的输出能力，测试电气参数。包括万用表两个输入端的输入阻抗，数字示波器的探头的输入阻抗等信号检测仪器的输入端口的电气参数。然后，对电源线和重要线路进行屏蔽保护，将模拟端口和数字端口进行远离配置。

当上述过程完成后，即可制作承载功能测试模块芯片的基板和与之紧密相关的控制电路基板，使它们和测试仪器连接在一起。并且，在不使用功能模块芯片的情况下，检查基板的制作和连接情况。同时，使用功能模块芯片验证其是否可以正常工作，以及验证各个端口的电气参数是否满足设计要求，如果达不到设计要求，则对与保护和补偿参数。

随后，对芯片电源输入端口进行测量，对电源的输出电压进行必要的偏差补偿。同时，对屏蔽保护线路的电位进行调整，令基准电压、基准电流、输出反馈等重要信号与芯片输出的信号尽量一致，不产生偏差；完成调整后，通过分为两组线路走向，使两组线路的间距至少10厘米将数字信号和模拟信号分开。

接着，在24.5～25.5℃的常温下进行初期测试，即对典型条件下生产的集成电路功能模块芯片进行测试；在-40～125℃的极限温度下进行极限温度测试，即模拟各种极限温度下生产的集成电路对其功能模块芯片进行测试。

最后，综合测试得到的数据，与设计目标和仿真结果作比较，判定功能模块芯片是否满足设计要求，并把数据作为新型集成电路开发时的参考。

结合本发明的较佳实施方式来进一步说明。通过在制作功能模块芯片基板前增加一步分析功能模块的设计目标中的技术参数的过程，判断功能模块的输入端在设计中的抗干扰程度和输出端的驱动能力，如果达到了需要干扰保护要求，就需要进行保护，达到提高功能模块芯片在测试时抗干扰的能力，降低受测试的功能模块芯片的失效概率，降低由于受到干扰导致的返工的概率，降低测试成本。

为了提高本发明的实施效果，在开始测试功能模块芯片之前，要进行如下三步工作，保证芯片能在基板上正常工作。第一，根据设计目标书的对功能模块芯片的设计要求，对信号输入端口和电源输入端口以及输出端口的电气特性进行分析。设计承载芯片的基板和外围控制基板上是使用的元器件种类和电路的连接方式。第二，制作承载芯片的基板和外围控制基板，在没有芯片的情况下，对基板进行仪器测试和目视检测。第三，由于被测试的功能模块芯片的实际情况不一定与设计目标书的要求完全一致，有的差距会非常大，所以要选取标准和极限条件的功能测试芯片在常温和极限条件下进行测试，验证制作承载芯片的基板和外围控制基板能否达到测试要求，对基板和电路进行优化。

进一步来看，在对设计目标书的功能模块芯片的设计要求进行分析的时候，分为如下九个步骤进行分析。

第一：区分被测试的功能模块的端口的连接目标。一个完整芯片是由各个功能模块构成的，对于一个功能模块来说，一般情况下，端口分为两大类，一类是直接与外界连接的端口，另一类是与其他功能模块的连接端口。由于设计的原因，对于直接与外界连接的端口对于抗干扰或输出能力会比与其他模块连接的端口大很多，所以要注意对与其他模块连接的端口的保护。

第二：给双电压模块上的低压端口加上必要的保护。对于一些有两种以上不同电压的功能测试模块，给低电压信号端口加上保护，防止反电流和过高的电流对功能模块芯片破坏，降低芯片失效的概率。

结合图1来看，由于要求获得一个低电压的ON/OFF信号，通过两个100KΩ的电阻对通过三端子开关的电流进行限流，防止对功能模块芯片冲击。通过两个二极管，防止在功能模块芯片的低电压信号输入端口出现过低和过高的电压，防止芯片受到破坏。由于二极管存在一定的阀值电压Vg约0.35V左右，所以电压的范围为：[VSS(Low)-Vg～VDD(ESD)+Vg]。第三：给模块间连接的状态控制端子加上保护。对于切换功能模块芯片各个工作状态的开关，由于在测试中要被经常改变状态，本发明使用的机械纽子开关，在状态改变的瞬间，很少能够完美地切换状态，使芯片的输入端口经常受到冲击，容易造成芯片的失效。为解决这个问题，结合图2来看，在开关和芯片之间加上一个逻辑开关1，滤除机械开关工作时的所形成的杂波，减少误动作的机率，而且可以起到信号隔离作用防止受到外界静电放电(ESD)的破坏。

第四：给一些脆弱的模拟输入端口加上保护。由于在功能模块上的一些模拟端口在成品芯片中仅仅是接收其他模块的信号，虽然在功能测试芯片设计的时候加入了一定保护，但是它的抗干扰能力特别是抵御外界静电放电(ESD)的能力相对比较弱小。结合图3来看，为了防止功能模块芯片在测试时受到破坏，使用通用运算放大器2，型号如TLC272CP，将输出电压的全部反馈到反相输入端，就构成电压跟随器。电路引入了电压串联负反馈，其反馈系数为1。

进一步来看，由于u_O＝u_P＝u_N，故输出电压与输入电压的关系为u_O＝u_I。通过它可以把由外界引入，超过电源电压的脉冲降低到电源电压，保证模拟输入端口不被破坏。而且通过电压跟随器配置与测试基板上，离模拟输入端口的距离非常短，能有效避免干扰的再次引入。同时，为保证工作精度，需要根据电路中的频率特性，选择运算放大器。

第五：给电源电路加上电容，滤除高频和低频杂波，提高稳定性。电源是被测试功能模块芯片正常工作的保证，只有足够稳定的直流电，才有可能获得真实的功能芯片的实际参数。为达到这个目标，如图4所示采取如下措施：

A)使用高精度电源，模拟电路部分和数字电路部分分离供电。

B)连接线采用屏蔽线，保证尽可能不受到干扰。

C)在测试功能模块芯片的基板的电源接口端，配置电容，滤除中低频干扰。

D)在芯片插槽的背面配置1nF的电容，为了消除高频谐波。

第六：根据功能模块的设计目标中的技术参数，统计无法直接驱动高精度万用表和数字存储示波器的电压输出端口。由于高精度万用表(测直流电压20V档)和数字存储示波器在测试(探头衰减系数10X)的输入阻抗通常是10MΩ，当功能模块的输出阻抗在这个数量级时，会因为仪器输入阻抗的分压作用而使测得的电压的失真会非常严重。

如图5所示：假设用高精度万用表测直流电压20V档测试功能模块的输出电压，这时万用表的输入阻抗为RW＝10MΩ，功能模块的输出阻抗为RM＝10MΩ，功能模块的输出电压为UM＝5V。

根据欧姆定律

电路中的电流量：

在功能模块上消耗的电压：

U_m＝I×R_m＝0.25uA×10MΩ＝2.5V

在万用表上显示的电压：

U_w＝I×R_w＝0.25uA×10MΩ＝2.5V＜5V

有上述假设可见，虽然功能模块的输出电压为5V，但由于仪器的输入阻抗没有远大于功能模块的输出阻抗，导致在功能模块的输出口上产生压降，使仪器无法获得真实的结果。

因此，为解决这个问题，即对功能模块上输出能力薄弱的电压输出端口接入一个通用运算放大器2，如TLC272CP，利用它高达1012Ω的输入阻抗，低于1KΩ的输出阻抗，将输出电压的全部反馈到反相输入端，就构成电压跟随器，使功能模块的输出电压等于通用运算放大器的输出电压，方便仪器获得功能模块的实际参数。

第七：对外界电阻敏感的线路，需要超常规使用粗电线。

由于功能模块芯片需要经过高低温的极限测试，测试仪器的探头无法在极限环境下工作，为了获得尽可能真实的数据，特别是对于一些关于电流的测试项目时，在承载测试功能模块芯片的基板和测试仪器之间，就必须需要使用总直径是普通连接用线4倍的连接线来进行连接，这时为了尽可能抵消因为线路变长而产生的电阻对结果的影响。

第八：电源线和参考电压/电流线，尽量使用屏蔽线进行连接。由于功能模块芯片在OFF状态下的消费电流是必测的项目，这时消费电流非常小，因为在承载测试功能模块芯片的基板和测试仪器之间连接的线路比较长，极易受到外界电磁波的干扰，导致高精度万用表的读数处于不断的调变中，无法得到正确的数据。为解决这个问题，使用屏蔽线对电源进行保护。而且屏蔽线的直径比一般端口所使用的信号的直径大很多，它也就可以满足功能模块芯片对大电流的需求，降低因为线路的阻抗导致的分压，使实际测试时功能模块芯片无法得到足够电压的情况出现的可能。通常情况下，屏蔽线的外壳接地，内芯作为电源线。

同时，对于基准电压/电流线，还需要根据它的电位选取屏蔽外壳的电位。因为屏蔽线会给电路带来一些电容，对于一根屏蔽线来说它的电容值C是固定的，为减少屏蔽线电容产生的带电量Q，根据电容器公式：Q＝U×C，就必须降低屏蔽线外壳与内芯之间的电压差，当基准电压

根据经验屏蔽线外壳接地(共地VSS)。反之接电源(模拟部分的VDD)。

第九：在设计承载功能模块芯片的基板时要使模拟端子远离数字端子。避免由于端子间的电磁感应使模拟信号受到不必要的干扰。

在完成对设计目标书的分析之后，就要在制作承载功能模块芯片的基板和外围控制基板时体现上述分析的结果。并在之后进行的测试中对上述分析的结果进行一次确认。由于被测试的功能模块芯片的各项技术指标不一定能够完全满足设计要求，需要对一些无法满足要求的项目进行调试。

下面是一些需要注意调整的方面和对应方法：

第一：电源电压补偿。由于受到负载、温度、线路的阻抗的影响，芯片上电源的输入端口的电压与设定电压不一定完全一样，需要使用高精度万用表进行测试，对电源的输出电压进行必要的偏差补偿。

第二：屏蔽线的保护电位进行调整。使用外接屏蔽线的重要信号线，需要用示波器进行测量，并尝试改变外壳的电位，保证重要信号处于最佳状态。

第三：对于一些不安定的信号线(如：时钟信号线)，一定不要靠近模拟信号线，避免模拟信号线收干扰。

通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，通过一系列的针对性设计，可以能提高功能模块芯片在测试时抗干扰的能力，避免在测试过程中发现问题而重新制作测试基板，减少功能模块芯片损坏的可能。

Claims

1.集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于包括以下步骤：步骤①找出需要保护的输入信号线和需要加强的输出信号线；

步骤②区分端口的连接目标；

步骤③给输入端口提供保护措施；

步骤④给电源电路加上滤波电容，滤除高频和低频杂波；

步骤⑤逐步提高输出端口的输出能力，测试电气参数；

步骤⑥对电源线和重要线路进行屏蔽保护；

步骤⑦将模拟端口和数字端口进行远离配置；

步骤

步骤

对屏蔽保护线路的电位进行调整，令基准电压，基准电流，输出反馈与芯片输出的信号尽量一致；

步骤

将数字信号和模拟信号分开；

步骤

在常温下进行初期测试，即对典型条件下生产的集成电路功能模块芯片进行测试；

步骤在极限温度下进行极限温度测试，即模拟各种极限温度下生产的集成电路对其功能模块芯片进行测试；

步骤

2.根据权利要求1所述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于：步骤①所述的需要保护的输入信号线和需要加强的输出信号线，通过功能模块芯片设计目标中的技术参数，输入和输出端口的连接对象进行寻找。

3.根据权利要求1所述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于：步骤②中所述的区分端口是把功能模块芯片直接与外界连接的端口和功能模块芯片与其他功能模块芯片连接的端口区分开来。

4.根据权利要求1所述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于：步骤③所述的保护措施是在机械开关与功能模块芯片之间加上至少两个逻辑开关，用来滤除机械开关工作时的所形成的杂波。

5.根据权利要求1所述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于：步骤⑤所述的电气参数，包括测试用万用表两个输入端的输入阻抗的电气参数，数字示波器的探头输入阻抗的电气参数，信号检测仪器输入端口的电气参数。

6.根据权利要求1所述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于：步骤⑦所述的远离配置，是将模拟端口在测试用基板的一侧，数字端口在测试用基板的另一侧。

7.根据权利要求1所述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于：步骤⑩所述的调整，为对步骤③～⑤的保护和补偿参数的调整。

8.根据权利要求1所述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于：步骤

9.根据权利要求1所述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于：步骤

所述的常温取值范围是24.5～25.5℃。

10.根据权利要求1所述的集成电路中功能模块芯片的测试方法，其特征在于：步骤所述的极限温度取值范围是-40～125℃。