CN104483585B - 自动传输线脉冲测试系统 - Google Patents

Abstract

一种自动传输线脉冲测试系统，其特征在于，包括：传输线、第一开关设备、高压源表、衰减器、上升时间滤波器、电压电流采集装置、第二开关设备、处理器；所述传输线通过第一开关设备分别与衰减器和高压源表连接，衰减器与上升时间滤波器连接，上升时间滤波器、电压电流采集装置和高压源表分别通过第二开关设备与待测器件连接，所述处理器分别与高压源表、电压电流采集装置、第一开关设备和第二开关设备连接。本实施例降低了系统的成本，系统容易实现，可靠性高。

Description

自动传输线脉冲测试系统

技术领域

本发明涉及静电放电测试技术领域，特别是涉及一种自动传输线脉冲测试系统。

背景技术

集成电路一般比较容易受到静电放电(ESD)的影响而遭破坏或损毁。传输线脉冲(TLP)测试是验证集成电路抗静电放电(ESD)设计的一种主要的测试方法，该技术通过电压逐渐增加的短脉冲来测试集成电路对大功率短脉冲的响应特性来评价它们的ESD保护能力。

现有TLP测试系统技术方案，通过高压源输出一定的电压对传输线进行充电，充电完毕后，传输线通过衰减器和上升时间滤波器对待测器件(DUT)进行放电，示波器的电压探头和电流探头采集加在待测器件上的电压和流过待测器件的电流。使用精密源表测量被测器件的漏电流。从而得到该放电电压下加在待测器件上的电压、流过待测器件的电流以及放电后的漏电流数据。通过改变高压源的输出电压，重复进行以上操作，可以得到一系列电压、电流以及漏电流数据，从而得到待测器件对大功率短脉冲响应的I-V曲线，以及漏电流随流过待测器件电流变化的曲线，实现对待测器件的测试。

但现有的技术方案采用高压源对传输线进行充电，采用源表进行漏电流测试，因此需要一台程控高压源和一台源表，成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对成本高的问题，提供一种自动传输线脉冲测试系统。

一种自动传输线脉冲测试系统，包括：传输线、第一开关设备、高压源表、衰减器、上升时间滤波器、电压电流采集装置、第二开关设备、处理器；

所述传输线通过第一开关设备分别与衰减器和高压源表连接，衰减器与上升时间滤波器连接，上升时间滤波器、电压电流采集装置和高压源表分别通过第二开关设备与待测器件连接，所述处理器分别与高压源表、电压电流采集装置、第一开关设备和第二开关设备连接；

所述处理器用于控制第一开关设备使传输线与高压源表导通，控制第二开关设备使上升时间滤波器、电压电流采集装置分别与待测器件导通，控制高压源表输出电压对传输线进行充电，延时第一设定时间后，控制第一开关设备使传输线与上升时间滤波器导通；传输线通过衰减器和上升时间滤波器对待测器件进行放电；电压电流采集装置采集待测器件的电压波形和电流波形；处理器获取所述电压波形和电流波形，计算稳定后的电压值和电流值，达到第二设定时间后，处理器控制第二开关设备使高压源表与待测器件导通，并控制高压源表输出漏电流测试电压，处理器获取待测器件的漏电流，并根据漏电流判断待测器件是否发生失效，若没有失效，处理器控制高压源表输出增加后的电压，重复对待测器件进行测试，直到待测器件发生失效或放电的电压达到最大的测试设定值。

上述自动传输线脉冲测试系统，通过处理器控制第一开关设备使传输线与高压源表导通，控制第二开关设备使上升时间滤波器、电压电流采集装置分别与待测器件导通，控制高压源表输出电压对传输线进行充电，延时第一设定时间后，控制第一开关设备使传输线与上升时间滤波器导通；传输线通过衰减器和上升时间滤波器对待测器件进行放电；电压电流采集装置采集待测器件的电压波形和电流波形；处理器获取所述电压波形和电流波形，计算稳定后的电压值和电流值，达到第二设定时间后，处理器控制第二开关设备使高压源表与待测器件导通，并控制高压源表输出漏电流测试电压，处理器获取待测器件的漏电流，并根据漏电流判断待测器件是否发生失效，若没有失效，处理器控制高压源表输出增加后的电压，重复对待测器件进行测试，直到待测器件发生失效或放电的电压达到最大的测试设定值，从而降低了系统的成本。

附图说明

图1为本发明自动传输线脉冲测试系统实施例一的结构示意图；

图2为本发明自动传输线脉冲测试系统实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，为本发明自动传输线脉冲测试系统实施例一的结构示意图，包括：传输线110、第一开关设备120、高压源表130、衰减器140、上升时间滤波器150、电压电流采集装置160、第二开关设备170、处理器180；

所述传输线110通过第一开关设备120分别与衰减器140和高压源表130连接，衰减器140与上升时间滤波器150连接，上升时间滤波器150、电压电流采集装置160和高压源表130分别通过第二开关设备170与待测器件连接，所述处理器180分别与高压源表130、电压电流采集装置160、第一开关设备120和第二开关设备170连接；

所述处理器180用于控制第一开关设备120使传输线110与高压源表130导通，处理器180控制第二开关设备170使上升时间滤波器150、电压电流采集装置160分别与待测器件导通，处理器180控制高压源表130输出电压对传输线110进行充电，延时第一设定时间后，处理器180控制第一开关设备120使传输线110与上升时间滤波器150导通；传输线110通过衰减器140和上升时间滤波器150对待测器件进行放电；电压电流采集装置160采集待测器件的电压波形和电流波形；处理器180获取所述电压波形和电流波形，计算稳定后的电压值和电流值，达到第二设定时间后，处理器180控制第二开关设备170使高压源表130与待测器件导通，并控制高压源表130输出漏电流测试电压，处理器180获取待测器件的漏电流，并根据漏电流判断待测器件是否发生失效，若没有失效，处理器180控制高压源表130输出增加后的电压，重复对待测器件进行测试，直到待测器件发生失效或放电的电压达到最大的测试设定值。可以获得待测器件的I-V曲线和漏电流变化曲线。

本实施例采用高压源表来实现高压源和源表合而为一，通过处理器控制来实现方案中对传输线进行充电和对被测样品进行漏电流测试，降低了系统的成本，系统容易实现，可靠性高。另外，还可以在第一开关设备与高压源表之间设置电阻，比如1MΩ的电阻。

其中，上升时间滤波器用于调整放电脉冲的上升时间。处理器是用于进行数据处理和控制的器件，比如，可以是计算机。

电压电流采集装置用于在传输线对待测器件进行放电时，采集待测器件的电压波形和电流波形。比如，电压电流采集装置可以为示波器，通过示波器的电压探头和电流探头在传输线对待测器件进行放电时，采集待测器件的电压波形和电流波形。

进一步的，所述自动传输线脉冲测试系统还包括控制器，所述处理器通过控制器控制第一开关设备和第二开关设备。处理器发送控制指令至控制器，通过控制器统一控制第一开关设备和第二开关设备，无需在第一开关设备内置控制程序，也无需在第二开关设备内置控制程序，即所述第一开关设备可以为第一单刀双掷开关，所述第二开关设备可以为第二单刀双掷开关。传输线与第一单刀双掷开关的不动端连接，控制器根据控制指令控制第一单刀双掷开关的活动端，即可实现第一单刀双掷开关的活动端与高压源表连接或与衰减器连接。待测器件与第二单刀双掷开关的不动端连接，第二单刀双掷开关的动端分别与电压电流采集装置、处理器和上升时间滤波器连接。控制器根据控制指令控制第二单刀双掷开关的活动端，即可实现第二单刀双掷开关的活动端与电压电流采集装置、处理器或上升时间滤波器连接。

在其中一个实施例中，还包括第一开关阵列设备，所述第一开关阵列设备包括至少两个开关，所述上升时间滤波器的个数至少为两个，所述第一开关阵列设备设于衰减器和上升时间滤波器之间，处理器与第一开关阵列设备连接，通过第一开关阵列设备对所述衰减器与各个上升时间滤波器的连接进行切换。

第一开关阵列设备即为多路开关设备，是包括多个开关的设备。本实施例通过将第一开关阵列设备设于衰减器和上升时间滤波器之间，处理器与第一开关阵列设备连接，通过第一开关阵列设备对所述衰减器与各个上升时间滤波器的连接进行切换。具体的，处理器控制第一开关阵列设备与第一上升时间滤波器连接，完成测试后，可以获得第一上升时间下的I-V曲线和漏电流变化曲线，处理器控制第一开关阵列设备与第二上升时间滤波器连接，完成测试后，可以获得第二上升时间下的I-V曲线和漏电流变化曲线。以此类推，可以获得待测器件对不同上升时间放电脉冲的响应。

本实施例采用第一开关阵列设备来切换多个上升时间滤波器，通过控制电路和控制程序，实现上升时间的自动切换，避免了人工更换上升时间滤波器可能对测试带来的影响，提高的测试的速度和可靠性。

进一步的，所述第一开关设备为第一单刀双掷开关，所述第二开关设备为第二单刀双掷开关，所述第一开关阵列设备为第一开关阵列电路；所述自动传输线脉冲测试系统还包括控制器，所述处理器通过控制器控制第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和第一开关阵列电路。

本实施例通过控制器实现对第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和第一开关阵列电路的统一控制，节约了开关设备的成本。其中，第一开关阵列电路可以是包括多个单刀单掷开关的组合电路。

在其中一个实施例中，还包括第二开关阵列设备，所述第二开关阵列设备包括至少两个开关，所述第二开关阵列设备分别与第二开关设备和处理器连接，通过第二开关阵列设备对第二开关设备与待测器件的各个管脚的连接进行切换，或通过第二开关阵列设备对第二开关设备与各个待测器件的连接进行切换。

第二开关阵列设备即为多路开关设备，是包括多个开关的设备。本实施例第二开关阵列设备分别与第二开关设备和处理器连接，通过第二开关阵列设备对第二开关设备与外界进行切换。处理器可以控制第二开关设备与待测器件的多个管脚连接，比如，处理器控制第二开关阵列设备与待测器件的第一管脚连接，完成测试后，可以获得第一管脚对应的I-V曲线和漏电流变化曲线，处理器控制第二开关阵列设备与待测器件的第二管脚连接，完成测试后，可以获得第二管脚对应的I-V曲线和漏电流变化曲线。以此类推，可以获得待测器件不同管脚对放电脉冲的响应。处理器还可以控制第二开关设备与多个待测器件连接。比如，处理器控制第二开关阵列设备与第一待测器件连接，完成测试后，可以获得第一待测器件对应的I-V曲线和漏电流变化曲线，处理器控制第二开关阵列设备与第二待测器件连接，完成测试后，可以获得第二待测器件对应的I-V曲线和漏电流变化曲线。以此类推，可以获得待测器件不同管脚对放电脉冲的响应。其中，第二开关设备和第二开关阵列设备之间还可以设有同轴线。

本实施例采用开关阵列来切换待测器件的多个管脚或者多个待测器件，结合测试控制程序，可以提高测试的自动化程度，减少测试人员的工作量。

进一步的，所述第一开关设备为第一单刀双掷开关，所述第二开关设备为第二单刀双掷开关，所述第一开关阵列设备为第一开关阵列电路，所述第二开关阵列设备为第二开关阵列电路；所述自动传输线脉冲测试系统还包括控制器，所述处理器通过控制器控制第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、第一开关阵列电路和第二开关阵列电路。

本实施例通过控制器实现对第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、第一开关阵列电路和第二开关阵列电路的统一控制，节约了开关设备的成本。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾，但是限于篇幅，未进行一一描述，因此上述实施方式中的各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。

如图2所示，列举其中一种组合进行说明。图2为本发明自动传输线脉冲测试系统实施例二的结构示意图，包括：传输线210、第一单刀双掷开关220、高压源表230、衰减器240、第一开关阵列电路250、上升时间滤波器260、示波器270、第二单刀双掷开关280、第二开关阵列设备290、处理器300和控制器310；

所述传输线210通过第一单刀双掷开关220分别与衰减器240和高压源表230连接，衰减器240通过第一开关阵列电路250与各个上升时间滤波器260连接，上升时间滤波器260、示波器270和高压源表230分别通过第二单刀双掷开关280与第二开关阵列设备290连接，第二开关阵列设备290与待测器件的多个管脚连接；所述处理器300分别与高压源表230、示波器270、控制器310和第二开关阵列设备290连接，所述控制器310分别与第一单刀双掷开关220、第二单刀双掷开关280和第一开关阵列电路250连接。

由处理器和控制器控制第一单刀双掷开关打到1位置、第二单刀双掷开关打到2位置，上升时间根据设定值切换到相应的上升时间滤波器上，第二开关阵列设备切换到要测试的管脚对上，然后控制高压源表输出电压对传输线进行充电，延长设定时间后(即足够延时后)将第一单刀双掷开关打到2位置，传输线通过衰减器、上升时间滤波器、第二开关阵列设备对被测样品进行放电，示波器的电压和电流探头分别捕获施加到被测样品上的电压波形和流过被测样品的电流波形，然后传到计算机进行处理，计算出稳定后的电压和电流值，从而得到该充电电压(对应于一定的放电电压)下被测样品上的电压值和电流值。放电完毕，将第二单刀双掷开关打到1位置，控制高压源表输出漏电流测试电压，测量此时被测样品的漏电流，根据漏电流的大小判断被测器件是否发生失效。如果没有失效，增加高压源表的输出电压，重复以上步骤，直到被测器件发生失效或者放电电压达到最大的测试设定值。由此可以得到一系列被测器件对于大功率短脉冲的瞬态响应电压、电流值以及相应的漏电流变化数据，据此可以画出I-V曲线和漏电流变化曲线。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种自动传输线脉冲测试系统，其特征在于，包括：传输线、第一开关设备、高压源表、衰减器、上升时间滤波器、电压电流采集装置、第二开关设备、处理器；

所述传输线通过第一开关设备分别与衰减器和高压源表连接，衰减器与上升时间滤波器连接，上升时间滤波器、电压电流采集装置和高压源表分别通过第二开关设备与待测器件连接，所述处理器分别与高压源表、电压电流采集装置、第一开关设备和第二开关设备连接；

所述处理器用于控制第一开关设备使传输线与高压源表导通，控制第二开关设备使上升时间滤波器、电压电流采集装置分别与待测器件导通，控制高压源表输出电压对传输线进行充电，延时第一设定时间后，控制第一开关设备使传输线与上升时间滤波器导通；传输线通过衰减器和上升时间滤波器对待测器件进行放电；电压电流采集装置采集待测器件的电压波形和电流波形；处理器获取所述电压波形和电流波形，计算稳定后的电压值和电流值，达到第二设定时间后，处理器控制第二开关设备使高压源表与待测器件导通，并控制高压源表输出漏电流测试电压，处理器获取待测器件的漏电流，并根据漏电流判断待测器件是否发生失效，若没有失效，处理器控制高压源表输出增加后的电压，重复对待测器件进行测试，直到待测器件发生失效或放电的电压达到最大的测试设定值。

2.根据权利要求1所述的自动传输线脉冲测试系统，其特征在于，还包括第一开关阵列设备，所述第一开关阵列设备包括至少两个开关，所述上升时间滤波器的个数至少为两个，所述第一开关阵列设备设于衰减器和上升时间滤波器之间，处理器与第一开关阵列设备连接，通过第一开关阵列设备对所述衰减器与各个上升时间滤波器的连接进行切换。

3.根据权利要求2所述的自动传输线脉冲测试系统，其特征在于，还包括第二开关阵列设备，所述第二开关阵列设备包括至少两个开关，所述第二开关阵列设备分别与第二开关设备和处理器连接，通过第二开关阵列设备对第二开关设备与待测器件的各个管脚的连接进行切换，或通过第二开关阵列设备对第二开关设备与各个待测器件的连接进行切换。

4.根据权利要求1所述的自动传输线脉冲测试系统，其特征在于，所述自动传输线脉冲测试系统还包括控制器，所述处理器通过控制器控制第一开关设备和第二开关设备。

5.根据权利要求4所述的自动传输线脉冲测试系统，其特征在于，所述第一开关设备为第一单刀双掷开关，所述第二开关设备为第二单刀双掷开关。

6.根据权利要求2所述的自动传输线脉冲测试系统，其特征在于，所述第一开关设备为第一单刀双掷开关，所述第二开关设备为第二单刀双掷开关，所述第一开关阵列设备为第一开关阵列电路；

所述自动传输线脉冲测试系统还包括控制器，所述处理器通过控制器控制第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和第一开关阵列电路。

7.根据权利要求3所述的自动传输线脉冲测试系统，其特征在于，所述第一开关设备为第一单刀双掷开关，所述第二开关设备为第二单刀双掷开关，所述第一开关阵列设备为第一开关阵列电路，所述第二开关阵列设备为第二开关阵列电路；

所述自动传输线脉冲测试系统还包括控制器，所述处理器通过控制器控制第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、第一开关阵列电路和第二开关阵列电路。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的自动传输线脉冲测试系统，其特征在于，所述电压电流采集装置为示波器，通过示波器的电压探头和电流探头在传输线对待测器件进行放电时，采集待测器件的电压波形和电流波形。