CN105093087A - Esd特性测试系统 - Google Patents

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张炯
高乐
张宁
王吉林
徐帆
程玉华
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Abstract

一种基于labview控制的TLP测试系统，包括供电系统、脉冲发生系统、电压电流测试系统、漏电流测试系统、探针台系统、上位机，所述供电系统为一高压电源通为同轴电缆充电，所述脉冲发生系统包括同轴电缆、湿簧管、衰减器、滤波器，同轴电缆通过湿簧管经衰减器、滤波器后输出，所述电压电流测试系统是示波器通过同轴线采集衰减器两端电压信号并经USB传输至电脑，经labview处理后显示并存储，所述漏电流测试系统是继电器在脉冲结束后选通漏电流测试仪测试待测器件漏电，所述探针台系统是通过同轴线连接脉冲发生系统输出端至PM5探针台。本发明的有益效果：性能稳定、脉冲波形平坦、控制方便、测试精度高。

Description

ESD特性测试系统
技术领域
本发明属于芯片测试领域，尤其是芯片抗ESD测试领域，具体涉及是TLP测试领域。
背景技术
随着集成电路工艺的不断发展和进步，保持和提高集成电路的静电特性成为一个永恒的挑战。而工艺尺寸的迅速缩小，为实现集成电路设计一次成功，降低设计风险，缩短产品进入市场的时间等目标，对ESD可靠性提出了愈来愈严峻的要求。MIL-STD-883E方法3015.7及GJB548A-96方法3015，规定了人体静电模型(HBM-HumanBodyModel)的ESD测试方法，但HBM模型仅仅是一种测试评估的方法，其采用的指数波形过于复杂，对研究器件ESD特性很不方便。作为它的替代方法，1985年MaloneyT.J等人提出了传输线脉冲(TLP-TransmissionLinePulse)的测试方法，并在随后的几年中得到了不断发展，目前已经成为电路设计工程师研究ESD保护电路特性、进行ESD设计的重要依据。
在商用领域，上世纪90年代中期BarthElectronics推出了首个商用TLP系统Barth4002，日本坂和公司亦有相应产品；而在国内由于对TLP理论研究较晚，并未出现成熟可用的商用设备。在《传输线脉冲发生器电压探测中振荡问题的研究》一文中，采用的是利用电压电流探头来直接测量电压电流信号，由于上冲阶段电压与叠加阶段电压的瞬间大幅度跳变，加上探头寄生电感较大，导致示波器在探测时会激发出明显的振荡，以致难以获得准确、稳定的测试结果。
发明内容
为了解决现有测试设备中的振荡明显、测试结果不稳定的缺陷，本发明提供了一种在保证测试结果稳定、准确的同时消除示波器振铃问题。
本发明的技术方案：
一种基于labview控制的TLP测试系统，其特征在于：包括供电系统、脉冲发生系统、电压电流测试系统、漏电流测试系统、探针台系统、上位机，所述供电系统为同轴电缆充电，所述脉冲发生系统包括同轴电缆、湿簧管、衰减器、滤波器，同轴电缆通过湿簧管经衰减器、滤波器后输出，所述电压电流测试系统是示波器通过同轴线采集衰减器两端电压信号并经USB传输至电脑，经labview处理后显示并存储，所述漏电流测试系统是继电器在脉冲结束后选通漏电流测试仪测试待测器件漏电，所述探针台系统是通过同轴线连接脉冲发生系统输出端至PM5探针台，上位机主要完成对各设备的控制和对数据的处理。
进一步，所述供电系统在电压小于60V时利用漏电流测试仪V1输出端供电，提供精度为0.1V电压，在大于60V采用高压电源供电，精度为1V，漏电流测试仪和高压电源均通过GPIB连接电脑控制。
进一步，所述脉冲发生系统的衰减器两端通过同轴线连接至示波器通道2和通道3，设置相应通道阻抗为50欧姆。
进一步，所述上位机利用labview软件进行仪器控制和数据处理。
上位机利用labview软件进行仪器控制和数据处理，功能模块主要包括最大电压设置、步进电压设置、继电器开关设置、示波器初始化、示波器通道设置、示波器波形读取、波形处理显示、漏电流测试仪电压设置、最大电流设置和文件保存等。
本发明的有益效果：性能稳定、脉冲波形平坦、控制方便、测试精度高。
附图说明
图1系统整体框图；
图2脉冲发生系统；
图3电压电流测试系统；
图4漏电流测试系统；
图5上位机程序主界面。
具体实施方式
如图1所示，一种基于labview控制的TLP测试系统，其特征在于：包括供电系统、脉冲发生系统、电压电流测试系统、漏电流测试系统、探针台系统、上位机，所述供电系统为同轴电缆充电，所述脉冲发生系统包括同轴电缆、湿簧管、衰减器、滤波器，同轴电缆通过湿簧管经衰减器、滤波器后输出，所述电压电流测试系统是示波器通过同轴线采集衰减器两端电压信号并经USB传输至电脑，经labview处理后显示并存储，所述漏电流测试系统是继电器在脉冲结束后选通漏电流测试仪测试待测器件漏电，所述探针台系统是通过同轴线连接脉冲发生系统输出端至PM5探针台，上位机主要完成对各设备的控制和对数据的处理。
所述供电系统在电压小于60V时利用漏电流测试仪V1输出端供电，提供精度为0.1V电压，在大于60V采用高压电源供电，精度为1V，漏电流测试仪和高压电源均通过GPIB连接电脑控制。
所述脉冲发生系统的衰减器两端通过同轴线连接至示波器通道2和通道3，设置相应通道阻抗为50欧姆。
上位机利用labview软件进行仪器控制和数据处理，功能模块主要包括最大电压设置、步进电压设置、继电器开关设置、示波器初始化、示波器通道设置、示波器波形读取、波形处理显示、漏电流测试仪电压设置、最大电流设置和文件保存等。
所述脉冲发生系统如图2所示，电源经继电器向同轴电缆充电后，继电器导通另一端，经衰减器、滤波器后放电，同轴电缆长度为10米，可产生100nm脉冲，所用衰减器为π型衰减器，所用滤波器为低通滤波器。
所述电压电流测试系统如图3所示。示波器两通道经两电阻连接至衰减器两端。
所述漏电流测试系统如图4所示，其中漏电流测试仪内部包含一个直流电源和一个高灵敏度电流表，经继电器选通被测器件，在一次TLP测试完毕后测试被测器件两端漏电流。
所述上位机程序，如图5所示。包括仪器设置、电压电流波形实时显示、测试数据显示、对比分析、波形窗口选取、测试/校正功能选择、I/V曲线与漏电流/I曲线显示。对于示波器的设置，通过调用示波器子程序实现，示波器触发电平设定为电源电压的五分之一，对于数据处理，通过子程序读取通道数据，然后根据波形窗口选取窗口内数据，进行大小排序，选取中间50组数据求平均后显示存储。

Claims (5)

1.一种基于labview控制的TLP测试系统，其特征在于：包括供电系统、脉冲发生系统、电压电流测试系统、漏电流测试系统、探针台系统、上位机，所述供电系统为一高压电源通为同轴电缆充电，所述脉冲发生系统包括同轴电缆、湿簧管、衰减器、滤波器，同轴电缆通过湿簧管经衰减器、滤波器后输出，所述电压电流测试系统是示波器通过同轴线采集衰减器两端电压信号并经USB传输至电脑，经labview处理后显示并存储，所述漏电流测试系统是继电器在脉冲结束后选通漏电流测试仪测试待测器件漏电，所述探针台系统是通过同轴线连接脉冲发生系统输出端至PM5探针台。
2.根据权利要求1所述的一种基于labview控制的TLP测试系统，其特征在于：所述同轴电缆阻抗为50欧姆，型号为SYV-50-3。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于labview控制的TLP测试系统，其特征在于：所述电压电流测试系统是示波器通过同轴线采集衰减器两端电压信号，并利用特殊算法计算电压电流。
4.根据权利要求2所述的一种基于labview控制的TLP测试系统，其特征在于：采集到的电压电流采用特殊算法校正。
5.根据权利要求4所述的一种基于labview控制的TLP测试系统，其特征在于：所述上位机采用labview软件进行仪器控制和数据处理。
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