CN108982972A - 一种微电感测量方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微电感测量方法和装置，包括标定通路和待测通路，标定通路和待测通路的一端相连接形成节点B，所述标定通路或待测通路的另一端通过与开关相连接形成节点A；标定通路中包括导线和由导线串联的标准电感；待测通路中包括导线和由导线串联的微电感；还包括电感测量装置，用于分别测量标定通路和待测通路中的电感值。本发明通过开关控制标定通路和待测通路的切换，以及将标定通路和待测通路的电感值设计为相等，可有效避免干扰，去除测试装置本身组件和导线所引入的电感，以消除测量误差，获得更准确的微电感的电感值。
Description
技术领域
本发明属于电学测量领域，具体涉及一种微电感测量方法和装置。
背景技术
在芯片封装过程中，需要进行芯片进行键合工艺，将金属丝线的两端 分别焊接于芯片与基板电路或引线框架上，实现与外部电路的连接，被焊 接的金属线则为键合线。键合线的线径很小，通常在20μm到50μm，同 等线长下小线径会引入较大寄生电感，从而影响了芯片的整体性能。尤其 针对半导体激光芯片，当芯片中存在寄生电感时，会导致大电流信号驱动 的脉冲激光的上升沿时间变长，进而影响了芯片在测距应用中的性能，因 此需要在设计封装时准确掌握芯片上键合线的电感值，以便采取相应措施 消除影响。
由于被测量的电感值极其微小，为nH数量级，现有电感测量设备采用 直接电感测量方法很难达到所需的测量精度。设备在清零后探针稍有振动 便会带来几十nH的漂移，即使在静止不动的状态下随着时间推移在几分钟 内也会产生几nH的漂移，这种测量方法给测量结果带来很大的误差，因 此，迫切需要开发一种新的技术方案解决该技术缺陷，以便精确获取微电 感的精确测量值，为芯片封装以及应用时的电路设计和优化提供依据。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种微电感测量 方法及装置，解决现有技术中无法精确获取键合线上微弱电感值的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
本发明提供了一种微电感测量方法，包括以下步骤：
步骤一，标定获取系统误差：
通过开关控制使得基础通路与标定通路相导通，基础通路与待测通路相 断开；所述标定通路中串联有标准电感，待测通路中串联有待测电感，并且 标定通路和待测通路中包括电感值相同的连接线；所述基础通路包括电感测 量装置，基础通路通过开关分别与标定通路或待测通路形成一个完整的闭合 回路；
通过基础通路测量所述标定回路的电感值L1，标定回路的电感值L1减去 所述标准电感的标准电感值L0，得到系统误差δ；
步骤二，测量待测电感的电感值：
通过开关控制使得基础通路与待测通路相导通，基础通路与标定通路相 断开，通过基础通路测量所述待测通路的电感值L2，待测通路的电感值L2减 去系统误差δ，得到待测微电感的电感值L。
进一步地，所述的开关通过电子开关控制模块控制实现自动切换。
进一步地，所述的标定通路为一个以上，所述的待测通路为一个以上。
进一步地，所述的待测通路为两个以上时，通过开关控制模块控制开关 先与标定通路导通，测量系统误差δ，然后通过开关控制模块控制开关分别 与两个以上待测通路依次导通。
本发明还提供了一种微电感测量装置，包括并联的标定通路和待测通 路，所述标定通路和待测通路的一端相连接形成导通的节点B，所述标定通 路或待测通路的另一端形成断开的节点A；
所述标定通路包括第一导线和由第一导线串联的标准电感；所述待测通 路包括第二导线和由第二导线串联的微电感；
所述标定通路中的第一导线和待测通路中的第二导线电感值相等；
还包括基础通路，所述的基础通路包括电感测量装置，用于分别测量标 定通路和待测通路中的电感值；
电感测量装置上串联有开关，开关使得电感测量装置在节点A与标定 通路或待测通路导通形成闭合回路。
进一步地，所述的开关通过电子开关控制模块控制实现自动切换。
进一步地，所述标定通路和待测通路对称设置在支撑板上。
进一步地，所述电感测量装置的一端通过设置在支撑板上的第一焊盘与 开关相连接；
所述电感测量装置的另一端通过设置在支撑盘上的第二焊盘与节点B 相连接。
进一步地，所述的标准电感的标准电感值L0小于待测微电感的电感值 L。
本发明还提供了一种微电感测量方法，该方法采用上述微电感测量装 置；
该方法包括以下步骤：
步骤一，标定获取系统误差：
通过开关控制使得基础通路与标定通路相导通，基础通路与待测通路相 断开；所述标定通路中串联有标准电感，待测通路中串联有待测电感，并且 标定通路和待测通路中包括电感值相同的连接线；所述基础通路包括电感测 量装置，基础通路通过开关分别与标定通路或待测通路形成一个完整的闭合 回路；
通过基础通路测量所述标定回路的电感值L1，标定回路的电感值L1减去 所述标准电感的标准电感值L0，得到系统误差δ；
步骤二，测量待测电感的电感值：
通过开关控制使得基础通路与待测通路相导通，基础通路与标定通路相 断开，通过基础通路测量所述待测通路的电感值L2，待测通路的电感值L2减 去系统误差δ，得到待测微电感的电感值L。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
1、本发明通过电子开关控制模块对开关自动控制，以进行标定通路和 待测通路的切换，有效避免对电感测量装置的扰动，降低测试误差，提高测 试精度；
2、本发明通过接通标准电感后对测试装置进行标定归零，以及将标定 通路和待测通路的电感值设计为相等，有效去除测试装置本身组件和导线所 带来的寄生电感误差，获得更准确的键合线电感值。
附图说明
图1是本发明装置的整体结构示意图。
图中各个标号的含义为：1-电感测量装置，2-支撑板，3-第一焊盘，4- 第二焊盘，5-开关，6-电子开关控制模块，7-标定通路，701-第一导线，702- 标准电感，8-待测通路，801-第二导线，802-待测微电感。
以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本实用信息并不局限于 以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明 的保护范围。
实施例1：
一种微电感测量方法，该方法用于对微电感的电感值进行测量，包括以 下步骤：
步骤一，标定获取系统误差：
通过开关控制使得基础通路与标定通路相导通，基础通路与待测通路相 断开；所述标定通路中串联有标准电感，待测通路中串联有待测电感，并且 标定通路和待测通路中包括电感值相同的连接线；所述基础通路包括电感测 量装置，基础通路通过开关分别与标定通路或待测通路形成一个完整的闭合 回路；
通过基础通路测量所述标定回路的电感值L1，标定回路的电感值L1减去 所述标准电感的标准电感值L0，得到系统误差δ；
步骤二，测量待测电感的电感值：
通过开关控制使得基础通路与待测通路相导通，基础通路与标定通路相 断开，通过基础通路测量所述待测通路的电感值L2，待测通路电感值L2减去 系统误差δ，得到待测微电感的电感值L。
本实施例中的基础通路含有电感测量装置，并且基础通路中的电感测量 装置通过连接装置与标定通路和待测通路形成一个完整的闭合回路，该连接 装置可以为导线等具有电导通性的任一装置。在开关进行自动切换过程中， 基础通路中的连接装置不改变，即可保障系统误差不发生变化，不会引入扰 动。
基础通路可以通过开关的选通来分别测量待测通路和标定通路的电感 值。
本实施例的标定通路中串联至少一个电感值确定的标准电感作为测试 对象，通过计算标准电感的测量电感值L1与标准电感值L0之间的差值获得 所述标定通路中测试系统自身的电感值，即系统误差δ。
开关在标定通路和待测通路之间进行自动切换时，基础通路不发生任何 变化，这样可以通过测量所述待测通路的电感值L2，待测通路的电感值L2减 去系统误差δ，得到待测微电感的电感值L，计算公式为：L＝L2-L1+L0；由 于待测通路中每个待测微电感的直径和长度相同，则L/n即为单个待测微电 感的电感值。
本实施例中的开关通过电子开关控制模块控制实现自动切换，可避免对 电感测量装置的扰动，降低测量误差，提高测试精度。
本实施例中的标定通路为一个以上，待测通路为一个以上。
当待测通路为两个以上时，通过电子开关控制模块控制开关先与标定通 路导通，测量系统误差δ，然后通过电子开关控制模块控制开关与两个以上 待测通路依次导通。
另外，本实施例中标定通路与待测通路中除标准电感和待测微电感外其 余部分电感值相等，非共用部分优选为对称设置，以进一步保证两次测试时 系统自身电感相同。本实施例中系统自身电感是指标定或待测通路中除测试 对象外的其他部件所产生的电感总值。
本实施例中标定通路和待测通路中的采样频率均大于等于100kHz。
实施例2：
本实施例与实施例1不同点在于，步骤一通过基础通路测量所述标定 通路的电感值L1后，将基础通路中用于测量电感的装置的显示值调节为一固 定值L′；则得到待测微电感的总电感值L＝L2+L0-L′。
本实施例首先测试标定通路中的电感，标定通路中串联至少一个电感值 确定的标准电感L0作为测试对象，通过标定通路中的电感测量值L1与标准电 感值L0之间的差值获得所述标定通路中测试系统自身的电感值。
在标定通路电感测试状态下，调节用于测量电感的装置所显示的电感为 一固定值L′。
测量待测通路的电感值L2，串联在待测通路中的待测电感总值L的计 算公式为：L＝L2+(L1-L′)-(L1-L0)＝L2+L0-L′
计算单个待测电感的电感值，由于待测通路中每个待测电感的直径和长 度相同，则L/n即为单个待测电感的电感值。
本实施例中，L′优选为0或L0，当L′为0时L＝L2+L0；当L′为L0时 L＝L2。
本实施例中标定通路与待测通路中除已知电感和待测电感外其余部分 电感值相等，非共用部分优选为对称设置，以进一步保证两次测试时系统自 身电感相同。所述系统自身电感是指标定或待测通路中除测试对象外的其他 部件所产生的电感总值。
本实施例中标定通路和待测通路中的采样频率均大于等于100kHz。
实施例3：
如图1所示，本实施例给出一种微电感测量装置，包括并联的标定通路 7和待测通路8，所述标定通路7和待测通路8的一端相连接形成导通的节 点B，所述标定通路7或待测通路8的另一端形成断开的节点A；
所述标定通路7包括第一导线701和由第一导线701串联的标准电感 702；所述待测通路8包括第二导线801和由第二导线701串联的微电感802；
所述标定通路7中的第一导线701和待测通路8中的第二导线801电感 值相等；
还包括基础通路，所述的基础通路包括电感测量装置1，用于分别测量 标定通路7和待测通路8中的电感值；
电感测量装置1上串联有开关5，开关使得电感测量装置1在节点A与 标定通路7或待测通路8导通形成闭合回路。
本实施例通过开关分别控制标定通路和待测通路的切换，可避免对电感 测量装置的扰动，降低测量误差，提高测试精度。
开关5为双掷开关，开关通过电子开关控制模块6控制实现自动切换。
本实施例中的开关由电子开关控制模块进行自动控制，可避免扰动，提 高测试精度。
标定通路7、待测通路8和开关5均设置在支撑板2上。本实施例中的 支撑板为可进行电学试验的任何板体，本实施例中支撑板采用的为电路板， 且标定通路7和待测通路8对称设置在支撑板2上，以确保标定通路和待测 通路中导线部分所产生的电感值相等。
具体地，电感测量装置1的一端通过设置在支撑盘2上的第一焊盘3 与开关5相连接；电感测量装置1的另一端通过设置在支撑盘2上的第二焊 盘4与节点B相连接。本实施例中电感测量装置分别通过第一焊盘3、第二 焊盘4相连接形成闭环通路，可通过开关的切换分别进行标准电感和微电感 电感值的测试。
标准电感702的标准电感值L0小于待测微电感802的电感值L，本实施 例中优选为标准电感的电感值与微电感的电感值为同一数量级。标定通路7 中导线701和待测通路8中导线801的电感值相等。
本实施例中所述电感测量装置的采样频率大于等于100kHz。
所述的微电感可为芯片的键合线，以下以键合线为具体的待测微电感进 行测试，具体测试步骤为：
步骤一，计算标定通路所串联标准电感的电感总值L0；
步骤二，开关接通标定通路，测试标定通路的电感总值L1；
步骤三，设备归零；
步骤四，开关接通待测通路，获得测试通路的电感总值L2；
步骤五，计算键合线的电感总值L，L＝L2+L0；
步骤六，由于待测通路中每根键合线的直径和长度相同，则L/n即为每根 键合线的电感值。
电感的计算公式，其中，l为导线长度，d为导线 直径。
根据电感的计算公式可知，键合线的电感实际上只和其长度和直径这些物 理尺寸有关系，而与其流过的电流大小无关。该测量方法中待测通路中的键合 线的物理尺寸是依据芯片实际封装时键合线的物理尺寸而制备，因此，步骤六 中所获得的每根键合线的电感值即为芯片封装时每根键合线的电感值。
Claims (10)
1.一种微电感测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，标定获取系统误差：
通过开关控制使得基础通路与标定通路相导通，基础通路与待测通路相断开；所述标定通路中串联有标准电感，待测通路中串联有待测电感，并且标定通路和待测通路中包括电感值相同的连接线；所述基础通路包括电感测量装置，基础通路通过开关分别与标定通路或待测通路形成一个完整的闭合回路；
通过基础通路测量所述标定回路的电感值L1，标定回路的电感值L1减去所述标准电感的标准电感值L0，得到系统误差δ；
步骤二，测量待测电感的电感值：
通过开关控制使得基础通路与待测通路相导通，基础通路与标定通路相断开，通过基础通路测量所述待测通路的电感值L2，待测通路的电感值L2减去系统误差δ，得到待测微电感的电感值L。
2.根据权利要求1所述的微电感测量方法，其特征在于，所述的开关通过电子开关控制模块控制实现自动切换。
3.根据权利要求2所述的微电感测量方法，其特征在于，所述的标定通路为一个以上，所述的待测通路为一个以上。
4.根据权利要求3所述的微电感测量方法，其特征在于，所述的待测通路为两个以上时，通过开关控制模块控制开关先与标定通路导通，测量系统误差δ，然后通过开关控制模块控制开关分别与两个以上待测通路依次导通。
5.一种微电感测量装置，其特征在于，包括并联的标定通路(7)和待测通路(8)，所述标定通路(7)和待测通路(8)的一端相连接形成导通的节点B，所述标定通路(7)或待测通路(8)的另一端形成断开的节点A；
所述标定通路(7)包括第一导线(701)和由第一导线(701)串联的标准电感(702)；所述待测通路(8)包括第二导线(801)和由第二导线(701)串联的微电感(802)；
所述标定通路(7)中的第一导线(701)和待测通路(8)中的第二导线(801)电感值相等；
还包括基础通路，所述的基础通路包括电感测量装置(1)，用于分别测量标定通路(7)和待测通路(8)中的电感值；
电感测量装置(1)上串联有开关(5)，开关使得电感测量装置(1)在节点A与标定通路(7)或待测通路(8)导通形成闭合回路。
6.根据权利要求5所述的微电感测量装置，其特征在于，所述的开关通过电子开关控制模块(6)控制实现自动切换。
7.根据权利要求5所述的微电感测量装置，其特征在于，所述标定通路(7)和待测通路(8)对称设置在支撑板(2)上。
8.根据权利要求7所述的微电感测量装置，其特征在于，所述电感测量装置(1)的一端通过设置在支撑板(2)上的第一焊盘(3)与开关(5)相连接；
所述电感测量装置(1)的另一端通过设置在支撑盘(2)上的第二焊盘(4)与节点B相连接。
9.根据权利要求5所述的微电感测量装置，其特征在于，所述的标准电感(702)的标准电感值L0小于待测微电感(802)的电感值L。
10.一种微电感测量方法，其特征在于，该方法采用如权利要求5至权利要求9任一项所述的微电感测量装置；
该方法包括以下步骤：
步骤一，标定获取系统误差：
通过开关控制使得基础通路与标定通路相导通，基础通路与待测通路相断开；所述标定通路中串联有标准电感，待测通路中串联有待测电感，并且标定通路和待测通路中包括电感值相同的连接线；所述基础通路包括电感测量装置，基础通路通过开关分别与标定通路或待测通路形成一个完整的闭合回路；
通过基础通路测量所述标定回路的电感值L1，标定回路的电感值L1减去所述标准电感的标准电感值L0，得到系统误差δ；
步骤二，测量待测电感的电感值：
通过开关控制使得基础通路与待测通路相导通，基础通路与标定通路相断开，通过基础通路测量所述待测通路的电感值L2，待测通路的电感值L2减去系统误差δ，得到待测微电感的电感值L。
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