CN109342928A - 一种芯片测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯片测试装置及方法，芯片测试板上安装有芯片测试底座，芯片通过芯片测试底座将引脚引出，微控制器通过芯片测试底座连接芯片各引脚；芯片测试板上还包括电源电路、OSC频率放大电路、分频器电路、AD转换电路、SD卡存储电路、TFT彩屏显示电路。针对不同封装的芯片，只需要制作新的芯片测试底座即可对芯片进行测试。本发明的芯片测试装置及方法，调试周期短，只需要一个月左右，针对不同封装的芯片，只需要制作新的测试夹具即可，针对年产量在500万以下的产品，测试成本低。
Description
技术领域
本发明属于芯片测试领域，尤其涉及一种芯片测试装置及方法。
背景技术
半导体行业发展迅速，芯片测试是芯片应用前的必须经过的一个环节，芯片测试以追求可靠、低成本、高效率为目标。目前工厂里测试传感器的机器大多是国外生产的大型测试机台，这种机台在测试芯片之前，需要调试6～10个月才能实现准确测试芯片；调试周期长，当前消费类电子上面传感器更新速率快。每种芯片需要制作专属的导轴、振盘、吸嘴，这些特制的配件只能用于一种芯片，如果芯片更换了封装，那么需要重新制作这些配件，代价昂贵。调试测试成本高，对于年出货量少于500万片的产品来说成本高。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种芯片测试装置及方法，调试周期短，只需要一个月左右，针对不同封装的芯片，只需要制作新的测试夹具即可，针对年产量在500万以下的产品，测试成本低。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种芯片测试装置，其特征在于，包括芯片测试板、芯片测试底座、微控制器、开发板、上位机；芯片测试板上安装有芯片测试底座，芯片通过芯片测试底座将引脚引出，微控制器通过芯片测试底座连接芯片各引脚；芯片测试板分别连接开发板和上位机，开发板向芯片测试板输入信号，上位机通过串行接口与芯片测试板通信。
进一步地，芯片测试板上还包括电源电路、OSC频率放大电路、分频器电路、AD转换电路、SD卡存储电路、TFT彩屏显示电路；芯片通过芯片测试底座连接到OSC频率放大电路，再连接到分频器电路，分频器电路连接到微控制器；芯片通过芯片测试底座连接到AD转换电路，再连接到微控制器；微控制器同时连接SD卡存储电路和TFT彩屏显示电路；电源电路给各个电路供电。
进一步地，芯片通过芯片测试底座连接到OSC频率放大电路，芯片内部OSC频率输出经放大后再连接到分频器电路，将OSC频率分频到十几KHz，同时将三角波转变成方波，再连接微控制器对芯片内部OSC频率进行采集。
进一步地，芯片通过芯片测试底座连接到AD转换电路，芯片内部的LED驱动电流和待机电流流过电路中的电阻，转变成电压，AD转换电路采集电压，从而测量出芯片内部的LED驱动电流和待机电流的电流大小。
一种芯片测试方法，包括步骤：
(1)将芯片放入底座中，对芯片进行管脚通断测试；
(2)设定芯片内部频率的校准值，并根据测量值去修改芯片内部寄存器的值；
(3)设定芯片内部驱动电流的校准值，并根据测量值去修改芯片内部寄存器的值；
(4)判断芯片测试模块在预设的时钟频率、驱动电流下是否正常工作：若所述芯片的频率校准值符合设定值，则继续对该芯片进行驱动电流校准，若驱动电流校准值符合设定值，则对芯片进行功能测试；若所述芯片测试频率与驱动电流不符合设定值，结束测试。
进一步地，所述芯片的频率值、驱动电流值由芯片内部寄存器控制；所述芯片校准后的时钟频率符合预先设定的值，所述芯片校准后的驱动电流符合设置的校准范围值。
进一步地，所述测试模块为连接于芯片的256分频电路或电流检测电路。
进一步地，所述芯片预设的目标频率是一个范围值，将测试模块根据二分法快速完成频率的校准；所述芯片预设的驱动电流是一个范围值，将测试模块根据二分法快速完成驱动电流的校准；若测试模块完成了芯片的频率与驱动电流校准，则继续对该芯片进行完整的功能测试；若所述测试在校准步骤未达到设定值，则结束芯片测试。
有益效果：本发明的芯片测试装置及方法，调试周期短，只需要一个月左右，针对不同封装的芯片，只需要制作新的测试夹具即可，针对年产量在500万以下的产品，测试成本低。
附图说明
图1是OSC频率放大电路的电路图；
图2是AD转换电路的电路图；
图3是本发明的测试流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明所述的芯片测试装置包括芯片测试板、芯片测试底座、微控制器、开发板、上位机；芯片测试板上安装有芯片测试底座，芯片通过芯片测试底座将引脚引出，微控制器通过芯片测试底座连接芯片各引脚；芯片测试板分别连接开发板和上位机，开发板向芯片测试板输入信号，上位机通过串行接口与芯片测试板通信，上位机用Labview进行测试。
芯片测试板上除了芯片测试底座和微控制器，还包括电源电路、OSC频率放大电路、分频器电路、AD转换电路、SD卡存储电路、TFT彩屏显示电路。芯片通过底座连接到OSC频率放大电路，再连接到分频器电路，分频器电路连接到微控制器。芯片通过底座连接到AD转换电路，再连接到微控制器。微控制器同时连接SD卡存储电路和TFT彩屏显示电路。
芯片通过底座连接到OSC频率放大电路，芯片内部OSC频率输出的信号经放大后再连接到分频器电路，将OSC频率分频到十几KHz，同时将三角波转变成方波，再连接微控制器对芯片内部OSC频率进行采集。
芯片通过底座连接到AD转换电路，芯片内部的LED驱动电流和待机电流流过电路中的电阻，转变成电压，可以被AD转换电路采集到电压，从而可以测量出芯片内部的LED驱动电流和待机电流的电流值大小。
本发明微控制器选用STM32，STM32F103VCT6是ARM Cortex-M3内核，是一款低成本高性能的RISC微处理器，集成各种高性能工业互联型标准接口，主要包括定时器、AD模数转换、DA数模转换、CAN总线、DMA总线；具有6-12个时钟周期，可实现快速嵌套中断，且软件具有完美的兼容性，可以适应多种控制电路。
测试板长期处于运行状态，需要提供稳定的电源供应。系统的电源电路有6.5V、5.3V、5V、3.3V共4种。ADP3336是一款高精度，低噪声的电源转换芯片，选用两个ADP3336将12V电压降到6.5V、5.3V。LM2596是一款3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器(150KHZ)和基准稳压器(1.23v)，并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。测试板上面使用LM2596将12V电源转换成5V电压，给测试板器件供电。AMS1117是一款高效线性稳压器，主要用于后置稳压。测试板选用AMS1117将5V电压转换成3.3V给芯片和微控制器供电。
芯片内部OSC频率输出幅值为200mV的三角波，这个电压幅值分频器检测不到。OPAx365是一款高速运行(50MHz增益带宽)的传感器放大芯片，选用这款芯片将3MHz的OSC波形进行放大，使放大后的波形能被分频器采集到。如图1所示，OSC频率放大电路，包括放大芯片和若干外围电路。
D触发器是一个具有记忆功能的，具有两个稳定状态的信息存储器件，是构成多种时序电路的基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中重要的单元电路。SN74LVC1G175是一款D触发器，其CLK端频率是Q端频率的两倍，这样多个SN74LVC1G175连接就可以实现分频的效果。芯片OSC的输出是一个频率大概在3MHz的三角波，采用多个SN74LVC1G175连接，可以实现将OSC频率分频到十几KHz，同时将三角波转变成了方波，方便微控制器对频率的采集。
芯片内部的LED驱动电流大概在10mA左右，待机电流在1uA左右。ADS1231是一款精密24位模数转换器(ADC)。借助精密型三阶24位ΔΣ调制器以及桥式电源开关，ADS1231为包括衡器、应力计和测压元件在内的桥式传感器应用提供一个完整的前端解决方案。ADS1231采用桥式电路连接，可以测量微小电压，LED驱动电流与芯片待机电流流过电路中的电阻，转变成电压，可以被ADS1231转换器采集到电压，从而可以测量出电路中的电流值大小。如图2所示，AD转换电路，包括AD转换器和若干外围电路。
SD存储卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，由于它体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良的特性，被广泛地于便携式装置上使用。芯片的一些测试数据是非常重要的信息，是对芯片品质的一种记录，所以存储芯片测试信息非常重要。测试板设计SD卡存储电路，微控制器上移植FAT文件系统进行测试数据的读写。
TFT屏在信息行业快速发展中得到广泛的应用，主要应用于中高端的手机、可视电话、便携式VCD、平板电脑等领域。测试板选用160*120的1.8寸TFT彩屏，用来显示芯片的版本号、校准值等测试信息。
本发明缩短机台的调试时间，适用于更新换代迅速的产品，适用于年产量在500万片以下的芯片测试，测试成本低。
本发明运用算法实现芯片内部的频率、驱动电流的快速校准，通过设计的电路实现芯片功能的快速测试，从而判断芯片的好坏。本发明芯片测试的方法，包括步骤：
(1)将芯片放入底座中，对芯片进行管脚通断测试；
(2)设定芯片内部频率的校准值，并根据测量值去修改芯片内部寄存器的值；
(3)设定芯片内部驱动电流的校准值，并根据测量值去修改芯片内部寄存器的值；芯片的频率值、驱动电流值由芯片内部寄存器控制；芯片校准后的时钟频率符合预先设定的值，芯片校准后的驱动电流符合设置的校准范围值；
(4)判断芯片测试模块在预设的时钟频率、驱动电流下是否正常工作；测试模块为连接于芯片的256分频电路或电流检测电路；芯片预设的目标频率是一个范围值，将测试模块根据二分法快速完成频率的校准；芯片预设的驱动电流是一个范围值，将测试模块根据二分法快速完成驱动电流的校准；若芯片的频率校准值符合设定值，则继续对该芯片进行驱动电流校准，若驱动电流校准值符合设定值，则对芯片进行功能测试；若芯片测试频率与驱动电流不符合设定值，结束测试。
若测试模块完成了芯片的频率与驱动电流校准，则继续对该芯片进行完整的功能测试；若测试在校准步骤未达到设定值，则结束芯片测试。
如图3所示，装置测试的具体流程为：
(1)将待测试的芯片放入测试底座中；
(2)按下测试开关；
(3)首先进行芯片管脚通断测试，芯片内部每个管脚对GND有一个反向二极管，3.3V电压串一个5k电阻后接GND，使用微控制器的内部AD采集GND上面的电压值，从而判断芯片各个管脚打线是否正常；
(4)微控制器的IC接口与芯片相连，读取芯片的部分默认寄存器，之后对芯片的寄存器进行多次读写，从而判定芯片的IC功能是否正常；
(5)微控制器调整继电器与MOS管的状态，使测试板处于OSC频率校准步骤，利用D触发器组合成的分频器读取芯片的内部OSC频率，采用二分法去调节芯片内部寄存器的值，直到OSC频率符合预先设定值；
(6)微控制器调整继电器与MOS管的状态，使测试板处于测试LED驱动电流步骤，利用AD转换电路读取芯片内部的LED驱动电流，采用二分法去调节芯片内部寄存器的值，直到LED驱动电流符合预先设定值；
(7)芯片内部有四位寄存器采用eFuse技术，OSC与LED驱动电流校准后的值存储到这四位寄存器中，给芯片的烧写管脚加6.5V电压，将校准值烧写到芯片中；
(8)芯片校准值烧写结束后，微控制器调整继电器与MOS管的状态，重新检测一下OSC频率与LED驱动电流是否符合设定值；
(9)微控制器调整继电器与MOS管的状态，使测试板处于测试芯片功耗步骤，利用AD转换电路读取芯片输入电源部分的电流，判断芯片的功耗是否符合低功耗要求；
(10)微控制器调整芯片内部的寄存器，测试芯片在加挡板暗光、无挡板亮光、无挡板暗光环境下功能是否正常。
Claims (8)
1.一种芯片测试装置，其特征在于，包括芯片测试板、芯片测试底座、微控制器、开发板、上位机；芯片测试板上安装有芯片测试底座，芯片通过芯片测试底座将引脚引出，微控制器通过芯片测试底座连接芯片各引脚；芯片测试板分别连接开发板和上位机，开发板向芯片测试板输入信号，上位机通过串行接口与芯片测试板通信。
2.根据权利要求1所述的芯片测试装置，其特征在于，芯片测试板上还包括电源电路、OSC频率放大电路、分频器电路、AD转换电路、SD卡存储电路、TFT彩屏显示电路；芯片通过芯片测试底座连接到OSC频率放大电路，再连接到分频器电路，分频器电路连接到微控制器；芯片通过芯片测试底座连接到AD转换电路，再连接到微控制器；微控制器同时连接SD卡存储电路和TFT彩屏显示电路；电源电路给各个电路供电。
3.根据权利要求2所述的芯片测试装置，其特征在于，芯片通过芯片测试底座连接到OSC频率放大电路，芯片内部OSC频率输出经放大后再连接到分频器电路，将OSC频率分频到十几KHz，同时将三角波转变成方波，再连接微控制器对芯片内部OSC频率进行采集。
4.根据权利要求2所述的芯片测试装置，其特征在于，芯片通过芯片测试底座连接到AD转换电路，芯片内部的LED驱动电流和待机电流流过电路中的电阻，转变成电压，AD转换电路采集电压，从而测量出芯片内部的LED驱动电流和待机电流的电流大小。
5.一种芯片测试方法，其特征在于，包括步骤：
(1)将芯片放入底座中，对芯片进行管脚通断测试；
(2)设定芯片内部频率的校准值，并根据测量值去修改芯片内部寄存器的值；
(3)设定芯片内部驱动电流的校准值，并根据测量值去修改芯片内部寄存器的值；
(4)判断芯片测试模块在预设的时钟频率、驱动电流下是否正常工作：若所述芯片的频率校准值符合设定值，则继续对该芯片进行驱动电流校准，若驱动电流校准值符合设定值，则对芯片进行功能测试；若所述芯片测试频率与驱动电流不符合设定值，结束测试。
6.根据权利要求5所述的芯片测试方法，其特征在于，所述芯片的频率值、驱动电流值由芯片内部寄存器控制；所述芯片校准后的时钟频率符合预先设定的值，所述芯片校准后的驱动电流符合设置的校准范围值。
7.根据权利要求5所述的芯片测试方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述测试模块为连接于芯片的256分频电路或电流检测电路。
8.根据权利要求7所述的芯片测试方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述芯片预设的目标频率是一个范围值，将测试模块根据二分法快速完成频率的校准；所述芯片预设的驱动电流是一个范围值，将测试模块根据二分法快速完成驱动电流的校准；若测试模块完成了芯片的频率与驱动电流校准，则继续对该芯片进行完整的功能测试；若所述测试在校准步骤未达到设定值，则结束芯片测试。
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