CN109581132B - 一种集成电路测试座的探针脚测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种集成电路测试座的探针脚测试装置，其包括主控工作站、总线信号介面板、本地总线解码控制模块、承载组件、交流测试模块、直流电性测量驱动模块、信号开关矩阵以及ZIF信号连接器；承载组件包括测试基板、测试载板以及测试脚座；测试基板上设置有测试点，测试点通过ZIF信号连接器与信号开关矩阵连接；交流测试模块、直流电性测量驱动模块以及信号开关矩阵分别通过本地总线接口与本地总线解码控制模块连接；交流测试模块、直流电性测量驱动模块还分别与所述信号开关矩阵连接。本发明通过主控工作站、总线信号介面板、本地总线解码控制模块、承载组件、交流测试模块、信号开关矩阵以及直流电性测量驱动模块的设计，便于人们维修更换。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路测试领域，具体而言，本发明涉及一种集成电路测试座的探针脚测试装置。
背景技术
集成电路的检测环节至关重要，是提高芯片制造水平的关键之一，集成电路生产需经过几十步甚至几百步的工艺，其中任何一步的错误都可能是最后导致器件失效的原因，同时版图设计是否合理、产品是否可靠，都需要通过集成电路的功能及参数测试才能验证。
集成电路测试座是应用在集成电路的成品测试中的必要的介质，而成品测试是指集成电路完成封装后，通过分选机和自动测试机配合使用，对集成电路进行功能和电参数性能测试，保证出厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计规范要求，其测试过程为：分选机将被检测集成电路逐个自动传送至测试工位上集成电路测试座，被检测集成电路的引脚通过集成电路测试座经由测试介面板上的金手指、专用连接线与测试机的功能模块进行连接，测试机对集成电路施加输入信号、采集输出信号，判断集成电路在不同工作条件下功能和性能的有效性。测试结果通过通信接口传送给分选机，分选机据此对被测试集成电路进行标记、分选、收料或编带。
集成电路测试座主要是安装于测试介面板上，将其安装并固定至分选机的测试工位上,在成品测试中不间断的置放被测集成电路于测试工位的测试座上数千次，使得材料产生物理性的变化，如探针脚的弹性疲乏,接触面的氧化或锡渣及其他金属残留物的附着,造成集成电路测试失败或损坏，必须立即更换新的集成电路测试座。现有技术中为确保探针脚的特性，往往采用设定集成电路测试一个固定数量后就更換新的集成电路测试座，这种更换方式的成本比较高。还有一种是采用更换探针脚的方式，但是缺乏探针脚测试装置，无法准确得知探针脚不良的位置，容易误更换好的探针脚。
发明内容
为了寻找更为有效的探针脚性能测试的实现方案，本发明实施例提供了一种集成电路测试座的探针脚测试装置，其包括用于按照预设规则生成控制指令的主控工作站、用于将PCI-E信号处理成低速本地总线信号的总线信号介面板、与所述总线信号介面板连接的本地总线解码控制模块、用于承载待测试集成电路测试座的承载组件、用于探针脚的交流性能测试的交流测试模块、用于探针脚的直流电性测量的直流电性测量驱动模块、用于控制测试探针脚的测试信号的信号开关矩阵以及ZIF信号连接器；
所述承载组件包括测试基板、用于承载集成电路测试座的测试载板以及用于承载集成电路测试座的探针脚的测试脚座；所述测试基板上设置有与所述待测试的集成电路测试座的探针脚相对应的测试点，所述测试点通过所述ZIF信号连接器与所述信号开关矩阵连接；
所述交流测试模块、直流电性测量驱动模块以及信号开关矩阵分别通过本地总线接口与所述本地总线解码控制模块连接；所述交流测试模块、直流电性测量驱动模块还分别与所述信号开关矩阵连接。
优选地，所述信号开关矩阵包括与所述本地总线解码控制模块连接的信号开关本地总线接口、开关控制模块、信号总输入输出开关模块、与所述交流测试模块连接的交流信号驱动开关模块以及与所述直流电性测量驱动模块连接的直流电性驱动开关模块；
所述测试点通过所述ZIF信号连接器与所述信号总输入输出开关模块连接；所述信号开关本地总线接口、信号总输入输出开关模块、交流信号驱动开关模块以及直流电性驱动开关模块分别与所述开关控制模块连接；所述交流信号驱动开关模块、直流电性驱动开关模块分别与所述信号总输入输出开关模块连接。
优选地，所述交流测试模块包括与所述本地总线解码控制模块连接的交流本地总线接口、用于存储交流测试指令或者交流测试激励图样信号的信号格式记忆模块、信号格式化模块、时序信号产生模块、用于向所述信号开关矩阵传送交流测试信号的缓冲驱动模块、用于采集交流测试数据的缓冲采集模块、用于对交流测试数据抓取比对的抓取比对储存模块、用于记录所述测试点的测试值的采集记忆模块、用于记录所述测试点的测试通过或者失败的信号处理模块以及用于控制交流测试的交流控制模块；
所述信号格式记忆模块、交流控制模块以及采集记忆模块分别与所述交流本地总线接口连接；所述时序信号产生模块、信号格式化模块、信号处理模块以及抓取比对储存模块分别与所述交流控制模块连接；所述缓冲驱动模块的一侧与所述信号格式化模块连接，另一侧与所述信号开关矩阵的交流信号驱动开关模块连接；所述缓冲采集模块的一侧与所述抓取比对储存模块连接，另一侧与所述信号开关矩阵的交流信号驱动开关模块连接。
优选地，所述直流电性测量驱动模块包括与所述本地总线解码控制模块连接的直流本地总线接口、与所述直流电性驱动开关模块连接的信号开关模块、数模转换器、放大器、比较器、电流源、与所述信号开关模块连接的采集模块以及与所述采集模块连接的模数转换器，其中，所述放大器包括第一放大输入端、第二放大输入端以及放大输出端，所述比较器包括第一比较输入端、第二比较输入端以及比较输出端，所述放大器的第一放大输入端与所述数模转换器连接，所述放大器的第二放大输入端与所述比较器的比较输出端连接，所述放大器的放大输出端与所述电流源的一侧连接，所述电流源的另一侧与所述信号开关模块连接，所述比较器的第一比较输入端连接在所述电流源和所述放大器的连接处，所述比较器的第二比较输入端连接在所述电流源和所述信号开关模块连接处；所述信号开关模块、数模转换器以及模数转换器分别与所述直流本地总线接口连接。
优选地，所述数模转换器为14位数模转换器；所述模数转换器为14位模数转换器。
优选地，所述采集模块为电压采集模块。
与现有技术相比，本发明实施例一种集成电路测试座的探针脚测试装置具有如下有益效果：
本发明实施例一种集成电路测试座的探针脚测试装置通过被测试探针脚与测试基板上的测试点的对应表并将对应表转编译成控制指令的主控工作站、总线信号介面板、本地总线解码控制模块、承载组件、交流测试模块、信号开关矩阵以及直流电性测量驱动模块的设计，能够准确识别出集成电路测试座中的探针脚的性能，便于人们维修更换。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例一种集成电路测试座的探针脚测试装置的模块结构示意图；
图2为本发明实施例一种集成电路测试座的探针脚测试装置的交流测试模块、信号开关矩阵以及直流电性测量驱动模块的连接结构示意图。
图中标识说明：
200、主控工作站；400、总线信号介面板；600、本地总线解码控制模块；
10、交流测试模块；100、交流控制模块；101、交流本地总线接口；103、信号格式记忆模块；105、时序信号产生模块；107、信号格式化模块；109、缓冲驱动模块；102、采集记忆模块；104、信号处理模块；106、抓取比对储存模块；108、缓冲采集模块；
30、直流电性测量驱动模块；301、直流本地总线接口；303、数模转换器；305、放大器；307、电流源；309、信号开关模块；308、比较器；304、采集模块；306、模数转换器；
50、信号开关矩阵；501、信号开关本地总线接口；503、开关控制模块；505、信号总输入输出开关模块；507、交流信号驱动开关模块；509、直流电性驱动开关模块；
70、ZIF连接器；
90、承载组件；901、测试载板；903、测试脚座；905、测试基板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
请参阅图1-图2，本发明实施例一种集成电路测试座的探针脚测试装置，其包括用于按照预设规则生成控制指令的主控工作站200、用于将PCI-E信号处理成低速本地总线信号的总线信号介面板400、与总线信号介面板400连接的本地总线解码控制模块600、用于承载待测试集成电路测试座的承载组件90、用于探针脚的交流性能测试的交流测试模块10、用于探针脚的直流电性测量的直流电性测量驱动模块30、用于控制测试探针脚的测试信号的信号开关矩阵50以及ZIF信号连接器70，其中，承载组件90包括测试基板905、用于承载集成电路测试座的测试载板901以及用于承载集成电路测试座的探针脚的测试脚座903；测试基板905上设置有与待测试的集成电路测试座的探针脚相对应的测试点，该测试基板905上的测试点通过ZIF信号连接器70与信号开关矩阵50连接；交流测试模块10、直流电性测量驱动模块30以及信号开关矩阵50分别通过本地总线接口与本地总线解码控制模块600连接；交流测试模块10、直流电性测量驱动模块30还分别与信号开关矩阵50连接。
在一些实施方式中，预设规则为首先定义被测试探针脚与测试基板905上的测试点的对应表，然后将对应表转编译成控制指令，接着主控工作站200发送控制指令由PCI-E接口发送至总线信号介面板400并按照交流测试、直流电性测量顺序对探针脚进行测试并记录保存交流测试数据和直流测试结果，以供修复不良的探针脚。
PCI-E接口是一种高速串行计算机扩展总线标准，其使用的是高速差分总线，采用端到端的连接方式，也即每一条PCI-E接口中只连接两个设备。零插力(Zero InsertionForce，建成ZIF)信号连接器是一种连接类型，其没有具体的尺寸，具有可靠性高、信号串扰小的优势。
信号开关矩阵50包括与本地总线解码控制模块600连接的信号开关本地总线接口501、开关控制模块503、信号总输入输出开关模块505、与交流测试模块10连接的交流信号驱动开关模块507以及与直流电性测量驱动模块30连接的直流电性驱动开关模块509，其中，测试基板905上的测试点通过ZIF信号连接器70与信号总输入输出开关模块505连接；信号开关本地总线接口501、信号总输入输出开关模块505、交流信号驱动开关模块507以及直流电性驱动开关模块509分别与开关控制模块503连接；交流信号驱动开关模块507和直流电性驱动开关模块509分别与信号总输入输出开关模块505连接。
在一些实施方式中，信号开关矩阵50优选通过现场可编程门阵列器件(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)实现，为便于进一步理解信号开关矩阵50，下面简述其工作原理：
信号开关矩阵50通过信号开关本地总线接口501获取与信号开关矩阵50相适应的控制指令集，然后根据控制指令集去控制开关控制模块503、信号总输入输出开关模块505、交流信号驱动开关模块507以及直流电性驱动开关模块509的工作状态
示例地，控制指令集控制交流信号驱动开关模块507、信号总输入输出开关模块505使得交流测试模块10的交流测试信号得以通过，这样交流测试信号就可以由ZIF信号连接器70直接到测试基板905以完成交流测试；当交流测试完成后，再接由交流信号驱动开关模块507通道给开关控制模块503经由信号开关本地总线接口501取回交流测试数据。同上，也可以相同的控制方式进行直流电性驱动测量，本发明实施例在此不再赘述。
在一些实施方式中，与交流信号驱动开关模块507连接的交流测试模块10和与直流电性驱动开关模块509连接的直流电性测量驱动模块30也优选通过FPGA实现。
交流测试模块10包括与本地总线解码控制模块600连接的交流本地总线接口101、用于存储交流测试指令或者交流测试激励图样信号的信号格式记忆模块103、信号格式化模块107、时序信号产生模块105、用于向信号开关矩阵50传送交流测试信号的缓冲驱动模块109、用于采集交流测试数据的缓冲采集模块108、用于对交流测试数据抓取比对的抓取比对储存模块106、用于记录测试点测试值的采集记忆模块102、用于记录测试点测试通过或者失败的信号处理模块104以及用于交流测试的交流控制模块100，其中，信号格式记忆模块103、交流控制模块100以及采集记忆模块102分别与交流本地总线接口101连接；时序信号产生模块105、信号格式化模块107、信号处理模块104以及抓取比对储存模块106分别与交流控制模块100连接；缓冲驱动模块109的一侧与信号格式化模块107连接，另一侧与信号开关矩阵50的交流信号驱动开关模块507连接；缓冲采集模块108的一侧与抓取比对储存模块106连接，另一侧与信号开关矩阵50的交流信号驱动开关模块507连接。
为进一步理解交流测试模块10，下面简述其工作原理：
交流测试模块10通过交流本地总线接口101获取交流控制模块100的交流测试指令集以及本地总线解码控制模块600中包含的交流测试激励图样信号存入信号格式记忆模块103，再经由交流控制模块100去设置时序信号产生模块105产生起始及结束、信号格式化模块107的选定及组合。交流测试指令下达由时序信号产生模块105开始产生地址命令经由信号格式化模块107至信号格式记忆模块103按地址取用交流激励图样信号与信号格式化模块107的选定及信号组合处理，信号再经由缓冲驱动模块109送至信号开关矩阵50到被测的集成电路测试脚座的探针脚。与此同时，被测集成电路测试脚座的探针脚的交流测试数据从信号开关矩阵50经由缓冲采集模块108取回并将由抓取比对储存模块106设置抓取指令并按时序信号产生模块105开始产生地址依每个测试点的测试值存入采集记忆模块102，信号处理模块104记录每个测试点是否测试通过或失败，并将失败测试点地址记录起来，当时序信号产生模块105的测试地址,执到结束设定值时，用做为采集记忆模块102取回分析分类用并生成测试结果，成为被测的集成电路测试脚座的探针脚修复时的交流测试数据。
直流电性测量驱动模块30包括与本地总线解码控制模块600连接的直流本地总线接口301、与直流电性驱动开关模块509连接的信号开关模块309、数模转换器303、放大器305、比较器308、电流源307、与信号开关模块309连接的采集模块304以及与采集模块304连接的模数转换器306，其中，放大器305包括第一放大输入端、第二放大输入端以及放大输出端，比较器308包括第一比较输入端、第二比较输入端以及比较输出端，放大器305的第一放大输入端与数模转换器303连接，放大器305的第二放大输入端与比较器308的比较输出端连接，放大器305的放大输出端与电流源307的一侧连接，电流源307的另一侧与信号开关模块309连接，比较器308的第一比较输入端连接在电流源307和放大器305的连接处，比较器308的第二比较输入端连接在电流源307和信号开关模块309连接处；信号开关模块309、数模转换器303以及模数转换器306分别与直流本地总线接口301连接。
为进一步理解直流电性测量驱动模块30，下面简述其工作原理：
直流电性测量驱动模块30通过直流本地总线接口301从本地总线解码控制模块600获取直流测试指令以及由主控工作站200设定的设定值并给到数模转换器303，然后数模转换器303输出电流值由放大器305做缓冲放大并通过电流源307取样，并返回比较器308比较，在传回放大器305合并处理直到所设定的输出数值稳定。电流源307将经过信号开关模块309输出电流开关动作,将输出的电流传入信号开关矩阵50到被测的集成电路测试座的探针脚，待预设定测量时间通过直流本地总线接口301控制信号开关模块309的开关动作，经采集模块304掫取经由信号开关矩阵50到被测的集成电路测试座的探针脚电压由模数转换器306转换成数字信号让直流本地总线接口301将直流测量数据经本地总线解码控制模块600传回主控工作站200分析处理。
优选地，数模转换器303为14位数模转换器。模数转换器306为14位模数转换器。采集模块304为电压采集模块。
与现有技术相比，本发明实施例一种集成电路测试座的探针脚测试装置具有如下有益效果：
本发明实施例一种集成电路测试座的探针脚测试装置通过被测试探针脚与测试基板905上的测试点的对应表并将对应表转编译成控制指令的主控工作站200、总线信号介面板400、本地总线解码控制模块600、承载组件90、交流测试模块10、信号开关矩阵50以及直流电性测量驱动模块30的设计，能够准确识别出集成电路测试座中的探针脚的性能，便于人们维修更换。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种集成电路测试座的探针脚测试装置，其特征在于，所述集成电路测试座的探针脚测试装置包括用于按照预设规则生成控制指令的主控工作站、用于将PCI-E信号处理成低速本地总线信号的总线信号介面板、与所述总线信号介面板连接的本地总线解码控制模块、用于承载待测试集成电路测试座的承载组件、用于探针脚的交流性能测试的交流测试模块、用于探针脚的直流电性测量的直流电性测量驱动模块、用于控制测试探针脚的测试信号的信号开关矩阵以及ZIF信号连接器；所述承载组件包括测试基板、用于承载集成电路测试座的测试载板以及用于承载集成电路测试座的探针脚的测试脚座；所述测试基板上设置有与所述待测试的集成电路测试座的探针脚相对应的测试点，所述测试点通过所述ZIF信号连接器与所述信号开关矩阵连接；所述交流测试模块、直流电性测量驱动模块以及信号开关矩阵分别通过本地总线接口与所述本地总线解码控制模块连接；所述交流测试模块、直流电性测量驱动模块还分别与所述信号开关矩阵连接；所述信号开关矩阵包括与所述本地总线解码控制模块连接的信号开关本地总线接口、开关控制模块、信号总输入输出开关模块、与所述交流测试模块连接的交流信号驱动开关模块以及与所述直流电性测量驱动模块连接的直流电性驱动开关模块；所述测试点通过所述ZIF信号连接器与所述信号总输入输出开关模块连接；所述信号开关本地总线接口、信号总输入输出开关模块、交流信号驱动开关模块以及直流电性驱动开关模块分别与所述开关控制模块连接；所述交流信号驱动开关模块、直流电性驱动开关模块分别与所述信号总输入输出开关模块连接；所述信号开关矩阵通过信号开关本地总线接口获取与信号开关矩阵相适应的控制指令集，所述信号开关矩阵根据控制指令集控制开关控制模块、信号总输入输出开关模块、交流信号驱动开关模块以及直流电性驱动开关模块的工作状态，测试完成后，接由交流信号驱动开关模块由信号开关本地总线接口取回交流测试数据，接由直流电性驱动开关模块由信号开关本地总线接口取回直流测试数据。
2.如权利要求1所述的集成电路测试座的探针脚测试装置，其特征在于：所述交流测试模块包括与所述本地总线解码控制模块连接的交流本地总线接口、用于存储交流测试指令或者交流测试激励图样信号的信号格式记忆模块、信号格式化模块、时序信号产生模块、用于向所述信号开关矩阵传送交流测试信号的缓冲驱动模块、用于采集交流测试数据的缓冲采集模块、用于对交流测试数据抓取比对的抓取比对储存模块、用于记录所述测试点的测试值的采集记忆模块、用于记录所述测试点的测试通过或者失败的信号处理模块以及用于控制交流测试的交流控制模块；所述信号格式记忆模块、交流控制模块以及采集记忆模块分别与所述交流本地总线接口连接；所述时序信号产生模块、信号格式化模块、信号处理模块以及抓取比对储存模块分别与所述交流控制模块连接；所述缓冲驱动模块的一侧与所述信号格式化模块连接，另一侧与所述信号开关矩阵的交流信号驱动开关模块连接；所述缓冲采集模块的一侧与所述抓取比对储存模块连接，另一侧与所述信号开关矩阵的交流信号驱动开关模块连接。
3.如权利要求2所述的集成电路测试座的探针脚测试装置，其特征在于：所述直流电性测量驱动模块包括与所述本地总线解码控制模块连接的直流本地总线接口、与所述直流电性驱动开关模块连接的信号开关模块、数模转换器、放大器、比较器、电流源、与所述信号开关模块连接的采集模块以及与所述采集模块连接的模数转换器，其中，所述放大器包括第一放大输入端、第二放大输入端以及放大输出端，所述比较器包括第一比较输入端、第二比较输入端以及比较输出端，所述放大器的第一放大输入端与所述数模转换器连接，所述放大器的第二放大输入端与所述比较器的比较输出端连接，所述放大器的放大输出端与所述电流源的一侧连接，所述电流源的另一侧与所述信号开关模块连接，所述比较器的第一比较输入端连接在所述电流源和所述放大器的连接处，所述比较器的第二比较输入端连接在所述电流源和所述信号开关模块连接处；所述信号开关模块、数模转换器以及模数转换器分别与所述直流本地总线接口连接。
4.如权利要求3所述的集成电路测试座的探针脚测试装置，其特征在于：所述数模转换器为14位数模转换器；所述模数转换器为14位模数转换器。
5.如权利要求3所述的集成电路测试座的探针脚测试装置，其特征在于：所述采集模块为电压采集模块。
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