CN112305289A - 一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块 - Google Patents

一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，包括两个稳压隔离连接支路、一个2通道数字隔离器，每个稳压隔离连接支路分别由稳压器、反相器、光电耦合器构成，机械手PLC有两个数字信号输出端一一对应通过两个稳压隔离连接支路与高压测试仪的启动信号输入端、复位信号输入端连接；高压测试仪的两个数字信号输出端通过2通道数字隔离器与机械手PLC的两个数字信号输入端连接。本发明提解决了各种高压测试和机械手的通讯因高压串入PCB造成分BIN错误的问题。

Description

一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块
技术领域
本发明涉及半导体测试通讯装置领域，具体是一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块。
背景技术
集成电路测试领域的数字隔离器的中高压MOSFET,IGBT等类型器件，是需要测试其表面绝缘耐压或内部芯片材料耐压。根据产品不同，其耐压测试从500V-10000V之间。产品批量耐压测试会采用自动化分选系统，几乎市面上所有的自动化分选系统均采用PLC工控系统，PLC工控系统在产品耐压测试会因为测试系统的尖峰脉冲串入，造成通讯分BIN紊乱或重启的故障，且由于历史和技术原因,还有许多设备厂考虑测试成本的因素，每个机械手机提供商和高压测试仪提供商在尖峰脉冲屏蔽，隔离的等级不一样。为了测试不同的产品，高压测试仪和机械手之间每隔一段时间会有新的组合，因此每次新的组合时就会出现通讯故障。本发明隔离通讯模块装置就是针对实际测试产品过程中出现的这些问题而发明；
发明内容
本发明的目的是提供一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，可以将高压测试仪的通讯端口和机械手的通讯端口之间各自的参考地有效的隔离，信号之间的通讯采用光电器件和电容藕合器件传输。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，用于高压测试仪和机械手PLC之间的通讯连接，其特征在于：包括两个稳压隔离连接支路、一个2通道数字隔离器，机械手PLC有两个数字信号输出端分别输出数字信号，其中一个数字信号作为启动信号、另一个数字信号作为复位信号，每个稳压隔离连接支路分别由稳压器、反相器、光电耦合器构成，机械手PLC的两个数字信号输出端一一对应与两个稳压隔离连接支路中稳压器的输入端连接，两个稳压隔离连接支路中光电耦合器的集电极端分别与高压测试仪的启动信号输入端、复位信号输入端连接，由此使机械手PLC输出的启动信号依次通过其中一个稳压隔离连接支路中的稳压器、反相器、光电耦合器送入至高压测试仪的启动信号输入端，机械手PLC输出的复位信号依次通过另一个稳压隔离连接支路中的稳压器、反相器、光电耦合器送入高压测试仪的复位信号输入端；
半导体测试通过时高压测试仪通过自身其中一个数字信号输出端输出作为通过信号的数字信号，半导体测试未通过时高压测试仪通过自身另一个数字信号输出端输出作为未通过信号的数字信号，高压测试仪的两个数字信号输出端一一对应与2通道数字隔离器的两个输入端连接，2通道数字隔离器的两个输出端一一对应与机械手PLC的两个数字信号输入端连接，由此使高压测试仪输出的两路数字信号分别通过2通道数字隔离器送入至机械手PLC。
所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：还包括多针脚的连接器，机械手PLC数字信号输出端与两个稳压隔离连接支路之间、机械手PLC数字信号输入端与2通道数字隔离器之间分别通过连接器连接。
所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：两个稳压隔离连接支路中的反相器的电源端、2通道数字隔离器的一个电源端、连接器的电源端分别连接机械手PLC，由机械手PLC供电。
所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：高压测试仪的启动信号输入端、复位信号输入端分别各自连接有开关后，再共接至高压测试仪的串行端口后接数字地。
所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：高压测试仪用于输出通过信号和未通过信号的数字信号输出端分别各自连接有开关后，再共接至高压测试仪的串行端口后接数字地，且高压测试仪的两个数字信号输出端与串行端口之间分别各自连接有瞬态二极管。
所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：所述2通道数字隔离器的另一个电源端通过一个独立的稳压芯片连接电源。
所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：稳压隔离连接支路、2通道数字隔离器集成于同一个金属壳体内的电路板上，其中的连接器设于金属壳体表面供外部机械手PLC连接，并且金属壳体表面设置有对应启动信号、复位信号、通过信号、未通过信号的接线端子供外部高压测试仪连接。
本发明提供的这种隔离通讯模块装置，外观简洁美观，成本低，驱动能力和抗干扰能力较强，解决了各种高压测试和机械手的通讯因高压串入PCB造成分BIN错误的问题。
附图说明
图1是本发明模块原理框图。
图2是本发明模块电路结构图。
图3是本发明模块结构外视图。
图4是本发明模块的结构爆炸图。
图5是本发明模块测试过程时序示意图，其中：
(a)是PASS信号时序示意图，(b)是FALL信号时序示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，用于高压测试仪和机械手PLC之间的通讯连接，包括两个稳压隔离连接支路、一个2通道数字隔离器，机械手PLC有两个数字信号输出端分别输出数字信号，其中一个数字信号作为启动信号、另一个数字信号作为复位信号，每个稳压隔离连接支路分别由稳压器、反相器、光电耦合器构成，机械手PLC的两个数字信号输出端一一对应与两个稳压隔离连接支路中稳压器的输入端连接，两个稳压隔离连接支路中光电耦合器的集电极端分别与高压测试仪的启动信号输入端、复位信号输入端连接，由此使机械手PLC输出的启动信号依次通过其中一个稳压隔离连接支路中的稳压器、反相器、光电耦合器送入至高压测试仪的启动信号输入端，机械手PLC输出的复位信号依次通过另一个稳压隔离连接支路中的稳压器、反相器、光电耦合器送入高压测试仪的复位信号输入端；
半导体测试通过时高压测试仪通过自身其中一个数字信号输出端输出作为通过信号的数字信号，半导体测试未通过时高压测试仪通过自身另一个数字信号输出端输出作为未通过信号的数字信号，高压测试仪的两个数字信号输出端一一对应与2通道数字隔离器的两个输入端连接，2通道数字隔离器的两个输出端一一对应与机械手PLC的两个数字信号输入端连接，由此使高压测试仪输出的两路数字信号分别通过2通道数字隔离器送入至机械手PLC。
本发明还包括多针脚的连接器，机械手PLC数字信号输出端与两个稳压隔离连接支路之间、机械手PLC数字信号输入端与2通道数字隔离器之间分别通过连接器连接。
本发明中，两个稳压隔离连接支路中的反相器的电源端、2通道数字隔离器的一个电源端、连接器的电源端分别连接机械手PLC，由机械手PLC供电。
本发明中，高压测试仪的启动信号输入端、复位信号输入端分别各自连接有开关后，再共接至高压测试仪的串行端口后接数字地。
本发明中，高压测试仪用于输出通过信号和未通过信号的数字信号输出端分别各自连接有开关后，再共接至高压测试仪的串行端口后接数字地，且高压测试仪的两个数字信号输出端与串行端口之间分别各自连接有瞬态二极管。
本发明中，2通道数字隔离器的另一个电源端通过一个独立的稳压芯片连接电源。
如图2所示，本发明所述的高压测试仪为长盛CS9916A高压测试仪，本发明其中一个稳压隔离连接支路包括型号为YB203H的第一稳压器U3、型号为74HC04的第一反相器U7、第一光电耦合器U1，另一个稳压隔离连接支路包括型号为YB203H的第二稳压器U4、型号为74HC04的第二反相器U8、第二光电耦合器U2，2通道水隔离器U6的型号为IS3720HS，本发明中连接器为型号为DB25的25针脚连接器J1。
机械手PLC的一个数字信号输出端输出TTL电平数字信号作为启动信号START，另一个数字信号输出端输出TTL电平数字信号作为复位信号RESET，机械手PLC这两个数字信号输出端一一对应与连接器J1的第16针脚、第19针脚连接，连接器J1的第25引脚接模拟地。
连接器J1的第16针脚与一个稳压隔离连接支路中的第一稳压器U3的Vin引脚(输入端)连接，第一稳压器U3的Vin引脚还通过电容C2接模拟地，第一稳压器U3的GND引脚接模拟地，第一稳压器U3的Vout引脚通过电阻与第一反相器U7的输入端连接，且第稳压器U3的Vout引脚还通过电容C1接模拟地，第一反相器U7的输出端与第一光电耦合器U1的阳极端连接，第一光电耦合器U1的阴极端接模拟地，第一光电耦合器U1的发射极端接数字地，第一光电耦合器U1的集电极与高压测试仪的启动信号START输入端连接。
连接器J1的第19针脚与另一个稳压隔离连接支路中的第二稳压器U4的Vin引脚(输入端)连接，第二稳压器U4的Vin引脚还通过电容C4接模拟地，第二稳压器U4的GND引脚接模拟地，第二稳压器U4的Vout引脚通过电阻与第二反相器U8的输入端连接，且第二稳压器U4的Vout引脚还通过电容C3接模拟地，第二反相器U8的输出端与第二光电耦合器U2的阳极端连接，第二光电耦合器U2的阴极端接模拟地，第二光电耦合器U2的发射极端接数字地，第二光电耦合器U2的集电极与高压测试仪的复位信号RESET输入端连接。
第一反相器U7、第二反相器U8的电源端、连接器J1的第1针脚(电源端)分别与机械手PLC的模拟信号输出端连接，由机械手PLC提供+5V电压，同时2通道数字隔离器U6的VDDB引脚也由机械手PLC提供+5V电压供电。
半导体测试通过时，高压测试仪通过自身其中一个数字信号输出端输出作为通过信号PASS的数字信号；半导体测试未通过时，高压测试仪通过自身另一个数字信号输出端输出作为未通过信号FALL的数字信号。2通道数字隔离器U6的输入端VI1引脚与高压测试仪输出通过信号PASS的数字信号输出端连接，2通道数字隔离器U6的输入端VI2引脚与高压测试仪输出未通过信号FALL的数字信号输出端连接，2通道数字隔离器U6的GNDA引脚接数字地，2通道数字隔离器U6的GNDB引脚接模拟地，2通道数字隔离器U6的输出端VO1引脚与连接器J1的第23针脚连接，2通道数字隔离器U6的输出端VO2引脚与连接器J1的第24针脚连接，机械手PLC的两个数字信号输入端一一对应与连接器J1的第23针脚、第24针脚连接。
2通道数字隔离器U6的VDDA引脚与型号为YB203H的第三稳压芯片U5的Vout引脚连接，第三稳压芯片U5的Vin引脚连接外部+24V电源，第三稳压芯片U5的Vin引脚通过电容C5接数字地，第三稳压芯片U5的Vout引脚通过电容C6接数字地，第三稳压芯片U5的GND引脚接数字地。
高压测试仪的启动信号START输入端连接开关k1、复位信号RESET输入端连接开关k2后，再共接至高压测试仪的串行端口COM后接数字地。高压测试仪用于输出通过信号PASS的数字信号输出端连接开关k5、用于输出未通过信号FALL的数字信号输出端连接开关k4后，再共接至高压测试仪的串行端口COM后接数字地，且高压测试仪的一个数字信号输出端与瞬态二极管TVS1的阴极连接、另一个数字信号输出端与瞬态二极管TVS2的阴极连接，瞬态二极管TVS1、TVS2的阳极分别通过高压测试仪的串行端口COM接数字地。本发明隔离通讯模块装置内置TVS管过压保护，可以防止使用人热插拔测试机或机械手电源而损坏相应其连接板卡；
如图3、图4所示，本发明中，各个稳压器、反相器、光电耦合器以及2通道数字隔离器集成于同一电路板2上，电路板设置于金属外壳1内，外壳采用抗震性强的金属外壳，也利于抗静电干扰。连接器J1设置于金属外壳表面，并且连接器J1对应针脚在金属外壳1内部与稳压器、2通道数字隔离器对应引脚连接，外部机械手PLC对应端与连接器J1的对应针脚连接。同时，金属外壳1表面设置多个接线端子3，这些接线端子3部分供高压测试仪输出启动信号STAR、复位信号RESET、通过信号PASS、未通过信号FALL的对应端连接，光电耦合器、2通道数字隔离器在金属外壳1内部与对应的接线端子连接，此外这些接线端子3还包括+5V电压的接线端子、供高压测试仪的串行端口COM连接的接线端子，以方便金属外壳1内部对应部分相应连接。
本发明工作过程如下：
本发明可以将高压测试仪的通讯端口和机械手PLC的通讯端口之间各自的参考地有效的隔离，信号之间的通讯采用光电器件和电容藕合器件传输，包括如下步骤：
1)使用本发明时，按模块上壳的信号接线指示，测试机信号与模块左端口接线柱连接好，机械手PLC的信号与连接器J1连接好；
2)机械手PLC输出的START、RESET两个TTL高低电平信号的变化，通过模块的隔离和转换电路，供给高压测试仪需求的START、RESET两TTL电平信号。同理，高压测试仪测试器件完成后，根据器件测试结果，给出PASS或FAIL两种TTL高低电平，通过2通道数字隔离器，供给机械手PLC；然后机械手产生相应动作，把测试产品中的良品和不良品进行分类。
高压测试通讯时序如图5所示：
1、机械手PLC连接连接器J1的START端处，当其电平为5V-48V的高电平输入状态，其信号经过第一稳压器U3稳压后输出5V恒定高电平，经第一反相器U7后输入给第一光电耦合器U1的ANODE端的电平为低电平，此时第一光电耦合器U1的COLLECTOR端电平不变，高压测试仪不触发；当连接器J1的START端口其电平为0V的低电平输入状态，其信号经过第一稳压器U3稳压后输出0V恒定低电平，经第一反相器U7后输入给第一光电耦合器U1的ANODE端的电平为高电平，此时第一光电耦合器U1的COLLECTOR端电平拉低,高压测试仪触发产生动作。
2、当高压测试仪触发产生动作后，测试机开始按照设定时间加电测试，根据设定的产品参数规范，高压测试仪作出判别后发出PASS或FAIL信号，传输给2数字隔离器U6的VI1、VI2端口，信号经其藕合正相输出给端口VO1、VO2,再传输给连接器J1的相应针脚，继而送给机械手PLC识别。
3、机械手PLC收到PASSA或FAIL信号后一定时间内，其对应的端口会发出相应信号，连接器J1的RESET端口因此得到电平，当其电平为5V-48V的高电平输入状态，其信号经过第二稳压器U4稳压后输出5V恒定高电平，经第二反相器U8后输入给第二光电耦合器U2的电平为低电平，此时第二光电耦合器U2的COLLECTOR端电平不变,高压测试仪不触发；若RESET端口其电平为0V的低电平输入状态，其信号经过第二稳压器U4稳压后输出0V恒定低电平，经第二反相器U8后输入给第二光电耦合器U2的ANODE端的电平为高电平，此时第二光电耦合器U2的COLLECTOR端电平拉低,高压测试仪触发产生动作。
以上形成一个完全高压测试分选动作；以此循环；
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，用于高压测试仪和机械手PLC之间的通讯连接，其特征在于：包括两个稳压隔离连接支路、一个2通道数字隔离器，机械手PLC有两个数字信号输出端分别输出数字信号，其中一个数字信号作为启动信号、另一个数字信号作为复位信号，每个稳压隔离连接支路分别由稳压器、反相器、光电耦合器构成，机械手PLC的两个数字信号输出端一一对应与两个稳压隔离连接支路中稳压器的输入端连接，两个稳压隔离连接支路中光电耦合器的集电极端分别与高压测试仪的启动信号输入端、复位信号输入端连接，由此使机械手PLC输出的启动信号依次通过其中一个稳压隔离连接支路中的稳压器、反相器、光电耦合器送入至高压测试仪的启动信号输入端，机械手PLC输出的复位信号依次通过另一个稳压隔离连接支路中的稳压器、反相器、光电耦合器送入高压测试仪的复位信号输入端；
半导体测试通过时高压测试仪通过自身其中一个数字信号输出端输出作为通过信号的数字信号，半导体测试未通过时高压测试仪通过自身另一个数字信号输出端输出作为未通过信号的数字信号，高压测试仪的两个数字信号输出端一一对应与2通道数字隔离器的两个输入端连接，2通道数字隔离器的两个输出端一一对应与机械手PLC的两个数字信号输入端连接，由此使高压测试仪输出的两路数字信号分别通过2通道数字隔离器送入至机械手PLC。
2.根据权利要求1所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：还包括多针脚的连接器，机械手PLC数字信号输出端与两个稳压隔离连接支路之间、机械手PLC数字信号输入端与2通道数字隔离器之间分别通过连接器连接。
3.根据权利要求2所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：两个稳压隔离连接支路中的反相器的电源端、2通道数字隔离器的一个电源端、连接器的电源端分别连接机械手PLC，由机械手PLC供电。
4.根据权利要求1所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：高压测试仪的启动信号输入端、复位信号输入端分别各自连接有开关后，再共接至高压测试仪的串行端口后接数字地。
5.根据权利要求1所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：高压测试仪用于输出通过信号和未通过信号的数字信号输出端分别各自连接有开关后，再共接至高压测试仪的串行端口后接数字地，且高压测试仪的两个数字信号输出端与串行端口之间分别各自连接有瞬态二极管。
6.根据权利要求1所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：所述2通道数字隔离器的另一个电源端通过一个独立的稳压芯片连接电源。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种半导体测试系统的高压漏电测试隔离通讯模块，其特征在于：稳压隔离连接支路、2通道数字隔离器集成于同一个金属壳体内的电路板上，其中的连接器设于金属壳体表面供外部机械手PLC连接，并且金属壳体表面设置有对应启动信号、复位信号、通过信号、未通过信号的接线端子供外部高压测试仪连接。
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