CN112698240A

CN112698240A - 开短路测试装置

Info

Publication number: CN112698240A
Application number: CN202011322004.3A
Authority: CN
Inventors: 董亚明; 赵旭
Original assignee: Suzhou HYC Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou HYC Technology Co Ltd
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2040-11-23
Also published as: CN112698240B

Abstract

本申请涉及芯片测试技术领域，具体公开一种开短路测试装置，装置包括切换模块、测量模块及主控模块，芯片引脚、切换模块、测量模块以及主控模块依次连接；切换模块在第一状态和第二状态之间切换，以改变测量模块输出的正向测试电流的走向，当处于第一状态，测量模块输出的正向测试电流经芯片引脚、第一钳位二极管、芯片地端以及隔离地端形成第一通路；当处于第二状态，测量模块输出的正向测试电流经芯片地端、第二钳位二极管、芯片引脚以及隔离地端形成第二通路；测量模块用于测量并预处理第一通路和第二通路上的电压；主控模块用于根据预处理后的电压确定芯片引脚是否开路或短路。上述装置适用于高压芯片的开短路测试，成本低，精度高。

Description

开短路测试装置

技术领域

本发明涉及芯片测试技术领域，特别是涉及一种开短路测试装置。

背景技术

在芯片测试技术领域中，开短路测试是必要的测试项目，用于检测芯片的各引脚是否发生短路或开路。一般的开短路测试方法是输出测试电流至待测芯片引脚，采集引脚的上下两个钳位二极管的电压，根据电压值判断芯片引脚是否开路或短路。而针对高压芯片，往往需要向芯片供应商定制高压PMU(parametric measurement unit，参数测量单元)芯片，用于ATE(Automatic Test Equipment，自动测试机)中对其芯片引脚进行开短路测试，或者通过多种分立元件搭建高压PMU功能电路，但是前者定制成本较高，周期长，且技术风险高，后者电路面积较大，不便于使用，且精度差。因此，如何实现低成本且高精度的高压芯片引脚开短路测试是本领域中亟需解决的问题之一。

发明内容

基于此，有必要针对如何实现低成本、高精度的高压芯片引脚开短路测试的问题，提供一种开短路测试装置。

一种开短路测试装置，用于对芯片引脚进行开短路测试，所述芯片引脚分别连接第一钳位二极管的阳极和第二钳位二极管的阴极，所述第一钳位二极管的阴极和所述第二钳位二极管的阳极分别连接芯片地端，所述开短路测试装置包括切换模块、测量模块以及主控模块，所述芯片引脚、所述切换模块、所述测量模块以及所述主控模块依次连接；

所述切换模块在第一状态和第二状态之间切换，以改变所述测量模块输出的正向测试电流的走向，当处于所述第一状态，所述测量模块输出的正向测试电流经所述芯片引脚、所述第一钳位二极管、所述芯片地端以及隔离地端形成第一通路；当处于所述第二状态，所述测量模块输出的正向测试电流经所述芯片地端、所述第二钳位二极管、所述芯片引脚以及隔离地端形成第二通路；

所述测量模块用于测量并预处理所述第一通路和第二通路上的电压；

所述主控模块用于根据预处理后的电压确定所述芯片引脚是否开路或短路。

在其中一个实施例中，所述测量模块包括电流源和信号放大器，所述电流源用于输出正向测试电流，所述信号放大器用于根据预设增益系数缩小测量到的所述第一通路和所述第二通路上的电压。

在其中一个实施例中，所述切换模块包括第一触点、第二触点和切换于所述第一触点和第二触点之间的第一切换件，还包括第三触点、第四触点和切换于所述第三触点和第四触点之间的第二切换件，所述第一切换件分别连接所述电流源的输出端和所述信号放大器的输入端，所述第二切换件连接所述隔离地端，所述第一触点和所述第四触点均连接所述芯片引脚，所述第二触点和所述第三触点均连接所述芯片地端；

所述切换模块处于所述第一状态时，所述第一切换件切换至所述第一触点，所述第二切换件切换至所述第三触点；所述切换模块处于所述第二状态时，所述第一切换件切换至所述第二触点，所述第二切换件切换至所述第四触点。

在其中一个实施例中，所述切换模块还包括采样电阻，所述采样电阻的第一端连接所述隔离地端，所述采样电阻的第二端分别连接所述第二切换件和所述信号放大器的输入端。

在其中一个实施例中，所述测量模块中包括第一信号放大器和第二信号放大器，所述第一信号放大器的输入端连接所述第一切换件，所述第二信号放大器的输入端连接所述采样电阻的第二端。

在其中一个实施例中，所述电流源和所述信号放大器集成于同一芯片中。

在其中一个实施例中，所述开短路测试装置还包括采样模块，所述采样模块分别连接所述信号放大器的输出端和所述主控模块的输入端，用于将所述信号放大器输出的模拟电压信号转换为数字电压信号。

在其中一个实施例中，所述主控模块还用于调整所述预设增益系数和输出的正向测试电流大小。

在其中一个实施例中，所述开短路测试装置还包括信号隔离器，所述主控模块通过所述信号隔离器分别与所述测量模块以及所述采样模块连接。

在其中一个实施例中，所述开短路测试装置还包括隔离电源，所述隔离电源分别为所述测量模块和所述采样模块供电。

上述开短路测试装置，包括切换模块、测量模块以及主控模块，当切换模块切换至第一状态时，测量模块输出的正向测试电流经芯片引脚、第一钳位二极管、芯片地端以及隔离地端形成第一通路，当切换模块切换至第二状态时，测量模块输出的正向测试电流经芯片地端、第二钳位二极管、芯片引脚以及隔离地端形成第二通路，通过测量模块测量第一通路上的电压，即可获取第一钳位二极管的电压，通过测量模块测量第二通路上的电压，即可获取第二钳位二极管的电压，主控模块根据第一钳位二极管和第二钳位二极管的电压可确定芯片引脚是否开路或短路。该开短路测试装置可适用于任意芯片(包括高压芯片)引脚的开短路测试，当用于对高压芯片测试时，测量模块可对测量到的第一通路和第二通路上的电压进行预处理，以得到适于主控模块处理的电压信号。通过切换模块即可在测量模块和芯片引脚间形成两种通路，便于实现对两个钳位二极管的电压测量，可保证较高的精度，且整体结构简单，成本较低。

附图说明

图1为本申请实施例提供的开短路测试装置的一种实施方式的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的开短路测试装置的另一种实施方式的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的开短路测试装置的又一种实施方式的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的开短路测试装置的再一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

10、芯片引脚；11、第一钳位二极管；12、第二钳位二极管；20、切换模块；201、第一触点；202、第二触点；203、第一切换件；204、第三触点；205、第四触点；206、第二切换件；207、采样电阻；30、测量模块；301、电流源；302、信号放大器；3021、第一信号放大器；3022、第二信号放大器；40、主控模块；50、采样模块；60、信号隔离器；70、隔离电源。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

正如背景技术中所述，目前对芯片引脚的开短路测试方法一般为输出测试电流至待测芯片引脚，采集芯片引脚的上下两个钳位二极管的电压，进而根据电压值判断芯片引脚是否短路或开路。当针对高压芯片引脚进行开短路测试时，一般需要定制高压PMU(parametric measurement unit，参数测量单元)芯片，用于ATE(Automatic TestEquipment，自动测试机)中对高压芯片引脚进行开短路测试，但是定制PMU芯片成本较高，且周期太长，技术风险也较高。

针对上述问题，传统的解决方法是通过多个分立元件搭建高电压PMU功能电路，以降低成本、缩短周期。但是往往搭建的功能电路的电路面积较大，使用便利性较差，并且精度较低，导致开短路测试结果不准确。

因此，为了实现低成本且精度较高的开短路测试，本申请实施例提供了一种开短路测试装置。

本申请实施例所提供的开短路测试装置用于对芯片引脚进行开短路测试，其中，参照图1，芯片引脚10分别连接第一钳位二极管11的阳极和第二钳位二极管12的阴极，第一钳位二极管11的阴极和第二钳位二极管12的阳极分别连接芯片地端。具体地，通常每个芯片引脚10均连接上拉二极管(即本文中的第一钳位二极管11)和下拉二极管(即本文中的第二钳位二极管12)，芯片引脚10通过上拉二极管连接电源，通过下拉二极管接地，在实际进行开短路测试时，电源输出为0V，即相当于接地。

开短路测试装置包括切换模块20、测量模块30以及主控模块40，芯片引脚10、切换模块20、测量模块30以及主控模块40依次连接。

测量模块30用于输出正向测试电流，切换模块20具有可切换的第一状态和第二状态，切换模块20通过在第一状态和第二状态之间切换，以改变测量模块30输出的正向测试电流的走向。当切换模块20切换至第一状态时，测量模块30输出的正向测试电流经芯片引脚10、第一钳位二极管11、芯片地端以及隔离地端形成第一通路；当切换模块20切换至第二状态时，测量模块30输出的正向测试电流经芯片地端、第二钳位二极管12、芯片引脚10以及隔离地端形成第二通路，其中，芯片地端和隔离地端为两个相互独立、区分开的参考地端。在切换模块20处于第二状态时，正向测试电流依次流经芯片地端、第二钳位二极管12、芯片引脚10，最后流到隔离地端，即相当于形成流经第二钳位二极管12的负向测试电流，以便于对第二钳位二极管12的电压进行测量。在切换模块20处于第一状态时，则形成流经第一钳位二极管11的正向测试电流，便于对第一钳位二极管11的电压进行测量。

测量模块30除了具有输出正向测试电流的作用之外，还用于测量第一通路和第二通路上的电压，并对第一通路和第二通路上的电压进行预处理。当第一通路或第二通路形成时，可通过测量模块30采集第一通路或第二通路上相应位置处的电压，即可得到第一钳位二极管11或第二钳位二极管12的电压。

本实施例中，测量模块30支持宽电压输入，例如支持输入-25V至+25V范围内的电压值等。当待测芯片为高压芯片时，第一通路和第二通路上的电压较高，不符合主控模块40的处理信号规格，因此通过测量模块30对采集到的第一通路和第二通路上的电压进行预处理，进而得到便于主控模块40处理的电压信号。

另外，需要说明的是，由于测量模块30本身只能够输出正向测试电流，因此通过上述切换模块20将测量模块30输出的正向测试电流转换为负向测试电流，进而实现负电流的输出，以便对第二钳位二极管12的电压也能够进行测量。

主控模块40用于根据预处理后的电压确定芯片引脚10是否开路或短路。具体地，当主控模块40确定了第一钳位二极管11或第二钳位二极管12的电压后，若电压在第一钳位二极管11或第二钳位二极管12的正常电压范围内，则确定芯片引脚10正常，若电压比第一钳位二极管11或第二钳位二极管12的正常电压低，则确定芯片引脚10短路，若电压比第一钳位二极管11或第二钳位二极管12的正常电压高，则确定芯片引脚10开路。

上述开短路测试装置，当切换模块20切换至第一状态时，测量模块30输出的正向测试电流经芯片引脚10、第一钳位二极管11、芯片地端以及隔离地端形成第一通路，当切换模块20切换至第二状态时，测量模块30输出的正向测试电流经芯片地端、第二钳位二极管12、芯片引脚10以及隔离地端形成第二通路，通过测量模块30测量第一通路上的电压，即可获取第一钳位二极管11的电压，通过测量模块30测量第二通路上的电压，即可获取第二钳位二极管12的电压，主控模块40根据第一钳位二极管11和第二钳位二极管12的电压可确定芯片引脚10是否开路或短路。该开短路测试装置可适用于任意芯片(包括高压芯片)引脚的开短路测试，当用于对高压芯片测试时，测量模块30可通过对测量到的第一通路和第二通路上的电压进行预处理，以得到适于主控模块40处理的电压信号。通过切换模块20即可在测量模块30和芯片引脚10间形成两种通路，便于实现对第一钳位二极管11和第二钳位二极管12的电压测量，可保证较高的精度，且整体结构简单，成本较低。

在其中一个实施例中，参照图2，测量模块30包括电流源301和信号放大器302，电流源301用于输出正向测试电流，信号放大器302用于根据预设增益系数缩小测量到的第一通路和第二通路上的电压。

其中，电流源301一端连接隔离地端，另一端为输出端，电流源301可以选用可调恒流源，可根据实际需求调整恒流源输出的正向测试电流的大小。信号放大器302的输入端连接第一通路和第二通路，当输入端接收到第一通路和第二通路的电压时，则可根据预设的增益系数对电压值进行缩小，实现降压目的。具体地，信号放大器302的输入端可以与切换模块20靠近电流源301的位置处连接，即与电流源301的输出端连接。信号放大器302为增益放大器，可以根据实际需求预先设定增益系数。

在其中一个实施例中，电流源301和信号放大器302集成于同一片芯片中，形成测量模块30。将电流源301和信号放大器302集成于同一片芯片中，提高了测量模块30的集成度，提高了测试的便利性，同时减小了测试装置的整体占用面积。另外，测量模块30作为一个整体连接隔离地端。

在其中一个实施例中，主控模块40还用于调整预设增益系数和输出的正向测试电流大小。即，在实际应用中，可以通过主控模块40调整信号放大器302的增益系数和电流源301输出的正向测试电流大小，实现自动化控制。

在其中一个实施例中，参照图3，开短路测试装置还包括采样模块50，采样模块50分别连接信号放大器302的输出端和主控模块40的输入端，用于将信号放大器302输出的模拟电压信号转换为数字电压信号。采样模块50可以为模数转换器，模数转换器的输入端连接信号放大器302的输出端，模数转换器的输出端连接主控模块40的输入端。

在其中一个实施例中，参照图3，开短路测试装置还包括信号隔离器60，主控模块40通过信号隔离器60分别与测量模块30以及采样模块50连接。通过信号隔离器60能够实现将测量装置、主控模块40之间的传输信号与采样模块50、主控模块40之间的传输信号进行隔离。

在其中一个实施例中，参照图3，开短路测试装置还包括隔离电源70，隔离电源70分别为测量模块30和采样模块50供电。

在其中一个实施例中，参照图4，切换模块20包括第一触点201、第二触点202和切换于第一触点201和第二触点202之间的第一切换件203，还包括第三触点204、第四触点205和切换于第三触点204和第四触点205之间的第二切换件206，第一切换件203分别连接电流源301的输出端和信号放大器302的输入端，第二切换件206连接隔离地端，第一触点201和第四触点205均连接芯片引脚10，第二触点202和第三触点204均连接芯片地端。当切换模块20处于第一状态时，第一切换件203切换至第一触点201，第二切换件206切换至第三触点204；切换模块20处于第二状态时，第一切换件203切换至第二触点202，第二切换件206切换至第四触点205。

具体地，切换模块20包括两组触点，第一触点201和第二触点202为一组触点，第一切换件203用于连接第一触点201或第二触点202，第三触点204和第四触点205为一组触点，第二切换件206用于连接第三触点204或第四触点205。

当处于第一状态下，第一切换件203切换为连接第一触点201，同时第二切换件206切换为连接第三触点204，此时，与第一触点201相连的芯片引脚10，和与第一切换件203相连的电流源301的输出端之间相连通，与第三触点204相连的芯片地端，和与第二切换件206相连的隔离地端相连通，因此正向测试电流的电流走向为芯片引脚10-第一钳位二极管11-芯片地端-隔离地端，形成第一通路，与第一切换件203相连的信号放大器302的输入端即可获取第一通路上的电压，即第一钳位二极管11的电压。

当处于第二状态下，第一切换件203切换为连接第二触点202，同时第二切换件206切换为连接第四触点205，此时，与第二触点202相连的芯片地端，和与第一切换件203相连的电流源301的输出端之间相连通，与第四触点205相连的芯片引脚10，和与第二切换件206相连的隔离地端相连通，因此正向测试电流的电流走向为芯片地端-第二钳位二极管12-芯片引脚10-隔离地端，由此形成负向测试电流，构成第二通路，与第一切换件203相连的信号放大器302的输入端即可获取第二通路上的电压，即第二钳位二极管12的电压。

本实施例中，主控模块40还分别连接第一切换件203和第二切换件206，用于对第一切换件203和第二切换件206的切换状态进行控制。

在其中一个实施例中，第一切换件203和第二切换件206组成一双刀双掷开关，通过双刀双掷开关实现上述切换过程，实施非常方便，且成本较低。

在其中一个实施例中，参照图4，切换模块20还包括采样电阻207，采样电阻207的第一端连接隔离地端，采样电阻207的第二端分别连接第二切换件206和信号放大器302的输入端。当切换模块20处于第一状态或第二状态时，信号放大器302均可测量到采样电阻207的电压值，经过降压处理以及模数转换处理后，传输至主控模块40，主控模块40根据采样电阻207的电压即可确定电流源301输出的电流值大小，实现监控和诊断。

在其中一个实施例中，参照图4，测量模块30中包括第一信号放大器3021和第二信号放大器3022，第一信号放大器3021的输入端连接第一切换件203，第二信号放大器3022的输入端连接采样电阻207的第二端。即设置两路信号放大器302，第一信号放大器3021用于对第一钳位二极管11和第二钳位二极管12的电压进行测量以及处理，第二信号放大器3022则用于对采样电阻207的电压进行测量以及处理，由此实现两路信号的并行处理，提高测量效率。

需要说明的是，当切换模块20处于第二状态时，由于最终形成的是负向测试电流，因此对测量到的电压值取反后得到的才是真实的电压值。

本实施例中的主控模块40可以选用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)模块。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种开短路测试装置，用于对芯片引脚进行开短路测试，所述芯片引脚分别连接第一钳位二极管的阳极和第二钳位二极管的阴极，所述第一钳位二极管的阴极和所述第二钳位二极管的阳极分别连接芯片地端，其特征在于，所述开短路测试装置包括切换模块、测量模块以及主控模块，所述芯片引脚、所述切换模块、所述测量模块以及所述主控模块依次连接；

2.根据权利要求1所述的开短路测试装置，其特征在于，所述测量模块包括电流源和信号放大器，所述电流源用于输出正向测试电流，所述信号放大器用于根据预设增益系数缩小测量到的所述第一通路和所述第二通路上的电压。

3.根据权利要求2所述的开短路测试装置，其特征在于，所述切换模块包括第一触点、第二触点和切换于所述第一触点和第二触点之间的第一切换件，还包括第三触点、第四触点和切换于所述第三触点和第四触点之间的第二切换件，所述第一切换件分别连接所述电流源的输出端和所述信号放大器的输入端，所述第二切换件连接所述隔离地端，所述第一触点和所述第四触点均连接所述芯片引脚，所述第二触点和所述第三触点均连接所述芯片地端；

4.根据权利要求3所述的开短路测试装置，其特征在于，所述切换模块还包括采样电阻，所述采样电阻的第一端连接所述隔离地端，所述采样电阻的第二端分别连接所述第二切换件和所述信号放大器的输入端。

5.根据权利要求4所述的开短路测试装置，其特征在于，所述测量模块中包括第一信号放大器和第二信号放大器，所述第一信号放大器的输入端连接所述第一切换件，所述第二信号放大器的输入端连接所述采样电阻的第二端。

6.根据权利要求2所述的开短路测试装置，其特征在于，所述电流源和所述信号放大器集成于同一芯片中。

7.根据权利要求2所述的开短路测试装置，其特征在于，所述开短路测试装置还包括采样模块，所述采样模块分别连接所述信号放大器的输出端和所述主控模块的输入端，用于将所述信号放大器输出的模拟电压信号转换为数字电压信号。

8.根据权利要求7所述的开短路测试装置，其特征在于，所述主控模块还用于调整所述预设增益系数和输出的正向测试电流大小。

9.根据权利要求8所述的开短路测试装置，其特征在于，所述开短路测试装置还包括信号隔离器，所述主控模块通过所述信号隔离器分别与所述测量模块以及所述采样模块连接。

10.根据权利要求7所述的开短路测试装置，其特征在于，所述开短路测试装置还包括隔离电源，所述隔离电源分别为所述测量模块和所述采样模块供电。