CN112782565A - 非对称结构芯片的极性测试方法及系统 - Google Patents

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陈仕铭
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Abstract

本发明提供了一种非对称结构芯片的极性测试方法及系统，针对内部结构非对称的芯片，通过向其输入激励，并测试设定引脚位置的电气特性，以判别芯片的放置方向。本发明价格低廉、体积小巧、简单易用的极性测试装置，作为独立装备销售使用时使得封测企业可以很大程度上降低设备采购成本和人员培训成本，如果作为分选等设备的附加组件使用也可以增加设备的附加值，提高其市场竞争力。

Description

非对称结构芯片的极性测试方法及系统
技术领域
本发明涉及芯片测试技术领域，特别是非对称结构芯片的极性测试方法及系统。
背景技术
自动化作业的半导体封测领域中，需要先将随机堆放的芯片按预定的方向排布之后才能进行测试、编带等工序，负责方向排布的机械手或其它装置需要准确获知芯片当前的放置状态以执行特定的动作，达到使芯片的放置方向与设定相同的目的，获知芯片的当前放置方向的过程简称“极性测试”。
在传统技术中，完成芯片极性测试的主要方法是光学检测，在采用光学检测方法存在外观上没有明显区别的芯片无法检测以及不同方向标识需要重新调试甚至重新安装相关检测组件等问题。
作为光学检测必要的补充，通行的做法是使用ATE(Automatic test equipment)设备进行电气测试来达到极性判别的目的，而ATE也存在价格昂贵、体积较大、操作复杂等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种非对称结构芯片的极性测试方法及系统，价格低廉、简单易用。
本发明采用以下方案实现：一种非对称结构芯片的极性测试方法，针对内部结构非对称的芯片，通过向其输入激励，并测试预设位置的引脚的电气特性，以判别芯片的放置方向。
进一步地，所述预设位置的引脚对应的引脚具有的特性为：在芯片放置位置正确与不正确时该位置的引脚的电气特性不同。
进一步地，产生激励的激励源包括恒流源、恒压源或者波形发生器。
本发明还提供了一种非对称结构芯片的极性测试系统，包括上位机、主控模块、信号采集模块、激励源以及用以放置芯片的芯片座；
所述上位机中设置有应用软件，供用户对待测芯片的激励信号、测试阈值及其所属的位置分布信息进行编程，并存储不同芯片的测试方案；当需要测试芯片座上待测芯片的放置方向时，由上位机编程设定新的测试方案或调用历史测试方案并下发给主控模块，主控模块根据收到的测试方案控制对应的激励源向芯片座的对应引脚输入激励信号，并控制信号采集模块采集芯片座对应引脚的电气信息，并将所测得的电气信息与对应的测试方案中的对应测试阈值进行比较，以此判定芯片座上的芯片放置方向是否正确。
进一步地，激励源与芯片座之间、信号采集模块与芯片座之间均通过多路复用模块电气相连。
进一步地，所述主控模块采用单片机或者FPGA。其中，当主控芯片采用单片机时，上位机与主控芯片之间采用USB、RS232或RJ-45相连。当主控芯片采用FPGA时，上位机与主控芯片之间采用RS232、USB、PCI、PCIE或RJ-45相连。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明提出的方法及系统价格低廉、体积小巧、简单易用的极性测试装置，作为独立装备销售使用时使得封测企业可以很大程度上降低设备采购成本和人员培训成本，如果作为分选等设备的附加组件使用也可以增加设备的附加值，提高其市场竞争力。
附图说明
图1为本发明实施例的系统原理示意图。
图2为本发明实施例的语音频功放芯片测试示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供了一种非对称结构芯片的极性测试方法，针对内部结构非对称的芯片，通过向其输入激励，并测试预设位置的引脚的电气特性，以判别芯片的放置方向。
在本实施例中，所述预设位置的引脚对应的引脚具有的特性为：在芯片放置位置正确与不正确时该位置的引脚的电气特性不同。
在本实施例中，产生激励的激励源包括恒流源、恒压源或者波形发生器。
本实施例还提供了一种非对称结构芯片的极性测试系统，包括上位机、主控模块、信号采集模块、激励源以及用以放置芯片的芯片座；
所述上位机中设置有应用软件，供用户对待测芯片的激励信号、测试阈值及其所属的位置分布信息进行编程，并存储不同芯片的测试方案；当需要测试芯片座上待测芯片的放置方向时，由上位机编程设定新的测试方案或调用历史测试方案并下发给主控模块，主控模块根据收到的测试方案控制对应的激励源向芯片座的对应引脚输入激励信号，并控制信号采集模块采集芯片座对应引脚的电气信息，并将所测得的电气信息与对应的测试方案中的对应测试阈值进行比较，以此判定芯片座上的芯片放置方向是否正确。
在本实施例中，激励源与芯片座之间、信号采集模块与芯片座之间均通过多路复用模块电气相连。
在本实施例中，所述主控模块采用单片机或者FPGA。其中，当主控芯片采用单片机时，上位机与主控芯片之间采用USB、RS232或RJ-45相连。当主控芯片采用FPGA时，上位机与主控芯片之间采用RS232、USB、PCI、PCIE或RJ-45相连。
具体的，上述测试系统的具体步骤如下：
步骤1：提取待测芯片的非对称特征信息，该非对称特征必须是可以被激励且可被测量的电信号，该特征的非对称性指芯片在旋转一定的可被测角度（可被测指假设芯片正常放置与旋转之后其与非对称特征相关的引脚仍属于可接触可被激励、测量的状态）时仍有效,非对称性含电路结构的非对称及施加激励信号之后所得的输出信号的非对称性。如芯片管脚的保护二极管、MOS体二极管等，如果其在芯片内部的分布是非对称的，则对其施加激励后测得的输出信号或其组合（对于非对称特征较为复杂的芯片可能需要多个参数来表征其方向）也是非对称的。
步骤2：将非对称特征信息在上位机软件中归纳为激励信号和测量阈值的参数列表，分配给指定的芯片引脚，并将配置信息以约定的协议下发给主控芯片。
步骤3：主控芯片接收上位机下发的参数列表并解析成相应的控制信号，等待其它设备（可以是上位机、分选设备、ATE等）发来SOT（启动测试）信号。
步骤4：收到SOT后（可以自主选择开始测试）控制多路复用开关连接激励源、测量电路（可选）与被测芯片，激励源可以是恒流源、恒压源或是任意波形发生器等。
步骤5：启动激励源。
步骤6：测量对应位置的引脚的输出信号。
步骤7：比对测量值和阈值得出芯片放置方向信息。
步骤8：输出芯片放置方向信息。
如图2所示，接下来本实施例以某公司生产的音频功放芯片为例具体阐述上述实施过程：
首先，提取非对称特征：该音频功放芯片其封装为SOP8，仅1、4、5、6、8管脚分别与管脚7之间有一个正极接管脚7的保护二极管，如果将芯片旋转180度则较为明显的区别是原管脚6、7的位置实际上是管脚2、3，而管脚6、7与管脚2、3在内部电路结构上存在有无二极管的区别，这可视为此芯片的非对称特征。
制定非对称特征测量办法: 该芯片的非对称特征为保护二极管，则本实施例可以参照伏安特性曲线施加恒定的电流从二极管的正极流入负极流出，通过测量其正向电压是否符合伏安特性曲线的办法来判定二极管是否存在，进而判定芯片是否反置。
驱动恒流源从管脚7流入管脚6流出，在管脚7和管脚6之间将检测到一个二极管的正向压降，而如果此时芯片如果是反向放置（与正向放置相比在水平方向旋转了180度）的，则驱动的恒流源实际上将从管脚3流入管脚2流出（由于内部为开路状态，事实上无电流流过）检测到的电压是恒流源的开路电压（可以设计或选择这一电压远高于二极管的正向压降），则通过测量结果可以很容易的判定芯片是否放置正确。
参数化非对称特征：根据前述测量办法和厂家给出的参数，本实施例设定激励源为恒流源、恒定电流为1mA，阈值为电压、电压值为0.4～0.5V，激励管脚为7，测量管脚为7和6。
参数下发：参数从上位机下发给主控芯片可以通过RS-232、USB、PCI、PCIE等方式，具体以产品形态和主控方案的选择为主，如果主控芯片选择用单片机则USB很容易实现是较为优选的方案，而如果主控芯片用FPGA则RS-232较为容易实现，一些专用的接口芯片也很容易实现PCI、PCIE等接口。
构建测量电路并测量：
1.控制多路复用模块将芯片管脚7与主控模块的ADC测量通道的正输入管脚相连、管脚6与ADC测量通道的负输入管脚相连（如果所选的测量组件—独立ADC或MCU内嵌的ADC为单端输入类型，则管脚7接输入，管脚6接测量系统的参考地）。
2.控制多路复用模块将激励源与管脚7相连。
3.产生1mA的恒流激励信号。
4.测量二极管的正向压降，如果芯片是正向放置在此压降在0.4～0.5V之间，反之此压降为恒流源开路输出压降。
5.根据约定的协议、时序输出测量结果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种非对称结构芯片的极性测试方法，其特征在于，针对内部结构非对称的芯片，通过向其输入激励，并测试预设位置的引脚的电气特性，以判别芯片的放置方向。
2.根据权利要求1所述的一种非对称结构芯片的极性测试方法，其特征在于，所述预设位置的引脚具有的特性为：在芯片放置位置正确与不正确时该位置的引脚的电气特性不同。
3.根据权利要求1所述的一种非对称结构芯片的极性测试方法，其特征在于，产生激励的激励源包括恒流源、恒压源或者波形发生器。
4.一种非对称结构芯片的极性测试系统，其特征在于，包括上位机、主控模块、信号采集模块、激励源以及用以放置芯片的芯片座；
所述上位机中设置有应用软件，供用户对待测芯片的激励信号、测试阈值及其所属的位置分布信息进行编程，并存储不同芯片的测试方案；当需要测试芯片座上待测芯片的放置方向时，由上位机编程设定新的测试方案或调用历史测试方案并下发给主控模块，主控模块根据收到的测试方案控制对应的激励源向芯片座的对应引脚输入激励信号，并控制信号采集模块采集芯片座对应引脚的电气信息，并将所测得的电气信息与对应的测试方案中的对应测试阈值进行比较，以此判定芯片座上的芯片放置方向是否正确。
5.根据权利要求4所述的一种非对称结构芯片的极性测试系统，其特征在于，激励源与芯片座之间、信号采集模块与芯片座之间均通过多路复用模块电气相连。
6.根据权利要求4所述的一种非对称结构芯片的极性测试系统，其特征在于，所述主控模块采用单片机或者FPGA。
7.根据权利要求6所述的一种非对称结构芯片的极性测试系统，其特征在于，当主控芯片采用单片机时，上位机与主控芯片之间采用USB、RS232或RJ-45相连。
8.根据权利要求6所述的一种非对称结构芯片的极性测试系统，其特征在于，当主控芯片采用FPGA时，上位机与主控芯片之间采用RS232、USB、PCI、PCIE或RJ-45相连。
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