CN112798868A - 引脚等效电阻检测电路、检测方法及芯片 - Google Patents

引脚等效电阻检测电路、检测方法及芯片 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于芯片测试的引脚等效电阻检测电路和检测方法及芯片，通过将预知的输入待测引脚的检测电压分为两路，一路经基准电压电路输出基准电压，另一路作为电压检测电路中放大器的电源端，比较两路电压大小，从而能够确定芯片引脚与测试插座的接触电阻是否发生变化，不影响芯片测试的测试结果。

Description

引脚等效电阻检测电路、检测方法及芯片
技术领域
本发明涉及芯片检测，具体涉及一种引脚等效电阻检测电路和检测方法及芯片。
背景技术
随着电子技术的发展，电子产品的集成化程度越来越高，结构越来越精细，工序越来越多，制造工艺越来越复杂，这样在制造过程中产生的缺陷可能也会随之放大。对于一个合格的电子产品，不但要求有较高的性能指标，而且还要有较高的稳定性，电子产品的稳定性取决于设计的合理性、元器件性能以及整机制造工艺等因素。
芯片，也就是集成电路，在出厂时通常需要经过一系列的功能性测试，其中的FT(Final Test，最终测试)便包括了DC(Direct Current，直流)测试，DC测试是基于欧姆定律来确定器件电参数的稳态测试。DC测试包括多项测试，其中之一为漏电流测试，具体为待测引脚输入测试电压，使得待测引脚与接地引脚或电源引脚之间有电流流过，通过测试该电流大小来确定引脚间的电压差，进而确定该待测引脚在漏电流测试中是否合格。
同类型的大量芯片通常在同一块测试板上进行测试，测试板上的测试插座在大量芯片的测试过程中不可避免的多次进行焊接或拔插，进而导致测试插座与引脚的接触电阻发生变化，这种变化将对测试结果及其他测试流程产生不利影响，使其测试出与实际值不符的测量值，导致芯片的质量被错误判断，影响产品评估。
通过测量引脚电流大小，结合测试电压可得知芯片内部和接触电阻的总电阻大小，然而，不同引脚之间，芯片内部的等效电阻不同，且芯片内部电路复杂，其等效电阻计算繁复，对于高度集成的复杂电路，其等效电阻的计算近乎不可实现，因此，通过测量引脚电流的方法不实用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于芯片测试的引脚等效电阻检测电路和检测方法及芯片，通过该检测电路和检测方法及芯片能够确定芯片引脚与测试插座的接触电阻是否发生变化，从而不影响芯片测试的测试结果。
第一方面，本发明提供了一种引脚等效电阻检测电路，所述检测电路包括：
基准电压电路，所述基准电压电路输入端与至少一个芯片引脚连接，用于根据待测引脚输入的检测电压输出基准电压；和
电压检测电路，所述电压检测电路包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述基准电压电路输出端连接，所述第二输入端与至少一个芯片引脚连接，用于根据所述基准电压和所述检测电压进行比较。
具体的，所述基准电压小于所述检测电压。
具体的，所述电压检测电路包括放大器，所述放大器的输入端作为所述第一输入端，电源端作为所述第二输入端，用于根据所述检测电压对所述基准电压进行电压值读取。
具体的，所述电压检测电路包括：
分压电路，包括相互串联的第一分压电阻和第二分压电阻，所述分压电路的输入端作为所述第二输入端，输出端处于所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间，用于对所述检测电压进行分压；
比较器，其反相输入端与所述分压电路输出端连接，同相输入端作为所述第一输入端，与所述基准电压电路输出端连接，用于根据所述分压电路的输出与所述基准电压进行比较。
具体的，所述基准电压电路包括第一电阻、第二电阻、第一电流源和第二电流源，其中，
所述第一电流源输入端与至少一个芯片引脚连接，输出端和所述第一电阻输入端连接；
所述第一电阻输出端与所述第二电流源输入端连接；
所述第二电阻输入端与至少一个芯片引脚连接，输出端与所述第二电流源输入端连接；
所述基准电压电路输出端处于所述第一电阻输入端。
具体的，所述基准电压电路为带隙基准电路。
第二方面，本发明提供了一种用于上述检测电路的检测方法，包括：
通过待测引脚输入检测电压；
根据所述检测电压通过基准电压电路生成基准电压；
根据所述检测电压和所述基准电压通过电压检测电路进行比较。
具体的，所述根据检测电压和所述基准电压通过电压检测电路进行比较具体为：
通过放大器在所述检测电压下读取所述基准电压的电压值，计算该电压值下对应的放大器电源端电压，将该电压与所述检测电压进行比较。
具体的，所述检测方法进一步包括：测量所述待测引脚的检测电流，根据所述检测电压、所述检测电流以及所述电压值确定引脚等效电阻。
具体的，所述根据所述检测电压和所述基准电压通过电压检测电路进行比较具体为：
通过分压电路对所述检测电压进行分压，将分压后的检测电压与所述基准电压通过比较器进行比较。
第三方面，本发明提供了一种应用上述检测电路和检测方法的芯片。
本发明提供的引脚等效电阻检测电路和检测方法及芯片，通过将预知的输入待测引脚的检测电压分为两路，一路经基准电压电路输出基准电压，另一路作为电压检测电路中放大器的电源端，通过放大器读取电压值，根据该电压值与检测电压进行比较，若所读取的电压值与检测电压相近似，则可判断待测引脚与测试插座的接触电阻近似于零，不影响芯片测试工作；若所读取的电压值与检测电压相差较大，则可判断该接触电阻存在且较大，将对芯片测试产生不利影响。
附图说明
附图1为芯片引脚与测试插座的引脚等效电阻电路示意图。
附图2为本发明提供的用于芯片测试的引脚等效电阻检测电路的电路构造示意图。
附图3为输入芯片待测引脚的检测电压分路示意图。
附图4为本发明提供的一种包括电压检测电路具体电路构造的检测电路示意图。
附图5为本发明提供的另一种包括电压检测电路具体电路构造的检测电路示意图。
附图6为本发明提供的一种包括基准电压电路具体电路构造的检测电路示意图。
附图7为本发明提供的另一种包括基准电压电路具体电路构造的检测电路示意图。
附图8为本发明提供的检测方法步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明中附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分，而不是全部。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施手段，都属于本发明保护的范围。
参照图1，其示出了芯片引脚与测试插座的引脚等效电阻电路的一种示例，在进行背景技术所述漏电流测试时，待测引脚IO输入检测电压VDD，接地引脚GND与测试插座的接触电阻如图中等效电阻Req所示，理想测试环境下，等效电阻Req等于0，从外部输入芯片内部的电压等于检测电压VDD，而当出现等效电阻Req变化时，从外部输入芯片内部的电压小于检测电压VDD，芯片测量结果将受影响。
因此，本发明基于上述问题，提供了一种用于芯片测试的引脚等效电阻检测电路，该检测电路包括：
基准电压电路，所述基准电压电路输入端与至少一个芯片引脚连接，用于根据待测引脚输入的检测电压输出基准电压；和
电压检测电路，所述电压检测电路包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述基准电压电路输出端连接，所述第二输入端与至少一个芯片引脚连接，用于根据所述基准电压和所述检测电压进行比较。
参照图2所示，芯片包括多个引脚IO1、IO2、IO3、IO4、IO5、IO6、IO7、IO8、GND，其中，IO1、IO2、IO3、IO4、IO5、IO6、IO7、IO8为本发明所述待测引脚，GND为接地引脚，基准电压电路的输出端与电压检测电路的第一输入端连接，多个待测引脚IO1、IO2、IO3、IO4、IO5、IO6、IO7、IO8分别与基准电压电路输入端和电压检测电路的第二输入端连接。
作为一种示例，以其中一个待测引脚为例，参照图3所示，检测电压VDD从待测引脚IO1输入，分为第一路检测电压VBAT和第二路检测电压VDDIO，其中，第一路检测电压VBAT输入基准电压电路，基准电压电路的输出作为电压检测电路的第一输入端，第二路检测电压VDDIO输入电压检测电路的第二输入端。
作为一种示例，上述电压检测电路包括放大器，该放大器的输入端作为第一输入端，电源端作为第二输入端，用于根据检测电压对基准电压进行电压值读取。
具体的，如图4所示，图中所示REF为所述基准电压电路，其输出的VREF为基准电压，图中所示放大器为所述电压检测电路，第一路检测电压VBAT作为基准电压电路的偏置电压，第二路检测电压VDDIO作为放大器的电源端偏置电压，基准电压电路输出基准电压VREF至放大器输入端，根据该基准电压VREF和第二路检测电压VDDIO通过放大器进行电压值读取。
本发明所述基准电压VREF为不随第一路检测电压VBAT输入变化的稳态电压，根据基准电压电路的电路设计输出固定幅值的电压而不受第一路检测电压VBAT电压幅值的影响，且该基准电压VREF小于检测电压VDD。例如，在第一路检测电压VBAT为5V时，基准电压电路通过电路设计输出1.25V的基准电压VREF；在第一路检测电压VBAT减小为4.5V时，基准电压电路输出同样为1.25V的基准电压，基准电压电路的电压输入与输出不存在对应关系。
本发明的目的在于检测图1所示等效电阻Req的存在，该等效电阻Req影响检测电压VDD输入芯片内部的电压大小，因此通过检测第一路检测电压或第二路检测电压的大小，对比检测电压VDD即可得到等效电阻Req的存在与否。
根据本发明上述内容，第一路检测电压VBAT＝第二路检测电压VDDIO＝(VREF/K)*M，其中，VREF为基准电压，K为放大器的二进制位数，M为放大器输出端所读取的数值。
由于上述基准电压是通过基准电压电路的电路设计所得到的，因此，基准电压的电压值在本发明中是作为一个已知条件，同样作为已知条件的还有上述检测电压VDD以及放大器的电路参数。
作为上述放大器的一种示例，本发明提供的放大器为10位放大器，其将电源端电压分为2^10份，即1024份，放大器读数为0～1023，数值0表示输入端输入电压为0V，数值1023表示输入端输入电压等于电源端电压。以上述基准电压为1.25V，检测电压VDD为5V为例，若通过放大器输出端所读取的数值为388，由此可推算第二路检测电压VDDIO为(1023/388)*1.25V，约为3.3V，第一路检测电压VBAT＝第二路检测电压VDDIO＜检测电压VDD，因此可得知等效电阻Req存在；若通过放大器输出端所读取的数值为1020，由此可推算第二路检测电压VDDIO为(1023/1020)*1.25V，约为5V，第一路检测电压VBAT＝第二路检测电压VDDIO＝检测电压VDD，因此可得知等效电阻Req近似不存在。
上述示例通过放大器在第二路检测电压VDDIO下读取基准电压VREF的电压值，推算第二路检测电压VDDIO的电压大小，进而判断等效电阻Req存在与否。
作为一种示例，参照图5所示，图中所示REF为所述基准电压电路，其输出的VREF为基准电压，上述电压检测电路包括图中虚框所示分压电路和比较器，所述分压电路包括包括相互串联的第一分压电阻RD1和第二分压电阻RD2，分压电路的输入端作为上述电压检测电路的第二输入端，分压电路的输出端处于第一分压电阻RD1和第二分压电阻RD2之间，用于对第二路检测电压VDDIO进行分压；所述比较器的反相输入端与分压电路输出端连接，同相输入端作为上述电压检测电路的第一输入端，与基准电压电路输出端连接，用于根据分压电路的输出和基准电压进行比较。
上述分压电路在设计时，对元件规格进行选取，使其通过第一分压电阻RD1和第二分压电阻RD2对第二路检测电压VDDIO进行分压时，输出在等效电阻Req近似不存在时，分压电路输出的电压VDDIO’等于基准电压VREF。
继续参照图5，比较器根据分压电路的输出VDDIO’和基准电压VREF进行比较，在等效电阻Req近似不存在时，由于分压电路输出的电压VDDIO’等于基准电压VREF，比较器输出低电平；而在等效电阻Req存在时，第二路检测电压VDDIO小于检测电压VDD，分压电路输出的电压VDDIO’小于基准电压VREF，比较器输出高电平。以上述基准电压为1.25V，检测电压VDD为5V为例，通过分压电路的电路设计使其在第二路检测电压VDDIO为5V时输出1.25V，当等效电阻Req近似不存在时，VDDIO’＝VREF＝1.25V，比较器输出低电平；当等效电阻Req存在时，第二路检测电压VDDIO＜5V，VDDIO’＜VREF＝1.25V，比较器输出高电平。
上述示例通过分压电路对第二路检测电压VDDIO进行分压，使其输出在等效电阻Req近似不存在时于基准电压VREF相同的电压VDDIO’，通过比较器来比较该电压VDDIO’和基准电压VREF的大小，进而判断等效电阻Req存在与否。
作为本发明上述基准电压电路的一种示例性电路，参照图6左侧虚框所示，右侧框为上述电压检测电路，图中虚框所示基准电压电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电流源I1和第二电流源I2，其中，
所述第一电流源I1输入端与至少一个芯片引脚连接，输出端和第一电阻R1输入端连接；
所述第一电阻R1输出端与第二电流源I2输入端连接；
所述第二电阻R2输入端与至少一个芯片引脚连接，输出端与第二电流源I2输入端连接；
所述基准电压电路输出端处于第一电阻R1输入端。
上述示例的基准电压电路通过作为恒流源的第一电流源I1和第一电阻R1，输出稳态、固定幅值的基准电压VREF，基准电压VREF的具体幅值可通过第一电流源I1和第一电阻R1的元件规格选取实现，本发明在此不做具体限制。
作为本发明上述基准电压电路的另一种示例性电路，参照图7左侧虚框所示，右侧框为上述电压检测电路，图中虚框所示基准电压电路为带隙基准电路。带隙基准电路是基准电压源的一种典型技术，其输出的基准电压与电源、温度无关，具有确定温度特性和确定基准电压的一种电路，所输出的基准电压约为1.25V。图6所示为常规带隙基准电路，由图中所示多个场效应管M1、M2、M3、M4、M5和多个晶体管Q1、Q2、Q3组成带隙核心电路，经电阻R4将电流转换为基准电压VREF输出。
图6所示基准电压电路以及图7所示带隙基准电路仅作为示例说明，其中，带隙基准电路的具体实现电路可以有多种，本领域技术人员可在现有技术中任意选择所需电路结构，而不受上述电路的限制，在本发明中，凡可输出稳态基准电压的电路均可视为本发明所述基准电压电路。
需要说明的是，为简要说明，在上述内容中，引脚的检测为待测引脚与接地引脚之间的检测，对于将接地引脚替换为其他引脚的检测，可以在其他引脚处输入与检测电压具有电压差的另一电压VDD’，第一路检测电压VBAT＝第二路检测电压VDDIO＝(VREF/K)*M–VDD’，需要注意的是，所选电压VDD’需小于检测电压VDD与基准电压VREF的差值，即VREF＜VDD–VDD’。
此外，附图1、2中所示等效电阻Req是在接地引脚处，但应当认为，等效电阻Req也可以是在待测引脚处，这不妨碍本发明的方案实施，其检测流程与原理类似。
另外，本发明提供了一种用于上述检测电路的检测方法，参照图7所示，该检测方法包括步骤：
S101、通过待测引脚输入检测电压；
S102、根据所述检测电压通过基准电压电路生成基准电压；
S103、根据所述检测电压和所述基准电压通过电压检测电路进行比较。
作为一种示例，上述根据检测电压和基准电压通过电压检测电路进行比较具体为：通过放大器在检测电压下读取基准电压的电压值，计算该电压值下对应的放大器电源端电压，将该电压与检测电压进行比较。具体内容参照上述示例内容，本发明在此不予赘述。
进一步的，上述检测方法包括：测量待测引脚的检测电流，根据检测电压、所述检测电流以及所述电压值确定引脚等效电阻。如上所述，第一路检测电压VBAT＝第二路检测电压VDDIO＝(VREF/K)*M，再通过测量待测引脚电流可得知上述等效电阻Req＝(VDD–VBAT)/ITEST，ITEST为所述待测引脚电流，继续以上述示例为例，检测电压为5V、基准电压为1.25V、放大器读数为388、待测引脚电流ITEST为10mA时，等效电阻Req＝(5–3.3)V/10mA＝170Ω。
作为另一种示例，上述根据检测电压和基准电压通过电压检测电路进行比较具体为：通过分压电路对检测电压进行分压，将分压后的检测电压与基准电压通过比较器进行比较。具体内容参照上述示例内容，本发明在此不予赘述。
最后，本发明还提供了一种应用上述检测电路和检测方法的芯片。该芯片通过将预知的输入待测引脚的检测电压分为两路，一路经基准电压电路输出基准电压，另一路作为电压检测电路中放大器的电源端，通过放大器读取电压值，根据该电压值与检测电压进行比较，判断芯片引脚与测试插座的接触电阻是否发生变化，提高芯片测试的准确性。
尽管展示、描述并指出了应用于其优选实施方式的本发明的基本新颖特征，但是应该理解，本领域的熟练技术人员可以对所描述的设备和方法的形式和细节进行各种删节、替换和变更，而并不背离本发明的实质。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种引脚等效电阻检测电路，其特征在于，所述检测电路包括：
基准电压电路，所述基准电压电路输入端与至少一个芯片引脚连接，用于根据待测引脚输入的检测电压输出基准电压；和
电压检测电路，所述电压检测电路包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与所述基准电压电路输出端连接，所述第二输入端与至少一个芯片引脚连接，用于根据所述基准电压和所述检测电压进行比较。
2.如权利要求1所述的引脚等效电阻检测电路，其特征在于，所述基准电压小于所述检测电压。
3.如权利要求1所述的引脚等效电阻检测电路，其特征在于，所述电压检测电路包括放大器，所述放大器的输入端作为所述第一输入端，电源端作为所述第二输入端，用于根据所述检测电压对所述基准电压进行电压值读取。
4.如权利要求1所述的引脚等效电阻检测电路，其特征在于，所述电压检测电路包括：
分压电路，包括相互串联的第一分压电阻和第二分压电阻，所述分压电路的输入端作为所述第二输入端，输出端处于所述第一分压电阻和所述第二分压电阻之间，用于对所述检测电压进行分压；
比较器，其反相输入端与所述分压电路输出端连接，同相输入端作为所述第一输入端，与所述基准电压电路输出端连接，用于根据所述分压电路的输出与所述基准电压进行比较。
5.如权利要求1所述的引脚等效电阻检测电路，其特征在于，所述基准电压电路包括第一电阻、第二电阻、第一电流源和第二电流源，其中，
所述第一电流源输入端与至少一个芯片引脚连接，输出端和所述第一电阻输入端连接；
所述第一电阻输出端与所述第二电流源输入端连接；
所述第二电阻输入端与至少一个芯片引脚连接，输出端与所述第二电流源输入端连接；
所述基准电压电路输出端处于所述第一电阻输入端。
6.如权利要求1所述的引脚等效电阻检测电路，其特征在于，所述基准电压电路为带隙基准电路。
7.一种应用于权利要求1-6任一项所述引脚等效电阻检测电路的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
通过待测引脚输入检测电压；
根据所述检测电压通过基准电压电路生成基准电压；
根据所述检测电压和所述基准电压通过电压检测电路进行比较。
8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述根据检测电压和所述基准电压通过电压检测电路进行比较具体为：
通过放大器在所述检测电压下读取所述基准电压的电压值，计算该电压值下对应的放大器电源端电压，将该电压与所述检测电压进行比较。
9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法进一步包括：测量所述待测引脚的检测电流，根据所述检测电压、所述检测电流以及所述电压值确定引脚等效电阻。
10.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述检测电压和所述基准电压通过电压检测电路进行比较具体为：
通过分压电路对所述检测电压进行分压，将分压后的检测电压与所述基准电压通过比较器进行比较。
11.一种应用权利要求1-6任一项所述引脚等效电阻检测电路和权利要求7-10任一项所述检测方法的芯片。
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